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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5 p' s* {0 Z2 ?/ g+ ]2 I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

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。

6 ^$ Z. V, z6 C  g- @3 [. y

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

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；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
/ I4 P: x5 o# \4 Y$ i3 V( C● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
2 d& c7 O1 q. @. n+ k● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
9 e8 O. y/ a% D● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
3 q  A: t. l9 V8 K( g5 s( O● 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
0 h; r' t1 B0 D# Q4 t' B
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
  s: _6 \  V$ h% g3 Q● 充电器
  E. p8 w% U  ~9 m● 存储设备电源

典型应用
+ n/ p+ v& n" F1 X4 C  X$ ?, M
/ C0 t5 X6 C$ q" r

管脚排列
/ i( @1 y( y# k3 P+ p6 {' K% R' e4 t5 J
$ E) O1 [4 }1 X: Q

管脚描述
2 N8 B0 v; ?% g

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。

7 Z* f2 z' j+ z) C. j5 ]' Z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。

9 u2 v; ^1 r8 g% x( c02、样机特性
! v6 S! n+ Z; h5 m9 Z; J- t9 e: P) g
' f* t& i8 J) d6 Z* \7 {$ 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。
+ h/ v3 l1 G! B
- q2 M1 w/ G% O2.1、输入特性：
! N9 w9 w) j/ ~) Y6 E

2.2、输出特性(PCB END)：
0 X+ u7 o3 Y% Y/ ?8 ?' p

- h/ ]' j+ {5 w) R1 J
2.3、整机参数：

( v; X/ s0 r4 K/ l  P
* D, A/ {0 X# }; S2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
& `" [0 t  u+ r$ J$ l7 G

  ?+ x) s6 a/ H( K- l. O
6 ~, h( G' K( _2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
1 @! @. P9 F' o8 s! }; [- q
/ ^1 z5 ?' o, H; C7 C& ^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。

3 H6 ]' l" I/ |# v% y; q# a% R, j3.1、电路原理图及BOM：
6 V; `0 T/ G, G& G" q! O: _
3.1.1 原理图：
9 Z! V- ^+ Q, h& G5 U' c

1 Z- _6 M9 t8 W( [  C' Y3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
6 m1 d1 x- m# V+ _

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

- t- U# Z% E# Z" w5 {3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
- o$ N" y4 k* ]& _; _
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
; w! \! a! `' @2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& V9 P. O+ h( H9 J0 g3）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
  L3 m9 `9 S; ~' ~( F5）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；

1 Q: _* z" _- X: T3.2.3、变压器参数：
- O; ^3 e/ p- m" \+ R3 A

3.2.4、变压器结构示意图：

! R% w* R* E$ X& J: }  A- r3 g

04、性能测评
! e: N: V, q, g7 m" n6 i- Z  [
1 v/ e7 q' }$ q( J5 `  ^' I/ T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。
2 e! u5 u5 u1 Z$ v
; X7 L, [. S1 y$ o' j+ b# @! F$ V4.1、输入特性：
% E1 H- U4 \  M$ y
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。

表1 待机功耗
( `- E7 Y; D. h$ |  a

" d% o6 Q! g  u; h" [* M表2 输出100%负载下的输入特性

  H8 u2 [2 b' L* Z6 _% Q表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
6 X0 ^0 W! @) `

表4 效率测试（PCB END）
/ |7 Q3 h, W5 o* t# c$ m

% r7 T) F+ ]6 j( f; Z表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

  c  i4 P+ [/ o' [7 H# L6 o4.2、输出特性：

, `* w2 X0 o& Z- ^4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
& W5 a4 ^# o( q" d# K+ ?$ U6 p

# Z7 {# w* c0 ~4.2.2、输出电压纹波：

; s6 x& H7 ^. o9 g1 K3 o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。

! f* ?7 S0 ]& d8 \

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 x, X. x/ T+ `0 _" s# [

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

! ?0 ^* c5 u$ c  C4 w/ `

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

9 }3 F( D1 B' ^

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

4.3、保护功能：
8 K0 W+ W# q" a) C# c' C, @+ ?$ ~
) y2 K+ d: S! G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

: J; T0 s+ I* Z0 S( }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。
  h9 v) m* T5 W& X

4.3.3、过压保护测试：

( W7 G2 x1 @) n  v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。
  n) }2 e$ }' T' D0 n

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

. ~- A! Q& Y( u  @* h( ?4.4、系统延时时间测试：

9 o3 |! c% ~$ V( L1 w! \

( ?( Q' r0 b9 }+ O

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
/ F) n, b! m* ^* g' C
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。

* I6 |$ G3 I; d, R* l) y  Y. u

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

" O9 y$ [5 {$ s6 p' H$ q

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4 c# w. @+ R( Z; p4.6、其它重要波形测试：
2 u0 i& |6 }+ L" ?% b
; H# O8 @8 l7 L9 FDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
. b! g9 X. A  G# Y% N8 G
9 t6 d" I! s( i' H7 Q; d

AC90/60Hz，100% load

9 T# j# h$ M% M

AC115/60Hz，100% load

- r' m+ d, Z$ |. [

AC230/50Hz，100% Load

# e; s) M7 n0 H1 j. P

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

/ @7 u" M9 T( [1 E! Z- {& @6 T2 A

AC264/50Hz 输出肖特基

! P" l7 J/ m+ W$ y$ L" m4.7、EMI 评估测试：

输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

6 \7 \3 O- _4 j

AC115V/60Hz L 相

3 X1 J& T6 w7 k) V5 m7 g1 ^

AC115V/60Hz N 相

5 {  b# U, ~, f# Y$ }) A4 _

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

  x. B% f6 N' x. B  M

AC115V/60Hz 辐射

% v+ }4 u; ?" y8 l) o/ a5 @; k

AC230V/50Hz 辐射