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

' z! i2 J( p& l9 W$ c/ a: Q5 R
/ w2 p- }) F* |* x3 a- A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。
. p3 }2 C( y: \- l2 T
0 o6 H2 s4 |* `7 \* Y# \) g! [01、样机介绍
8 k4 t! F5 W0 q" R& |+ I! T
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。

: t0 q9 U' W6 a3 W0 n  P

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

1 D: Q! L) H, U. x4 q% b" R" QCR6890H 芯片

  M" x2 a9 e9 q# _5 [) sCR6890H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 K; ]# k3 s0 e
特性
6 B2 g$ M* J+ f7 Z
较低的启动电流 (大约3μA)
; f- r8 P" ^; l* k% y; m3 ^, @
" s0 M/ H3 l- H1 H, U( f内置软启动减少MOSFET应力

& j% D$ ?6 u& b带有Peak_load 升频功能；
3 `; s2 W# N/ F6 ?5 a8 t2 A
CCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
, M* ?3 k5 I. s: [: w
! v5 W. j# ~% c9 B  F. R内建频率抖动功能，降低EMI

4 }# K3 p1 N5 ~5 X( w内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率

9 Q' \+ ~/ i" y8 Y, [15ms倍频模式
( g* `' d& \0 V# W# O$ l: d( ^
可编程外置过温保护并进入latch

/ e) L. ^: i  q- |. RVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
# {& ~5 N2 O( j( N- ]0 S  T
内置前沿消隐电路
) e! Y% ]2 Q3 ?% {4 ~$ P7 m$ A
内置输出二极管短路保护
1 |9 L! a& V7 a3 S
内置过温保护并进入latch
  W0 b" a( X6 J
过载保护
& @3 h7 _( n5 E6 P$ @" @
SOT23-6L封装
1 _5 l0 D( p- k! l2 Q6 t
, ^: [" u% r* h7 X2 G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

AC/DC适配器

' G( M  p; C, G! v% G9 [2 O, C电机类适配器
9 w, w, o4 G3 x
  N  W$ @2 x4 A  |. S9 C充电器

存储设备电源
% q' P: d7 }8 N( o+ i
1 H, t# s- T0 C- o4 o9 G1 L典型应用

2 d( W8 _0 Z2 q

管脚排列

. Y9 \& P: ^6 O! g1 C! D

管脚描述
# ~+ Q( I1 T" e

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。
6 c. a4 W- k: i) t" s' y
; z4 B0 ?3 o7 d! u* E+ b8 k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。
1 e3 G8 M' y7 B% B1 a/ Z& }9 i& N
; y  _) a* X4 a# z$ x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。
; ]  Y1 }0 e& L1 {5 o
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。

& ^; E1 C9 e% w  p+ I$ r2.1、输入特性：

: ^/ o" w8 ]5 O7 ?2 x4 Y9 h" c+ C
2.2、输出特性(PCB END)：
" V' m3 i' T' S4 v0 e# W2 \

& `% m8 c6 h" b  B5 @2.3、整机参数：
! G& k+ i! M3 e* m6 y

2.4、保护功能测试：

8 Z( T0 d' x$ D6 W( Z  A% O. K) Y0 I2.5、工作环境：
) t/ U* [7 f/ K, _

6 t& g/ G# h4 \, v5 T  R: U3 D/ v
2.6、测试仪器：

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。

; B! R/ S7 M1 R  g, L! I3.1、电路原理图及BOM：
* P% C; I. b5 g' P0 d! S5 S
3.1.1、原理图：
( A" r, w' E( m* b  r: S( e
, u- j# q! s/ n+ X) ]! ^( c, m% U

7 n& K) J8 @* S1 ~0 k' F& A$ q3.1.2、元器件清单：

# R: Z$ ?% a( V3 r( H0 g. H

. k8 N& `0 J8 ~! V1 ~. m3.1.3、PCB 布局&布线：

2 n3 h4 p( B4 y2 @. }; u

PCB 顶层布局

2 J5 `2 {9 ?- p5 t1 |

PCB 底层布局

/ ?+ r. c$ F( k: h+ e

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

1 p, V$ p. o5 R9 Z' o9 {3.2.1 电路示意图：

- ?5 @: c2 l+ ]. ~3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
9 C5 U& L% F7 f' [8 W+ O7 I2）材质：TDK PC40 或同等材质；
/ B( J/ x4 @3 s4 X  S6 U5 F- t/ N3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
7 K  v* C+ A& s2 a/ F* P( |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；
( |6 L2 e( P$ I% z  Q! ~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）；
$ P' E; P8 t9 V7 I7）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）)；
! ?/ l0 P9 y: ~5 i7 ]; ?  i8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

