本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-28 23:20 编辑
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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。
) I6 M; R8 v' U+ [5 w
) ^4 p, W) H$ C# i; B/ U下面我们来了解下这个应用方案。8 } h# j0 s `' ?& o" v
) G5 |3 G3 M" n7 w
01、样机介绍
' z0 V( {- n8 l7 z& e' Y9 ?4 i m2 J9 ?
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。7 A: }/ V. Z" d6 e+ E5 L: t
4 ~, E+ `; m& a
CR6890A_12V3A 工程样机示意图
: H( z& P3 u: I& Y& lCR6890A
7 E: F# }; S& z3 S$ }1 e) q
0 C. D! K8 X' 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。% _$ N, f4 p6 }% I
5 Q% w; y' e! T! J
芯片特性
[5 V0 z# X! A( K7 s4 ~2 y2 Q/ H& u: j( ~
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器;
1 [2 X; ~: c ^● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
" `( x' o( g" o# S● 固定65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,有良好的EMI 特性;0 s3 b3 B+ } g3 @# D
● 全电压输入范围,待机功耗:< 75mW;
' v, ~4 I- M) h* k7 m● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能;4 F* }) Q' B7 T
● 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。
' d1 k; |+ m( f& O. \& I5 W4 V) ^; K E
基本应用* w3 j1 O# d0 X! m# A: n4 j+ t
! I2 q# ]: L0 P) n" u. \● AC/DC适配器7 B m6 ^- t# u6 I* o/ N
● 电视及监视器电源+ I( O N. l C+ g, J
● 充电器
/ R* Y8 h* U2 s● 存储设备电源0 K, B# ]% `( R/ K; ]
$ |7 q; L# t- T
典型应用$ k1 y+ L$ e9 [) {$ a. o7 L8 W9 M& F" h
- g0 x( g0 h; v6 X6 Y% E
7 z% o% L/ X3 p+ C" O
: i! X5 ^6 m7 f" r+ e& H/ ~& I管脚排列% v8 s. G, l( M. X7 J( q4 s" p
1 U+ S7 D% ^2 }4 _ ]* W0 }管脚描述
6 Q) U# s" Y( t8 f
8 R0 t; Q- h; M. q' i' m
, q5 w+ o5 L9 d4 ?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。* P, V6 P. @+ \ q! G& `
7 ] `1 g) E6 R( X0 J) ^
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。9 |% i' g1 m2 s2 Q8 k4 v @; G
$ ]+ S% f S" B5 |: T7 c
02、样机特性
" d, w" u3 C! a- s
7 s0 C% g5 S0 d4 ?1 B2 I" P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。
- `/ A# Q* C5 d6 @3 n& K! R6 n& @. z; Y: p
2.1、输入特性:% @8 L" [$ R% V+ x- z2 H# _
: n9 M$ k w; F2 O) z4 B. t" u" g# n1 p+ p3 a. q$ A
2.2、输出特性(PCB END):
& T' {* e3 n( v' o/ V7 ~7 I! Z- t5 S+ N6 U/ d7 P
2 b. q$ j' S6 m! c9 I+ [5 S, J2.3、整机参数:% E* u+ q0 ^" s" ^+ m5 N- a
% x! Y4 v) z: s; o5 I/ b/ d* a5 { D7 [
2.4、保护功能测试:: f3 {2 k: [0 S' \5 Q" O
/ s% _7 X: p& s
1 K& Q | Y) Z! u2.5、工作环境:
$ d9 z* G! c( a3 |
' M# G, L1 N5 L* c
* v4 `3 I7 }- b Q, H2 u2.6、测试仪器:
. }8 M3 Y0 p3 ]% z) M+ n# x1 k8 s
03、样机结构信息/ Q+ f3 s0 w3 h7 o. o
3 v, @& N3 w( l2 j' T+ D( i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。
, q- `% S8 P0 [# ~1 e
* c" A" w; j. o3.1、电路原理图及BOM:, {/ _* \ o, N
# k1 R8 c8 |% j, S7 `3 M& `3.1.1 原理图:
6 N2 I4 e7 `8 q' ?, y4 y- p0 o. s+ B1 G
: K3 F9 H' i6 d( }2 H9 [, y3 @3.1.2 元器件清单:0 w! |* n! W' j- [
! r; e; p( @4 Y' [0 i+ @- ~3.1.3 PCB 布局&布线:7 e2 l1 K# |1 d% }5 Z6 V! f
$ `8 G2 l# _' W3 l: MPCB 顶层布局&布线 $ i7 @7 h$ w9 t) x3 _3 v
PCB底层布局&布线 3.2、变压器绕制工艺:* O3 V. f+ c0 J! M, s! ^: g$ Y
