减小功率损耗，简化设计!搞定36W电源适配器方案就看它

思睿达小妹妹

在上一篇文章中，我们介绍了本公司5W USB 电源适配器应用方案。本文，我们将要介绍的是36W电源适配器应用方案。其中，该方案的控制IC控制采用了本公司主推的CR6890A。IC轻载时会降低频率，最低频率 22kHz 可避免音频噪声，系统采用 CCM+PFM+QR 混合控制模式以减小系统损耗，达到绿色节能的目的。它还集成了丰富的保护功能，简化了电路系统应用设计。
8 n1 u! |) o* f3 t- W
! O& X2 _0 b- W4 F) C& S, M下面我们来了解下这个应用方案。
" {0 U0 A+ i7 c, ?- _1 O7 B
0 F( y4 c. D3 [7 N( b01、样机介绍
" M$ H6 R* V4 j2 u6 v# y
该测试报告是基于能适用于宽输入电压范围且恒压输出的36W 电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR6890A。
2 y2 E7 O) T8 Z! x4 r# Q; K( J
6 c; W" M( i% x; `) I( w' t" [2 Y

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

4 M" R8 ?: l( f9 n- ]' o+ MCR6890A
8 Z8 |5 U5 k5 B% X3 [
' J8 r0 r8 ?3 a2 y! ?CR6890A 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM+QR 混合电流模式PWM控制器，是一款高集成度、低功耗的中等功率反激电源控制IC。CR6890A轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890A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。CR6890A 提供SOT23-6L 的封装。
2 o) v' t% H: z, n: v
芯片特性
/ f. }9 I! v1 G3 W; @4 h- r
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
% A6 ]! h- r& `$ R& n, C2 C7 M  R1 G& l● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
2 J: W. ]$ i# d, L● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于中小功率AC/DC 电源适配器。
1 o: X& C5 C3 {9 i( c2 V" w
基本应用

3 H7 _. {/ r$ i8 B/ T# h● AC/DC适配器
% E+ S# ]! }( U: R% L2 i● 电视及监视器电源
● 充电器
4 P9 a! x" R  C6 X. {● 存储设备电源

典型应用
9 T% \4 M" N$ G

& O4 [1 E' j0 R$ B! B% `- K7 `7 l管脚排列

管脚描述

6 L$ [; O6 V5 b1 d- `" _

0 g" x. y; c6 ]- q, {- K3 L# o样机PCBA尺寸为：77.8mm×38.5mm×24mm，具有较高功率密度。能效方面，AC264V输入典型待机功耗仅58mW，1.5米18AWG输出平均效率>88.3%，能够满足六级能效标准；低纹波，低噪声，符合相关EMI规定。

* {0 r& N5 w4 j! |样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

+ v+ H4 T, U  `* `2 `6 P* B9 a02、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。
; ]& I' f6 ^! \5 F: O8 z- P
; Y' ^6 q( j5 \- I( d+ n2.1、输入特性：

2 d8 V+ i" ?! x: D
4 S* }& W* ^3 G( a# e' j2.2、输出特性(PCB END)：
9 r! E, q. z+ M) N

2.3、整机参数：
, t1 ]$ w; T2 V* O) L! c4 k5 C

9 k- U, n. g; u; {  M
2.4、保护功能测试：
5 C. D' P+ Q# ]* P6 s

2.5、工作环境：
3 y; W& W: T% a! k

! w# N8 P2 U) e
- X1 X! @( m& {- @7 F- U& v. w2.6、测试仪器：
1 N* |8 o- ^; \3 v

03、样机结构信息
8 g' S" |" t- p. H2 \7 W6 r( E
! j8 X8 @5 E5 \. P# V; Q  X7 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。

! e( {; n* O# y7 c  v% `3.1、电路原理图及BOM：
% [+ k% m5 {! A
# |  `- k6 H: S! l+ f3.1.1 原理图：
9 q# D/ h* b, T9 r
, V/ q9 x; n) M- ?0 A$ a. z

3.1.2 元器件清单：
- d9 s6 l( `, j4 b3 M

! ?4 t% k6 p" N3 `3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

) r- E( E0 O4 t, T6 Q3 w# j

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

% s8 t& P8 A" N- }8 F3.2.1 电路示意图：
7 ~. Y$ |5 u- y- o5 V2 M
' F5 H2 K" u: t; w! A+ L

3.2.2、规格参数：
9 b5 ~, \# G- E' x
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 C. I/ {; y8 d4 m7 l5 \7 |/ j3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
  b8 Y, V, q4 z1 I; h9 r% }) `" t7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
$ o. D* c. j" ]8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- I8 T, w5 g! e6 a- R; c9）成品要求:浸凡立水；

' k8 Y) w# d0 |9 i+ _2 \5 w% t, ?3.2.3、变压器参数：

9 `% v. T! m$ G1 g% v9 w3.2.4、变压器结构示意图：
. u. h# a4 n6 K- o

04、性能测评

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。
) p/ b# k& x- X6 B: o+ m. P1 O
4.1、输入特性：
+ t4 E/ O) c- @
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。
: b& `3 ?7 M; W( P9 A
3 D3 H7 r3 g; `  t$ ^; ^) q1 m表1 待机功耗
! ?* F% h/ u! _  p$ |; L

3 [' [3 S& E9 X7 x+ p, o# Z表2 输出100%负载下的输入特性
8 X3 M6 q) U: C6 ^" ?/ @

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
% E& t7 B& b0 `& t2 e% M

表4 效率测试（PCB END）
+ y. S  y) R% T$ U. I

. i& U6 }7 t0 Q! Z9 z表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
4 q/ x4 o7 v" T1 k1 t( c4 F7 o

4.2、输出特性：
/ p8 L) ?% j* W& q4 v$ W! j
2 K$ q8 ?* k1 J4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
% ?% v. }( U' ?

3 X+ t0 F8 `( l) B4.2.2、输出电压纹波：
7 C- a0 }- q) }. r! a* n3 ~4 a
注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
. y) n! y" C& q; H( H0 U
, `+ [6 A1 d! ~) f! H

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

/ J8 m9 d: U3 l- ^: Q) Y, x1 x

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

1 e: p+ ~7 V$ H: [9 _4 O# A

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

' ^0 z( N1 \6 w

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

) R& E; q3 i# O$ ?& _4.3、保护功能：

  W) F% O& N" i) s' }. M: r以下涉及过流保护、短路保护的测试。

. u8 x+ ]$ A, V' J: k3 i8 f0 }* l4.3.1、过流保护及恒流特性

9 \5 l& i" }# S; v% k4 d9 G4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
, Q5 m' S) x5 {

1 o; J1 }0 ]5 N4.3.3、过压保护测试：
/ r5 o8 ?1 A9 W5 A
测试条件：空载短路光耦1/2 脚，监测芯片VDD 电压与输出电压。
/ k$ c1 p( v7 ~, O/ _) q+ a

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

  e/ [3 Q- s) U& k( }4.4、系统延时时间测试：

# e% s- W. C  z* L# j1 N7 ~7 W

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

9 ?  ]( c5 R) v* o- f4.5、动态测试：

注：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3A/us。

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

- j; c4 @, ]: m, W

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

0 h0 W& D9 j. S/ [  w4.6、其它重要波形测试：
" H" Z! B$ c: D  ]' V
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

% C6 x! B4 Y# u" ]- p5 P

AC264/50Hz 输出短路

/ S: w# L% j7 L/ J

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
, }9 V* C  o" J! y
输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

3 r% [, Q6 r! t

AC115V/60Hz N 相

) }, [& n0 Y2 N9 z. B' g3 J6 S

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射