+ t  V# D) X& v3 F$ U& y3.2.3、变压器参数:

* S6 N( h( [) R# m

8 h0 Q$ q. o6 c+ w% T3.2.4、变压器结构图：

- a  t% K9 i" K( H+ e& p% C04、性能测评
' \" K  O. ]! e! ?8 u/ x6 `
5 U* u1 p' q, N5 F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。
7 M2 U5 o* D. Q6 i
- E3 Q- X6 g) H4.1、输入特性：
4 U, Y, ]$ v$ x4 U1 T- V7 f: |, e& {
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。

* f7 ?% m+ @% e6 W0 |: ^- \+ u$ a/ G表1 待机功耗

8 x1 O# C& s  \- W表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
% l$ _9 H1 M" B: F) C6 h* R& F

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
) J8 g* H( A/ n! O" a

* K* |. P! Y, P9 G7 p" _" F表4 效率测试（PCB END）
/ y1 K& S) `7 ^. l

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
; b2 z3 ]$ Y) L5 R

4.2、输出特性：
  y+ V3 N1 w: p: q
$ J& |: H1 b1 ^% {8 ]- V4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

$ l1 m) B5 E, P( ?/ `8 h9 d7 Y
" j! M/ d; s" G4 U1 R; @) s" z4.2.2、输出电压纹波：
3 c& F# F4 A) ^- R
+ }# t8 w; V( m" k8 b& V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。

; B" ?+ H+ c' o8 V. h' T( W" j! S

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

0 e# y* ?' P; t1 m1 y, g

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

" L, t4 S- w" U. D! j5 g5 W1 g1 m" ?% t

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

+ X/ }, w1 u5 v4 j/ X. D' ~7 W# ]4.3、保护功能：
! U' U2 E) X* ]8 s8 P
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! l; f7 x4 p* R! Z8 s  h/ N
4.3.1、过流保护：

+ R% _* ]" g% g+ v: _& X- \

& C* Y4 I, l8 o1 _) U4 R- Y4.3.2、短路保护：
6 \# y* s1 e: i$ F/ R  @0 ^
功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
2 Y: S0 h; O3 J% ]
* K0 A2 V% v* F5 c; p+ {2 N& f

7 i& m$ @' S# p2 X! J4.3.3、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。

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

) m7 F7 j8 f% }( ^

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：

8 W) h, k1 L+ J! x" b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)
' T2 T6 \- s; {8 E6 ?* I0 d

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

: c  j! O6 N- M6 b  k3 a, ]( X: j

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
5 Q2 R- H1 l* p9 [

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

8 U* q5 d! k3 |' N

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

9 p, h: N/ v: |7 {2 x% f0 I' @

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：
& D* k" [4 m1 {" b1 t! ?
) V- m  s# P: j, s% w# ~% G  M

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

- Y' H' y$ b  [0 r* k

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

: \7 d7 ?! p1 ?0 \

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

7 a2 }1 U/ o6 e: @7 p7 ]

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

8 P" R. I' H, V' U( g1 R6 Z2 o8 R05、温升测试
: D7 e# t$ B) D6 N( D& q1 {) T
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
6 X0 @$ f2 c+ ~# p5 k7 t, P
1 g8 Q+ A7 i7 ?( O

06、EMI 评估测试
* s8 H! Q: U) {" L1 n
6 [$ ^6 m2 I7 }/ r6 A- N  z测试条件：

% z; F8 q7 p% d) S: m1 C; j2 G1 x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）

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

, E8 w& W* L6 H$ C4 o) W

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

6 g1 `3 E8 d3 `4 f1 t  }, `* [

AC115V 辐射

AC230V 辐射