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

% A% Y8 i" x* q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。

& U$ f/ f; M! r2 c01、样机介绍
% ~% }; [+ l5 D6 Y4 b: P
/ c$ O9 J/ t2 F) a2 _7 V; X- Y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
* G, m. ?7 s& d$ O
, P* L* `( E" N; v% RCR6890H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。

特性
: R, I  D5 r0 F5 r
: u6 o6 V; C. z9 H! B- l较低的启动电流 (大约3μA)
( U7 ?3 W  @) i. U
内置软启动减少MOSFET应力
; @2 F: [: h) o1 i4 X& [
2 `# j5 J4 o' A7 R3 a带有Peak_load 升频功能；

2 B! H1 R3 I+ p  M$ h! s8 ^CCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

内建频率抖动功能，降低EMI

- t- \$ n% h( `- s5 _0 `+ H内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率

7 \# ]! [3 @8 Y; D, Y# u15ms倍频模式

+ b  @/ G+ O" j7 O6 V# ]- @/ B可编程外置过温保护并进入latch

VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

. k" T9 V* }9 B内置前沿消隐电路

内置输出二极管短路保护
- L: a! e) h/ H; O3 M% U- m
内置过温保护并进入latch

1 Y& {& ^, j  W过载保护

SOT23-6L封装
5 ~+ o, W# z7 [4 R
* A, W! r4 Q- M4 X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。
. O6 w( V0 Z2 W" C5 U) d; d' H3 v( d
基本应用

5 k. [$ m: n  s$ P' F* FAC/DC适配器

* N: c" p$ n( Q9 V5 y! r/ x9 L5 Y电机类适配器
: g9 [  \" ^4 `
充电器
' ^# L5 o: k% [0 k+ `) ^
5 U; X) l  U7 l. D存储设备电源

/ }+ l5 l  _: A4 X% `典型应用

管脚排列

管脚描述
( H: ^# b, N# ~
) n. @* v: A8 |! b0 W

* w, L+ t6 R; @0 m$ v) }2 x0 x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。
2 l; x6 o: H! w
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。

* b$ @: ^/ F  g, k( p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。
& v! Y! J" S+ z3 D5 z9 H& y( i
& b# N/ R4 B  _$ d2 G7 Y' X. \02、样机特性

" L3 k4 p7 }4 S& b5 K! g- m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 N4 e5 u! N2 y# }+ F
0 Y" Z: c/ l% b  V6 ]* \6 m6 r2.1、输入特性：
$ r" l" j& i. T1 J0 |' z; ]

2 D2 ]$ F# N: F8 s. ?) ]6 E5 a2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
% T8 h5 J; P8 o

6 O: m. [: G0 X7 A9 {2.4、保护功能测试：
& V6 A. a6 P( [% w( A

8 r6 h9 p  r  v$ ?1 X2.5、工作环境：
1 a0 V, U0 V4 G6 n9 r) }0 ?

  V3 ]0 V! {6 P# w1 k
2.6、测试仪器：
) h, n4 [+ m5 `: F3 z: F

03、样机结构信息
9 z$ f" z! j! s5 N! Q
5 d) U6 C7 k; p% v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。
. i* z- T( H& l+ e
6 e! b* ^; p( \8 N. @7 Q3.1、电路原理图及BOM：
- @- Q3 _! c& H$ N- U+ f
4 B  g. q' o6 T! i8 o3.1.1、原理图：

- x3 b! S9 P- P( [" \! `

% [1 l6 A. v% s+ X9 c3.1.2、元器件清单：
0 {# [% z: H: T" ^; _/ ]
/ p* J2 g* K$ @, S& s

3.1.3、PCB 布局&布线：
) g# S# z% I4 i4 J" b1 y

PCB 顶层布局

' `/ N1 w# o. e) s

PCB 底层布局

- X3 H) Y+ B5 ]. N! |) q) d

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
1 [; @5 k& u8 a, o* R+ W$ K$ g
- S! F0 X8 E; P/ i: H, P, |3.2.1 电路示意图：
6 v& |, s/ m0 Y7 [' I+ |9 m

( U* }1 E( ^" i3 Z3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ S7 u- U1 K; u  T+ o. W# K3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
5 Q5 W% X( N% V) Q4）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；
# z" o" o0 a  u9 `6 j; Q' z" ?% _6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
8 ]7 R2 Y( _& l' H% e9 {$ o. [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）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
: g$ ?" A: Z7 p' K- q" ^8 Y6 A
6 o. {" p5 s' a5 N( f* s# V3.2.3、变压器参数:
) s' Q' q' O: s" n9 s4 p
& ~0 U% A8 u& J* |8 t: [

' _3 ^& |/ b$ h  G3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
8 F1 ?4 j( V' \; r* p
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。

4.1、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。

, o0 A' d' s! g! o表1 待机功耗
! t  d& N: {+ z5 }

! i3 S" |! {. s  @表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
+ r1 D9 V8 d6 K( J" F/ z. R, v

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
' @  b; Y: {: r: G! }4 w

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
# c2 O6 I8 |% G

4 k) H& y5 b3 Q! v+ A% l. z4.2、输出特性：

1 [+ |" C0 t; ]4 u, a4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
9 w" T. i# X) z, {

+ V: `9 _  M# z  B& M4.2.2、输出电压纹波：

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。

3 G- U# `7 E/ t; S. n3 A) x

) V- _' W. W6 H% f, O& P, _% ~

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

7 [! L+ T. O3 E; {: L! S

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

' F, x) k( T3 D, R1 H3 O# Z

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

: i1 N! \& i, K9 J* x+ x+ z4.3、保护功能：
; {2 n5 M  y: n7 F( W. W
4 _) c8 Q8 Y' d# W) d5 o4 Q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# [* X. J+ T- \  h5 l) a
- k* k$ g6 x; K/ R3 N4.3.1、过流保护：

2 Q/ K( h8 q& _6 `& o) x6 ]2 n7 x

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。
" l' l/ @& q2 E2 G1 F

4.3.3、Peak_load 功能测试：

7 R9 H! d( R: E0 M! \8 o- b+ t# |! E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

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

, `8 Y; D" W  U9 v) m' C

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：
. B' ?9 T" I* h
' W/ E# [. b$ |# _9 s% W; y: z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

# t( t/ b) ^, O+ }3 Q# Z- i

AC264V_5ms

AC264V_10ms

8 J( [/ \5 c! Y& I+ i: i* P4.5、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

9 ]* f2 o+ H3 N" j

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

, ^% Y, u! s/ f2 k$ m: H: g

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

% J* Y3 S8 d) i+ m" d4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

7 p/ o* T5 v& E2 j. r7 U, i; S+ t9 K

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

7 i) T% y+ G2 C1 u3 Z

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

测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

  M4 L+ h8 z: X, A1 S06、EMI 评估测试

测试条件：

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）
& @( i+ A* v" d- b

AC115V 传导L 相

3 B4 i1 F& A( d) Z: O% A

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

" r% j+ v) @  {$ h$ U" [

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射