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

5 N9 N/ E1 p" L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 Z; H: n! A+ K" B; c) V4 Q01、样机介绍
1 }6 A% ?+ {8 s: s# T- V8 H
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

! P1 r1 W; j1 J7 Y' QCR6890H 芯片
3 `, w; ?. x- `- }# h, x; ^8 F
% ^7 G8 ]+ T. P0 d% zCR6890H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。

. D$ D9 j2 V% W, @" Z# Z特性
9 @- j; r/ U2 n; A* F
/ h2 x" n, a/ j* o: o较低的启动电流 (大约3μA)

; ]$ `3 `* o1 R* w6 X" G2 D内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；
. }1 s8 M; K% A- G+ u
CCM+PFM控制模式
+ Y, ]3 ]% B5 `: W6 \# K2 }! T; }% ^9 K; N
内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
3 q% y; l0 u+ m
; `( F. G# i( W- O: p内建频率抖动功能，降低EMI

/ D5 V. R8 i! x3 D% t内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率
1 _" f7 f8 L: E2 v5 \
0 m( g: W2 J+ a8 }7 ^( C15ms倍频模式

: P% G5 n' o' W1 W9 y可编程外置过温保护并进入latch

2 `4 b# E5 k; qVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

6 ]9 H/ J4 m6 e3 c2 B7 M& E) S$ |内置前沿消隐电路

0 [$ x- J3 [4 T3 b内置输出二极管短路保护
( w- U  b  ]* W( j
内置过温保护并进入latch

过载保护

8 l7 a) r2 F( U( V" u/ u9 vSOT23-6L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。
' e2 Q# _8 C3 g! X$ l, T0 t
基本应用

! I2 B& G1 }9 U( E( W$ [( YAC/DC适配器
" p" V+ F# ]- ~3 j9 ?$ D* C1 F
电机类适配器

充电器
; F6 ^& M- o8 O6 u; D, e# j
存储设备电源

" v7 r* c8 P( v( u典型应用
" b) @; f0 ?0 k8 ]4 z% o$ b
; B1 \/ w- Z. }) a* J

' ]' i1 a% ~) S1 c% \# n管脚排列
% k6 h% P6 o' h' o% N0 ]$ f4 _

管脚描述

6 [: b1 o7 O$ ]4 f* n/ v

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。

- k& w2 T* e( i+ ?0 V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。

3 e+ G; J& E5 y% I9 J- j) s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。

# e9 X% {+ F8 q2 e' t02、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。

. U. \1 I1 R7 D- X5 U/ B2.1、输入特性：
( f% {/ Y% W# n6 n  ^

3 _/ `* {: C- k2 W5 o+ ~
/ }+ d4 p+ e2 T2.2、输出特性(PCB END)：
/ `' D7 q- Q: i: y. _' o

- ~% [" P+ Z5 d2 C/ o9 L  t: J3 E2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
# N4 D+ O1 b; A" B. w& y& ?

/ B# s5 d; a( q1 p  b" f" e+ f2 R9 c
2 o) ]) a% i2 ^' ^* `2.6、测试仪器：
2 J8 V/ X, B2 [' D. Q0 N& B

03、样机结构信息

. c8 Z7 ?% ]9 i; ^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。

# B) M, a2 C4 w3 q4 }0 K2 H1 k2 v+ Q( [3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
/ x, v* o! e* c; M# l1 ^4 \6 L+ W$ |

3.1.2、元器件清单：

' v1 D: V: S4 U/ d6 m( s7 z

3.1.3、PCB 布局&布线：
& K% Z1 Q1 a7 F- [" @

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
: _$ S, Q, G% g" I
3.2.1 电路示意图：

8 q& W/ a; Z/ O, F' B; q3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
6 M* ^: `2 |, j+ I* i6 ?2 e3 N2）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；
/ \1 U4 V- [! B& ]% X0 P4）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；
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）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

/ z0 h' L( V! `3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：
2 E/ r; S: n4 h, z! `

04、性能测评
; ?( b6 C- n/ I; D$ \9 a1 w3 K2 s/ [
, P; Z6 h4 n( n; _* i2 q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。

0 |- m3 M' n) \0 B4.1、输入特性：
9 r5 l. G: o3 \# W. l5 A! N8 G" t5 v
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。
, y0 e% P0 L9 S. I
# ?# i$ Z* B5 x! }* Z5 f) F表1 待机功耗
4 r5 `- H6 ~# b1 g( b: A

% ^7 D% j" u) m* G% f3 J3 c, k! L表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

. L2 @3 X: [# K+ v表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
# F& Z- X1 T6 g( k+ G) k

9 c& u" D' n6 W5 X5 [表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
; s# `2 Q; w- [5 {' Q7 @/ `# Q9 }. M
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
$ j/ |1 D5 x) C- Y& u' R# K/ j! t. B

( n7 W0 V% t0 k. Y
2 X2 \/ c! S7 H' O4.2.2、输出电压纹波：

- `& |7 A5 _; C" x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。

2 K2 R1 D) m' g

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

6 M0 Z& A3 {6 s

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

1 N' ]( H! A5 O& z: ^

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

2 n5 s; Y0 R5 I4.3、保护功能：

+ q! @" f3 b( o6 A; ^以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# a" D" f! v$ y+ V( B- M- J6 v
4.3.1、过流保护：

0 j  W3 S- B7 Z7 ]4.3.2、短路保护：

: }6 m; ], |* H$ k6 Q功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
. I! H0 D7 {! X4 L" r
, I0 h# I& q* f! ^

4.3.3、Peak_load 功能测试：
; P# }. ?3 x6 V% B  @: m
$ T5 m- @3 ?* G  Q5 K; i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。

$ I! K  \* L- i1 p6 X

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

1 }; c7 y3 s4 e( ?5 ]

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

3 E9 O) b0 o/ h6 c9 k4.4、动态测试：
$ u5 r* h5 B/ S3 F
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)
, t7 x$ H; {3 I& m3 c2 z' v
1 V' o( C  g4 M; ^7 f; G

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

% d; H) V: ?+ Q$ k2 I3 P3 G% k4.5、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

8 i3 h/ a# F& E6 ^# s6 w, Z

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

5 N1 o7 l0 }( W8 n+ t, a$ {

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: }7 v; o# D  s4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

5 ?+ t: e3 g8 q( d  k8 T  ]

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

$ k- d2 N; Y1 |" c9 h. C05、温升测试

测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
0 [- R2 P4 s* S1 L# F& ?

06、EMI 评估测试

& O$ n7 I- W7 g8 z# C0 _4 Q& b: e测试条件：
% H2 O1 n1 a, d( b% \
输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
8 G: v) }/ s! c限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）

! y! e* S' c' A; D

AC115V 传导L 相

+ Z  o: [+ v+ Y4 i; c; X) `

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射