減小功率損耗，簡化設(shè)計(jì)！搞定36W電源適配器方案就看它

在上一篇文章中，我們介紹了思睿達(dá)5W USB 電源適配器應(yīng)用方案。本文，我們將要介紹的是36W電源適配器應(yīng)用方案。其中，該方案的控制IC控制采用了思睿達(dá)主推的CR6890A。IC輕載時會降低頻率，最低頻率 22kHz 可避免音頻噪聲，系統(tǒng)采用 CCM+PFM+QR 混合控制模式以減小系統(tǒng)損耗，達(dá)到綠色節(jié)能的目的。它還集成了豐富的保護(hù)功能，簡化了電路系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。

下面我們來了解下這個應(yīng)用方案。

01、樣機(jī)介紹

該測試報(bào)告是基于能適用于寬輸入電壓范圍且恒壓輸出的36W 電源適配器樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6890A。

CR6890A_12V3A 工程樣機(jī)示意圖

CR6890A

CR6890A 是一款高集成度、低待機(jī)功耗的CCM+PFM+QR 混合電流模式PWM控制器，是一款高集成度、低功耗的中等功率反激電源控制IC。CR6890A輕載時會降低頻率，最低頻率22kHz 可避免音頻噪聲。CR6890A提供了完整的保護(hù)功能，如cycle-by-cycle電流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等，還可以通過PRT 腳分別精確設(shè)置外置過溫保護(hù)和輸出電壓過壓保護(hù)。軟啟動功能可以減少系統(tǒng)啟動時MOSFET 的應(yīng)力，前沿消隱時間簡化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動和軟驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，降低開關(guān)噪聲，簡化了EMI 設(shè)計(jì)。CR6890A 提供SOT23-6L 的封裝。

芯片特性

● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 綠色節(jié)能PWM 控制器；

● 內(nèi)置軟啟動，減小MOSFET 的應(yīng)力，內(nèi)置斜坡補(bǔ)償電路；

● 固定65kHz 開關(guān)頻率，具有頻率抖動功能，有良好的EMI 特性；

● 全電壓輸入范圍，待機(jī)功耗:< 75mW；

● 具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP、OVP”等自動恢復(fù)保護(hù)功能；

● 電路結(jié)構(gòu)簡單、較少的外圍元器件，適用于中小功率AC/DC 電源適配器。

基本應(yīng)用

●AC/DC適配器

●電視及監(jiān)視器電源

●充電器

●存儲設(shè)備電源

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

樣機(jī)PCBA尺寸為：77.8mm×38.5mm×24mm，具有較高功率密度。能效方面，AC264V輸入典型待機(jī)功耗僅58mW，1.5米18AWG輸出平均效率>88.3%，能夠滿足六級能效標(biāo)準(zhǔn)；低紋波，低噪聲，符合相關(guān)EMI規(guī)定。

樣機(jī)的變壓器，采用了RM8磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細(xì)說明。

02、樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測試方法在第4 章節(jié)中有詳細(xì)說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性(PCB END)：

2.3、整機(jī)參數(shù)：

2.4、保護(hù)功能測試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測試儀器：

03、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及BOM：

3.1.1 原理圖：

3.1.2 元器件清單：

3.1.3 PCB 布局&布線：

PCB 頂層布局&布線

PCB底層布局&布線

3.2、變壓器繞制工藝：

3.2.1 電路示意圖：

3.2.2、規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包線；N3、N4: 三層絕緣線；

4）次級繞組從變壓器頂端進(jìn)出線，磁芯接地

5）絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì)；

6）初級繞組感量Lp：850uH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.3V，10kHz)；

8）耐壓測試= 3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、變壓器參數(shù)：

3.2.4、變壓器結(jié)構(gòu)示意圖：

04、性能測評

本小節(jié)對工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時序進(jìn)行了測試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件（空載和滿載）下測試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1 待機(jī)功耗

表2 輸出100%負(fù)載下的輸入特性

表3 效率測試（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率測試（PCB END）

表5 能效等級評估（1.5M 18AWG Cable）

4.2、輸出特性：

4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率: （1.5M 18AWG Cable）

4.2.2、輸出電壓紋波：

注：紋波及噪聲在1.5M 18AWG 處測試，測試端并聯(lián)0.1uF/50V 瓷片電容和10uF/50V 電解電容，帶寬限制為20MHz。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保護(hù)功能：

以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測試。

4.3.1、過流保護(hù)及恒流特性

4.3.2、短路保護(hù)：

功率計(jì)電流量程2.5A,開啟平均值模式測量。

4.3.3、過壓保護(hù)測試：

測試條件：空載短路光耦1/2 腳，監(jiān)測芯片VDD 電壓與輸出電壓。

AC90V/60Hz OVP

AC264V/50Hz OVP

4.4、系統(tǒng)延時時間測試：

TON_DELAY@ AC100V，100% Load

TON_DELAY@ AC240V，100% Load

THOLD_UP@ AC100V，100% Load

THOLD_UP@ AC240V，100% Load

VOVER_SHOOT@ AC100V，100% Load

VOVER_SHOOT@ AC240V，100% Load

4.5、動態(tài)測試：

注：輸出動態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為3A 持續(xù)5ms/10ms，然后為0A 持續(xù)5ms/10ms 并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為3A/us。

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形測試：

DRAIN 端（紅色）、CS 端（淺藍(lán)色）波形圖：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz 輸出短路

AC264/50Hz 輸出肖特基

4.7、EMI 評估測試：

輸入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；

輸出負(fù)載：水泥電阻；

限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（輻射測試結(jié)果僅供參考）

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 輻射

AC230V/50Hz 輻射

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時也可以提供芯片級定制服務(wù)。

審核編輯 黃昊宇