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

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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。
) I6 M; R8 v' U+ [5 w
) ^4 p, W) H$ C# i; B/ U下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
' z0 V( {- n8 l7 z& e' Y
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

: H( z& P3 u: I& Y& lCR6890A
7 E: F# }; S& z3 S$ }1 e) q
0 C. D! K8 X' pCR6890A 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
  [5 V0 z# X! A( K
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
1 [2 X; ~: c  ^● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" `( x' o( g" o# S● 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；
' v, ~4 I- M) h* k7 m● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
● 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。
' d1 k; |+ m( f& O. \& I
基本应用

! I2 q# ]: L0 P) n" u. \● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
/ R* Y8 h* U2 s● 存储设备电源

典型应用

- g0 x( g0 h; v6 X6 Y% E
7 z% o% L/ X3 p+ C" O

: i! X5 ^6 m7 f" r+ e& H/ ~& I管脚排列

1 U+ S7 D% ^2 }4 _  ]* W0 }

管脚描述
6 Q) U# s" Y( t8 f
8 R0 t; Q- h; M. q' i' m

, q5 w+ o5 L9 d4 ?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。

02、样机特性
" d, w" u3 C! a- s
7 s0 C% g5 S0 d4 ?1 B2 I" P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。
- `/ A# Q* C5 d6 @
2.1、输入特性：

: n9 M$ k  w; F2 O) z4 B. t
2.2、输出特性(PCB END)：
& T' {* e3 n( v' o/ V7 ~

2 b. q$ j' S6 m! c9 I+ [5 S, J2.3、整机参数：

% x! Y4 v) z: s; o5 I/ b
2.4、保护功能测试：

/ s% _7 X: p& s
1 K& Q  |  Y) Z! u2.5、工作环境：
$ d9 z* G! c( a3 |

' M# G, L1 N5 L* c
* v4 `3 I7 }- b  Q, H2 u2.6、测试仪器：
. }8 M3 Y0 p3 ]

03、样机结构信息

3 v, @& N3 w( l2 j' T+ D( i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。
, q- `% S8 P0 [# ~1 e
* c" A" w; j. o3.1、电路原理图及BOM：

# k1 R8 c8 |% j, S7 `3 M& `3.1.1 原理图：
6 N2 I4 e7 `8 q

: K3 F9 H' i6 d( }2 H9 [, y3 @3.1.2 元器件清单：

! r; e; p( @4 Y' [0 i+ @- ~3.1.3 PCB 布局&布线：

$ `8 G2 l# _' W3 l: M

PCB 顶层布局&布线

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 k! ]$ O( S9 M3 d1 E$ U9 [
2 E/ R& {; L9 W1 g# z

; U, Y/ ]1 E# s) u  d. R3.2.2、规格参数：
) j: w" m0 t) Q2 X  y
" I3 j; ]8 q) ~& _2 D. b1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
! F* l* y- T% S$ v2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
4）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；
+ h+ S! `5 [& {6）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)；
# i2 g+ b% O. N# x8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
0 U7 x. C$ ?' u9 O* [% ]3 R9 P8 r9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数：
/ v0 l+ @+ _+ \

3.2.4、变压器结构示意图：
' k7 w4 Z* y1 I# Y+ K

5 j+ A+ h( y  H+ l2 z# [* h04、性能测评

$ }6 j  t" v/ O2 R' a% C2 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。

+ h- z/ y% J9 R6 l4.1、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。

& H8 N+ M" v& j) l( E表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
1 [) P1 u+ q0 j8 u

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
) y6 l- C- v. Y$ x2 U$ Z% m$ I* q

表4 效率测试（PCB END）
7 E+ }: j# @( q

0 A# ^$ I9 ?" N表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

$ _7 Q; T3 }8 x) |4.2、输出特性：

: d" ~; P/ F8 w" g5 }7 N4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
) s1 N9 J* Q0 @4 n. a

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。
  r1 g3 L4 N( o5 F) w, N! w9 ^( G) ?

: K" m) P# }8 G6 [' V8 q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

' u1 d6 T- \) I3 a! U

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

/ r& F8 l" I: E1 e- ]

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

2 r( ]2 t7 C3 c

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

8 [* d* \+ J; Y5 D$ p# ~6 p6 `4.3、保护功能：

+ g. T; H7 a1 ]4 j7 h+ }以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 N4 L; E( ]8 T# f9 b
5 i; H$ e- H' ~9 x1 s5 U4.3.1、过流保护及恒流特性
- s% I/ ?, o' }* W1 J  ]* [

& n, {, g4 X! J* b  }$ a4.3.2、短路保护：

: [6 R2 I3 V: g, s# J功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
* M7 b8 W  c3 Q

4.3.3、过压保护测试：

3 ]( k% r- x5 G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。
/ x0 `) b9 _) W. M2 R. l

AC90V/60Hz OVP

5 J" |3 P& [5 ]$ [

AC264V/50Hz OVP

; S9 i9 h: S9 @! }4.4、系统延时时间测试：

0 x1 Y, J5 P+ _# j& _: A$ ]0 F

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

( {# e: N8 t0 V8 ?/ V

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

' B8 |) r6 m" T* v7 c% `

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

* E' ?2 H, B# Z* x/ |  r5 U1 B

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

4 e- k- X- }' c9 S& }

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

! Y- F3 j3 ~; y. O) |( u4.5、动态测试：

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。

0 q5 z- p0 V, P! ^7 x

! X4 l! ^" U0 `6 E# r& }& N

AC90V/60Hz 5ms

; r9 ~* Y) K: F- a3 h: r

AC264V/50Hz 5ms

; r8 J7 n$ z* `- b1 p( c! I

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
4 \0 z9 _( H7 f- k; l0 Y8 c
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
+ e4 N0 D% v' [' w
) z. {; o: h' t1 g) F$ s0 [" x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）
! Q- s) A' @, ~+ k8 E; M
# R; }0 O, }! {+ x

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射