高效率、低成本的60W电源适配器方案是怎样的？这里有答案

思睿达小妹妹

; I9 h: ^+ A0 `" y* L
6 ]) [; G! R* Y1 l# G* |" j8 v( x本文是基于思睿达主推的CR6890H 60W电源适配器方案，该方案除了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，最重要的是效率高、成本低，可完美匹配行业需求。
8 a( f, @  O# t7 T8 |& U: l
01、样机介绍
9 O+ v3 g, C( d
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

5 ]% X) C" w& D% Y) ACR6890H 芯片

  q  ~2 |9 q% n: G) _3 q1 I: [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。
/ G  F1 m1 M' i, {* Y. U7 S7 w: ]2 Q
特性

较低的启动电流 (大约3μA)

/ s9 {5 r- f5 z1 Z& `6 o* n内置软启动减少MOSFET应力

带有Peak_load 升频功能；
- w  U% l; W$ Q
6 F! I* d+ h- q7 |: ]% KCCM+PFM控制模式

9 |2 u$ l4 O7 u1 q0 E2 E内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
6 n0 |* a( o+ w9 p2 Q7 g
内建频率抖动功能，降低EMI

% X4 s9 o% I* }2 d  U) }+ ~! e内置65kHz开关频率

轻载降低工作频率
# b2 I: C' @* ~
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

7 m  x3 J+ Y9 p7 W+ @内置前沿消隐电路
& S% G0 z. l8 q& _1 X7 ]
内置输出二极管短路保护

* |' d  ~$ _/ A$ [内置过温保护并进入latch

. Q; j' ~9 c8 T9 L+ R6 M/ o过载保护

SOT23-6L封装

电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。
6 _" e2 Z, G+ t  v9 M! Z
1 h! k7 q2 L% r) a, i基本应用
! E$ u7 p9 Q5 ^  Q: b) j$ P$ J4 z
0 b- ~, {% {; i6 M% S& B7 g' z8 mAC/DC适配器

' n. s7 H; ~- j0 S. C# t! x) k. s3 y电机类适配器

2 n& u1 @7 m$ Q+ k! |/ w/ a充电器

存储设备电源

典型应用
% w5 J$ F8 b: \$ y/ I( u3 U7 v7 S

' [5 v( s' d  u/ p% p" `管脚排列
/ e. Q' m% N3 i" }* Q- K

管脚描述
& m; n7 |; g* T" o/ F+ w" _
$ E  u4 Z) D( ^# H

7 X( F7 B1 {7 h8 Y' k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。
  ?& i2 \5 k: `: y' D7 {& }
1 T# Q5 a0 U# a3 W4 u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。
$ u/ b7 z( Z1 g  _3 f( s& g5 h/ ?
/ f: T1 J3 V1 O1 Y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。

02、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。
& s8 G  {% M  [* x7 n& G
2.1、输入特性：
4 p' A9 e& i6 E- D* T7 E/ c- x0 M

' m2 j" H+ k/ P) I2 d5 \
2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

+ R8 t6 ~2 |1 F- ]8 J3 @4 r2.4、保护功能测试：

& E8 \+ Q1 ]8 c0 `4 o* h2.5、工作环境：
& H' n* {) q; w! Y4 K3 [

, w0 d) V6 y$ c# N. m
+ m/ O. x) M3 j+ L. f+ I# x2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

, @+ h# M& 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。

5 n# Z1 b1 Q- `( L% z3.1、电路原理图及BOM：
6 {3 F# @; Y: e
1 ]7 [4 c# h# n: x. _: h) \* y/ ~3.1.1、原理图：

- X; C3 e1 z5 I2 B1 v1 H0 U3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
* J9 M  J! Z, Q3 i2 W

PCB 顶层布局

6 `% c# b4 g0 N

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
  A& a/ g* w& A. K7 Y- }/ G
3.2.1 电路示意图：

3.2.2 、规格参数：
7 f1 V' c- U& K/ o" b8 O
! G. I- Q- Y% V* m+ N& E. l  {1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
; @0 n! _( R5 D8 v  ]2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( A  |; D. V: V' ^3 K- j/ X) Q! Q3）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；
9 x% F# g( {, Y# ~- F. h# H. U5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 J/ }1 P4 w" i( S8 T* ~& K6）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：0.3 V，10kHz）)；
: h9 n) A' o3 x5 W8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
  O6 F7 C: @% r2 ^; m" @9）成品要求:浸凡立水；
# u5 R/ U+ ~- u, I" c- k& B$ T. u: z+ s
3.2.3、变压器参数:

! U* U$ P* K) T! N+ [: }4 G

3.2.4、变压器结构图：
- D3 Y2 x6 W" S( R+ P) p6 L

04、性能测评
7 }7 J: j% N8 t+ d6 m) _
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。

$ |- x7 }8 x6 E. F( s! h表1 待机功耗

/ M% O4 N3 O+ y9 j! S表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
& d! q( C, s* Y

' x) S0 d$ N) G8 T表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
# v1 s) l% ]( R6 _3 Q! c/ d' s

5 ]0 u  c2 _6 H$ V! _3 f表4 效率测试（PCB END）
1 t0 w$ A, ^0 a: W" O5 [8 m

  t5 A0 b& S5 y& c* y9 F  X表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
6 q% g9 \" R8 X* K* z! \$ B+ O

4.2、输出特性：
! S8 j; _6 n; X/ h% ?
( b! H+ L$ a1 e9 z3 A  y, N4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

1 ]) ]+ X6 ~6 u# @6 ?  g% f4.2.2、输出电压纹波：
+ T" ]' u0 N0 s% Y7 R
5 k* y% C( x& I% ]* x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。
" j- |  w  n5 C+ ?

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

2 [: t- C3 [6 y/ x% N) m

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
8 c- v* w! H- m
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

3 [* i  g6 J" ]* `+ w1 @$ x4 Q4.3.1、过流保护：
3 |/ T! r) O" t
7 N! I" Z1 c& [- J' @

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。

3 Z+ d) z2 o7 }( E; l- _0 ?

4.3.3、Peak_load 功能测试：

1 J; o& ?9 m3 s& e1 v% _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

/ l" D6 L2 S5 b3 p( _* w! c) y

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

3 Z% Z8 y" s  ]: B6 K1 @' a6 v

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：
: ~5 L8 n% E$ P0 p3 m, Y
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)
' d, p* H+ A4 q/ d# b% C
8 ]/ f: m8 _: r0 C

AC90V_5ms

AC90V_10ms

9 P) `* G7 t! P% V

AC264V_5ms

/ J8 O4 l2 p! s5 H" P

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
/ w2 F8 U2 b* x1 D5 F
4 H5 l$ u1 A' h% j8 ~- X

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

* r  K1 m  F7 A5 U- U! U0 I# @

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

4 X8 K( {6 f& N6 m. k

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

" U. t* }, Z" \, G( ^

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

/ _& Q7 ]3 w7 j05、温升测试
7 R. s5 Y  N7 d/ E
) j4 Y) @9 v% k3 ]+ @测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

06、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；
3 G0 ?1 r  [. J+ t6 \& b- y限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
: }! c9 g( }! S3 S+ a
3 V4 `# v/ S9 G( O/ f- f, j9 ]

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

; y) a: B: \; `6 L, O& ^2 z) Y, W

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射