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。
  O; }4 E. W8 T3 Z8 [
. l4 b- b: X/ O' e" l) G下面我们来了解下这个应用方案。

3 g3 y" [1 K; O0 ?8 c% @01、样机介绍

. B* E% k! B+ k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。
, V1 H( g' v" ^; P' V! p
' e& f5 D0 k  }

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。

芯片特性

# W* N5 B, [/ W( D( z( w1 L2 i● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
# Y# w% R2 S( y● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
8 M9 z6 G* {! h* \  s4 W% I● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
● 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。
! r! @- t+ V) {: G
基本应用

+ @: `- h: ^/ N- o9 E- {● AC/DC适配器
$ S8 l/ o" Y7 ~4 D● 电视及监视器电源
: b$ V. c$ \" H) q( l' x5 h/ m" M● 充电器
. a1 R- Z! p4 x3 l7 b% [( a! A● 存储设备电源

典型应用

0 J0 r; F8 M" ^- U
5 i9 k/ ?) P4 G; f

管脚排列
2 o. L4 |+ H0 {9 `$ N0 z

管脚描述

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。

: I3 y8 S- P/ }  S2 {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。
8 v+ C; n) |9 o1 }7 k
3 Y2 d  d/ i2 p7 F02、样机特性
9 a, D8 v; f% n/ U0 z" K
0 w0 Y; q& x. c; A4 K+ N& d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。

9 d* K& w4 T' J- j5 A2.1、输入特性：
" L# B% Q5 m; O8 }% G! ^

  r. \: c3 A, X2 _7 F$ `: l. P9 F
! u5 K! H+ ?- l1 M, U# T2.2、输出特性(PCB END)：
- g/ X3 h) f! l" z

6 H: L  [1 y0 y: j2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
- l6 E. e6 N' D' s8 V+ b

+ W8 g; C( x3 }) \
0 A+ {! e2 y/ r) `5 P0 q2.5、工作环境：
# M; S6 o( Y8 z3 k* A. Z1 K* ]; q

, }  P1 K; H: s& S) X
2.6、测试仪器：

. B! Z$ I! q, w0 l0 q03、样机结构信息
+ W& \/ U! A# \( G4 p! a, D0 e
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。

- v" O8 i( V4 B4 a0 V! o: W1 P3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：

: o7 n1 t; I6 r. n- z3.1.2 元器件清单：
5 _& L& X4 ]* x

" K6 C- v" |! L: ?& O5 s8 p# ~& I3.1.3 PCB 布局&布线：
4 F8 Z# H% ?/ G

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
$ X' X" z; R9 Y' w3 J" i
3.2.1 电路示意图：

' p% z  N2 k. J: f- |  [9 k3.2.2、规格参数：

1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
+ ]/ {- W' g0 [% N8 w/ Y, L4 e! K2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( S% o' ?0 R$ ]9 a* A' C" q! y8 E3）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
! g. L. O& X: ~# n+ a& o8 R8 o5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
0 m1 Q8 @1 F0 |: G7 T- J8 y& \6）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)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
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3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：

2 J2 }$ ~" g1 b- b( V% _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。
# j7 P' e- G; s/ R+ W& H" V
4.1、输入特性：
. L' i9 g) B  Q7 E4 n* u
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

% @0 H5 D$ n8 z表2 输出100%负载下的输入特性
; J5 I# x! G2 X' m. a% a6 ~

1 ?+ h8 W/ M3 e# v3 J; _5 ?; t! D表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

  B  ~: ~+ \* l4 y3 t9 M7 n4 m: s) ]表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
3 h+ q7 t9 t: H/ a) k1 n' H  l- |
. R7 O+ y2 h  Q- j* T9 q; ?6 a/ d7 ?4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
& I  Z1 G# A& }( E5 d& N

0 `5 u3 a4 j4 z' }% M4.2.2、输出电压纹波：
  t' P0 i- J: q& t, F
% I3 F! a" R' f2 Z* ~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 u5 J' i% [/ U6 z% {

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

8 v5 U, a, V' x7 R$ {3 y8 H

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

: Q( G/ l2 g+ n# h以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 B$ m+ S% q+ Y
4.3.1、过流保护及恒流特性

) H1 U4 R$ C1 y2 l3 Q4.3.2、短路保护：

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：

: U- }- K, w5 I/ u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。
7 R9 ?( j  l0 @/ W1 d# R/ R

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

2 N/ S/ c4 |: f6 |$ H- J4.4、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

1 `. m5 S* Q  \

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 l6 }) v; \( D$ w! Q

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

8 \8 h% k) d% z4 d4 g& S, h+ D: G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。
* C, j: s# d. n& g

; q! a( D/ Y% B

AC90V/60Hz 5ms

8 s- f5 q/ y. V6 L$ y3 Z0 J

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

# w! E) n+ R$ Y' g- ]

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

! T" ]7 L$ H$ [; [

AC264/50Hz，100% load

' c# y1 a# h- p- {+ Q$ c

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：

$ X  T  h6 Z6 ]& N" P输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
! @4 Z$ ^- P0 A, M' \+ |. B限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

3 P& \: t% L7 u+ E

AC115V/60Hz L 相

7 g+ F. Y! K9 g- D

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

6 T( O( c  c, X- E

AC230V/50Hz 辐射