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

% c% I, S" O/ ^. B
9 \: X# w0 n3 Q6 G" {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。
" U; ^6 S1 F1 T: A8 X$ K
! I7 y% i2 v  Z( s/ o% I下面我们来了解下这个应用方案。

+ f+ b7 P- M. E- F% a# Z01、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。
' p0 A/ r; }* [! t  q5 `

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

% ?5 @5 J3 _% L* WCR6890A

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。
" @& F5 }( a! h3 e
! ?- A6 |9 m2 l. {芯片特性

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
, m! A( l5 ]: m$ \9 `- L● 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；
2 y7 D8 `3 u  i: \3 ~8 @● 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。
' Z* ], w% F% |1 R2 `
基本应用
' ^/ q& o& e4 K( S" O
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
5 s: D, g' o# R( ]● 存储设备电源

典型应用
; N' i, L/ e9 V6 z) g  o
) v8 w6 O) S1 w- M0 Q

管脚排列
+ }& `( Y1 `" J2 y3 w( C! b
5 h' q& _/ Y, j! ]3 Y5 f+ n8 H

管脚描述
# G4 J9 T8 n6 h+ x9 T- }5 d
7 M4 Z! w; S: {

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。
8 }) ^, _) l* D) {3 L6 }% W: n6 Q  P
3 M' e8 c4 O6 A& H3 [; r* [+ 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。

- [4 ?) Z5 v1 c3 X& ]# b9 b02、样机特性
6 a- A: U( g& T1 V6 I/ l" 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。

2.1、输入特性：
4 V& R! M: T/ S7 M' j3 f

1 K$ D0 C- N4 K" v7 f8 U
6 S, t$ @" }5 V2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
( t3 w! _# O6 w3 _$ a

' e* ?4 d! K' o: U, v  T' q1 Z. P
2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
) x" u- a7 }! i( K* x! M

2.6、测试仪器：

7 [( @7 x# G; b03、样机结构信息
7 v' |7 c5 w1 w6 `& {/ ~
2 C+ |' q7 {! A. 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。
/ v9 c! I* j2 G& Y5 |, ~; [  y5 Q! D
* H+ G3 t. e; R1 y, F- `; F0 f2 v3.1、电路原理图及BOM：
8 h0 J7 ]# C1 k5 f0 X
3.1.1 原理图：
5 V" B: @( i3 |  D6 ]. @- o* I
; k! b  P! t5 {9 B- A5 C

5 z) ?7 F7 V% p, V8 S5 X( y6 L3.1.2 元器件清单：

$ _9 ^1 f/ d: p& ~+ Z0 m3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

) x$ i& H9 r7 ^

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

6 r3 C: l0 C1 y; s4 W0 ]+ }- E( q3.2.1 电路示意图：
" M/ x) e; `1 C4 H2 F) S

3.2.2、规格参数：
& P, w! E: E4 g$ b7 M
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；
& |6 J$ {; }( @4 u0 e$ o% P7 z3 L* i4）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；
0 S; \1 H3 v6 A( b6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( f: V6 J" l8 U  g7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
2 e( D6 V( }5 [. h5 J8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9 c& R& I. E) t9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数：
5 ^9 x  J0 Z; a2 w1 r. f

7 s- v3 U+ p2 H( w- x% ?4 @2 ^) l3.2.4、变压器结构示意图：
/ g$ {* Q$ R9 C
) M6 B$ f0 [, m! }6 l% I5 s5 F

. k6 p( R7 T& @0 I# ]8 U04、性能测评
6 n" d8 \) V, J9 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。
7 v. i( o1 d, n! a6 N7 O; @
4.1、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
# f4 Z! Y, m: n6 g

表2 输出100%负载下的输入特性
# `: W$ e  Q6 \" Y( M- T" f

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
0 i  m" A9 v, w+ ?2 H6 h) ^

表4 效率测试（PCB END）

) D5 Y* x- m, R8 x% W8 Q表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
9 w' s! Z2 Q0 T# I# P

/ P% }+ m0 J# n# x! f) z9 `. e4.2、输出特性：

4 a# _: G: }3 u# Z2 n& U4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
1 ~! _2 k4 p1 J% G$ d( T7 @

: y. u" N$ \& Z3 y! K" J4.2.2、输出电压纹波：
* I: n% G0 j  s) [( j1 O
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。
: Z3 d( d* X1 \) ?& R/ m* H( ]+ F
" {$ g7 S) @0 Q$ V, b8 W

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

" S' n+ {& \& z: |0 m3 C

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

: K' w+ `7 q" A. h1 R# O( Q

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

4.3、保护功能：

( `; `) d! l; X: I1 }- b以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, g  x, y5 i, G+ [, _; d
4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：

# ]& R% `; Q& o8 a0 |- O6 T功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 j, Q2 w, |( R6 Q+ a0 a

4.3.3、过压保护测试：
9 x0 x- U- a# Z7 v2 a
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。

* J: T, j8 {$ |4 x- H  L5 N

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

" H/ r- N% t5 l5 p2 T- r0 X

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

' e# |8 G* W4 |: c

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

' }" R: }9 o. P! \5 w& K5 c

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

/ u  P( P! k+ _5 Y' Q

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

* U5 u- [- y1 S6 p

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

; n# |" G, y  R5 g/ l% Q0 _

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

  {1 E& i- g) s* |; o. E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。
/ L. h/ w) Q: t# ]

% j: H0 _3 C/ r: |& ?

AC90V/60Hz 5ms

' F$ @+ D& w" O: D. J: h

AC264V/50Hz 5ms

+ [2 B9 l3 H9 M( }" G( [( a2 f

AC90V/60Hz 10ms

. f0 S. Y/ j! o4 F  c" o

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
& g  C. c- N6 i) x; j8 ?# N+ B% h+ ?
, M0 G: h2 p1 o* D$ n+ ]

AC90/60Hz，100% load

" |2 ]. [. _( n- D" b

AC115/60Hz，100% load

% _& F' l) B( f- Y4 h7 v

AC230/50Hz，100% Load

4 y! j6 p2 n5 \: g4 w& B

AC264/50Hz，100% load

: t4 Q8 l! ?8 a& l1 n1 m; O

AC264/50Hz 输出短路

0 e6 d( ]! _3 ?

AC264/50Hz 输出肖特基

' D7 |" w" P6 o4.7、EMI 评估测试：
5 }9 G8 s  n1 u
, n8 B3 p1 H/ Q2 n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）
! \) U7 g- O+ J6 ^/ v

AC115V/60Hz L 相

' F- g, r$ C2 I( ^- d3 q+ [

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射