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

( m3 ^2 p' W. _, x; G6 g0 D! B. M
$ H" C) N9 {0 S+ _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。
9 g- L1 z  d3 H  T+ p3 Q4 _
01、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。
1 u* V1 V& \1 @2 R5 Y

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片
8 G6 Z+ f6 p: L: ^! ]
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。

9 u/ o: W  W. p9 K特性
* p4 C8 v! L; t$ C6 u, O7 z
$ G! S6 c9 ?  h+ c2 k较低的启动电流 (大约3μA)
! r* C  Z- T5 t. j3 r5 H
内置软启动减少MOSFET应力

5 a3 {# ^& ?4 H7 x6 A$ }2 U# j带有Peak_load 升频功能；

9 A1 Y8 j$ W( ^' Y3 tCCM+PFM控制模式
5 l4 F: Y) b5 s% t* }# M
+ Y7 u' @# ]3 X& U$ G) m内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

, P1 p) ]) D% P内建频率抖动功能，降低EMI

内置65kHz开关频率
8 O, g: }8 y# S- {" e/ T
2 L+ s8 X; G0 V轻载降低工作频率
9 V  D' j5 e" |' w& w: W7 b
0 V4 _' m: o( N- P/ x2 Q( O15ms倍频模式

! q% q- P+ o7 ~; z5 E# R/ R- `可编程外置过温保护并进入latch

, l" L! V8 A/ t& ]8 AVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

% S: L; @% E7 Y% p0 e3 @4 o内置前沿消隐电路

6 e' ?+ N: p* l# B% f5 P内置输出二极管短路保护
! B2 z! s# T3 @
" J% Q% {& z" O% Z, d内置过温保护并进入latch
5 B5 d% ^: Y  j% N: ?
& D# |1 p7 o* l4 e$ ]8 W! c过载保护

( {: D' e8 E) B$ K+ aSOT23-6L封装

/ s6 V8 y' S& _1 N, n" k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。
" l5 s, l/ j. Z' T7 f
8 \: c( {9 Z( k' e- @基本应用

" S3 Y4 v/ W" U  E) x2 w$ x, i! sAC/DC适配器

电机类适配器
, Y9 M. |! [' ?; n4 R4 Z
, Z! F& {7 {2 }( F充电器
9 d$ l6 p+ d1 V0 Z  u
( }: m9 y, _. N1 I8 U存储设备电源

典型应用
+ @2 J7 A6 v( X" Q

管脚排列
/ b( ~" N4 k2 j* K3 C2 a) _

管脚描述

4 e! t; P9 a7 l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 v4 u4 n% |; i% G, A
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。
0 g- E& s! B6 ^  M1 c4 J& x; J
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。
. i0 m2 _- O3 Y. H5 N* y
02、样机特性

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。

2.1、输入特性：

2 i2 l: ~9 v7 x( \3 ^* Q, K8 @
2.2、输出特性(PCB END)：
0 _  z2 h9 B" L0 @+ a- f% j8 x

/ P; M" y- U7 h$ a9 f2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
+ ?  P% G# S0 n+ l& N

! G( I3 b8 s9 |  K. s* q" w  w
2.6、测试仪器：
6 m1 f5 ?- ]  v( G1 ^! `

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。

3.1、电路原理图及BOM：
& \; j) E8 U7 |  l
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
4 r- n; ~( ~0 a/ V' ^- B- W

3.1.3、PCB 布局&布线：
3 h3 G0 S+ }5 l' {2 x
3 J% X8 A4 x3 Z( j5 j7 M4 z

PCB 顶层布局

2 f, V6 D! ^! M: F2 E

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
& t  f% `& t4 D; U  a; j

3.2.2 、规格参数：
) z' J1 j; I0 l0 b
1 r3 o4 z( }6 G8 q, F. |6 R8 m6 O$ d1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
- A! D5 Q0 ]% Z' g' i) f" I/ i, T5 L* s2）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；
9 [, u% {6 g/ l9 h; d( {/ N; x. x5 I# y4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
9 g2 p/ [0 s% ^5 R5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
5 D8 Y: G$ b7 Y; ]0 i! c% d6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
- f, p+ J, N5 j. T) F. e( \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；
: ]4 R2 P& X6 L/ Q5 s9）成品要求:浸凡立水；

1 R6 S- X! O$ F( p0 F0 b( T3.2.3、变压器参数:
/ p$ R- P/ k: U; o+ ]

3.2.4、变压器结构图：

( ~+ X4 B9 h0 r. k! c0 Q04、性能测评
% `4 [! D' M- S: V
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。

2 ?" T" O5 P/ _% {+ f4.1、输入特性：

! X0 K6 J0 I% u! V1 G& i9 \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。
" y: b- Z) q$ A# O* ?( B
表1 待机功耗
' D+ u( Y# t: D* S' A

! y: \( Y: H. p% X- \表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
+ O1 ~2 k+ T" H1 \* ]7 Y( }& q

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
# i3 C  x2 b8 N9 j# g, c# B

2 ]3 e6 x8 B2 u0 v" Q* r表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
* s2 B7 h* k" N2 t

4.2、输出特性：

6 k. @0 s' l+ I2 e4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
" n, q- L3 m& O  {' A4 x; c- R' ^

4.2.2、输出电压纹波：

9 A. f/ C3 Z4 `. s6 t3 b, f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。
# y) u7 E" D3 Z% T8 i: J

6 I) b" F5 t9 R9 h/ Q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 q6 @' i- g9 b+ Z( W0 Y

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

# P# S- _) a! o# V  H& _- P, c2 a

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4 v+ ^; Q" u! d+ ?% A9 u4 j4.3、保护功能：
4 @) m, O% @9 }! K$ J; l! Y  y" p
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

0 Z) H% T" M9 }- y9 k  R2 D4.3.1、过流保护：
/ i7 _' o3 m) t6 C% |( @& J
! I4 G7 n6 A9 d

8 J  s9 U$ y) w8 O  }4.3.2、短路保护：
4 D$ m. p1 p+ d2 Y2 Z" U+ v2 W
功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。

# N4 T6 w1 e* C" @) n. L

+ j3 d. @5 ]7 W* a7 c2 F& T2 a, O) e4.3.3、Peak_load 功能测试：

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。
$ h/ a: i+ n) A

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

. i  g, k$ G: ]. d# h! E

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)

AC90V_5ms

AC90V_10ms

  d; p- N* O8 L0 c

AC264V_5ms

7 x! K4 Z, T% w* X

AC264V_10ms

' C. S' w6 [; }* ^6 Q4.5、系统延时时间测试：
8 E- L% S  v1 P
8 N& o$ U. U! R1 k0 [7 w

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 ?' O* v1 Q0 L' s

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

. }2 N" G  y* J2 P6 C7 [6 N9 U: u1 H7 A

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

7 i( h0 x  K1 r& x* ~1 k05、温升测试
/ Q# n( i& f& ]0 _( L& ^
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
4 Z/ U$ b# Y' _+ N, _

06、EMI 评估测试
' g0 f+ b6 f& x
) w# f9 `  C4 }5 A测试条件：
9 U. o! }* L  H8 D2 s# L- R2 S3 g2 f
% \6 ?/ K" ?) E5 M, N, H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）

6 p* y" S+ O- q( ?+ |

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

) m& ], D- e8 `8 M& a+ x% H

AC230V 传导L 相

! x0 {; z% |  n( Z! ^

AC230V 传导N 相

3 Y1 n. o* L! W$ L+ O

AC115V 辐射

5 |7 W- ?/ v( ~/ W" B8 ?! I

AC230V 辐射