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

6 {0 X1 T( z) o
. v5 L8 c0 S' D: ]2 \, C8 ?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。

01、样机介绍
9 q7 ~- H/ o* D8 R9 u) d$ R( I
$ I3 i7 }5 M  k. w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。
4 {' }! v% F, R

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

0 d0 m0 k! b% O2 B: P$ P  ~  A& mCR6890H 芯片
; @. q. M. A; N6 M5 V# T4 X. d* S% k
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。

& I5 I& X9 l- ?. i8 B2 l特性

较低的启动电流 (大约3μA)

内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；

CCM+PFM控制模式
7 a6 c; V* H1 o' R
+ Q, ]9 P5 b" s内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

; A) p6 g8 [( ~5 S  E内建频率抖动功能，降低EMI

4 _7 {; v- L! u# r内置65kHz开关频率

( s6 e: J2 B* F0 W5 c) Y6 h0 [/ u轻载降低工作频率
- ?* I0 l- H: ~6 M1 }% n  [
, H' I; W/ S3 g! g15ms倍频模式
9 r1 H$ O4 K. ?$ n! g, F% h/ J% O- ]
可编程外置过温保护并进入latch
/ L$ l) d  }( c3 ]1 L* B( F
0 z1 g; j6 O& X; s3 p3 K: m- c+ EVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

; G( E$ z- l7 }% i. m0 I. ?7 Y4 M/ [* N1 H2 G内置前沿消隐电路

内置输出二极管短路保护

内置过温保护并进入latch

过载保护

SOT23-6L封装
  g6 o6 Z# a/ S4 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。
. S: @2 s# I9 F$ v
基本应用

AC/DC适配器

电机类适配器
8 X! w; ~; f2 L6 l
2 k1 M1 I" S9 Z/ s充电器

+ y, b' y* Q& x6 s存储设备电源
% g# H6 K$ N2 T: Y6 g
典型应用
! b3 P6 @1 a, T' ]  g9 f

管脚排列
" W6 G/ N& _+ A3 h3 |8 F: V
2 @6 `: P5 T9 s: {& j

管脚描述
: n- }. L% m& B
( y0 y+ }* d7 _( {5 m5 p3 a0 \

1 q: A& _% c+ t' f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。

) ~7 V5 A4 U% K) b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。
* v7 q; ~+ ^- V2 ^& N* i; p* 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。
. ]) a: Z  a. T* A3 }2 F3 W0 P
  c, k! B/ b1 A9 t2 N02、样机特性

. M  b* |6 Z2 w  Y6 e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。
- L! S, ]2 L6 l' b9 c- C- N# N
+ c' w3 V+ J/ P5 Z2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

$ Z0 O: h+ ^2 g, I, h- n6 k. I2 P; ?; j
2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
6 a, Y3 M  ~; h9 a# x* q
; J$ `8 M2 h6 \; c( Q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：

3.1.1、原理图：

( S* u& D' o' q( h0 h" b' e- r

3.1.2、元器件清单：

4 G/ W1 C# N' h+ o2 B

3.1.3、PCB 布局&布线：
% Y+ J  X" i0 c2 }2 {7 b' {, 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：
) w- W% K4 a. K
$ W+ W0 H7 q* c) u" D$ a! ~3.2.1 电路示意图：

( `* i5 Y. _# r3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
. H8 A; h" _. ~' U7 U3）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；
( n% k- g! D5 G* H) b: v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
' F' x1 M* v7 ?. X+ p2 a6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
/ B. t1 |  g& V& y7）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）)；
* b8 M$ g1 D3 D% R- J8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
% \: \4 R1 Q$ f* r: p( V9）成品要求:浸凡立水；
  K5 Y4 w' A4 s
* K  @- |1 D$ R* d9 u( P/ {$ b1 X. E3.2.3、变压器参数:
% c3 ~6 n/ k  H

3.2.4、变压器结构图：

5 I" O1 L/ }) h- u( N2 K5 i7 [04、性能测评

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。

. E/ n+ H& n" K! k( K4.1、输入特性：
9 Y$ w/ w0 ~/ e) t) ?
) O2 V- e+ U. R0 F3 _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。
, Y4 T& R8 D; O0 z' Y) I4 m. g' x
表1 待机功耗

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
0 v' _/ l8 E" W7 _3 W0 M

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
5 R- ]+ u' L6 j& l

! r; ~: U* z8 v; w; b; L4.2、输出特性：

; K; B$ S" Q; h, X* g# L# w7 i: b& X) |4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
: h' |$ M( D) f) o) y) p

2 g. x6 V8 N) p; Z
) S( s6 F8 t+ V6 b" |5 l& M4.2.2、输出电压纹波：
  m7 N5 r5 W: }" G* T  P# y
( J* P* v" S4 t9 q1 {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 x1 n& q$ c% R' Q8 |

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

3 ]- ?& R* c8 _: j; U. u

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

  l' k, R" m* `: T

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

2 f5 Y) N/ f8 Y- C0 }; b/ n

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

( V& |  @: I( ~: f5 Z4 h4.3、保护功能：

* o" ~7 b/ W$ l! \' K% @2 e以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
" p/ b$ v9 Q$ n2 E+ `
5 K# f. n, F( t

" d: F! g+ I+ q; M- D. z4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
! ]8 y4 ^/ b" m4 P. j" |& L
: B& r& z9 c, Y, K% Z+ `

* f) c: \* H3 ^1 _2 U) K4.3.3、Peak_load 功能测试：
3 p' D: x3 |; E6 q0 h- @
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

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：

. X- f0 ^: ?3 ]& p6 P8 }3 k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)
! j3 P; E9 M' Z  n: `. S" R
  Z( P  g, E" _# G* C' F; {

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

3 u* b# x# o, Z2 Y" W

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

5 j. ]3 n! x6 X0 V" n+ H

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：

8 W% A) t* Y: t$ e( i

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

% H( U/ W. B" a7 ~8 D) f

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

- C, [* f9 g- |$ Y# J

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

4 o& y9 C3 z$ h1 \测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
& z( n& V& I* h$ }- N* [
. O  c+ `; }5 S& }/ Y/ K2 p

) u! X, v5 U& n& j) I06、EMI 评估测试

' x7 ~1 {8 j3 `5 M9 M测试条件：

( }4 x3 L& G% A) G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）
5 v# i& Z& n: @
) A5 K6 y2 \( A# Z5 L8 J# g

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

3 r& t  d* F) }3 S: V/ H

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射