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

0 M/ U3 _( r' c7 p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。
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) D9 v* D9 b' r  w& u" j  ?( ^下面我们来了解下这个应用方案。
, \8 F0 a% ^' ^3 o: u( O9 \; x3 C  x; S; Q1 V
# |+ e2 ]0 M0 a: t6 t7 R01、样机介绍

1 Q* l8 R! v6 b" N# o; i  `5 S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。
. t) T" Z& h$ I" U
0 F8 |; H( q/ Z9 ]$ W

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。
& Z1 z0 |) B/ O% a
芯片特性
) K( \, |" z$ H, E4 G9 O
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
! p: G4 Y$ F* j+ m● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
# s* l% E5 G1 g' d" n5 q● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
: H7 S' e+ F# j- u1 s; m● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
( O3 c* D7 Z( W) p: \( M# _6 C4 ?0 T● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
+ ?/ p0 e0 d9 N8 m; L- v( _● 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。

0 Z# f( n' B  H7 r2 N; J. I基本应用

● AC/DC适配器
* Q- H% r7 @; ^6 ?" w1 s0 O● 电视及监视器电源
; d6 ~/ m% q+ t● 充电器
6 I/ G- R; Z1 i( l● 存储设备电源

典型应用

- Z5 m2 w4 Z- y, j) h
1 Y$ e# N5 _/ k7 I

* g) E' u5 x' W( D管脚排列

管脚描述
! z$ b) v. m2 c0 E2 ]

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。
7 n3 h+ M) s" ^/ k' q
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。

% g. ~6 V. |# d! O2 p1 Q02、样机特性
! [& s) m4 |) Y; F9 v0 \& A
, B: N! O4 y9 s5 E9 C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- q) X) L& B7 H
) r) J6 v- v) S# A2.1、输入特性：
4 S/ _9 J/ Y' `. Y& c$ K

% J4 B; ~* y- k; @8 P3 A+ q+ U
2.2、输出特性(PCB END)：
5 o& ~: Y1 D1 M4 p

2.3、整机参数：
) R1 g% m2 F! x

9 l" B0 U4 r. g3 P
, K$ M( `1 f5 P4 @, v2 O2.4、保护功能测试：
; W; k9 P% _1 T% X: F( D7 Y

5 B9 f" q: T1 i8 s! U
, _; X0 s  U# f9 g) N$ B2.5、工作环境：

; M( j& t4 p- {* g* j
2 O5 w/ i; I( H# n+ K- Y2.6、测试仪器：
; u# ]$ s; y7 A; g* R6 d

! G- E/ W8 U3 h& }  I- ^' d6 N- N03、样机结构信息
' y2 r( R# d* y& S5 W# _
2 O1 _% R9 W' D" C4 U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。

; T' D0 U8 x1 ]5 i( E& {3.1、电路原理图及BOM：
2 I9 q6 R  ~) I- e" L. u4 ?5 O4 n
2 t" d% @5 D8 z& Z- }3.1.1 原理图：

+ @/ ^* x& W7 F1 {

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

0 ], D" `$ I9 Y4 Q

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

8 V6 |& F) o' o2 Q5 ^

3.2.2、规格参数：

" @& Q. c. }+ P- o1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
: b2 n' y) J% E8 _$ ~6 t4）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；
  s+ M0 l# D% [% _5 p  U# p6）初级绕组感量Lp：850uH±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：0.3V，10kHz)；
6 l8 o. c( l" ^8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
0 `* N7 Y. k' m+ D* u
3.2.3、变压器参数：

2 R8 b2 Y# J2 H& h, a: _5 e8 |3.2.4、变压器结构示意图：
8 C  p0 H2 {7 w7 g

04、性能测评
, P+ J: T  r6 R) J+ J
* a( e) K# ?& f3 r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。

% n2 Y+ }$ A) z, Y" S: X3 N4.1、输入特性：

) q+ G& Z/ K% o4 I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

' u9 |8 |5 t+ [- e; }# f7 l表2 输出100%负载下的输入特性

% A* \) x7 D: K* M* m+ I, J3 l表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
- S! l+ e, G  B; A% v) l

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
: S3 i$ A' o: M$ H' @7 Y8 V
( M( c3 B& k0 Y3 S! _4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

  i' M' n3 P3 x" D0 ]$ v4.2.2、输出电压纹波：
: t3 }/ r0 H# g7 o
" R5 V* g. f* K' {. P+ u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。
9 E: A* g& q  S4 X) `

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

$ o/ D) \/ ~! i! C5 r( ?6 M

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

' F" H8 `' a, C! g+ p

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

4.3、保护功能：

8 t7 s; z- S8 H9 P5 A以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护及恒流特性

( w1 e: ^# z# C' H5 a0 E4.3.2、短路保护：
7 j% b9 N% p1 d( W, H7 Y3 o
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.3.3、过压保护测试：

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。

AC90V/60Hz OVP

! F! ]( d! T, g# d# W: _

AC264V/50Hz OVP

9 Z9 d3 G4 }8 C  |9 ]6 l' e! z2 D4.4、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

% Q/ }/ p# V- ]  k

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

0 r" q7 ^$ K6 w" ~) v% o

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

9 [1 `5 [2 n7 @3 l8 Y* [

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

& u  q6 t# l  @; N% n. ]4.5、动态测试：

6 l: h# g$ z$ D6 T) }4 ]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。

4 ~1 T5 P& r0 y% V0 I' n0 ^

- m5 N6 Q! L8 J) ?: W

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

' y: h- K6 a' f7 u0 b  f) B+ N$ g

AC90V/60Hz 10ms

7 H# w  o) Y" ?1 o

AC264V/50Hz 10ms

' R4 t' P4 ?2 \/ `1 m+ X4.6、其它重要波形测试：

4 M. b# |5 n; QDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
" O. m6 o$ H4 v3 F" O$ ]

AC90/60Hz，100% load

( n. b, t- q9 y0 h; l0 V' `  P

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

% T9 Y. z! V' N7 o. ^4.7、EMI 评估测试：
$ [1 Q+ m# t/ d, O- U# f/ u
+ G: `( a2 p7 c6 H9 M; O/ h$ X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）
& N6 k: q) ~7 o6 N$ A
! X' T0 c& m" ~, @+ F

AC115V/60Hz L 相

3 C$ L' V0 g( u

AC115V/60Hz N 相

# T2 f& u0 x( n0 d

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射