本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 18:15 编辑
+ G3 W- {- J3 W1 E! R" Y5 C5 d# x/ p0 h0 W) F8 k* C3 c
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。
/ e5 d* q L/ C" N+ b/ K4 j
2 B( z) q y4 c# Y7 A- d" f) F01、样机介绍
- b: F! x1 g; g
: x% t Y7 u- m% a' u, b: z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。
+ O, ~$ l% o0 u4 h5 G; S5 v' M# D# N; ~4 F
CR6890H_20V3A 工程样机示意图
( y( l: q' v/ F* ~8 TCR6890H 芯片2 i# X7 \" @# _$ a$ K" b, N
' z- s: N, G: T! ^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。
# m4 @# Q# F0 E( @) m6 a7 I! m
, ^, C6 ~, K8 A) S! m( Y特性
+ ^. |- n' H3 U2 v1 o% J" U" e
5 @8 `' O7 r& I& f较低的启动电流 (大约3μA)5 W6 A3 I: U. F. j1 A
0 b# }( b5 e/ M: k2 |* B" {! T" F内置软启动减少MOSFET应力. G$ s. |" L3 W6 e9 ~& }
0 H7 }3 F H9 j+ z
带有Peak_load 升频功能；5 I9 O* G! G" e6 v
, e0 `) F4 W( m; ACCM+PFM控制模式: S( T8 C! [$ V) Y" H" [
# ^& w X2 K$ h5 s; c2 Z
内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
% H) {! P5 }5 @! ]1 S
' i: Y# m- `0 H- ^: O内建频率抖动功能，降低EMI1 ~# p/ e, q9 o: t7 A
; C0 A9 T/ ]9 y6 U0 g内置65kHz开关频率5 d3 I' @0 s1 j' [/ a, K
, e- B, i3 [- I8 i轻载降低工作频率' W! ?0 J0 }0 {/ b& f
/ c! O- U, _& j* v3 i8 p1 h
15ms倍频模式
' R$ O* A- ^, n4 ~- L c1 k9 H* Q; }0 X
可编程外置过温保护并进入latch% k' F/ T6 Z- Z4 V
1 A* I9 m5 b, tVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch: _* x/ ?& x' |! X& {
( ]) D) L0 C, E6 E2 T
内置前沿消隐电路
" p N3 s3 _8 f2 G
7 W+ k9 Z! `6 l) P0 p# n! V* g- N内置输出二极管短路保护
# {) M; j4 I3 T: r- ]) x+ T1 C+ d. E6 W/ ]$ y8 T4 S: C
内置过温保护并进入latch2 q r0 r, a9 F: t$ X4 Z
; s4 p; |1 I' O/ o ?: _! ?$ y- ~过载保护
6 I9 t" g2 S0 ]3 M8 p: o i6 t: ?
% _3 d- \, X+ H! F8 Z' vSOT23-6L封装
( z! K5 A5 C/ n# k& r8 f& y& |" w# D, e' D1 a. t* H F7 C! E
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。0 ^2 A2 J2 H, c
: y+ [% N3 F! M& l( Q
基本应用, i7 R3 w# r) U/ \* x6 h7 {
/ Y. q- o; p4 j9 h7 LAC/DC适配器
+ ]7 m3 o( c7 p3 {2 e0 f; s: J! y8 s3 M- R' n0 T
电机类适配器: X f4 P3 Z3 v( N; [
$ ~9 d+ j3 R0 i7 M" M/ o, O充电器
' S8 a, m+ `( d( F* W- ?" C6 q$ J2 z4 K K8 ^5 D/ M3 W" y& K! d" U$ K
存储设备电源
- {1 c# [4 K8 j/ R- B# u6 \, c4 M/ x3 K7 I
典型应用
0 [* ^2 }( l. C, R7 e: h' o& N
4 F4 h! E8 c: D8 W$ i7 T+ o" e- J$ @, K" G& ^1 X+ ]3 |# w
管脚排列. V) k; X4 A1 Z. U
4 u, W3 q Y9 m4 t0 B6 P4 _管脚描述
& a# v# |3 V; t+ Z" B/ M
& }, r9 a; M) r7 [9 d6 F8 F
) v1 x0 [3 Q$ K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。) c1 t0 P* b( g" w- r
; }! r9 n+ J! \9 C0 k/ h
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。
4 q* a2 \8 d5 i0 i! ?7 ]( Z, d( e7 P7 R+ w+ @ t+ d5 M
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 p2 I: j/ `# P, e& S0 X* [
m/ L8 N+ G6 C3 @, A) E5 C
02、样机特性
+ X6 \- K2 L! w! z7 K8 g" @8 R a) a; e: L
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。
" G: A. [9 I7 g! [* l2 q5 \
6 O9 X; B' m/ j/ H- P2.1、输入特性：5 S0 J0 l3 D8 M; ~. p# B9 G% R
( X. W* b: s* _
8 i- U# Z! m/ B9 [# K' ~2.2、输出特性(PCB END)：& c6 |' |5 K/ E+ L
, e% x5 A7 K7 _( J% y" g) z' Z0 J
6 r+ [; o7 U0 p# `2.3、整机参数：
