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

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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。
6 [3 _- u9 w0 W  s2 u
/ }/ I. k- o: R2 w" I5 J下面我们来了解下这个应用方案。
& ?& v7 \! s# g; p& Q3 a; Z
! X) L& z% g0 M. X9 J2 A01、样机介绍
+ @) |! v4 y+ {
; k3 K( _3 j! v; f( Y# [3 {2 O; u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。

' F2 E$ q$ s7 z+ `1 y* D

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

$ M3 q" p9 H5 a, b! kCR6890A

  D$ q  V9 O. C( I6 g: f1 c) SCR6890A 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。
% b8 o, L' b1 `/ `  x5 g
0 T. Q# O: \9 G* `# w芯片特性

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
7 Y1 |& @( g- M● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
& L; P: t+ T. X2 j% ~0 w: D0 y● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
( q( Q) X' S( [5 Z% l* H% e: U% {● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
+ R  p; A) J. y8 D9 Y- v" v$ N* V● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
  l/ F1 W8 c$ [6 Z- ]. u● 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。

0 S! S9 }, g( W" m/ `+ s9 \基本应用

2 {( G3 p) m: q( ^9 H2 S: X' ]$ T  V● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
0 `0 K+ V; |: o# n+ N4 ?● 存储设备电源

典型应用

管脚排列
3 o0 U) p- V6 I% y; R

管脚描述
: r0 ]2 N8 p! ?/ E( m

1 m) s" n" x9 U! M7 s+ I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。

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

. r8 a7 J8 L% U) M* X3 h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。

- w( J' Z* y( L. [9 B' V+ p2.1、输入特性：
8 r) @3 B3 f" O4 ~- B' D

- _! |9 {3 X. l* B2 h/ L' D/ m
: ^: `* W3 C8 H& k% O/ g. f2.2、输出特性(PCB END)：
/ u. P  E; P& _. ]+ m

2.3、整机参数：

. d4 q8 o1 `1 k2 |
) F8 C* t. G* I- e# A# O) z2.4、保护功能测试：

* Y9 U; D2 E. O& ^) i2.5、工作环境：

2 K8 X) A' n9 |5 j/ v2.6、测试仪器：
3 r  z& p' w% K1 m- u1 x. B

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。
; z$ {+ r, X" I3 {! M7 J
5 z2 e& S  [( {$ w) }8 q2 E3.1、电路原理图及BOM：

* \  i; k# J& q* Z  o5 ]4 c( H* d3.1.1 原理图：

/ I$ a6 v. p3 d1 e3.1.2 元器件清单：
; Y9 v$ q* X$ M  w' n8 c# \

3.1.3 PCB 布局&布线：

) ]4 s) m; a' S7 g+ ?

PCB 顶层布局&布线

7 S2 |) A3 }; P1 n

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
; ]4 k  t' y! B7 g4 A
3.2.1 电路示意图：

9 B) H% D3 f. b+ i& q; m9 E

: l8 N3 s9 q2 \" f+ `: k3.2.2、规格参数：
! h) u) A  g" a1 ]6 F! T) p! d
& W& m8 x  [8 N  U6 K, l1）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
- P7 i4 y. {3 r+ `5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
& N3 Y* K( U9 e: B5 v6）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；
7 ~: y% ?$ `+ c* k- D, w4 Z& F) t' ]
3.2.3、变压器参数：
0 {/ P7 }/ a4 x5 B3 j

3.2.4、变压器结构示意图：
) x8 i+ ~- X7 o0 B# G7 V( W2 K

04、性能测评

6 A& u& L( D, U0 ?$ \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：
% Z2 M% @/ f8 C5 t
, n* l, X' l4 D+ ~. x3 O; U! ^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
" M5 v6 o1 X" [# f' z

表2 输出100%负载下的输入特性

# Y$ c$ ]0 G: U+ W; w( x表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
- }( T' o+ a$ R; R& a% T

表4 效率测试（PCB END）
+ X: H5 ^6 K7 d6 C7 a/ H: Y. F

) F# g! [5 ^5 g( K& y. i" @% [表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
. F; v9 I% f0 Q9 ^/ ~! m% t9 C$ Y

4.2、输出特性：
- I7 A) y% o! K' `9 }
: K; w0 h9 k, a) y+ x4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

6 h$ m& M, b+ H6 F% k4.2.2、输出电压纹波：
# V0 o; m1 m+ w3 D9 J: ]$ f( {0 u  K
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。

; X5 J/ G: F" _4 S2 U# b. X

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

4 w2 W$ O  ~+ M6 h# B) e) z

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

+ X2 B4 J5 U! ~* C+ C5 }) _

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
5 I9 ^4 d& z0 N, Y  S- P# o7 E3 [
1 \& r5 ]/ S* u2 w3 x# N以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( \+ k4 P7 {1 ]
4.3.1、过流保护及恒流特性

4.3.2、短路保护：
, H6 ^0 o# K$ D0 z% W  D# I
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

! J8 z/ Y8 f, ~% f4.3.3、过压保护测试：

, i* }+ `$ v: [2 a: n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。
) S6 D8 ^! {7 _$ p" ^, T1 H

+ R, j8 N& S- v& l* S

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

5 K! m2 T6 r) ^2 f! Y+ C4.4、系统延时时间测试：
- f# w# D) a7 {. C( O/ j4 \
4 _! N! V( M' x. J* ~

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

1 l! l4 {& X* V5 U

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

$ ?2 @; V/ `# r5 Y& w0 T

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

, M- z  c1 J+ h# Q6 ?7 U

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

$ M1 s! @- v/ S. l. s& M, o& x6 M

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

% |* G4 \7 z! S) p% q

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：

! ]' Y) ~" H+ x/ {7 t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。
& x/ W! f4 d* N( X% ?
2 `- c! W# R$ }! N: H: m) k

2 X; V) S. p% P- [0 z4 v) W8 O. s

AC90V/60Hz 5ms

( s& H+ p* f! I2 y8 w

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
4 s2 M2 P0 b- T/ K% G. k& F
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：

( X5 I+ o) V, }# V4 T$ p

AC90/60Hz，100% load

5 B' Q0 T% N9 d( z4 {3 P& g

AC115/60Hz，100% load

1 J* H4 R" D! r+ M1 ^% s

AC230/50Hz，100% Load

) ]! D& B' Q3 ~8 B

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

8 N2 v; @6 g& Z/ W; r* y& w/ f4.7、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）
) e# C; @9 w2 \

AC115V/60Hz L 相

- P: N" ?/ Q/ \

AC115V/60Hz N 相

. U; G" h2 @9 n8 D. {

AC230V/50Hz L 相

& F# V3 d1 t* C. Z6 Q: ^/ F! S

AC230V/50Hz N 相

! _9 W+ a" K7 u) ~# e" ~; Q% M9 i

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射