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

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。
. b! @. w+ k* g7 b- P) Q! j$ e8 x
/ d: U3 b: D( d' Q$ \+ l2 C7 y01、样机介绍

! ]+ [% b( n, m4 S) U) _) m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。

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片

5 R  n1 d# J" K8 n. B; Q% p3 G- PCR6890H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。
8 U- |1 C. v8 A& }+ P5 C
$ W1 S- T4 L* [5 `2 }. ?特性

较低的启动电流 (大约3μA)

4 l4 p7 |/ U" S$ T: U% l内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；

6 \; z; s  W& T/ l- w+ iCCM+PFM控制模式
; U* Y' F  ^* s/ k/ H, h3 I) c* `
6 L* X! W' C  }9 A5 I) S内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
7 ~6 d2 I) L( c+ K% u
0 N4 P5 H2 D7 k7 n1 H. R% X; A; D内建频率抖动功能，降低EMI

' \7 o& n* [+ t内置65kHz开关频率
6 n1 J7 ~1 V% t0 }5 T0 v/ H3 i
4 l  j2 v2 l3 s轻载降低工作频率

! ~7 K0 {, z4 F8 T1 @! `9 S5 P15ms倍频模式
4 I" S6 c  G, k5 x
6 w  q* p! d1 v可编程外置过温保护并进入latch

. ]0 f9 D4 j: X: oVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

内置前沿消隐电路
4 J$ v- G, }& b; V9 {
内置输出二极管短路保护
# I" c2 y9 i# A/ l  Z# z
内置过温保护并进入latch
! ]9 U0 t( w1 t  i  N6 }( E
( ]+ C7 O1 n/ k/ i% k3 L+ ]过载保护
# ]1 K& U7 G5 q6 J
* L3 S' ]+ G7 m3 BSOT23-6L封装
, ?( O: |. |  k/ s* D, e* J0 P
" k' j+ `7 K, Y2 b7 y, n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。

* J8 x% ^6 ]% z0 S基本应用

) P- p6 W/ Q" X' }& Y) K/ VAC/DC适配器

6 S8 [. B- Y+ ?* T* P电机类适配器

充电器
" C/ L( R; _9 `$ Z3 G8 f
& }. Q9 w: d; L* X0 Q" b. j存储设备电源

0 S" O; J8 o, a* b1 G+ [0 G典型应用
- m2 ~$ H  h8 [
( n. Z+ S" ?0 N6 `

" G* {# H' s3 u% }2 x" G3 g  V管脚排列

5 u5 J4 K: P8 e( S2 ]

管脚描述

$ T0 v3 @1 y" O6 O8 `1 j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。
8 h$ ~$ A, x0 G7 J  S
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。
* I" U$ l0 v6 W3 D0 P; A
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

: L' O2 `; O, ~* T' s! C1 o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。
8 l/ C, D( _4 l0 k1 r9 ~, W8 {
( G5 O& n5 s% {' `2.1、输入特性：

  T0 S0 E2 n% ]! p, F2 r
2.2、输出特性(PCB END)：
& v4 V) B+ v- m

# m2 i' u- G3 p
2.3、整机参数：
  f% j9 L2 c( L- Y

6 d, R6 E( t$ E2.4、保护功能测试：
% @" j' T# A) w

2.5、工作环境：

( C* `, `, }7 M) `
2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
, K4 q9 W! b  g8 j( Y) F' \" f7 }2 t
' d* H( `# j- s/ x5 s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。
$ l6 n; y. d) c4 Z, ]
9 ]. A3 f( Y. I5 [' z8 A3.1、电路原理图及BOM：
5 N& ?, K; j- {0 R
3.1.1、原理图：
$ v$ X2 a# Q: `" W0 i% Q& ]

& Z1 k2 K7 ~- a% v9 g$ K9 Y" G( [3.1.2、元器件清单：
" m' Q1 D  _) d, [
6 e  @+ n  y, P, k9 O" D

3.1.3、PCB 布局&布线：
$ m; u3 o$ _5 ]
! O1 _; d+ G. O+ ]( c5 K

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
- C- I' e( f# j# r4 J7 g, g
3.2.1 电路示意图：

* {5 P* T: |$ ]3.2.2 、规格参数：
' K" ]' v3 J  c0 T) X
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
% o* T# Q6 }4 b5 \& 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；
4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
1 Y$ k. f. m9 |( z0 c7 m+ ~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）)；
8 j3 a5 h& f9 R% O$ k; {& Q1 m8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
; k1 M: |# m: B3 m' ~$ K
2 [5 C# M' F: Q: \$ C3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：
& w' P% D3 e/ l$ G/ z: T

04、性能测评
, h  g9 c6 c  l0 S
8 h* Y  ^8 `) L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。
1 i0 e+ R9 |, o$ ~! G
+ w$ k- I( j: G' V* o) D4.1、输入特性：

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。
5 F$ F7 l. U& _
表1 待机功耗
! Q! u8 u% j) Q- ^

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
& `% E+ |$ {9 a- R! ]3 N( ^

8 W9 k; R& v" O4 @% y表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

, z- P- k  X  ]* }4 l4 C4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

; `/ D$ b, ?. G6 r% x* O5 i
# M% M' u8 m; W9 s, J4.2.2、输出电压纹波：
; ]7 [- C2 k/ V. r; S
* L) R8 [$ z2 d/ N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。

$ ^+ }7 F  H4 z

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

) h1 z" C# n# l; ^) o

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

! R; [- @9 V! X; h- |  L

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

' H* x% f$ L+ @1 e/ U4.3、保护功能：
9 i# N1 G8 ]7 r: R8 \' Z
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' k+ z- \2 a8 M/ j
4.3.1、过流保护：
$ D. t; r5 d5 T. E8 V; ~

+ I& Z- ], q0 r$ @4.3.2、短路保护：

  {9 }7 t+ F2 w  y9 ~+ p. D功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
% |0 H0 W; r! o* G' f# b
! y7 F9 E4 e9 k

1 Z, A( @8 ^) k: O: A' g2 Q4.3.3、Peak_load 功能测试：
6 c$ N) Z+ V/ v
' E1 s7 Q/ O0 A) G, r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。

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

0 r6 c7 g: i2 N7 I

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

* L% S; _* K' }; I# `0 a' T

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

! R3 \1 N; n: Q- k3 y, ?4.4、动态测试：

( r4 J+ Y* q5 W) R3 K6 H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)

AC90V_5ms

AC90V_10ms

4 e  V* ^5 y1 O& ?

AC264V_5ms

AC264V_10ms

$ `+ v' ?% m4 ?1 l# b4.5、系统延时时间测试：
  O7 @6 x# @* \! v, M0 R& a
+ z0 y( O0 {5 `' l

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 E. B: {' @4 V3 E0 J4.6、其它重要波形测试：
7 o4 i+ t8 `0 H3 e! Q- m: y6 _. _

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

3 ~9 S' a/ N8 h2 E' B+ [

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

" y0 B- e2 M' D

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

; R: ^( J9 d4 r- ~) o0 r05、温升测试

测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

06、EMI 评估测试
$ l3 S3 a  o9 V
测试条件：

, [! ]9 _0 y4 |0 a4 c6 n9 V输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
' l4 N( ^* N. _8 X/ Q+ o限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）

6 D& k5 D. ?; |( R9 c5 j5 R

AC115V 传导L 相

5 @1 u! R  i& S# X0 _

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射