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

2 V, I" g) }; i: {3 Z
- H3 O% M7 \1 s/ n, Y! A' |% X/ f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。

! T1 o$ ^& G8 x2 I3 f( P( y01、样机介绍
8 f6 ~0 ]/ R! M- |, {& t
! Q$ V  p5 H- {9 x7 m- _+ X$ I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

! T- \, b* r6 i! D& a4 r0 bCR6890A

, b; j# f' W- E% Q, d4 CCR6890A 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。
- V% b5 m" [4 W( Q/ C% M1 Z6 I
! G9 Q$ k2 T- F6 e$ _1 J芯片特性
' F2 T  l6 E# z1 Z* g% S
2 ]; k5 f- z0 ?) g* {2 Q● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
$ S% j# S$ j9 M, t● 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；
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
$ [6 ~5 J- J$ d, ~● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
9 K7 q2 _' ?2 u- Z+ y5 o2 x● 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。
$ z. R* x$ P# \  Z+ {' s: a0 N
; h& ~, ^' b* f" K# [基本应用

! n! l3 M1 [' U8 e" p● AC/DC适配器
, V# h0 I7 H/ h# W1 p) X' }● 电视及监视器电源
; x* L  Q2 y8 J# `# K1 z● 充电器
6 T- o& H% b% ?! u' c7 U. @● 存储设备电源
5 ?' H4 j6 Q4 L6 p
; c7 F6 O1 ?9 X0 |' o' E典型应用
2 B5 I1 L. i# X, `
% U4 Z0 r& g: w+ u8 I
/ o% K7 z" a3 P8 s

5 F+ U  L2 |! U: C$ U: n2 f2 z管脚排列
$ B9 ^) V% b" U3 W" F. e0 J$ b

管脚描述
/ K6 K) _4 l1 S: i' W  o
% ~, O9 x6 E1 M" v/ @

  Z' w5 i# W# c- n  h6 M3 h8 N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

* T; X; k! c: h1 ~$ e3 [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。
- m/ m: e. t7 ~/ x
, U; x9 L  `4 \5 u2.1、输入特性：

6 c$ w" @  r; g" F# X- F1 q2.2、输出特性(PCB END)：
  j4 I; O4 a8 ^) _7 L0 d3 s: A

0 K! B+ B5 w5 A+ X- W* e2.3、整机参数：

; X* h+ I% E5 k) O+ T# W+ G
8 Q8 Y: R1 O+ Z/ I8 u8 ~0 H5 D2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
6 S, _7 j7 B4 O! h( h- s# V% {: k

$ |3 B6 ]" K$ y# x3 N8 R% K03、样机结构信息
( T* s5 n7 L& T: C& @/ x
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。

1 z) s$ i( d4 N7 G* E4 Z) z3.1、电路原理图及BOM：
5 M( a5 f; n9 `! K
( l5 P0 A: L6 `$ h  g- c3.1.1 原理图：

1 N3 W: i, t  |6 Y( C3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
3 B$ G9 F, e/ U" B' @+ l! x
8 O5 t( H+ U3 {! G  i9 l

PCB 顶层布局&布线

+ v# Q+ _, \4 m0 S: l( t0 V

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

! U7 `- a" H" l3 a5 O3.2.1 电路示意图：

5 _2 C. D1 G. Z4 W1 l0 ?

, b) p' s& G  [  P0 T2 J5 N) ?3.2.2、规格参数：
; T" t; ]! B' M9 F+ l* X
1）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；
% K6 d2 M, G! b( g4）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；
8 C1 e' e) C! h! @$ k5 i! Q6）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 i$ }, \2 J) {3 u, m; C' V8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
( S- ?; e% ?6 G5 A9 K9）成品要求:浸凡立水；

  M* Y, E! {9 v- h3.2.3、变压器参数：

/ b  |: G$ y' G  f4 q" Y4 M. V3.2.4、变压器结构示意图：
3 |6 u- n* B3 g: C
3 s; i. l/ u9 C3 p( @2 I. {( g

" Y+ m" r' a) O* I& p04、性能测评
) e9 C( O1 c0 E6 C  d# s
+ O4 r( }1 x5 C& D& p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。

0 f2 D) G& c" J! I% i4.1、输入特性：
0 Z3 D3 e6 x3 a
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
/ A0 g! S" u: a8 S

6 C( p) U; w5 o( Q/ M$ W9 X5 P# D' e表2 输出100%负载下的输入特性

6 M- C/ N, K' _0 @" V2 Y& V* G- P& T表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
$ E* v8 g" j$ R2 T

表4 效率测试（PCB END）
- b/ V! \" i) W5 }" X! j

7 j7 T, g, {) E- }* ~表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
. r5 V# V/ ]; x" J% I  }

4.2、输出特性：
  G- c; E2 H% [7 |+ J( F8 n; T
; G3 U9 D, K/ t4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
5 Y  v* l' ]( D/ B& L
% F( s9 i5 w4 Y$ ?) |! j+ l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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

# I7 Q- @$ p$ Q

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

4.3、保护功能：

. X/ b4 A. A) q  `以下涉及过流保护、短路保护的测试。
; i  l$ Z6 P" I" i4 G- H
# u' @% K) @# s% I. M/ n& Z8 i4.3.1、过流保护及恒流特性

' R, o2 J+ x( @% A3 e1 a5 j4.3.2、短路保护：

  _2 N1 Z; _. g6 Y功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
) a0 Y7 t4 d7 a+ V9 a

4.3.3、过压保护测试：
' M0 u; G4 H+ x5 ]
  P) Q3 v- ~5 E: V9 p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。
2 l3 V1 }" i4 M

$ A8 i* }/ ^+ h  x$ s" v

AC90V/60Hz OVP

; B# d9 j$ Q% s8 b1 V  M, r9 S

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

+ h4 N4 [, `; K' P! T5 A

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

/ t% z4 j" g/ M3 s8 m; r

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! ~- R( X8 f( i1 U* e

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

5 R& C7 i# `5 b0 f+ z; o- @

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
8 r' S' f  L1 y& ]* p0 L
' ~# C  I9 F$ 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。
, Y0 p2 o9 F4 K6 x! n8 N  A

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

2 I0 j5 i0 {9 x8 ^: qDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

; z1 j( E. [0 q: @$ t, H& {: G

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

5 I5 R  B* `- Y0 u( V. ?- k8 i4 I9 w

AC230/50Hz，100% Load

+ c# e6 c( \/ X% T

AC264/50Hz，100% load

1 h( O% p+ f3 \' ]1 b

AC264/50Hz 输出短路

8 S/ p- V. G' }" j* g, \# _( f, F- }

AC264/50Hz 输出肖特基

% s$ E& r5 q! f8 a, U( M" r4.7、EMI 评估测试：

输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
0 t' N! X, J( x! V限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
( r% ?( d9 u/ Z3 k6 M% z

AC115V/60Hz L 相

/ \7 k3 K) K. O& [. }! B5 O) j

AC115V/60Hz N 相

) x9 Z- H! X8 {- \

AC230V/50Hz L 相

0 r0 O" i2 C& T$ j; n

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

( J) }+ I6 |+ H' P: V1 k# f7 {

AC230V/50Hz 辐射