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 V5 G6 O3 j8 b' ?7 f: R
" b. r1 w" f& g& Z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 i9 _1 ]4 v/ X, k0 P
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。
# Q6 G* E) H. i( p; o: r/ J# M" u* j! ^
# b: y! p; T( v1 I* Q8 G

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片
0 ^' g/ I& _/ w, T
/ D) u) G  R  C' o0 I7 ]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。

/ K6 s1 X  C, ^( @: S8 X! g特性

+ U3 Q+ Y. u$ ]) L, M4 ^2 S较低的启动电流 (大约3μA)
+ R6 z+ g  {. t, q2 ]9 x; q
内置软启动减少MOSFET应力
4 f9 a1 k5 B3 w2 h; r" f) H% ]; D
: t3 \, ]% t: d1 h6 r3 D带有Peak_load 升频功能；

/ a+ Q7 i% o  A8 @- S9 ICCM+PFM控制模式

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
- U; n8 P- Q% u4 P
内置65kHz开关频率
& V5 l! K8 \8 e- c6 p
轻载降低工作频率

1 i' W! j) X2 B: `2 x15ms倍频模式
6 }$ H& `9 z" g! s/ P5 ^
8 C2 P7 ~% s! t可编程外置过温保护并进入latch
8 {% j+ ?7 _1 c8 `& A
VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

* F; H! s) \" N2 z2 i内置前沿消隐电路
& h. k2 X+ A1 p7 y8 B, z2 W0 o
内置输出二极管短路保护

2 L- @, Y6 @( v. Q内置过温保护并进入latch
/ f& i4 c6 `7 i
过载保护

SOT23-6L封装

# q. }. X# m/ h/ ?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。
" V2 [8 b9 y. z, e' C0 Q
基本应用

AC/DC适配器

( b; s, _+ W6 x6 V/ L+ \- I+ a电机类适配器

充电器
% w# @: A1 Q9 F9 ^* Q
! n, E4 w8 F& z8 U存储设备电源
# F4 E, O/ K: @0 t- G" y
典型应用
* t; y* L1 D7 X4 q% B4 ~* G8 _; s
" G) n; z/ D) g  @& [% {! ^" e

管脚排列
& g3 P4 O$ ^; P! I4 L7 ?

管脚描述

4 P1 ~" |  N, C/ S9 v; `- 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。
4 B  _+ s( X1 h( h$ u/ N2 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。

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。
9 k' F0 u: t: Y5 r' j! o+ ]
$ k8 [5 R" h9 [% o! `# c6 C9 Q+ p02、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：

2.2、输出特性(PCB END)：

. G. Q3 D; H" j! F
2.3、整机参数：
  v/ W8 k! ^" E$ F# c" q0 U

' a! C. o7 X" ~/ g/ [2.4、保护功能测试：
  j% E4 U3 M! j( n4 O' l7 n

2.5、工作环境：

0 n7 u4 E6 U) A4 C
, p, u% S9 k' J2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
. ~8 o& N1 p. F% l6 m
. k9 F: r8 [. ^; u! T" h5 p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 n9 H; J( L3 O/ v; \2 M* q
% o* T3 u" i. z* W8 l0 D* \3.1、电路原理图及BOM：
, _; U; C/ l+ m3 i8 _0 w
3.1.1、原理图：

* z: [. `- G& c: E" D4 C7 m; l

3.1.2、元器件清单：

9 d: n! B9 f" i

7 v; I# \4 l# c4 y' [; t3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

5 w- K& k" k" O3 a4 r9 h

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
& I  i  l2 d5 w# S' [
3.2.1 电路示意图：
# F4 O# [" ]" P# A& t, k

3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ L* m& i& e9 @- _! [* D4 e3）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；
. P6 Y- d( G, t; b' B4 T5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 Q" i& W* W. u8 c6）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；
# R5 S2 ^; C1 Q& A
& Z: u/ S2 X) c8 ~) _0 i3.2.3、变压器参数:

/ h1 f- a0 v4 m. ]

( I1 F" k- i- B- Z) r5 J1 X3.2.4、变压器结构图：
& J% M- ^; }" l5 a% c/ f7 f% Y* b9 d

04、性能测评

9 w( f+ e" n& x8 [3 b* x) b$ k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。
' c3 r' \$ g, O8 v- @* ^
4.1、输入特性：
! {4 d! l. S- Q+ B6 Y1 j
5 z6 h+ _  W) i9 G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。
. |# O/ R$ v% `
) e: R" W7 u$ N- L表1 待机功耗
: o1 m3 x: K& R# Q/ Y: V

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
2 `. T! n  p9 j- |9 A% w

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
/ D) {/ t/ B6 q5 t9 L. N  L

, W! k6 f. z) w# U表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

9 q: k! C: T# X( I# E/ f/ F4.2、输出特性：
, X- ~& V0 Y8 t- h  l! p( V+ P
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

- m3 b8 C" @3 e# }8 L9 K5 l4.2.2、输出电压纹波：

+ Z5 g/ D+ A5 }- D0 W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。
6 L! V' d" q' U  P
7 e% u. q: Z4 x4 X4 p% \+ q' c! _

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 |8 C0 I( ]  m' o

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

, V! n8 M# q! l1 @6 P

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

; P, W$ S2 r  l) f4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

$ ~# I$ M8 _& c7 F4.3.1、过流保护：
5 ?4 v6 b, L) z  y- z( b
0 P, {6 C& A( \" \

4.3.2、短路保护：

6 _( A* D$ P0 R; }& S& R1 _+ V功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。

& v+ l) l, Y$ F: D) t4 g) H4.3.3、Peak_load 功能测试：

7 R+ S5 V1 _1 u, n3 H2 T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。

; t, a& m3 D# r1 Q, O2 m. T

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

/ i$ `7 ~6 W( p4 K! W9 W

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

* g0 Y! O7 M; V6 Q/ Z

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

; ^; q3 q/ V8 [4.4、动态测试：
6 U  @, ~7 D7 F$ p  H) h
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)
7 I$ P! _- v6 b7 I3 v" E
% O0 c0 t4 y+ p$ X

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

& b& U$ p4 v9 @

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
. c4 h+ r7 X2 b% S" b6 w6 S
0 j* b/ I7 {8 x( D1 B7 O

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

0 O7 C) o/ ~/ n# y. [# G  ^9 y4 q, W

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. p) i7 d3 \# Z% |

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

1 v5 F+ V) A* g; m! ]: a; m4.6、其它重要波形测试：

& b$ k5 G  ?9 Y, l( J4 G0 U- G

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

+ y- q, Y" T) T2 g0 O; Y' a

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

$ [7 V2 H( S7 N: K3 U

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

05、温升测试
! Z' t- R' ~1 z( ~/ y9 g% Z( k
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
+ w  \0 Z0 c2 X; N) H
- k' [5 n% n% k2 y' b! p5 _: x

# T, _7 T' P1 _1 b5 E. H& E2 ]$ s  P$ b06、EMI 评估测试
, v$ \9 m$ \' k  G& }
0 @4 M6 E6 x! y测试条件：

; R# t$ U# c4 w输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
! R) K  Z$ q2 c- L+ U; d1 M! Y6 [限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
- A+ ?: e9 l) [$ }

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

9 ~5 I: j# \) Q: \

AC230V 传导L 相

4 j9 U7 k! W/ @

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射