讓人「上頭」的72W電源適配器方案，滿足LPS電源應(yīng)用要求

電源適配器是一種將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并將電流和電壓調(diào)整到特定范圍，以滿足電子設(shè)備正常工作所需的電力設(shè)備。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要有工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備等領(lǐng)域。

下面為大家?guī)硪豢罨谒碱＿_(dá)主推的CR6900E 24V3A LPS電源適配解決方案，該方案滿足LPS電源應(yīng)用要求：超過100W應(yīng)用功率系統(tǒng)發(fā)生保護(hù)；滿足打印機(jī)電源應(yīng)用要求：最大輸出電流能力接近額定輸出電流能力3倍。

1、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72W，恒壓輸出的LPS電源適配器樣機(jī)，PWM控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6900E。

CR6900E_24V3A工程樣機(jī)示意圖：

關(guān)于CR6900E：高能效綠色多模式PWM控制器

概述

CR6900E是一款高集成、高性能電流型PWM控制器，具有低功耗、寬VDD工作電壓特點(diǎn)。該控制電路在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都有比較高的轉(zhuǎn)換效率。芯片內(nèi)部頻率優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的EMI效果，限制最小工作頻率為22kHz，避免工作時(shí)產(chǎn)生噪聲。

CR6900E提供了完整的保護(hù)功能，包括逐周期過流保護(hù)(OCP)，過載保護(hù)（OLP ）,外部過溫保護(hù)以及內(nèi)部過溫保護(hù)，輸出短路保護(hù)（SCP），輸出二極管短路保 護(hù)，輸出過壓保護(hù)和VDD過壓保護(hù)。

CR6900E采用SOT23-6L封裝。

主要特點(diǎn)

●較低的啟動(dòng)電流

●內(nèi)置軟啟動(dòng)減少MOSFET應(yīng)力

●CCM+QR+CRM控制模式

●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

●內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率

●內(nèi)置125kHz倍頻工作模式

●輕載降低工作頻率

●可編程外置過溫保護(hù)

●內(nèi)置輸出短路保護(hù)

●可編程輸出過流保護(hù)(OCP)

●可編程輸出過功率保護(hù)（OPP）

●長達(dá)4s的OCP延時(shí)；OPP/OCP可達(dá)2.5倍

●VDD過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)功能

●內(nèi)置前沿消隱電路

●內(nèi)置輸出二極管短路保護(hù)

●內(nèi)置過溫保護(hù)

●過載保護(hù)

●SOT23-6L封裝

基本應(yīng)用

●打印機(jī)電源

●LPS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)24V3A輸出的電源適配器。滿足LPS電源應(yīng)用要求：超過100W應(yīng)用功率系統(tǒng)發(fā)生保護(hù)；滿足打印機(jī)電源應(yīng)用要求：最大輸出電流能力接近額定輸出電流能力3倍。輸出接18AWG1.5米線，全電壓輸入時(shí)平均效率>88%。

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PQ3220磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請(qǐng)見后文詳細(xì)說明。

2、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)說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性：

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：

3、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/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：PQ3220 磁芯（6+6PIN）,Ae＝170mm2；

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；屏蔽：銅箔；

4）絕緣膠帶:3M900或同等材質(zhì)；

5）初級(jí)繞組感量Lp：300uH±5%（測(cè)試條件：0.3V，10kHz）；

6）漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件：0.3V，10kHz）)；

7）磁芯接PIN2；

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：

4、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）

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。

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(cè)試。

4.3.1 OCP、OPP測(cè)試：

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：

1）AC115V時(shí)：負(fù)載從3A切換到8A，測(cè)試Peak_Load可持續(xù)時(shí)間，及最大工作頻率；負(fù)載從3A切換到10A時(shí)，測(cè)試OPP狀態(tài)可持續(xù)時(shí)間。（CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB）

2）AC230V時(shí)：負(fù)載從3A直接切換到10A，測(cè)試Peak_Load可持續(xù)時(shí)間，及最大工作頻率；負(fù)載從3A切換到11A時(shí)，測(cè)試OPP狀態(tài)可持續(xù)時(shí)間。（CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB）

AC115V PK_Load 持續(xù) 3.9s，Vo=24V

AC115V Peak_load 功能升頻123kHZ

AC230V PK_Load 持續(xù)3.9s，Vo=24V

AC230V Peak_load 功能升頻110kHZ

AC115V OPP持續(xù)

AC230V Peak_load 功能升頻110kHZ

4.3.4 Vo_OVP 功能測(cè)試：

在正常輸出狀態(tài)下，短路光耦PIN1、PIN2，測(cè)試輸出電壓（CH2）保護(hù)電壓點(diǎn)；然后 解除光耦短路，觀察到輸出電壓恢復(fù)為止。

AC115V

AC230V

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)

AC90V_5ms

AC90V_10ms

AC264V_5ms

AC264V_10ms

4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

Ps：CH2=Vo、CH4=AC

TON_DELAY@ AC115V/ 3A

TON_DELAY@ AC230V/ 3A

THOLD_UP@ AC115V/ 3A

THOLD_UP@ AC230V/ 3A

4.6、其它重要波形測(cè)試：

AC110/60Hz 3A

AC110/60Hz 8A

AC264/50Hz 10A

AC264/50Hz 10A

5、EMI 評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：

輸入：AC115V/230V；

水泥電阻阻值 8Ω，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）

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

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)。