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

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
; ~2 g& v$ @3 m+ ~2 K
& B/ c( j3 y  ^) w3 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。
; v/ E. f- E3 ^/ d1 y
' N1 {/ G% i* q6 r5 M8 A0 T' g

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
" m! F# a6 ]$ u% f
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。

% j' [& \- r: _  m4 c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；
● 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；
! b, O6 @. Z9 C, d  V" B& b; M● 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 n$ x+ y& N; s5 H4 u$ C' g基本应用

, U0 F& O5 y% n& b! s% U● AC/DC适配器
/ w) ?# |1 x( r. {$ w3 Q● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源

$ E; i0 g: r3 {0 W8 k典型应用


+ ~) X7 e. T* K7 X% S6 G+ r6 j

7 Z( w& ~( ~7 |! n. ~! K' M管脚排列

管脚描述

& c6 |: `/ s& Z$ }

, Y4 k5 T. E& R; 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。
. Q$ s+ l7 u' l7 H
1 A5 D* C: p- ]7 L. u9 y02、样机特性
+ h9 V1 u' x  f- l0 ~/ A4 I+ b
* h/ c& f; ^0 D! ]' u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。
- n9 x# x* g3 b$ _/ j
2.1、输入特性：
- f" G' Y7 F8 E& n: O* |

" {$ C" v- s+ Z; R7 f" G
2.2、输出特性(PCB END)：

: x8 N3 B  t6 d8 h: H! E, I
2.3、整机参数：

) Y8 ?8 F* e' g/ ]" {: C5 m" e
5 n: M4 b8 @( {4 b, }2.4、保护功能测试：

( O# f9 A% J2 ?2.5、工作环境：
$ T( u. D/ j( \+ I8 n, T

: I1 X" a$ m% ~, s# H& X3 i* Q* u
2.6、测试仪器：
# q- p2 G' T; r

2 M% H" i0 r3 b& g2 n0 }03、样机结构信息
8 E' _. _& `$ ]: m, _
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。
' o$ {5 S% ]$ n4 m" `
3.1、电路原理图及BOM：

" H& D/ D- [/ E8 L4 R& d- x3.1.1 原理图：
# F* s2 o/ Y; c0 o+ A: F
1 J' _* B) g2 H, u7 B

3.1.2 元器件清单：
7 c& ^5 t8 p: b& Y1 Y( s

1 l3 I4 r) {1 H- }# t* C- D3.1.3 PCB 布局&布线：
$ _8 W6 x, @1 h& H+ r5 _- z" Q; @
% g# g5 Z  ?6 n$ |, J1 `  y

PCB 顶层布局&布线

" }  Y6 v. h8 \' e, X9 F$ V- y( ^

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
& O5 y# ~" H# y, N0 N
3.2.1 电路示意图：
7 |1 X! l8 e0 _/ b0 O9 ]. w) E
0 ~* ?; c* ~# S9 g7 ?

! H3 n; u3 ^$ j0 ?. i3.2.2、规格参数：

6 ]+ O/ o1 V) S5 O* B( I1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
* y: I, B* h+ j5 i2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 l% ^. p$ d! q6 N% X3 ^3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
6 }, Y' g/ P# z4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
- k1 l4 W3 C2 c* S/ b9 s( v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
1 h3 o; p7 d- v6）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)；
# R' t# P2 v# ^; F4 d4 @1 b4 o8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
: I9 r2 |6 F: t, [$ z7 C/ B
3.2.3、变压器参数：
. T9 D& X$ b* s

* l% t" q0 H+ V. i8 ?+ x3.2.4、变压器结构示意图：

: ~  F8 D" x# d$ x$ w8 b, A5 R04、性能测评
  p2 B% y; g  k  Z
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。
6 h$ z' H2 M, h
4.1、输入特性：

4 A/ N6 H+ ?6 C2 @) [/ ^! r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。
$ n0 ~' u8 f7 r1 P/ \  v' }( i7 w
" L2 {- C# X5 U# g) V% `0 i表1 待机功耗
" b7 t$ [  ~1 B& |) b" i

0 z" D0 y8 h' l, s% Z, g3 O  c5 b表2 输出100%负载下的输入特性

+ M! u3 v4 j% T# [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）
! _9 S) \+ r, s5 v# p

. k( U' }+ a1 ^' g4.2、输出特性：

1 f: J0 n1 z( H  x4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

; }, i$ \5 H3 o5 \- n4 H4.2.2、输出电压纹波：
1 ]8 J. y3 p0 _
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。

% W! M- g' ?8 u3 \; Y: B

. ]  \& t, o9 u

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

; b! R7 i5 X3 B+ v4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 l( \) Q6 d% R; ^
4.3.1、过流保护及恒流特性

0 w: c7 v. q/ w! ~' N- `4.3.2、短路保护：
8 R( K+ X: I; Z% Z' X; }9 ]5 ?
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
- i. x" c8 I  t. X; T; W1 Y

/ J) f2 j0 ~4 F+ u* ]1 I/ Y6 l4.3.3、过压保护测试：

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。
0 F. X: w8 L7 T) A9 g

8 p4 B4 U* B  h2 {* H# V

AC90V/60Hz OVP

8 J& T- M& I2 f

AC264V/50Hz OVP

4 u. M- U# l( g3 O) g4.4、系统延时时间测试：
3 [* i7 F' O5 |. Q5 D* f" f

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

9 T  M) P; A0 ^2 s" _) N1 H

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 o' l$ J6 I) z# P$ }

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

6 K5 V; |* P/ B! N. U: U+ {/ k; K

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
( W: I, `6 K6 _/ g
# L- S# E$ }, }# \9 y1 m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。
; ?+ O" @, ~- w0 s* i5 P% A

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

0 o( i5 P1 V. A2 N

AC264V/50Hz 10ms

! k& w+ U) y. m( ~; h$ l1 q4.6、其它重要波形测试：
1 ]7 T" p# b  K& o/ u. D" {1 q9 D
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

! s4 [5 f% X, K" q: B5 |1 J3 L  k

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) n  F, N, F. I$ v& X. {+ q  t: J

AC264/50Hz，100% load

+ n3 ~- c; J4 g

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：

1 ]+ T2 K+ L  F2 ~4 r$ m' A- J) T输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
% V5 o! m4 @8 D8 h, A6 X- B4 `限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
0 z) l# p3 B' B! T2 _1 G
8 @( ^1 D3 V! G

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

' q2 V! r7 v1 p3 [* E

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

! Y% j8 j% t* ^# y# a% s! m7 h

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射