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

& f7 d1 T2 F  ^! c; z2 Z, K
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。

& L: ~( F$ E0 n% h下面我们来了解下这个应用方案。
; i' Z, C+ z3 P5 u) m. Z
01、样机介绍
& |! i3 e+ R6 u7 p; @  Z3 z
# ]) V% x7 U5 y1 w: ~* [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

" ^  z3 @- U  t9 C- d0 k; ECR6890A

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。
6 x. ]% X% j5 q5 I( s1 r. p9 _
芯片特性
8 [5 j3 I* ?& c: C
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
/ U" W$ I2 |) a, g8 W● 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；
3 d7 Q, H. c( C5 F0 y2 Y/ }+ B1 {● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
3 U8 ]6 o/ X9 s6 i$ T6 J# r' R) h4 K● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
" i; l6 J% G3 ]+ N0 k# X: E" E2 v  d● 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。
/ s0 @2 s; r5 S+ E9 P
基本应用
- }( q; Z; S( E2 \' x4 ~) I* v
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
- ]0 W4 F% f+ M8 Q3 N1 G7 J2 ~● 充电器
● 存储设备电源

7 G' O4 @! @0 Q' x! R典型应用


7 B. I. f1 K4 D4 L8 n" Q. I

0 ^& ^0 [% T! }9 H  f( q管脚排列

管脚描述

5 ~6 i2 @% n" d/ `5 N- e" g% ^

" Q. H: I; ?+ {" x3 [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。
" W$ s! ^0 T# B& g, {4 T3 _* g6 h
. ?6 d. J/ O" f( N7 k3 C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。

8 D# {  |" v3 C' `% [02、样机特性
4 E" N! W0 ]) o/ F/ i/ D9 u
$ p& M0 K- a5 x# n- e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。

& V! O! y* G3 h! L- X% E2.1、输入特性：
: W) L4 G) h5 t

2 P: b* C; v) H) [' D# B7 H" d& z
2.2、输出特性(PCB END)：
! A  I# S9 N8 k! ?0 H+ L

2.3、整机参数：
* B. R" S3 D! u

* x+ P/ b/ f" t* ?; b
/ @0 @( ]; \% U( E+ [2.4、保护功能测试：

$ G2 ?# f( x' J" m. v, ^, M, ^5 y
2.5、工作环境：

$ T! V: F( p. ~0 f# [4 ^
  h  ?: m$ y% S; H0 r2.6、测试仪器：

/ w: Y8 s3 D  n- B4 [- z8 n3 L03、样机结构信息
, \: y. `% Z% G, n2 G; A
& A1 X7 M* I; l1 \8 y: Y; E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 w/ m: Y6 h7 M. _- ~
3.1、电路原理图及BOM：

" G; C/ S5 A# S2 M3.1.1 原理图：
5 k9 }4 z6 V- H+ _  i

3.1.2 元器件清单：

7 U% A2 p& R' g3.1.3 PCB 布局&布线：

- o, ~0 f2 Y" s% ^$ Z5 a( K

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
& d/ A- o8 e( B) C' {
. K7 a) G+ e3 G/ e  d3.2.1 电路示意图：

1 u8 ~* K; c9 c' Q/ y5 y+ d3.2.2、规格参数：
- J2 A7 A: R3 ~) X0 P$ S6 c' u* P
# h* o9 i) C8 V! n1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ n# w% ]3 L/ H! t5 Y! o4 a3）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）；
0 y( P7 l1 \  U! C& E, E  d7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
; J; P; Q  J/ S4 F1 A8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数：
9 L' K3 e% J- V$ C

# O( h0 |  B$ Z& b( F3.2.4、变压器结构示意图：

' g1 C6 P3 Y# B+ k

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。
1 `4 T0 Y8 M2 c( S/ a1 S
4.1、输入特性：

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。

+ }( c" r8 {: l4 Q0 Y  l" O表1 待机功耗

% _) Z& S: m5 g- l表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
6 @9 R7 t2 M  w. j% K/ p

表4 效率测试（PCB END）
) b4 t( x* j- Y" m2 K

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

: Z3 B/ k) J$ n9 _. m5 _4.2、输出特性：
& g- ^# i/ o- h" u
0 F& r' x4 T; Q4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
( L  m. R. q6 b  a& L* h3 Z6 u) E
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。
- L; z1 C' j0 F- D

& c  r9 \$ K6 {

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

! P) E! r  W: P/ s) R

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

. ]- a4 M8 i& O" L9 f2 }

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

4.3、保护功能：
% b+ n$ E( e& q0 Y
% W3 n- H/ P  L5 Q1 ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。

+ g! T5 n- O# k* U( M. `) J) U' d4.3.1、过流保护及恒流特性
- y* E4 W! d1 l1 t, r8 t" z

4.3.2、短路保护：
' `7 G- f" h# x- \0 i" J9 {
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
8 v$ ^0 w3 Q+ t% _4 K: Y* b! j. l

4.3.3、过压保护测试：
( x& b3 W% ~. a  ~1 G
5 {- J  @6 W. s! o% p  L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。

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

6 I5 K! K2 H% r+ l4.4、系统延时时间测试：

+ |% d  A, Z  C

% g& G0 k/ P& V. Z" n  H

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

7 a, r3 A# ^9 f, P

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

. g  L8 h7 E7 O! R

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

& M* u( u5 M5 P" L+ ^& p) T- A5 n4.5、动态测试：
# j9 \1 m, |0 W: `
) f5 K7 i- v! d& ]9 \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。
5 Z9 k# o/ }; l

AC90V/60Hz 5ms

5 T/ m* m2 c; R! J

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

) v% W& `# b; b0 Y+ n+ t3 a4.6、其它重要波形测试：

1 u1 t8 Y' X9 i7 _8 D! W% C& FDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
3 W/ K' r0 A3 w9 f% @! Q
% ^$ @$ \6 O6 S1 R

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

! Q1 v, I7 b6 X$ H0 W1 E

AC230/50Hz，100% Load

3 G+ _. G2 \- y' R" J8 ^6 T! w4 B( A

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
+ h9 @# d3 J, J$ S3 D' w
* m9 a$ d5 d$ P, H输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
! w9 s% V: y/ o1 ^7 X3 d" o限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

  t* g" B4 @! W/ h, i% M  n

AC115V/60Hz L 相

9 F; ]. \4 U- A

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

) E3 p4 z; Z. w" ]8 q! H* |4 H6 H0 L, d

AC230V/50Hz N 相

' Z5 T5 j& u$ `

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射