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

/ L; W6 ~  u6 t! g( k' j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。

3 `5 ~4 N; X: k9 M" m下面我们来了解下这个应用方案。

% w# ]$ w( z$ ?5 I5 l! y01、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。
4 t" a  Z$ ^3 ?' R) U0 q: B

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
! Y, G4 U8 e7 I$ E
. E. i/ E7 D6 h% M6 YCR6890A 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。
/ ?+ H6 ~4 ^  Z* r" Q
- q+ r6 V3 S2 b' Q3 A/ ~芯片特性
9 d+ A! _6 w3 E3 W! b/ g4 Q
, M! [# ~$ u* s5 R● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
, q& y/ N$ V$ L4 u7 C2 d" \. t9 w6 L● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
9 A) u; l+ N' |1 L4 m: Q● 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；
) I# s$ l, F4 _● 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。

% r/ K: \  @. b) K* d( y7 T基本应用

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
3 [& A+ j8 H9 c5 B" k+ L) [0 j4 V● 充电器
● 存储设备电源

典型应用

管脚排列

& E8 w0 t; {- A. ]! U1 H3 e

管脚描述
% [2 V9 y/ z  e  I- l

6 m2 U7 c8 z7 v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。
9 G! R% {# n: o7 m$ W& Q! {- q
# S* D  G4 _) ]$ Y' a5 i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。
2 b. I. c6 W( R$ C3 w
02、样机特性

" z& i6 N- `" b% K# _3 r: 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。

/ G/ _2 }: N( o* w$ Q. P7 Z8 H2.1、输入特性：
; y6 v- G8 r% f: t) I) c" O

5 [( F5 M/ g1 Y& Z2 H' o) }2.2、输出特性(PCB END)：

% O; L) P/ A1 ^: ^* e- X  E
2.3、整机参数：
3 k2 Z5 \5 t) Y$ @! G5 ^" t

2.4、保护功能测试：
8 H, U" ]& Q. @; C1 c

- b/ Y! }1 a# A9 {0 j& [1 F
8 K$ g/ h! L. u& Q! N% N2.5、工作环境：
* H  m# o; y/ g( P9 q

  f; c2 s8 X' G4 ?0 |, B5 m' g
% a$ k- s: d- G2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
5 E: l, C1 x) ~9 |* D  G4 B" W1 S
8 X# {3 f# o; m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 F: ^' `6 w- ]1 c6 z# C
$ R: \! Y8 P% h' k6 Z8 z) o2 S3.1、电路原理图及BOM：

- b. {% O4 V% L- P2 E3 W- t3.1.1 原理图：

5 Y- N& Q  X" F7 t

3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
' f9 M' T* {3 Z# j) l% u5 r& E
3 q! m4 x# j! n6 T

PCB 顶层布局&布线

7 }. P8 z  _& g: ?& R* k( F

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

; x* b" \( G" d/ K# Q' b

3.2.2、规格参数：

$ Q, @9 ~& V2 t! E+ n1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 d+ c3 Y, ~* P  R. \% ?3 V3 w3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
: m" ?. x6 |9 o. o; P4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
; x4 a: O9 g+ {" q7 ]! I" n0 B5）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, N4 `3 n1 I& f8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
5 E; p- M- v' X; V
' D. U& q, E4 Z/ w7 x, ~5 `6 Y. k: M3.2.3、变压器参数：

- H8 g7 x4 w3 L9 g: G$ t1 y4 s3.2.4、变压器结构示意图：
3 R5 O8 O( {9 y* [' S

04、性能测评

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：

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。
7 l6 ^1 T; z+ C' H3 y* A9 F
表1 待机功耗

+ e  F% F1 u8 J$ R) i: O表2 输出100%负载下的输入特性

1 `) L$ a; S$ Q& \, ]- ?表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
6 t+ X0 c& z5 {* B9 n5 J

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
/ b- H- j( y& W6 O& K4 R% ]; d

3 c: I0 s9 H7 b4.2、输出特性：

6 T9 O, I6 X' O5 O" V4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
4 U3 h" V; @, L) _4 O2 r4 F

4.2.2、输出电压纹波：
! }* _" W/ m8 t4 ]  N
# ^" Q( ]. S( d$ y" ^0 Y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。
3 b- J- U) a& Y' I8 p0 I+ `/ \3 Z

+ B9 X+ [1 x3 ~7 q. ?

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 q, j7 |7 H! W, n: D4 o

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

, l, z5 Q, Z# A" T* p

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

4.3、保护功能：
. D& e4 t$ p6 I
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
& P, X2 _6 y/ C6 z7 Z
4.3.1、过流保护及恒流特性
+ G. @  c  j$ Q

! p) [3 \* w  r0 _/ H2 H4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
- W- H$ s4 g# w& F7 Y+ i3 v2 W: j

. R1 a7 k7 _: f- d! B8 s4.3.3、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

2 a) G8 `" x+ v; n7 A; F% V! p

AC264V/50Hz OVP

1 F4 T8 j$ I$ _( `4 b$ R) c4.4、系统延时时间测试：
( w) N, }2 K/ ]' N

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

1 o' J; E" ~% V0 f& Z

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

  }0 u5 A% s- h3 e- E4 \5 }7 t

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4 p# ~2 m! Y3 E$ T, p& r

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

! Q/ _4 m6 O' ~; Y

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
( \& V- C& h" R# _! V, G
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。

7 v& H5 [1 P' I4 F' ^8 _5 `

& X( j: L) j  p/ q) j0 C" z, h

AC90V/60Hz 5ms

7 L/ P( [, d/ C( O/ t/ f6 v

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

; o' T- j7 W3 K4 V+ j( D

AC264V/50Hz 10ms

+ M: P$ x6 C# S; n5 H4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
/ V  U5 d+ j) a8 u, F
) y. [( R- f( |- X

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

) Y2 Y  y. Z0 u: y

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

5 f' @2 W6 e3 |. ~4.7、EMI 评估测试：
# |4 p, u$ S1 _; O
( Y( j$ j) `* S" D7 c* Z1 Y" n输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
  Q6 j5 x# w! j' G8 ~限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

, |  X/ W1 j$ ^  y( V

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

1 H; n7 t3 {- z) X9 K( `  {

AC230V/50Hz N 相

, i" t3 A! @& U4 T/ O

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射