两款国产IC强强联手，这份电源适配器方案绝了！

思睿达小妹妹

7 S$ s9 i; q  E. h/ C7 i" w在之前的文章中，给大家介绍了基于本公司主推的国产芯片CR6890A 36W电源适配器方案，其中样机具有较高功率密度。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。
- Z. F. w! k% h$ K
接下来，要详细的讲讲另一个方案——基于本公司主推的CR6890A 65W电源适配器方案。对比上面的方案，该方案又有何不同？一起来揭晓。
# n* t5 z6 |% l( D5 t+ j
1、样机介绍

- `+ {( f' L( x% P2 S% G* ]/ a该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率65W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了本公司主推的CR6890A，同步整流IC为CR3012。
9 ^; m1 H1 T" t8 r
1 H6 Y2 O  F# V/ b& g7 \5 W

7 b  o( ]* r$ G( `) }

CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图

CR6890A
: b, }0 `! k, t+ Z0 i# ~! A
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。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

9 v% [& f5 h! E( Q● 较低的启动电流(大约3μA)

● 内置软启动减少MOSFET应力
# v# L% K2 N$ r
- r4 n' Y$ B* ]● CCM+PFM+QR控制模式

9 n# x/ B6 u+ y% N● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

1 u* u6 s! P. v) G* Y* a● 内建频率抖动功能，降低EMI
0 s  w- H) o+ O( R7 r: F0 H
● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

8 @% F! s' k: K# K/ u● 可编程外置过温保护
+ F1 _6 D( V, [3 I
● VDD过压保护和输出过压保护功能

6 s9 J1 H# j$ j5 F● 内置前沿消隐电路

2 ~- Z- M$ r$ j+ J' v7 w4 s● 内置输出二极管短路保护
4 G6 `  x& A3 R- X1 V
+ A2 m  C7 i' a, |1 d0 L● 内置过温保护
" M; ?( j8 i! y! [+ [( g+ }
● 过载保护

● SOT23-6L封装

基本应用
: \; q( Z( g, Z, `" [
' o0 W5 W- _; M$ n● AC/DC适配器
- _5 ^, Y  g4 \' r( j
* e/ i2 U, U6 z0 V7 n8 `1 v● 电视及监视器电源

; b1 Z5 w/ h2 w. o● 充电器
/ M! r4 D1 w& s( [6 m2 ~
● 存储设备电源
; s4 t5 f7 t/ z. j, _$ U* T
5 B; z% p" f# m8 r典型应用

6 o6 j; M+ O: i+ t3 ^8 c2 h

管脚排列
. R" _  d. C# J, x, a: [7 E

管脚描述

CR3012

芯片特性：
+ L: i0 L- O& K/ H6 k' W
7 X: [, n+ T$ ^: n$ B( S4 B/ m/ S● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
: |, R7 c0 v% _# ?/ L( T● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
* j4 L1 m- a, t% G- N/ [! i/ }● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
8 r  ~- x3 T9 p& n* O$ j0 `" F: b  b
. v" ?1 V1 X" n! x样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现19V3.42A输出的电源适配器。全电压输入时平均效率>91.6%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2”能效标准。

. U7 R3 M1 s. o  ]$ m* ]* j样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、QR、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
2 M1 v; @' }) h6 ~' J; x
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。
& j. Z1 ^1 f: C: [# [- h
- j" d# a7 v0 k( S$ b2、样机特性
& b) V  c5 r" P' Y3 c/ T
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：
7 `( U2 Y+ m) L6 {; g6 ]) R( [% N  {

2.2 输出特性(PCB END)：

' Z7 a4 D4 b0 N2.3 整机参数：
3 ]; M  x4 k6 i) l

2.4 保护功能测试：
9 \. B: \/ @, M4 t' u

$ ^3 W( q/ _9 V  \3 m/ Z( U& q2.5 工作环境：
0 h! C. D: s0 L) [7 k/ G2 L

2.6 测试仪器：
/ Y2 W& D& |3 B, |& z2 A6 v7 k

5 N( y2 K4 z, q- J- b& L; z3 n3、样机结构信息

7 G8 t, S& `8 ?7 H& P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。
) I0 V# x$ v3 X2 G
) K/ e6 Q+ @( p3.1 电路原理图及BOM：
0 r+ |7 f0 A' w
0 z- [* X2 p' ?0 \+ o6 N3.1.1 原理图：
5 X4 f. i* I, _( ]

