本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 18:15 编辑
6 E7 r" R' {! a, z2 C' u* B; D$ g* t2 k9 t5 u
本文是基于思睿达主推的CR6890H 60W电源适配器方案，该方案除了具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能，最重要的是效率高、成本低，可完美匹配行业需求。& ^& j [" `$ E6 A! i
5 t7 W n- L1 t- C
01、样机介绍
7 |# g) C/ J( U, A7 A; {
6 @) m3 \0 q3 o该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率60W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6890H。
* F9 ~9 K( t" K4 M, A6 ~. c1 U6 F& H% R
CR6890H_20V3A 工程样机示意图 3 s& s! Q% s3 O9 A( H" D, A
CR6890H 芯片: m7 L; L2 u4 G% D$ F Y3 g
8 f, b4 }; I( M, Q) D& G
CR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制器。CR6890H 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890H 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。CR6890H 提供SOT23-6L的封装。8 u- h, }% Z M9 b' S8 r
( j/ D8 q- x1 A1 ^( j
特性: J1 w6 k; @4 A! K2 F& x
# O* o& \3 _7 f% G. O6 e较低的启动电流 (大约3μA)' l& r' z, F9 i+ N- A+ F
' F& o* w3 Z+ o% W0 s, j8 G( f内置软启动减少MOSFET应力. a5 ]2 A/ }( H4 D' \1 O
5 n3 S1 A2 k* Z带有Peak_load 升频功能；& I+ s9 W& U9 ]7 [% o3 ^0 ~
9 ?/ q1 `* l8 V+ w3 f9 o% `2 eCCM+PFM控制模式5 N7 E* R% X! K% X5 V3 _
% B+ |& P3 {5 [
内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
/ W0 G7 c* R5 z. E; u) g9 _5 t
b1 }% C: z! v+ V8 e内建频率抖动功能，降低EMI) A; b5 T( _0 ^) J( x" \
; U4 G' `9 q/ ^& [5 w内置65kHz开关频率- g- q/ W2 V8 c
2 \0 r0 l& R7 e6 b: E( Z- R5 m轻载降低工作频率- V2 g* }5 u' F' Z8 P
: X6 b$ A7 e( ]$ c9 {" i/ z# S15ms倍频模式
4 H& ]' A7 y% f
8 ^6 E. i ^7 B5 }. ^' i可编程外置过温保护并进入latch
: ^- c( E9 o( j( B) O4 c# c
5 z% z% K+ M3 P$ c: J3 P5 S5 qVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch/ H% W' i. P8 A( E
& s, |& Q7 }& h) b O& f' F
内置前沿消隐电路
' L9 { D8 f! h$ @$ `4 l
9 M) F; {4 G6 ]2 \3 k! o# M/ a- `2 S# f内置输出二极管短路保护, P/ z' E' y4 J4 l$ K# M S
& Y* K. s) z$ D+ }内置过温保护并进入latch
4 e7 j- i* a" C: h$ A9 E. b& w$ {5 R( y4 q
过载保护
5 X/ [6 K) H! f/ K
# n/ @% `, Y, D D0 W) @0 `+ d5 KSOT23-6L封装/ B& L! l U# t' q
; E4 K! n. m k( c5 i& G2 ~, Y
电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。, N- ]& m* l+ Z9 J
! g' O. D& C( x4 ^基本应用
( p4 h1 I W" Y1 k1 ~/ K0 \& @6 [' h9 I1 q5 {& F; h' K
AC/DC适配器9 g7 s1 I6 H u- K6 d
6 [0 w; N# r( {' m# I+ Q
电机类适配器& M1 q8 t$ ], n# P* N- \
& Q* D7 W+ w: s/ @4 y- x充电器' v6 v! W! Y5 E' y/ w( \' u- T
/ B% K/ X$ S! z- G0 X4 v+ G
存储设备电源) V$ e, d4 U: T" q" t
2 O+ m- ], \- j* I1 x. H4 \7 G( y
典型应用) E9 k+ _/ D* [6 [/ k1 P: M' h
# C- d0 Q3 r, |* |4 x2 P/ M. N
' Z7 p! Y$ \7 n5 e管脚排列
( h9 [/ m- ^- K( e7 {" v
3 e; g3 T) X5 V; H$ b管脚描述9 Z5 ~9 b0 C+ n5 {
& }8 y- O5 _2 P0 j( h, M
! A. Q# b E9 n, @1 I9 F
样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现20V3A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下AC264V样机待机功耗<58mW；全电压输入时平均效率>89.2%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2” 能效标准。8 _2 `9 y, }5 z0 L* V4 L. I
6 q3 v8 S: W# n
样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。0 l M0 V/ k! _6 v) S, d& p
% x. I8 f' g& O
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 C5 e, |8 F1 y/ `1 F
8 r$ m/ Q. M/ \6 a02、样机特性
0 h, w. \! s8 m2 R& C% D+ G; @- R" w1 n: k2 f b, j# J: N3 J
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。
