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 E  B& C& w/ {, B( l
; h; W5 K5 y& I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
+ p  ?- M7 Q1 C1 y& d
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

' M0 l9 n$ ~4 l5 ~% w/ C% yCR6890H 芯片
% E* S1 e$ ?* m4 [
: ~% p# t+ y8 R7 Z* l. 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。
/ o, a1 t/ q% q% N, T
0 P$ Z" c$ l) I) H& s特性
( E6 e" p2 m# q6 o# e
较低的启动电流 (大约3μA)
4 `; q4 x$ e/ X: z  x' d: B1 s) R# X
5 |+ `# o2 A" V! D# g, ]内置软启动减少MOSFET应力
9 k4 ^4 D& M% c" u" c8 R- Y
带有Peak_load 升频功能；
- D$ Y# K7 B! t4 |
CCM+PFM控制模式

3 ]% e0 w8 O$ L4 Y; i( t4 J内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

' Q( H. c$ g# R; ]内建频率抖动功能，降低EMI

( H1 A+ H2 |5 ^: n# j内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率
$ F* J: O  T6 j. f* B! E/ ^! q
5 |. |& u1 z. f1 m  n% a15ms倍频模式
8 d- g' d& o! |: P
5 e! ]5 D/ K. d2 t# ]可编程外置过温保护并进入latch
, F; \; G5 q' B3 l0 ?4 U5 G
) B% A9 I5 @* m, H4 F; JVDD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
4 x7 ~  x1 R) F$ R( L
内置输出二极管短路保护

, p) }6 v; r! z) W) A内置过温保护并进入latch

过载保护

' z$ \( M  g8 t" d, l8 [SOT23-6L封装
0 \$ [; @% l* Z( _" h8 N; [
8 r' z! S$ t, ?. @& N( n/ ^6 W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
9 G& g9 W+ ^' e) ~5 N
AC/DC适配器
& K: r4 y* P7 R, V5 o
电机类适配器
5 m! K* t9 Y( {# p% ^+ H
充电器

存储设备电源

典型应用
7 d: s! w6 o" H" U1 j

& m' d7 q: _; ~6 S% I' S% ]4 x4 E% `管脚排列
4 h4 k2 S& o+ y- [% @8 P8 G
  x# O6 F5 Z0 S- V/ m

管脚描述
, T8 L( U& J" X" F; m) q
1 j$ c9 M3 m8 f! R- Z& B' k

- F( ^9 J2 U( y% q) f4 r5 N% _: F9 x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。

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。
/ b: v, n$ @3 }( R
; y8 s  |( D) N9 Z: O# @( K: v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。

* n) M5 r1 n  p02、样机特性
+ a7 A/ W$ m+ J
  T" f# A" l  N) R, i; c' n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。

: L! z7 M$ D9 V1 G7 M2.1、输入特性：
0 q+ W9 H8 }& |4 f# p) u( [

, m  X  O; o6 o4 y' i. l, \. P
& G2 t3 @' W& S& `7 x" s2.2、输出特性(PCB END)：
6 \( z- n+ j0 L8 X+ L4 g

) l  E. e, H- S& g" ^- L
2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
6 p; P) P4 V, E. D

2.5、工作环境：

' w1 @' \) s5 G  f1 U
0 }4 _: i' V. A) p% y2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
! u2 x+ @/ a: I6 \2 F
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。
* K1 `+ f3 X! ~" \/ v5 e
/ W: o$ F1 f0 k# j3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

, M& v2 G  q: m( j1 ]

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
6 l& L) W& x. N# ?$ h/ X1 _+ P

PCB 顶层布局

% y, C1 L4 P3 R$ W/ \( ?

PCB 底层布局

$ N2 \7 C: g* E" M0 T! {" M

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：
, \. R+ x" U- ]7 n, T' Y: Q
- g' F7 t% `% w. l( _" V2 v8 K1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* M) A- X" h1 n! F% I, i8 z# z3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
" a  w6 n/ a! }! r4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
2 _5 A5 K6 E6 k- D8 H, `9 F5）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）)；
: K9 }; t0 u$ C6 i: t/ U5 {5 E8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
  X6 X6 ~' |; S8 x1 G: W- Q9）成品要求:浸凡立水；
9 }( K& Z& ]) y# L# J6 F
3.2.3、变压器参数:

" Q, S2 r) j. s, N0 |3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
7 I6 p! s2 Y9 c( p
# U* t- o+ z7 O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。

" j! Z5 D0 J: u: Y1 p  Z4.1、输入特性：

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。
6 @, o! K" [1 N* i1 x
表1 待机功耗

: i8 m+ f! P' V4 u) ?" ]表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

( m3 O: n( y! }7 l# o表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
2 \$ k& [: p6 x# p0 L* T

表4 效率测试（PCB END）

! W. K! f1 L0 Z) T8 \% E( y表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

4 {  F) D, O5 F& i! Y4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
) T% M  v) u+ t1 \, N2 b& a3 [" F& s

6 N: [" l& V$ t4.2.2、输出电压纹波：
2 t7 W6 C) k! w) ^4 ]
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。
3 A7 e/ o3 n6 x* P; ~5 A' ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

! o6 V* |- t" @5 o8 n

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

2 w1 O, }! g0 |+ u

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

1 N' H+ p2 U6 Q$ V1 n

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

4.3、保护功能：

( ^, A5 C/ ]# U7 g以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! y- Y9 b6 W' o3 S$ a0 _
; b* _7 F0 s, ]6 I( _4.3.1、过流保护：
; g+ o7 S  \: W9 d, w7 z1 {4 U9 {

  g6 P" K" D: h' Z5 \" [- i) V7 R4.3.2、短路保护：
; b+ k0 p! b; `% N+ O$ _0 w7 p
功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。

, l- o) y. [0 g& f, C) i

4.3.3、Peak_load 功能测试：
2 S  N. [' H5 n% ~
9 q# @8 d1 T' _# b% f3 e. k7 c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。

0 r; `: _/ K+ o' ]& Q3 X5 t, B

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

3 C8 i4 w2 @5 ^1 b

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

, b: S: _% J  ?4 C7 k: r6 S

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

4 }- K! P: Y5 \8 L3 U/ K

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

0 y1 t- o. D3 j& B6 ~4.4、动态测试：

2 E% j# g* C  C$ _- 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)

# b0 g6 Z* w& ~" Y7 b

AC90V_5ms

AC90V_10ms

# z0 X7 j# _. y  d

AC264V_5ms

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

7 d( ?- [3 o- p

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

- c6 q7 ?/ w- b$ {" n4 S- P6 m0 C

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：
, S" o4 L0 U# E- ~5 V. t9 _
2 E6 P2 {* W$ O8 @

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

! j' F: l0 b8 k

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

' `/ g* y9 H# ~05、温升测试

测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
! w- `" y6 A5 S9 x3 T
& U# U2 R9 _5 n/ y: K! Q; Y+ L, k

; x6 Q2 V! F% C& V! }( c06、EMI 评估测试
: p) B* F( P! i* h2 u6 o
' n2 f2 V: q8 W* J3 [4 y$ ~% x测试条件：
) W8 m8 L. T2 |+ @
; g  p! c! h3 k" Q% J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）

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

: @, a/ k$ m# Y( Z4 Y* P

AC115V 辐射

AC230V 辐射