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。

下面我们来了解下这个应用方案。

- w+ ?5 I" F- i01、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。
, c% F- q' Y2 ]! W9 u4 {; ^
) r3 s* E4 T, F- W7 d3 d5 o# t

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

2 N0 W& z4 ^" KCR6890A 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。
4 ~% b+ b" y: a) ~! N, ?8 M4 T9 {
: f: m3 C+ _. w& \# h$ F芯片特性

: M: Z9 V; Z7 _7 W● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
  _8 Q2 n  m1 o, }4 |( 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；
● 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。

基本应用
! X8 P/ l) N3 e4 Y
9 R. _4 o$ P( d! m  r  {● AC/DC适配器
5 d# D( k( [4 p8 A6 Y# b● 电视及监视器电源
● 充电器
! a! [" N+ K& ?0 R! a; N7 F● 存储设备电源

- v2 r3 D* m" `1 X典型应用
% a# u3 @; H' g
* ?! p5 d& G& |

4 H* {5 s' C. g, L, ^7 Z管脚排列

" H5 b! [0 @0 \# t& {. n' \

管脚描述
8 T; E, b. h$ l7 k: k% S
* s. ]! z. f7 x. H: d

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。

- I7 t. J9 t7 ^6 A' _- L" b3 k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。
" G5 Z0 }: V2 [  n
02、样机特性
& w* Z4 o% m+ a' a, x5 k! M
8 o. r; j6 z. k+ X! R5 T: P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。
) @8 _! ?* @  j9 {* F. Q
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：
8 i! ]: Y7 Q/ ^" Y3 D' c

3 f9 S* O9 E! D
2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
2 y) |% l( \& }& S6 ]

2.5、工作环境：
; c1 j: I' J2 ~, Z

% ]6 w+ A4 H2 x2.6、测试仪器：

( W# X+ y7 i9 V1 t3 Z03、样机结构信息

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。
) ]! x0 s0 w* P4 l: D3 W! r. k
& t1 b) [& w: ?# k& S: Y/ |3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：
4 e4 d1 a9 I" T$ \. [
$ S% R# @6 |" w" ]* t. @$ V8 t

3.1.2 元器件清单：
5 A6 W9 U2 I5 k( w' t/ {1 M

+ \: W1 ^& g$ L, I, x2 l7 [3.1.3 PCB 布局&布线：
, }8 H4 Q- y1 w9 ^
. Q3 T& }  h' y/ {2 F

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
3 z1 P2 b, [' F1 m
. X! H4 b/ c. b/ x, O3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
# [' m8 ~. Q6 D# Y8 f
# C1 D& O* B& R0 Q% |# Q* {8 t1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
% l# ?. v+ F* H1 b. N2）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
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）；
+ a% e* ?, A+ Z3 ^# F7 n- C" M7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
: H- X3 U! m' Q4 Y: v8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
3 l3 m# l8 [2 g
3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：
: t# W5 u7 Q) R1 k% _* U
# I  J- L, t' q  g: A6 b; N

04、性能测评

2 A6 k% Q5 _+ W( c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。

% m; [! c: Z, ~3 p" W4 w4.1、输入特性：

4 \5 d& d* F, }. C4 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。

- g8 ?9 U4 h8 [" y% P表1 待机功耗
, ~. H' S6 ~& y$ o8 M

表2 输出100%负载下的输入特性

  o4 g2 a  i" c* J表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
$ a9 Z: O$ w" z7 S

4.2、输出特性：

4.2.1 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 r1 \5 ^, K5 W0 M. A
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。
4 r% V2 k6 |; X8 Z
% ?! n$ T3 T. M( ]5 W+ g3 Q

! p: r1 ]2 M8 [" t8 W& t. X

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

9 J  i: @# _" k9 t, t. Q" B

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

. f" X/ R% q1 V

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

/ L5 `3 o/ Q1 N$ j: ^0 C4.3、保护功能：
' ]& G! ^$ j5 A' N
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

4.3.2、短路保护：

+ H. ~) S4 M) g" O* d5 [$ {+ c+ a功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 n7 x# u! ]' A, `, J, r

% `: j) j/ ~/ ?3 v+ e) m) a* A4.3.3、过压保护测试：

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。

' l4 {/ \* [( x6 Z

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
4 u. w: e. O5 ^) b3 d
1 q* D/ H, \2 M' L

" G7 T- t3 r$ Y$ l2 [) d

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

) n6 `  M, I, J2 G$ t) }+ c  w8 u

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

3 g! L3 A9 t( v0 R3 }8 K$ R

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
* `- H( @- ^: h- t. b
  v5 q- E* z% `( N7 D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。

8 B. Z* C' V7 |/ x

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

0 @1 ?5 L- w5 Z  G0 m( a9 b# M

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
! N- c, \5 ?- G
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

# _$ f* }( `1 i  b9 n! b

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

  I' w$ _; H' u* g% z% F6 I

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

% y9 ^9 e1 ^* G4 H$ Y9 z: K4.7、EMI 评估测试：

% ^5 h/ ^1 b( o* N# k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）
/ ?$ L9 A8 X- w8 l
: {6 L  {% G# U' O

AC115V/60Hz L 相

" J5 k6 d0 u$ j9 N/ ^" x* C

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

3 {+ S8 m! g5 ^( c

AC115V/60Hz 辐射

# q+ Y* E, R0 `+ e0 l5 ^

AC230V/50Hz 辐射