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

) H; y6 x' _2 [: v5 O  q2 Q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。
4 y* c- e9 }7 C; g
01、样机介绍
0 V7 B! G8 C, g( [
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。

; M1 o  J/ C: A

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

+ F" {  y  B0 v) B- T. hCR6890A 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。
. Z6 {. t) q" \4 x% U
芯片特性
# [+ A# Q, R% w* J
● 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；
● 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。

% U: @% ~8 U( R9 `3 e/ H. p基本应用
& ?9 W. F: O" Y$ r
● AC/DC适配器
; f7 m3 h+ ~9 y& ~9 P2 W8 J' x; r● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
* ]  S- @" w+ A' G# _2 n% i
典型应用
) C3 h% r5 X$ H& K+ y

. O1 U9 G% F9 s2 M

管脚排列
  |$ J5 p: V2 d

管脚描述

2 O2 K4 ]) P" _1 v$ L5 f/ R

& p* g0 T$ h1 S% 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。
5 Z7 s  S* I3 y3 G& o9 }/ q
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。

02、样机特性
0 k# ^. S9 e: o
3 _9 R2 H7 F2 d; G* G$ \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。
+ \  d; j0 T: I6 A
2.1、输入特性：
' {9 C) Z1 B0 M

5 \7 e+ O% O7 L2.2、输出特性(PCB END)：
0 [! S2 S' Y# x4 {+ C3 k3 \8 @4 c+ C

2.3、整机参数：
9 q4 m  m7 s5 d6 s& ?

- b( f0 G$ }  `% d; D8 R( q
2.4、保护功能测试：

4 N' T+ {5 J. b! Q! p: D0 d
2.5、工作环境：

/ r/ S' y" s- `1 Q- d* E2.6、测试仪器：

- H0 t/ U' n+ Z, K03、样机结构信息

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。
2 }- E- E0 O# N& [' }. b
! a9 ?0 q* L0 w, b' D8 A: ~# b3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：
% D4 R" i2 T$ p. G$ H

! ]  L. J1 O9 U3.1.2 元器件清单：
- T  c/ }, ~. ?' Z

3.1.3 PCB 布局&布线：
5 i- Q6 Q$ S( a0 @8 k2 f8 u0 Z1 N
( t) O( q+ a7 k" s6 n2 O

PCB 顶层布局&布线

/ m3 e7 v4 r) \  _

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
8 i. D* y/ O& T* M# }2 C2 U/ u: s
( B5 Z$ _5 r2 X  l

4 P4 d+ _! x$ s1 ?9 K* R3.2.2、规格参数：
( z% S" Y: u0 b' e: A
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
7 B% d$ a' g4 p4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
) A6 k9 z- w3 N1 r, O7 C1 w1 L  h5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
5 R+ u# `" S2 Z, ?8 C2 O6 l6）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；
2 }  Y% d+ t' h* r  c$ v2 r' ]( n9）成品要求:浸凡立水；
) M% j+ ~- a) q2 |& z, I) f; ?
! B7 B5 s( I+ R/ h; n1 k) e, }: i3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：

" `' L9 ^& c# A. ]: a; h! y

04、性能测评
: J3 O2 L7 Z+ `
/ s8 `' a7 C; ~' q  v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。

' R  Y7 L  u) T# x4.1、输入特性：

  C, L* C3 C* |% U5 p& K4 M! Y! P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。
0 X5 h9 E4 @/ g( M. @) I
表1 待机功耗
4 a; K& O" ~5 i, e; u

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
% h  Z5 R$ d+ K9 o& \5 a

表4 效率测试（PCB END）
& ]0 Z- t1 k* u6 u

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
! n. L' W/ r; i# K2 s: G3 `

' K7 L7 ]0 ~8 c6 `1 M; K8 ]# {1 g4.2.2、输出电压纹波：
; W" e0 N0 P" i# X) X3 ^: `
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。
# r  R5 {  T8 D$ t9 \0 ~7 U

2 ?6 G& X$ s( Z4 e& _6 a

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

4 Y3 W! a6 r2 a& w# X- E+ q

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

4.3、保护功能：
8 E$ J8 |" [& {
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
* T+ q* v* P2 O, ^
4.3.1、过流保护及恒流特性
( r# x1 k6 Q& t+ w& n/ `

4.3.2、短路保护：

# p! F$ L( c/ u9 \, T: ~功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
" q9 w: l9 l; G6 L6 ^

4.3.3、过压保护测试：
. y+ ^2 X, u; {% {* B5 m
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。
' O  v- w1 t8 ~" o+ A6 T' f( o5 [

+ g: t/ g$ E. \

AC90V/60Hz OVP

8 C, F) }) T9 g

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

8 n; f6 V% L2 F+ ]. A

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

4 W" W0 Y$ o1 f9 q

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

! ^- e6 Q6 ^) ~$ N" C: ^! }6 E

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

* {+ e9 d% H1 G* C4 Z" G: S4.5、动态测试：

. e; o1 p+ D7 g1 {4 c1 t" R$ 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。

6 L) S" x2 ~6 h6 Z6 `

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

4 x3 |, q# l4 U- z8 w+ _

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

! v# t. p( Z2 M. d- ~# g+ bDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
) K8 B% C2 v" ~! D' [

AC90/60Hz，100% load

! ?; G: |0 N3 J3 t( E

AC115/60Hz，100% load

5 y/ G6 O' z1 A( B7 b

AC230/50Hz，100% Load

2 ]' _2 \' x1 K8 m3 }

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

3 w! [% W  {! ~3 d3 y- O

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
) `  F: @$ x: G) r+ g9 F2 g( ?
' j" o, O1 X0 @. V" P& [; {+ H, V输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
  g! [& Y9 K( F! p9 x' X限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
# L/ x: w2 b  r0 ~; k

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

' ^( n+ ^- H- e4 O1 x  @' u

AC230V/50Hz 辐射