中国安防论坛

 找回密码
 注册
查看: 14663|回复: 0

高效率、低成本的60W电源适配器方案是怎样的?这里有答案

[复制链接]

安防偶像

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

积分
1715
发表于 2022-5-6 16:49:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 18:15 编辑   y! x4 L- l/ @: `2 t/ ~9 [$ B- Z

* P$ O4 g$ s- n  H: m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。6 s' K! o: ~, e/ F1 [; m$ W1 g
) u' A) q+ t) A/ T' t5 l5 C5 _
01、样机介绍
6 [) ], t9 S8 |2 K( W" i
' d+ J$ j2 l- ?( w" T$ k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。7 t" D) W% S( x) |

! k7 V- Q: Q4 ~
CR6890H_20V3A 工程样机示意图
. x3 i5 a' y5 m5 \- Q0 w8 D
CR6890H 芯片# s* ~$ `/ M4 x+ N" l. ^6 b( n, @

% o4 p; p( ]) A3 c3 YCR6890H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。0 h1 R9 [; m0 [3 p' f
* r* l. \/ s" O* [" Z
特性6 ~. a- z3 y) s) ^1 A( J, C! b$ k

3 o. ~* {/ O7 @3 x4 t' d, W较低的启动电流 (大约3μA)3 q4 k; [  M7 n; N, R  G4 r. c

( O: H# s# z% Q) Z内置软启动减少MOSFET应力4 S9 ]8 Q. H$ I0 q5 O* b

. [& G: x2 F5 j  x0 e, r带有Peak_load 升频功能;
- }9 U/ l/ V, |5 K. _# |! e  h8 v* Q+ J" E* P3 [5 s
CCM+PFM控制模式. K' h- {7 P5 d* g  w- g' m

0 T! H% Q; G0 d内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡+ K- P, Z6 R+ c# a" }

; O8 Y9 a# T; q/ [% _; M9 ]内建频率抖动功能,降低EMI
& M- u$ L$ G: |; q9 W
* g9 ?" b2 P3 [: ], f+ d, ~% u4 L  h内置65kHz开关频率
( h6 U& F5 j  s' }+ u% @* V) T3 S
5 d$ k& r6 k/ \/ B, G/ `轻载降低工作频率
& c5 x( `5 C* e) I' M1 ], q! b
8 \; M4 w: K7 v/ ~2 V3 O15ms倍频模式  [+ J) D2 U0 }3 b) ^+ b

# ~+ j( a. i4 ^" j. e6 W- W& o可编程外置过温保护并进入latch
- H; Q4 ~- ?: d$ ]( j+ q" g
" V5 [( `+ m* K5 G: |7 t' I0 _1 D6 eVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch/ E$ W# H, v0 D6 M- x

6 Q. J$ L5 G& r" a7 v+ M( w# s内置前沿消隐电路
  b* Q) i( _% ?1 B0 P/ V. O8 ~6 ~& P, p
内置输出二极管短路保护4 U: r. G& j+ [
. V2 T1 t" ?' P
内置过温保护并进入latch5 f3 q* }: j* M! y. c/ g
- Y1 c- [' Z% I$ r
过载保护
2 Y  W# |1 y3 j+ z( Q  P' I4 T  R/ F1 E( D0 E
SOT23-6L封装/ q4 Y) r" ]) [& D/ y8 L) P

# Z! q0 r( [. q6 x8 o) B( Q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。$ o2 Q( v: n& Z8 j3 l; z
1 O* p7 c  U$ ^* e6 \
基本应用
+ g# \* [4 O8 J- |' b' D4 d( O! G0 X# {
AC/DC适配器- L  I0 ]7 e, |3 H: w

7 E7 ^7 g+ z, H2 Z! X/ v电机类适配器
7 S# q2 \  }1 m3 k
, A' V" ]- n! M' e充电器, e5 @, s4 L" K" D% H$ Z
! O8 e$ ~' ^  U, |/ I
存储设备电源2 {7 R' [1 i7 k  e0 M! F: g

- Q9 D: I' t3 X5 J4 O+ T: X8 S典型应用0 e0 R. Y" Z) @7 b8 Y& g( W! D; r

! i/ \, g' t" R6 C/ M0 T. c7 p

8 J( |* r: a/ ^8 S/ p管脚排列+ W( ?  v0 [3 {

  C- E( D% z: q/ J; j
管脚描述
3 B3 r1 O# B* f. ]; k$ H) s4 Q. o. Z  c9 ^+ P& c9 D

. X: Q5 x7 D8 C, z7 Q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。! _* v& \9 a% N  P# k3 P' `
* e* S+ j5 u! s+ J( T  b) j0 m
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。
9 D# d' ~6 z+ |- x! N( A8 H0 ^0 a# M$ j* n% m
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。
" p% g! S$ g' f
: B2 o1 C. Q0 J02、样机特性5 A$ {/ }; ]1 }- c) y
2 l, ^, u7 X+ L; K
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。2 t3 u. j  [5 [# F: Z

