本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-28 23:20 编辑
; u$ x! N0 K2 r. r( e
8 F0 X; k% d* \) q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。
, l# B( b8 |# J, Y/ U
+ a9 S \6 I9 U/ t下面我们来了解下这个应用方案。0 `& C( T! s* w8 C; r
; x2 w6 L2 z/ K3 O
01、样机介绍
* Y* f* X: l- f0 z% V" e" u" w; f; V# H6 _
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。0 V5 M6 l! E( P: q* n4 b1 c2 s
) f. b* D& ]9 r: GCR6890A_12V3A 工程样机示意图
9 G8 x$ o% G0 R% n( GCR6890A7 {0 {* z. N4 w2 r! i: B0 D8 m
* y1 E7 N' |5 A* ]' N; l2 ^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。* ]7 g' D' r. I7 d1 p5 o
& o' b, O5 o4 ?1 Q( J芯片特性
2 F; L9 ~4 `3 F. U: V8 F& S8 K9 b Z' J* W1 I
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；
9 [3 x1 Z1 W) P9 a( Z● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；! d( p) b0 u0 }
● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；* g. `, l; U! s. ~/ L
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；3 b6 }& m0 F" F0 E
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；! g2 N5 [3 t9 R9 v
● 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。! v- v# c+ u* q6 _+ I8 L
1 ~' Y; c* ~" n
基本应用
- t# [' n( C' E' d( P1 J
/ L, `) L1 z! b( B& X1 D( }● AC/DC适配器
2 n2 b8 L1 x# a● 电视及监视器电源9 s1 `3 A& ^3 b4 \/ j9 C
● 充电器
% A& t1 y+ `2 {( A5 y, m● 存储设备电源0 V' Z" U4 u9 E$ J( g" D
; h/ v9 B$ ~# {: m典型应用4 o& `. K2 L& K8 `/ v7 j( s3 l
d2 V4 H! f/ ^) C5 g' x" I% [! f0 f! L, o4 I4 S
- w/ p" J2 ?+ v% [
管脚排列
6 h5 [4 D/ i$ ?* x7 d7 q4 j2 e: k/ H Z# ?
管脚描述, x" ~/ W% R) q/ M" l2 S1 z& G
0 A0 u0 a, u( Q+ s0 {4 D$ r! O; B/ G
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。
6 b: ]# L- a9 r$ w8 J( d
8 y6 d% |) x, R! R' 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。
# K# y- d1 p. y% |8 O! w3 P
9 U0 ^8 V# j6 C. _1 ]% ], C02、样机特性
& J" v; [ T$ @& P7 b0 l9 x R$ g8 r D. j
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。. `0 J. y$ F3 ~+ U' ?5 w( c& |( R6 c
9 f$ Z9 u! |1 t) N" ]! i6 l2.1、输入特性：/ n: d6 \/ Z8 i9 J1 f
1 W7 L1 L$ _& Y Y3 x
D2 U/ Z( R1 Y# L" V4 ~; h2.2、输出特性(PCB END)：# t, t6 u R0 r0 ]
* L- {" J: D: A* ^: C6 ~7 p8 L
2 T' Q+ i8 p$ ^" p
2.3、整机参数：
. M# k! P% b' _/ E3 \% _' | |1 u0 A, J$ o" j5 \+ u# K1 c: w
0 @ F1 `; |1 \8 O1 X
2.4、保护功能测试：, I% ~, b6 P; S J5 n f2 q
( @* e. a6 I, @
E+ c7 d# O- M$ C* |5 L1 s6 K2.5、工作环境：4 u t ?) K# z( j( Z
/ G, m, }: r1 p! u( d1 q
+ B6 t% t- S6 d3 g
2.6、测试仪器：9 W2 m- l/ M. V/ e! c9 K
5 r+ g% l& _( B; t( a03、样机结构信息+ Q8 s4 q9 z- J, c: z
! ]7 ?3 Y& A+ {
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。+ t- @2 ^9 [' p* r1 Y: d! K
