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标题: 两款国产IC强强联手，这份电源适配器方案绝了！ [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-11-24 11:25
标题: 两款国产IC强强联手，这份电源适配器方案绝了！
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-24 11:45 编辑
! y1 G: G6 D# U5 _
) U9 c0 J& N* ~& r' ^- G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。
0 G$ Q7 B3 T7 J/ r5 z) p1 x/ G, M9 F9 L- G0 [! g2 b
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。6 ?/ e/ K+ E2 B% t
1 F4 N% e# ~/ ]1 @8 I% T1、样机介绍
+ }" e1 [+ S+ Z: h4 o, n, q. z' q7 F9 S# A
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。
8 B8 ]0 M0 D) C8 J J7 e! ?( s, ?& U) a5 r
[attach]46667[/attach]
) Z2 U9 n: B- F% _ M! z
[attach]46668[/attach]
CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图
CR6890A
7 y$ q8 q# b- D$ r7 C% Q/ c( W0 _, u0 Z( }5 o
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。& a+ Z( N/ Y+ A7 N7 i- ]1 M; E5 j. a
7 m" H5 \4 J. S5 Y芯片特性2 M( u. f, D9 ^. `0 x6 i! X
: l m Z+ u- s● 较低的启动电流(大约3μA)
( z7 d& @/ G# h x6 }9 x! ^: ~/ e" e; I& G
● 内置软启动减少MOSFET应力
4 v% S: G; @+ P* n5 I) P3 c) K: k" B* _: g/ [* u8 c
● CCM+PFM+QR控制模式6 s' L5 a$ \, M' P) ^' ^5 w+ k
# C a- ]2 @! y8 c# J- Q# Y● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡7 d) V- c. w3 J
! d5 X. f9 V9 M% g
● 内建频率抖动功能，降低EMI! @$ f6 R7 L% F& x
- D. ?6 g) L- h0 u" E( v
● 内置65kHz开关频率
7 ]8 t: r; E: d. K& n/ K0 Q) [1 F; P9 z" a# [
● 轻载降低工作频率
3 V0 q1 @4 |0 i/ Q5 v# U) J
2 `$ b) x. G8 c) |! T' t4 `. F6 K● 可编程外置过温保护& R/ i5 t U @* Z- n. @
9 @ \( ~4 z: i9 D$ b● VDD过压保护和输出过压保护功能; l" A: t. T5 j
2 ]1 y0 Q/ H6 p4 N, O8 B; \
● 内置前沿消隐电路
) e+ [# L' J- N( C+ o9 D; Y
& ?2 w% v2 j2 r+ r' c1 d% V● 内置输出二极管短路保护
' q4 e m- [; j) P2 o# t
# @: C7 v8 Z( u; T9 O● 内置过温保护9 b0 T0 `6 p9 R& y6 e, \
9 e- {; p+ E3 F, Z0 O+ {/ Y: ^
● 过载保护
% u7 v; O2 A$ J" k; k
. F: W. h/ E3 o6 W8 P& _; n● SOT23-6L封装3 L# o5 i9 y k9 g2 R
- U1 B6 Z, v* l: y3 u/ }
基本应用
* D4 u, V! g; i- K6 B
; j' o6 N. P K. K, r' {. e) f: ~● AC/DC适配器# y3 u c9 a1 g# n0 e% x$ r
- L$ i8 ?4 E4 c( [& F7 \4 i
● 电视及监视器电源
A+ h9 Y }, e' N' \8 G( W5 A2 P/ O* A/ j' l" p& V0 I# r* _8 Y( k
● 充电器7 m* ~- u i+ W) \6 i7 w
3 V7 r& F: _& t3 a
● 存储设备电源7 O' s& q8 s1 m! A. c" |
9 g$ b2 R4 d- ^ h! L0 \
典型应用% F' e5 s: H6 x6 j
9 L K7 L$ j- Z$ O6 \[attach]46669[/attach]
管脚排列: q5 E9 {2 n. b
4 G2 H& w+ \6 H, z" ?
$ `4 }* |- [" o; G[attach]46670[/attach]
管脚描述
: W8 k9 w7 C4 M+ M, L1 a[attach]46671[/attach]
CR3012
# a, P( S" J9 q$ L% n: v" s7 V8 q
! a+ j% Y" q& c- g芯片特性：
$ i/ T2 Q9 K \8 |9 B
8 Q5 Z( m. a' ~6 x. l' E4 t, V3 \- f7 W; y● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；7 x9 }! Y; ?+ x# C2 c
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
$ v- p; u; g5 F! l● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
4 U3 m9 S( d+ \; J8 M. k; u1 m5 N/ F) C
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 G, t' B n% C' [
& r0 e Z# u4 U% K: @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。; y# B# e/ C2 ^! Z, C ^# r
/ |& ^% ?! H l# ?4 z. 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。
& Q4 Z: T+ o$ f: E" r! o
" \+ e( |4 q& {0 m, ~2、样机特性
* F9 J& M2 d/ M7 X: I
. }! G+ j5 ~6 m* I6 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。3 n# M! t. H! K* h+ ^* L
- y6 Q; l/ i2 ^$ `