( I/ x% P8 d; |3 I8 U1 p2.1、输入特性:$ N# x6 b1 u9 p* r2 g( O
2 z7 Q# Q* }5 A7 h; b

4 K8 {" l& U8 P, e8 F; a2.2、输出特性(PCB END):
/ T. i; r" A5 ]; ?% A0 q: c" k* \
, K% x1 q  M, N* J8 m3 m7 h

4 N" e# ^# n; c# a$ C$ f" U2.3、整机参数:
' k" S& W/ o% @: m# \
- y9 s% R" A. a6 F' j  c% b- m8 n
2.4、保护功能测试:
# b. N: e: |- ^! o: |* l4 ]5 P
3 }- c/ I# m6 J4 g& h
2.5、工作环境:
9 F% [# y5 E: P, W

* E5 Q8 X0 x" _$ ?: P: x4 u" k% c3 |, X% V7 Q: a
2.6、测试仪器:4 v7 ?- i/ _. G5 H
03、样机结构信息6 Q# x; L0 |9 O1 B! I3 C0 K
6 K0 L; C4 ^. V% w9 s) O4 W! T1 r
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。
' w$ r& p8 O1 G% p4 m
' x0 c* p$ C, U/ E& O3.1、电路原理图及BOM:
; Z1 S7 F4 g6 Q9 `
3 Z! B9 K/ Z6 H: m: r5 [# m5 Y3.1.1、原理图:: T# ^* Q( v( c. s5 R8 Y* a% g% C) c0 S

7 D' q3 k/ k* J# e8 X2 t* c7 w: M

4 _! l% E  k$ i& N; P; f3.1.2、元器件清单:  e' _/ [! n7 o& Y3 Q

$ ?1 h6 U7 [/ Y, i' R

% M6 R! L1 W+ s0 X# P' ^$ B6 X3.1.3、PCB 布局&布线:5 n7 T0 x& Q9 D

9 T, ~$ h/ O: a
PCB 顶层布局

/ W# a% c( E% ]. h, f) Q; i% V
PCB 底层布局
& j$ [2 ^, \/ s, n0 w7 Y* B
PCB 底层布线
3.2、变压器绕制工艺:
7 @" R6 ~: v: c9 d; C; _) |$ ^. U
3.2.1 电路示意图:
. J0 F# h7 |' i. x& U  n6 K
5 N5 e) N# ?  m) H, b
3.2.2 、规格参数:
# e% U# }7 \* a9 f, Q9 H+ A3 e. }1 H
1)骨架:PQ2620 磁芯(5+5PIN),Ae=119mm²;
& m# t/ B1 ^" A6 L) n2)材质:TDK PC40 或同等材质;
0 x4 k6 x* I/ \( E, s2 {  j3)初级、反馈: 2UEW 漆包线;次级: 三层绝缘线;
7 P1 X9 l1 e: A8 A4)N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线,磁芯接地;+ C8 }  y. y. i; m0 A  W4 u
5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;
$ w  e1 ]9 y1 L- u$ o6)初级绕组感量Lp:0.6mH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);) q2 R# `! `) n' J5 k
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));! F( ?4 q3 r, a- i
8)耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min;" _( R) n! f7 b" E5 P
9)成品要求:浸凡立水;  t: W, E7 U- X- l" r
0 E, \- R1 Q6 W" L) d1 I
3.2.3、变压器参数:1 K3 g/ D' b; K! F7 O- |+ X  F

- i; R2 G& B8 {+ `; t, x2 H. N) S* S
) v0 x3 f/ c( [4 e' t
3.2.4、变压器结构图:/ D& {1 f& Q5 T. h9 j& r7 ]

2 P# O1 x( A, S% Z2 ]. U) }04、性能测评' p2 i7 J- Z4 t- m

* r3 ?: b# K' }# x1 u; O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。& n- B5 B7 a" S7 c0 G
! f9 o2 |+ p( K  A' i" M
4.1、输入特性:
0 B8 L# ]4 b( [/ p7 K
# c7 K# O6 K$ w( h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。
& f# G6 Z' \  E6 W8 I4 [  M# k& y8 c  _, c( A: q
表1 待机功耗! k  Q: ~/ d2 m: }/ d/ ^1 q

, q/ Q+ B5 `- W- Y4 i表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
- \  L7 M$ V2 q) x" A1 y, e1 Z

- ]1 d0 W1 }' M9 g* Y+ D. E" l表3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)8 W6 y9 I9 R. W% G# [- ?

