减小功率损耗，简化设计!搞定36W电源适配器方案就看它

思睿达小妹妹

) `6 W; I! q& n/ ~
在上一篇文章中，我们介绍了本公司5W USB 电源适配器应用方案。本文，我们将要介绍的是36W电源适配器应用方案。其中，该方案的控制IC控制采用了本公司主推的CR6890A。IC轻载时会降低频率，最低频率 22kHz 可避免音频噪声，系统采用 CCM+PFM+QR 混合控制模式以减小系统损耗，达到绿色节能的目的。它还集成了丰富的保护功能，简化了电路系统应用设计。

  G5 x; @) ]( Y( y8 F; M6 k5 }下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
; @. W9 I, X8 t$ g! z
该测试报告是基于能适用于宽输入电压范围且恒压输出的36W 电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR6890A。

4 C2 `$ [( I. v' M$ G7 [) k

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

( V, ?( }# m1 m0 H9 o" s& ^CR6890A
2 _4 i) }5 [/ L; n" `9 r: W
- @7 b3 k% v* t/ @9 F  i1 [* d+ sCR6890A 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，是一款高集成度、低功耗的中等功率反激电源控制IC。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

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
8 U. y# D: P9 D! t, `● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
2 j0 c- ^$ t$ F( U. t& c) H● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
3 {/ V' }. `* f9 |# e  |4 V● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
! j/ r& Q! N0 O● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于中小功率AC/DC 电源适配器。
! B( F0 C; b+ b3 Z
基本应用
* {$ T, v* P, Y5 G, {- Y9 N/ L
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
. F' O- a6 w- P8 i. y0 \) j● 充电器
● 存储设备电源
0 F. r# E5 f: u/ u
) z7 c6 e% F1 c# G  ~0 F典型应用

- @& s* J: ~* g1 j- ^
; w0 w$ u! {" Y( a

管脚排列

管脚描述
( a# N0 r# Y; r* K
, T, G0 H8 Z9 V2 s  X0 a" @

0 d8 \- w& W& l7 S样机PCBA尺寸为：77.8mm×38.5mm×24mm，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。

样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
" t" O# ~. E* l, `; V8 g: l% Z3 ?
- Z3 g3 U* E9 e02、样机特性
  z" T  \6 E# o+ S6 x
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：
* T5 c1 v0 w# d! V/ j; |2 U% O9 L

2.2、输出特性(PCB END)：
/ h. s( e0 J& e: ]6 F0 @

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

) V( o% N8 d, e0 f7 E* n
2.5、工作环境：
, K- L9 a! j# D( }$ q

9 \' g6 X  F0 h+ j- Z
2.6、测试仪器：

$ J& a) {/ A: ?1 {03、样机结构信息

3 |/ j7 c5 k2 f' w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 \4 r& x5 U( T7 d
3.1、电路原理图及BOM：

5 Z+ q$ |3 o- p& ?3.1.1 原理图：

" f; j6 S' L1 L% Y8 ]$ d6 {. z

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
: h: y0 A! L8 X! b  `) c( y% m) {

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
# A3 `3 I6 T) z/ M* k" N
3.2.1 电路示意图：

" {% q) p: w, g; t* Y6 K" N

3.2.2、规格参数：

* e4 u! W1 v& o" }4 |1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! D7 Q7 U4 \& H+ \3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
, q6 \& ^1 m; l7 I" F4）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；
" q  ~5 p) `( [: R; z" @0 D6）初级绕组感量Lp：850uH±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：0.3V，10kHz)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
+ P% L1 Z, C% _& G3 c  _3 S+ d9）成品要求:浸凡立水；
6 b" ^) y. V" u% I
3.2.3、变压器参数：
; Z0 A$ p* \1 R8 v" A+ v: \

) w8 n1 q5 R! Q1 {3.2.4、变压器结构示意图：

" _; \& U, P5 X) c

7 M+ W: F1 K; y7 F3 \04、性能测评
2 s9 B; X7 \! B* O/ l- G7 _, k4 d) 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。
3 }0 M9 C/ r' m; b7 y8 M. y
4.1、输入特性：
% H2 z( C  Q8 G8 T7 h
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 v! E; h* r/ y
表1 待机功耗
1 Y0 D; `. m) y/ [# G

( r$ L9 V  h$ o/ t( y  q% H5 b& r表2 输出100%负载下的输入特性
8 X8 Q' {5 {/ t2 z. a

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
3 \/ n8 P6 {: o* c: ~

表4 效率测试（PCB END）
: ]( |3 g8 C+ O3 B/ J4 T3 T

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
' b! d: Y" H. ^. Q$ k) {+ R

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：

1 D; i2 x, R. s: ]注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
& C7 }' F# z5 I. m4 M! v1 C9 F

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

  \* t# \1 r1 e3 \

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

0 ^0 H2 ~; Q3 z9 T5 u" M& F+ ?

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

: n0 U4 m: D7 ^' j3 X9 R. r

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

4.3、保护功能：
5 q; `$ d; L- Y: B$ F' E
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% p8 K/ V7 Y0 C9 l+ B: W% _
0 W. \4 w  T& Y$ w; r# }4 j4.3.1、过流保护及恒流特性
, w# ]) K( w, w+ z0 F  B  d

% S; m3 x! F0 E& n) h, T" D; K4.3.2、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、过压保护测试：
# G0 @; R4 A$ p
" G9 }+ G1 ]6 y) B" E/ ?, G+ x测试条件：空载短路光耦1/2 脚，监测芯片VDD 电压与输出电压。

AC90V/60Hz OVP

6 Q/ x; ^4 G6 a4 S

AC264V/50Hz OVP

: |& l6 B' G6 f6 l) M1 r4.4、系统延时时间测试：
* C, [2 K6 p& o" [( S# u

) U0 c( \5 ]- `! Q, _

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 f+ N6 ?% i: }: {0 F( z

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

1 z! }# U0 t& J1 e4.5、动态测试：

& {6 }& }, t( y+ B9 m: T! s注：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3A/us。
4 q) b# ?) P; W( l! t

  f/ D" w: z& f3 ~1 [% O0 d& |

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

3 |$ |5 D4 Y1 s" L6 t6 j. Z

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
; z8 e" E3 N1 {  l: U4 ?- I& v
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) A8 S9 |( C' N! i1 {! J" w

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

& [- F3 I/ Z% e/ g" c

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：

输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
2 K  w8 l, a7 b7 e3 l9 {限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

) D" t, D+ j' e7 z

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

& I& X0 T/ X' }

AC115V/60Hz 辐射

0 V, u1 @$ S  W/ e5 W8 B# t

AC230V/50Hz 辐射