2.1 输入特性：
, \2 \' h9 s% A[attach]46672[/attach]
' G ]% @# g: F. ]2.2 输出特性(PCB END)：0 k% ?' }! \& Q+ c; x. [) D
[attach]46673[/attach]
$ l! e+ m* @& v2.3 整机参数：' d9 y" M3 v* q- M# E% K" D$ \9 ^$ f
[attach]46674[/attach]
; z, c0 N6 m. o8 i
2.4 保护功能测试：; X Q3 R" ?3 |; G
[attach]46675[/attach]
6 V) u, p" f. U7 P- k
2.5 工作环境：
0 {5 r$ x- P; N }% g- i/ J[attach]46676[/attach]
6 k# z* X( M) I8 M: G' V3 R- ~# F2.6 测试仪器：
9 u+ B6 ^; U a9 t6 ^- h[attach]46677[/attach]
4 E/ F! {, @; N1 N0 @. ~3、样机结构信息
[: G7 Y" v. T/ n5 L) R8 ?* ^+ c4 O2 o9 [
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。
2 v9 x; ?9 R q. Y0 E7 v7 O4 C2 O) L% Z+ Q5 P# d, |
3.1 电路原理图及BOM：
0 a- M0 g' c1 w F5 f% z+ y w/ R) |! L4 c) Z/ k2 Q; @
3.1.1 原理图：* K6 A7 \- C- x
* h5 o# [! D: m! G. H9 ^
[attach]46678[/attach]
3.1.2 元器件清单：4 B$ G' s! k S" t6 D
[attach]46679[/attach]
$ }& Z- |5 G1 r
[attach]46680[/attach]
# @' \6 d- ?) _5 `" R. G# V4 ?# l
3.1.3 PCB 布局&布线：
" s' P# T6 H# l' \' A3 I1 r, s
4 f" Q0 }( b& A9 l[attach]46681[/attach]
PCB 顶层布局
% V& z$ ^: z; M8 v) |( N[attach]46682[/attach]
PCB 底层布局
3 m$ b; z! a$ A1 y: e9 q: Z; s[attach]46683[/attach]
PCB 底层布线
& @3 L* `- s: m, r! \( U3.2 变压器绕制工艺：
. {+ x+ @3 e# T1 S8 L2 z1 X5 l* l3 j% F" g
3.2.1 电路示意图和变压器结构图：2 |" L- l% X; V! s3 F0 ?) b
& d% @$ ?) L# Y; V[attach]46684[/attach]
& m! K+ V0 f0 n) u' j$ {* H' m3.2.2 规格参数：' q& o6 |( S. x& Q
. M4 Q" f+ [: T
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；2 l$ l% X% _0 ?( c
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ q$ h f! M2 Z- h/ T& _3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；" v" o( M6 y& w6 Y
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；7 I+ ^6 H9 _& r
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；8 e+ ]) `) t! Q. v
6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
/ s$ c' l$ \/ x1 z7）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# A) ]* s5 O7 B% l0 Z& K8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；8 g* N/ p% v* Y% Y3 b/ z
9）成品要求：浸凡立水；9 ?! u$ x0 m9 S9 E! a
( J4 W% X- s; \+ m; f& e0 ?1 y/ T& d
3.2.3 变压器参数:8 A2 @" H' A4 I" v- P
[attach]46685[/attach]
: K( Y* @( D3 u5 J8 E& d4 W
4、性能评测
]$ p9 F a5 m$ d9 Q
% S* P& b+ ?+ k9 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。
' `; z+ u# z2 R% \/ R) |* H3 D
) @0 F. z0 }8 W! [4.1 输入特性：0 J: n) K& p% @7 r% s: N2 S: F
" [0 F7 R2 w. W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。
- N, O/ }( L8 t0 [3 R; {+ N8 B' b/ h) o; J
表1 待机功耗) b6 u1 z, L! O: p
[attach]46686[/attach]
( `* L5 a \1 A; m, v
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
1 q$ I: G! r2 [: [% K2 t b- k[attach]46687[/attach]
* m4 V- v5 P }* P表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）& H6 h: s9 n* y# x- E$ M2 E; Q8 H
[attach]46688[/attach]
8 G6 V: F% r- j6 e( f表4 效率测试（PCB END）
2 j, _( x' Z) }& m9 @[attach]46689[/attach]
$ i1 s0 b' t/ X. y1 k
表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）
, R' U! ^4 `+ t O) e9 R[attach]46690[/attach]
* \0 h( \& S( X# _
4.2 输出特性：
/ H% M2 ~+ B1 ~' O# x
- O8 a% y# E% @6 Z8 g4 {; D4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
1 H3 b1 Y6 F' E[attach]46691[/attach]
9 u6 B% F* {9 P, Q- u4 U# {5 y8 L4.2.1 输出电压纹波：4 V- P l8 [2 v1 h" h h8 ?
