本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-10-28 23:20 编辑
8 A |; a2 n* S
5 R! j1 s4 m! O+ m* u+ o4 l4 R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。
( p$ i5 E6 Z7 z( a" H6 G3 n2 {6 i Y" H, D: |) z2 c4 ?
下面我们来了解下这个应用方案。
+ N* x8 ], Q1 x9 |) y7 n7 I) _1 D
N) m0 n% G7 d01、样机介绍
, o7 x- I3 o3 k9 C9 C6 w0 b- t4 h
# C2 |3 a$ A- _3 M1 \# I' i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。9 q6 r, x$ [2 N+ X% j* k5 x
, ~- m/ j7 ]' P3 Z: JCR6890A_12V3A 工程样机示意图
$ a3 ~8 t: ]- qCR6890A) U: e9 I; J. k* R% m6 M; p
8 t l: Q% S# p* |1 Z0 N- W
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。
$ I4 o, N9 w9 y$ o1 C' E; D; g; F$ x: m, o# u; c2 e% `
芯片特性7 I, A9 `; o" ~, @9 X( g2 z
4 A5 ^+ s+ M0 O3 _2 S+ r' Q9 n" m
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器；3 `5 @ |5 j( ?- x$ y) B, F
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
6 O4 {7 s& D! @1 H1 F8 [$ i● 固定65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，有良好的EMI 特性；. W% q$ t) U* B: \4 ^2 O
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
8 }+ E! Z% B, d! S" l. I● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能；7 I" w: c6 D0 s1 G' L8 {0 I/ T
● 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。
$ ^ x: l# N0 F3 u% v* g- p2 \, Z; F$ x! {! f! l5 K9 E
基本应用
2 Z; s0 G, A8 k# L2 K+ n2 F$ A7 {, Z, g" x }# T; a% ]
● AC/DC适配器9 Z s! X" L. i: b( u
● 电视及监视器电源
( i, ~5 x+ a8 o S0 s+ I● 充电器5 N+ Q) V) Z" h) q, y
● 存储设备电源
2 \0 I1 n# b+ @+ i7 r/ U8 t* h5 h) y
典型应用! `0 @* n3 {# M% Z( o/ O
8 p' A8 C4 `) o
& @0 e$ ]+ b! G( ^4 T1 a; m) ~6 `% B( X- y2 \) ~0 p( N
管脚排列
4 h! R5 R, h% N
. K$ Y6 g9 w# j管脚描述 Z1 i- j, j% ~: M F1 s
) f( O3 n' O- F [4 c
7 G4 \( A. d0 ?0 R! v* 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。: i% F% Q$ B4 c1 u' a8 ]
+ o* t- W% O/ O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. F9 p) y, g: G# \8 D
; R! m2 q+ O& M* E$ f' o02、样机特性
8 [4 _2 t" o4 y( a- U3 V1 Y4 w8 ?, w! r+ w2 W
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。
4 @ C8 w) h9 }8 k# F
# F; x6 Y+ y0 h! A; d7 y8 L" F, ?2.1、输入特性：/ l/ P- V0 P; X2 ~1 j6 d
1 z. u( w$ L: D* W" W
* J8 q# o2 Y% M/ o- b
2.2、输出特性(PCB END)：
4 e7 G! h+ @9 X& p; p% J0 Y: r- O0 v8 k$ Y
- X3 B0 h2 }1 w( }' f3 \9 X2 ]2.3、整机参数：+ C& W2 p1 Z2 R: Y' J3 a
7 L# M6 {0 {, i4 c
" i& s l0 L. ^6 q2.4、保护功能测试：
6 f! i3 b8 e# y2 X3 Z
2 B6 @1 `; E' u# g* w/ B& m, R8 Z. p$ x9 @ z' I# A/ |
2.5、工作环境：" Z4 `: A/ c/ K8 X2 S4 |
( n& p' P F- M# D5 p( [
* r/ Z6 A- }! P. K( M2.6、测试仪器：
% s E' p6 I+ w) J0 t# G
% G/ V) d' i: b3 I$ T8 j c4 O03、样机结构信息. N' H/ `& N/ O
$ Y# x6 ?5 X9 J& o
