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

, R2 ~* ^* u6 p9 g) ]/ a5 M/ H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。
" D  |$ q7 [% g8 \' l, W; W
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。

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片

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。

$ Q5 A  ^( y0 L; _特性
+ Z, \  |& F& y) n
较低的启动电流 (大约3μA)
2 _( V0 n+ ~, ^
1 ]7 ]* L2 r; X) H, Z内置软启动减少MOSFET应力
$ m1 j' Q4 Y: n3 u7 a2 A/ q% B
带有Peak_load 升频功能；
' U; U$ M* s' I/ Q; o
0 v0 Y* d# [& kCCM+PFM控制模式
1 ?$ a& A% ~9 Q. s
内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
. v% ^4 N9 I+ H; t$ `" {4 E+ G; o
内建频率抖动功能，降低EMI
7 A$ Z, t' S; E: P& N
8 i. t5 ?' H" W# O" P  M. O内置65kHz开关频率
& K( z5 e; q6 h* {* X9 Y
4 l7 `* o4 ^0 P  h# i) B7 `轻载降低工作频率

9 B  R# h0 L* z. z! T15ms倍频模式
: a5 \, k5 K( W, V1 P! R: T3 S  {4 E
" l# m+ V. `3 C" g# o& U4 l可编程外置过温保护并进入latch

2 K1 V1 O& c$ c: `VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
3 r# _3 P0 x* q! K8 h
+ n( [$ W6 w3 _内置前沿消隐电路
/ z  D+ A+ P+ ~
内置输出二极管短路保护

  G/ Z, H! T$ J; Y+ c8 t内置过温保护并进入latch

' o. z; n- N4 _2 s过载保护

SOT23-6L封装
( C8 \! J8 b. J
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

电机类适配器

充电器
3 f/ A3 {- Q" g4 d4 ]/ C6 h; K% ?
存储设备电源

典型应用

管脚排列
+ G( q) ~* P/ p$ \
5 o0 K- R# S1 u+ o# a

管脚描述
7 L+ \0 R; e1 n' d$ Q- A; Q  J
4 h. c1 R* K# s5 p. P  A) 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。
% f& G& G3 U6 _) H) j7 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。
9 C8 ~7 v# B7 g3 b: H# \
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。
) k  Y# L1 h: n4 y0 g/ ]: }
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：

: b) w1 g3 C1 n7 K
2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

9 b% d6 E7 h' ~  i2.5、工作环境：
/ \/ [; H1 B" g$ k, G' D

! i4 [5 f' p) P( Q
2.6、测试仪器：
7 w( D/ k9 R, x9 @; `% L& C  o

03、样机结构信息

8 r- ^  N. L: A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。

2 U' S: z3 I4 C3.1、电路原理图及BOM：
* N6 O; k) N& H  H% j, t1 r
2 L6 b$ P" b6 P3 h( ?3.1.1、原理图：

8 p/ z' W( e" W9 T8 y0 d

, v7 G1 d5 W& k2 B" i4 j# g3.1.2、元器件清单：

2 H& Y* H, d- {" Y+ Q  y6 [2 p5 ^3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

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：
4 @% ]/ l! R, Q

3.2.2 、规格参数：
$ J5 C+ N1 o1 l# a. l' E
" ^9 S" Q* \: }7 r+ J1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 Z" U8 N) ~5 J+ f# r3 a) d3 p3）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；
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
/ H) U5 x$ F  [" c6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! s+ U8 `6 e4 ?% {* j- b: [! D5 c% N7）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:

+ M2 {$ {7 I( S7 l

3.2.4、变压器结构图：

8 F3 s7 M* M$ n% ?$ |5 i0 j04、性能测评

" }6 ]+ y9 ~7 U: b% }0 f. @* M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。
1 \6 K3 i. a* y
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。
, @' i/ [! g* l! {: p+ R
. B9 @8 y- l" S; M3 m) U2 P# L( K/ _; ]$ n表1 待机功耗
9 A$ Z" T7 y! D2 H" `5 T8 v9 n/ b; X% f

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
8 [/ i( G( o( C& E5 ]

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
8 X- X3 w! l  u/ k; }. y$ x

- \/ N6 v0 c! D8 V' ?; ?表4 效率测试（PCB END）
' f" e, d( |4 q$ Y+ H8 U

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

' o* Y# N. X8 u. z* S! }( j$ S4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

4.2.2、输出电压纹波：

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。
( K" F% c: |& G5 x6 b
  q% _* X/ V& H/ f. b/ Z1 V* A

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

/ X! V' S) C1 W

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

/ p* u6 v  S, u5 R+ G

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

4.3、保护功能：
# B. T0 G9 s, |% N$ X2 A
  J6 {5 v% O: _; Q1 e4 q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
) m. Y2 W& F4 m9 l" d8 J. H
3 U- c' S/ Y3 g! C4 y: l4 E4.3.1、过流保护：

$ U0 q2 [% }0 I' i2 l, c5 L5 j. O

# S) ?1 y2 Z: l# T3 _4 A- y+ R4.3.2、短路保护：
" Y; T' p7 ?! i
功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
& y( F% `* X: `$ f

4.3.3、Peak_load 功能测试：
4 _3 z& u9 s3 }3 \
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。
8 Q) j3 u; }8 n& X
7 M1 Z1 e; Z1 M# S+ E

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

: {9 t; r9 W8 f: q

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

/ g* w# M5 R9 z/ j& n7 ^" _4.4、动态测试：
* ^) }- B+ v( L/ [) j5 t" T( z/ N2 k" i
- Q, N, S7 Y+ y0 G) v# M  Q5 P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

AC264V_5ms

AC264V_10ms

/ A6 J" v& j% H; @. `0 d4.5、系统延时时间测试：
2 m  E) {' F# v5 U. q" c0 ?) `
7 X7 Q7 ^* M, Z; B

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

" [1 C7 L/ R  Q( S

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

- ]$ R. S6 Y! ~4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

9 z& P2 N9 c" N; p* m5 J

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

05、温升测试
' G; U9 Y9 Y) |+ g$ B
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

" ]$ e$ S. h$ h) a

- q' m; @' o6 W3 ?5 w- {( f- e# \- C06、EMI 评估测试
! [  N+ R: ]4 l6 S
8 b; s5 m$ W& {测试条件：
4 O$ n+ n2 S9 B) n2 f+ z
输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
  K# W( n1 M6 O0 g' A# Z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

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

8 V3 d! V" d% u0 w! l" Y6 V

AC115V 辐射

AC230V 辐射