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。
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下面我们来了解下这个应用方案。
) w3 H+ e$ j4 b2 `! J8 ?1 i3 u$ ~) M8 y
01、样机介绍

! W7 f0 J2 x) {, ?# C& K# a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。
" c" _6 F% c  b9 ]6 B. o+ k/ F# k
; |( n( E' b4 J5 e/ f1 {. H

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

4 ]+ T* B1 e& _$ N" {* jCR6890A
# y4 o& i4 A5 w' Z, j! x
& C% p5 x# H. Z$ _- w" [7 K* 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
0 _$ J  U* {+ L; ^; ]
1 {) e& Y: O0 k2 ]; n- d● 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；
0 o8 C& _) e& J. U5 y6 w( |● 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。
7 U. S* l7 r/ q
基本应用
! G& I0 a0 @5 ?
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
4 M; E. V2 h) `# F# M& E/ ~● 存储设备电源
4 W* r, p6 `$ X( X
$ ~- j7 S0 t1 |. w8 T* J典型应用
5 X# S) W: d1 N! `* X
! d9 M) m8 ^. k- X

管脚排列

( p4 h# i0 W2 A4 r* y2 h) H

管脚描述
) ]" B. Z% J9 [3 @& ]

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。

: T3 D# k& N- \  e+ x3 @* ]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。

8 o7 R0 y1 |3 ?5 ~02、样机特性
1 N7 \6 K7 C7 ?/ k+ U! 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。

2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

, G2 U6 ~( N  u9 K+ I1 ]2 [& q2.3、整机参数：

  n- ]4 |6 E9 E2.4、保护功能测试：
8 d3 r/ `8 E- `- H

. U5 `; n; X3 p( Z! D# o, f  s& `2.5、工作环境：

# J/ d6 J! u- J* S4 E: _2.6、测试仪器：
) E0 k  a! s+ `! y9 L6 |

03、样机结构信息

: A: r: N  G- H8 I- A6 r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。
7 W" \6 p6 c% v
, x% w2 F% h: I, v# M* M4 z7 F3.1、电路原理图及BOM：

( s2 a. |7 z9 S( ^3.1.1 原理图：
& C, `6 W6 o, u$ G9 S5 z6 d+ V3 b
% _4 o3 }/ Y) l" @3 x6 }

3.1.2 元器件清单：

' M" C* [; O, `1 }- P) w9 P  i8 E3.1.3 PCB 布局&布线：

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：

8 P* N) W8 o: E. E4 k/ Q3.2.2、规格参数：
$ G4 p' g" z6 U8 e0 z+ W
; r# u) m6 h" Q4 E6 M5 d$ B; b1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
0 R: k4 {' B2 \; Z7 B: O2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
9 U0 H8 f! d% X0 b4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
, c! ~* J# ^5 b; P* O4 m! |! m2 E5）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）；
2 v/ b9 [* \& y# p1 g7）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；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数：
: G* o5 i0 r  m6 A4 ^

7 m: K5 o7 J5 `& I0 _3.2.4、变压器结构示意图：
# B! i' o% }) k" c' E$ I

! o8 }4 m# S' O04、性能测评

% z" ]2 P: C' L7 k2 D1 v9 D; 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。

. {' H+ u' l) k; J4.1、输入特性：

, p% j: C" Q. b9 E8 s- d/ B2 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。
) }2 R2 q8 f, N6 d$ O/ I9 Y
表1 待机功耗

7 W& d5 y# C/ P3 h) p表2 输出100%负载下的输入特性
) }* {9 [3 Q0 R% m2 b) z* y

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
4 m6 T/ i' |! ?

表4 效率测试（PCB END）

2 P$ P3 g( O1 ?& |! x  E表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
9 t0 z$ A5 _/ y/ z& i

4.2、输出特性：
+ j1 a/ ~. b- F# \" U
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
$ S" w! K* _3 l+ N8 n. d: g: O+ h

4.2.2、输出电压纹波：
+ R; s' m0 ^& F7 c  o
' ~) V% H) r  J' F  d' |9 N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。
+ s, y: R, I! k( n# p' }/ s2 X* t$ e
0 O: v7 [$ Q. H' c5 c

8 I5 Y! \1 b& b9 [+ N4 Z' W

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 V0 b- [5 Z; ~

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

$ a7 t; l- U8 F% [% b4.3、保护功能：

' n8 S: @1 D# u( o& Z" I以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护及恒流特性

) {. D8 U$ L+ q. r0 g4 N  |4.3.2、短路保护：
0 V. q; w; Y( F- z( g
  l$ X8 x* {/ i) d9 A' [' C功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
4 K; y# T* [" W7 B

4.3.3、过压保护测试：

# Q) y  E5 D% _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

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
" k. q$ f2 o4 N8 P7 \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

7 E% s  _5 o7 n7 ^3 _. B

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: A2 B* N% q" \4 q. X- ~6 O

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

* Q" j4 J8 G) N0 z

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

8 l! W! D+ u, ~- h3 n5 E4.5、动态测试：
, f/ `" e" S7 s0 i0 \( y
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。

AC90V/60Hz 5ms

* F$ P! @* M! C0 `9 X5 J6 u; \

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

& K4 q6 b- d4 [8 b# t

AC230/50Hz，100% Load

& h: m* p4 l5 ^/ A# F, O2 j+ m$ D3 m/ v

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

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；
/ x# z3 w  Q6 [5 r; o限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

0 W  D* a1 N7 w% q7 \8 N. Q

AC115V/60Hz L 相

, v  g" D/ ^' w# Q

AC115V/60Hz N 相

% }3 Z* m  `0 m/ J2 f2 H

AC230V/50Hz L 相

. R% i* _0 {) _2 |5 v) O

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射