本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-28 23:20 编辑
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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。+ E d' U) R# V5 _0 Q% d% M, {
5 C# p3 h' G" } s下面我们来了解下这个应用方案。
* a0 c8 L7 h! _5 C1 e& g
- j; @1 Y# ? ]" x01、样机介绍$ K" A6 y. V$ z' X; G% H
! u9 j0 F. v& S5 s8 }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。1 O+ E: g: u; n; z
* L* I0 Q' i- x% R& ?1 J1 J
CR6890A_12V3A 工程样机示意图
" q. [: {* X& g3 q, p& C' n6 L( ?9 DCR6890A
* ]9 F9 |5 M% H+ {5 x9 j
2 U( n, ~* s# 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。
. a' z, b# `/ f2 f, ?% r+ |6 ^% N/ \( n& N3 \* D
芯片特性
: R, Q& |0 H; X# \1 }+ B* t' d; M+ @) J K
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
6 p$ `; M7 Z4 D$ X2 d: i9 _● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
& o Z+ ~+ G9 ?/ h, _● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
+ s" a7 V6 F/ f9 u* B● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；( O: C, v7 |9 I: ]' J5 R
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；0 _: L3 h: N$ i" A' i8 w6 H
● 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。
8 ]- p; E2 c$ ]" _" A6 I) d+ M" W7 U z6 T2 j
基本应用0 A4 {! }; J$ I4 J! {/ u: z6 g
" d" A* J: f4 f2 ^5 y) g
● AC/DC适配器
8 x" t3 s4 j" v● 电视及监视器电源
, {) S# u1 S/ a2 M! h6 A6 X● 充电器
! @: W) n$ L( b9 F● 存储设备电源. @* u7 k! Z4 T* A1 C7 R$ Q
' g6 `7 C, m8 B, I- Y9 u
典型应用
; y/ U- ^% }, W. J5 I& p
! B/ C6 y4 ]0 [; L" J! e
w) W! |$ }% H7 q) g' h) j; ^! {; h. Q2 x0 s" w
管脚排列
! M& |0 a) H! G
) e4 K# v7 J+ s$ z, O/ R- Z7 w! c管脚描述. X/ h$ s0 K3 m ]& m7 q6 b7 i- [
1 n+ X4 y8 t" ?5 U$ W
8 G" a4 i" D8 l- R! r$ j- F$ F6 ~' o
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。
- d1 ^" ~' Z. w. ]4 ]; x p: S
6 w, a4 @& d, q; g/ Q4 G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。; `8 Z+ j/ t6 b9 C3 k
8 @8 m6 P: Y; R$ M$ G; x' O; e" ~- X02、样机特性6 l% _; o ~. y6 f* m/ i" o7 e
% B4 O& f5 s& O, B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。
9 v" C7 O3 J0 [. |; z
5 }2 K* s- @: p+ y- z/ \: ?8 W& X2.1、输入特性：7 c: f* } }4 g' j N: U& b
& B$ f/ n) M7 j. S: K8 N
5 H5 X* {! j/ E% v- k3 Y2.2、输出特性(PCB END)：
+ K7 V6 x! I( T6 N) u" Q! r
# Z/ a$ \& G; n) a& T
+ d. P2 Y8 o/ n# h4 q3 |5 s) n2.3、整机参数：
8 T% f. T% P* Z M/ f- o/ h" d1 d% P
: f- M9 q* D; _8 |1 R, s0 @* v( j V+ e5 O" J
2.4、保护功能测试：5 e/ B. ~. a" k3 L2 m
5 }* ]" a) f' |" l" L( K. W* t# ^9 h
2.5、工作环境：
; x P) n. I% P" R* ` b
! g, G. o) e" O- F+ W0 K9 @5 c& M# u4 ]# m B* k; C6 S- [ O7 Q4 p3 ?9 ]% y
2.6、测试仪器：
( e9 h( V3 v2 k1 L% ^- K
) b9 f4 O* p7 B: k2 B03、样机结构信息
. Z0 \! ?9 H7 {3 f* l9 j1 e& H8 Y( A$ L8 l1 {3 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。, D" z3 W1 A2 g6 E