; k. v8 ^1 G6 J% |, X9 E1 r7 A! n$ h
# H# |" W7 p& ~9 r# a6 v8 M5 ` X% U2.1、输入特性：
: Y3 O8 N% L- U4 ^9 ?1 i4 c+ ?* c! u- g5 |
# c8 c# L" L+ q* l5 r3 M( X' V2.2、输出特性(PCB END)：
/ ^, r1 h% h. A' L' ?$ ]1 [% X) s. K1 T" B
9 C. m) z. N( A% K- U# r
2.3、整机参数：
& l* F! A- X# j7 O8 n
8 s5 s! @# E: z w! l. f( |. [2.4、保护功能测试：4 S4 @ I$ ?/ a& Z) y$ J
+ e ]/ q4 G5 g; C6 a% z2 u) r2.5、工作环境：3 I6 M0 r1 \" _0 G2 G- h. `1 i
, ?0 d# ]0 C: ?4 Q
9 c) }9 e% g# `- T7 M* ]) c
2.6、测试仪器：' A3 P1 s: B, e% ]0 R$ }3 A
03、样机结构信息7 l7 y& f( Y3 k& y
9 K: g x M+ w; P% [" d" z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。
M/ u' t. @( ^" r
2 o3 ^6 B1 z# K3 e" J3.1、电路原理图及BOM：
' m6 v! u- `4 s7 y, I' F) n+ B
+ n! j8 C7 [/ i0 l ]. ~8 y3.1.1、原理图：
* Z% V- t( o( `& f. c
* p7 n5 r! h2 R6 I! _6 T6 }0 Q! x" ~7 t/ n% y ~9 c% q" ^' F' Q s/ h; b
3.1.2、元器件清单：
! A1 L, q& w! ?+ P$ D M; J; J* S' `' @. w+ }) F2 r
. \ E% c8 j3 u' E: S. G c3.1.3、PCB 布局&布线：# p" H1 l2 | \3 Z+ k" Y
! A: q" s6 T# L* n, ~5 A5 G
PCB 顶层布局
4 G8 A$ R3 j% \6 H' r6 R5 T( B
PCB 底层布局
9 ?5 h- |. ~' y
PCB 底层布线 3.2、变压器绕制工艺：
! ?8 L% B2 I' E' N& r/ @
" Q+ t$ c# ?9 R3.2.1 电路示意图：7 V( {( A& d0 l5 W( a! T1 A0 w
$ c) W6 N7 Q2 h5 m7 F( J7 y
3.2.2 、规格参数：
3 G, `/ v8 Y5 }. z( A( [, Q5 r
, |; F' I L _) y- {1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
" _, Z( B) u( ^6 ?% L2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 ?' @5 k: d. N. g# }% h$ e3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；8 R9 E* l7 {% p2 B! V6 R1 T" Y
4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
# w( V3 p" H3 R6 R) D! S9 s5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
$ s* N! {- U' c, Z7 ]: L6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；+ {/ O8 `# l0 H4 F" |
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）)；
5 d# \2 g6 L( A% j# {5 N; z! U8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
0 n! B9 h' K1 r" {# A, @9）成品要求:浸凡立水；
; l, G& f E) b# F6 c1 U0 D' L6 Q9 U* G6 V0 I8 ?/ p, p
3.2.3、变压器参数:
5 J( f0 d8 Y2 d3 ~8 d" D2 s6 A9 W# }* v& z
* l% f: e6 c; {. J! B# W3 T1 Y
3.2.4、变压器结构图：' q- ?6 G) T5 j- L- g6 q+ G; l
1 [; r ~+ m7 D
04、性能测评" U8 t" l$ G: P' O% h( x6 w
. a8 ~+ L5 E4 K, K5 h0 T
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。
2 m) U' s0 s; J" R$ C) A4 N4 Y
5 F1 S7 @, T8 v4 b4.1、输入特性：
# T& C8 a; s0 P1 a8 z' c6 ]8 Z O4 v6 |- Z2 {
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。2 p6 z% \) G: L, f& r
- q) \# Q1 ]8 u3 m+ }表1 待机功耗& \0 G) h9 h6 v {) q
( d3 K O+ Z, S) G9 E$ S8 A% m
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性( O* h+ B) f" o$ D+ ~" w
* V' q; M! ]& k+ L% t7 Q% K表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）* s3 c' A6 ~! N, X3 d$ t1 @. {) G
8 u7 R' \0 O& v" G- `% W( y
表4 效率测试（PCB END）% s0 P9 b. t! i1 l* E3 n
1 O! G% N2 h6 `, s- d: a
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
8 ?+ S% {2 f0 T; z
5 i6 u3 G; T4 u5 y+ S4.2、输出特性：% O/ n: D# x# H g* O
8 C ]. j: B" U9 i" j$ A5 D4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
7 p# S* b- n# m, @: E
5 a2 e G2 ~' H- n" ~
. v/ C3 l" J. M) F1 X& l T. U6 P4.2.2、输出电压纹波：
, h, Q4 t5 N4 z$ a. e3 h5 w) d4 e6 X6 O4 B% d: A
