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

2 X9 y& M7 W' S2 K8 Z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。

! n6 w$ V1 l. }' X5 k01、样机介绍

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。

2 E) E( w0 D6 U8 Y( \

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片
4 }$ `" E) ]7 {
CR6890H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

0 D7 U* q; u% b较低的启动电流 (大约3μA)
/ P  u2 R3 e$ W1 x
内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；
5 g+ q! J" i. l9 H, M
- ^3 H& {; D# t& j3 q0 UCCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
  Y1 E+ d6 S4 V) X. t0 ~2 `6 ~
内建频率抖动功能，降低EMI

内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率
& t7 L  Z# a% |  [6 U* e2 t2 ?  P
15ms倍频模式
+ n# i* Q; Z. y3 i' D7 A( S
可编程外置过温保护并进入latch
1 m* b4 _6 f  D' u, E
VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
8 U- f3 n! w3 I; c$ Z+ F6 x
内置前沿消隐电路

" v1 z; g! ?' ^内置输出二极管短路保护

0 x. C) |* ^! d$ w1 n8 S9 O内置过温保护并进入latch

) B( W; V! }- w& u4 a过载保护
4 q7 Z  d1 l. R7 _4 |5 Q
SOT23-6L封装

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
0 {. o) ?8 Y3 L# ~% G* e
$ V! r+ r. W6 k/ F" [AC/DC适配器

电机类适配器
& P; q* T4 k3 \. B% B9 [& G5 O
. v- J9 E* K$ L1 y充电器
; C8 `6 U! o, f+ |. N
存储设备电源

1 _& C" P, _' g. t. t( N# a% x典型应用

, ^2 x9 Q$ s6 z管脚排列
, y& l, p9 W) t3 K9 t2 F5 R
% K# D2 }6 p4 z) d2 H- i! k

管脚描述
$ x0 V  v! e1 Y1 Z

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。

. q% G, K" D9 Z: g8 J4 O( 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。

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。
8 q6 v% L+ L$ C& O
02、样机特性
1 L+ R( f9 {6 S' ]
: h% G5 v& t! ?0 B7 y& _$ g5 ?' W/ {2 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。
6 f% I. ], R; j: X1 T' \; [0 Y
9 q! B' a3 Y! j2.1、输入特性：
" b4 x' C6 X0 f5 N

0 j5 @3 d) ^" t, {3 Y0 M+ x1 {8 y0 y
2.2、输出特性(PCB END)：

1 f. ~' z5 n/ a  @+ k
% T  f' w/ l- g# \3 i" s! d! p! h2.3、整机参数：
1 m" d+ m! g0 [% K: C; S- k: S

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
5 {, f$ f+ `8 r$ V7 N7 ~

2.6、测试仪器：
. [; [8 i9 }) U/ ^9 z5 R2 a! @

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。
( _% y' T/ A! Y) w, _7 l+ x
! |; W+ _8 `/ U8 B3 ~3.1、电路原理图及BOM：

& f7 i+ W( [* m) r3.1.1、原理图：

, n* F- K% y0 T4 j

3.1.2、元器件清单：

; k% L7 }7 e6 [0 E7 W! G- y: Q

3.1.3、PCB 布局&布线：

, d; d, v3 L) W1 N- O1 a3 \

PCB 顶层布局

2 e  I, Q1 n5 n! [

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
6 e; A" e3 k! Z8 u
+ {1 j3 x3 m+ W' g  j7 O3.2.1 电路示意图：

. h, a' Q: G/ I8 H- R* B' F3.2.2 、规格参数：
8 F& @' J6 Y6 R5 \4 o/ c
4 I5 ^6 D$ r% [. J/ {: ~1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# S! Y  d6 j2 \9 n7 `- r$ p3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
- c* u( k: o* y" d) Z: e1 Z9 l4）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；
% {& F( h, i1 m0 C6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
% l0 f3 x) G; h+ b7）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；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：
4 G& c( B% C# o% |! o

0 G: U  y( @) _/ T9 q% R7 f04、性能测评

! m! Q/ t# b9 L. S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。

% s/ n* O, a9 {$ I& ^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。
  s/ h" T" j$ G. V
0 c& ^% L+ G% C( J6 X: F表1 待机功耗
; E4 @% g1 ?! x2 o3 }, p

' l8 Y+ U+ E* w+ d# Z$ l7 @# |. R/ b表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
# x2 P4 j: ?8 `2 T/ H( L

1 T! Q. B# r/ ?$ k) d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）

1 M0 a( t) L6 T2 C, C& n4.2、输出特性：
1 g0 c4 {# J1 y2 h9 C5 I
* e" ~1 `- M: @; n) J7 |4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

2 `! b8 i, \8 P' q% y5 M( K4.2.2、输出电压纹波：

' q& @, l" c& p$ e. h2 I' d  ]) h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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

5 g- i) H# ?8 c8 x- s

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

6 E6 x6 n5 s# `8 y; V' D# ^- V

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
# s* F! @' D- C' K
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
  t7 ?. e/ q, d% m6 C& i3 `+ J
! Y" g' k5 B( [. o2 R4.3.1、过流保护：
/ J" I; ]. L8 {: U6 x4 [) C# ?

; m. ]; g4 L# v% q* o4.3.2、短路保护：

9 c& f3 v+ w# e$ o0 n功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
+ E- H7 X$ W  x6 C. g
% w) N% u% T' k, @5 {5 f

7 k  [4 R3 S/ R" m) o+ j- V4.3.3、Peak_load 功能测试：

1 }) I. Y) o" \. |! c6 m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。
) D/ K0 M# P& B& k
6 H: }5 F9 ?0 F" W  o4 p

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

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

2 F# m! y) W; p3 |4.4、动态测试：

4 l" ?! J- j7 a  J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)
7 u, A6 x" N' U1 K2 D2 Z9 I2 Q
# B) Q. Y# W3 |" D* H  m

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

( ?3 ~7 {1 P: H7 ]4.5、系统延时时间测试：

% m3 p9 Q: ?" |7 [) }

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

' s9 W" [# D. O

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: L+ I( F# X% x5 H- A4 h

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 m1 L' m# r' Q1 r" B- f  x- K4.6、其它重要波形测试：
4 S3 `6 a" V. U# d

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

. A- @8 h7 a# \3 N/ g7 F  r

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

5 _# O# U; y3 a4 I# J

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

! k7 p' z) v  p+ o+ q05、温升测试
' d8 w  A  A. G" R; V) k
! ?( L( [0 W7 v+ t8 i测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

- a0 g- b( F* m* S

7 t, N% P9 w- {6 C" X/ ~06、EMI 评估测试
; V1 L8 l( c4 h8 k8 q
测试条件：

输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
5 r* J$ i) X% W% t; _/ {限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

; x* _* U5 H/ z/ R. q) L; E* T) v- t$ b

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射