$ K% m, y6 j _. y8 s
3.2.1 电路示意图:
0 k! ]$ O( S9 M3 d1 E$ U9 [
2 E/ R& {; L9 W1 g# z
; U, Y/ ]1 E# s) u d. R3.2.2、规格参数:
) j: w" m0 t) Q2 X y
" I3 j; ]8 q) ~& _2 D. b1)骨架:RM8 立式(6+6PIN),Ae=64mm²;
! F* l* y- T% S$ v2)材质:TDK PC40 或同等材质;; `6 U$ r0 x9 ~ m, D% |( |
3)N1、N2、N5: 2UEW 漆包线;N3、N4: 三层绝缘线;( h* ], g/ b' w2 h
4)次级绕组从变压器顶端进出线,磁芯接地% O& k+ b# |- V& w& j
5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;
+ h+ S! `5 [& {6)初级绕组感量Lp:850uH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);) M e4 m$ y7 L" m& c
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);
# i2 g+ b% O. N# x8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min;
0 U7 x. C$ ?' u9 O* [% ]3 R9 P8 r9)成品要求:浸凡立水;8 R, w9 @% G! d6 a3 u$ R
) k+ I) i( d% G( D) `4 d0 [) j. E
3.2.3、变压器参数:
/ v0 l+ @+ _+ \: j% A* m. ]* I/ q r( X5 d
3.2.4、变压器结构示意图:
' k7 w4 Z* y1 I# Y+ K9 h. @& l4 Z- l0 j3 K5 J4 d
5 j+ A+ h( y H+ l2 z# [* h04、性能测评/ P+ s& `* Y- c) Z8 V, ^1 c c
$ }6 j t" v/ O2 R' a% C2 q. ~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。& R; y: e% r5 H; ^
+ h- z/ y% J9 R6 l4.1、输入特性:) D3 b7 L F" Y) U5 X9 O d: d
?# v0 u. r- u3 q6 h( [* p" {, a1 O% O
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。/ N& f9 ]9 P! m; ~5 l& k$ }
& H8 N+ M" v& j) l( E表1 待机功耗 }" L4 j- d! C, c$ [% D' y2 h& H
2 c. A3 u7 H: Q' T" g6 ~* h
表2 输出100%负载下的输入特性
1 [) P1 u+ q0 j8 u2 r3 G! L* [) D# u$ E1 T+ o0 `
表3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)
) y6 l- C- v. Y$ x2 U$ Z% m$ I* q表4 效率测试(PCB END)
7 E+ }: j# @( q
0 A# ^$ I9 ?" N表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)" ]" Q1 F4 l( ?: A, i: O" ?( y% z
$ _7 Q; T3 }8 x) |4.2、输出特性:( M2 d4 ^- S, {$ e$ A7 \3 |6 h
: d" ~; P/ F8 w" g5 }7 N4.2.1 线性调整率和负载调整率: (1.5M 18AWG Cable)
) s1 N9 J* Q0 @4 n. a- t# x2 F# a/ w$ c/ J( w
4.2.2、输出电压纹波:2 Y# _! P8 f( ^$ C8 s0 z4 R
7 V) ]2 N+ J. a ]; 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。
r1 g3 L4 N( o5 F) w, N! w9 ^( G) ?: R2 Z+ G r3 I& x x
: K" m) P# }8 G6 [' V8 qR&N @ AC90V/60Hz,No Load
' u1 d6 T- \) I3 a! UR&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ r& F8 l" I: E1 e- ]R&N @ AC264V/50Hz,No Load
2 r( ]2 t7 C3 cR&N @ AC264V/50Hz,100% Load
8 [* d* \+ J; Y5 D$ p# ~6 p6 `4.3、保护功能:% b6 ?- r' N4 N+ @9 x6 R
+ g. T; H7 a1 ]4 j7 h+ }以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 N4 L; E( ]8 T# f9 b
5 i; H$ e- H' ~9 x1 s5 U4.3.1、过流保护及恒流特性
- s% I/ ?, o' }* W1 J ]* [
& n, {, g4 X! J* b }$ a4.3.2、短路保护:. E: \; _, s# a& ?. Q
: [6 R2 I3 V: g, s# J功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
* M7 b8 W c3 Q9 l1 u' X$ N7 J% e, P
4.3.3、过压保护测试:; T4 u: G! [2 X& O) e
3 ]( k% r- x5 G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。
/ x0 `) b9 _) W. M2 R. l8 ^4 l3 i! m3 ^ r" J$ r
AC90V/60Hz OVP
5 J" |3 P& [5 ]$ [AC264V/50Hz OVP
; S9 i9 h: S9 @! }4.4、系统延时时间测试:( o9 G0 t L9 Z" C
. C8 M/ m1 s' J9 n" ?
