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

2 o2 P- i6 A' f  U' d/ N) f$ ^
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。
: c5 I& l6 y: P: q. ]
01、样机介绍

$ {+ O' g2 ^( i9 ?0 n2 J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。
/ ^6 m1 p2 \- G2 A8 Z% ~8 G
! J/ }- h. \6 `' u5 J

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

4 A3 ^! @3 g2 K/ L! l# bCR6890A

- i# ?+ Q0 u0 v4 \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 }4 R+ n$ r! J$ t芯片特性

3 M. e3 v2 t; q9 k● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
0 e# d" O; b$ k& o' }. y  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；
: j* D( j" R. L4 S3 I● 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；
# i* o, M; m3 v) h● 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。
( e9 P6 f% K2 @
基本应用

● AC/DC适配器
5 O1 M7 p4 B+ x1 }0 ]# F; [" j● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
3 S# H: H3 j9 x$ ^
' `5 D% Y/ t1 t& b% o1 \典型应用


  e' Y$ T. q# e$ n5 v5 d/ n* u, c

管脚排列
$ b' U5 Y, a* Y4 ?. c9 @

管脚描述
- a$ K$ Y' D# T

9 A5 F2 f9 B9 V& i* W, t4 {2 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。

: S1 P4 S# Z. |1 x% O) i+ g4 k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 f* v& q02、样机特性
/ I: I& Y0 ~5 f( c# P, h$ K
3 U/ m  C; _) [3 i  [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。
. ]/ k+ a' ?0 z! B' E+ e
" i! g8 e) T9 ~6 [2.1、输入特性：

' }0 u9 b5 u0 }4 P6 o( d: x& a
2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
2 B) O4 w7 ~, c8 `& G! S& S) W5 b" }

2.4、保护功能测试：
& O% a6 T$ ~! G3 W0 h, [' F' i

. z3 S; A0 L, [$ i# ~' X2.5、工作环境：
1 M; z% y3 j: r* F0 t. h# J  Z

2.6、测试仪器：

( F, y5 H( c  `. n9 I03、样机结构信息
" D0 i% `4 K# k" I9 v' _
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。
7 g- F& M0 Y2 p3 A; a
3.1、电路原理图及BOM：

& t5 c* s! a9 u; h( g( X3.1.1 原理图：
) C$ c( L7 ~: Y, B

* C1 f+ z+ @/ M5 s* y, }4 H$ e, _3 n- f5 t3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
1 y; e$ S' `& z" |/ b) a, {0 p% q" V
" Z& o7 _9 E9 d( ?. ^8 x$ K

PCB 顶层布局&布线

9 Q. }$ ^( B, U2 u1 Z

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
: Y$ {" [7 }. ^0 T, Z
0 @9 S% J9 k) G+ x5 q, C; J3.2.1 电路示意图：

/ C; b& K# G  W2 }

& T/ E8 D6 H& p7 M3.2.2、规格参数：

. J- c2 V/ V- {2 X& r1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
9 j! R7 z( X. q4 j' j. H. l+ L2）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
, F7 w' T2 x  t8 x5 O/ N/ L+ u5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
/ `5 R, [8 u) w# L6 g# f2 U6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
, b/ H, T1 y1 @+ J* V" m% f: F. R7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
* T2 a+ G& z# K& g* T' R! e! B8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
6 ~1 i3 c8 J' `: J' ]- J7 \8 s3 L
3.2.3、变压器参数：

0 _7 d3 H5 u" |" s: B3.2.4、变压器结构示意图：
4 M( |6 U/ g% G. N2 h) U

+ ]' Q& X$ Q) f: C04、性能测评

- }6 Z0 c3 g7 d+ N  a. Y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。

4.1、输入特性：
. A5 B) M8 l  R; q- c$ k
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。
* h1 u' Y  w9 Z) K2 m1 D6 m$ f- ]& m
表1 待机功耗

# ^9 ~' V: m; @6 E' w; k表2 输出100%负载下的输入特性
% i& E# Q" D0 q: c

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
! q+ }0 s) J0 _, M+ d

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
2 E' \( _0 F8 `' P

( ]* H( n" ~/ r. z, Y2 j0 k4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
. q; a& d) G! k: j. e! M

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。
& g' |7 U7 K9 j# m1 q/ m
" J9 J, H# [  p/ ]$ K5 Z; I2 _( }

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

+ R7 _/ h1 }. y, a: ^

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
6 X2 p: a' Z$ ~9 U
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

: \: p3 \$ @) S8 f+ T& C" ^! x4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：
! g. ]5 c* k& S
4 z; y. D. W/ U: U: e2 _功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

2 s4 }! c" b; J2 r4 D4.3.3、过压保护测试：
" a/ o8 ?" H3 h% g7 s' u) ?
! K0 J) Q. O8 m5 B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。
/ N" g" M& t2 M4 [* Q8 E

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

" p5 V4 ^) ~0 D6 q# M

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

8 n' w8 X8 ?8 `8 G

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

8 j6 e8 g0 b+ E! n+ Y2 I' E

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! A8 q: `9 p& ?/ ?

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

" ~! M- _  @, F8 C7 W5 v0 L4.5、动态测试：
: V4 n. v4 f. P. P# J# |
' j+ ^& p) u$ I: k! U( l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。

AC90V/60Hz 5ms

$ t8 z, \# t" D. P

AC264V/50Hz 5ms

9 b  i. x8 r0 t& ~/ P

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

6 ^1 p4 T- B- R( D8 H& \& ~8 r* ]4.6、其它重要波形测试：
1 \; L9 G2 z( o2 J
! Z7 d& s5 g5 m- C$ l+ oDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

" W9 M* j; A3 U. k5 X

AC90/60Hz，100% load

4 `% S3 p( C3 h' g

AC115/60Hz，100% load

7 G" Q* D6 K: c/ S

AC230/50Hz，100% Load

& }" `) I6 Q: i0 D5 @# c- {

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

. r# u! U. N% d9 W% Y4.7、EMI 评估测试：

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）
0 c2 y8 N% s9 v. M5 e3 g
7 p+ q) X: W$ ?1 u' s/ q

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

- C" m: Z8 B4 h- o% Q# U' J3 f

AC230V/50Hz N 相

" S2 Y5 Y8 q8 k4 ?  G

AC115V/60Hz 辐射

  N; J6 j$ Y8 A% c( Y# l

AC230V/50Hz 辐射