3 _( i# a& o+ Q* a2 u4 E3.1、电路原理图及BOM：3 V4 j- G& Y2 W# e
2 ?" Z7 P9 @* U" N# y4 h
3.1.1 原理图：
- m. C% l6 T: ^! O. n
( }$ J) h2 P) e: s7 h( s
, l+ E3 P1 V0 v! o, D6 b/ p2 W% I3.1.2 元器件清单：/ C' S/ g) L% V5 q
, B: g9 {/ _ N' _5 y6 Q
3.1.3 PCB 布局&布线：
9 k! G$ z6 X& D( u& w. \
/ P. X, Z8 {- w# D0 B6 U4 w3 ?PCB 顶层布局&布线 1 g3 F5 \% _6 Q" c& |
PCB底层布局&布线 3.2、变压器绕制工艺：
' t9 z2 ?0 ^! B; I" ~# Q' M% z. U; H& @/ E7 |' }
3.2.1 电路示意图：1 k# a4 z& ?0 X
/ v9 F" M) s, U1 r2 L6 K- p6 H) U! l5 V$ X+ z0 i
3.2.2、规格参数：
9 {3 n0 M% l V( F! S$ A! }+ Z# a0 O
. _# z: F" p/ U s% N1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
) x3 g* _5 `' J$ g/ a2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" ]3 @6 b* o) z) l( K8 [4 }3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
- v. ~( e" D: M+ U- i4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地9 g# s2 ^. S" g2 E
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；* `0 i0 W0 z6 J! Y7 Q! P; `
6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
3 s. @, O: n2 c) I7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
( f4 L+ T% j9 ^$ F/ A8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min； ~8 a" F8 \1 l' |5 c' F
9）成品要求:浸凡立水；7 z) |1 f8 J. V$ W
7 g- _( _( d) {3.2.3、变压器参数： u8 Y! g, g) Z5 [
% l+ `3 g2 A% O+ o, Y
3.2.4、变压器结构示意图：- N# ?' b( @; P: F. D! a
" F5 l8 X' n4 K. \0 F Z- h
7 K- y1 R; d+ [! p5 @5 F- e f( k
04、性能测评. J4 C! Y. }' T: z) g6 x
$ q9 Y, [6 }& t9 ?+ 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。
- h) `' t5 L+ j" b6 a1 o; l1 u2 m0 q- n& v
4.1、输入特性：
7 W! S( U( v- \! k7 j+ p3 l$ U0 s) D& n
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。
7 S0 |* a4 O4 n) F0 E( |9 n9 Z+ o4 Z/ Y. O$ H
表1 待机功耗. O# r; F; o# |; k, m% k
5 N5 S1 y! \! ?% {; ]3 Z3 @表2 输出100%负载下的输入特性
" Y" O; x/ _# ~& J. i* C2 q) ^) `7 o* d( f" s; e9 E4 R
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）3 m/ P P# T% K+ u" J
表4 效率测试（PCB END）/ P' V2 ?0 J8 B5 ?( Q
0 a; w4 q E- t# O8 t8 U
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）# ?* p! u! \0 [: t" v
( k5 g" L8 @# |8 g4.2、输出特性：
& i* n) O4 w# u [$ Z$ m1 \5 V
e% o0 Z0 \4 J6 S/ Y5 }( [4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）9 H7 a( ~! R0 ~% b3 @' g
" Z7 x, C R! d( z7 L( y4.2.2、输出电压纹波：
! i! j$ ~. [5 t, G W& I5 b1 K" k7 K! ]8 w |) u$ x4 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。
; C% N5 R; M& r$ \% w* o
0 o% k* }3 W; a# N0 k' H2 A% n$ F: s! G
R&N @ AC90V/60Hz,No Load % q3 K w8 Y3 }
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 2 b4 m4 y; B4 h: R* y
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
. }: @( ]% _% GR&N @ AC264V/50Hz,100% Load
7 r6 N4 N# [% @2 `$ ?4.3、保护功能：4 W- X1 T2 y7 U( ?
