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

  d! b& @8 ?, O5 F3 r" G
) _  J: u8 \0 ^, `9 t5 l* O+ T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。
& G8 N5 l' J% R2 Z! X% o
下面我们来了解下这个应用方案。

2 E  Y  a! D: o: D01、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。

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。

芯片特性
: u, H+ f6 {; ?) S& h& B
● 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；
6 T4 p; C. f; i# Y' E2 v● 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；
● 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。

' H) {. B  D5 ^6 |0 ~1 f基本应用
9 U% a$ m4 P! E2 ~+ L9 z
● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
% I2 E/ v0 @" S# H● 存储设备电源
$ U0 F' u, A4 J3 j8 i
典型应用
5 P% W9 w' H3 x2 S( T$ G# Q

3 {6 U, l" X) R

管脚排列
- s, X5 A3 F  F) @- x& E
8 W# q$ j$ f  L2 A

管脚描述

. d6 l' O: U: p7 D$ j7 M9 r. j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。
( e- D6 U* d' u2 N
. c3 Y$ R; p) L  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。

02、样机特性

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。
4 g1 i1 y3 h; k9 y  V( z
2.1、输入特性：
: \& Q6 ]: O2 t4 ]& m: X/ \

4 ?. J$ b- Y, K, @( `2.2、输出特性(PCB END)：
7 P! E: t' l# s& E9 E" }) W& U

* W) d. {2 T& ~8 n9 y# y
2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
3 \' m& i7 M2 V/ J

2.6、测试仪器：
3 @- `# C7 E4 g7 J* X

03、样机结构信息
* q  x& X4 \" i9 N
- B, Z# G: v, l# S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：

3 g* R! d% c6 L3.1.1 原理图：

3.1.2 元器件清单：
2 {0 h8 L8 K1 a/ U. J' {4 d% m

3.1.3 PCB 布局&布线：
" ?3 _& D& u) L- L  D
" u" G$ `  b! v0 L" N$ {  F

PCB 顶层布局&布线

' m# ?" z/ Z* i7 \& o0 H8 w0 w

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
  q! v4 Z8 `  U% \# y! K  ?
3.2.1 电路示意图：
# e( z" L1 v/ g) G

3.2.2、规格参数：

. n# K; u7 H0 r) j1 K, ?) h+ m1）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；
/ Q2 `$ M/ h- O+ V( a  \! P# Q4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
. |+ P$ N% o7 S0 F2 v0 p5）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）；
( q% {$ I3 [& B4 U: N! C7）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；
/ C) H  G4 p& }* Y0 x3 U, O9）成品要求:浸凡立水；
) N; ?( _  b* o
, J2 N( i9 z3 Z3.2.3、变压器参数：

" |" N" s4 ~5 {- s, I1 F3.2.4、变压器结构示意图：
5 E  j2 F9 K6 _' \" z# A. i

04、性能测评

7 ?& a+ r+ U6 q7 ?$ m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。
" y# f" J9 m% k1 S: u
4.1、输入特性：
- h: I1 i8 m/ p8 ~. @+ n7 h
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。

表1 待机功耗
4 y% w% F6 ]0 m+ G

- C  l/ N1 F+ {0 s3 h表2 输出100%负载下的输入特性

- t) n0 {. y6 a9 Q表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
( F% x8 P& ]& ]( B; @  N6 `

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
# i* o2 H2 i8 v; L# ~

! ~  x1 P3 ~6 A7 u- j( i9 k4.2、输出特性：

, h8 u" u+ @6 @+ `) V4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
: i1 P# ]" X' }2 @
5 x/ x4 B3 V6 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。
$ m% k8 J6 ?9 g* t4 l

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

* L. p' D% R, T6 D" B/ J/ B

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

4.3、保护功能：
- u6 `4 L# f2 \! k0 q7 A
, a; Y5 r1 c4 o$ m以下涉及过流保护、短路保护的测试。

# R; l9 [* [4 D4 t  p, N( T4.3.1、过流保护及恒流特性

9 S8 F% g& A1 B& Z& F7 o4.3.2、短路保护：

5 m( D8 z! O8 N  d, d! h功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.3.3、过压保护测试：
" N& `, M( [+ q0 B. r% |  G( D7 _
  [9 {, d" v/ Y4 }* U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。
' W: x; f, n+ ~' S9 L! Y

. g7 n2 L- M7 T' B

AC90V/60Hz OVP

" |5 g; Z/ C2 D

AC264V/50Hz OVP

& `  v0 Q$ Q$ ?1 k$ P% i) {# q4.4、系统延时时间测试：
/ k# K% ^0 U& e
: K: h8 C! S" w  ^9 a) b) ^# _9 x

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

. R* Y- h% t! a( o/ ]  i

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

- }7 ]. X9 a9 ]; W$ a

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4 j" l0 ?6 o: v5 A: S; T

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

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 R; Q" P5 e& ]$ m7 h+ }: i7 F

- b+ b  H# v! c% w1 n. @$ V

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

# c* f+ T' w/ X( o2 T9 T; k: {

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

7 ^  u' H7 i6 Q9 y: m9 O4.6、其它重要波形测试：

2 X9 I6 t( ]- RDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

4 C& P9 H% n4 w

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

5 ^) p, S! y& l

AC264/50Hz，100% load

5 p$ w* s( C# s% E5 T. h: w

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

5 ?7 k5 J% {' B6 l$ H4.7、EMI 评估测试：

输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
; w. s7 C/ v* i5 c限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz L 相

. |' Y* n/ K" w& @3 e

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射