两款国产IC强强联手，这份电源适配器方案绝了！

思睿达小妹妹

在之前的文章中，给大家介绍了基于本公司主推的国产芯片CR6890A 36W电源适配器方案，其中样机具有较高功率密度。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。
  O' I! e' X: F8 r5 n
; `& D# M; i$ S" T3 H5 V接下来，要详细的讲讲另一个方案——基于本公司主推的CR6890A 65W电源适配器方案。对比上面的方案，该方案又有何不同？一起来揭晓。
* Y$ ?4 i; y4 T! y  N" L5 E
, X9 B" P3 p( E# b1、样机介绍
' @' Q6 G+ w: |$ V
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率65W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了本公司主推的CR6890A，同步整流IC为CR3012。
& j3 S+ t3 d* t

CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图

CR6890A
: Y6 J- n& O0 A9 J& C+ i/ j1 p
1 F+ r% D# u$ F, }* qCR6890A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。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。
% k" G, u1 {% j$ N1 a' J+ b
6 W0 t% H- d7 T1 ^4 K芯片特性
. H* Z( G- G8 R  f: R
● 较低的启动电流(大约3μA)
- p; S0 C' S: z2 N( O& O
● 内置软启动减少MOSFET应力

● CCM+PFM+QR控制模式
) u9 P; q7 u" x  E+ P; o
4 p) L# O" d8 h; L1 d# C3 T) ~● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
+ ]% y5 s8 l* c
● 轻载降低工作频率

● 可编程外置过温保护
  Y4 [7 g6 n+ M$ F( x
0 Q4 z% T+ [) G9 a● VDD过压保护和输出过压保护功能
8 p: {+ p- U9 N( N
0 K8 {; V! i& G- _# X9 Q● 内置前沿消隐电路
/ n/ p  k+ |0 p: f$ \
● 内置输出二极管短路保护
1 ]! s( d  p# [6 X  B
& u# K" @+ u6 ?$ n● 内置过温保护
5 P; L# A* h8 D8 |5 ~! [& N
● 过载保护
1 B, X% d: v3 Z6 d
● SOT23-6L封装

; R5 Y- ?3 l! J% {) O基本应用

# V& Y0 l: D% r7 R& ]2 X1 H● AC/DC适配器
5 L8 m# b0 ^& t) ]8 H0 v
( a& k' `6 U1 W6 F6 N' f6 E4 s● 电视及监视器电源

  W1 y, ^, d" F, F● 充电器

0 k- \& E, p* j' J● 存储设备电源
( A0 J8 X; B, x7 n" ~2 m
+ Y  \0 \: c7 @) I( W+ S1 o5 Q( C7 n典型应用

1 B- x% M  y1 I8 l# k1 N( X$ H' M

管脚排列
4 i& q/ E4 @; X

, D% v7 g. w' `. T/ C$ B

管脚描述
, m5 E( A% F# j* _" ^

CR3012

芯片特性：
7 n* Q5 k. S  ~& i, j
● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。

9 _! h  p# p; W; a样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现19V3.42A输出的电源适配器。全电压输入时平均效率>91.6%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2”能效标准。
3 G; `9 D: [- T% u8 q
3 l2 E' g! d/ K3 r% P: p样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、QR、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
7 V0 q2 x9 y/ @# F  Q( a* H
样机的变压器，采用了PQ2620磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

6 ?$ V+ S4 t, @' B/ [6 q, [% w2、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 R5 l6 h& H8 R: a1 X7 t
6 d$ Z# d2 h7 b  @1 {2.1 输入特性：

