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

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
! h5 K1 e6 ]7 D' Z
% B. Z: u8 v( F4 c6 g* ?) w! @' `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。
8 @0 c. c& E( q5 W6 _* S

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

0 B( r! F( v! e4 |6 JCR6890H 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。

# g* {: n0 F+ X: b5 S特性

/ B6 s6 n5 f( v# Q! {$ S2 o较低的启动电流 (大约3μA)
7 I" k, ~' ]* V% a8 g& J% ?
内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；

& \4 w4 e, ]' |; [4 N& ^8 `CCM+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

内置65kHz开关频率
, Z) P. Y1 F6 l# Y) V
轻载降低工作频率

15ms倍频模式

. R1 |  p' Q6 g  q/ G可编程外置过温保护并进入latch

VDD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

内置输出二极管短路保护
1 J' n" q" Z0 Z+ O
3 m9 w. P9 d, n6 `5 y! n内置过温保护并进入latch
4 J/ L" N# l# z0 `+ P# I# t
过载保护
8 L$ G1 Q  K& ~/ @! F* A
' ?$ D4 P4 K7 J  p2 [. s7 lSOT23-6L封装
" a$ [- ^0 {, E& R0 B, v' z
: ]& f2 y2 ?/ m% s$ U8 \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。
3 w1 w! q' U/ b' T  V
基本应用
- |7 s0 ?& Y0 y3 p" G2 `
8 ?$ ^1 k4 F7 f! a" @AC/DC适配器
6 ^* u* d; L/ Z
' L5 }- _8 a, f' `$ |电机类适配器
& Y  r+ M0 f+ G5 b! k
充电器

存储设备电源
+ G) e. W* R9 I' R& q9 G
典型应用
- k) e6 ~& [/ T  e2 W8 C

管脚排列

管脚描述
) L" Q( b& Y: E% @& d  P

/ w" g, G. ?4 ]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。
0 t7 \1 y/ U( s
0 N+ O- v: U, u& W8 A# F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。
/ D$ l3 e3 U$ e( F$ F+ g5 \
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。
1 m8 ~0 F7 W( q( }. C' l) n$ W
3 b5 o/ L3 y% }) a& S02、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：

% o: U: `, L- m) B: K1 x$ c# O
2.2、输出特性(PCB END)：
: |, k- L; o; X9 d

* a. k/ N- E! l" X  b' X8 Y2.3、整机参数：

( j' h' {  ]% P4 L2.4、保护功能测试：
5 `- ]* I& l" e* E) a- N

2.5、工作环境：
. z" W. U: {0 A& P9 x

4 V$ G( j! s0 ]- l/ b4 p# o
# I" }4 Q+ O: T/ O0 @. g: t4 {2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

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。
0 w( y% h' a3 |8 ]) i* u) D+ }& N% |
1 r3 {( v! J0 p1 r; x& O3.1、电路原理图及BOM：
1 c' a# D& a6 D2 L6 {6 Q9 T4 y) @
. u8 {( v3 _  u, }1 C* S& L5 \: W3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

. j. D& u, _* F0 c2 S- Y5 H

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

6 s8 a' R/ b3 a

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

" J. c, v# E2 m3.2.2 、规格参数：
! A) ~: t% W& l+ m& K$ f
+ S  Q6 r3 ?9 o9 H) z2 ^1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
3 n4 N( F- t; y9 w( V% |9 g; R: G- f2）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；
9 R, }" m  |; @- N" f/ P! ^3 f7 G4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
6 V. }! C. s4 E% t5）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）)；
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
0 [0 |# N2 U$ e9 r  h1 G! f9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：
; q$ m( f# S, L/ {8 f, k

* X/ R0 h& J6 W04、性能测评
" ^# U; ^2 s1 m2 ^. _$ D2 F) B
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。

4.1、输入特性：
, P3 A+ V: Q  u
" `/ |+ q) ^4 J. H0 O: b. X8 ]5 E* L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。

表1 待机功耗
5 L' w) v, y6 T6 l  P' Z9 z% n8 ]

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
0 p3 A5 b$ P& _& a

- f- ?' P' A. @$ X- R' Y表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

) f3 x9 P1 u1 w2 @: }表4 效率测试（PCB END）
2 w0 c+ p& b4 t, Q3 I6 W

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

; P, O0 i$ N' A9 E+ M2 T3 _9 [% ~4.2、输出特性：
, H1 {+ R. R) K( C# \( G# w
6 k) Q5 g8 q) Y$ ^4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
  H$ u( A7 ?* s( S) C

" I7 E7 |4 y  Z9 h. ?
4.2.2、输出电压纹波：
1 q3 q  X5 S) l
1 @  ~3 W8 |4 F8 }+ q' z" 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。
! O  u! ?4 x5 `0 x. x/ |) N

+ L/ Q# _% {( O( q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 x( N( l; k$ _  @  t1 \0 e

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

) y) X0 l5 l4 G6 f* J7 _# |& f" k5 c

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
/ S4 F7 ]* [& S, K; ]( H
8 d; H2 u& R/ ]) e+ @0 `- {/ i以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
3 |% i" {+ Z/ r  T3 T4 ]/ W- Z

* z3 ^; C4 ]# u  O' \  g4.3.2、短路保护：
+ A! k  b4 s  a" S" {1 k9 U
1 a: w4 ?) o1 e3 }! |. ?+ O功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
0 T# |. U: N% n

4.3.3、Peak_load 功能测试：

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。

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

: H( F" F+ A; P$ G. O# T4 A. N8 [

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

2 l6 I+ Q4 H# h8 O4 z9 ]9 V1 ]% ^8 X4.4、动态测试：
/ q# a( Y2 L7 j' c# ~
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)
6 t) y' w9 M7 O8 N1 W. h
+ M  e- B; `. a8 j# g! M% E

AC90V_5ms

AC90V_10ms

  u4 o0 `( e- @

AC264V_5ms

9 q1 g4 I! Q, c# o( f$ B9 |

AC264V_10ms

& c5 P  }9 {. S: y% C% l* ^* J) K: A4.5、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. D  j! u% y0 U8 h2 K- r

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 Q. f, Y7 _/ ?" {4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

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
8 D2 ]- {' e" M: u# z8 j
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

06、EMI 评估测试
: o) V- @; ]# r7 r) i
测试条件：
) S/ c4 d  i7 O2 ^1 F, q
- w3 Z, x# g. Y/ b输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
4 s% c; @+ ~' N# x4 t限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）

9 \% ]; j$ B: Q( G

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

& e* S4 k( R' R& b* |6 t- O$ e

AC230V 辐射