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。
2 @/ c. L! D$ b: t! i1 `1 y# O1 f; G- |/ M3 t- i/ c" B5 Y
3.1、电路原理图及BOM：+ d. P1 D, E+ A% L, F
9 c6 D" B) F: Y8 F4 [# S7 e
3.1.1 原理图：
5 W; x T* b3 }4 k9 {+ t
& o* j- j5 t, N% j' Z; `4 e7 h% V( O9 N9 K( {- k& M$ V/ z8 Y0 A
3.1.2 元器件清单：
' ]5 p! W3 S( F, m) m' Z# w, I6 b9 T7 d: z% B
3.1.3 PCB 布局&布线：$ Q; J5 ^2 ~7 D' x* @
2 \! P+ p) k P$ I$ BPCB 顶层布局&布线
' H4 J$ {2 t9 Q2 oPCB底层布局&布线 3.2、变压器绕制工艺：
% c% {1 v5 A: I! S% C8 O9 q, c1 m9 y0 l
3.2.1 电路示意图：$ |4 j4 a, D* \& ~# H
" H3 `3 h- ]9 N# S
! s. x4 X4 K" l* I( `0 r3.2.2、规格参数：
2 X S2 @% d3 X+ B' Z3 o# U% _+ H; g2 I
1）骨架：RM8 立式（6+6PIN）,Ae＝64mm²；/ {5 e% r5 r% V0 m
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 E3 ?3 l, b$ ^' Y0 g# P3）N1、N2、N5: 2UEW 漆包线；N3、N4: 三层绝缘线；/ G5 I/ y2 ]; ]9 L2 U# q. M" d5 Z2 y
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
& A! O: H9 p9 b6 S; Z" v9 j5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
" p* \& T' V4 [3 p# Z& j8 l6）初级绕组感量Lp：850uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
+ u6 B8 a% r$ l/ d7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz)；7 y0 j, s* g- g4 y
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min； t+ O7 U: |) i, |. F$ V% o3 c
9）成品要求:浸凡立水；2 O( [) a% \9 E, Z6 _; ?5 P4 N, Q3 C
1 D# V3 e! M+ Z9 l4 b. B
3.2.3、变压器参数：
! n. p2 ^+ u* B+ N; P1 F& n2 U' r3 t( I6 a6 @' s
3.2.4、变压器结构示意图：
9 W: _7 v- k5 }% L3 j8 X1 }
' k: ]+ s- U( }8 c. | ~; M& v d. `$ v2 r6 [$ q) \, Z* O/ _
04、性能测评) w# l4 Y; p. j7 \1 X* i! _9 S, b3 n
% ~- Q$ z/ u5 `' V$ X# \4 G% 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。# O. M5 P I9 P3 l, l! x
+ m7 t0 e% B) a' F% x3 h: u4.1、输入特性：! U* h6 P% ]" C) q6 |$ i
! }: ` Q& i5 t( Q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。. U5 h6 T' Q+ h6 \; I/ r1 m1 E
( t' ^* G1 u F/ H表1 待机功耗
' _, y9 f9 k' E
4 T' U8 F0 x; u4 ?表2 输出100%负载下的输入特性# K2 Q+ o x. g1 F; F
! X2 T; n( B0 Z: S" P, B
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
+ I. E. i% w' ~& ]. r# ?+ X+ l8 `! `表4 效率测试（PCB END）. Y0 \; q$ ?4 c- D$ l* h X8 H
7 Y4 s5 S3 e @8 l6 ?表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
( q( V0 [+ e X9 a- Z3 W- z3 f: c
4.2、输出特性：
5 z" l. m( Y/ d: f# a1 e+ g. ~+ T" G) e6 _1 y
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.5M 18AWG Cable）
% \9 o" G% L2 D6 m
: N* G* L8 b2 j, H9 k8 q" n4.2.2、输出电压纹波：/ }1 {7 P- e/ x! i" D
9 F. Y' p, T0 v7 d
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。
* ^, j, P4 G4 ]' K* z+ g* L' I, |8 a) ~0 O; z4 }* h" [# o3 a' |
) _1 X. ]8 P, i- `
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ; N: r9 t% t7 z) B7 M! h/ ?. A5 u
