本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 18:15 编辑
% u" }: o9 T6 w3 ~& _- y& `2 [7 O
; A' n- g. D. f( x+ j- {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。! _7 H4 z. _5 Q: V) w% o- j8 v
9 `6 B, `9 U; e9 c! i01、样机介绍5 L ~, w4 H/ `' Q ^% }& s( _3 d
9 a$ {: R# F4 Z. T5 N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。
) `/ o5 d" n5 S7 M. R. \8 w% J& c: W& x: `0 y% j# L
CR6890H_20V3A 工程样机示意图 ! j4 R9 W3 ]/ G- R @
CR6890H 芯片9 r/ {" J3 f/ } s3 L/ x. ~9 X% _0 N/ y
3 y+ U: s: S+ L9 UCR6890H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。: ?$ |: r" P, {) K1 r; @
4 A9 y, ]! ^! ~, f特性
) l2 N- S* K& t& }. l" q
$ H o7 _0 t" K" |* [8 c较低的启动电流 (大约3μA)
) @) s+ N# h4 y7 c
9 J: r% G y* ~* K3 d内置软启动减少MOSFET应力1 N9 J' n5 G }2 n
$ l# g d. T0 f3 J0 z
带有Peak_load 升频功能；1 \/ } L1 s" Z! P
1 U0 z$ k. T4 D0 v
CCM+PFM控制模式
6 L: T1 c9 k3 [5 i2 {4 z
, i* p# _8 M% d; W, v6 S! ?内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
3 @2 w V0 {" T2 ~' k' x5 Q: m5 A T7 W5 D/ l
内建频率抖动功能，降低EMI: R2 P7 D3 u/ ?: p: Y
9 Y. U( v: E# T: k& |1 L( r
内置65kHz开关频率7 k# m6 n# h4 J+ b% Z
1 c5 w8 Z, M# @& R. O
轻载降低工作频率
3 r2 c2 ~! n, B, s( a& O/ y" w+ P2 e% K. y6 b+ O( M
15ms倍频模式+ ^+ ^/ F# T% r6 k
T5 ]( K4 E% T$ r; p
可编程外置过温保护并进入latch
: [! U+ A0 G" Z. p8 N9 N+ f2 ?# H. P" ~6 F- o( @
VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
4 {3 P* w( f7 f7 `- K4 f% w0 q) U$ J& W: x4 y- o! X% ]
内置前沿消隐电路' P1 f. r/ v. I3 l! W; A* i
6 d* I0 S! t$ R4 z- E内置输出二极管短路保护) I8 X) S7 ]) Q$ i/ y1 U
2 D7 v+ C1 N6 |) h
内置过温保护并进入latch/ z! n5 a! q1 ~2 X9 I, E
' P [9 H d% R. j! H过载保护, @ B- W2 D5 k) _5 @/ x* x3 M/ M3 m. r
/ I+ {6 u: S2 R) b. r- KSOT23-6L封装( W8 e( W# V0 I g- I
: j) P8 r/ k0 u: Z0 H+ H8 D/ F7 ^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。
" E; S8 T$ [( a
; C% O% R0 H+ N7 [基本应用; }: e' ]+ [- t0 ^2 y; G7 a
' Y5 o" @8 e; T4 ~4 Y. kAC/DC适配器2 c( `1 ^ W& ?9 h" G) J) T: v9 E
5 b: s! c1 U; M, K& y% ~电机类适配器) M3 e. V5 y7 h9 Q5 D4 {$ O8 @
( N: c: N! [' F! K7 S充电器
5 [' A- I- \; V3 ?6 Y
" a& t5 N {$ Z0 k2 `7 P存储设备电源5 A& s3 ?$ k$ @! j1 R
; J4 F* o' {% Y& o. r7 D( b典型应用' z% T, L6 @- F J# t8 D( _
( q$ o, r U/ `1 R% D9 w) {/ W# c- R
管脚排列+ e% M$ U& O9 Q! H6 E
4 O. p3 S7 `) [2 w% l( r7 E. X
管脚描述* E( S8 P3 H! Y! t" ^# K; s: Y
# M2 D5 }. P6 f" y
! ]. T& J3 g; q9 y8 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。
( a9 w1 {; T6 d# ^9 Z. W, V! \( E! `" s! r2 ?5 i/ `1 b
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。; L: N/ U4 g) e; }
% l7 e) _. Y. V+ q3 R) O0 n3 E" U
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。' {( L, B9 B2 x) J1 H# T& B
W/ i) _5 x( p+ W02、样机特性: b/ w$ Y# Y* _8 n! V7 B2 w+ Q2 S/ E' a
2 [/ E& s2 p4 Q' M5 X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。7 P' K/ G; ~! [
6 |: j6 f+ n% Q2 s) y* g
2.1、输入特性：
8 H4 a. u" t/ v- k1 w6 V9 b; |; W) ^! X" i
4 g9 o( \6 [" x! M% }; j
2.2、输出特性(PCB END)：) G: M+ [: _: g! g9 `" l
