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。
0 H2 p( g# i) j4 [! m+ T% C
- s& S8 z' j6 m2 Z( c0 ~2 g下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍

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。
& H4 K' X2 S% F! U! o
& H# [9 Y8 K; S2 r7 D! I3 K

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
, X) [- k$ N/ S& A! n$ P% e4 t
" G7 y7 g% X6 z( o) eCR6890A 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。
* Z& p, L5 n  k% d0 z  Z
芯片特性

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
- l: v: y' q" m● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
+ C# P( I7 e, f● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
) M+ P* \; o/ _/ h' ?7 q● 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。
5 w* e+ C( w$ ~, ]8 O: {6 z0 s
基本应用
4 }7 b7 e% J7 P2 d7 v8 g# o
. n4 Y1 N* h8 z2 Y● AC/DC适配器
) J% y$ z; L4 p" j- M+ P- w! c● 电视及监视器电源
- Z4 i8 m/ n+ W( `( m● 充电器
+ ?9 b2 Y  j/ [● 存储设备电源

典型应用


/ w- V1 m6 }4 K$ X0 a2 N

管脚排列

. V) k& S5 N: _0 [- L1 j

管脚描述

, W1 A+ u1 E2 c2 V. U

% F. ]! h4 M. R( k% s! y1 B& k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。

, E# ^- G/ [5 K; T' s" H7 [4 Y: 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。
+ j5 v( P& I$ [& o
/ l; P( j1 o/ Z02、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。

: f: \, [0 c0 s2.1、输入特性：

' R# l7 F9 s1 M" \7 a
4 d& U. z: I0 S3 H7 Y, [2.2、输出特性(PCB END)：
: X2 I7 w) t" i' f* n- F4 p

# u1 |1 p: D' c! Q1 I' Y' j& v
5 H9 W6 C( S% y" S: Q8 \) d/ T  }6 _2.3、整机参数：
' _, k" R1 o  @

/ P4 W& r9 F: N( k. v- ^
. ~+ x" D# ~( z: t+ u; o2 z% O/ R; T2.4、保护功能测试：
$ R# D) L" V: S' F

" F& P0 I# N( x' ]# ]
2.5、工作环境：
6 A$ x/ c9 Y9 L

' z4 K, y  d$ u; G$ t
$ W0 v- `4 E% ?* t% [, }7 c6 k+ R2.6、测试仪器：
! j, O( u3 v; g

03、样机结构信息
$ O! i; P) b# G$ T" [6 @
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。
. K" R6 W* e: d" N3 X
3.1、电路原理图及BOM：
7 P7 N# G/ Y0 W
* Y6 P$ D. }: o% |: w) _' h+ n3.1.1 原理图：

' Y" n0 W; {! ]# r8 g3.1.2 元器件清单：

5 h; w/ {/ {9 L1 V) `5 |3.1.3 PCB 布局&布线：
& q( A- S' y, t1 I- ^
; h' v' R( ~* y

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

: k) W: Z: s1 k3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：

7 \7 B& _  }2 p& \. r. D0 c' P  f1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
1 T; S& z9 u$ y3 v4 u0 `* `2）材质：TDK PC40 或同等材质；
  |1 ^0 P2 G- g! s, h% a3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
( A2 w. \5 S4 m- n$ N3 I4）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；
9 x, K  _4 }9 J6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
3 }1 `0 ~8 a) U7）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 E, d/ C6 e$ z/ Z4 @8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

! M0 [% G1 C; f" ^. n1 o4 z3.2.3、变压器参数：
2 G/ K- p( q+ [8 J9 B. I/ Q

7 G! t: U# b9 W$ m3.2.4、变压器结构示意图：
* [' d. A! ?$ r! @* W3 m
, Q: ~3 G9 n" A7 \# A

04、性能测评
" b9 B; R9 r. |) m  q
/ V& s! ^0 @# F3 `6 n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。
, X: |7 w2 q# s( S! {* e
  p. b4 r$ e, z- F: j4.1、输入特性：
. G+ k2 d+ c6 H8 Y& J* {* B! D
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。
0 G+ h9 D' w. r6 j- b2 }
表1 待机功耗
/ A' k3 l' l/ ~3 W+ |% `4 y$ M

表2 输出100%负载下的输入特性
) o! N4 A9 Y/ b9 p  K! H2 h$ z

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
# |# @& ^9 Z8 K, K) p

1 r' R+ P% g3 ~2 J' ^/ S1 W4 {表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

+ }3 N" B* R' A, O# i4.2、输出特性：
7 f# T# f- _' g* h$ A0 L1 `+ W1 t2 q: y, x
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

) P1 Y& S" e9 a$ U: Y2 l/ X4.2.2、输出电压纹波：
+ {1 @2 J2 c7 N0 k! O; h
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。

, m7 D! V$ Q$ `) w, L5 S: P9 {

8 F" u, a9 C5 `9 E5 S- U

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

, B  d- z8 Z) ~( C/ z  q6 L5 c. A( f

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

4 H  {# t8 J9 D+ ?2 S+ E# z; H7 ]8 ]

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

2 D1 a3 x1 s9 P( Y& K7 @4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
9 X" `" N7 g3 e2 F$ ]
4.3.1、过流保护及恒流特性

0 R7 c8 v1 z: G5 O( v! W5 o4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

6 A8 Q* p7 W+ L  h% H( k4.3.3、过压保护测试：

! O- x$ e/ w! s& j) @( r1 x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。
+ q2 e- _, j' a: ]) G

, m( h4 t, D6 B" u. Y

AC90V/60Hz OVP

; A% q- f( E4 x, a  E: Z; W

AC264V/50Hz OVP

0 k  g& Z$ K( ]9 l+ g4.4、系统延时时间测试：

0 W( A6 r! h" T. G8 P1 k; Y

3 c6 ?$ q4 W  w  W4 e) n2 x

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

, Y" v6 @: Y! p# f6 P; P, @- ^/ h! R

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

) o- {" Q# D" O  b' ?- w0 x

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

8 h  E& A/ e- t4 S5 B

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、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。

! D4 A/ D8 u+ p4 b' O8 e

AC90V/60Hz 5ms

9 }5 l- b3 Q) D2 F+ h. j# @

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

' |/ R# V6 T7 B( [+ b$ |, j, f  x4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
  Q) ?8 I- w* C6 T- B' \

AC90/60Hz，100% load

7 V3 ?# x; F& p

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

% Y# e6 F4 i1 ?1 ^

AC264/50Hz，100% load

8 C/ B- }0 _( q. w) z. u% z

AC264/50Hz 输出短路

$ Z& W! D, r* c- n* O/ f! _

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
5 ?* }, B" P$ w3 z, g& H0 f: Z
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

AC115V/60Hz N 相

! G" u( U3 |* H9 W# s7 @

AC230V/50Hz L 相

7 X6 s; q! T' P7 q# }

AC230V/50Hz N 相

# T8 _% \& {6 m4 _

AC115V/60Hz 辐射

& Q3 ~; ]) O9 ^! E+ J% B# ?

AC230V/50Hz 辐射