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
3 N& y6 z9 W! V1 y( S' G" R: m4 _R&N @ AC264V/50Hz,No Load # A: ^, j) [, M ?
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load % I' Z1 g! U: R1 j9 M: d9 A5 _
4.3、保护功能：
3 s1 N6 ?' I0 b3 I
7 t5 P( e* y: N4 U7 E0 F以下涉及过流保护、短路保护的测试。 O6 j+ [4 B( J& O& h
+ b% X: I& @2 R( o1 P
4.3.1、过流保护及恒流特性
* f9 q: X3 X# G- B5 f3 Z3 a2 j% r: `; d; |$ q- {+ U( b
4.3.2、短路保护：2 U' L N% f0 ]( l/ ]" l, G8 I
0 |. V: H3 f1 n
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
+ O! d6 g }( ?* u! y% H
& R2 D. r; V; y0 h" Z! d4.3.3、过压保护测试：9 W: T& ^ w- K& R; i) x
o/ t& V8 ~/ A D# B% i1 s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。5 v2 ]& F' ^5 N9 i2 V6 f
, y6 b, x# o8 k1 T* o/ m; h0 `AC90V/60Hz OVP
0 h3 U2 _+ k' CAC264V/50Hz OVP , ?9 |2 Z5 A8 w/ r
4.4、系统延时时间测试：
! R+ T+ _9 Z: d/ i
7 g; o5 R. W0 Z$ D6 b o
& N+ g, @+ T) | iTON_DELAY @ AC100V，100% Load , k* w/ O- s, k" |
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 7 ~ K0 U( p* ~1 `- k
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
' s6 B( z; ^ E* s$ DTHOLD_UP @ AC240V，100% Load ! @9 c& \+ t0 J8 O4 g
VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load - ^: X8 P8 R: b9 q+ N- _
VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load # _. `9 j$ Y' W* ]+ t, C8 Z5 o
4.5、动态测试：) V1 C) a* s8 J7 k, m. K) X- q
/ f1 v: N& i! N, H1 n) \' S3 T4 q
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。
4 G, Q0 l! G' C8 I/ J- c1 b% b
. d# L1 h' u3 Z* R V. \
, m6 U+ _! L% P2 xAC90V/60Hz 5ms - Z: [7 I( x: R3 N/ D
AC264V/50Hz 5ms - x1 C# Q. J) b1 L! R
AC90V/60Hz 10ms
5 y' U3 t7 K5 q6 W" b2 d# @AC264V/50Hz 10ms
; J) |7 W8 }/ x- \$ \ [$ T2 }4.6、其它重要波形测试：
8 n) m6 i6 J" `; U2 h+ P
3 P# [# P# l4 r0 N4 M5 I1 ]2 jDRAIN 端（红色）、CS 端（浅蓝色）波形图：% k2 c0 w( K0 R$ H& R9 F0 U
( ?- t% `; x# i7 w+ U ^9 ]& S0 e
AC90/60Hz，100% load - x: o p% k {* C
AC115/60Hz，100% load . L. b. V0 l/ O: e- u
AC230/50Hz，100% Load # d6 y8 {8 t5 f% ^! F1 ~8 f( l
AC264/50Hz，100% load
+ N" l& J; h: i+ d* N8 v: P2 b( M. |. s" pAC264/50Hz 输出短路
9 b* U9 v6 L% s9 O7 \+ pAC264/50Hz 输出肖特基
5 `7 a; }% m Y# Z9 ]6 I5 C2 h( f4.7、EMI 评估测试：
3 \6 {8 b/ C' T
. S8 X& W6 ]2 B: G7 a* h' \输入：AC115V/60Hz&230V/50Hz；输出负载：水泥电阻；
# B+ } n$ [ s9 O H# V限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
' o! H8 S* N. g) I0 L
r6 d- \+ O/ V8 |AC115V/60Hz L 相 " N5 @2 e7 B! K3 I- M. \+ d
AC115V/60Hz N 相 7 j6 Q: O* Q- e1 w7 y0 t( h% w/ M
AC230V/50Hz L 相 9 H2 [: P% }% X
AC230V/50Hz N 相 * T1 B9 p( y% A# G3 h5 _8 V
AC115V/60Hz 辐射
+ i) P, v, Q' uAC230V/50Hz 辐射 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-10-28 22:51:17
提升卡
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沉默卡
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变色卡
显身卡