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

3 @6 ?; S" F5 t1 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。
5 o3 u4 f; a+ F
下面我们来了解下这个应用方案。

01、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

6 D/ Y" P, i' p6 E8 n8 SCR6890A

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

● 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；
* }2 ^: l& o- Z" {5 ?% a. F● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
" j- A. x+ y+ P) j) p  h$ e● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
4 u. B& o* Q- o3 H● 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。

基本应用

$ _9 O2 C3 Z5 K7 U● AC/DC适配器
9 V% |. l8 w2 ~' q; M, Q● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源

8 x5 v# O. }( p/ S7 ^典型应用

4 k! n4 k* Z/ h1 q5 |! G6 h0 v
9 L. n, q% j0 s5 B3 @

管脚排列
$ K' [% c2 N1 K' O* m

管脚描述
  i' Q5 Z4 ~; u  s

) D8 y6 `$ U( B6 p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。

3 ~! N/ |  H5 Y: {. @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

8 t( E  i2 @& z- [9 n! ]; \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。
1 X. p; i; `1 _6 j  i4 n  \9 k
2.1、输入特性：

8 e; D% D: ^* i) t4 }2.2、输出特性(PCB END)：
/ h% j: o! d* m) w  R

, F! x3 H" w( u7 A" `2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

8 w& l- H- Y% b0 Z% j2.5、工作环境：
+ z6 p& b6 t% `5 U3 G8 k

, x3 c, k7 h8 |/ D
  v: m2 B% k/ t" R$ r2.6、测试仪器：

7 U/ l2 O, h7 c! o03、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。
" k  D) H8 R9 r' W5 t  s
3.1、电路原理图及BOM：
, [, L2 ~* m% y6 `, \  m. k% [3 |
, q+ l$ d; e, a6 h' c) F3.1.1 原理图：

9 L1 d& P# ~  e5 ?' b9 d! X& @- @

8 Y3 o% n7 H% k, U! i4 I- b3.1.2 元器件清单：

  D7 V+ u' j4 I2 e9 F# q; f2 l3.1.3 PCB 布局&布线：

: s/ k2 E$ V1 i% E' I

PCB 顶层布局&布线

  e/ Q0 s4 @/ S! X

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：

0 J+ Q6 O+ M7 x3 n# V- m5 A1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
1 W. t6 @$ |% v8 F3 e7 A2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( N. P' l4 g: n& A) z  ?  `) O3）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
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
! j* }% m( S- I. u( U2 O6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
, Y3 [* Q0 H$ S* @( ]/ x& k- Q( M7）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；
1 W7 {0 Z/ S' ^! \5 E9）成品要求:浸凡立水；
. F' Z8 _8 g- @5 I- L% i* C' C) H
3.2.3、变压器参数：

- B& Y+ A& Q1 m0 O7 i1 i! Y3.2.4、变压器结构示意图：
+ X. K& N4 N5 h0 `

04、性能测评
, i8 J: i( ^9 @' y: ?) _
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。
! V5 {6 L8 A2 o$ `
4.1、输入特性：
* o( h+ v# z8 K
  @. y: g/ q, V" p+ n0 Q- S$ ~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 h% l; r: U3 b3 C* C. A& _
表1 待机功耗

9 K% c0 A9 ^$ N% `8 l2 e: e. m表2 输出100%负载下的输入特性
' n- @# _1 H7 h; Y' z* \

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）

' g7 c3 j' K2 }9 I9 H表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
! t7 t" H2 T9 l% y  Z0 P
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：
3 m1 W9 ^/ ?& t. q/ n; |, N
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。
3 n; [2 N, n6 S$ t; Q; j* ]

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

7 ]# B1 _) N4 k" t

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

2 w' \8 L% q8 i& l% z# \, X

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

7 c/ ^6 w, z1 y; d% ~3 I

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

4.3、保护功能：

7 |; J, b6 Z" s以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4 i- I7 J" z- Z" H/ B" P4.3.1、过流保护及恒流特性
0 N, W+ J5 \0 ^

9 J% a$ @; a0 c2 ?: F  a/ d4.3.2、短路保护：
3 b7 U# W: C, n; i4 w
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
7 }+ s0 @. ?5 v& Y. K2 a

. S0 P/ U. R" t% a. I- u4.3.3、过压保护测试：
; Y& K! B5 }; J8 ?! V  u6 ?' l
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。
( }, M( h9 C+ v4 ~4 e

AC90V/60Hz OVP

0 o3 g% j4 j% j) b9 \- h

AC264V/50Hz OVP

% O! J+ Y, E/ L( d4 o0 o) r9 y4.4、系统延时时间测试：
+ o$ b. V# h* b  ?

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

! o2 o$ ~+ ]3 J* e

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

+ l& ^; `# K' }4 O+ t7 d' s) p

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

' [% D9 L5 q2 E" Q

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

/ k; z2 T# R: c5 N' X  k

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

4.5、动态测试：
7 k4 h7 v8 {1 P. Z& 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。
9 P. \( k$ |4 j" ?( {1 L
/ c- t; k8 E' `; W) Z! d& {

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

$ W+ Z$ R- f3 h3 }. f5 g: T7 i( B

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
# f" U4 j; M; o! L  z! \
DRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
' `1 B5 m- Q- j1 K5 E

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

+ H- H  ]4 w/ Z7 y/ k# z4.7、EMI 评估测试：
+ k/ ^9 n* F% p1 c
输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
& v% e; d9 ]( d; N9 Y5 B限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
4 c0 r& E% E6 ]8 ^, W& A
+ }: F, {% |9 R; l3 e! u

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

  V# `# _6 i8 O4 ?8 Q1 r

AC115V/60Hz 辐射

$ L7 l8 G6 _2 a

AC230V/50Hz 辐射