' r* Q4 A' ~" U$ l( W- E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。: V2 Y, u0 F1 G* W0 N+ ~, O' X7 o; z
' p1 o; i& d* X[attach]46692[/attach]
9 J7 `! l. T4 X" K( D. ?4 o! y9 g
[attach]46693[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
$ U# ]0 B1 Z$ S" R3 ~2 }[attach]46694[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
9 I( |3 M) H& i' E$ z
[attach]46695[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
* P! O8 e6 z. ^& H3 ? C[attach]46696[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
4.3 保护功能：
' Y; F0 y" K% W) y3 S6 _" X
( x3 g% z7 g( T( Y5 }" Z" Q% M& S以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" \. H4 W5 n$ e" o+ ?7 f, l) E2 ?, F6 y7 Z4 A$ n7 u
4.3.1 过流保护：
5 F! i. s! t- g) {[attach]46697[/attach]
- f1 u" U6 `0 [( l0 e8 m2 x
4.3.2 短路保护：9 b9 M) {( A: @3 M
* b6 H0 ~8 v$ t
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
1 a- R7 b4 Z+ o$ |6 B[attach]46698[/attach]
" ^( G7 Q. Y/ G/ I, I4 x
4.3.3 输出过压保护：
& L% ]' d: E0 E) C% k) a, ^- P
3 c! _ o7 V4 F, j$ j短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
' M' r5 p/ N8 V$ k- _ }2 D& q& U5 m" e* r
[attach]46699[/attach]
115V/60HZ 过压保护VO=21.8V
0 m, D. D, z9 \% _[attach]46700[/attach]
230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
# ?( ]& D+ f# q- a, U4.4 动态测试：4 R( E$ a' t0 R5 M
! l& _' E) d, w2 K( {0 @: u
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)
8 X! Q% S+ w+ W( A" _2 w6 l1 P$ W1 |1 T( |5 i, ~5 p
[attach]46701[/attach]
# I8 Y8 h: l& X2 [/ J4 c& |
[attach]46702[/attach]
AC90V 5ms
j0 G9 x W! x: }$ k* y[attach]46703[/attach]
AC90V 10ms
. |9 j3 l' w/ J7 R" r8 G
[attach]46704[/attach]
AC264V 5ms
! a' m3 `6 w- |# D% h( J
[attach]46705[/attach]
AC264V 10ms
4.5 系统延时时间测试：
$ d, ^- Y: z" S( T) o) c* Z* N; M. Q3 d
[attach]46706[/attach]
. }& v# b7 P6 j2 J9 g
[attach]46707[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
8 y- e+ I- b. V) ?2 F( `) ]+ a
[attach]46708[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
' t1 w( `: E! ~0 d/ ^
[attach]46709[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
+ ]5 k* e0 [7 Z+ p' X, z8 G
[attach]46710[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
D7 [7 `8 A2 i1 A2 P3 u, w5 |
4.6 其它重要波形测试：
1 H- _7 K9 P8 j+ M Q- l, x3 g5 }& _7 Z: V
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）1 Q2 \! Y' E, o' R9 q$ T, ^) E& a
6 ^ f# C, |( t5 c( W. j, Z[attach]46711[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
8 Q6 t4 n( n+ l! A* s2 z8 ]1 ~[attach]46712[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
0 ~* @. H$ @. P) g/ V; d7 I[attach]46713[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
& E' T8 n! {. O; Q. G- [% J* k, ~[attach]46714[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
+ {' p) a b5 b
次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）3 Q- O2 D6 r/ b. G# r* E2 P
[attach]46715[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
. |6 j; n! {2 A& ~9 |0 b: d
[attach]46716[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
3 g s1 g0 N( j" F0 s! d i* M
[attach]46717[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
7 o8 n8 k$ c1 ~" q
[attach]46718[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
- f2 _$ x! K/ s8 f3 h" m
5、EMI 评估测试( H- { l9 t0 I4 |& L% e
1 z, r+ Y& ~$ U5 f测试条件： @& r, s4 \, p3 u
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；* a1 u0 l' F& L
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
- S. l3 A7 H* J( s限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）0 z& ~8 h% G$ k7 b5 _" D
+ V5 h0 D% \- C2 S! Q
[attach]46719[/attach]
AC115V/60Hz 传导 L 相
+ S7 U6 P$ \+ a7 t: h
[attach]46720[/attach]
AC115V/60Hz 传导 N 相
3 R& Y9 s) `5 S5 k: w6 g% i
[attach]46721[/attach]
AC230V/50Hz 传导 L 相
9 `- u& J2 b) m% l9 {* C- W3 D[attach]46722[/attach]
AC230V/50Hz 传导 N 相
0 \' _' L, F/ A[attach]46723[/attach]
AC115V/60Hz 辐射测试
! d& R- E+ H( Y+ k( h
[attach]46724[/attach]
AC230V/50Hz 辐射测试
7 x; X8 e0 ?" W; U# R) G. x
1 |8 p) r( b) R7 e, `$ _( d4 q5 M1 m: x- \0 |7 ]
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