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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 % n, n) G- P4 j$ Y
- W( h6 l$ o- `. j' Z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 U; p3 P! ? \( `! W4 y7 B
! P. ?$ I6 s v H/ r3 s- H* M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。8 U8 z+ Y. b' n# c5 U
. @) O: B! x3 g7 I: |- s% v1 Z4 J" Q
1、样机介绍
" a! K/ c: L2 j+ Q9 v) P; \
5 M _7 ~8 \5 q m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。 e5 S* a" c( p8 q! H) Y% f( G
7 X" u, X! O1 L2 v6 F6 S5 D[attach]46667[/attach]
7 O* {% B; p ^4 @[attach]46668[/attach]
CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图
CR6890A# M' T; ?' R4 A# P
F3 N$ h( k6 @) x1 ?
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。2 Q& w4 C6 J0 ?1 N6 \ ^
$ j& c* _% K; i) K& B* T6 n芯片特性
0 Q2 x2 y4 t9 B2 b. \
" X4 E X* h& `9 |$ d● 较低的启动电流(大约3μA)' j9 i+ ^# a) N8 t$ W. h
, V/ J0 @) H& M& \
● 内置软启动减少MOSFET应力% [/ [, w7 d( H5 q7 [2 D
9 ]" u( _; |4 S; Z7 f. {. T/ s/ A
● CCM+PFM+QR控制模式
" Y4 J4 m5 w+ C/ S9 A1 U' ^" b$ r0 i& h; E# g
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
' D8 v* N) J/ H) q2 a6 i I) f2 G- o5 N2 f" `* \$ ?$ w- Y+ [+ r
● 内建频率抖动功能，降低EMI
% S3 X3 g/ n3 R6 f4 o0 k# x7 p( r4 P* K4 A( `$ `
● 内置65kHz开关频率" ~& z0 q, J% {2 ~( R
) Z e( U. R" t/ x+ d
● 轻载降低工作频率
0 O; v! x4 Z) ]* D1 H! J8 }4 @
2 f2 t4 Z( O- e: z% W/ K● 可编程外置过温保护8 ]) V& Y0 F/ }
7 a8 N" V" u3 }- _! J9 s4 M) J# Y6 \
● VDD过压保护和输出过压保护功能6 k4 J3 g/ [8 O9 q) F# P6 C- G
N9 R! J) `, b/ u
● 内置前沿消隐电路
! H$ A! R1 B; z; V
' j; y' `& G0 h. R) g! E- L● 内置输出二极管短路保护
0 W& @& `' h4 {6 ~! y% ?. M0 }: j" u- Z4 M) Q
● 内置过温保护
2 V: W9 a8 A5 ^5 a( c# T: V- E/ ^3 [
● 过载保护! |: A1 J7 k0 H5 \# D `+ I
7 w2 c- V- u' _- q6 ?. L6 c- u- j● SOT23-6L封装, [3 c$ Z: I) o9 _0 X
' n6 u6 m- F6 e s
基本应用3 J1 U% @$ @; u1 s
7 m8 R3 z& ?, U, Q* K
● AC/DC适配器8 o5 N+ s o- @% i5 l
5 i6 z! W& K: u, `( D' Q) }) T
● 电视及监视器电源" O- M: w/ Y* J. P- B
" N2 f. r6 J& N% B' b+ g& L" I
● 充电器9 ~6 y8 e+ u" T: |2 t7 ?
! q+ \4 R" g) x# t8 |● 存储设备电源, t% R4 ^) r. I
( j% ^+ S& u _5 p" C典型应用/ U4 Q& i0 }$ r; B# Z
4 d! n0 x! `: ~
[attach]46669[/attach]
管脚排列
3 l, a3 z/ w: ?" K1 t! G) {
/ R5 B- v: e+ H. Z% N Q8 l9 T
0 {$ }! U; T- W, h) j[attach]46670[/attach]
管脚描述* y! u2 S- F7 _
[attach]46671[/attach]
CR3012) c0 {% V# J5 P
: ~# E3 s, D: ~0 z1 F4 R- |
芯片特性：
" d4 G5 ?; ~9 t$ @" w& ^% [. }: S
a3 g6 p* X6 m5 j● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
* @2 H3 i) r& }● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
# k+ g; [5 @6 J● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。/ R' O# b4 d$ ]2 x$ ^ `; j
& D3 E# F4 y2 W+ t# B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。
1 v) ?& x4 m% F) o Y
$ X g) p; M4 ]- ~: o% d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。
: r4 l% j2 g. ?+ p+ s( z% i( I2 j- G! b8 z- h! G; d* c
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。
0 N: a3 r% S. Q# x' H6 |; o9 |
* p8 }$ T% N: g; J" u6 g2、样机特性% S; u* N' |; N( l
_' Z2 l& a- X" e9 o
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。, R, Q5 a/ G+ J5 m& b
- q d, E* V' m& H" p& b
2.1 输入特性：
& W4 W5 Q+ \: a8 a+ A* K[attach]46672[/attach]
& r4 j* s# C' v2.2 输出特性(PCB END)：
- C' } O& j4 N8 @* ?0 V0 `: e[attach]46673[/attach]
" g6 s; v) w! X2.3 整机参数：
; O: x3 {6 V9 k5 S W6 x) B6 a) q[attach]46674[/attach]
j0 \- D+ Y5 _# ?2 _2.4 保护功能测试：
( Z, x; t9 a& ]5 \+ {* S. I% r; |. x[attach]46675[/attach]
+ Z- k+ x* n e2.5 工作环境：
