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。
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下面我们来了解下这个应用方案。
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01、样机介绍
1 H# D. Z7 m1 S9 k% W5 y+ m
8 }. m& h7 O: M% Y. J' l7 v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。

) [+ E5 E- q6 @- U) r/ _( j& K9 [

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
) @% f7 }* s9 m
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。

芯片特性

* O' J9 B) e1 N* w2 L● 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；
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
" [  w4 U: k2 A  m1 {1 c● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
/ H# `% D# x. a8 J3 c● 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。
) ~+ C3 b1 ~/ A& Q% S
基本应用
5 Y. E! s* Z' e- Z* R) h$ r
+ f0 c. W$ ]7 b4 ~● AC/DC适配器
% {* x$ T& v3 ^' _9 t/ s( e8 k8 A7 f● 电视及监视器电源
; H5 e, f' L! \● 充电器
: I9 k, P4 k2 N% k4 i. M8 V● 存储设备电源
4 q+ `; J2 u. q) @8 ?* t' G
典型应用
5 n+ P5 k# R: W; B4 o* W

' _0 b4 ~5 D4 _) k% q- ]

管脚排列

0 d, U2 F' G2 a( v

管脚描述
9 ^( W; N+ o) y
) Y8 `6 d" c6 g9 X$ t: M

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。
8 _% h6 L4 w. P6 N3 ]% z6 n
" D# @0 f" _2 f/ o9 O+ u. p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。
6 |1 l+ K- A% s+ ]' b+ t+ c
9 C$ V6 q/ }( X. @5 g( i& v! Q% Y02、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。
0 o6 @! s( G4 k+ A0 A3 b# C+ e
2.1、输入特性：

, [) b2 n0 x: k4 X+ N6 S
2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
0 J: g- ^$ ?) S+ Q  w2 b0 M& a

% C& V6 G" a8 I' ~0 d; M% B$ S7 L
0 _7 B6 C2 ~3 H8 }6 A2.4、保护功能测试：

0 l: ^+ y  U9 D: {$ I
7 G% U. Z5 A: D/ [* l# {3 y! T2.5、工作环境：

! a; {3 X+ D0 n$ W
0 Z: O3 R% d: N- b7 `% o+ J1 B2.6、测试仪器：

03、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。

/ i+ S9 ]3 Z$ ~: R: c3.1、电路原理图及BOM：
: L8 @/ u; z8 \1 ^6 a  J$ b
3.1.1 原理图：
' m! o5 j8 \5 e$ U* E# O

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
: _; f+ K' a# F7 F( b3 [5 n4 L4 n
- j- T0 `6 n1 e9 s* e. e

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
5 a1 D2 |, @, ~8 h' n
3.2.1 电路示意图：
  h5 C8 z" n- r
* B9 m- K3 l' K( p5 C$ P8 K, b/ ?

/ r9 O+ w, }# D) j$ d1 G* c+ O% q" Y3.2.2、规格参数：
/ N; q( v' J1 K# l
" N  P4 [  C5 D4 a! r) A6 Y1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# K7 f* T9 E1 B: k3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
* ]7 H' @% \5 U; P/ v+ g/ w) |4 J4）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）；
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；
- d2 E2 B) N+ E/ U/ w0 m1 }5 J
, E- @) [; ]. `5 j. h3.2.3、变压器参数：
8 w+ q# i7 P$ h3 B: `# e# d$ w

3.2.4、变压器结构示意图：
& J$ T9 |9 @4 X" j

04、性能测评

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：
3 i, D9 ?; T( |0 K' a5 \/ U
' t5 D7 M9 ?, k8 j, s% g6 f7 y: P/ x- 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。

表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

+ G( b! E: [8 R: D1 M9 ~表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
8 J/ A: y: C" |6 M4 G! @/ y* d) b

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

8 ]1 q2 I  I- E. W& G( s# R, v4 g* c4 Y4.2、输出特性：
5 C  |3 l9 ^: \/ F
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
8 G+ `& H8 U3 w! H( K! f0 P+ ]/ a

4.2.2、输出电压纹波：
0 }- w9 d) n/ \+ x, c8 o- ?4 M
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

+ r6 @7 x. P- p1 l0 ~

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

$ K" e8 `" h$ ^8 E4 M! K4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 j$ a( Y; n  k+ E  N
! b; y& W2 Q& |; r  \; D- \4.3.1、过流保护及恒流特性

8 Z/ [2 K9 E% @; w! _4.3.2、短路保护：
, p6 j& X) Q& N' S$ O1 }
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
6 B. W8 k" Z: b8 V. p

+ _1 e7 M0 v9 e7 ~8 ^. _4.3.3、过压保护测试：

! n0 u& ]$ S" K- P# C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。
; x; N# r+ ]. \. j3 u! l

( G6 r) m! U4 [1 }2 k4 x

AC90V/60Hz OVP

; d9 E$ y# a' n. s% T6 J

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
- @0 r/ |) H2 ~6 V. h  g
. ]0 U+ Z* |- S9 ^% n7 s  ^  V  o8 w

+ c7 _2 G% u4 d: L: z" x& u

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

; }7 z2 r6 D* V9 [; ^

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

  x3 F; X1 W" ^8 H6 b$ I9 G8 ?

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

1 J& j; U' q, y# n

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

' b# y" M5 x( H& f) T% t5 C$ P4.5、动态测试：
" e+ U. z7 B: K  O% }
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。
4 S) I- p" T: j( K& x1 E
8 r+ k# j1 o- @

" P' m# k: j7 ?

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

! j5 H0 q# g  ~# l8 v% r' ?4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

0 t$ F! K) @0 B* r

AC90/60Hz，100% load

7 t! m' x+ V) @$ J5 R, \

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

. o" T9 X" ]  f+ a  y% K

AC264/50Hz 输出肖特基

( _( F- A. S( M4.7、EMI 评估测试：
, |2 @' z! S6 n& c
& e; m' z  }( y2 E7 k. ?$ e  R8 z5 V. ~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）
) k; F! I/ M3 t/ G$ D

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

/ V! \: a, ~9 ^

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射