4 q$ t/ q  d) |9 {9 o表4 效率测试(PCB END)
- z3 P( [+ o% ]" C. C& w% J
$ S  P5 a* Q8 S4 O' y# R
表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)0 ^+ b3 ^6 v- c# X5 {
2 [# R6 K" P! P$ K3 _4 w% }
4.2、输出特性:
( ?7 v+ L, T4 D: U* \- @
- a; g, D# [+ e. y3 l- }4.2.1、线性调整率和负载调整率: ( 1.5M 18AWG Cable )
1 m6 x/ o& u3 [& c: `- D# ^$ _

3 n0 _3 H& g# f% R* k  ~  ~; w( `0 {
4.2.2、输出电压纹波:3 `7 w% q9 \, A/ m
8 K7 r; R7 ~( a
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。
, J* Q. o9 b2 m5 F6 y  ]7 ]1 b% z1 P: g4 k6 a8 X2 s4 ^" b
% o, W" m" Z$ \: T
R&N @ AC90V/60Hz,No Load

, U/ e, R7 ^% K2 D5 T2 \
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
' N: k7 |6 z* ?2 U7 f9 G
R&N @ AC264V/50Hz,No Load

7 a( D$ \% \) K
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
# |9 I- @) {+ f- V4 u
4.3、保护功能:" N: t. y2 u) I% E
; L! x& ~" O/ O, o" d
以下涉及过流保护、短路保护的测试。& ^8 c) s5 o, O  |" M
/ v4 @( i# x6 P( s
4.3.1、过流保护:0 q: L/ K' r$ ^6 h# S
9 O2 `# _8 V! U% j6 S

& P+ V4 \+ U, V/ Q4 e0 u3 K4.3.2、短路保护:6 W. K& ?# d6 {" s: t) T

9 o8 m1 Z0 Q9 b) s& i/ I功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。( F+ H2 O1 i7 z$ Y

# L2 V) i) Y9 A/ ~
2 B/ @) X( v$ K+ p: R+ l
4.3.3、Peak_load 功能测试:
/ k2 j3 a0 v" y$ [* V; U/ m5 Y9 [! R2 T' p- c  i( M4 x& v
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。3 l6 e  a+ h$ [1 k! i

: V! Y+ b& r  V7 V8 Z; V
AC115V 发波周期12.6mS,Vo 最低15.6V
$ U, o4 _( S/ g5 x. b
AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4 _$ a6 n* L& R4 l; u" @2 ?  i
AC230V 发波周期11.2mS,Vo 最低18.2V

  G# a/ C& ~& X/ a
AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ
$ o$ ~8 T" B4 ^+ V4 D9 m
4.4、动态测试:  G3 I- q0 t) m6 n8 S
. L% p8 M% j7 o+ D! `7 |" a
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): O3 y1 n9 }( i+ m0 p  w+ O

; d7 v# e. I6 N+ |" Z: D
AC90V_5ms
AC90V_10ms

% A( \- F" I( H7 V. }' A; I
AC264V_5ms
6 R" I* z, }" v$ g- F4 ]
AC264V_10ms
0 T2 p, W( }* s; h
4.5、系统延时时间测试:
1 w, B' ~9 E3 B
3 f, f* \8 I1 I7 V* S/ Y! b$ Z
TON_DELAY @ AC100V,100% Load

; C( `! w$ ~: [: P0 N' b
TON_DELAY @ AC240V,100% Load

& u6 I, `4 e& {3 h1 b( W
THOLD_UP @ AC100V,100% Load
( s* T( b7 |; O6 Z+ v
THOLD_UP @ AC240V,100% Load
8 a( V& ~0 z2 K5 v# e5 M
4.6、其它重要波形测试:
, s. j* K) u5 v. J& ~
" v9 [% @5 |! T; d* `; `
AC90/60Hz,100% Load CS 波形

. e+ i' \- N# X7 m% F" u
AC230/50Hz,100% Load Gate 波形

, |% ?- @! z5 G4 ~% B5 I  N
AC264/50Hz,100% Load 输出肖特基波形
3 ^6 O. l. p4 U  ?
AC264/50Hz,100% Load MOS-D 端波形
, `- {. ~/ y" c$ ^" R2 r, G
05、温升测试( Q' M+ _$ V  U" e. M% ?% w1 e

5 \9 a8 j; t9 l( k* T/ s8 X! y7 G测试条件:带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。' W! ^+ r; e! q- g. m

" \8 D  P! D9 |
6 I. V% B0 J: G& a! B. h  [' `
06、EMI 评估测试. _; ~" k3 `3 ]3 A2 y* k

0 g( C, l: L& ^' N测试条件:: _3 W7 w5 d' U. c( |4 X* g
% M& p+ d" ], b5 t
输入:AC115V/230V;水泥电阻阻值6.67Ω,带线1.5M 18AWG 测试;
' a! V$ j( Y# I: m" m限值标准参考:EN55013、EN55022B。(测试结果仅供参考)' e9 i  B, j$ t0 C' B. a- a0 x

$ v, n( J* ]" q# M
AC115V 传导L 相
  t2 L; K1 D, H, t3 k: b' s6 E, q( T
AC115V 传导N 相
9 l- c( z4 _5 ?& I! E# X( j
AC230V 传导L 相
* ?( O- X. k3 b. r" ]  D6 A8 c
AC230V 传导N 相

- _4 L+ w+ d9 d% X" b% T8 p# u7 L8 R5 c
AC115V 辐射
4 m+ Y7 ^% W8 ?) R6 B* j9 W
AC230V 辐射

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
思睿达联系人:何工 18923426660,欢迎来电咨询,申请样品。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

安豆网|Archiver|手机版|中国安防论坛 ( 粤ICP备09063021号 )

GMT+8, 2024-7-18 06:38 , Processed in 0.144035 second(s), 23 queries .

Powered by Discuz! X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表