3.1.2 元器件清单：
: q/ I) N2 I6 w

4 a# \2 u- {8 h& o6 q8 S

  x; {: r+ c; G3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

% s: y& P: |9 B% p% ?: J

PCB 底层布线

3.2 变压器绕制工艺：
) p% ^/ v6 @7 e6 H1 J' p
" S! M. @/ ?  A% f3 ^! j7 |3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
: Q; }! Q$ r; ^3 e$ e

3.2.2 规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
  ~. @3 q/ L" a2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 \+ g2 J0 r. q: [$ J3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
/ k% T( s  {$ w( D9 c1 S6 m4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；
+ K% ]: O' U- u1 P1 W4 s  q5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
0 p: d1 V) P7 R: I7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
/ s% T" t& I, ]1 B. F8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
- |6 ~- k' j- Y8 d, S9）成品要求：浸凡立水；

3.2.3 变压器参数:
5 [& i( j1 C( J0 n0 r; N

% s6 _5 z" P3 H% S, R* t4、性能评测

: Q( q7 T% r+ U: w: w- t( ?& o, j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。

* C1 b: k% ?8 F- [) C. H; O; }4.1 输入特性：

) m+ d7 u' j5 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。
) {2 j. t! _  \% T/ N7 J* R) ~/ `) ?
表1 待机功耗

& {7 k6 n  ?2 V3 ~$ _表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

# I6 _  q4 b& J0 W8 Y! d- ?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 16AWG Cable）
% y) Y% U& d$ _5 P+ v1 A

2 [- I: A4 Y* q) }9 }4.2 输出特性：

% k' c5 D& ~' X5 l: i& K4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
9 J: Y5 c. z: s. Z

4.2.1 输出电压纹波：

. y. h  ~, L0 c6 A4 f" }. w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。
, E0 G% P9 V. z1 a
" E: z# |5 y: k$ w, r/ j& q5 ~* _

( g& y( y+ p8 U- D* E

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 u: ]4 u- a0 v8 ~6 s# ^. e7 X6 ^

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

/ j) J% b% m. W! M; n1 q

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

4.3 保护功能：

2 P4 e; \$ C. B) s) m$ ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。

7 Q, y* _/ f) C; j) W7 `4.3.1 过流保护：
- x. |7 J5 a/ ]( L

4.3.2 短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

4.3.3 输出过压保护：

3 z) @$ l+ ]/ R* }* w短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
! }# R$ {, s' y
" ~: a( [3 a. E0 N6 ]

115V/60HZ 过压保护VO=21.8V

! Z6 v0 e" A. D0 M

230V/50HZ 过压保护VO=21.6V

8 T+ z4 J0 \7 n8 U0 g* r# \& g. s4.4 动态测试：
9 T6 J$ g, M$ V4 ?- p  L
- w' ]6 H5 W6 Y5 n5 Q输出动态负载电流设置为3.42A 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。(1.5M 18AWG Cable)
) d& v. X- V, F" }* \- @! T
. }4 R, X  [, [- o& i; T$ y

& T3 ~, O' k2 \2 A+ y- M

AC90V 5ms

$ Z& k: D( {$ m9 ^4 G

AC90V 10ms

AC264V 5ms

& ]4 S" f# O: J0 y, Z/ z

AC264V 10ms

4.5 系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

  T7 q5 Y* m5 N. p8 m

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

" R0 H6 O0 |1 d2 x* p' z/ P

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6 其它重要波形测试：
* ?; L, K& G# f+ i
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
6 p+ c6 s" F& u. g8 L
( h1 E$ C( ?1 F' b

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

7 A# l5 g& Z: p5 e, _. Z+ y1 w次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
7 W6 w( {  L& C# S0 |; I0 |

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

& L- z$ o- V3 ], k8 F

AC264/50Hz，100% Load

. b) W( k, {  {1 h) p5、EMI 评估测试
0 X( Q( {# @8 m2 ^( }+ Z8 {% z
# C2 A9 a" C4 w测试条件：
, x# E' }' p, J% k) e输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
! N2 S0 }/ \/ Y" ?& |; h
" T! v7 i) f$ ^* o( i) W2 X8 ^

AC115V/60Hz 传导 L 相

4 h) B% i0 T, B& r& n2 P* D  P

AC115V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

% k8 U$ \, W% d3 G* n

AC230V/50Hz 传导 N 相

; B' r2 ?  X" x, Q

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

9 s, K+ M, i$ L' V# G5 s