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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& p; W4 G7 `! S) b- L6 E0 ?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
9 a' `  c4 d9 q( V
* _0 C2 w3 H: b/ u4 H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。

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

$ s( s' m/ ^# l2 u- BCR6890A

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。
5 U! U  x8 u( p# u- {' w$ ^7 [
  X; U* _) R6 V. |7 H5 C芯片特性
3 i( `; E. o! B- m  c" |
● 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；
; f9 s" a1 w8 A& u● 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；
● 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
  _. \2 x5 B7 X6 ^5 Q6 e' Y9 }● 电视及监视器电源
" u" w- F: a0 i" \0 ^● 充电器
+ W, W7 x7 H$ \9 w, X$ |. x● 存储设备电源
7 O6 {; z+ V7 i
  w) G6 h, p; b' K, S+ H典型应用
/ D; @7 r; \! t' g# d& \0 e% ^

管脚排列

管脚描述
; S8 j, @. P% E1 \) F$ I
# U' i4 W0 A: u2 T. Y

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。
1 o" f. B6 e( L7 q7 U
8 V; g8 x! m- C% d! A- Z8 U; L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。
/ T/ @7 o: ?8 e: b
02、样机特性
9 R( Q. g+ r2 U( c( w& [
' f4 B8 U: ~, j) Y' w0 q8 z6 J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。
. t- i) w( I0 y
! v' t1 I/ i' f- e5 }) M0 S5 S2.1、输入特性：

1 V  C& W3 b# v7 }
2.2、输出特性(PCB END)：
( T( R" ^( J5 p" i/ V8 n' I

2.3、整机参数：

5 q8 q6 E! j! f9 Q2 s2.4、保护功能测试：

; j' l7 @4 Z3 M- D  p3 Y2.5、工作环境：

# e+ Z0 t& n9 o% E# _; F* J; s
2.6、测试仪器：

) s/ C# P( Q0 }- N  g03、样机结构信息
# O* [$ o" ~5 z* Y( n
, j" P* s- r4 Z: I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。
- D6 ~, L5 U& f
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：

; j4 e! T9 U% Z. H0 d- L6 k

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

% ^% {8 Y- s; |6 u) X! K

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
+ E) h  R* m$ f1 s9 D2 j
3.2.1 电路示意图：

" ]4 _/ R  a3 W$ k4 ?

' \; a; I. w% K+ d/ J3.2.2、规格参数：
! j% m1 k% q4 D
# i- `% P8 n3 X0 S( Z1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" ~/ F5 ~+ I; o% Q6 m6 U$ e3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
  o; [' W, |, B4）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）；
  x3 b$ _- g# ~3 s3 d. c% }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)；
# z& b2 }* w7 Z/ }" W8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
, c; b7 I9 E* e6 c9）成品要求:浸凡立水；

1 J! z- p# H% X6 j3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：
( G3 g! `! Y) C7 Q' p7 D

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。
. e8 i2 Y: p2 C0 }% Z  k' `
' F) W2 h# m- |4 `) e4.1、输入特性：

1 {/ B, r3 a! {9 x3 t1 h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。
9 R( Z: t+ o+ A( }- M; z1 a( |
表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

( s5 @+ B1 v+ I; c. s表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

) w( X# }- {$ g4.2、输出特性：
, u# w3 Y' [! ?& Y9 F- S* |5 ~$ o
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
6 _# u: G( R& _; a$ F# M

4.2.2、输出电压纹波：
) f. ?0 O; ]- X/ x: R; R
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) i+ w! D1 `: t8 o

& }0 j( ?" F7 y9 S" C) ?

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

$ R3 H; r- g/ z4 \. U: F+ a, [

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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。

  N* Q2 e  Y+ t9 V" c9 e$ U4 K0 t4.3.1、过流保护及恒流特性
& N/ w. \+ \8 V! l! }

4.3.2、短路保护：
3 d, o( w% e1 w/ M- S
( n* n1 T% |' b$ Y# q功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
" T5 f  ~! `' e- F8 J3 b" e3 G

5 i% }! S* d6 A6 Q0 T$ b& F( C4.3.3、过压保护测试：
9 M3 Q, R' E6 E
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。
9 F6 F% l8 J) A( L- y

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

9 ?6 n% R# w' T  f4.4、系统延时时间测试：
& Y" l* H% E2 V" H& D9 C) N' Q! q

2 j/ _- T$ `2 ^* n' m/ R8 F

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

. n% Y/ o  V3 m6 v$ {  r

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

+ P, u  d0 `1 i2 h, i* |) G

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 r/ u9 W" |: y1 ?- I5 m+ ]

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
/ }+ p1 u& T% C6 ~& C
2 E" {2 ^5 S  l4 D$ ?) b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。
/ b) X: ]2 U- o" x" i5 f1 ~" B
. ]( J( i2 ?7 V  a. i+ O0 f) k0 R

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

) H2 K( H& c8 p" v5 W, N1 V

AC264V/50Hz 10ms

# M9 A# u4 s: B4.6、其它重要波形测试：
7 |( I  w+ ]& D+ `; r$ x$ g" L$ |
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

3 e% `4 F7 I" {

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

. D9 C) P5 C' f. L7 w" R$ ~

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

( g5 |& y: J7 @, l- k& m7 ~

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
; ~% Y# Q2 r! X, G7 D
# B, H' f. O: W输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
! F1 l$ {6 w3 h) g' j限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

' W4 e/ ]- [! W8 E" J- q: ?

AC115V/60Hz L 相

9 C# @1 f; b! K* l( ~- I( e. r* W: T

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

2 {7 t! P3 _$ P5 ?* l1 J

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射