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[方案] 你的理想型60W电源适配器方案,内部的国产芯片是亮点

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发表于 2022-11-17 14:44:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-17 15:02 编辑

彭博社数据显示,过去四个季度,每个季度里世界上增长最快的20家芯片行业公司里,有19家来自中国。而上年同期,这一数据为8家,增速可以说是相当明显了。

在最好的时间窗口,及非常有利的产业背景下,国产芯片企业发展势头迅猛。部分本土产品被要求国产器件使用率需达到90%以上,受缺芯影响,工程师也会被要求替代方案优先使用国产器件。

本文,我们也给大家整理了一份基于思睿达主推的国产芯片CR6890H 60W电源适配器方案。

1、样机介绍

该报告是基于能够适用于宽输入电压范围,输出功率60W,恒压输出的电源适配器样机,PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6890H。



CR6890H_20V3A 工程样机示意图

# CR6890H #

CR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM混合电流模式PWM控制器。CR6890H轻载时会降低频率,最低频率22kHz可避免音频噪声。CR6890H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。CR6890H提供SOT23-6L的封装。

主要特点

● 较低的启动电流(大约3μA)
● 内置软启动减少MOSFET应力
● CCM+PFM控制模式
● 内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡
● 内建频率抖动功能,降低EMI
● 内置65kHz开关频率
● 轻载降低工作频率
● 15ms倍频模式
● 可编程外置过温保护并进入latch
● VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
● 内置前沿消隐电路
● 内置输出二极管短路保护
● 内置过温保护并进入latch
● 过载保护
● SOT23-6L封装

基本应用

● AC/DC适配器
● 电机类适配器
● 充电器
● 存储设备电源

典型应用


管脚排列

管脚描述


样机PCBA尺寸:107*45*28mm,是一款全电压实现20V3A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下AC264V样机待机功耗<58mW;全电压输入时平均效率>89.2%;输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2”能效标准。

样机具有良好的动态负载能力;同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

样机的变压器,采用了PQ2620磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

2、样机特性

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:


2.2、输出特性(PCB END):

2.3、整机参数:


2.4、保护功能测试:

2.5、工作环境:

2.6、测试仪器:

3、样机结构信息

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。

3.1、电路原理图及BOM:

3.1.1、原理图:

3.1.2、元器件清单:

3.1.3、PCB 布局&布线:

PCB 顶层布局

PCB底层布局

PCB底层布线
3.2、变压器绕制工艺:

3.2.1、电路示意图:


3.2.2、规格参数:

1)骨架:PQ2620 磁芯(5+5PIN),Ae=119mm²;

2)材质:TDK PC40或同等材质;

3)初级、反馈:2UEW 漆包线;次级:三层绝缘线;

4)N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B进线从顶部A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:0.6mH±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=3.3KV 5mA 1Min;

9)成品要求:浸凡立水;

3.2.3、变压器参数:


3.2.4、变压器结构图:


4、性能测评

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:

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 输出接1.5M 18AWG Cable100%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)


表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)


4.2、输出特性:

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:

注:纹波及噪声在1.5M 18AWG处测试,测试端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V 电解电容,带宽限制为20MHz。


R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、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:


4.3.2、短路保护:

功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。


4.3.3、Peak_load功能测试:

该项测试输出电流设置从A=3A到B=7A,20mS周期动态带载,上升/下降幅度设置3A/uS。

AC115V 发波周期12.6mS,Vo最低15.6V

AC115V Peak_load功能升频151.52KHZ

AC230V 发波周期11.2mS,Vo最低18.2V

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试:

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0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)


AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试:


TON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% Load

THOLD_UP @ AC100V,100% Load

THOLD_UP @ AC240V,100% Load

4.6、其它重要波形测试:

AC90/60Hz,100% Load CS 波形

AC230/50Hz,100% Load Gate 波形

AC264/50Hz,100% Load 输出肖特基波形

AC264/50Hz,100% Load MOS-D 端波形

5、温升测试

测试条件:带外壳在40℃环温下长时间带载3A老化。


6、EMI 评估测试

测试条件:

输入:AC115V/230V;

水泥电阻阻值6.67Ω,带线1.5M 18AWG 测试;

限值标准参考:EN55013、EN55022B。(测试结果仅供参考)

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射

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