% n: y3 H+ `6 |: E7 e8 [ E9 O; L& h
2.3、整机参数：
# K4 p6 r1 e& u! J8 b. F, K) N1 |, \' j5 D B3 |
2.4、保护功能测试：
$ I: H* y( l8 `, O1 l* T9 c5 y: y6 T* {9 H" O2 j1 ]; F. y* z
2.5、工作环境：" C$ c3 ]9 s9 C
! O$ W7 S' |0 T# L
; z0 g) n) y9 K: O8 N6 ~. X( u
2.6、测试仪器：
" \% T( |7 j3 j- L03、样机结构信息
! M4 T% Z( A. x) z
+ ^8 g! a% _! `" D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。9 N% D ?! |5 @; P& L: M3 m
0 H/ L- ], o1 k! F( \
3.1、电路原理图及BOM：0 L/ M H9 k, ^0 a' A6 O
* {9 L4 G1 D$ H2 C `3.1.1、原理图：
- s+ t2 t6 m7 O' [- ]+ T, G, m# a7 O/ \3 t% x6 V3 U: e
N; G& q4 s% t* c; P3.1.2、元器件清单：
) c# W2 t% B+ d+ X' F3 G: F# U$ G4 u8 y! o, \- H9 B2 Y
" q- ?# K2 x' X% p* B
3.1.3、PCB 布局&布线：7 o& |# I2 I1 ]6 d1 P5 ^" P3 `6 t
# G, S$ l- o& g1 E
PCB 顶层布局
; l+ v: s$ _# J$ _( E
PCB 底层布局
% h! ]. V" W* [ a3 V$ ~
PCB 底层布线 3.2、变压器绕制工艺：
8 t* c+ m0 v! O
3 c% i5 r9 X- D7 n6 ]. W- }# c+ K3.2.1 电路示意图：
+ _* q6 L# ~: U% f
) t) h( _( \, k1 c' q5 n3.2.2 、规格参数：' s, ~5 T+ ?) v( Z" O8 p
) q- d- g L5 L0 B, \0 ~1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；3 f# u( s: h6 C* ~3 w
2）材质：TDK PC40 或同等材质；6 ^2 U) b: y! ~) O- K% \1 w
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
3 z( i: K0 w0 y! b4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
" ?- o0 \' ~3 ^ R4 X5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；; N9 F# l8 R) X: Y+ V
6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
: p, F) o/ r) c6 k7）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）)；' C2 c$ k, Z" y! L% V
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
: i& i$ @ |& I1 Q s5 r9）成品要求:浸凡立水；5 ~! J) O- a# |" Q6 B( i3 `
" r2 i$ a- p0 Z" P+ m5 o* ~3.2.3、变压器参数:9 [6 Y5 W: m* A
& J; V: \2 B8 U& {5 R9 ?" b) H. P& ?7 z, S8 ]: H& [& X
3.2.4、变压器结构图：
+ J+ j3 V7 e$ {+ g7 I* e, W, m' ]8 y5 W1 a0 U4 p* _9 W4 H
04、性能测评9 D+ b5 O/ U |3 N j$ f2 p; C8 E
: Z$ \1 C; |$ G _+ t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。
4 C5 L, D" h# f2 W" f* r6 H$ e. J1 {. ~/ N# T/ i. `1 y
4.1、输入特性：1 I* ~) W) T5 g6 l
e6 S5 ^! X4 w0 z, B( 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。/ x0 g" n/ C3 U
5 E$ D- _% S' H3 G F' F3 D
表1 待机功耗
6 D) Y( | S) ^- u9 |( v7 w& ~: Y% `1 D8 l3 i
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
% S5 y$ }0 D$ T4 @
" [' X1 N3 v6 Q) f" }表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
* G6 S! E2 ?* u- [5 G. o0 ^
3 `! T% z3 _/ |表4 效率测试（PCB END）! m: P6 ]& g5 T* m( x9 B
/ n& b# j# \+ V: F8 a" O
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
: ]' G, z9 S5 a* {2 H/ |+ U$ j- w5 ^* z. d- l! ] V1 v4 N0 k
4.2、输出特性：
# z9 [' i) N/ C" M4 x" p
- F) g: K( W8 ^+ W4 k F4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
9 Z$ S; `& ^( P/ x( y7 m$ H0 n: f0 Q# [0 l, ^9 F
* s7 l9 k3 S) d% q4.2.2、输出电压纹波：# _) W2 ~, D0 C, X1 }; w
' f7 h8 b3 L2 L
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。* w% M& v3 D" j. H
$ V/ \/ c' T: N3 M) G
) ~8 U' e5 y: z! ~! {6 l: R; o
