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 o" U# M3 ]4 C9 ~9 |; 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。
' Q* G1 r) b  [5 Q* q: N  l. B" D
01、样机介绍

4 u* h) h7 S7 J0 g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。
2 G2 l+ R- u- n# Z$ ]" H

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

3 m1 n6 i* R3 p* a+ F% SCR6890H 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。
+ P2 \9 |) f$ A1 i+ P
特性
! J" H- v6 g+ P. h* z7 o# r( |
较低的启动电流 (大约3μA)
# q, u3 @! `& t) g" a1 D3 g
+ ?6 }! ?" N5 ^- D6 K内置软启动减少MOSFET应力
; m& A" \6 m6 L
$ {' s: r$ ~4 m7 S$ }3 s3 F带有Peak_load 升频功能；

) R- g3 Q9 J9 i0 `3 pCCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

9 w4 p% a& L- @6 z0 ^内建频率抖动功能，降低EMI

内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率
! b% R& {$ t2 T9 g! R
/ W: A& I7 l0 Y/ V$ V15ms倍频模式

; [: S! F0 i* d5 h9 W6 K可编程外置过温保护并进入latch
: r* A; S' k  d$ e
' b% B  b% h) x# \8 EVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
' t% h& {2 E: C
) h2 Z9 [: W9 z1 p! I+ R4 {内置前沿消隐电路
2 v4 J- m' f7 v/ _+ w
: k* M  U, T0 i& e. j- X内置输出二极管短路保护
3 t# A- A" t# T* ]! y; D
6 y5 Z" l$ _$ E0 n2 {内置过温保护并进入latch
; c# _( t0 C% x% E( t
, _" d  T. w: Q! z8 F过载保护

SOT23-6L封装

7 d, r( u5 k* j( Y2 S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

0 f0 @" s$ W5 {7 rAC/DC适配器
2 x% ?# T; c- h, K
电机类适配器

充电器
; ^; t8 r8 ]1 p: E' D
9 N6 G: s" s9 W# _: n; M' k存储设备电源

" u( t0 n+ f8 q5 H2 `典型应用
5 h. i& H1 A; z( G- p/ y

管脚排列

) H: J2 L3 `6 K

管脚描述
0 ]: o4 A8 W: y* T
' M. d6 c0 ~  V' m' `" d

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。

' T# Y& C3 D: |. c! |4 x1 q, J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 J+ ], d& c# K
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! P2 h( O# I8 W. A
02、样机特性

- O3 F1 s5 w6 B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。
: m" X  S! _3 S! V* g
2.1、输入特性：
# A% i/ t# j/ o0 @, z0 y( d& w

2.2、输出特性(PCB END)：
" y1 g- y( R0 L" H; x( `

' L7 p/ u4 E5 I. j5 u# N
2.3、整机参数：
- g/ F& S; p5 Z( n6 C% t

; I* n, @& k2 _2.4、保护功能测试：
$ ^( C. _$ _  t% d/ J( C6 Z8 g

4 e7 o" ~" Q% S  z$ H2 |* ]2.5、工作环境：
1 s$ W2 J. \+ D5 _6 a5 _

2.6、测试仪器：
5 u4 y9 I. v' a/ p4 Q

03、样机结构信息

1 m, S* Y! Q( i4 p8 v+ \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。
* {5 c$ `( l2 C0 X; }
3.1、电路原理图及BOM：
3 P8 ]8 @* I: r% \! V( c2 j
$ A$ h5 _, q7 ?! t3.1.1、原理图：

* [$ c' |" A* P3 @. l: s; J

& N! M) x, U6 `) \. m0 L3 O* k* b3.1.2、元器件清单：
; Y) o2 G! ]8 M2 X, |$ v0 w4 ~! E
1 H7 X8 }* W+ k$ i* k( c! {0 T" l

