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

9 m. ?5 R. i; k$ r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

$ }9 k2 l& a3 e& e0 i+ Q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。
& h# R: U& p, K2 i3 a8 C
/ o; M% {  h/ x# s/ Q3 s$ u8 \' s6 W

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
" ?& J% _9 `! k. }
5 y, Q# D; p! _+ m  {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。
! c. x; m( r2 {) {* L, U6 e6 x
芯片特性
( F& u' O# W6 b5 r+ x/ R. G$ ^+ z3 K
% s0 d3 [: w( R" C6 v" i0 Y● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
1 W8 e) K- o, e& ~- u! [4 v3 g● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
! p. c9 U6 l4 l: u● 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；
& L$ r, h. R& q" W● 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/ o, z. _$ G基本应用
" q' B" S5 e! A. i0 E& l) T
! r8 ?* K+ D6 O, j; W! ^$ M) e● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
$ t$ L0 G$ l7 H+ E9 e( X& G6 o& s( ^● 存储设备电源

, T7 r) K( a* |. Z$ N典型应用
5 |- _. f6 ^% j; s8 S
/ q) z( `$ w+ c2 X/ o
+ {6 ]  u9 a4 f

管脚排列

管脚描述

. T1 ]. c) ]  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。

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。
6 [' V, I" J! Z7 q# h+ W
8 u; S9 I6 I0 S7 x02、样机特性
( {3 l# s' _: E) e  ^2 U
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。
) @( t# m' Q# Q
1 Q1 O$ h( ?0 q2.1、输入特性：
& o5 @9 F7 B" B5 n7 _+ ?2 D( y8 \

3 u9 a6 o+ [1 j5 a; Q% L1 o* [
7 d$ u" J$ I4 j  W; a2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
: V8 O$ ^# K9 Z& W% V4 ]& T

2.4、保护功能测试：
& o3 z! y1 }7 D$ f

2.5、工作环境：
, V# A, j' R4 N

3 A& O$ i6 l$ @# u1 H
/ k8 f$ s4 C, y9 T+ j" f& {! P) h& H2.6、测试仪器：
' H. m" t% A: h. v- X

03、样机结构信息
3 l! i3 H- A4 j2 f4 c  R1 \
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 F4 I; S% K6 W( i* A3.1、电路原理图及BOM：
. `- U0 R3 G" J) e
3.1.1 原理图：

6 i3 _* G# G7 z1 m  |+ V3.1.2 元器件清单：
4 ?$ O! p: s% Z1 ^; a

' _) i) B4 s2 ~3.1.3 PCB 布局&布线：

3 a5 h2 i( }3 G' E

PCB 顶层布局&布线

8 \* x% _: P+ m  ]+ u* m2 H* h* P

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
5 [/ j$ U- ~4 T* `

3.2.2、规格参数：
8 a. w! w; p: t5 m, Z! o
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
0 D4 p9 T* i0 z) m3 N( j# h2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 _, k' R5 y- A/ A$ g3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
" K1 n9 U  f" ^% n# d4）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；
; O5 q5 x% Q8 Y  |) }- i9）成品要求:浸凡立水；
8 l2 |( f% e$ e& ^* r
3.2.3、变压器参数：
# V$ z* V, i0 J! |. K9 M' u, `

3.2.4、变压器结构示意图：
5 c( ^& n; Q3 B6 Q% z$ i+ _
- M- S0 l5 U+ x4 A; y: j

04、性能测评
1 d  q( W, ^  w6 Q( ~8 ^
- y& `5 q( {  k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# ^6 V" g0 V3 N5 c0 p4.1、输入特性：

! Q# L* ^. V* v2 C( _  Z' F9 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。
/ d0 g% Y* X! E$ ?  j1 Z4 R1 r
# _2 v% H" S3 a( v2 Z$ a) p) \9 `表1 待机功耗
, B! n, h9 ]4 g. U; A3 S

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）

9 [6 J' V9 c2 R. q4 g+ ^( d! V3 E7 j) c( s表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

. L, q9 U& y4 X4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
0 o3 Z. K4 o: s. b

- |9 I4 H  w* q, m5 W& k4.2.2、输出电压纹波：
. t5 |: ~/ ]" _* [2 t
* m. N' D) i' X  O1 z8 |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。

( K0 w% m0 z. D5 |

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

' P, l- J* j/ A

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

( D* z/ t& d2 z# n1 F, k  k6 d

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

3 `# _9 h; r: B3 W5 q' [& J4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：
0 T) A- L( N6 t# {# _4 \) O8 Z, ~
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
" j7 D6 h) M2 {; d: G

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。
) n& a% C- e8 a6 m

AC90V/60Hz OVP

& y9 Z2 s+ C" K2 n3 y. s

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

" ~8 l* ^" m2 X" i! k

8 f( c' o5 |! n: B  L4 R& A

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

: J- Y3 I- R( K% v& B' Y+ ?/ I

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

& Q& `' g0 h, {

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

8 Q# H4 M, t4 ~9 a1 B1 A6 {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。
& y7 I3 |. C  j: v  d
4 Z7 d: S/ |* r9 _

2 c* r% M. H/ x8 z

AC90V/60Hz 5ms

6 d4 y& D9 W, p; e

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

8 l  J( U1 D. w  D( w9 t/ n9 ?& T; K# Z! W4.6、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

- L3 H4 u3 k1 f, O% m  D9 [5 I

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

, G7 f  K8 B3 |  b& o! Y, ^0 G4 d3 o

AC264/50Hz 输出肖特基

$ x- Y0 X8 u* o4.7、EMI 评估测试：
) s% w4 a8 E( C' P
3 C2 p4 U  i$ T: q( J; x/ ]输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
' Y/ W. n' J7 d4 @限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
7 G3 V- a5 j+ i& {& w# G& u( F
+ L! `8 L- l' H$ A

AC115V/60Hz L 相

1 W) ~* k8 t9 _. L3 k9 @) [$ s

AC115V/60Hz N 相

; R5 [- h; B3 G  s2 U  O

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射