高效率、低成本的60W电源适配器方案是怎样的？这里有答案

思睿达小妹妹

% ]( [4 K* I: S& g$ ^本文是基于思睿达主推的CR6890H 60W电源适配器方案，该方案除了具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能，最重要的是效率高、成本低，可完美匹配行业需求。

01、样机介绍
4 F7 v2 V$ E* C, B4 e4 t) D
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率60W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6890H。

3 N) M) f/ m5 p. e' L

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片

* T* m6 q3 S8 a% W# S0 Y( sCR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制器。CR6890H 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890H 提供了完整的保护功能，如cycle-by-cycle 电流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等，还可以通过PRT脚分别精确设置外置过温保护和输出电压过压保护。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR6890H 提供SOT23-6L的封装。

7 H8 b5 n* \9 @) h2 C1 s特性

较低的启动电流 (大约3μA)
+ z2 b) ^: p* k
- \0 {5 v5 T, A- L% Y% R内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；
/ K* @2 @( p+ X" y0 h  b6 O' q
CCM+PFM控制模式
6 e" g) G( U4 j6 V2 B7 K
内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

9 ^! d* Z5 A, u9 g) |内建频率抖动功能，降低EMI
$ X( a2 U% H, r; k' B$ y( e: Q: d
内置65kHz开关频率
/ @: y, K8 w7 l( j; }
- a- a" Q* F9 [# |9 Y% P4 L. @% n轻载降低工作频率
. x9 X% ?4 ?  B) Q1 |! A8 p
15ms倍频模式

. Z) _4 O; }5 ~* ]/ e& d& [; w可编程外置过温保护并进入latch
  t  R4 O& c+ Q& M5 |1 c
# j* C. G: R+ EVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
+ b* V- X; I+ L7 O. W* x9 x" D" g8 g# R
3 a/ q) e0 x- D% y内置前沿消隐电路
- ?* z8 m" N9 r. ^
内置输出二极管短路保护
4 g# o' b( t& k) R/ i* m1 |
1 i0 e9 \9 a  B" ?% l内置过温保护并进入latch

  h3 T$ E  R3 k8 ]6 j, a过载保护
' r; T, N' m1 T7 o- a3 W$ I
SOT23-6L封装
$ d8 _% m0 t/ u% ]% s3 T3 m6 P! ?
电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。

基本应用

AC/DC适配器

电机类适配器
* E* C& _  J( G+ S
% R! {! w4 `" a$ g1 ~充电器

* n" X" I$ m( {5 _2 H存储设备电源
% v- S/ `( y# e& I9 S  x
典型应用

* c0 n# w/ Z5 I: S4 {2 u: P( N管脚排列
( w" M+ z% I4 n8 C0 X
# s+ V. d9 y4 Z( q2 s+ |8 B

管脚描述
/ r7 U0 {1 m4 e0 r! r

样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现20V3A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下AC264V样机待机功耗<58mW；全电压输入时平均效率>89.2%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2” 能效标准。
! _5 d4 U  L4 |# a- _+ @# S" x
样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

2 k( A  ~4 b! a, V3 Z- ]4 o' R样机的变压器，采用了PQ2620磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

02、样机特性
! [( A  R* q8 d9 Q' T) T$ B
以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4 章节中有详细说明。
) q1 F! e" |5 E
+ @9 l, d7 i2 u+ H7 V2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
0 l7 u: I1 d. C6 {, N% C* h

2.5、工作环境：
; _$ U; l* U& P, g

$ t* q' m3 `# i# H! L3 d5 b
" |+ x8 h1 Z4 c' z; f* n+ Q1 r2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
; r* h0 J" a& p' S/ M$ g. i
3.1、电路原理图及BOM：
8 w8 Z+ r3 q; ]9 L* I$ o6 G
* m9 x6 M. n, G  z2 Y3.1.1、原理图：

