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

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。
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下面我们来了解下这个应用方案。
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01、样机介绍

2 C7 G% s( B3 r  [+ |3 T2 A* U+ m1 j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。

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

' u, ]/ M+ {1 h# ^. vCR6890A 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；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
# F# v  n) B3 m8 Q● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
9 F- ?( E% ?9 I9 j% E3 N● 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。

; t- s2 D/ s0 ]/ ]基本应用

● AC/DC适配器
) @1 R/ E5 c; V7 p● 电视及监视器电源
; E: S( e$ Y# r5 z! E; _; D● 充电器
● 存储设备电源

典型应用

( ^# T4 a6 ]  R% E

1 m7 ~* {& B8 k; m' B管脚排列

, z, ?2 W: f& [/ l8 g4 `  e  ?

管脚描述

  T) l6 q9 M" m& U6 \

1 [3 S( {% n  v* ?& _8 \8 y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。
. a) @3 _( s; d% |8 B
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。
, L" o8 t8 e( A- b+ j  I4 Z
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。
( X. U- M6 d  V& ?
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

; M3 D. K8 x# A2 ^  z1 U2.3、整机参数：

" k: o- h9 `+ S8 F2.4、保护功能测试：
4 D6 Z" F& Y  X  n, h

! `: l5 P$ F6 P; q" y- R/ b$ @
* Y. {; e" r4 u; P9 k" N- D2.5、工作环境：

; n( o9 r. M4 p9 Z8 ~$ r; b, |
2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

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。
1 x  `9 u& ~) ~+ V- ^! i2 Z2 V
9 k- K$ v, b; X. j/ K" W3.1、电路原理图及BOM：

6 b5 ]" C7 A4 v! h3.1.1 原理图：
' D9 a  r  I, d

3.1.2 元器件清单：
( g2 K  `2 g( @# w' R$ f7 k

3.1.3 PCB 布局&布线：
5 z$ {0 o2 _2 ~9 w# q/ b( ^
9 O9 K; \  y" ~, v& [& M; |, J

PCB 顶层布局&布线

* g9 B( {$ t' t5 D5 g

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

0 T! }6 `$ |8 w3 A* \

3.2.2、规格参数：

0 K% z" I/ F6 f+ p& l1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
$ t+ S! V( ^* _" o. Q2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 @2 J: `4 y/ R6 X2 p3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
9 x7 S, }5 m' L# ]7 e5 n4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
) Y0 N( X2 k+ l/ f+ y* a6 g) v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
7 r) g, f8 I4 C  k, z$ c6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
8 T, R! _! h6 I9 Q+ T9 }3 E7）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；
& d2 ?% F: P+ p" J$ I% A1 m. K9）成品要求:浸凡立水；
9 C) t+ ]: P! {! W
3 n) M' T0 z5 }0 k6 _5 G, K  U3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：
: X) I, C, E1 I
' D4 y( n8 |# v7 k) D% L3 t) h/ v

04、性能测评

8 Q. q+ |0 F) g; `$ n% l4 t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。
2 o+ A4 X6 e  I9 N
4.1、输入特性：

* O+ x4 p7 @, X- l+ 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。
5 J9 E* ?5 V# W) c& x$ m) h% o
表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

! V1 i3 G2 R8 q- `/ Q' `& H' \3 Q* }表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

( p0 B2 ^. Z% b; o; e$ r表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

( o& F3 A0 m2 C7 x" U5 u* N4.2、输出特性：
0 g& d8 W* Q/ K+ f
) E  _2 K0 r/ v4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
0 |3 r! j* n7 @- o' m# i% t

4.2.2、输出电压纹波：

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。
7 O! g2 x& K' L. Q7 p1 E( A7 l
' O* H1 @4 v) O

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 H* J0 g+ z8 @

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

0 x& ^0 M* D2 {1 n4 W

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

$ K; b0 t7 |  G' G4 y

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

4.3、保护功能：
1 \9 [3 w2 W$ K; O0 }
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# J* P; z+ F) |* A; `& B' a
4.3.1、过流保护及恒流特性
) V4 I7 l& b7 u% M" z

3 h; S- f; E/ E3 d3 y4.3.2、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：
  t/ T/ e! u8 a4 K( h# |. Q
2 U5 m7 {! t% @& l, S1 c, ^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。
. s( @* m3 C2 R5 t( ~4 F: s+ _7 [  n

AC90V/60Hz OVP

' W4 {$ f7 r" s3 t- p* v5 Y4 b

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

' j7 {. M5 ?5 u2 F; r' a

# p7 R$ ^0 n: i! P5 p

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

5 L# Z/ d3 b6 z5 j" y& I) M

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
+ I2 `% x. x* ~& I2 E
1 I' T2 ?6 X* y4 @6 R* r7 r0 ]8 [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。
' N; P$ u8 X) ~# l9 O- f8 \- I
, X( J' m4 c7 k9 V9 y9 {

/ c6 M  g0 F7 O3 I0 G- O

AC90V/60Hz 5ms

4 L$ @) F! E3 u& T! D: v

AC264V/50Hz 5ms

; s. l; X  i8 o( l# u

AC90V/60Hz 10ms

; I: i% |: H2 ^3 z+ [) h" r

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

) r3 w- ?* V& a; bDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
. \8 v! V) j7 ]: d1 n3 V3 V3 X
2 ^7 y! k  T  i8 W* ]

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

1 ?9 S% d! `2 @7 k! x3 }

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

+ T# i& m; t8 m4.7、EMI 评估测试：
& ]9 o* B( x3 O) O! d
输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

2 }. p1 u2 R( P; V  E/ j

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

0 z, f7 r$ [% y9 [1 s# J

AC230V/50Hz L 相

3 P( m* w) U- A  R

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

/ v, J% D3 Z4 ^. O# N; Z

AC230V/50Hz 辐射