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

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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。

. q2 _3 [- n% l" b3 D下面我们来了解下这个应用方案。
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6 _  }/ A. Y" ]  |$ N. E3 S01、样机介绍

7 ?0 \/ I+ j; h; G: Z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。
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CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
9 K8 x2 c. L$ `, F1 K1 ^$ Y
/ K2 x! t( B( ^# jCR6890A 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。

" c, u( y- F" Z7 c0 ~% i4 q6 f芯片特性
) u3 Y5 [& S6 H
. ?, M1 g* t2 o+ H. \& b3 ~) _8 d● 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；
3 F0 ~" a' S6 x3 b. \3 t● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
* e) G! e: O9 f. }( a% o● 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。

: O3 Y: R. X1 [; S基本应用

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
% |6 M9 ~+ s: g! j● 充电器
  u8 b/ o1 H7 z+ R) _● 存储设备电源
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/ Z  t# T& N, \. `  v0 P典型应用
. F, U$ |4 g- B/ o. ]. n4 u. F& j

+ M* q9 f. |! A: U管脚排列
# g" P1 q8 o0 a8 ]" o# l# s3 A
% L/ f4 h; d# u7 U

管脚描述

# f" e3 K! y: ~. T

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。

1 N+ r/ [, o+ T" U( A0 R" g02、样机特性
5 u2 ]- V. J7 d3 q& m$ @8 L
. K( Z  [( R+ S  W1 t+ ?" c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。
# Q; l; E' X; T$ E2 @5 O( p4 s/ s
2.1、输入特性：

! [' l) Y3 I3 R; P; T
2.2、输出特性(PCB END)：
2 D( v& W1 [! i8 {" m

2.3、整机参数：

8 m2 X5 M0 Q' S2 C* i9 z7 O) P
2.4、保护功能测试：

9 G* I" r) f' @" w& x" K8 l
2.5、工作环境：

6 k$ [- d. P1 p2.6、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。
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" N5 V  M6 P& m$ h* A8 D3.1、电路原理图及BOM：
$ y: L6 Y2 `8 p8 N; h+ l  |
1 @. l9 a7 z" H; B3.1.1 原理图：
4 h# H0 Y) s# I7 F: {' _
/ z8 g. i8 v; X. ^/ h

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

) \7 i$ |9 \7 ?0 w0 i8 M

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

$ v4 K2 g) y/ {5 Q3.2.1 电路示意图：
9 D" h- K* w" t* k
  j; O& i/ B1 i- D/ o1 x0 l

" d4 x7 K: [1 ^9 ?  z3.2.2、规格参数：
* W$ p8 D- x" p; f' L
3 ]  g. F1 P- V' f" U7 Z1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
- ~5 I# q" T* W3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
, o% t3 y5 z" t4）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；
  S+ R- ]0 X. `# k) ]& S& i
0 o, S* B7 n  u1 J3.2.3、变压器参数：
& c1 w* Y1 ~( K) e2 b. ^, B2 Z3 v

! H9 Y% j7 r4 @) U( d3.2.4、变压器结构示意图：
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/ ]1 v. D8 a: Q( T04、性能测评
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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：
- ?, c' f" o, r1 r/ S' {. g+ q
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。
# [. c5 c1 {, o$ L4 g' G% j
+ d2 A% n4 }& T4 j6 @表1 待机功耗
/ a& j& G' U/ Z* A9 J  J0 ~% d

9 m" m* s  m, F7 S" ]1 t& M1 r表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
% a1 U0 z$ n) r

表4 效率测试（PCB END）

" w" U1 ]1 {7 [/ s1 X, c) a表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
- R9 M& r8 {: @6 _6 @

4.2.2、输出电压纹波：
0 K6 J1 t# N4 w1 [+ R
; |( N4 r: }- l$ o4 F8 i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。
7 j0 Z' }: f5 |! e

) W. w- l  `# I( z

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

% L2 W4 E( T5 \4 s1 |  T

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

$ `( u1 A4 I: h) g" w4.3、保护功能：

2 n4 s* m( l4 M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：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
& _: P% H2 r/ G$ B4 m

& J; p! A) Y' D' n' j$ h4.3.3、过压保护测试：
8 I/ C0 U) ?  @0 }( E2 Z) R5 q
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。

AC90V/60Hz OVP

- Z$ r9 _2 H! f- t8 b

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
2 F0 G. @" i6 v3 F- x

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

# I/ S% G: u9 O  V

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

0 B2 |7 ?7 u8 n9 T+ Z) J4 N9 h. }

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

# H0 ^! Q3 t% }" D: b: Y/ P

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

) z9 I* c& x# A7 z  G4.5、动态测试：
. m5 s4 G2 G( H3 L" _  y
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。

" ^3 K6 o3 p- {  E

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
8 w7 W/ J6 X- G: X3 O
( S+ G6 z' ^+ p* n4 uDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
' ^+ v+ o% b( N% K  f3 Q+ S
) m. F5 i0 \7 f8 p9 O! T) l. f6 ]

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

/ H- r1 K- C4 `$ a

AC264/50Hz 输出肖特基

6 G$ h* {5 J6 g1 r) U3 e4.7、EMI 评估测试：

. p8 v4 v; u0 U3 a输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
- @: _3 b; m3 ?9 o) d限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

6 J/ ]2 M+ ^% y$ w6 I/ C

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

8 @" E  L8 f+ o: K9 a' j- ~7 O/ @

AC230V/50Hz 辐射