本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-28 23:20 编辑 0 r- W) x1 i, m
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在上一篇文章中，我们介绍了本公司5W USB 电源适配器应用方案。本文，我们将要介绍的是36W电源适配器应用方案。其中，该方案的控制IC控制采用了本公司主推的CR6890A。IC轻载时会降低频率，最低频率 22kHz 可避免音频噪声，系统采用 CCM+PFM+QR 混合控制模式以减小系统损耗，达到绿色节能的目的。它还集成了丰富的保护功能，简化了电路系统应用设计。
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" M0 N% K" R7 ]3 [, |下面我们来了解下这个应用方案。
# j* ~7 y! B) J% X2 B+ J* Y' @) o/ G0 |$ j, S
01、样机介绍; ^( n* H e3 ?7 K+ {' m
5 a% j/ x: N0 X2 A4 P$ [- d
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CR6890A。
+ r' l# b4 L* y' Z" [
4 ~: A1 S V5 J5 Y! ECR6890A_12V3A 工程样机示意图 / I5 F6 U* x# t4 T
CR6890A7 T8 u* K9 R& y( k5 o
( ^) B* C& r7 I, l! p) B( C" R2 s* ]
CR6890A 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM+QR 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。CR6890A轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890A提供了完整的保护功能，如cycle-by-cycle电流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等，还可以通过PRT 脚分别精确设置外置过温保护和输出电压过压保护。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。CR6890A 提供SOT23-6L 的封装。" G( j. n7 f$ K* t% K. `2 `$ v
5 n1 j9 T/ A X4 |
芯片特性+ R) I/ v& Y6 { w6 x$ v* Z
& O# L# n& x! A7 N● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
! `1 S& t ?, ?8 p6 U. V+ g. y● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；2 {; T/ b/ h8 ?) J, A9 D% |
● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；$ u7 Z) e7 E! ]; w* s; Y) C( n0 n
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；1 U! s! y; B# c" ]0 o
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；9 B5 W; k2 K$ l* f- h& a
● 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。1 s t- ?- ~% d+ R) S' m0 m8 m
1 Z0 c6 E7 ^( M1 T% G, _基本应用- W+ e @$ H7 m5 G" V3 B
2 O- j' L* F- j% e6 Z● AC/DC适配器; \" y8 r* [9 ?2 z1 \; Y4 ?3 m
● 电视及监视器电源; ~) o% p! A* C
● 充电器
% i, z* Y/ i9 K6 A5 K7 |/ s● 存储设备电源. J5 W# S0 J6 P' T, F% b
( B' D% a- b! S7 s" E
典型应用8 d' J8 D- |+ ?: Z$ X6 t6 l
6 H0 s7 F, f s$ l
- R I3 U/ P# k7 z* P0 I
]& D' ~8 _4 Y管脚排列
- h4 |5 j N. S4 z t9 ]+ r
/ x; d3 U$ ~$ u管脚描述
# F1 j7 _8 s; `5 H0 Z2 W, |) Z! E* S* J% d
2 p* z. c1 j: [样机PCBA尺寸为：77.8mm×38.5mm×24mm，具有较高功率密度。能效方面，AC264V输入典型待机功耗仅58mW，1.5米18AWG输出平均效率>88.3%，能够满足六级能效标准；低纹波，低噪声，符合相关EMI规定。
) k: R0 n3 l& H: }( A. a7 O- N% o/ f/ f7 n
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。& D6 h' h0 C8 h" {% Q8 u J1 Q7 x
0 j2 [- w/ z% X; r6 f
02、样机特性' V; F. ^) d4 H9 D% I$ e
1 o8 m! o# _6 j0 p& b( h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。* z0 m2 Y' |- t" T3 U. [* V; D3 _
' }0 k1 }& u, ^8 B$ C* W2.1、输入特性：) C0 S4 f+ e& ^( Z0 M
3 g9 g; E5 d7 R5 |4 e. R- m6 X, V/ p
# s. y8 ^8 B/ n' Z2.2、输出特性(PCB END)：
( B9 Z# \ M1 ?/ e5 Q% h3 ~$ c: {- d$ S: I
% L8 ?" S7 L$ M' |2.3、整机参数：! B% ]3 F/ n- w7 h0 f, ~$ ^! j
