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

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。

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。
$ }6 W" m* |# b( [
6 ]' s9 x: n0 I1、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。

. `3 N/ O4 T) U2 N

CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图

CR6890A
) @; k$ i  g- E" D% Z
# t" O& z2 Q: P% F- \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。
1 w- _  c2 a4 v; ~) b1 g# d# {
. j, F5 o. ?5 t# F, u芯片特性

● 较低的启动电流(大约3μA)

( t/ f4 m9 ^# V4 l● 内置软启动减少MOSFET应力
. X& X" \$ j/ o0 z+ @2 F
● CCM+PFM+QR控制模式

8 j; l  @% D  g7 S● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

- e5 G7 \" V0 ]$ d1 U! r. u7 r( T( _● 内建频率抖动功能，降低EMI
" `5 l! H3 Z! \6 v: V* [
● 内置65kHz开关频率
7 b0 w% Q! j& t; Y6 U
● 轻载降低工作频率

2 |1 [7 T- Z: j9 N4 n4 a% {● 可编程外置过温保护

; e3 C1 [; u% f! b● VDD过压保护和输出过压保护功能
( A' K  K) w7 R" A) l$ ~
● 内置前沿消隐电路
3 s: h" ^5 M6 L' w4 O+ M
● 内置输出二极管短路保护
( R4 y* c% f4 u7 v! Q: S
● 内置过温保护

● 过载保护
5 F) {3 I# z9 i& X& n9 M8 N2 e. k
● SOT23-6L封装
( }( j6 m2 e8 g5 G$ @$ a
' w$ I" [8 ~+ Y% i; ~% }' C基本应用
4 b$ v( @. e  t
● AC/DC适配器

● 电视及监视器电源
  n2 e! j. N$ d! d
● 充电器

- S1 G7 W  \3 U. p2 @3 n1 s$ _. M● 存储设备电源
$ b4 \/ C" h2 g9 B3 r' F
典型应用
: ~( v8 s! m/ _  |6 O9 @; o! k

管脚排列

0 v6 A7 Y0 w$ V5 W$ e, r

管脚描述

CR3012

芯片特性：
& o" J9 q7 J, a; r, ^/ i; C
● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
3 S. j, b& M- O; k5 {● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
" ?; s0 o! o& S) D5 }; W
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。

3 b* V* U8 H+ P6 z. Y/ ~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。
+ A* F. k  X" `; g7 b. }
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。
. w3 |' M; d" @% r# O, Y
5 I) |: q( w8 B2、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。
& v, K$ P4 L! ^6 R) l: f
2.1 输入特性：
# ~& }2 G) b9 D* F7 s

2.2 输出特性(PCB END)：

# Y1 ~) J& D3 m( E2.3 整机参数：

, U* W7 A- f' v) X2.4 保护功能测试：
% w2 n* _6 ]; \, K* Z

2.5 工作环境：

! ~$ O0 B9 [& T2.6 测试仪器：

3、样机结构信息

3 \. }1 R9 M5 G. I* L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。

' A0 J; L0 A- f3 Z6 L3.1 电路原理图及BOM：
' d" y6 K" P5 @4 y
3.1.1 原理图：
" Q; C7 a  E2 u4 _# H. d+ N
/ l. o3 w! S5 `; S

3.1.2 元器件清单：
$ \; c- X& D2 x" Z

3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

2 S% J! P5 i; G$ V

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2 变压器绕制工艺：

. R8 E% \8 M1 ]6 e1 `8 E2 h7 x2 z3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
3 @: ~6 F+ ]! l1 i- Q+ @/ O

6 |) H# H* y; x4 g: t% R9 V3.2.2 规格参数：
4 X, z$ q/ k" t
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 L2 k; d3 a6 K* s" t3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
4）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：0.63mH±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：0.3 V，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:
7 D/ A: u# \- u& X6 c9 o

4、性能评测
' I2 l$ u5 ~; B$ L# ?
. k; t. q* T" D) ~. \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：

) B8 y8 |7 W; o! O! k2 d4 Y+ R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

$ o( j) u8 B" |* q9 u. y表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

9 Q1 ]% g9 k  y, p5 ^6 X. z表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
. Z$ c# H4 r: \$ I) K

9 X5 {) h% n2 v6 A& G表4 效率测试（PCB END）

- f) |3 Q; c& u% m5 k# S( u5 n4 w( W表5 能效等级评估（1.5M 16AWG 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 ）
$ {7 r! T2 t$ |& _8 L0 A3 W( w% s

: g& x& G+ K( I" G" @4 y4.2.1 输出电压纹波：
5 X, z8 y  \0 w% {: ~0 c
" y2 j( A' a% E, M- |! H4 U  d+ c8 l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。
- Q1 M: O/ [0 W2 c/ F
/ a2 j. D6 U4 }7 X

% H2 d2 z$ x/ [

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

4 q2 `6 F  b. D2 I' \

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
5 V5 d: U9 o% p; d7 w1 `
' M0 j" D: \$ c4 x! ?以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

. T1 d- m) w* O7 t4.3.2 短路保护：
! L, }+ y# i9 S8 l/ t) F
) }. ?" k) t  ~; p功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

( ]0 m! X. j3 r+ k9 @9 z% y4.3.3 输出过压保护：
( }- ]  A, j7 F5 j. G% P! w: P
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。

# I  `$ v1 }. O. U' U. e) ]

115V/60HZ 过压保护VO=21.8V

% ~7 z% F- V3 |3 {5 Y

230V/50HZ 过压保护VO=21.6V

4.4 动态测试：
  p; \; l( ^4 f9 h3 j" [5 ?
5 ~5 [) m  z, s, ^, Z) T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)
6 x  n; r4 G  C1 [

AC90V 5ms

AC90V 10ms

- k% E) X2 Y9 H; X9 B9 _3 m& t9 Y

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.5 系统延时时间测试：
% \4 L2 D- o- e! Y

7 _3 v) V: z* N

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

  Y% n, C' R$ j

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

8 p( A5 f' L' s2 ~  n* O

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

5 B3 P: N9 h* W/ X) ]  N4 ~0 t4.6 其它重要波形测试：

初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）

: Q# }6 r4 g: @4 P. O) M# T

AC90/60Hz，100% Load

, L- S6 @6 K' F9 x% h

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）

AC90/60Hz，100% Load

7 p5 J& ?) D* S1 Q

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

$ ^0 H' ]* K9 R6 a5、EMI 评估测试

测试条件：
' z- T& S: k3 ?+ z- f; j/ Y& K输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
( t4 S9 |0 W0 _1 R" U! U限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
, d, O* A& i1 z# s& }
8 m2 M* Z8 a7 o: }' y" r

AC115V/60Hz 传导 L 相

8 o9 q8 r& p9 T2 l5 ~

AC115V/60Hz 传导 N 相

4 p/ F2 X# T" W- `* }

AC230V/50Hz 传导 L 相

; o; ^# C% q: H, o1 s! h. d

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

; d  ?" j- _; @& x/ z
- i6 G4 Z; G8 O: w0 {) }# p5 J