6 t+ T1 j3 \0 e9 O- ^
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- p3 o9 `; Q/ C! P" E& Q5 p h+ e+ @# O
% q+ d% f0 q) L4.3.1、过流保护及恒流特性% d7 N( ^( \, j3 J
0 C: S" P! p6 b* f# D- F6 G1 ?
4.3.2、短路保护：5 h- A7 Z; h# [ f' _
/ Z( j( ^+ L: b: L功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。8 J4 S, Q( B2 \
; H2 m9 Z' T8 f: K# [: V& b2 X
4.3.3、过压保护测试：* B" P) M9 b8 E
/ M) t' o( x: D) D& f8 `" ?9 ^
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。% n5 ^# b: }+ R$ t
" z+ I* |$ X* kAC90V/60Hz OVP
; K5 u3 e( t* F' V- r+ p9 h/ AAC264V/50Hz OVP ; N% ^' b& z& M. k/ }& j* Y
4.4、系统延时时间测试：6 l8 D+ M8 }. S) A3 P5 N$ \; l3 @
) T8 ]1 I( s* J8 B4 h2 u
/ ]) d) [& V! W8 s
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
N; @. _9 T, m+ i, J$ R2 hTON_DELAY @ AC240V，100% Load ; y) U$ }; A! D5 B: P
THOLD_UP @ AC100V，100% Load , X$ \ _; Z1 }: H6 P& r9 w( |/ i: Q
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ; i" c% \ G! G T: l
VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load # W- U# N8 `, _( J5 l3 E% Z2 N
VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load
. d. c: M2 ~" E* P4.5、动态测试：
. @- H+ x- k' z* T5 b0 H
9 p; T7 U$ Y6 ~) A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。. T% b: y. w8 \
7 i# k2 S6 Z6 F0 D' C9 F3 s
8 U; Y& [; {' Y2 g6 X N5 t0 n; UAC90V/60Hz 5ms 9 s' U: y3 c( ~. w4 E7 y- h2 |
AC264V/50Hz 5ms
! P+ Q8 S" p9 q0 Y! K/ F9 C3 ^AC90V/60Hz 10ms 9 H8 C8 t$ o1 ^3 e6 s# W
AC264V/50Hz 10ms
7 k3 d6 M- _( t3 I8 s' y$ p0 o2 f4.6、其它重要波形测试：/ r7 Y Z5 J$ _6 ~
) O7 m& D( E. z$ [& E; eDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
4 Y7 c q" V/ C8 O5 J* }
& T/ _) s* _! ]4 K9 b6 m% bAC90/60Hz，100% load ) m5 T4 \! ~) I3 ]( }0 ?
AC115/60Hz，100% load % ?0 k, y7 F! a$ P8 L" v* E
AC230/50Hz，100% Load - l& s1 U6 f+ _, T7 I% |3 d% [
AC264/50Hz，100% load + U, @$ E; R" Q4 j
AC264/50Hz 输出短路
, e2 g$ d# P* Y; C1 F9 a' KAC264/50Hz 输出肖特基
4 d( z; F' t w) l ]4.7、EMI 评估测试：
8 T+ R$ `* d+ {, r8 M: c
& ^* X7 h* N f输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；* L( D! j* a( _( \3 H
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）; {5 m& _8 Q" f: N/ L; a
% r& j. z* P2 m+ \
AC115V/60Hz L 相
; B! a2 O' e7 W9 b0 NAC115V/60Hz N 相
. T; O$ T: ? q) s/ w$ eAC230V/50Hz L 相 7 u7 E0 I2 ?8 x7 O
AC230V/50Hz N 相 , G. {9 W5 E% f+ i( ~5 k" n! ^
AC115V/60Hz 辐射
6 i. P) s3 r/ v$ \AC230V/50Hz 辐射 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-10-28 22:51:17
提升卡
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显身卡