1 q. B  [$ y$ w8 s2 W. F2.2 输出特性(PCB END)：
" R8 P" K# r3 ]) B

  n/ M2 P1 P% i* B2.3 整机参数：

2.4 保护功能测试：
2 @  D$ |% H4 _7 `

0 ^9 q" A' f+ V2.5 工作环境：

2.6 测试仪器：

# X2 ^: ^$ a* i$ v! F1 t' s3、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。

3.1 电路原理图及BOM：
1 Y: s: u8 y& b" E
" W; O7 c( _1 L1 F7 j3.1.1 原理图：

) X& Q* l" t1 Y- C) f

3.1.2 元器件清单：
; Y9 P/ t6 ?! k; x: {$ x& h% J

3.1.3 PCB 布局&布线：
& p  Q  z3 A$ F# S2 H( u/ ~; s% V

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

8 p0 m: \+ ^, d3 B; w2 d2 g3.2 变压器绕制工艺：

8 w1 R) S4 |& ]3 ~( U" o& i3.2.1 电路示意图和变压器结构图：

3.2.2 规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
; d! h7 i: ^1 p) n/ U2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
! i* Q) E2 B0 C4 {3 D4）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；
6）初级绕组感量Lp：0.63mH±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：0.3 V，10kHz）)；
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
6 d+ s( S8 F6 p" J% I" q9）成品要求：浸凡立水；

3.2.3 变压器参数:

4、性能评测

! ?" Z3 F4 K) n. Q/ Q6 L! \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。
( l8 n9 d- ^2 M
: M9 Q1 h& O' K$ f( b* I4.1 输入特性：

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。
# u; K( B) H& ~# L1 l
表1 待机功耗
( K$ }' e+ g" c6 A

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
( M  o6 n. _4 x: H- B# k

9 V# }* c3 A1 |1 a- Z表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
- {) C* e" j9 s3 z1 |7 v2 E

$ w, H" x4 \2 b, E表4 效率测试（PCB END）
, F! X- b  x' I2 K7 y- X0 U, u1 x

表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）

- b2 N( M: H& w( F& S/ W4.2 输出特性：

' x  c, b* V9 v9 W: M4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
9 |% @5 ^0 x" v% H4 Y, l; T- J

* w, O; M! m  s4 }4 C+ s: f4.2.1 输出电压纹波：
4 y, Z  p! X! @& ]
, F, I# s4 F& p4 }8 G: [  a  q注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。

& w) d; Z2 K+ n; |

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

4.3 保护功能：
+ t6 a4 U, e; I( l
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

6 t# f% U, b8 Z7 d& P3 z4 O4.3.1 过流保护：

4.3.2 短路保护：

; b! p2 k) }% o/ \功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

4.3.3 输出过压保护：
: h) @( [, }  I9 P3 [' `
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
" C# t) O# }, A* r" R

115V/60HZ 过压保护VO=21.8V

230V/50HZ 过压保护VO=21.6V

' k& [3 T- ?  ]% F- k' W: b) J4.4 动态测试：

2 |  [) O8 H" [输出动态负载电流设置为3.42A 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。(1.5M 18AWG Cable)
1 R" K2 ?+ U* o3 \) o. {

1 X' W+ E4 w6 K! c, B. G$ V

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

/ F5 N; N! z$ W% N

AC264V 10ms

4.5 系统延时时间测试：
5 i. C, c1 O; b' ?

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

8 z+ X( `& j- ?# ~+ t& ?' f- S

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: X8 v+ O$ \4 g- w; E+ }. W1 R! q4.6 其它重要波形测试：

初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
& E6 N" S( e9 F) J( }  q
/ J3 J; Y- S" m% D( I

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% Load

9 O# B/ K7 }$ K+ b; ?& Z

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

( z( K9 }+ t8 }次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
% _2 _9 X% `! J( H$ z

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

6 p; R, p8 M; m' m- O4 k  M

AC264/50Hz，100% Load

; b0 O+ e7 u6 D: S8 ^. R5、EMI 评估测试
5 ^1 c. {& m8 f- C
测试条件：
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
8 u# h2 O! U6 u0 `限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

0 B4 ~3 o: [" N. v% w: |  m

AC115V/60Hz 传导 L 相

, x* Z' M/ I: ~; ?0 S

AC115V/60Hz 传导 N 相

* |3 Y/ S8 }- n1 m! Y" G% z

AC230V/50Hz 传导 L 相

! j. \: n3 m( z0 A6 X

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

3 T2 A! H: B) T9 j1 Q2 o) X
" \% Y4 ?: l+ o1 @/ F& m