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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! Y9 }/ P: G2 Z5 |# k& e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。

, ]) `  R: u7 i0 y  H下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
( H0 u- K+ k; \. p
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。

! H+ p; G- ]. o. Z2 ^  b

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
0 ?7 Q6 t7 z5 c, [
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。
0 f6 f8 F; {0 o3 D9 S) M6 e) H+ w
芯片特性
: f# W5 \6 y) o  z: h
6 }, S# g" I9 a% L) f4 w● 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；
7 O( Y8 r& t% X) w0 ]● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
2 N; G6 ?! ^( i, o+ g* E4 f● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
9 L% b# Q5 `6 a* Q7 y! a- W# b● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
& x, \) r+ z% z# H+ z# A1 C● 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。
3 G- n  x% B8 x, G" V3 V
( A- E# e  u* Y  E: x. \1 O% T0 l0 z基本应用

- C3 j$ h9 Z, p3 }  U5 s● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
& L+ s8 p# W. m6 W5 Z● 充电器
$ f7 v9 n# {! _/ ]. C: D: p● 存储设备电源

典型应用
, G, o# R7 }% N" R; m2 D/ v
6 ^0 O$ ^* u; U' Y* l% v1 L
- N) b- b, c% F; B3 H3 E' S1 y

. R3 ^; k, ~4 q: H6 [管脚排列
& j' G0 q# D7 r
$ N3 F1 Y8 o$ x

管脚描述
+ p  _+ Y1 d) H
3 x4 y. V. O2 H) q

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。
" M+ z; I9 ^/ O* J  s2 g! n; s
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。
! O' S! X) @* a0 I' |7 f4 p, f1 O
02、样机特性

/ N, J6 V4 ]% t* G* p: C4 `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。

2.1、输入特性：
9 ?0 c. y4 B$ u; |/ l! g% K; \

2.2、输出特性(PCB END)：

8 T3 K: t. w' X
! I& z& A% E" G, ]& }2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

8 Y2 k+ A. [- i; \4 l0 T
2.5、工作环境：
$ {$ g: K2 E6 m" \) ?

/ e8 f- t! k* y" n8 M9 |, v
1 r9 h. m# }& N: S7 I$ `( |2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

) {. C  |& ~3 `8 F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。
  ~; {' i- C  e' h" ^0 w
3.1、电路原理图及BOM：
. ~) m; H3 B" W6 f& ^; Z/ r
3.1.1 原理图：

' j4 q' E6 s' x$ l3.1.2 元器件清单：
% W0 I9 `7 W+ S- c( x# {

: w& W# z( b" e, K+ ]2 g# i3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

: [8 H: @: A, ], W. Y0 F" l

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

# U; E  u- L/ Y+ }( o4 S6 l3 O3.2.2、规格参数：
6 \9 U5 }" p8 J5 O  a# R' ]
) L2 p- E+ F+ @9 z' V. `; j1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# Q7 x4 p4 E( Z- e0 s7 s0 T- I* J8 C3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
- g* _. s5 J3 y  h1 }; G* O+ E4）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；
: k9 [3 l$ |3 f0 {& q: _6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
9 o5 f! f7 b* q3 w# c  E/ V7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
0 a! I; i+ j; L6 C8 |8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
. U: @& r9 o  v9 T0 i9）成品要求:浸凡立水；

' C  G; V+ [2 |, P5 ^0 C3.2.3、变压器参数：
# f% x' r3 x8 }: g

) J( G' \3 G1 B' r* V4 P3.2.4、变压器结构示意图：
! g0 ]& J0 n/ g$ L) D" \$ d) O( y

04、性能测评
5 Z# o; J. a7 N4 [/ R
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。
" i: w: Y; ]/ L2 F  A# z
! t- E# l4 @0 h2 h1 }4.1、输入特性：
) Z8 G8 Y. }" ]% D. R6 F6 r6 I
# L- i4 ^9 V- p3 J3 k. [1 u& K" ^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+ g! b7 f; l4 P0 J1 F; P表1 待机功耗
& G, }$ f7 T" i0 y( D4 m. P

4 }  s) }3 E9 i; s' H1 Y表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

5 o- b) f' Y$ i% y表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
5 y# d( P" h& k6 b
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

) ]5 O7 |. D% `" V7 L) H4 x3 [4.2.2、输出电压纹波：
( J. Y& s8 r( |% w: b! L
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。
+ G- h* |& g$ @( Z
  Q1 b1 S3 D9 M, P4 E

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

/ b7 O) @/ N* ?( G$ x

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

1 A; C" ]# Q9 d. t! \

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

4.3、保护功能：
. ]% O" E* `) d
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- j; J1 r, l: A$ R$ K4.3.1、过流保护及恒流特性
, Z4 O9 r6 x; D: m% a

- V$ `- v- z' I: D4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
% |% h& P- @0 }' B+ g  Z

. J" ]- \5 O( I, J+ Z4.3.3、过压保护测试：

8 C+ x! T( a0 j. w/ v9 h$ O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 X3 s& }+ o( ?) F1 [$ E

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
. p/ g0 B7 H" q8 ^

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

5 C1 e8 \! A, Y2 G; ]3 p" E  k

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

  i+ }* {# R3 C2 x$ Y9 e1 P2 ^

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: V' g, P( n& R  p, ~# a

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

+ L7 c2 L! F4 z+ E

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

$ z3 T, y% K' ]- {* x% M2 r4.5、动态测试：

& Y! M# T' |2 d- V8 \& v+ E6 _) t" t/ w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。
, U0 Q# K3 h/ k: B& v& ]- G

AC90V/60Hz 5ms

0 p" d" s/ j; q9 v

AC264V/50Hz 5ms

1 |9 _) O% @5 t' e( c% j5 ?

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

- U- s2 F8 r3 O# @" \DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
* V# ]% u4 v- i2 @: Z  ?1 p# ]
4 I8 t! C5 t- S& X2 F! B; q$ c

AC90/60Hz，100% load

% [7 r/ I( ?. }* s7 W

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

- M: s0 C- [1 `3 b) S$ E

AC264/50Hz，100% load

* ?  G8 n  P; p9 M" o' b

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
, Z! H  G$ N7 [5 @' Y
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）

4 b7 ^7 U% L2 i2 R/ L; E5 ?4 l

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

/ C% U8 C4 L) R) t

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射