+ S$ r. _4 | a3 u
3.1、电路原理图及BOM：
" w8 F- [4 |( \: O% u" O J: ]3 Q2 E6 s1 L! ^
3.1.1 原理图：, F# a4 Q8 C8 j# R5 }+ V5 i
+ q. g( o" z0 V, q/ R# f' p5 s+ x
3.1.2 元器件清单：
* C# K+ |0 D# \: g2 L, O r
4 s1 B1 l. P) u4 I2 j# Z3.1.3 PCB 布局&布线：
" ]8 W3 K" c& m
( R. a8 N# U2 hPCB 顶层布局&布线
. c) D1 q: ^6 [$ ^! m) C4 p( d* ZPCB底层布局&布线 3.2、变压器绕制工艺：
5 w2 x1 \/ [$ r" I% x. U" W: g& o$ v* A; L1 h! L% N1 a
3.2.1 电路示意图：! V4 ~: Z- w( B( ~& ^& f2 f" u6 m
' C6 d2 T( S3 H; C1 z
% B7 {/ U2 A; j9 p3 ~5 s! a+ L' Z# Y3.2.2、规格参数：
7 `* B8 F* l/ |. o3 L% x2 c. q: o, K% `
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；/ s6 H* W% y/ K+ ]9 @
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# i* K3 p0 y( f9 J) O5 ] I1 W( G3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；# p$ D. d) ^( @0 x- O
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
; I( o8 g) j6 o, u7 n0 ]0 i5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；/ r7 T0 S9 ~( z: g
6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；* D1 W: E1 V7 q7 V
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)；/ G( k k" v" U4 V# f, @3 I; Y* d
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
' X- ~0 H+ I* J2 C9）成品要求:浸凡立水；
& p: p- O6 r! T% T
5 }/ k1 Q. }! ]. n/ L3.2.3、变压器参数：
6 M8 u' {, i0 @# r$ z# z( ] [, J/ {$ R, \
3.2.4、变压器结构示意图：
. A) f, [' R! m$ I! d
& K6 e5 T3 i2 \# l* h" m1 w/ l8 T3 K { \! u" P/ B' m
04、性能测评" D% C; J% a( Q' ?
0 C( t/ M S& X w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。# C) I" o! z/ f! D" {8 S0 C+ x
5 Q6 F2 v* Y: @; @4 m9 k6 R2 Q4.1、输入特性：6 l7 [. ?5 r) G) u+ o: ~5 o
f b7 z9 ~4 Z3 T+ z
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。
) x' K p w. | z7 Z7 a; l9 M$ j
表1 待机功耗
9 c. ^& d! a- z" r( A6 U
4 ^ ?! h8 m# d表2 输出100%负载下的输入特性( {" _" S/ G' U# D. k
# x: t7 t* S$ U% n) r表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）6 Z; Y4 K. S! l5 G4 i; s2 l0 Y
表4 效率测试（PCB END）
4 E* _# U7 v- C c5 _$ D3 v: X/ D" M. I8 p3 z' Q3 Z* x
表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
- G# N5 q+ S* A4 t G& ], A8 r! u* z+ G. B5 U
4.2、输出特性：/ Z' l. H4 e2 O# } z
/ y! D$ D# ]. k/ V. M
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）8 d# M- b8 U% Y: i/ V
5 X* w i. T# F( J
4.2.2、输出电压纹波：8 t- G$ `2 q( u& b# v- z1 f* j8 m
6 {" ]0 F6 T: P
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。
: k8 f! y& T7 Y3 w% u+ B2 C" I+ {6 ^# G) ^+ z2 d$ O9 a/ h7 g
: B! }6 d' ?& Z
R&N @ AC90V/60Hz,No Load / T- P! q$ E* C9 I3 m2 A0 p
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
