高效率、低成本的60W電源適配器方案是怎樣的？思睿達(dá)給出答案了
本文是基于思睿達(dá)主推的CR6890H 60W電源適配器方案，該方案除了具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力；同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能，最重要的是效率高、成本低，可完美匹配行業(yè)需求。
01
樣機(jī)介紹
該報(bào)告是基于能夠適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率60W，恒壓輸出的電源適配器樣機(jī)，PWM控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6890H。
CR6890H_20V3A 工程樣機(jī)示意圖CR6890H 芯片
CR6890H是一款高集成度、低待機(jī)功耗的CCM+PFM 混合電流模式PWM 控制器。CR6890H 輕載時(shí)會(huì)降低頻率，最低頻率22kHz 可避免音頻噪聲。CR6890H 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(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET 的應(yīng)力，前沿消隱時(shí)間簡化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開關(guān)噪聲，簡化了EMI 設(shè)計(jì)。CR6890H 提供SOT23-6L的封裝。
特性
-
較低的啟動(dòng)電流 (大約3μA)
-
內(nèi)置軟啟動(dòng)減少M(fèi)OSFET應(yīng)力
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帶有Peak_load 升頻功能；
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CCM+PFM控制模式
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內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償，消除次諧波震蕩
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內(nèi)建頻率抖動(dòng)功能，降低EMI
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內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率
-
輕載降低工作頻率
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15ms倍頻模式
-
可編程外置過溫保護(hù)并進(jìn)入latch
-
VDD過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)功能并進(jìn)入latch
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內(nèi)置前沿消隱電路
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內(nèi)置輸出二極管短路保護(hù)
-
內(nèi)置過溫保護(hù)并進(jìn)入latch
-
過載保護(hù)
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SOT23-6L封裝
基本應(yīng)用
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AC/DC適配器
-
電機(jī)類適配器
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充電器
-
存儲(chǔ)設(shè)備電源
典型應(yīng)用
管腳排列
管腳描述
?樣機(jī)PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全電壓實(shí)現(xiàn)20V3A輸出的電源適配器。90VAC滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗<58mW；全電壓輸入時(shí)平均效率>89.2%；輸出接18AWG1.5米線能夠滿足“COC_T2” 能效標(biāo)準(zhǔn)。樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力；同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。樣機(jī)的變壓器，采用了PQ2620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
PCB 底層布局
PCB 底層布線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：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm2；2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；3）初級(jí)、反饋: 2UEW 漆包線；次級(jí): 三層絕緣線；4）N1 N6 N7 繞組從變壓器針腳B 進(jìn)線從頂部A 出線，磁芯接地；5）絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì)；6）初級(jí)繞組感量Lp：0.6mH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；7）漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.3 V，10kHz）)；8）耐壓測試= 3.3KV 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)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(shí)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 輸出接1.5M 18AWG Cable100%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(jí)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 的瓷片電容和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% Load4.3、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)：
?4.3.2、短路保護(hù)：功率計(jì)電流量程2.0A,開啟平均值模式測量。
?4.3.3、Peak_load 功能測試：該項(xiàng)測試輸出電流設(shè)置從A=3A 到B=7A，20mS 周期動(dòng)態(tài)帶載，上升/下降幅度設(shè)置3A/uS。
AC115V 發(fā)波周期12.6mS，Vo 最低15.6V
AC115V Peak_load 功能升頻151.52KHZ
AC230V 發(fā)波周期11.2mS，Vo 最低18.2V
AC230V Peak_load 功能升頻151.52KHZ4.4、動(dòng)態(tài)測試：輸出動(dòng)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0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)
?
AC90V_5ms
AC90V_10ms
AC264V_5ms
AC264V_10ms4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測試：
?
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
THOLD_UP @ AC240V，100% Load4.6、其它重要波形測試：
AC90/60Hz，100% Load CS 波形
AC230/50Hz，100% Load Gate 波形
AC264/50Hz，100% Load 輸出肖特基波形
AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形05
溫升測試
測試條件：帶外殼在40℃環(huán)溫下長時(shí)間帶載3A 老化。
??06
EMI 評估測試
測試條件：輸入：AC115V/230V；水泥電阻阻值6.67Ω，帶線1.5M 18AWG 測試；限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（測試結(jié)果僅供參考）
AC115V 傳導(dǎo)L 相
AC115V 傳導(dǎo)N 相
AC230V 傳導(dǎo)L 相
AC230V 傳導(dǎo)N 相
AC115V 輻射
AC230V 輻射
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