7 b% r7 }3 C& e2 e8 \: r7 i3 {( j3 F1 c
2.4、保护功能测试：* ~! r$ [# F0 q: y5 T
+ z) R; s9 X: ?+ S4 a1 s7 i
2.5、工作环境：
: o3 ^$ L9 C. R5 j
9 D0 D' j7 ]2 ?/ d, g* t
& `9 c* t" B3 a! p5 ?2.6、测试仪器：" h5 ]6 m# i4 D2 Z. }. n
03、样机结构信息
6 {, z+ t p5 `# C4 k1 J" j) z+ h; G' k; P6 S8 j% i/ Y
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。
" I, b+ { c0 q" w) _* R; |& a6 K4 ]0 D, N# o
3.1、电路原理图及BOM：
6 @4 h8 S$ g4 z3 v2 Z4 }
y5 N/ ~: F0 J0 p0 h9 N3.1.1、原理图：# e3 h$ N( }; n3 s2 W$ X, k8 v0 W
_. }! g! }6 i4 c# W
7 d# \' k: Q' f6 k* v( f3.1.2、元器件清单：* n& h( x( M9 T, B/ {
# @9 X+ f' e, x/ y. V1 D; L& N0 R' d% F! j
3.1.3、PCB 布局&布线：8 U3 x- M4 O8 |) X( g/ F
/ b" K3 v0 ?! f7 S w% P( P/ `: @
PCB 顶层布局
$ W% m; I9 @% P: q# m
PCB 底层布局 9 h) @+ c0 l( [& A2 b
PCB 底层布线 3.2、变压器绕制工艺：9 U% m8 y3 a: |3 w9 p( z
" b" p& z; B2 F4 e" ?3.2.1 电路示意图：
% `, s6 c$ {! P- f- s, i0 P8 l9 M5 ]+ o1 s# T5 u' n
3.2.2 、规格参数：8 ?7 J/ I* S) n0 L4 k
8 n; _5 H# I5 U" L* ~& X# {
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
! n z B! A5 D* {: q! G+ C: c& ?2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( ]& c$ S; T1 C* D+ L9 x0 H3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；6 L" ?8 @- H2 x2 |: f9 X+ i
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；; g& j. J- S" O* p
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；/ m- o4 D2 L7 T5 C% V5 k
6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；; E0 x! J' E9 j0 J+ U
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）)；
5 m: o3 g) s$ z0 f8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；! r% S( d; L( e
9）成品要求:浸凡立水；* d, m5 S. Q7 ?# }* ^
# B+ t; ]) j5 {0 V3.2.3、变压器参数:3 H- B! X& W% L
$ S/ l3 a( E+ ^2 V) m$ N
5 P: e- Y5 [: h$ B3.2.4、变压器结构图：8 F! s( w6 P: L0 L* e
' w; J- _1 I% a. X8 r! g
04、性能测评
5 g. n0 n) p, q
; U! r$ P* w1 U v& n, r; J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。0 _, Y/ f/ T' B( F# V
0 u% s1 B* Y8 z: v( p
4.1、输入特性：
! I! x% k4 w. G, o% |
1 V/ d9 a6 O. l; ^0 N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。
* j' k0 y& [5 R$ R2 \, C' |. b' i5 B$ r& i
表1 待机功耗9 v1 b ~3 H8 r- A+ B
" k7 R: f w3 `* o( h3 o6 Q- T' b表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
- H5 Y" ?1 z. T- c+ j2 D7 {9 R8 u" E
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）3 C$ j k8 x; ~ W4 @8 \3 F% c& g5 V
: E4 G! C6 j$ X3 n0 w# Q表4 效率测试（PCB END）+ D: @3 g# g3 d5 c& u* m
$ m' P% }" V1 r8 F9 H g* `
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
% I+ ?4 z$ A" R8 A$ V" J/ A' M% U, L5 g( _$ [
4.2、输出特性：9 P5 e4 c! h' `+ |' a1 a9 u
2 \" A, k& g# c. w! c! B' ~$ ?4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）' G+ ~" V' n: d. j
) \9 }( `% w# j) ~$ g; N- l* `
+ @: p" n' k" W1 G4.2.2、输出电压纹波：5 @5 N& _! m4 \1 `' B8 _: [
, }' `7 a: s) z0 s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。
! D: o. J% m( c9 t. }. ~1 Y
$ Y N9 U$ m. f6 b* m m5 |. T
# p4 e% s4 Z$ _+ V3 t
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
