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。

2 K; \0 Z  _8 p; f6 @" q/ g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。
) C" a* t4 v" i
6 `6 ~: W: i$ p/ w1 H' Y, z1、样机介绍

' x: C  G8 }" t/ x2 P3 V. s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。
. @6 G! F; w) a0 {$ {4 A# m& f" S& u
5 Q& U+ o0 M1 X. D+ o

CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图

CR6890A
6 s% F8 |0 i8 ^) s+ O3 R
, q) R  p. u1 c# K* Z6 _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。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。
/ @$ e) a/ @: l( ~5 g) ^, v2 R
芯片特性

● 较低的启动电流(大约3μA)
' @) k. l! W* x/ {0 a. q* \2 B$ Q
● 内置软启动减少MOSFET应力

5 O' r* Q/ X' A; K4 M7 N3 m● CCM+PFM+QR控制模式

8 q7 p- ?  C2 p% ~2 Z: F- x4 V, e● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
* o2 y1 L! D' O& y6 V8 t. \* M0 _
● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
) y3 w4 C3 _- P: H5 p' u
8 I! u6 g6 b# q% ]6 c" C● 轻载降低工作频率
' p; H" _3 I5 d
7 y% O# }; C8 U) j1 _# L6 \● 可编程外置过温保护

● VDD过压保护和输出过压保护功能
/ e$ `/ v8 D4 p% C/ x3 c
/ c( o$ _. A4 I5 Z● 内置前沿消隐电路
/ n- `) z& W/ x. s9 e
  j$ w/ H- M% M( B$ |% E● 内置输出二极管短路保护
& W* d4 ]7 ]. {1 p: e! \
● 内置过温保护
+ y) x- H2 f5 D+ d: G
+ @: U; i4 T$ K1 m● 过载保护

● SOT23-6L封装

基本应用

● AC/DC适配器

● 电视及监视器电源
1 q' V; {4 y8 E3 L
8 y- @/ ^  v& ~* J+ M/ W) M& n1 L● 充电器

3 b. X" r/ u8 {8 [' O● 存储设备电源

典型应用
  G: v+ d1 S' d: a9 b) o0 G/ z

管脚排列
7 J- J( Q- G8 }: O+ X9 K7 G

# ?# b2 O( }* ?

管脚描述
2 V) e" z. `, b/ M8 O% A

CR3012

2 i* q# d1 u9 c- h芯片特性：
* L! ?) x# v1 h6 b- g
● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
! N: b$ ?3 q# a+ V! N$ K# P$ q● 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。

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。
5 P& }/ v4 Y6 P3 n' u& Y& m  y
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。
# ~2 n$ }+ v+ }
2 N) X* R) J: y3 ^, K( y: `% B! `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。
: Z& C5 T' k+ T! w- I
; k% x2 `5 B+ b- n4 P0 u2、样机特性
9 f+ t4 @; k' C, f" 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。
4 n6 o" \* F6 Q& h* i7 ?9 P
2.1 输入特性：
2 }2 x, X# O: ?3 x. s

2.2 输出特性(PCB END)：

+ f, C& m/ @6 l, f1 X  n2.3 整机参数：
( [8 l" z8 k' A% y

. r  V: O) f" G' U2.4 保护功能测试：
, P! n/ S! }. g

2.5 工作环境：

2.6 测试仪器：
3 B5 i' p# u! @( s: |# [

3、样机结构信息

1 {6 X' S" t! b5 P4 |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。

/ V0 N2 T+ B) ?3.1 电路原理图及BOM：

3.1.1 原理图：

( K6 ]1 K, r6 h$ k! I

3.1.2 元器件清单：

5 D5 D& B# ^7 _) w% b

. S! P/ A; Z  h: J+ n3.1.3 PCB 布局&布线：
  [& w& |5 U- @
2 V6 [* R3 R& Q; D

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2 变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
, [! u) v# X- ?8 z% Y