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

+ q) K9 }' [" b% g# f3 D/ o7 d

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
' r3 `$ `. b( m' p( w

3.2.2 、规格参数：
6 [4 ]+ P! |+ w( d9 J) u
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
! H" i/ H, E8 @8 `' L0 \# Y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）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；
% W* z/ k$ H' z5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6 l$ T5 A' q1 d/ a; y/ h6）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；
. L) K8 n3 ^$ b& j5 T9）成品要求:浸凡立水；

3 a! H+ d5 u3 ?& y& p3.2.3、变压器参数:

- r1 Y8 e9 v' {% u* x5 |: y6 [( }

4 w* Q6 H# W5 @3.2.4、变压器结构图：
; W: n  w$ T  a/ ^4 Q+ ^

( ?% Y* m+ z, s1 t. D- U; m04、性能测评
; p) O, n- ?$ O2 G9 M& i
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。
, O) g: W, [1 s5 M/ f
4.1、输入特性：
( W; ~4 v! U$ c/ e1 z
: s2 z+ t) Z, D/ H3 g7 D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。

3 u) m5 \, j* p" o& h表1 待机功耗

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
! R/ b5 _4 [" P& W

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
2 ?/ N+ `; Z* v2 j8 h9 x* ~

/ B5 i) }5 b7 @6 R, S( b表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

# J1 K3 u4 P% J2 V4.2、输出特性：
! _+ @4 w" I8 L, x0 y
2 w% }8 U! k. Z" V4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

0 _# _  F: j+ G; h* G4.2.2、输出电压纹波：
/ N1 n& [9 V# S0 S* Z
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。
1 S1 F/ _* g* P9 X8 [0 ]6 H
8 h5 A$ h/ Y; g" x. j

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

( C" h2 C' L' `7 h. g' r; I. c

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

) H5 w4 B" L! v" I

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

4.3、保护功能：
1 E+ h# n) S3 I4 E9 o
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ h( J* x' `+ n4 o+ z& n/ x
8 ^5 X( X6 a% ~, v# g4.3.1、过流保护：
7 }* q) f/ X/ b9 T5 Q2 ^/ T. Q

4.3.2、短路保护：

3 Y/ |1 @& ?, L# b" ^功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
3 Q, S$ @% }, @+ J' I$ P) s! B) ]
& y* [8 a; [4 V

4.3.3、Peak_load 功能测试：

3 k; N3 E4 c. A4 C6 a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。

, W" L, `9 g5 O5 C. p' v5 p0 A

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

7 g2 v1 ]3 x- Z: A$ ~  V: [

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

& g4 H, N, Z9 p2 v

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：
0 y4 n  B4 N. q2 r
3 B3 x; z+ S7 Z( x8 J% D, x2 x3 `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)
# d( c7 B* R6 \0 _) f" E/ s
: i( B: d  b, v  X. u* K  @2 @4 y

AC90V_5ms

AC90V_10ms

( D; ?# N! @3 q3 U" N, z' W3 ]

AC264V_5ms

5 J8 o8 r: r; _8 v$ W" F, b

AC264V_10ms

& i# j$ L7 k% m! d( w4.5、系统延时时间测试：

2 P4 v3 r) l  Q! h% Y

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

8 l% a: i1 t4 k& P9 y# ]2 p7 M: a

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：
5 V- d& j5 o0 Z9 [# @4 M

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

* s6 a; [. t  \" O9 V  h- o7 ^

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
/ r6 o! m( R2 f
  k$ m! |" @' l! r测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
( ^; w0 Q1 }$ T
& V" S/ h' L1 K# m. j, g

06、EMI 评估测试

) w0 C- S2 H+ V" O( c测试条件：

! B" d" Q! b) }) _8 d输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
/ r0 Z+ e' X2 i; K2 e! w限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
" S" @* y8 x2 E& e5 `& a) m" }
$ B2 @, P9 H- K) L  m- l

AC115V 传导L 相

- M9 e( R7 u8 p

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

$ v) T) D* Y/ n

AC115V 辐射

* m" C, s6 }* Y. t3 ~, {/ M% i6 e

AC230V 辐射