+ a, s! {" s+ n[attach]46676[/attach]
; |; e' L) ~" U, F# B' `
2.6 测试仪器：
, [/ T( s( X8 o5 i[attach]46677[/attach]
; H2 n, B6 b% X$ t" U, Z; F$ U
3、样机结构信息# T: v( ]$ f' m& ]% x
2 f6 I9 |, C4 l+ X+ m, ~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。) Q* i( J4 @- e2 G6 X/ d5 V3 f6 H! t2 S
7 w+ J( P2 t: w S4 t; I" P# k
3.1 电路原理图及BOM：
. ]8 P/ R. [, x0 F" G
* Y1 l" n& R) b+ h- L3.1.1 原理图：5 |& C/ E7 f! A
, v g$ C" {. G5 }0 ]
[attach]46678[/attach]
3.1.2 元器件清单： I2 O6 t# D) j' n: s: R$ a& J' G
[attach]46679[/attach]
, s, ~) J/ T# T" R/ _
[attach]46680[/attach]
9 F* L% _6 n5 n3 h' b" @3.1.3 PCB 布局&布线：
% ~$ l5 T8 \1 M4 H/ Y" ~2 x3 f6 Y2 N# p# A
[attach]46681[/attach]
PCB 顶层布局
6 d5 u" l" [$ M8 y: d[attach]46682[/attach]
PCB 底层布局
, N# S# D8 a: d8 ?% x$ d
[attach]46683[/attach]
PCB 底层布线
1 X! z4 E& f$ J* Q5 w3.2 变压器绕制工艺：
& ^0 [ E* A; [1 v0 U4 k( ^, L0 Z! v# e. R+ q- Z. d7 T- ^5 K
3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
$ B( [5 P0 J$ @) D8 h x
* w8 X u9 a X" k5 ][attach]46684[/attach]
1 z$ ?. A9 Z1 q
3.2.2 规格参数：
/ C5 R; X8 u9 B. e6 g6 U: i0 Y
# n9 ?# k& d) O1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
; Y. d& O! {, k( S2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ t. D. z2 V+ Q: S* t' l3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
9 ]/ @% z4 l+ U6 P( f: o! q4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；1 t" o4 n# @! b; k- E1 w
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 U& R/ y( ?2 C5 {6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；5 N( W! x8 [3 G
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）)；) k9 u8 D) Q& i: F4 M
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；' A$ z( ~5 F. v1 F- E0 S
9）成品要求：浸凡立水；
% |8 J+ c$ Q) D, P! u5 M$ S$ V' K/ P* y
3.2.3 变压器参数:
9 n4 x2 g' ]" n[attach]46685[/attach]
; Q0 N* l+ p3 S( H9 h& d
4、性能评测4 H3 \" N6 p" ?/ S* M! X3 k
3 i, b3 Y0 l1 f6 J$ f% O7 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。
9 }# S1 s- g9 @: l( }6 q3 P* I% K: R2 @& e; M
4.1 输入特性：
+ [* m! J" K6 S( V6 V
' g9 R) X5 c# i( Z1 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。) L2 v+ f* I. n) w. B
+ k- U ?3 t* ~8 z5 [2 x表1 待机功耗
6 N' v* [5 D! k% p: C! X- N[attach]46686[/attach]
8 Z/ w+ w# c1 f表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性& ^# {& ^9 U& O
[attach]46687[/attach]
0 u; ?% {' O% t. w# O
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
& n& B! H: q. n' ?# f9 y[attach]46688[/attach]
6 z. N: u+ F1 v
表4 效率测试（PCB END）& S4 Z9 k8 q6 {- t" N
[attach]46689[/attach]
& `9 [* M9 g" p, m. ]! F表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）
# P$ x; e8 x' y) h* `6 B6 Z[attach]46690[/attach]
0 L5 N8 d' H4 L' W: w- D% m4.2 输出特性：
0 j% j3 m6 f& r7 _' j
& V, U$ f5 s: Z8 b0 A- A. L3 b& ~4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
% M( z3 x3 R7 f/ ?' O! @& E8 a* n& L[attach]46691[/attach]
1 D6 Y6 Y. u7 H( A' [0 P4.2.1 输出电压纹波：
2 K9 X0 @0 Y# l% ^6 M. Y+ M, `0 b; l
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。
V. u( R: Q6 ~
7 H2 h9 ?9 X& |, P9 `[attach]46692[/attach]
( N* W! L1 ~( P9 x b+ Z0 [3 o: C5 d[attach]46693[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
/ l* w/ t2 T7 {2 M$ _[attach]46694[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
- L: Y. t) c0 L+ M0 Z2 G[attach]46695[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
V; ~1 w7 B" H1 }, n, @6 @4 b
[attach]46696[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
