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

4 z) `$ i8 d& f
5 e# W' g/ b- ^/ Y) _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。
5 g5 Y1 R8 `, L8 X
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

* R2 d" T3 a0 I4 L8 a/ a4 \CR6890H 芯片
, r/ }2 N3 b$ ?; E5 s
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。

特性

. v- C$ a  O$ i3 Y较低的启动电流 (大约3μA)

) h4 y  u5 j, N5 t7 [内置软启动减少MOSFET应力

4 @+ s+ J: r. ]1 k带有Peak_load 升频功能；
8 M9 f/ G( t$ i7 q& V- c
" `% F" @2 J, |CCM+PFM控制模式

) T/ {* |1 U" S, h6 r2 z内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

内建频率抖动功能，降低EMI

/ ~4 t0 i( \) |. f7 [( H内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率

' V0 V5 }- G  |8 x, |' j- l15ms倍频模式

可编程外置过温保护并进入latch

* t: y4 T! Z& v, G5 s8 l2 Y& rVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

内置前沿消隐电路

, }" t3 Q3 a2 M& X* v内置输出二极管短路保护

3 Q9 S7 p; h( \* q& a7 Q内置过温保护并进入latch

( p% L6 g* W$ ^+ E0 N1 A& }6 I过载保护
7 S- a: G, q; A7 V7 w6 `
SOT23-6L封装

+ _2 Q! a0 p3 M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。
8 @- J9 x" S- V( o5 [8 {) Q
: G1 \0 V& D2 }5 Z% J  q基本应用

AC/DC适配器
5 B% s" O5 B( c7 U. E
电机类适配器

9 k7 S$ |; k' z: Q9 j, A, y充电器
6 E; I+ K+ P6 Y. b$ Q' _+ a4 n
存储设备电源
2 Q; b4 l9 G- E5 M3 j
典型应用

+ g" E" u% a- T, o3 ~" r* [

) v5 y7 ?6 l2 O管脚排列
  i& j4 }/ T, S: J: p" v: x

管脚描述

- Q  G% [4 _' q& U

: n9 L$ M0 s/ N$ T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。
. u8 Y3 K6 |5 P( ]/ e0 A% h
: |0 k# S0 ]: ?# M& u1 n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 Y+ I% N& E8 T, r9 ^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。

02、样机特性

( R3 H. M* A8 ?. P# `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。

* e* |3 b& q0 ?# w: a2.1、输入特性：

( c, f' ]  m/ n5 M! n( i
/ r+ M9 k- m2 B, q+ G) s2.2、输出特性(PCB END)：
' G! ?+ K/ U' T, }4 w

7 V6 o, O/ Y0 O, D. o$ f
7 X* o  d8 Q  J0 C. i$ q& ]2.3、整机参数：
$ H; ^+ l7 D0 v3 k

2.4、保护功能测试：
1 C# V5 e* t% ]& j

2.5、工作环境：
# _8 D$ i  v0 R4 }5 y7 g

! T/ n4 E6 U1 V* a8 T2.6、测试仪器：
6 B7 e- ~! G; ]

03、样机结构信息
& m1 G% Y; R4 i
8 o) l8 q  d4 {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。
& n$ y4 O; z$ Q+ N
* f4 r6 `! V  b, v' I3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
0 e, ~) E% ^  U: ^
" F5 P3 Y# p5 p

4 F. a& ]! c* Y* d. ?1 Q3 |" z3.1.2、元器件清单：
; ^6 c, s8 S+ V. Z! F
' J" t$ x' ^  m# o" D

( O  h5 }  E3 ~5 \% V3.1.3、PCB 布局&布线：
  Q) e( l7 H' a5 z! q1 K
1 C( A6 \# b0 i1 S6 M1 h

PCB 顶层布局

% u( p1 i& f( Q. ?! i0 S& E! o' |9 l

PCB 底层布局

4 h9 Q( r( o6 O  a

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
/ t# u5 B5 P7 E, D  l/ O2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 s4 @1 e" ?& Q% N9 X3 t  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；
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；

$ \* |2 \4 V) Q  Y7 B' q, P3.2.3、变压器参数:

5 n! k2 @8 H, n( Z0 W  h

5 M/ E, ^, k) n6 v4 U3.2.4、变压器结构图：

2 q6 X0 T2 m$ L- n. L04、性能测评
% n+ a7 ?* K% V9 l/ j1 {
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。

* x0 G% M3 G) A0 s% ^7 B4.1、输入特性：
$ u" k, p! A# \" ]( I: s$ `
+ z! k  o) J2 Q" D7 t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。
+ z: |0 g& d9 T' O$ f" L' j& j
# P  _, T( P: w4 X/ h( s( N表1 待机功耗
7 c( l+ C/ G' A. Z0 V

& }, s7 Q0 f1 e1 ~8 f表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
) w2 i6 k6 o: x0 e( h

' P9 M$ M; r7 H! B2 f% T9 ]表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
6 I7 x9 u( S8 S! g+ T% r

表4 效率测试（PCB END）
/ q4 G; b" f4 M! Z8 u5 T% u: r5 E

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

1 Z- [7 a7 W2 `% ^' N1 o4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
2 H4 x: t  f. _* k4 Q

: s: ?2 u' k9 E4 b7 U
# i* \3 ~* @: D& F4.2.2、输出电压纹波：
! ^/ H3 N1 U4 Z5 I
' T8 b& y0 d6 _# b4 a5 I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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

! G! m' L& u2 v* ]6 c) g

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

( ]. v3 U6 M1 l1 Q

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

& G6 W/ j4 X! Q, s, U/ `4.3、保护功能：
: q0 l$ h& m1 V! X+ z1 @
3 V: n. s5 t/ k: k# U- n/ ^以下涉及过流保护、短路保护的测试。

8 M. w0 ^- A! |  e# P1 t4.3.1、过流保护：
* c; s9 w& f  z! f5 p  Z

4.3.2、短路保护：
2 t3 B8 z. J# Q  m
# J! T+ S( \( d( v" [3 e% T. g功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
2 h4 ?$ J: X! x% q

: ]" T0 C; W8 f7 j" i* \" {4.3.3、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。

6 g: p% H5 \, h- e1 d  z

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

' T- v0 u2 E/ w. r' f  u7 B, O  h0 a7 O

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

0 E+ R! @5 m( Z% a

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

# F; \4 ~- y; k6 P# i+ b$ j

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

# F: \: m9 e) t  o7 ^8 E$ I) {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)
) H8 m: E/ B* Y2 o% r
8 z, @9 v% \7 }

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

' t0 S: q2 Z- u' |5 ~0 l6 g0 Q4.5、系统延时时间测试：

4 o' W9 K8 i- r3 {. e

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

! s/ u: \" z& X' _* @, |

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

1 z) G# b7 h! S

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

) j: D6 X* I5 F  h0 a

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

; d  Y* p- \& a. w

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

+ T% o: s" ?* l( U" S% E05、温升测试

; g+ a5 e% R/ k测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
' x1 |. y: ^1 i' y7 }
1 p" b( l$ M* S! M9 E3 o+ E* |

, u# m7 M5 L! F$ K06、EMI 评估测试
6 p% q+ h- u& \; \
+ u# }) W7 w+ E' P: ~' C测试条件：

9 ]  T/ H! e" P, Q( k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）

# h7 X/ d, U& E: v: u

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

9 G9 r; U/ [0 f

AC115V 辐射

AC230V 辐射