本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-24 11:45 编辑 9 V: M0 m5 p7 x+ I [" _/ x( S4 ]
" Z" P, z1 S3 L" R$ P
在之前的文章中，给大家介绍了基于本公司主推的国产芯片CR6890A 36W电源适配器方案，其中样机具有较高功率密度。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。
y1 g+ G# g1 R! K: J9 d8 n7 M' G
接下来，要详细的讲讲另一个方案——基于本公司主推的CR6890A 65W电源适配器方案。对比上面的方案，该方案又有何不同？一起来揭晓。# z* T+ V0 \7 z- j/ H! d
1 m3 C/ X8 Q& F& U1、样机介绍( M ]8 O% ?1 Z% G; D w q
( \8 F# J! p$ Q. h( X: ` n
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率65W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了本公司主推的CR6890A，同步整流IC为CR3012。! j! a/ h- Z6 ~3 W* Q0 u [( y
5 ?" @8 J& W. e& M' z
& C+ g3 n: U4 N. P8 BCR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图 CR6890A# A6 p. b( B$ N
, B- O% [& W" ICR6890A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。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。+ y" H) Q3 `1 R- |" X
' |% ], p; g& C( M
芯片特性1 y; p* x' ^6 F) F7 x3 m
7 |& M, ]7 P$ V8 g( ]2 o
● 较低的启动电流(大约3μA)% z7 c0 }' L2 p
3 p1 E+ L1 s2 W) A● 内置软启动减少MOSFET应力 A: W$ r V) @$ C
7 v7 I! e" L" Q8 O/ B- c
● CCM+PFM+QR控制模式: S1 }2 e( F" F L8 O
^! _" v% q3 P; J- Y2 _
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
9 w9 z" ?! `, p5 E1 ?: d( v/ Z, A5 o* B2 F0 ^3 e* x: X: N7 E
● 内建频率抖动功能，降低EMI
9 s D$ g% `% d9 ?
/ N. {+ X# \) _6 a' ?5 q● 内置65kHz开关频率! W9 f y5 {% w2 M. V. t
4 M% }5 B( j. O! m● 轻载降低工作频率
* w' t7 w: w' `) H2 \5 ?6 `
N. E4 B; }3 b● 可编程外置过温保护- [& [# a; g, z0 ^
6 f5 L' ~8 _' y, R& n3 X
● VDD过压保护和输出过压保护功能0 \% p0 F3 L* u6 [0 I4 z: x) D+ x- u3 `
& r1 q9 S, R$ o2 V● 内置前沿消隐电路* a; \; c8 w) x
* A$ s* P" s1 e: B7 @' s
● 内置输出二极管短路保护$ @& q7 M: P" o1 y, _6 Z
, ?; `& Y+ n, K8 ]8 U$ Y
● 内置过温保护
4 \: u% G+ C9 n, U! e
1 D# ~0 H& R; _; c. |3 P● 过载保护
* a: X7 i @' ?' q8 ^3 f ?" R. Q; U# X- ?; X+ Z- z
● SOT23-6L封装
7 [7 ~! n0 p6 a W# r/ i& \ h. c$ l5 f
基本应用+ T4 p% X' F9 O
, `* F- f% |$ W3 w! E* M7 T● AC/DC适配器% u }( E/ \& C9 T
# J' _( K, e; T% C3 M● 电视及监视器电源5 B) V8 q9 K e0 W" M8 O. z1 U w
/ t. M, @ E3 v4 {1 I( u3 H● 充电器6 k" ] M# E+ A
/ m$ E" f8 y. j2 y9 @5 z3 I
● 存储设备电源
" ]& y2 F3 p, N6 Q$ R7 z
# B% ?3 Y1 o3 H典型应用' z+ k, p; {( k! g l) @# @ C
* Z$ g! z5 d. N0 f! n
管脚排列
) E5 k/ Y- k$ l6 G# r# O G: }2 n8 `4 V) h; y9 Z( `( F
$ _# M2 O( T; O- m; b
管脚描述' b' ?" ]5 e# l* P& N
CR3012$ b! y, m# y* ~# x# M
/ D/ P% n; A) T6 k4 w6 M) A5 O
芯片特性：
4 ]+ E; g1 d0 t2 [: _* H" q- J' ]# v
● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；- m2 N: H9 `* y
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；/ g/ O9 |8 U# P
● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
9 K2 }: s- k5 p4 P6 Q v
8 a2 \6 f5 {- b, O% Z2 G$ h样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现19V3.42A输出的电源适配器。全电压输入时平均效率>91.6%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2”能效标准。
# P5 @; D( {3 l' L" A
1 k8 m% `6 b) S$ o5 `- v$ X& j样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、QR、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
8 X# V3 ~' M+ W2 h/ q% H8 W# c$ V% w: Z ]& W: ?. o- s* Z! \
样机的变压器，采用了PQ2620磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
6 N. O" R5 | \; P/ T8 r2 y- |