- V. c$ |! U1 [! k# X k! aR&N @ AC264V/50Hz,No Load - E9 N3 N: ~" ?6 j$ W/ O
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load ) z3 i& r: _( ]% E0 ~
4.3、保护功能： B0 L0 A0 x. {& E9 g l' u$ Z: u
# i7 _/ X" i Q5 j% d; x/ t$ u以下涉及过流保护、短路保护的测试。8 Z" j7 q9 U4 N8 @# t1 `$ U) z2 B
; j1 E8 v3 D# _- \
4.3.1、过流保护及恒流特性, o, s; u( S; u- @( `
8 Q2 e, K4 n4 Z- X" K( ~1 P a
4.3.2、短路保护：5 _5 U! P: f A1 m$ E
% `1 Z* _. w; E* G' m, O2 x
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
6 l/ K7 k4 p0 h. @ H, j P# v
$ N7 V& A1 m6 s5 |6 m5 b4.3.3、过压保护测试：! _- t' {0 d4 r( u2 [' I
7 s' k# e& V$ S( `3 {4 Q
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。
$ K6 y0 f$ l9 H# D1 B4 e
0 T1 B/ v! E3 B4 l+ lAC90V/60Hz OVP ( Z0 U9 y& z- O/ L2 h4 D
AC264V/50Hz OVP # a9 f( u1 G4 t# i x* ]) Y2 Z
4.4、系统延时时间测试：
+ `9 c- B0 w6 [9 |: J0 C$ z7 s$ U4 G2 a# s9 V
4 u; \3 B4 g/ s& y; STON_DELAY @ AC100V，100% Load , d; ^0 t' w& A* \. v: T' t. w
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
& Z- E9 Q z' S6 X6 q9 ?% @THOLD_UP @ AC100V，100% Load ; p9 A/ u( q& q% ~
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ; L& W9 B% Z7 Z8 e" a* N+ {
VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load
; j9 H% m$ \1 x6 u4 X1 _& IVOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load - s3 f$ x& P0 g$ O0 ]
4.5、动态测试：
7 v8 G& N( |" J
. a Q; Y' a3 {: X) `) J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。, i3 T' T8 e' l5 A/ U8 s
6 }+ R- s I# I5 J7 q. q
* u' {) w. q- J6 B, bAC90V/60Hz 5ms
! a5 t0 l! L p9 mAC264V/50Hz 5ms a8 y1 G3 |) ?
AC90V/60Hz 10ms
' J) Z" ^# o# j5 d f* _6 ~AC264V/50Hz 10ms 7 ~1 U7 g) w+ G% C! d4 }
4.6、其它重要波形测试：
% x! U; U9 V* Y3 w
9 a% |7 o; y3 W; ^/ lDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：
4 o( I6 @' @2 \% ^& y* V2 D! i+ u
S( r7 W& E' M' M8 x3 X2 v, OAC90/60Hz，100% load $ G( D( q( q& Q5 v5 m
AC115/60Hz，100% load
2 n! z' v+ o6 p/ P; N6 ZAC230/50Hz，100% Load ) R* z8 j% f3 ~/ A8 c. U( ?
AC264/50Hz，100% load
- f; n6 \; w- x+ N+ w% v3 iAC264/50Hz 输出短路 ( u) {3 \# w2 |2 P
AC264/50Hz 输出肖特基 3 d9 L2 ^% _8 Q5 h3 x
4.7、EMI 评估测试：
* B& C$ H) W) N ~" p
' d# T1 n3 s: I+ {9 h0 u输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；4 i, D+ \* ^& M/ N F
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考） \/ B" I0 h- z6 ]3 Q- Z
# w) P1 C9 S$ O0 W9 |
AC115V/60Hz L 相
% t6 ~% w. L( mAC115V/60Hz N 相
! h2 A8 m% I/ S2 @' H: g. ZAC230V/50Hz L 相
- z$ [+ R4 O- h9 IAC230V/50Hz N 相
V) ^) q" @0 Q! M8 ~8 n& bAC115V/60Hz 辐射
' g2 C' [: Z, h% ^3 O( H2 i# a4 s7 pAC230V/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