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

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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。

: k+ {2 O1 ?4 ~/ Z9 ~# g0 v2 c下面我们来了解下这个应用方案。
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01、样机介绍
6 K' N4 F2 X5 D0 l4 ]
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。
  V, f! }3 A, {" E1 p

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

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。
7 r) F+ f/ |# y  H% g7 v0 M
2 g8 ]: g" R) {( Y4 {5 f芯片特性

/ s6 }8 c1 r) {, ]) N5 L● 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；
● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
8 L% o3 h: y$ F0 O● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
2 d2 Q+ ~* T3 B" B● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
7 o2 l) Z# J) B! ]  h1 L) Q/ I● 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。
4 |$ u' s8 Y" F
基本应用

● AC/DC适配器
5 e  Z6 D. C" \$ a: N6 l3 O+ Q● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
- q& b, |" ]% ~1 j, n) A
: y, @3 V, ^) Q典型应用


' {2 i- D3 h9 D4 x+ I: m2 k5 U

管脚排列
) D, z6 w* A' q9 i
* u! e) u0 i! S- d* \* u

管脚描述
$ r- P2 N) r% x/ U0 t. n% I
7 e& q5 j" H: r4 {: Z, ]( _. s

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。
; l; {' L6 f. `1 S( v, Z
( O+ V2 ]) Q) w' `. a4 t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。
! R# @4 P: K, r$ `0 R
+ U, W1 F- @: e- G02、样机特性
/ F9 Z  q$ v: D- S" P5 S/ |) V
' s- E1 ]4 h  t0 B4 _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。
5 y7 v8 C/ M. D' m4 T8 R
+ m0 \0 P% g- r' ^2.1、输入特性：

& m5 g; L/ \) m& u2.2、输出特性(PCB END)：

5 E1 u& k, Q' t: L. ]: O
8 K3 z1 ~% a( K$ C2 E1 @2.3、整机参数：

9 B9 r( T0 S6 V* l) Q$ G2.4、保护功能测试：
) h' z' `( a% f$ P3 D

4 h% T% `% Q/ h
2.5、工作环境：

. s- N  F" l7 Y) t. `2 X2.6、测试仪器：
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03、样机结构信息
, n8 F; t# K  Q  k& N8 l7 g  X
; `# z6 i8 _3 v( \: M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。

5 p) j; G8 q5 y' C; j( B+ D. E3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：

% E# x  C0 V6 Y0 k3.1.2 元器件清单：
) t3 N( e8 N; o2 U) L+ o) T$ Y& o

3.1.3 PCB 布局&布线：
% I: P- ^& A) [" S
7 B) b- J( d1 A# p. v

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

# g$ C* X$ h* k/ m8 a8 A. c0 t3.2.1 电路示意图：

/ t6 q" T( P- {7 f2 B3.2.2、规格参数：
( n; B9 n: @' B2 B
% n. w9 t/ \8 f$ o$ t5 s1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
0 u2 M( z4 _) N" Q! A  b2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* O! u5 l0 n, Z# n% L. j* q3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
1 X( y" ~! n5 ~5 o" {4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
: T# y% v6 }7 l1 G- G- d( T5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
# H- B6 C- \+ x* ^& K0 m6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
* g2 \& @" M  \7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
1 B/ f. c8 I5 R% v- V9）成品要求:浸凡立水；

5 {# Z. u$ C7 {9 a, x3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：

, u% n) g9 {# M

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。
" }; ~/ a- _$ @. l! c+ \
4.1、输入特性：
5 @6 o* D5 H$ k$ _4 z9 P
8 v+ c; t! ?6 r. E) [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。

% v2 N, B/ Y8 I0 Y表1 待机功耗

( f& ?: H7 j+ ]1 \% P2 H6 {8 K表2 输出100%负载下的输入特性
2 ]! T3 Q8 {7 E! L6 \

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
! l9 B. f# H5 x: A) K' V1 x

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
; @( X8 L/ n+ `2 ]( ]) I4 O5 L

4.2、输出特性：
. {) ?) S; j7 W$ @& b8 ]: O# k
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

& [9 S1 [/ j1 Z( Y+ _# q) \4.2.2、输出电压纹波：

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。
6 U# Q7 d' w. w

7 f/ l1 w, N) `, ~" d+ u8 \. p( g( y

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 |/ `2 g" X6 F: n3 q7 Y7 O

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
6 l7 C) a! _  ^- E
0 [+ o% V( c6 Q% u/ u+ R2 d4.3.1、过流保护及恒流特性

( j4 y3 h) }! O' ]4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
) g0 t  y- |# u4 S

# _9 ]2 L2 V) ~& v7 Z4.3.3、过压保护测试：
0 H" i% S) W1 O. |' _! \3 ^: r
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。

: E& s  k5 W7 b0 S4 W' k, }

AC90V/60Hz OVP

, F9 @* K: l8 q5 C; K

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

- q! ^0 ^. y% ^: f% f

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

9 N. T/ `" R; j

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

* [7 Y$ M) ]+ Y' b

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

9 _* @% g& }3 H) W- k- C/ v4.5、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。
" D$ S# W9 t) k; v4 }( n

7 D0 |2 r3 J2 G9 z4 t$ S6 |' ~

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

+ F# t" [3 J: k$ i1 Z' UDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

7 _8 U' ^8 D5 o, e0 Z

AC264/50Hz，100% load

; P/ Y- }) G4 J4 Q4 C/ n( d

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

( {0 I& p& w  N4.7、EMI 评估测试：

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）
( E; l$ y8 V2 P- K" r
9 b  K3 T* k$ E! a

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

  u% |8 I7 k# y# D2 }# r

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

, P; }$ i, B/ r8 Z

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射