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。

; f: x& S: w9 j# u; l4 s$ a下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
, x# o7 n# W' l7 d0 @, E/ \4 b
# f" m( q4 \4 `% h1 {* `* G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。

; o  p' b# k6 }  \8 s  ~  w

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

CR6890A 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
% Z4 a* Q! A) n: I& H4 u5 h
! q) D+ }. z; ^- ?● 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；
, Z6 ~# g1 }' [; J0 }● 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；
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
2 O" L5 `+ J0 s) h6 c& w; U0 P; J; v● 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。
4 V( j/ Z3 {, a  @% f: U
, }3 d* t& J' h) S8 D- u. ~* n基本应用

6 D2 n' m% h1 |● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
1 {8 h0 N2 `  t- [- ~: {% t
+ v( W) J/ o0 y$ g) _6 `# @: g4 _典型应用

+ s. S. C( l3 d+ t9 S$ F管脚排列

8 }8 }9 e% o% Y2 ?6 U/ g

管脚描述

2 |, k- u+ _2 g- Y( t4 }

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。

, F2 e& {) u! y7 i( R2 `6 d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。
* K4 L2 A/ k, Q( h  T/ ], e& j
02、样机特性
. A( ~& M6 g- ?, E
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。
4 F9 x; g; Y$ d- b( X1 }( w) u
; w6 F& r8 x' Z4 J, n* ~0 c1 @2.1、输入特性：

. l" t7 r' p: i; l& j' S
2.2、输出特性(PCB END)：

$ j! y/ _  O' _0 E
, U1 F3 {3 w' ?) _6 G/ \% s! W2.3、整机参数：

3 |; e+ J( R( H& B% N
3 s. M- c" e8 C2.4、保护功能测试：
2 ]1 l: u. y; s! |5 l! L7 |

$ t9 O2 X7 x  Q" x$ R6 F3 u
( B5 K' b) ^# D! H1 ?( e3 G6 e2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
7 g) d; j" m! ?6 L- [' r3 f( C. H

03、样机结构信息

4 {2 {! D. p- s7 Q: |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：

3.1.1 原理图：
2 u( g4 y9 f. d6 u: U' ~

3.1.2 元器件清单：

9 a& _4 t0 [( d- d  c1 }3.1.3 PCB 布局&布线：
: `# d. w- y9 C, X1 h  e8 |
# b$ U. f- r3 U1 e/ a

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
  v6 p) a' Z- ?& l: o7 p. h
3.2.1 电路示意图：
- A4 t* ]3 s0 ~" }

, Q- K; O# Z* r3.2.2、规格参数：
( x* k/ Z; N1 I9 }# V! `# Q
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! J; M! C$ `3 E5 s+ K3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
$ K, k1 I5 N( a3 w2 C4）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；
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)；
( v# E, s7 q- k8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

" M- j' s7 y! r1 w1 r3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：

" F9 H: }9 N3 i) g3 m( w+ K

( P" Y; L% V" A" d* f6 Y( v04、性能测评
/ {$ s+ b6 {) Q5 [8 g6 b
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：
) a- B& X1 U! Z! b5 s2 W5 O! @" m
- ^% g8 E: r" g& [9 |: K1 M  i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。

" G+ }5 h2 N5 x0 W! I表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

6 G7 U! m, a0 K; S# H表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
3 \% Z( D/ `& }

表4 效率测试（PCB END）
3 D. ~. l4 D( z& _9 l6 ], j& d

; ]1 k6 {/ S2 f7 _2 E表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：

6 }7 r5 H5 P' [1 s" O. i0 _0 @2 a4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
% L8 |3 B9 N. f3 t$ [1 x$ b9 D* U. C

1 @: {. d1 `8 l  N4 ^4.2.2、输出电压纹波：

$ W) i. d; v% O" ^' }4 Z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。

  w0 @, ^, V' w2 s

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

. n3 B5 q4 V, p) a. ~' ?

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

5 O1 Z& e4 D. N4 D) ?  }  x

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

7 U( i2 I7 W5 E0 f4 E4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 t$ ~4 Y% m+ A) f& h% x0 |
4.3.1、过流保护及恒流特性
$ i* D4 H1 `/ i+ u; h/ j) S

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
& Y! A/ U! A9 b# K

: B, z' ~/ N3 \2 O: F4 G. \! Q4.3.3、过压保护测试：

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

% o) D# `; p$ e9 v

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
( H) Y  k4 b; j- w2 X6 G* r

7 `1 p! g- [! \/ n6 \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

) y1 P  z( d; `! T; s

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 Q5 V3 z9 p# |; k  B; c/ ~9 S

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

8 A8 Q9 D& ^' L" N6 N0 f/ x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 T- q7 I- k, a
1 I* O! I( V7 M3 H! \

AC90V/60Hz 5ms

! z0 }5 W; b) h- A- D! i. i7 [. x8 O

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

( \4 J' I# Z2 O8 I/ f2 ODRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

) X: o( L$ v# `( A: |. v

AC230/50Hz，100% Load

9 i: t. L7 D& P

AC264/50Hz，100% load

& y6 B! m/ d6 W  N; {

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：
, l3 C* ?' {8 y" v
. g$ \' D: u, l5 W输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
5 ?* v& ]; m  `; ]5 P6 l4 v限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
1 X! N0 W% m7 y, m
  u+ T- [. `" n9 K$ G" {

AC115V/60Hz L 相

, _2 C* W# |3 u3 q0 Q( O4 t

AC115V/60Hz N 相

* `8 R0 {: Q7 b, \( d

AC230V/50Hz L 相

' F; {, V2 Q+ w/ R1 {. b/ i; K# w

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

8 p! b; [- u! C- d5 o+ [

AC230V/50Hz 辐射