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。

下面我们来了解下这个应用方案。

01、样机介绍
9 w- ^0 Y7 ]4 J4 |, `) j
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。
' j6 v) n& w- A6 F% {

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A
& R0 i: L6 e2 W0 P
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。
: C% f% y; \4 ]6 J
+ s( q7 N8 n# D' P2 b8 a" k) t% u( Z芯片特性
! X' Y6 o5 I$ p) D  i
( N, J2 b: |- Z, 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；
● 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；
( B, f0 W- ]9 L, A9 r● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
% {4 Z2 {; m7 ^; Z6 i● 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。
" ]* t3 ~6 [2 C6 Z
, i8 h- H. S0 y5 I) L* e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
1 L$ V( K7 y- [8 r5 r
典型应用

0 Q( [( I0 b  Z' L管脚排列

管脚描述
( p* o% V& l& G( c/ s

/ r. r4 A2 a- F$ |% Z1 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。

6 j* }0 J0 f3 }2 E- c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。
4 w. |* O% n# g7 A3 ]$ D# f
02、样机特性
+ o2 K0 a+ x2 G1 V
5 r4 n# M" k. R( i* o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。
; f- T$ A4 T5 H
7 l+ M& j  m7 c( R0 ~2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

0 q& k/ H! G8 ^8 v  N- T
2.3、整机参数：

/ a6 |4 h; L& \
# [+ R. n' d4 q6 p2.4、保护功能测试：

+ U4 p8 P3 [0 [, a! F+ S4 p
2.5、工作环境：
! l1 M' ]1 X% u, \: K* s, m

' k- Y+ h; S/ s
2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

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。

6 i: K) ]1 h& c' r3.1、电路原理图及BOM：
0 ^, \7 U6 J. W. ^/ P
7 X2 C- w2 e% g0 |( L! Y3.1.1 原理图：

3.1.2 元器件清单：
+ t0 S& M2 u# S6 J! M

3.1.3 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：
, k- G8 @* J& A" q; x1 ?1 t

$ r4 c$ W4 [' u) [' ~2 ?2 @3.2.2、规格参数：
9 A' C2 Z' ^7 m9 O0 \8 I5 ?' ?2 t  H
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
# n! e. e3 F+ M2 j4 e2）材质：TDK PC40 或同等材质；
. s# n8 r7 [0 U4 `+ S% [# y# _& v3）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
) T/ J- ~& w6 N& N9 H5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6 Z" r/ ~* D  y0 h- h7 R6）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)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
0 }9 f; t' E, P/ C! }; G  j$ W
/ {6 n& Y/ ~7 ?7 U/ j3 S3.2.3、变压器参数：
: r0 D1 O, M: ~% `

1 j; f. W) b- h1 n6 n% M% n3.2.4、变压器结构示意图：

8 X' u* F# A/ ?9 }

8 X$ t9 M  q) b3 [& t/ c1 C6 Q04、性能测评
, `. n3 k& G/ M2 P1 N# w/ H
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。

* q$ c' W& s+ `- y4.1、输入特性：
8 y5 v/ B7 w5 R
% V; N1 p- r2 C; ]1 `9 Y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。
' L2 H- j# T4 z1 Q* p! r2 @& z9 |
# {) Z8 |9 G- U' C; t' n' a* C* u表1 待机功耗

5 A2 A: ^9 y* K, ]" w表2 输出100%负载下的输入特性
) f7 x7 C' F- R

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

! w* C. m) R8 f. u2 ?6 Z4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
! S# _% y2 A+ D7 V$ W' C" q

: O% Q0 P0 f( q4 p9 f& P4.2.2、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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

8 s3 L1 Z0 X  q

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

) m& S2 ?" A+ j0 Q0 T/ ~

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

3 ?( |7 D& o3 X& I6 x) ?4.3、保护功能：
; F! l7 P6 T, h# Y- q7 `
& I% P0 t0 q4 D$ l- D  b以下涉及过流保护、短路保护的测试。

$ @/ S5 ~2 ^4 B4.3.1、过流保护及恒流特性

( S/ L1 T  R; Q7 L) V3 i) Q4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 Z' w8 V$ p# X* H0 s  M0 O% q

2 K7 b% y9 r! x, I4.3.3、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

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：
6 `" R0 A( L" ~; t% m! I6 [( I

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

+ Q& `/ |4 W- e8 i% e4 \2 s

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

' o9 m  ~3 C7 g

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: y. e: u3 c9 j- I2 D& {

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

" t" z. l& d, n# J4.5、动态测试：
5 U& G3 n2 T7 b  ?% [3 w, A
9 b7 Z: Y; ]) V3 {* ~1 B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。

& o  F; b$ u& ?1 H* D# X% D% ?

AC90V/60Hz 5ms

3 w: n0 W6 Q. m) T3 |

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

1 _7 G+ `  g" y( c* X4.6、其它重要波形测试：

DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

2 c  n* t% B8 i! N% L

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

3 y2 g8 A# J0 }3 o! a+ I

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

' |; C5 m; D7 J) w. M1 @

AC264/50Hz 输出肖特基

4.7、EMI 评估测试：

2 m  q5 Q( o3 |( F* _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）
% _" B9 \* L( M: B! W7 s

AC115V/60Hz L 相

. @6 [( \6 t, O1 y% e- W# @8 W

AC115V/60Hz N 相

; D. P8 k( g- u, E) r

AC230V/50Hz L 相

. b& J6 E5 O; R% e7 S

AC230V/50Hz N 相

0 g- t; C* r! l" C

AC115V/60Hz 辐射

4 o& e) J/ z# Y/ J

AC230V/50Hz 辐射