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[方案] 低纹波、低噪声的36W电源适配器方案,秘密武器是这颗"芯"

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发表于 2022-10-13 10:29:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-13 10:49 编辑

本篇文章我们给大家介绍的是本公司36W电源适配器方案,样机的控制IC采用了本公司主推的CR6863B,它是一款高集成度、低功耗的中等功率反激电源控制IC。而且电路结构简单、较少的外围元器件,适用于中小功率AC/DC 电源适配器。

下面跟随小编一起了解下基于本公司主推的CR6863B 36W 电源适配器应用方案。

01、样机介绍

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CR6863B。

CR6863B_12V3A 工程样机示意图

CR6863B

CR6863B是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 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。CR6863B 轻载时会降低频率,最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6863B 提供了完整的保护功能,如cycle-by-cycle 电流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。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,CR6863B还提供VDD 电压从8.5V-36.5V更宽的工作范围。CR6863B提供SOT23-6L/DIP-8L/SOP-8L 的封装。

芯片特性

● CR6863B 是一款高能效CCM+PFM 绿色节能PWM 控制器;
● 较低的启动电流 (大约3μA)   
● VDD电压8.5V-36.5V,工作范围更宽。
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
● 固定65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,有良好的EMI 特性;
● 高能效,待机功耗< 90mW;
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能;
● SOT23-6L/DIP-8L/SOP-8L封装
● 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

● AC/DC适配器
● 电视及监视器电源
● 充电器
● 存储设备电源

典型应用


管脚排列





管脚描述


样机PCBA尺寸为:70mm×43mm×25mm,具有较高功率密度。能效方面,AC264V输入典型待机功耗仅90mW,1.5米18AWG输出平均效率>88.0%,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

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。

2.1、输入特性:

2.2、输出特性(PCB END):

2.3、整机参数:

2.4、保护功能测试:

2.5、工作环境:

2.6、测试仪器:

03、样机结构信息

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:

3.1.1 原理图:

3.1.2、元器件清单:

3.1.3、PCB 布局&布线:
PCB 顶层布局&布线


PCB 底层布局&布线
3.2、变压器绕制工艺:

3.2.1、电路示意图:
3.2.2、规格参数:

1)骨架:RM8 立式(6+2PIN),Ae=64mm²;
2)材质:TDK PC40 或同等材质;
3)N1、N2、N5: 2UEW 漆包线;N3、N4: 三层绝缘线;
4)次级绕组从变压器顶端进出线,磁芯接地;
5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;
6)初级绕组感量Lp:900uH±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);
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;

3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构示意图:


04、性能测评

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:

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。

表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)

表4 效率测试(PCB END)

表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)

4.2、输出特性:

4.2.1、线性调整率和负载调整率: (1.5M 18AWG Cable)


4.2.2、输出电压纹波:

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。


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、保护功能:

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护

4.3.2、短路保护:

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.4、系统延时时间测试:


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、动态测试:

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。

AC90V/60Hz 5ms

AC264V/50Hz 5ms

AC90V/60Hz 10ms

AC264V/50Hz 10ms

4.6、其它重要波形测试:

DRAIN 端(红色)、CS 端(浅蓝色)波形图:
AC90/60Hz,100% load

AC115/60Hz,100% load

AC230/50Hz,100% Load

AC264/50Hz,100% load

AC264/50Hz 输出短路

AC264/50Hz 输出肖特基
4.7、EMI 评估测试:

输入:AC115V/60Hz&230V/50Hz;
输出负载:水泥电阻;
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)

AC115V/60Hz L 相

AC115V/60Hz N 相

AC230V/50Hz L 相

AC230V/50Hz N 相

AC115V/60Hz 辐射

AC230V/50Hz 辐射

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