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

8 v- E* u" m6 _- D/ A6 B
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。

01、样机介绍

( c. I$ M) T2 K( y" K3 j: W$ ^2 u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。

8 D" S1 \5 k1 p! E

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

' ?" C' ^: K- p  l; e4 z8 |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

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
  b  U8 t; c3 n: Z. R● 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；
! X$ V* D7 _" w: t5 \0 `8 F● 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。
2 z; _8 `# G! t3 E: S, l
7 ?% K" Y4 b9 ^  L3 ^% X2 c# x基本应用

! E" D" U' i5 x3 |7 L, Z● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源

典型应用

7 H/ W6 L* I+ _) |' C
9 }/ y, d1 a% i9 P

3 D3 L# m3 o  d; f& d# z( H管脚排列
8 t- K# ^) W" l+ v. r, d3 R
4 T( v% G+ X7 o+ Y3 Q6 ]

管脚描述

/ M7 f' _, V" f9 A/ t  F8 y' @8 b

8 A9 T$ {# T& g( K# R, S( K4 a% i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。

02、样机特性
3 g5 z7 m! B5 j& [; ?6 B
/ Q& H" ?8 d1 F; l+ D% N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 r( w, n4 {; G* h2 ]" k- ]8 f( i
' O  F3 }/ H# z5 l# k2.1、输入特性：
( Y* c. O. r0 L( a, l6 Y& T0 C

8 ~/ F* ]/ J- k3 e. O2.2、输出特性(PCB END)：
/ d; U' m6 e' u/ J3 {6 r4 V0 _& `1 S

8 ]% m8 P! G4 p
2.3、整机参数：

: v8 _# Q* A6 \1 C, u' O
7 R' a, W2 X- F) @! J, i9 X+ N7 Q2.4、保护功能测试：
$ T$ ^+ z5 v9 j4 q* g) |

2.5、工作环境：

/ J8 H6 \* X# F: }
2.6、测试仪器：

0 I5 \! F1 H+ `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。
, U; A1 {  c6 J) e& j  S
3.1、电路原理图及BOM：

6 K# o2 Q* R& j" Q. k% r3.1.1 原理图：
4 V7 d, j0 Q5 M( l% D, c
8 J" K' C- P1 [+ C/ w: W' I+ D( k

3 @, R, O" F. z9 Z. K+ B3.1.2 元器件清单：
! `" ^# P2 M) Z2 Y+ t

3.1.3 PCB 布局&布线：
& n0 i% ^! m) ^

PCB 顶层布局&布线

+ |- ^# ?+ k( k

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

# @" ?: I+ z' S% ~/ ?3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
8 q" x1 d/ ~" C; ?* ]7 @
9 h6 n6 i9 z) `8 _0 I1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
& ]3 m5 j3 E+ Q2）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）；
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)；
+ o* ?9 C. H4 K9 M1 G5 p. F/ T8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

2 \% }; t/ C4 Q+ _) |' m9 y3.2.3、变压器参数：
  ~- z0 c. @1 ^+ s! c& j, }! }8 C

3.2.4、变压器结构示意图：
- [$ X, f9 j  Z. y( h
' H, {; G  S' G8 ^5 i. S2 B

04、性能测评

: j2 H0 g  t7 D4 A% @7 a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。
+ z- X% j; |# n6 E7 }- ~' v$ m
4.1、输入特性：
0 z& y3 x5 ?5 K+ K  L! L& r+ `' [0 C
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。
- y+ D  D8 K8 [! |$ q
% k# D9 {7 F1 J2 j' G8 |" |* p表1 待机功耗
) S" V/ h( [9 |; C* |3 n8 h" }

# Z6 ~$ p9 Y: o: I' }9 R+ Q* g8 v! s表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
" K( |" z) y1 [8 b

表4 效率测试（PCB END）

2 l) ~4 x: h) `7 u3 i; k表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

3 z) G1 m" g: [3 \; p# A4.2、输出特性：
5 A% v1 u0 G/ M6 P4 e- t/ W" E
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：
+ ~( F( r3 x) c, e0 Y* R& X
! k+ k8 N4 B' X! O2 c  s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。
: k. A: R/ o/ I$ ]/ D# F
: B. J& P. o& f9 w5 F

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 ~% a$ z* m/ M7 T4 [

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

9 y% }9 `! N: V5 \7 r  e

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% @8 x* T3 H0 N2 l1 L
4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：

* O6 ?) O9 V5 l  R) b功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

6 [' P, Z- h4 j0 B& `- l+ L4 i4.3.3、过压保护测试：
) j* p! c' S5 z% o! h6 U, e1 Z3 Z
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。
# _6 x- U2 S- Y+ e/ T

AC90V/60Hz OVP

! H* X  _9 z# q7 `8 }

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
9 y' v5 l2 P  j, D: o+ G. P

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

9 X4 d1 @3 i1 @+ h; o; {# {

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

# G1 _2 v" w" v# }2 g0 F

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 I( R! B) R0 N, K  O1 ~

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

& _9 f" O. S1 J3 k6 o/ p, Q) h4 k$ F

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

& Y$ p7 W6 @! T5 l4.5、动态测试：

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。

& a7 [) y3 S% U* v' F

% t: K0 ?; b2 S8 r: }. @: a

AC90V/60Hz 5ms

$ \; x4 p) x6 P( [

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
! x$ {8 d  q( d5 Z$ L
) {( E( a% j# O0 D! cDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

" L3 p7 c- b7 ]' r) Q

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

+ b, p) L0 {6 J) l5 B. h

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

1 y7 E' w! x" u1 I, [

AC264/50Hz 输出短路

& n4 z9 q; b$ F" t' L

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
/ b7 ^7 x( b: Y2 b* a( p
$ [2 n4 n) W7 P2 k+ u# l输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
3 G/ g! G* T: v! H/ R! p限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
) d" V& P: D7 T# j# H

AC115V/60Hz L 相

! h* u3 `+ n  D6 B  ^

AC115V/60Hz N 相

- y& Q8 N: n: l6 u  m1 T! C

AC230V/50Hz L 相

) d4 |0 P  }8 J7 u

AC230V/50Hz N 相

: K3 E5 d, Q' Q( ]

AC115V/60Hz 辐射

$ Z% a9 c; _/ \. Z$ U0 P

AC230V/50Hz 辐射