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

, r7 P4 u: Y# j. j7 U; z9 l4 A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。
! J6 N1 ]1 K6 V  S+ |1 ]" U. P
  }; M: o2 L4 w& d1 r8 i. c/ C下面我们来了解下这个应用方案。

$ X% r- z5 n  R3 u) s01、样机介绍

; I1 V% Q2 q: x# L3 }; x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。

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

( i& K( w; ?9 \# i2 a4 C7 d' N1 rCR6890A

  v" G1 @( E2 y. k! L* z7 `- LCR6890A 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。
) @# D; j: ?, O3 T* R* `' U; s
芯片特性
) w5 X5 ~9 Q+ t
8 K/ _0 Z! D+ O+ t, h  D% Z2 v. g* g● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
% ^2 }5 k; p3 U" @7 \$ L. r$ P● 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；
$ U: d' ~5 K( d5 M  `# v2 O$ w6 B7 E● 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。
& t3 Y* U8 B: X' _# l- S9 h" ?$ B
基本应用

6 ^4 h4 x7 W: F2 S/ f, J0 X( u# x● AC/DC适配器
4 s) A2 j0 q: B# J# T  A* E- [1 y4 D4 ]● 电视及监视器电源
- X+ Y# \  E9 \* N● 充电器
● 存储设备电源

典型应用

8 K6 ?" O& P% l6 |9 G1 b( n
8 w$ a/ B, S2 @( \+ ^* o

# u! z/ w7 f/ s" }3 p0 x管脚排列
" V4 U4 [+ _& b  d( r3 R
8 ~- W! D4 ]# U- E$ L- a! v

管脚描述
# M( q& B0 d: O' \; d

: g6 q& R; y# p% S$ U9 u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。

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

6 r$ u1 C' w; j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。
( h2 i: h5 f- P9 _
2.1、输入特性：
0 B: H! C, ~8 w+ x+ E' f8 f# O

0 I# W- H1 c$ S% a+ U! @% n8 P1 W2.2、输出特性(PCB END)：

) [7 {( C0 R: W# Y7 X0 u% f
% M( {: F+ F$ u6 l$ l2.3、整机参数：
; Z  {0 I/ h+ P0 m1 b( u

% n* a/ v! }/ Y/ M+ e# |* i- u
2.4、保护功能测试：

( }% d6 [+ A4 f/ m  q2.5、工作环境：
' I2 s# B2 m, V! C4 C" ~( R7 a2 W# @

/ Y- ~! h8 E" ^1 m: H
* \* ~! q6 w; B5 g6 Q( n2.6、测试仪器：

( \  d# r: U2 [" g5 ^  Y" r03、样机结构信息
. Q& F' {) d& P5 k  \" v8 b
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。
4 r6 U5 L7 s9 |0 ^
) \% \- ~, B' s3.1、电路原理图及BOM：

: t& K% K. r: ?  m' M; i  o! u- M3.1.1 原理图：

1 }5 {1 c& J4 f% b8 ]4 {

( f- K- h) [6 M8 H: W& [# k3.1.2 元器件清单：
# x6 K, M& c4 k

3.1.3 PCB 布局&布线：
1 d$ k. ?; _( L% }  W* D/ x

PCB 顶层布局&布线

% \3 S. ]- X2 f) E

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
. {+ o: |; L+ s" ^) }" N6 v/ q
, u, I8 |: K9 a8 x3.2.1 电路示意图：

6 w5 ?( `+ j( r0 D7 ^* b% g) }

3.2.2、规格参数：

  K1 c0 y$ }$ w7 S0 Q  u1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
6 v+ z" `' _* f; n/ S) z( {: ]% X2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
+ \% y% @% F- K0 ~% t5 ]4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
7 D& u( ]6 }+ Q' V" `5）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）；
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；
0 @' @  n' o- v8 x4 p4 z0 Z
3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：
$ `6 U2 S8 o/ E  z
3 a- U) f9 m  E6 i

  U  s0 p7 q3 F* j1 b) A* K04、性能测评

+ E# |. o9 c6 I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。
- T! R7 N3 Q4 B8 y5 G: E
4.1、输入特性：
6 ]4 ~8 B1 }1 l' E# d7 ]
1 X  J. G+ D% q* h9 L8 u6 J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。

, x' p3 q" Z/ N  [" t表1 待机功耗
1 w5 s" d( Y: d9 k7 i* [# Z: ]

& E8 F2 K& Q# O( }* g% [表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
" G5 X* H, Q# g! P+ }, ]/ f+ B

表4 效率测试（PCB END）

9 p% M" r6 l7 ?9 b表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

% l/ q+ \1 G( {9 N! m4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
. a9 l8 S! T9 y, \! ?

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。

: S/ s  f/ `3 I' A

3 n. ^; x! O8 H: L( H

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
% D+ ?. D8 m& J- |" ]
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

* r5 V9 b  N: G# j  w4.3.2、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：
+ O8 `- t# K) s9 h  V
9 m; _0 D9 y: R' r: r0 C; I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。
, l& b  m( W2 Q% ~6 X0 X9 L

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

+ E# C* e0 c$ D; ]; B) W2 T, S4.4、系统延时时间测试：
7 c# M5 A8 L; m" X: X2 Q
7 F9 J$ R8 F, D2 H1 ?  V1 F

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

# `9 a) f* c7 |' }* h0 n

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

) h! F$ W. E& J3 S, ]# v5 }. m$ }% S+ F

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

0 ^" T  y) J) E4 z8 H" j

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

2 x! ~/ U( O) M; H. Q

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
2 o# Z  e0 [6 T$ b1 J% x
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 t2 b  P# D3 Y% ^  Y7 X

' e( F- o9 B+ R3 O5 V9 H. z( y

AC90V/60Hz 5ms

5 T, L: Q. Q% R5 B2 g' \

AC264V/50Hz 5ms

/ T, Y2 U$ ?" N% z1 E5 p* W

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

; J. p$ v9 _+ {0 z% H4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

* u* q5 ?  x; M1 j" x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

9 \! q1 c: `- o( l) u

AC264/50Hz，100% load

" l% `( l5 Z' j4 }

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

% S4 \9 G6 K0 M* g4.7、EMI 评估测试：
5 |# X3 I+ h) p( q6 o5 m  q
输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
) B- _# [: A' P: K& W( {% T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

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

; y2 O# e" |' a' z- u2 d

AC230V/50Hz 辐射