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。
  [3 H* Y. a$ S
  o  A6 H6 o; o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。

- W) s7 ~- t% R$ v) \# |1、样机介绍
2 Y% C4 q" C- M$ U
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。

CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图

CR6890A
: j. ?& |5 h- P
4 U: e: C; B+ a4 O! U1 L; y# k1 yCR6890A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 J% Y. B5 g
芯片特性
% j0 ]1 s: d/ {) N6 ~- Z5 W6 {
● 较低的启动电流(大约3μA)

● 内置软启动减少MOSFET应力

( k' a. e# q1 A8 B6 S) S● CCM+PFM+QR控制模式
) d, o2 _* [  \9 I7 j2 k0 B
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

. W7 K* L3 J5 X" R● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
; K4 L% W9 n) O
0 o5 F- W$ `" y% Q/ r9 J/ l! K$ {( V7 {● 轻载降低工作频率

+ [/ b. m3 T% y/ \● 可编程外置过温保护
* j3 w/ _6 q- R3 F  w. N9 S5 H% U
● VDD过压保护和输出过压保护功能

● 内置前沿消隐电路
' x* G1 m8 [0 D( Q
● 内置输出二极管短路保护
0 q' F8 o" @& G) S/ O. N  q
, |8 Y( j' ?8 h8 f) y● 内置过温保护

● 过载保护
: r% Y/ _& `5 s
2 a. @/ f4 F! W: Z5 [8 c8 E● SOT23-6L封装
- {5 ?2 k# R5 ~2 U$ ?2 |' E* U
基本应用
6 d; t, B3 j) `, b
● AC/DC适配器
2 E/ V# `2 {. t8 {
● 电视及监视器电源
. }# g0 i4 z4 K
7 l/ W- ^- U2 }● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

4 m. B+ x# J2 N% ^: {" r

管脚排列

% \; O0 ^9 t/ D3 n) ^

管脚描述

CR3012

芯片特性：
+ W! C# ]3 K0 E4 K# `5 q3 l5 E) ]
9 [" D+ C& o: A1 i+ x& o0 G5 F● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
+ I$ v! l! M# ~● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
' B. ~, Z3 b8 N! w9 N
8 t$ e( Q# T- O2 |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。

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。
# o8 \( n, n9 }" u+ D1 r( c
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。

9 ]& y; h: I0 d. s2 T( m( _3 c( |2、样机特性
# f& F8 L/ ~. Z3 J" u) H
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。
" z. n) d2 C( e4 Y3 |
) C3 d  C, E: R# g$ m4 U2.1 输入特性：
5 @" d# I8 `+ g& U, y. }

2.2 输出特性(PCB END)：

2.3 整机参数：

$ {) b4 y- U- Z, o2.4 保护功能测试：
4 ^7 W3 M: ~  m) ]/ H& p6 Z

/ s1 B/ z* l$ p5 i& C% J+ ]) F2.5 工作环境：
5 \& L$ U6 `1 l! h

7 W% X$ o6 V! |, R. g: [+ G2.6 测试仪器：

+ [# i( S, A9 [* k0 R3、样机结构信息
/ V" `* q+ S7 a/ {0 S# n
" @6 V- `, ^" h2 j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：
5 K4 ]1 w6 T( |

3.1.2 元器件清单：
  O; M+ Q7 u. s( D. @8 e) X

; m+ Q6 l: M. S6 E

6 W5 z7 x0 b. Y1 u1 |) {( v8 N: Y; U3.1.3 PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

/ _0 v0 O0 @3 d  I

PCB 底层布线

3.2 变压器绕制工艺：

5 o/ L+ }# l" [! N; m* }3.2.1 电路示意图和变压器结构图：

- w5 R5 J" \  ]$ B& N' _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；
  m. T0 _' K9 c8 j5 y& {4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；
7 G2 H. h- \" W  K  U' b: x5）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）；
4 F/ }" t2 z  T4 \7 k* s2 i! F& l" n7）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）)；
- ^; I1 x1 w! s5 x- @- F8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求：浸凡立水；
# e. |6 q7 u- ~$ @+ q* p
0 H1 q9 ], i3 z* F3.2.3 变压器参数:
5 C: w. B& H8 s1 B

0 D8 N0 M* w7 T6 \6 J! Y4、性能评测

$ r" u# l! Z; s3 _+ i: Q1 j2 Q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。

" r( x4 K. X8 [, X* q# M3 y  o4.1 输入特性：

2 H; s" ]7 C# L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$ O. F: _9 M1 ?7 N/ y( s表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
% \# O! b4 A1 x6 K0 M. x. w8 t

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
9 Q/ m0 ^4 [3 _* C

: |3 R+ @, H* @8 s* T' {7 \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 ）
' Q2 b/ w# H6 G2 E8 g4 S0 u

4 X. a- h- B5 v$ A4.2.1 输出电压纹波：
/ ^3 ?  X' i% e0 m/ O2 ^
$ A' |; c  N3 X7 \3 o9 p( o; z4 Q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。

: z! J/ d- n, z0 }' T

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

5 y& V$ e  g; P1 z& B( ?

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

4.3 保护功能：
) P  y) Q) l3 L# u2 C, K! X
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 P# c& n! n* R7 |, m1 ^
) X% _1 S7 v' c4.3.1 过流保护：

5 |5 J/ w9 Q& ]2 y. @4.3.2 短路保护：

1 Z: V! {0 ^" M, T功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
7 p4 f4 U+ e+ [1 x; w

4.3.3 输出过压保护：

  V8 v' S& P' N3 t8 H% M短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
$ G- F  w4 _4 t; f  M! y8 Q
# X9 S$ j/ t) X+ U

115V/60HZ 过压保护VO=21.8V

5 e) T2 s7 b7 p. a

230V/50HZ 过压保护VO=21.6V

4.4 动态测试：

. |6 E8 C/ A8 s6 X; D1 Z; g$ m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)

% \% H0 T! J: f, H# l5 r

AC90V 5ms

- @/ U3 {+ U( H3 X' w% K6 k8 A3 e) \

AC90V 10ms

. c; _' r2 E# q; V

AC264V 5ms

# `; {  }& u3 u* N& ?

AC264V 10ms

4.5 系统延时时间测试：
# k# m) ~  k* _* z4 w) P1 n

  [) A/ ^/ R/ d! X  j

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 M$ S9 w- f3 U- J% H5 o+ Q% `6 a

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6 其它重要波形测试：

1 x% n0 W  ~1 G. h. o* S! Q初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
7 B( ?/ L# s  j' g1 p! E) y

AC90/60Hz，100% Load

5 j6 _( `( B4 @# H7 }! Z! R

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

" E& B# j8 g+ E

AC264/50Hz，100% Load

次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）

AC90/60Hz，100% Load

, _7 O9 N8 z- A; n

AC115/60Hz，100% Load

) D0 x5 j7 |) i6 h% [( ^3 I' w

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

$ E/ N- h, O8 x* c. G. E5、EMI 评估测试
- O! O/ H2 R$ x1 `2 I
测试条件：
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）

AC115V/60Hz 传导 L 相

AC115V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

- g5 e8 z& @7 t' y, l

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

' D- C' z! ?  k4 I0 ~5 l* ~" T% o