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

5 @$ X' T7 y, j8 W, Z& S, r" O3 Q, m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。
- Z  b( a% Z2 V9 ?5 R' l
+ a7 n) e  B4 t6 p下面我们来了解下这个应用方案。

+ X0 U3 }+ q$ |8 T3 B5 x8 u) c01、样机介绍
! L5 L, r. C5 B& c( C* K5 @
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。

( u* J6 `* D) a% H2 B& }

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
' K2 a5 p9 |7 a0 I8 i3 h( \  E5 I- l
$ z) B+ `- u% Y. b. I. b1 nCR6890A 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。
8 W1 L8 x) ?- f4 |5 P. D2 B; L
/ y* Y/ n8 y, p* g9 m- g& i- u芯片特性

6 ]2 D4 M& s2 R  i' M( Z● 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；
; r# |2 S3 F# F, ^6 A: \+ E● 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；
9 e6 O; O! s8 U, w8 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。

基本应用

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
) l* r& W) C' S7 X) l. z# _
) s8 C5 j/ G% W1 B0 H4 k典型应用

: Z) e) F% r9 ^! a( o

5 F) ?$ }- q# W2 h9 j6 @  i* l5 g1 Q' i( y管脚排列

- [+ a4 R: K( m

管脚描述
% w5 H* X( P5 L: r& K
, }: R' d2 B* m/ \( L

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。

4 W' e5 I8 S6 l# p+ `  v4 R1 w02、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。
- U! w" `" W! M1 J
$ @1 W, y* l' i8 w6 R: S2.1、输入特性：
" g, M/ |1 f6 m4 Y" j8 S) N

5 k+ h' `: H; y& l
+ i( p5 o0 V2 }: `9 I* R3 [2.2、输出特性(PCB END)：
: [* p- W5 I. Z% I5 [: }

2.3、整机参数：

9 H4 Q2 ^1 G0 d7 A
2.4、保护功能测试：
# n. v+ O. r. L3 I1 E0 v

2.5、工作环境：

, L4 c. \2 C" K3 h6 j( U: v) |2.6、测试仪器：
$ X. U6 z9 G$ ]" X1 x( Q3 _1 q

$ ?  Z1 A- j+ x7 ?* P" a03、样机结构信息
, g0 a, {/ Y  g% w3 z! u" D
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。

$ a3 ?9 [% I. l3 ?- J8 D' f3.1、电路原理图及BOM：
* \/ p5 _$ m$ l
3.1.1 原理图：

) j0 v4 A: I! `3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

3 O( d/ g3 ^0 a- B! g- w! q

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
! m* X) `$ B, {9 }  C
3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
% H( L, C, h- {; S
4 f& \+ A. V5 L: U# q2 V  P1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
5 Y" s# }6 C2 {6 u& h' q& O2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
0 c- H, w% f5 u# r1 j' m) h4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
0 ?1 U4 j2 g5 f1 J+ Y+ N5）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；
+ F3 o4 u( f9 h/ @: O9 O; o
3.2.3、变压器参数：

. K' E- b' ~" `6 d3 _# L; C3.2.4、变压器结构示意图：
/ t* n2 V7 B9 ~' r& C; e2 c$ _

* L5 V, p9 B7 v" L04、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。
! D. |& w4 B  K$ U; N2 P
5 h6 j* y' f' A4 h7 e0 B* ]4.1、输入特性：

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。
# o/ G! j6 _$ ~! e( e: q) h
8 M4 L* R" u& ?9 i7 C表1 待机功耗
, Q- U; {/ F  W' m+ G2 \* o4 E, v4 W

表2 输出100%负载下的输入特性
0 i; w# F7 B$ f' @! _3 r$ o4 B# D

/ E) V$ A; U$ z! I表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
' p& t1 z0 O' c5 |

表4 效率测试（PCB END）
" L: `" k. z( [, O7 V& E- W* m4 r

) O, L6 `  b7 Q9 t- q) K' V1 Q表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

6 ~5 w1 K! l9 M, M" ?3 H/ P4.2、输出特性：
; v( y- h5 |/ q- R1 r9 h
9 J% S0 \% F4 R) M6 f. u3 ?: Z4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
7 L, T! J2 E+ s6 s) f" b

4.2.2、输出电压纹波：
+ |" q* r8 k! i8 {' H6 c
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。

8 M) ?9 x# b  `9 e" K

; y1 d1 [0 ?# O, t$ m

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

- p, G3 F$ Y/ B8 C0 T: F

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

, M5 {' \) S5 t5 M" b

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

4.3、保护功能：
* M! v0 `) K8 s$ `
9 E, G, y: N4 w2 u* W# L" ~! @1 t以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. C/ Z4 @* `- s+ Y/ h
4.3.1、过流保护及恒流特性
* |7 L* _( P6 E

9 K+ d4 O) {( v( K0 i% T. ?/ u0 B4.3.2、短路保护：

# K5 ^' q4 P  ~功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
) ?9 }! t7 j3 d# K4 Z; W" F

4.3.3、过压保护测试：
, R) r( I: u& j  v8 U0 [( C4 ~
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 d& H; k8 T0 K2 U) @& D! L$ N

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

) l3 L5 f( p# r, I" G  ?

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

( d3 y* [+ J4 M3 Q5 \

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

# N7 E" J2 W- o! Z% k; P1 ^6 L! g4.5、动态测试：
) b- u5 O- V+ o( T: l
: b0 l" B" ~: p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 c: ]. H- W- J- F- Y7 J

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

5 z5 l; q5 p; m: E$ c

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
* R; r8 M  O9 V# X. x& k, r: l
7 p3 m9 I3 h  o3 T* s, u

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

+ d. r) S, v  {% P! M9 x

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

- s8 T# ~0 i/ C' t4.7、EMI 评估测试：
. p6 g) |. N2 G/ u1 }& \
% r7 w0 K6 M, {+ h1 P输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
9 x# U1 }' Q" ?) j  N8 R. S: a限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

& h+ g) C$ }( V

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

% h9 h+ K8 ?& e/ R: |

AC230V/50Hz L 相

7 X4 X& X; p7 [; |4 @* ^

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

' X& V1 D! [2 h* P, O+ g8 H; M* r

AC230V/50Hz 辐射