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

5 |. ^# @. T# v3 H2 _
" q+ m( P) B' D  X( B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。

01、样机介绍
+ N* [6 Z2 y' U7 Q
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。
3 Q' F2 T. {7 X; f

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

2 J& ^0 t5 k" v( `$ i2 rCR6890H 芯片

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。

特性

较低的启动电流 (大约3μA)

) R! d) y* z% g+ M6 D" B内置软启动减少MOSFET应力
+ \% k  W; M6 X4 k
0 ]. Q' f9 z; ]5 a3 E' P$ F, O带有Peak_load 升频功能；
2 D* W0 C( T# H" U$ H
CCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
' m$ H4 J4 c9 g5 Z7 E
内建频率抖动功能，降低EMI

内置65kHz开关频率
' g. H/ f* n5 m% K
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
8 o/ C" P& ~" p
8 r- ?5 \% z$ F; x* O. ~7 EVDD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
8 }9 ~9 `# w. l6 A, B
0 @& |8 W% D  G8 b5 o内置输出二极管短路保护

内置过温保护并进入latch
9 Q# K$ a* f- k  e
过载保护
9 V* P4 _( T* ^# L& U7 R+ ^
SOT23-6L封装

+ P. Y- [0 Q9 T  w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。
$ ?1 \: c2 A4 n- O3 v& d
1 v% E. x2 f1 b! `/ a4 w8 r: u基本应用
1 d" s. ]3 W# [5 h. \* N: C  K# @
AC/DC适配器

电机类适配器
( D6 k! Z$ z# c& [& x$ f/ l
( X. M$ m5 ~( X" N, b' m充电器
3 p/ ]5 N5 x+ R& x
存储设备电源
# [: `5 T1 T: M3 Y. {; l
* I' u. r6 v, y9 K典型应用
9 U2 m$ |' F1 g) r
  {6 B3 h" S; a9 ~6 t* K

1 x2 n4 J. c: M( [8 \管脚排列
6 G% D' Q' r4 Q, C+ S$ P* X

管脚描述

5 d. Y# N2 j4 a& K- V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。
+ m$ |9 H2 P& T& J( [: G9 l
# f6 l7 k) c' h' A( u4 e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 x6 y& a9 Z2 A* ?4 H5 x
2 l% D. s% i' j* _% p02、样机特性
) n! [1 L" w6 c  Y( I
/ x$ L& q" k6 F& Y* 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。

9 U% ~( `% f$ H0 t1 O2.1、输入特性：

/ K& K  N3 ], H& e6 K6 x5 D' h5 ^
' E% n+ ~" R: k; b2.2、输出特性(PCB END)：

! f3 a- v' d! @0 V
2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
6 ~5 H1 C# M, c; w0 I# n

2.5、工作环境：

( j+ c% [' k5 y, z
7 U. d6 \# q* i) }( V2.6、测试仪器：
0 d/ X) g  m3 A, B' H% z

03、样机结构信息

$ N: C& H* ?6 y2 V/ u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：
$ t( ]  _7 b# g' ^  V( @
3.1.1、原理图：

/ \! N, P8 n6 B) h. t

3.1.2、元器件清单：

" t% b1 ]3 ^& Z  D

3.1.3、PCB 布局&布线：
% z, s* m+ ]( H
% n3 q3 \. @+ ]5 F/ Y! o

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

1 c$ t' s" F, S6 ^

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
4 ?  M7 Z% Y+ U* D2 w, D

3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
. z9 W+ ?6 }/ B# x! y/ ^2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" l7 a* k5 \4 B7 x3）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：0.3 V，10kHz）)；
3 O0 h1 h; w* j+ d6 n: \8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
6 \, A+ E+ @: g5 e" h% Z
: L8 \+ t5 w, t  J2 F% D3.2.3、变压器参数:
8 _8 L1 k1 E, S+ U1 R% u
0 C8 ^: F( v8 l6 s

7 i6 q/ E) ^1 ^. B$ H3.2.4、变压器结构图：
6 H* s+ `  A- u0 J" B( d' x9 r

2 H; w. N" W+ X. `6 {0 u6 [: t04、性能测评

' p) Y- }( ^9 B% o/ \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。
) g1 ]( r; J3 S, q6 g
3 f3 R- G% c9 f/ r7 {9 S1 ~4.1、输入特性：

" ?' g3 e) }- S1 h& m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。

% N; l) v" y( {' _- Z# D+ L表1 待机功耗
% p; X# x. Z! {. p; d

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
1 f: M/ O5 \% j2 B  \% g

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）

  U6 D; `  H( s6 @4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）

3 Y5 e2 b0 U* e. x4.2.2、输出电压纹波：

: f' A' S/ B. |; F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

) e6 p. `8 ?3 }- e, G3 n1 R

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：

  p7 [/ b1 d4 P! ^* @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。
# |8 h& N3 r. k4 d

8 U( S* D  ^$ T" ?4.3.3、Peak_load 功能测试：
9 Q! Y. n& a  l% ?% P( I
2 V$ }$ B# {/ ^: J$ M' H0 p1 `9 p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。
) x7 M9 x" B6 Y
# |& A6 i5 e* j6 y* I$ b

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

) Q" a1 @/ |0 I" [

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

9 m2 s4 L& x6 X5 C

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：
) Q4 Y  G; E: q5 M) k
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)
' O$ y. t0 C# E8 L$ o
/ g- S& c4 c% M# L+ h4 S# N

AC90V_5ms

AC90V_10ms

: T7 F0 J+ z- A; W. Y

AC264V_5ms

AC264V_10ms

# J7 G, P3 D3 J& y' {* V; O/ f4.5、系统延时时间测试：

* ], L- Z: k  }4 {

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

( z! X. I% S6 J/ D

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

0 D0 Q! Y' b9 n% C

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

0 m! G. x. T$ c- n: T$ W" |' E, V+ o

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

8 v/ Q( Y, V, |/ Z/ d

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

9 c0 b0 h6 s" Y( u- z) w8 ]05、温升测试
( Q4 E& e3 Z( w& S+ _
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

/ b" J- d8 i1 S  Z5 ?8 d" g2 [+ ^

06、EMI 评估测试
8 _* a, m8 j0 f# c+ _% q
测试条件：
& g$ o/ [1 E- R; O7 b5 W. w
3 M, L; T, Y5 K输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
8 E7 V+ `; ^- M" K" U+ {限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
5 ~- ?) u0 }9 H, ^7 U( V

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

' Y2 }4 G% `1 Q, C3 v

AC230V 传导N 相

- [, `% |2 f- N4 B, U

AC115V 辐射

AC230V 辐射