% V& N" b# r1 L$ \% j) _2、样机特性
, d9 \* s0 Q& a& M5 A3 l. I4 }0 ? e9 o$ \% B3 B
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。
- ^+ l0 t# b: a) R1 V& L( V
' t& l; ^5 I6 |+ Z+ L2 |4 f' ]2.1 输入特性：/ u; t f4 E: M. i$ u
5 |, J6 o& Y1 p. f0 p: P
2.2 输出特性(PCB END)：% q7 W) y) m: J! k5 C2 l% \
. X! S1 m' i" t( o* R2.3 整机参数：4 ]& B- u# T; m$ {* ~, l
- a; N) v O# J( }2 L# _
2.4 保护功能测试：
3 e; c/ d1 `5 A; H* q& U. Y( ? s2 B! i* ]: p
2.5 工作环境：
; _; s2 Y8 U# Z0 s: R% B2 G
: u: t2 Y+ y" x3 E2.6 测试仪器：/ L, n- j& }1 u
; C5 ~2 Q4 G+ ~
3、样机结构信息0 _9 E' e2 B3 V2 k
7 Y0 g5 N) A* H$ h
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。' f6 a0 k0 v! y8 ?$ v- F" ~
* u3 R! S( Y# G" p* ~8 N
3.1 电路原理图及BOM：( [: Q+ ?# F% I7 a( [# l7 {3 P
+ L5 v I5 F6 d6 m6 Y7 _ B3.1.1 原理图：1 R% O: X e6 p) T* i3 g* t+ O
; o+ Z3 k e1 I7 u8 m
3.1.2 元器件清单：, Q4 {& s, I# G& J: a4 o
* ]! Z. y2 c7 {5 _2 ^" t' B0 C, _$ g
* N5 K2 r+ J9 x% b A+ Q2 Z
3.1.3 PCB 布局&布线：
6 S& p, ^" D2 W; z- K
- X2 R- W, o, h# M. q, bPCB 顶层布局
( l/ ~4 j# r3 n+ S0 n& t! l# e4 vPCB 底层布局 & h$ q" P4 H+ q5 c3 O) ^
PCB 底层布线
+ L. S6 \& T M$ x3.2 变压器绕制工艺：' h5 I& O* }' ]
" ^! @6 Q. ], j* m
3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
; o2 F! }/ m9 |3 v( K5 b
2 S8 c; r; T& i4 w. V: E0 X Q7 }) P; L( T7 c" Z
3.2.2 规格参数：
% Z, a4 `$ W( S. ?" V3 T4 h
6 q' b, r9 t* U5 r1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；# B3 y+ S% ?) D) I% A: G
2）材质：TDK PC40 或同等材质； l. y3 B4 ?: b$ j/ S* g ]
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；4 B& a5 b- L+ r
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；
: `/ x4 x% }! K; g+ X* U( {' b! H5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；2 y( `, u# x7 _ B
6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! w- k" H: J& i) D0 N3 B- G$ \6 J; o7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；; V' B$ `- O! b
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
/ n4 z- s: C d9）成品要求：浸凡立水；
) b7 v- s' u0 O; v. L0 _! g# x6 x1 w% Z. C7 f6 y- `! S
3.2.3 变压器参数:( W/ H( }4 B* h( [9 E6 Q
6 v, Q9 g/ Z& g( Y* e; S4、性能评测
; ]6 ?- B4 ~# E3 o* m: @# R3 P" G
' u5 f Z/ R3 F( b# {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。* x8 F# y) O) ^$ Y! [ P5 c
H6 Z; o+ `1 [9 i4.1 输入特性：& X& H2 T5 I& s! E
! z9 ^) x. R. `+ x& {8 |
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。2 o% K3 e% t1 Z/ {1 Y1 f2 g& g0 x
0 _9 J- I) n& e+ t; U* f表1 待机功耗
3 D/ \8 o+ p; O# i! h# i: @ g
M( w- J8 u* u [& w1 U表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
# e# o% ?- C, A. v2 P
- u: ~! _& J$ E/ \6 S/ }, y2 P" c K表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）/ h! ^" |: k0 K9 @5 O) R
6 L5 {' K) \& r4 M表4 效率测试（PCB END）) w; v: z# A$ d* n9 t
, L& e. S0 M* y* D表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）
, |% C9 w P) i5 L6 \$ |& t- Q9 \: b+ ]* W& [/ ^
4.2 输出特性：6 R; Y4 v' K9 x+ Y" r& J" r
; H, _/ n* |; R! H" a$ A4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
" A4 U* i; j/ Q* n% N! L- L( b& r6 ^2 X5 ^
4.2.1 输出电压纹波：8 [' |) v8 |# u1 p l+ Z6 y, G" f: @
+ D* U! K5 X) r. F/ v注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。/ V1 @8 }( e; J; k