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 0 A/ T5 }4 R2 L1 Q% q! O
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load J/ z( T9 D5 N8 r; e) |; m
R&N @ AC264V/50Hz,No Load * K8 H2 `: S4 t' {" D; p* E9 k% [
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
6 k& ]7 T1 n& n3 r7 L: o4.3、保护功能：, z& ?/ E9 Q$ B, ?6 N7 w+ | U' ~0 F
2 o* V% H$ }+ X; {% o
以下涉及过流保护、短路保护的测试。! P) @ P/ }0 E* e% n
- E% m( J: F. c6 X g+ S' G
4.3.1、过流保护：# C2 t& W. x4 P. G
- e8 o4 x/ u9 p% x5 L! x4 c! x+ @
5 g2 ]% F& [) U K, x/ ^5 Z2 ~" f
4.3.2、短路保护：
1 i2 n( x( a Z: I+ ~/ |
& c2 d: v7 f+ O1 d l功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
: c1 n# P1 W7 b; H, E+ ^: r
$ [6 G% Z% y) s1 p( K
" g# E, [6 m1 E- Z. K4.3.3、Peak_load 功能测试：
0 W8 Z& u' Z2 g" w- ~5 h4 ?7 k; ^# g u5 y% m4 R# X9 m0 _
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。- S6 Z( H. Q; |
% [0 N3 t8 K4 J- x% Y
AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V
5 t- `# s/ w8 V1 y: t% f
AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ
! d# g7 v' _% w6 F% |2 o
AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V
0 A' B/ ?; q- J. I) {
AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ
" R" V) {" D& B% \4.4、动态测试：
, c2 P% L7 H* w# E2 U% z( }4 O8 T0 D' u# H: T5 Z, a, `
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) L/ K+ A8 x# \5 W4 P
' E5 x' ?$ Q9 Q/ [- h0 i
AC90V_5ms
AC90V_10ms
" Q' p( q; y& B7 T: s# J# i
AC264V_5ms " r! n) y. |3 H1 B. o3 @8 B
AC264V_10ms
+ u8 y. j7 P$ ]3 U4.5、系统延时时间测试：
* I, o+ n! T3 u/ ` @6 O, x/ C) s: ~' |5 z& \$ D6 Q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load $ g2 v" o2 Y- _1 |, H8 w& L' [7 u1 Y* G
TON_DELAY @ AC240V，100% Load . I" h8 K6 d; p. v( q+ k- m8 V5 ?
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
* b3 r8 @6 M% F' o u% j1 l( ^
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 4 K6 G3 }$ r P3 d2 ^
4.6、其它重要波形测试：
! |( p- X- s8 w& |
. g5 B; o9 b$ c4 r2 ~6 U
AC90/60Hz，100% Load CS 波形 # Y+ B4 d/ |7 r' a; ^
AC230/50Hz，100% Load Gate 波形
* w* c% ~- [6 Z
AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形 , d( k$ f0 |/ |& n
AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形 & F! O: E6 ?1 W5 R, [
05、温升测试/ n( ]) g4 J& \0 e% c
8 `- r/ ]$ s$ v$ w
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
+ I; p: [% B' R
H6 h6 c3 V5 b* t2 E0 {
9 {- S* ^& E( ]) z+ W' s, ^ x06、EMI 评估测试: f8 w* \* I: h. j) Q8 T. D a
8 s% f4 g! g: w* T! r: ?# e
测试条件：
% U8 O Z0 u$ u% N4 {8 H
8 L- p( @1 n4 Z y9 o0 e输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；' C2 t5 y- n2 ] k
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）+ C" @" Q3 r' y/ H8 W. X
3 d8 V1 p* S- F+ M. w. l
AC115V 传导L 相
5 m4 |6 ?( B$ `+ s2 R0 m
AC115V 传导N 相
o6 ^7 d5 ~4 L% g' X" g, w& J
AC230V 传导L 相 % v3 s4 j5 r1 d" v8 ?
AC230V 传导N 相
7 R6 r( O0 I M
AC115V 辐射 ' h$ [, b1 l2 n4 A
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