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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7 x8 Q$ J9 C5 {5 c6 {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。
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" f4 I/ K8 l  b- R) ^' |1 F9 _* F下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
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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。
5 W1 G: P$ _6 g4 H+ Z* V% {! Q/ {
2 X9 o0 `% ?* }! `

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
; F( A8 f8 [$ o
- R, z' R2 Y) ^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。
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芯片特性
) X, W* J/ w$ w; Q/ Z3 Q& S6 y
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
1 }0 ^: G; Y( T8 F4 s● 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；
" E5 Y  `/ l2 M/ d6 @: C5 V* p# U3 e' Q● 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；
) x2 T3 F; \! n● 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
6 Q, o# j+ U, h, |  u0 D6 s" D● 电视及监视器电源
● 充电器
9 v/ y2 |3 f4 g9 B0 O/ J! Y● 存储设备电源

* T$ q" E- I* }7 f) y/ I典型应用

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) `5 x/ m& _! f1 B; c" d6 n, c管脚排列

管脚描述

) m  b" p& z- z- T1 [  b

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。

3 ~! r1 I4 }  X; ]9 M% f* K+ a1 D7 _! r02、样机特性

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。
1 T$ _6 M1 ^* k, e
1 R" T8 e( Q4 \6 ^2 i* }( G2.1、输入特性：

# f$ U  z; R- `8 j8 B; e6 O4 T
7 `! n+ H* w+ f3 O' N2.2、输出特性(PCB END)：
2 Z, i  v; ^2 a

3 Z2 i6 H* X! ~' I7 d
2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

  s0 |$ J2 f: a& c  C: Y5 Q; o
2.6、测试仪器：
- h2 C4 m. z5 ~& b( z

6 {& e' R! m3 B03、样机结构信息
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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。

* g0 }; C9 ]0 F! I: C3.1、电路原理图及BOM：
3 C7 u8 [8 i) S  i" m4 W, n
3.1.1 原理图：

, \4 @5 s$ Z9 K+ ?* U! }

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

1 `# ~2 r6 }# F

PCB 顶层布局&布线

6 x" N# g1 g2 X! F' ^$ |7 m6 B

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
: m  f! b. ]  G0 p9 C8 o
% N2 s' c) M: w% |7 L3.2.1 电路示意图：

; z4 G4 X9 K5 |: a3 |3 M2 P

  s9 `# u; ^# {  d, ^  w3.2.2、规格参数：
* C+ e1 f: `; r4 O
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
: W" J0 J7 c) S2 l2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, [% A7 t* c4 i' @' ~5 \5 a1 ^9 i/ u3）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）；
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；
6 v, c! B' J' |# V9）成品要求:浸凡立水；

* \) K' m. y! h1 |9 ?3.2.3、变压器参数：
( A$ p: `) Q" A& G2 w7 [8 U% m

5 [9 Y' d  \& [- L2 ^. I; N3.2.4、变压器结构示意图：
9 _6 Z5 D' P7 D7 _- W
5 Q/ M7 ^* d" b5 Z* V& F5 X

6 n& ]+ ^! q" m1 [5 E) ~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。

. Y* e) l% h' J3 \8 H4.1、输入特性：

* \0 E/ Q' j; Z0 j: c  W# x+ N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

表2 输出100%负载下的输入特性
* O& g# v/ y; N& g% p( j7 J

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

; z1 s$ a1 D3 J- K表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
2 J9 q8 X& H. t0 i3 g
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：

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。

9 b: s0 u7 @' a% D+ f

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

+ s! b9 r0 h: N: T0 Q

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

4.3、保护功能：

" s- ^5 N* M6 e& a5 }" M以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. B/ ]8 i$ H0 i3 P
4.3.1、过流保护及恒流特性
/ ?7 ^5 s$ a) _9 x0 Z1 a

- o. Y, V2 D* m6 H" z+ n4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
* b; x. p* u7 C

4.3.3、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。

AC90V/60Hz OVP

1 d5 W+ {9 @# z2 A9 L) I& M

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
% p- D. P+ @$ {2 ?
' C( i# F3 g1 B: f  ^

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

& Y4 S) ?& ?. F0 Q; h

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

+ X  T0 q! {. S* }4.5、动态测试：

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。

, Z0 G) z" E( y& w5 O

2 P1 x$ [/ }8 Y, ^

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

- x" m! V% R2 ]" G0 }/ W) }: |5 ]

AC90V/60Hz 10ms

$ n& P) F) [# W9 O1 c% d8 K

AC264V/50Hz 10ms

3 |2 ?. q+ U* y# I' ?2 O6 P4.6、其它重要波形测试：

! G. C1 E+ b' _9 f! h& k0 }DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

: Q6 n. O, \! \' u

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

9 q8 @  S9 r2 n* M8 A/ ]6 ~/ y

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
. T; H5 D# M) @" O1 t
0 C3 d- v1 j- n% X2 k0 N2 n. o输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
, z! j/ @& F$ H( F- f0 ~1 }3 G4 @限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

$ R* j8 b6 u9 v) e7 W

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

0 \, h7 ^5 M- L) i

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射