$ J* {( T- X& L6 E; V4 ~
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ' a4 Z1 j6 o- s3 h. n. @- w9 ]6 P
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
$ Q# t! ?' {! t% \0 g
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
! r6 z; F2 e; D) I8 i4.3、保护功能：$ X- t0 x( K) y+ ~0 S6 U* k
* Z2 y* A/ Q& ` i; i% x" i
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" n ~( R- K8 \$ P0 o5 o1 R# `8 B% m3 ^9 D. T: F/ @: ]
4.3.1、过流保护：' }) O; l+ r. ?% |9 [% q/ H: ?0 [& |
: i# d: f4 r) x
- I7 [9 J( k8 }4.3.2、短路保护：3 W) X1 B: a5 J3 \* l
8 e% M# W6 @* C: u: Y3 ~功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。2 {9 n. h# {- ~
]& M- Q {' {
6 x2 S8 O! E V$ W4.3.3、Peak_load 功能测试：
+ W0 } w" [( ]" ~ d( v
, Q4 Q, @, r+ F" m6 T, [2 L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。4 V% h j! B' O/ `8 ^
# n Z2 z4 I2 ?' \4 s
AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V
7 y, n+ M4 e$ q/ ~) C% o, O
AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ , B: C) }) J: S+ B4 S: @3 ^, m+ v3 y
AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V . b) P7 P+ q; h0 s
AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ 4 y" R! a: T6 z( [9 U
4.4、动态测试：' p W% ^* w# j E6 w( w
6 m$ P0 {& X, X9 J9 k. s* 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)
1 ?8 W+ E- m( {6 W. J* O& b% X+ \# w5 s, |
AC90V_5ms
AC90V_10ms
) K4 F, w+ Y9 g" p3 q! M9 r- i
AC264V_5ms " A+ U8 O3 }+ k; A
AC264V_10ms $ k) D! E" }/ Y2 k
4.5、系统延时时间测试：9 Q- V- R" S9 \! M& c6 l2 p2 V
0 }+ p' F; B* c% W8 G8 {
TON_DELAY @ AC100V，100% Load * f; B. o. }# h3 N- c; R- ^
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
. f$ H% a! @" K, P. K
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 8 y( ]! S/ S! z7 b, n! y; X
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
- c$ _" D, Z* B E4.6、其它重要波形测试：% t* ~4 y% C. L& r! U6 v
( h6 [# \" X2 U0 J- }3 ]' i
AC90/60Hz，100% Load CS 波形 $ w5 I8 {% _- i/ E: }) h& B
AC230/50Hz，100% Load Gate 波形 . P9 {- `; y- O) V
AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形 3 v# R$ P2 z/ B( X
AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形
( x0 x- k0 S3 @ q: V( r O8 k( Z05、温升测试5 h/ F) Q$ V2 x7 ]
9 \5 J5 _9 P% D, B6 @1 ~) y9 H. |
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。3 g" w! a* E8 Q0 q2 s8 J8 |
. z* z; t8 z) N0 P; w% l( D
1 D8 g! W0 n, ^3 ?) ` M5 z06、EMI 评估测试* j2 _+ x' k5 [" X) e( ^! }
8 B# s+ a8 m+ H6 T$ G& a# m; q- O
测试条件：& h2 y* y) M' d
+ g7 A- l( j/ ` g
输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
0 T1 l/ C L% A( b+ J: i限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）; {2 N" a$ w( x, A( W' u
: |# [- g3 C) v) Q8 h7 L
AC115V 传导L 相 ' A* ]" s- f: c
AC115V 传导N 相 ; {: A5 X5 `9 N! Z2 v0 B2 S1 B2 ?
AC230V 传导L 相 # Q' I& n1 `% o: S- {, g' k$ [' n
AC230V 传导N 相 2 m/ e% j1 O: E/ b5 G
AC115V 辐射
& O; h; q# e7 m" A i w
AC230V 辐射 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-6 16:49:15
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