减小功率损耗，简化设计!搞定36W电源适配器方案就看它

思睿达小妹妹

" i+ H: B) ^" r0 {2 z
, s) J+ H$ d) M- E! a+ ^; N  m) l* V在上一篇文章中，我们介绍了本公司5W USB 电源适配器应用方案。本文，我们将要介绍的是36W电源适配器应用方案。其中，该方案的控制IC控制采用了本公司主推的CR6890A。IC轻载时会降低频率，最低频率 22kHz 可避免音频噪声，系统采用 CCM+PFM+QR 混合控制模式以减小系统损耗，达到绿色节能的目的。它还集成了丰富的保护功能，简化了电路系统应用设计。

; S3 v1 j2 C& H, E: s( h3 u下面我们来了解下这个应用方案。
' F, F2 a3 n; a- `
01、样机介绍
$ h! F) ^- v% v6 ~7 `, o  M% B
$ V2 N6 h5 r% L2 P' L该测试报告是基于能适用于宽输入电压范围且恒压输出的36W 电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR6890A。

CR6890A_12V3A 工程样机示意图

CR6890A

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，是一款高集成度、低功耗的中等功率反激电源控制IC。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。

芯片特性
! x6 T! h5 }8 [* o/ a, h& j
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
* _% \6 s4 \+ V% _( i1 M7 e: T● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
5 L5 |* ~  Y. `4 v● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
; J& T' d0 ~. V$ m3 |) @8 H● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；
● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于中小功率AC/DC 电源适配器。

基本应用

* r* D; C- G' `/ @● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源
4 t6 B- R& U- m
典型应用

- a6 [" j( |7 v7 @8 }' _$ F: J

管脚排列
8 R$ L( L* q* g. k2 `: [
8 ~# @7 l5 _( B) N* k+ ^9 H4 z4 r

管脚描述

& z$ O) Q+ L$ h" f2 M- f, f' d, y样机PCBA尺寸为：77.8mm×38.5mm×24mm，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。

样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

02、样机特性
( ^1 x3 G2 e' Y8 M' o; Q
. s- a/ U7 X4 D' x8 W5 t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。

% M5 _5 z2 p+ z" \2.1、输入特性：
4 }- {4 I8 _- E. A

) j, q; E% ~" W; A  m* Q+ i( i2.2、输出特性(PCB END)：
8 k0 T" d# W# e) B; A3 T- D" o. B

2 Z5 J# s7 i* q) d
+ O( I9 v. r' t: k5 E2.3、整机参数：

; _: G  ]- s( U, A7 A6 X
2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
1 w4 R! V! z8 _) y) O; r

2.6、测试仪器：

% ]4 [2 P8 `6 f5 U* V; r03、样机结构信息
" S$ l6 F( _# L$ `& g
. m% \" i- w3 d8 S1 Q4 }, k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：

$ \( u% |" Y+ U2 ~) Z3.1.1 原理图：
' ^: e$ @7 n- {: D: M

2 O0 [8 M1 Q1 b" m. \' }3.1.2 元器件清单：

3.1.3 PCB 布局&布线：
. j7 w: d4 F, O0 S5 p
& l; [5 A0 G/ F  a6 {$ e3 V

PCB 顶层布局&布线

# P; e# X( k; i# H5 r, E9 F: u, s+ D% k

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

/ S7 Y. A4 Y* ?' r3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
$ a7 Y3 o1 e; m) i# H" m3 k8 E% L
) Z7 r8 O6 W  e; N1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；
# w7 `7 c3 ]+ C0 @6 z2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；
* G  x" Q( K! V! r1 ?# C& Z  e4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
' j7 ^6 a( J% Y3 F, [5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 g, h+ ~+ Y6 J0 B3 m* G6）初级绕组感量Lp：850uH±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：0.3V，10kHz)；
/ w- N8 I. F) d8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
1 F: e8 D0 i3 e  U9）成品要求:浸凡立水；
- D/ ?# H) e; n3 c; B
* X. b% H" {, D, ^  k6 C- O3.2.3、变压器参数：
! L8 Y3 p; \. X7 g( H& R

3.2.4、变压器结构示意图：

7 V! L6 e3 W& ^; F, v( O4 Q+ W4 z

04、性能测评

3 k' K8 G- [7 A( `9 i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：
+ w5 q) t5 h2 Y3 O) p+ B( U$ s
7 s. J: t4 T; Z0 c9 l" ~1 Y! ]1 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。
+ T- Y# T" W( H( z# B3 m
表1 待机功耗
' N5 j) I' g8 Y9 d9 }  H

/ G2 y! [; f. Y- z5 a表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
$ u5 b2 ?  e1 F) B; \; e6 \, z1 r

表4 效率测试（PCB END）

; V9 F8 q& i$ |表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、输出特性：
! A) S' A5 L' c( b
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）

$ }9 ^5 j) L, O, v: Z4.2.2、输出电压纹波：

" J- X+ j5 r1 M& A注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。

1 j0 s7 N) c6 Y9 R; R( B

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

( m* {; u2 j3 Q' j1 n) ]/ K" @7 m

R&N @ AC264V/50Hz,100% Load

& `, P& r, t0 R8 ~4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

1 g2 J. Z' i; ?5 F$ G6 J7 u4.3.1、过流保护及恒流特性

# P) A3 N9 y3 L" f2 a, Q4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
& z9 Y2 K+ Q5 |2 h

+ H( o3 r' t# ?, U4.3.3、过压保护测试：

测试条件：空载短路光耦1/2 脚，监测芯片VDD 电压与输出电压。
% h8 P' f0 f2 q7 c' s

AC90V/60Hz OVP

5 _: o9 X6 S  f) N* F

AC264V/50Hz OVP

4.4、系统延时时间测试：

: Z0 [% T" o7 m6 u% r  D  X

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

4 Y) ]# a6 ?0 M# c8 W' p

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

5 F( M0 Q+ @6 U) _- i' C

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load

3 o; s1 H& [$ Y4.5、动态测试：
0 i0 b: `! U8 V  ]' z  G
  U3 d' |5 k0 Q! q6 ]7 l# p0 d注：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3A/us。

5 z2 L3 l2 k, n4 o

! U6 S! k0 q2 r7 u7 \/ [

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

& P1 o6 M( U# D: D

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试：
! M, M7 W& B4 `; f
$ u1 M4 D$ {! }6 aDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
4 G* d6 f, ]6 S* i
2 I$ j" a% N5 t/ u* s- S  C" M/ p/ ]

AC90/60Hz，100% load

/ P# v1 m0 r; G5 e; ~

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

8 K! A+ K0 u4 u* U$ H! P

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基

. }3 H6 f6 N0 l$ Y4.7、EMI 评估测试：

) `9 |$ A# r6 Y$ i$ k1 @: a4 B输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
+ ^4 K! ^$ W' ~+ j4 H1 M限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
: ]' |& e! K$ C' c
3 f# H2 P$ J1 S, J' J( v7 e. ^

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

! _, j5 c2 N% ]& Y

AC230V/50Hz L 相

/ Y8 T  P' J: E

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射