: \( ]. t5 ]5 ?/ M. D7 D8 k
4 r& P, x* ~' ^
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 6 p0 x7 }* j" v; @: I& K
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 8 k4 }1 [, a6 ~- n
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
- V t1 l' g& s& NR&N @ AC264V/60Hz,100% Load 4.3 保护功能：
+ p3 a7 o7 s8 [& A9 U e% o0 ^( M1 q4 d4 W& D- u* |- n4 ~
以下涉及过流保护、短路保护的测试。& ]" n+ @) }0 k% g$ [
( L1 A# `$ U- d
4.3.1 过流保护：- C, k a; B. X; K6 T4 \' C7 u
+ X& J. U+ ^7 K$ p2 E2 Y1 o
4.3.2 短路保护：
2 O6 r' t5 S# D1 [2 S7 P. z# w1 D% B* i+ J+ u4 D+ i* w$ N4 B
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。( ~8 M" O3 @- M! E
" a) R- ~" v( R4 D# j$ X' d+ Q. S% R" @
4.3.3 输出过压保护：6 x5 i) o5 v$ b
' R$ E5 @. f. z, D0 v# w( i4 l短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
0 `. H/ l' Z+ {- r: {
" s- }+ @& ?" }0 j+ O$ {- a115V/60HZ 过压保护VO=21.8V
- N+ ^/ i) J; y3 x7 R1 Q230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
$ d6 H- O) A7 }+ z- R" E. w4.4 动态测试：
3 M5 d% Q" }& p) z, T, h* i$ J1 {7 v! @* o
输出动态负载电流设置为3.42A 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。(1.5M 18AWG Cable)) m) Z: @# `0 W1 e5 l* K1 L; R# S" M
. T2 W$ Y% u1 b7 r, ~$ n
$ |% m& l$ g7 g9 f! S% r9 I
AC90V 5ms 9 P0 ]5 v- u4 j4 v% a
AC90V 10ms & T' A; A/ v2 k3 E3 A+ B! p
AC264V 5ms
( ~ D; L3 N `' A5 e2 R( d* yAC264V 10ms 4.5 系统延时时间测试：
9 v* w' }4 I$ I" j0 \' e! s% W% L* H6 S" h
6 j, u1 J) H9 W: ~4 n
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 1 G1 I. k5 F; T+ b
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 2 ]. X" K: e$ g! h' z
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
* U2 D! I4 h+ M, f4 r6 f& \THOLD_UP @ AC240V，100% Load s1 b* u; V4 K" A: S
4.6 其它重要波形测试：
% N; O& w, r7 Z* ~8 w# E$ }$ v+ n/ o. D$ u9 y8 x+ E7 s
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
- G1 ~' t8 ^. c; A+ A) t6 k9 q) E: F( p$ T) h. d
AC90/60Hz，100% Load 9 Q( ^7 n( S6 `3 e* _
AC115/60Hz，100% Load
7 D( d* |) a! e3 T9 mAC230/50Hz，100% Load , I7 n; C) R* T7 m" [$ P3 }& m/ _8 ]
AC264/50Hz，100% Load
2 E$ K1 A( [% U' f [) R( W' O, t次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
* U. f( ~# T9 n" \9 R- hAC90/60Hz，100% Load ( |' V% \" k* f- r% B
AC115/60Hz，100% Load 8 J4 R5 _& {7 o3 C$ c' Q
AC230/50Hz，100% Load " j7 v; F( d* A, h7 |" E# |& E
AC264/50Hz，100% Load
8 R+ g } |" d9 B/ ^% T( G/ c5、EMI 评估测试
* u* n2 Y$ a' \" \
0 u# l( L; g# R4 i测试条件：+ r/ q5 I8 y( I; ~: T0 n! T! ~6 i
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
" y0 Z5 q! v* P输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
) {. S- q5 O: W/ c+ y- \限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）! e9 Q: Z4 L* W
) F/ x. j7 _3 W" E3 e3 {$ pAC115V/60Hz 传导 L 相
) P }. X8 h) ?- LAC115V/60Hz 传导 N 相
: m+ ?7 X e4 t1 H2 p& [7 JAC230V/50Hz 传导 L 相
( C; \ D8 e0 x8 w2 @AC230V/50Hz 传导 N 相 ) A- h/ }# r' t( f5 P7 r. ~" U
AC115V/60Hz 辐射测试
- U2 X$ d/ F* w) n$ m+ jAC230V/50Hz 辐射测试
% H/ H. e! y5 u# c6 ~$ A7 L% f- n Q- L K" Y/ p, D
% G! I9 m- v2 l& _ |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-11-24 11:25:40
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