3.2.2 规格参数：
- f7 M- |" ^" z+ U# C- j
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）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；
8 u# A, G+ L+ @4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；
! L3 \! A9 Q) M) `! x5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
8 r) `' h  p9 |6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
0 z( e) ]' Q& b7）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）)；
* b, J# i# ^2 S' D5 ]( F, R) w1 W- [8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求：浸凡立水；
7 O7 ^3 U+ m/ L( {, @0 T; Q& r, J
3.2.3 变压器参数:

! ~7 l: s6 Q4 U* S! V. ~4、性能评测
1 K& [" j( `/ u' S3 J# s1 a0 W
" e( }7 w, }- M' l- ?. K* n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：
, g3 e; P2 o: K' V
+ W$ e% G2 c+ d  Q' ?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。

5 ?8 @+ o. L' N/ J! k/ a/ k( {表1 待机功耗
4 a) `4 e( x. W4 l

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

, \; f0 Y  Z; J2 B" ^& K# X. h表4 效率测试（PCB END）
6 A1 g% |+ t) Y: _* P6 T

表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）
! M5 g1 y8 s5 D5 \2 s6 ^

4.2 输出特性：
0 `+ X( q+ r% Y$ l8 h0 e8 S1 u
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
" G( b- x  {% {6 F4 A# {

' F9 w& o" v$ S4.2.1 输出电压纹波：
3 J9 r) Q) ~% G0 s5 h
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。
0 W; f: x5 T3 R. o: n! @/ O( F, ~6 H
. V! M' t0 O  ?5 |/ i

; S" Q9 h, T0 ], f8 ^+ D8 p' ~

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

  W( T0 D0 I9 \

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
; Y/ s9 N; @7 O  m3 m/ N$ F
. T! `, S3 E/ I& f以下涉及过流保护、短路保护的测试。

5 F2 m) a2 w. N; a4.3.1 过流保护：
0 s! q' G- {" x1 `

4.3.2 短路保护：
( X. v" y: @, ?" |5 H/ h0 W# ^) I7 h
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

+ d4 z( k2 E- ]( S6 E' _4.3.3 输出过压保护：

8 z5 g5 u) y6 Y& n# I1 ]: }3 y3 ~7 @4 ?短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
8 s5 Y7 q4 p0 L: G
, k: C( `! u. p( d4 q( W; E( [: x

115V/60HZ 过压保护VO=21.8V

230V/50HZ 过压保护VO=21.6V

+ P' R( P+ e/ V- z: V! D/ Z/ @4.4 动态测试：
" Z+ B1 T6 h& H2 h( j2 W, D" e
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)

! B7 L  _' ^" o

AC90V 5ms

: c) ]( X7 |8 Y

AC90V 10ms

8 J6 _8 s: T$ A. \

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.5 系统延时时间测试：
% h+ y) G0 k# E
5 z4 r* }1 U7 w

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

" y4 C* B- n' G+ _" j

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6 其它重要波形测试：

% M2 h9 {+ E1 ^$ A% M( ~初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
3 h/ G' g! C8 _. t6 C( k
9 Q$ Y; W. l/ n, {% s/ i0 b

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% Load

1 w" d2 k! K- J, B+ h

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）

AC90/60Hz，100% Load

: q" T) {. v* n" ?2 d0 n2 S: O. M; K

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

% n5 J+ Y) S8 U: y2 O

AC264/50Hz，100% Load

8 B, R1 w0 s& z! Q, a2 A5、EMI 评估测试

测试条件：
/ o. T5 R4 ~" q- q  K输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
7 a- p9 A4 @) ~6 c, K限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

( c/ u- g8 w7 \5 H( n% e

AC115V/60Hz 传导 L 相

AC115V/60Hz 传导 N 相

0 U0 x' n( ~# j6 |: p5 t

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

' P: h: @& M) q3 E3 j! i4 v) p3 O