# ]; m, e, Q2 N& o: R0 F! P# r' `3 f4 T2 H

3.1.2、元器件清单：
2 f4 C; K; o1 o
7 c+ k) h. K& l, \3 Z

3.1.3、PCB 布局&布线：

3 N3 N, R2 K+ m8 b( V5 j, B

PCB 顶层布局

2 @3 D2 i4 Z% _. K: i3 L  _

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
# `2 Q, Z8 D+ r
3.2.1 电路示意图：

3.2.2 、规格参数：
% }* Z5 q9 l! m1 q2 N) `; U/ ~$ _
* }1 ?/ L% a! P% C* o1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
( ?2 E3 h& a' ~* ?$ H/ Q" _/ U2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
: ~, P( m" w6 V6 e4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
* d% j5 V0 [6 x3 u9 g! z8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

2 x: y  L' y0 @7 m* w* L/ q3.2.3、变压器参数:

' v1 ]+ N- Q7 H3.2.4、变压器结构图：
. z, Z  l* i- Y4 L+ n6 l

04、性能测评

本小节对工程样机的输入部分、输出部分、各种保护以及一些时序进行了测试，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。
, a1 a% e# d7 Y1 z/ r8 C( ~
4.1、输入特性：
8 ]4 u; }  u, n' F
本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。

表1 待机功耗
1 n: r+ O5 a) r) S

+ t  _( q2 B  o表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

, q, T% j4 ^0 g# c" C/ m表4 效率测试（PCB END）
, x7 |' H1 O$ |) |" a

+ Z- s( _- @1 l$ P8 T1 c表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

0 X7 Q# k: Z# ?& B4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
# ?( ~3 n5 ~, _- B$ `

0 ?$ S5 a% Z% N
4.2.2、输出电压纹波：
( b  H3 ]+ M$ a- @6 b
3 i; u) f2 L6 n9 `" G注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
$ ~# Y6 S* i! r# s
" L7 I( A% w5 u8 c7 {

1 r7 `: I/ o4 V/ X% s

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

2 W+ L" N: p, M6 Q* `

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

1 Y, L8 U7 T4 u2 x' N+ f* j

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

5 N5 P" j% [2 F4 o! M3 Z8 A

R&N @ AC264V/50Hz,100% Load

4 i" W: M5 K) u( j4.3、保护功能：

1 ?' g3 ?6 M: j# g9 w  K# T3 Z( X以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

3 L9 ~. C: q. M/ \

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
# }, X: t  f; L1 W, A% i2 A
1 f! W' J7 F1 t9 V, V4 @' q

4.3.3、Peak_load 功能测试：

- \4 x$ N: [0 i" g该项测试输出电流设置从A=3A 到B=7A，20mS 周期动态带载，上升/下降幅度设置3A/uS。
% t# a* K0 X: L  {; V( V
" ]! S- l1 T! x" |6 \) u

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

( S' Z! j  E- V' o

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

  ]# s% P4 d% N  x- d% u

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：

输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)

5 ^2 J2 ?  m  z& y

AC90V_5ms

AC90V_10ms

' L* ~$ r% f, t8 e; ^4 u4 }  |

AC264V_5ms

# K& E4 I5 j* F7 Z

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
' [2 l% ?% e& Z
1 D7 r0 L# T+ s8 b

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：

6 W6 \8 L1 s3 W! X# D

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

$ j3 ?  h! z& I- r; b2 M" y

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

05、温升测试
3 k% g1 u" n  V
: a$ J  t' s2 W3 E4 V9 I7 ?1 w% ~$ w测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
  h' k% P% b: ?+ H

  U3 C6 S) I3 w. x- Z06、EMI 评估测试
0 n) f. l8 V$ @( N# p
测试条件：
# C4 B* f: [1 M) l4 Q
) T0 L( S% p! W8 x( N1 ~输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
1 s8 K- J1 r" D. c, r# u% x
! ]) D% V! S" r0 Y) E: p

AC115V 传导L 相

# ]2 D. m. w( ]* f0 ?) l

AC115V 传导N 相

% s( T6 g6 o  M# X" [8 A( r

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射