4.3 保护功能： r, d `0 O v0 Q) A
* X$ I1 {7 r3 _) G以下涉及过流保护、短路保护的测试。2 r, ^8 Y& ~; a5 E# N: p
. X. W7 R4 O: M+ J# k5 |( `( P
4.3.1 过流保护：
! m6 `: }& f4 Q9 d" O1 \[attach]46697[/attach]
- F( U* j$ \0 g% a& j* [
4.3.2 短路保护：
( n* A" \ F" I3 j0 i# I( V) ~, C8 M9 X* Q# m% F
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。 ?1 Y9 B& i C1 n' \. D
[attach]46698[/attach]
9 g. D9 Z" G: r9 Z1 X
4.3.3 输出过压保护：4 L0 U2 F8 S# `) e: w; C
' E) U4 b. s- }
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
7 T6 h5 i& K0 U
7 R- F! a4 S% L2 b4 Y! d) G[attach]46699[/attach]
115V/60HZ 过压保护VO=21.8V
" q, q: A, Q$ n[attach]46700[/attach]
230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
6 o6 j2 i f& \: w0 U
4.4 动态测试：0 H8 x8 E, s0 I1 X9 _
1 F y* [% C7 S" g, |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)! s) j- `; j k, p. C8 H
6 j. Q, }: T% B# M, w7 H
[attach]46701[/attach]
' b: }7 U" i, G; K) I) y[attach]46702[/attach]
AC90V 5ms
; J1 ]) Y2 Q$ V+ ^[attach]46703[/attach]
AC90V 10ms
# P8 ?2 o# B3 g' b[attach]46704[/attach]
AC264V 5ms
u/ P5 z# ^+ i' V x# S4 U
[attach]46705[/attach]
AC264V 10ms
4.5 系统延时时间测试：- P1 c+ W$ C {4 a: n: h
+ _) s, P2 |8 f! |[attach]46706[/attach]
9 o8 Y- I) Q! }7 z3 m
[attach]46707[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 W/ a) t$ }7 ]$ [$ u0 d" M# S
[attach]46708[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
# ^. j- R2 S0 A8 S7 s[attach]46709[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
4 I7 h9 U$ o- F& _. e4 t[attach]46710[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
: Y9 w! B6 a" B% K, a4.6 其它重要波形测试：; O6 o# t" @8 b8 K6 k+ y5 g+ h
2 b4 F( n! ~5 z8 {
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
' {+ `1 o( T+ O) G# F5 r C6 r, b0 F
[attach]46711[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
. `! t& r4 G( r* f* m, @: _% A[attach]46712[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
0 a0 z+ P. R1 ?4 Q4 y
[attach]46713[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
( h( u' V' M0 y \" ^* a
[attach]46714[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
5 M( L4 I& N; d7 y% `4 M" K M
次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
; [7 t9 C1 A1 r[attach]46715[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
s3 r+ n) g) {& [' c7 C1 v
[attach]46716[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
6 q) G Y8 H2 k- ?- u
[attach]46717[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
7 C1 m# h% h. ]) f8 e7 z[attach]46718[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
; W- [# u, v9 g. A5、EMI 评估测试
! e T* F! K$ V* L
/ U, h4 r) A ^( @' K( P测试条件：
- z- G: H; `; F3 x输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；: d# d8 ]8 D) q3 G
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻； " v$ b! Y. ~. I7 C
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）: ]; S5 q0 J1 u; q( O6 O) L0 T
# V& k! P& k; U+ ?% ~9 p$ `: W
[attach]46719[/attach]
AC115V/60Hz 传导 L 相
+ y( z4 X7 h# ^: q, a& U
[attach]46720[/attach]
AC115V/60Hz 传导 N 相
( ?' w# i a2 s! k4 U* X# }3 C[attach]46721[/attach]
AC230V/50Hz 传导 L 相
% K! g; a8 ^" D: W# \) @& e6 @
[attach]46722[/attach]
AC230V/50Hz 传导 N 相
7 Y7 g0 I9 k$ V/ n1 T# _' B
[attach]46723[/attach]
AC115V/60Hz 辐射测试
, o7 r7 p) v; }* o o7 K8 N
[attach]46724[/attach]
AC230V/50Hz 辐射测试
8 ~" P4 F. C+ Y( ^" l+ O
5 i0 W% Y* V% ?% U& f; \& U0 I5 [" r {) z- e" }
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