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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+ ~1 i. k0 _% [, q$ P- @4 Q8 b$ J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。

下面我们来了解下这个应用方案。

. B! t5 ~# G' x3 I01、样机介绍
- P( e. d! g) E9 Y1 P" L
/ G+ q$ [. S" F! v- J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。
9 M0 b0 u+ y7 D' n' X( ]
' b2 i% t& u+ ?& y& M

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

2 T1 C6 D& T0 d4 p0 VCR6890A

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。

* l2 y/ C7 b5 ]: D; X芯片特性
) {# s; O' ^  {3 a) t$ Z3 O
● 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；
6 Y3 q4 _( u# S! M3 F2 L● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
) |! x7 n, P1 S4 p, l● 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。
5 k6 d' a; c5 `: C! J
基本应用

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
. i$ F) m5 o( R7 V● 充电器
● 存储设备电源
  X% h7 G/ O, E) Z% e
) t7 {; ?8 Z$ w; H: {0 H) A典型应用
4 x7 q# m* J2 Q% q$ e

+ J8 m) b# s; l1 W

管脚排列

( Y  t7 [# Y2 g) _

管脚描述

7 M' Y$ b- J" m- 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。
. p0 w' I1 T3 W) H# S( F) m% M
3 z5 O) m# d, [, z5 b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。

02、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。
5 J' m$ p2 S; l/ Q
2.1、输入特性：
& U, o3 |* r. Q- i7 [4 j" D, S

2.2、输出特性(PCB END)：
- A$ V* T9 t0 s' ]

: H+ y- c' `1 e. ^' n, y; {2.3、整机参数：
% w; h+ _8 @" R0 G- I) ?) a0 U

8 e' ^( X, Z; S: N% }) f5 s  t( I2.4、保护功能测试：

- y( `9 X7 A- x4 r; m1 ~- I; R$ a
2.5、工作环境：
7 T: c. _/ G3 T" j

2.6、测试仪器：

) G  x: q  U3 K2 e03、样机结构信息

! B& j% ?$ T+ _7 e% I- J8 F; M9 |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。
6 K6 u+ n1 f& L4 J
3.1、电路原理图及BOM：
0 m! e2 }, W% Y* E
3.1.1 原理图：
  \" h" a- J1 c- m. `

- j: A5 o$ F7 L, B6 s* k3.1.2 元器件清单：

" F6 a1 V1 D; c- s3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
8 T$ U, S4 x' ~1 w- ^2 `" p7 a
) H  M8 m6 _( D3.2.1 电路示意图：

. D8 X7 N' y- \1 g3.2.2、规格参数：

4 w6 O5 b/ H7 I( D, W/ x1）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；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
' c4 g: O, ~) c7 \( Z. h9 P5）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）；
) C" m: j' p1 h6 v& ~( \9 R* q7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
* l6 @% s6 ]6 d! s$ x( X8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
; X7 v2 B# Q7 L& o/ ~
' G! h' z9 o( p3.2.3、变压器参数：

0 j  L* E* `2 ~3.2.4、变压器结构示意图：
( F# P1 Z4 j) }2 F: K# Q8 J

* n( z8 b# T, C2 ^4 i& [9 D$ `+ i04、性能测评
% [4 u- F7 x; `3 `' H3 g6 F
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：

8 V6 U; W) y; v7 X  t" l3 O3 M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。
4 D. }5 {, X# ^! ]! Z2 j
; e" s" a1 Q$ y' T" V# Z1 R表1 待机功耗

) e4 m! E1 q6 N- D" B( a# ^表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
7 m7 D3 `3 _. R! T  z% h* A

表4 效率测试（PCB END）

8 j* d  s  \4 I& [9 b' m表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
2 N  R: J* l/ w; P$ p! ~' O

+ ^0 M; k1 ?  j3 B) n4.2、输出特性：
! _+ X+ C. ~1 x! x4 w  m/ x+ n
+ d7 \" U. J6 Q, m: \0 g8 x4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
! f6 ?) T$ ?2 s- r0 N

& x* f: Q) q9 R8 h4.2.2、输出电压纹波：
- W  l3 f3 Y( K5 ^
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。

2 P3 d  h; i3 A0 c4 n" K; U

" ^* ?) G6 J9 P! m8 j6 }8 T

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

5 f0 `5 P& w0 D) ^" M! w6 s# K

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

6 T; M; E. `9 E8 _4 U

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

  t+ l4 r2 J9 U1 w& Z7 t/ b

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

3 ^% t6 Y# W, g  A5 j4 u) c0 g" ~$ B4.3、保护功能：
7 |3 I8 j4 }& l: O, f5 q3 u& k; ^) V
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
7 m  u. y  W3 s9 K

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。
" t& l: E8 T9 F- e8 `- e: S0 h

4.3.3、过压保护测试：
. j/ }& P+ T/ Z- L' A8 H! `7 y
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。
6 i' f  l- w9 a8 |

6 L  V9 k) A/ E

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

8 T, B% `0 q, a4.4、系统延时时间测试：
$ M& I5 i+ {; S# `8 D
' [" M+ g' S& C! u3 X

. U9 l; n' j; {" R4 \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

) g6 Z8 w  C# g) G2 S, h

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

5 A# k9 |2 |4 w1 U. b2 S* b

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

3 G0 f7 s. f1 ?, [" r* f8 i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。
0 A, P# v' ?5 \8 m, T; o/ p
+ K+ L+ ^' P( J  H( n% k

* L) P: Y) y  x$ i) t9 U

AC90V/60Hz 5ms

: l; S( U* g& v! K- P

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

9 ^  c* U+ Y2 [; m% m4.6、其它重要波形测试：
# q+ z) C4 k- A8 D. Y) Q9 t; {' o  l
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

8 p0 \6 w' n( f. _6 E

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

; d* t- K; _' \/ B" x

AC230/50Hz，100% Load

# C3 I& x2 L9 w  P! t( e  `! A0 y5 D

AC264/50Hz，100% load

8 M; |) N$ K  O% G% `3 \( W

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

: z+ E  J: R& l) T/ P5 B4.7、EMI 评估测试：

( K' G3 M5 q6 f! p+ H2 j输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
! H4 b- }9 I$ T; ^8 p0 G4 L7 Y限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

& b1 _; C, \! t* ?) J

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

6 Y( F, k9 v( L9 C; v8 `8 \

AC115V/60Hz 辐射

( q2 J7 s  Y3 g  O9 Y. j9 o; s( x2 q

AC230V/50Hz 辐射