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。
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" T+ w6 i( `. F4 M4 j. ~下面我们来了解下这个应用方案。
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: i2 h) `! |& N2 i3 J01、样机介绍

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。

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CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
1 U3 j, I* v4 X6 d% c2 ~0 s
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。

芯片特性
' h$ t$ R- f6 s* i' E" t, J3 p
● 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；
6 q3 k5 B, }+ E! e3 T2 x3 d● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
4 Y9 {8 F+ L! C9 c● 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。

基本应用

. X8 A1 j7 U" q● AC/DC适配器
5 F  H% f8 Z% I8 q# y● 电视及监视器电源
● 充电器
4 _  U4 p1 L) ~/ a● 存储设备电源
! L( K9 T) v% @* q' D3 X3 _' O
% t8 f% O+ S& M4 M% n5 r/ q& \; ^典型应用

: e+ f+ [4 M, D- R7 \0 x" ?管脚排列

3 \0 ]# n' m2 u! c

管脚描述

4 c. |6 h, N5 H- [

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。

% M8 M. i. [/ z$ e: e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
' t, _$ L/ ?, b) J; R
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。
! U$ C2 l- n! L7 ]
& m2 ^$ a3 C' q% ^2.1、输入特性：

. `3 |9 t8 [* S; }2.2、输出特性(PCB END)：

/ _9 ?& N, f( `# h. \# ^  P, u2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

3 Z' r& c6 @" R+ W4 Z- {' f; `
2.5、工作环境：

. R  @) h+ M! b: \" v2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

5 j4 J7 I- H( Z- @  w1 g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。
8 r" V( u/ u% R# u2 h
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：
$ j: X" s* F% t; r' T
6 s" Q- |. ?6 l3 u, D- G

4 W8 o" w5 ?( z- G2 y; w3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
% }& w  l+ n% V( ~* d7 j3 n4 f# c
! j1 Z: d1 g0 A, ^, c" ^  ~4 N3.2.1 电路示意图：

7 k$ R, v. a4 p2 v

3.2.2、规格参数：
3 _/ q6 {' [% f  ?6 e0 r
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
. d! n: l: ~. s4 n, R( K2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）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 m3 g( R* b4 b2 _# S5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
2 [9 z$ |( U: T" W/ r6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' C; _( K6 l% v: y. o8 k% P/ S7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
3 d) X6 ~; l) h8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
% E$ @* m! ?# P: ]' m8 x6 r9）成品要求:浸凡立水；
) x" P9 Y: u3 D
+ C+ X% V! e( N2 W3.2.3、变压器参数：
7 @( H+ o0 P2 j7 r, |2 j. `

3.2.4、变压器结构示意图：

, W. |4 u) c9 F0 F04、性能测评
( j" E6 w( {  ?
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。
* q" k  c: W3 K6 t  {+ |! q0 J
2 z: q/ X& c8 r& u1 q: ?  C. }( i0 M4.1、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。

表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
1 g. e" e( z5 [! W

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

! T( h2 g6 |+ }0 z+ ^表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
5 ]1 I# O+ z' b4 c2 U8 L6 T/ a
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：
7 |' ~+ _8 N( o7 S: h% t; P
( e4 \/ V) j7 `* }) S( y8 N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&N @ AC90V/60Hz,No Load

& y& g) K0 _- e! P- s

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

- b' {# a' k) o& T' j  U

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

. J* n$ X" Z! |  [4 m% K4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 s% y9 g& }) y. o& s3 F
4.3.1、过流保护及恒流特性
$ ~( L& Z4 s# B  c+ o

4 H6 ~" k$ Z& x  `' O( M/ L6 B" |* u4.3.2、短路保护：

7 S' |" ^- ~  l! w4 \* c8 b  f功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.3.3、过压保护测试：
+ E4 h1 I, f- d
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

4.4、系统延时时间测试：

2 t7 G8 B6 [# w" J6 I

; r' B2 a8 T3 U5 w6 x2 H* O

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

! y2 a9 L2 h6 r; ]* @

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

( W6 f( s# |3 |+ _8 h; ^6 V

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! w+ q5 M2 @6 _/ }" r

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
& y+ g1 e" A+ |! H
8 h5 N6 a- O6 g* G) C6 n  W) H8 N* I4 F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。

  n4 _* G% @3 p( T% T4 X) v

AC90V/60Hz 5ms

' |  C% i9 ~) m* Q

AC264V/50Hz 5ms

/ m4 x# v8 a) e  }3 ~

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

( r1 f, B% n2 B4 N* n4 u$ O4.6、其它重要波形测试：
0 D( @/ F+ @; G
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
; q+ u( K8 v- t& F, i
8 }0 V9 M* x7 m

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

* b( w  ]7 R1 |

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

3 G/ r) z( ~: V4.7、EMI 评估测试：
4 I% X: R) {; U3 |+ [
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）

5 ?( O2 m- [) X+ C9 T/ {

AC115V/60Hz L 相

9 u' {/ N) a+ e

AC115V/60Hz N 相

; z$ J. H2 {1 y& y

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射