5 q# {7 {( u3 p0 s% n
* h* ]4 d7 v7 a* @& \- e. ]2.4、保护功能测试：4 ~1 W/ ~8 l+ Z5 H; A
7 O1 A; U- O! ~* |! \' n* C; l" H8 a. `) h
2.5、工作环境：
j9 A. ~5 Q% \( A: E$ K1 V
6 M6 I5 s: o- E/ k# z
& _' u" _1 g4 b2.6、测试仪器：
/ |: x1 ?) z9 \' A4 z) S1 m+ r G3 d) A) e! W* c
03、样机结构信息
( c A6 o# |3 d6 W1 s) O8 i4 s4 ?% A a3 c$ X
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。" A% ?8 E: u+ K9 o. O0 |* T
+ V% W d8 r6 N F/ F% }3.1、电路原理图及BOM：, X3 l& v$ ~, S/ j: w
0 h; D3 e3 b4 D) {3 y3 V* x- h/ h, j3.1.1 原理图：
7 w1 g7 r7 j7 |7 F" @% l. f1 U
* X) L& F+ |/ z$ p
# U; |) `/ ~7 [3.1.2 元器件清单：
4 W$ ^4 _( R- i8 [" v: R7 T6 e3 p2 C" x& b
3.1.3 PCB 布局&布线：! G% E6 x1 S2 E4 |( V
) C; ?0 [/ X) C, `+ t4 t1 O
PCB 顶层布局&布线 ( \, p% k1 Z, W% S7 V" G0 P6 e: }
PCB底层布局&布线 3.2、变压器绕制工艺：
: }( V4 }& U5 p4 n" s3 I6 E
6 f/ D9 K5 V; B. }8 n3.2.1 电路示意图：' E7 r! a$ m( j
2 H" A/ U4 o( _+ \3 ` y( p2 j. k+ e/ a
3.2.2、规格参数：
; Z6 Y3 t% J8 t) N
% V" \7 p2 P/ V) s. g R' N- ~$ r+ q1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；. j' L( U- B/ }0 G. n
2）材质：TDK PC40 或同等材质；$ d6 K! I, s- P" P+ K G4 H6 |
3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；5 c, O: ?+ R& \$ ~8 R4 U
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
# U( ^; E. U5 a/ \* l5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；: i) K$ |1 t& m3 @8 W$ d$ h) K8 e
6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
; `8 P& ]2 U8 F$ Q+ J+ I7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；
% `3 i1 F$ M* o$ _8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
! p8 U9 k- [) r3 ]0 w# \8 [2 t9）成品要求:浸凡立水；
5 W+ e+ r; y) | B' ^7 Q/ h% \3 x2 `% ]. t" C
3.2.3、变压器参数：
2 A) B7 O' F; R: ^ ~
2 H' v9 c8 y) _/ f9 H4 x3.2.4、变压器结构示意图：/ U& A. V0 T8 U/ j7 c7 _& Z# q; @$ X
# V! W1 K; K+ j9 y5 B3 k7 F/ |8 v) Z; A- G9 ?% Y' q
04、性能测评
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6 d/ T) [3 X0 _1 R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。
# |( H. f4 z) A: i& C- p- _( z; m! W# u, d
4.1、输入特性：
) `5 d/ }* p. I& B( R
/ ^5 O3 D' D' X- h( ]9 I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。+ B* Y% `& p3 R
& B: D: N5 s5 [; N2 U: U% J* C8 R
表1 待机功耗
# b% d, c0 p/ W: h3 _( ~" M; l2 i/ v- @& K9 w% U3 r
表2 输出100%负载下的输入特性/ @, ^+ z8 O3 G! X8 S9 z8 \6 I
; A! ]* }. [" J }# j
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）" \0 [+ b$ f& U/ M( f( b
表4 效率测试（PCB END）, R0 h1 Q. g# J! G! C6 B. ~; \
* s3 |' B5 K4 ]# B
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
: J; |7 i" W. c) H' d
* }4 L; x# O* N. C4.2、输出特性：; y1 p% o& B B* K9 S1 j& }
+ A7 Z* z# J5 C
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）! @8 _; n n& n0 S4 u8 b5 U8 @( C
$ G2 d5 ]5 _7 w. n! ^
4.2.2、输出电压纹波：
6 g5 S. Z! A% m! E0 k# p
2 O- H9 B- F0 ^( k. E% P, y9 j2 Y4 v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: s( i W' I' j" c3 G
