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

5 |) f# B/ R- N3 U  y. ^' v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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: B* L8 G! `/ @  Y下面我们来了解下这个应用方案。

0 a8 y, V: C# C: _" q6 @; W4 D0 o01、样机介绍

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。
" X; n  ?; Z" q2 E
+ g: M0 `+ C) G& u$ z; M. |

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

; F9 s7 K0 |' Z$ zCR6890A
) `7 [' k0 ~& Q. h" T
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。
  i0 j8 G; z  j, G
芯片特性
  R+ E$ ~/ x  S5 E2 r
7 r; m1 Q" T) H  n0 z1 L2 H& p● 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；
0 g/ y( u# u0 L● 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；
9 I( n3 ^+ z( G9 J● 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。

9 r5 \* x9 w$ b8 E7 k' c6 {, `6 X基本应用

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源

典型应用
* @! V5 i4 ]5 `$ Y  O
0 F; R) _! C* |. {; w4 _

管脚排列
% j  ]3 C$ L' B4 W0 {. K/ B
2 |6 g6 _' a; W9 A6 Q4 v) b

管脚描述

& L" Z+ I" G" A: V7 C  a

  Z- O: T, O9 h6 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。

- a7 Q! C! A/ @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。
3 [/ \* e. o) X. q, r) n6 B* B5 ~
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。
+ Y2 h6 j; l4 [# M
! D' B: b* J) M0 U  i2.1、输入特性：
+ e8 M1 x! s6 R) N6 M1 g

% B" t' ~4 M5 H# t0 D& z0 ?
' }) q4 T; I4 r; K4 `# d5 s& y/ J: a. i2.2、输出特性(PCB END)：
! g3 s- S9 o5 q* V- v

) ^. j. u; }; R  W6 u) Q$ G
- Y8 u- @- F& I! Q& k- K2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
2 y2 B% Q' e  t6 \! `$ u; ]  D

5 X5 z& u0 J: U8 L  u5 U
2.5、工作环境：
& F% j* _& Y2 V7 D+ D7 J) q, g

1 _, i( i4 S) \7 D& L
4 x3 O( m, M; i' g! H6 v2.6、测试仪器：
+ e# ]/ M& y* i  l! Z+ i$ G

03、样机结构信息

& V* c* z& T5 E" x7 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。
; T! o; B) T. A# O, P3 P
% g# w) ?, c" m9 G6 J3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：
6 D2 v$ a3 I. C8 R4 V$ _) d
; Q8 D- k0 d- I. N

/ f1 n# R7 x3 `5 Q' X4 \$ U% ]3.1.2 元器件清单：

' P; j5 T2 s3 X4 q4 S4 z( \4 d3.1.3 PCB 布局&布线：
) m4 B- e: T2 M3 V
/ b" X! h" d% R4 M* T

PCB 顶层布局&布线

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
9 E' ]9 `! E) L. a: G6 T* ]
3.2.1 电路示意图：

$ B! @# K1 `% V/ f

3.2.2、规格参数：
/ ^* ~2 X' w( W
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）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；
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)；
" ^6 E0 m. `* P0 l9 O8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
" z2 u' a9 d9 D, [9 \. v
( Q2 B+ s( |. P- q6 A. |3 j# n* R3.2.3、变压器参数：

3.2.4、变压器结构示意图：

$ }" f  L- c3 z- n8 ~* p$ x04、性能测评
2 }: B( f6 a) n+ f
$ u8 G0 t- M- r; x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。

6 w: U) W: w0 x5 U! Q' N% J4.1、输入特性：
2 ~5 G7 V7 }% O) A
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。
1 Y6 s& `$ R, ?  f
. ]3 `6 f( n8 m表1 待机功耗
% _; ~2 T3 ^0 h9 w6 Z

7 i, p  ]+ H; B4 j* x# |表2 输出100%负载下的输入特性

8 E/ x8 K( _* G6 u表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
2 y. X2 t5 z/ O3 s! s

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
% b9 l6 C/ W2 c5 m! `

4.2、输出特性：
! q& q8 k$ g4 |% g* E
! v2 R+ g% ~3 b7 @0 }4 C4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

5 n% ]2 Q9 l; I* ^. W4.2.2、输出电压纹波：

; y* T8 C9 j& l4 P% C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。

; x$ b* a1 I9 v$ b& r9 K( w( l

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

( r& x/ E" T$ [: F

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
  w* x2 v! O5 A7 t  H
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
& K# [: E+ p, ?0 I: J
; n4 {* Y8 l4 v+ A4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：
3 E& }8 y, n# v& p( D- }
/ S8 x4 i3 {* F' J* A功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 T4 c- y" \# H- ], v2 t- a

3 Y. w7 B; P7 W6 z- G4.3.3、过压保护测试：
9 A5 h5 ?- e# y; i1 Y& k* Q
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。
* b' g8 x  e" P: u: D. S) o, `

AC90V/60Hz OVP

/ V  n1 N) O# X0 \9 x

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

& ?! X6 w9 H- m% R* Z

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

% i0 c* a- \& g

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

1 z. A9 ?3 E$ ]- N/ P

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

% s+ k2 w" b# g, ^$ I* }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# J* K' l0 O; n( S/ Z. J

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

6 V( j/ t7 S& l0 H2 M

AC264V/50Hz 10ms

, h& N6 ]# x$ M+ ]0 u0 w. V4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
. Y0 D3 T3 ]5 O
6 R1 g( f% o9 K8 r2 j& ?

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

* U# Q7 b: q% B+ C* D1 |& p% A

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；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

" i% w6 t0 q. Q8 {0 A7 z: |! W

AC115V/60Hz L 相

4 O& m) w( V. G* K7 l' i1 z

AC115V/60Hz N 相

/ t: _3 p) X9 |* i/ ?; s: M

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

* c. ^- Y* l6 l, y2 g5 v- b' D

AC230V/50Hz 辐射