高效率、低成本的60W電源適配器方案是怎樣的

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(guò)PRT腳分別精確設(shè)置外置過(guò)溫保護(hù)和輸出電壓過(guò)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(jiǎn)化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)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(jiǎn)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

●帶有Peak_load 升頻功能；

●內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償，消除次諧波震蕩

●內(nèi)建頻率抖動(dòng)功能，降低EMI

●可編程外置過(guò)溫保護(hù)并進(jìn)入latch

●VDD過(guò)壓保護(hù)和輸出過(guò)壓保護(hù)功能并進(jìn)入latch

●內(nèi)置輸出二極管短路保護(hù)

●內(nèi)置過(guò)溫保護(hù)并進(jìn)入latch

●電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較少的外圍元器件，適用于小功率AC / DC 電源適配器、充電器。

基本應(yīng)用

●AC / DC適配器

●電機(jī)類適配器

●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(qǐng)見(jiàn)后文詳細(xì)說(shuō)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(cè)試方法在第4 章節(jié)中有詳細(xì)說(shuō)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(cè)試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測(cè)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：

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(cè)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(cè)試條件：0.3 V，10kHz）)；

8）耐壓測(cè)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(cè)評(píng)

本小節(jié)對(duì)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(cè)試，以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，以下各項(xiàng)測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)試（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率測(cè)試（PCB END）

表5 能效等級(jí)評(píng)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(cè)試，測(cè)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。

4.3、保護(hù)功能：

以下涉及過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。

4.3.1、過(guò)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(cè)量。

4.3.3、Peak_load 功能測(cè)試：

該項(xiàng)測(cè)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。

4.4、動(dòng)態(tài)測(cè)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)

4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

4.6、其它重要波形測(cè)試：

05、溫升測(cè)試

測(cè)試條件：帶外殼在40℃環(huán)溫下長(zhǎng)時(shí)間帶載3A 老化。

06、EMI 評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：

輸入：AC115V/230V；水泥電阻阻值6.67Ω，帶線1.5M 18AWG 測(cè)試；

限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（測(cè)試結(jié)果僅供參考）

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(jí)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(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。

多種方案，歡迎隨時(shí)交流溝通。思睿達(dá)聯(lián)系人：何工 18923426660，E-mail：manjie@threeda.com，歡迎來(lái)電咨詢，申請(qǐng)樣品。感謝！

審核編輯：符乾江