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。
7 a7 E, q# v, y* N/ X$ O) D" F4 a3 C# }- H* t! |8 r- W
! u' D, V) w5 d
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 7 j' D$ d P9 _+ ?" n. \( ~
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load w% {% G+ M3 `9 f" T: T
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
& w$ U$ m7 h U. A+ z# k2 s
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
! C. N- W& r) s8 {4.3、保护功能：
% J k7 o% Y' {- b" s+ ?6 K0 z* L
以下涉及过流保护、短路保护的测试。# n: G1 s: g& N n
+ p3 H1 r6 a! x9 {3 n& k4.3.1、过流保护：
) }9 n- g0 q7 T: `9 K
, {$ |! ^; g6 a! N- t" h, o n8 q
6 H7 ^: l' b/ n. j7 n! U' }4.3.2、短路保护：2 J) S: ~9 ^3 b! Y) z
1 V1 d' c c7 g3 y" i8 I功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。+ W! Z& h9 x+ X
1 Q$ z. P' b2 T' J( p* o' `2 ` L6 l( |- k) ~$ @0 N; {
4.3.3、Peak_load 功能测试：; E- o# U$ H @; Q# K2 ~$ F
! }9 a, v* o( Q& M Q/ g该项测试输出电流设置从A=3A 到B=7A，20mS 周期动态带载，上升/下降幅度设置3A/uS。- B: Z$ u9 i) J% q6 d
- Q" {4 s) Q7 v) `2 B9 c# ^0 r
AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V 7 m: c2 l* f+ O- \) |3 h7 [9 c4 q
AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ
- k6 J& O/ }8 l; u: [0 B1 ?6 s' U) g
AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V
; O% N! S, ~; z% q$ o1 c
AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ
* s! q$ J4 `' U3 t2 @8 C4.4、动态测试：
, H4 N! V+ D: r$ m# S9 B+ y
3 ]/ W4 q3 P% Z. V0 E% m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0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)5 _9 Y( {; W" ~* `
* I) E+ g( G: M. Q: x
AC90V_5ms
AC90V_10ms
8 H2 R1 C( H e' ?1 D
AC264V_5ms 3 H) t! O6 O" L" X
AC264V_10ms - a7 l5 U/ F2 r
4.5、系统延时时间测试：. |" t) Q. N e( k) U: F
. T$ D7 [2 P( j; t2 r" A4 U( x
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 I8 }* j: j1 M+ {; X
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ' r3 F, C7 W- m+ b$ j' j( T( n8 W$ D, l1 s
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ! i/ Y! ]8 R2 B0 `) v. o
THOLD_UP @ AC240V，100% Load : O8 {8 j& Y! P6 y
4.6、其它重要波形测试：/ }9 n; |6 ^, _+ i& q O: v- _( H
3 n) ~( M2 X( A- ]( x* o7 P# x
AC90/60Hz，100% Load CS 波形 ) {0 z% s: ^. R" B! I% @8 P
AC230/50Hz，100% Load Gate 波形 5 d0 p, j: I" s1 d# J/ U: h1 M
AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形
z" G: w1 S7 ?' h7 T8 {0 K$ x0 A
AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形 2 D& B% P: C D
05、温升测试8 g0 n! e/ g. q* ?& |7 [* D& P
4 t: [2 i, S4 z9 m# a
测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
! C9 R7 a# U6 p' B+ A$ u
3 Y! V, c& i! U1 F* M1 G Y) X
06、EMI 评估测试
; h7 n9 [( {& y% ^% K
Y6 d3 L e7 B测试条件：4 A ?) ?! m+ Q- D
4 d$ P2 P1 d8 o1 H1 D D" J
输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；0 T2 N" D# [* m5 n! m. N+ k
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
1 F- h2 p4 @% G5 F6 |4 L+ E6 I5 D l* m4 R! X/ d
AC115V 传导L 相 8 b( e/ V" S: d1 S6 _
AC115V 传导N 相
% j2 J; w$ q& [# b4 V+ Z
AC230V 传导L 相 6 C! \6 d) W' g
AC230V 传导N 相
" {7 Z& g% F6 Y, ^6 k1 c
AC115V 辐射
& T. y( @* ^0 X7 c4 A
AC230V 辐射 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-6 16:49:15
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