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

  V1 o7 I4 L4 T# w( U- o7 a
8 \6 P1 ]9 n4 L7 h* X' T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。

01、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。

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

# B( a4 A3 f/ v7 T# T9 SCR6890A

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
5 B+ i) q7 |! G' ~  @7 B' Q
: o$ h; ~' x1 E! r' N5 ^: H● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
) C( U+ B& g4 @9 q$ E● 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；
8 `+ ?! p8 G/ F' w7 t3 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；
● 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
  E) r0 i& T+ `  n% m! d7 }( M- _
/ Y/ Y- x% J) D4 o7 b0 ?● AC/DC适配器
' n& y4 G9 w6 U  _& O● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
3 o' f2 ^9 D. c( v& N
: U; y: }6 S- N8 K典型应用

* N# t6 v5 {4 l5 y+ Z
4 n2 R' D) C+ h, Q" x! _

管脚排列

管脚描述

5 |+ t3 `6 ^+ Y& F2 t7 S' a  I

2 x" T! }9 A- o" W5 d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。
! F4 l0 @" Z( }8 C0 |2 N5 @
" f& [3 G/ z8 U6 Z0 E4 r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。
! }) |( z' i/ c- T, \+ b7 x/ P
1 m+ a+ V) W3 C, a3 Z, x  R7 g5 m02、样机特性

% \( r( p. b; L4 F0 j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。
) d6 g- |4 d& K8 \
2.1、输入特性：
0 p( `" `, e- i7 F# P' n% r

- P' _$ N2 s: l% p$ @6 Z# Q2 T
& I& u* k; T  y& |) y2.2、输出特性(PCB END)：

) v9 N9 h9 u/ ~* @
" E3 G! ]9 D0 m4 ?8 K2.3、整机参数：
7 `- @3 g* ]9 @0 H1 h, H. ]- A

6 v' F5 \% p, A! Z$ w
" Q4 u$ _5 h4 A; k2.4、保护功能测试：
  i/ ~$ B! C! v- D

2.5、工作环境：

% p" r  `! Y$ T! z* W; B2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
" Y: C& Z1 G, y
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。

+ t% I8 g- ^6 C6 ~8 c) S6 u# s1 o) b9 Y/ D3.1、电路原理图及BOM：

! U2 l  n0 f$ T+ d6 @0 t$ f3.1.1 原理图：
" q3 q. h5 _7 r7 b5 p7 [
. t2 U) x9 {2 ^4 q! b

8 j: d  l4 k( {4 R# h# x( }3.1.2 元器件清单：

4 B* W4 Q$ {$ T4 [  w- \3.1.3 PCB 布局&布线：
7 ]5 t2 O/ z' }  m

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
- B+ ^5 W- a7 R7 y) I+ f
+ a& w0 m# p7 R4 m3.2.1 电路示意图：
* l: S/ p% m, O* B5 ~- s$ Q* R! z
- ]6 T5 c3 m% _5 Q# @

, p0 n* ^$ N; a$ f9 M+ \3.2.2、规格参数：

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；
$ A/ X6 n# v4 @  B" _! H9 J4）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；
* p* F* r& s5 S/ L% t" G2 Z3 q9）成品要求:浸凡立水；
  p& H5 D2 A, g1 S4 |( H7 U
3.2.3、变压器参数：
2 G! p4 _5 M0 t) e  a

0 i1 N. D. h% V7 W" r+ Z3.2.4、变压器结构示意图：
0 X7 j6 A: l( W1 t) S& D

/ [6 ]/ ~. A: N2 T/ @04、性能测评
- j! r5 v) f& N6 J) V  q
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。
0 r/ M7 }1 ]( C# k+ `3 m
4.1、输入特性：
- f% x1 w6 Q7 d& A. f
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。
7 U( j( N. R$ f; }$ Z
# V* I7 \) z& ^# a表1 待机功耗

0 R+ C  _- k2 `+ T8 f, I& G表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
* }% }! I) B9 d- q) J  I9 t; y) l

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
; H3 r1 y' E* A# P6 O

4.2、输出特性：

, j2 B; C8 l3 B  z2 H5 f! [4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
! {. ~4 i9 Y& C. J

4.2.2、输出电压纹波：
% u$ ?2 g, \4 Q
6 s! |8 v7 R; G, H# t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。

# h5 Q9 F+ r( V6 z( L2 }7 l' W

/ a/ t  l& @9 O. D3 _6 J: q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

* |$ H/ k" R# v2 X5 y2 @

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

  ]- k- g3 \& t/ g- h2 |2 T* S

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

# z) B+ T2 n! S, F

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

2 c$ }$ A: h2 H6 s0 v. O- T4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 _3 k7 ]% {* p5 I: H/ \
4.3.1、过流保护及恒流特性
! w& T, ]$ m$ _- w$ l9 \, H

4.3.2、短路保护：
8 N+ z8 O4 g7 x" G/ G( h( p& s
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
  `4 i* E1 |+ Z1 q

1 F# m: G  X; l5 R$ G4.3.3、过压保护测试：

2 a) L, `# K/ Q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。
" Q! ]" \/ @" |

AC90V/60Hz OVP

3 S- M4 y8 I' M; @

AC264V/50Hz OVP

$ j: R7 ]1 u# c6 Z  f4.4、系统延时时间测试：

0 v  x( Z- L) }# K

. l1 r/ N, O8 b* Y9 u% Q

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

; p+ p. f* U) `- ?

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

* ~  @4 U! d  K! K1 T

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

6 u# n' T, S2 j9 v) f/ E4.5、动态测试：

2 P+ T2 ?+ P" K) y! o3 c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。

) @, u1 m' d# }  B8 V; c5 L  o

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

- k2 o: `) J# U4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

1 D- c. M% m' P, f8 V

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

; Y" C- m4 A  O; \1 Z

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
4 Q& }' |7 o% c- w6 o
! Y' y% }' n* u输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
9 H. A- B  D, R3 O- X' ]6 H1 s* u% w7 _限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

% k. f$ n; Z$ B( w

AC115V/60Hz N 相

$ _, d  X9 C* j( T; I

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射