: Z' [& K; o' y3 {$ L
" T7 d1 n8 @2 O- l4 A, zR&N @ AC90V/60Hz,No Load ' H# J7 l$ u, ]2 r) i3 }3 @* w, n, ]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ' J5 D( z9 z2 I/ {4 ]
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
2 B1 ]+ g& n& _( cR&N @ AC264V/50Hz,100% Load b4 P4 E; h: V& e+ K- t
4.3、保护功能：
9 C+ ?" F2 Q, [, [+ k1 X% a
3 q: _2 y6 D; V* p$ {以下涉及过流保护、短路保护的测试。0 O: q% L* ]9 R* G' N/ s
$ R4 u9 |7 K3 i! z4.3.1、过流保护及恒流特性! u' o8 q- |' e; y y- g9 h, p
) w l* h5 z' q8 { n# b8 h6 ]
4.3.2、短路保护：4 H0 h) y3 Z6 j: i# b# ]4 Q
! M0 A7 [- e' {& B9 d
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。: z5 X# T3 q+ C7 }( c( M
) D8 P8 I2 r/ c/ D4.3.3、过压保护测试：) F* D! X5 O8 T4 \1 M5 B ?' C
f8 B6 y$ \! u$ w/ ~测试条件：空载短路光耦1/2 脚，监测芯片VDD 电压与输出电压。2 ~% S0 u; m: |" @" [- O8 ~2 h
% v4 p9 s. M3 p* I8 ?( L6 uAC90V/60Hz OVP + Q4 s! H {( l- w
AC264V/50Hz OVP ; v9 o1 y3 q3 ]) g, A8 l3 G' I$ u
4.4、系统延时时间测试：
( w- Q ?; _1 M9 O3 |
8 G' g6 m0 u9 v+ S* X6 T: B8 Z1 z
TON_DELAY @ AC100V，100% Load / ?: ~' F+ ^8 s. K
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ( p" e' J3 e: {
THOLD_UP @ AC100V，100% Load + D; R, P1 l3 c. F7 p/ I- E4 U# ]9 ~
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
8 r: K+ s' W+ i) U" J* V* XVOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load + n/ {6 s( ], s8 s. ]0 {
VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load
) ?: i" g" q* M4.5、动态测试：. ^4 f$ k2 p, b1 H: T7 O# i
- D# U# p4 D, Z! Q1 L+ {
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。9 l/ o/ }. |* w/ @
5 P5 l3 z8 e8 y
' P% h" e9 n3 J6 Y b( r) q8 ZAC90V/60Hz 5ms
( g: g2 c( F2 t( k& e* qAC264V/50Hz 5ms ! r% F/ l( l. x& H: J9 `( \7 |, y
AC90V/60Hz 10ms & c7 Y1 h/ \( ^5 L& G0 i
AC264V/50Hz 10ms # T% }8 ~ m2 o0 I9 ~8 ?7 U( g
4.6、其它重要波形测试：
% C" A+ V& R6 X/ L7 V4 M F
) J) ~+ E! }, p% PDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：+ E+ g% Q4 B5 v, d
6 t& D, `" R4 f# \
AC90/60Hz，100% load 1 ?+ Z/ r5 J, i/ B8 v- k* L% d
AC115/60Hz，100% load
/ b5 u; K% j& N& L5 d3 v3 NAC230/50Hz，100% Load
, ]8 \* K3 L; q- G2 A W0 A/ qAC264/50Hz，100% load
7 T( `, c2 U* X; O+ pAC264/50Hz 输出短路 ' T/ W# e/ _3 g
AC264/50Hz 输出肖特基
9 ~! i7 W s N4.7、EMI 评估测试：
5 E+ `6 ^ e9 Q0 A
! r( k. f& W& a* `* |! k- R输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；2 Q8 @; `6 S7 k3 _; I- A
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
" S% ]: k3 B7 K' l
" |% d, X0 y% N( B/ {& v h- YAC115V/60Hz L 相
2 p9 \' ~% r" T2 q. U9 QAC115V/60Hz N 相
; h( H" d+ c# M# {* V- \AC230V/50Hz L 相 8 f/ x) ?( h! D8 M3 {. e6 C
AC230V/50Hz N 相
& x2 J* {/ q! |. `; V- |- U. vAC115V/60Hz 辐射
+ D5 ?/ W' }1 r$ m% n2 R3 wAC230V/50Hz 辐射 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-10-28 22:51:17
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