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

) Z/ T8 x9 i. ^
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。
5 {$ @* Z3 A3 ]9 L& V) e! b
下面我们来了解下这个应用方案。
9 H0 i  x1 ?0 S! [
: b3 s1 [$ t0 c7 G" H1 q01、样机介绍

6 E1 r  \, N+ s% c& n+ 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。
4 H$ I( c/ P; V0 N2 ~3 W+ I0 G

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。
& O2 S9 b! C8 a$ g$ k; w. M  A
芯片特性

% s3 o; n$ }. U# j* M! ]0 S8 ^, n● 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；
' Q- d1 z9 r# I$ Z( k4 C# {  S0 \● 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；
  l% S% G4 }  w● 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。

' H2 W' ~2 a1 A) t基本应用
- p7 _3 \' v: e. l+ G7 X$ E8 z4 f' p
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
; k6 T: R7 f4 m- D6 l● 充电器
3 \4 V! R3 a! s# I1 C● 存储设备电源

8 p3 ]0 z* a& U" N+ H典型应用
. |2 N1 G& t" @, U

管脚排列
. ]' m9 S+ v% ?& _* N4 P

管脚描述

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。
# O4 a. x" H) C- Y' l1 A  w& D/ Q
, f3 j/ j  v5 v  ?  k# z/ f& n/ 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。
" Q9 |7 }# u+ ]1 v& [
4 y0 d4 [+ p$ o1 z3 ]02、样机特性
  l8 D5 o0 q1 t, E% @, M; v, J$ m
8 c/ I' Q+ j& A2 z/ x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 o" `( d$ o3 h( ^4 K5 W& _1 q
: w- G* n5 [' c- N) R# i2.1、输入特性：

5 x& a. Q+ P+ P4 B, m: ~
( b) _) m5 Z. m2.2、输出特性(PCB END)：

1 W& ~/ N% n, j
2.3、整机参数：

8 `+ U& e' t/ J1 E6 H) W
2.4、保护功能测试：
$ a3 O# k3 a1 F/ H

* m2 L& n: H. C, R
2.5、工作环境：

0 L2 ~) e& {4 j) B. ~
( R- Q- ?7 ?' k, E" v2.6、测试仪器：
7 R' y! y/ b9 _* H) H

03、样机结构信息

9 d: z0 U+ k8 o- W8 G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：
2 }/ B: x/ p+ y. {/ p. s
% E9 H' S4 R  }7 o  Q  Z3.1.1 原理图：

' l( X6 @; O9 z/ N' W. Z

3.1.2 元器件清单：
/ `" ]$ M$ c, \! R& c3 Z* [

3.1.3 PCB 布局&布线：

+ S4 ]; {$ E$ B; u- d* a

PCB 顶层布局&布线

, n3 M( s" S+ N$ o7 X3 J* t. c* x

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
9 u0 V! w4 e( m! Y
; D9 O7 {! t: \1 z1 B# D+ Q( X3.2.1 电路示意图：
" f9 `7 G# J- ~8 p& z. H

8 p' p- V+ D" l$ g9 W: X& d3.2.2、规格参数：
. T+ o8 `5 L* A1 y* P
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
3 K3 b$ Y, `% f' Q) f5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
) k4 r4 J; K# o+ n, D3 o6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
0 @" `6 H) F/ p: e/ O: `% t7）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；
/ l& H# o1 ]8 M  ^8 H9）成品要求:浸凡立水；
; @5 P9 o/ b9 @, I5 K; t
3.2.3、变压器参数：
1 N, w' R( y- B. O( R1 O* p

4 {; x2 O, c' u: `  j# c8 c3.2.4、变压器结构示意图：
' Z; h" O) V3 O& H( ^+ v8 D; a' J

04、性能测评
' N4 U7 \: S+ K+ l+ I& f2 t! O2 E
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：
2 g" ]" k; [) d+ h$ k$ ]2 V$ n: J
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 r+ q. f( W$ ~. ~
表1 待机功耗

1 {1 p  R  x2 `9 x! k表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
" i' a3 {# f7 \6 i" X

表4 效率测试（PCB END）
( m3 q0 ?  M& V( ^3 }' T- g

! @! J; S! ~: J) N" o表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

' P. W9 H  u# i$ C4.2、输出特性：
2 l9 N* Y) W9 M$ P7 d! K
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
5 y; l5 t( W  q- ?* [, a/ a5 w; b
: ]7 n( r' N1 x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, [; l' Q) U2 g, B( l

  z  b+ Y1 P" v- r2 k

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

2 B) ?0 `+ a$ }/ ^5 ?- T* Z  f' D4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
6 _; m3 V3 K: x- p
  B2 V/ k* C- W9 J2 |! u- ], y0 {4.3.1、过流保护及恒流特性

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。
, [1 Q, r' p& k- g1 e& i$ n

$ v  i5 C: k" B" o4.3.3、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：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

; M* k  p1 M& A# @$ ]5 ^0 n

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

5 C% G' H$ M  Q

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

- U/ q; |! G9 t

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

$ m: h: f, K0 z, [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 n6 W0 T2 S0 ]9 b* ?" S/ v
0 a! P& F  j; r) H

/ d. C% D- P# U7 t

AC90V/60Hz 5ms

# {3 V2 I: g* s

AC264V/50Hz 5ms

4 r( X: r: R* Q- y# h) V0 `

AC90V/60Hz 10ms

6 T2 y8 a: T) }5 ]1 |

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
- ?! j! H  m7 w( L. A+ ?
# L$ x: L  b  q1 w; \8 ^DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

1 U0 i; D  a! e' v5 C

AC264/50Hz，100% load

$ C1 V( q7 A, u$ H  f

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；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
' \4 q0 p- T9 U) C5 m* ~  Y

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

- S' X+ c+ w" S

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射