0 x1 Y, J5 P+ _# j& _: A$ ]0 FTON_DELAY @ AC100V,100% Load
( {# e: N8 t0 V8 ?/ VTON_DELAY @ AC240V,100% Load
' B8 |) r6 m" T* v7 c% `THOLD_UP @ AC100V,100% Load ' T& S I0 H# n! H5 D) D
THOLD_UP @ AC240V,100% Load
* E' ?2 H, B# Z* x/ | r5 U1 BVOVER_SHOOT @ AC100V,100% Load
4 e- k- X- }' c9 S& }VOVER_SHOOT @ AC240V,100% Load
! Y- F3 j3 ~; y. O) |( u4.5、动态测试:: @- `! z o$ B' ], k2 L
% T5 b/ I5 b! A d
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。/ s( ]( g" q) Z* [ ^
0 q5 z- p0 V, P! ^7 x
! X4 l! ^" U0 `6 E# r& }& NAC90V/60Hz 5ms
; r9 ~* Y) K: F- a3 h: rAC264V/50Hz 5ms
; r8 J7 n$ z* `- b1 p( c! IAC90V/60Hz 10ms * N! p0 e' |2 X( |4 [
AC264V/50Hz 10ms ; w5 E7 J3 O" ~+ U6 t% w/ f6 [: F
4.6、其它重要波形测试:
4 \0 z9 _( H7 f- k; l0 Y8 c1 o2 S6 \0 y* Q
DRAIN 端(红色)、CS 端(浅蓝色)波形图:, f3 Y8 U8 |6 \+ U h' T
( A; L) f Y" B/ _: D
AC90/60Hz,100% load ( Q" T# r5 A' l
AC115/60Hz,100% load 4 y' L, ?0 [6 K9 ~5 F$ L
AC230/50Hz,100% Load . q% R. T- C0 u" C
AC264/50Hz,100% load 7 J: y; c# H- {+ L/ _
AC264/50Hz 输出短路 7 C! X3 y# D2 L0 K- C7 j
AC264/50Hz 输出肖特基 + C' ~, u5 ?; K+ p F. h
4.7、EMI 评估测试:
+ e4 N0 D% v' [' w
) z. {; o: h' t1 g) F$ s0 [" x输入:AC115V/60Hz&230V/50Hz;输出负载:水泥电阻;3 T- j+ I l3 j( E
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)
! Q- s) A' @, ~+ k8 E; M
# R; }0 O, }! {+ xAC115V/60Hz L 相 9 r( ~, b3 S' X( f, Q
AC115V/60Hz N 相 , h. A$ U9 `7 J2 k$ a; P
AC230V/50Hz L 相 # P' R) o k7 z- V1 p/ ?
AC230V/50Hz N 相 2 c$ G( V6 H! {% C9 B
AC115V/60Hz 辐射 * M. X$ E8 x- b7 r
AC230V/50Hz 辐射 |