本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-24 11:45 编辑
( o* ?5 b; Q9 E2 M* }" o& \8 Y/ k- Y3 a; o2 K% [
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。& ?) Z2 a# G# p$ H3 [! G% |0 U3 N
- \7 @0 ?$ h- C. n( ?5 I# b: l8 W6 p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。
7 r; O: Y, A d+ Y& O# Y5 A% P- b$ z# H/ ^8 l- U4 K ^3 [- s
1、样机介绍
4 ~+ q6 i2 U4 J1 e. N' p
9 B/ `; ?4 D( L2 J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。
7 y6 Z$ S, T- Q N4 P" j( x9 |4 u6 D# t
0 h, {6 j' I% A/ J oCR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图 CR6890A. X9 f, e; b9 y; s* j0 F
" v; Z# y. y, W( i U
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。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。( }; h+ O8 P2 U9 a1 p8 u
+ b! F+ L4 N! _0 s5 g芯片特性0 a- f0 _) g8 N, W
+ B ^( a+ }$ z) B1 s& C● 较低的启动电流(大约3μA)
, [" b8 @+ p7 w8 b! C* j9 g2 `% ~6 _, ~' d# J# Q9 I
● 内置软启动减少MOSFET应力( ]5 ~1 z Q. k% A& y
1 A6 l5 F& Q0 c0 L; T" v
● CCM+PFM+QR控制模式* c4 R' Z! b4 m6 u. \; J
0 I) \/ M) f1 N- N# A
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
b0 _8 V" [: P! S# ], C9 p6 D8 H, X! Q- o) k* o
● 内建频率抖动功能，降低EMI8 h- S7 q" h. Y3 y
2 q: F8 @; `: J% U% v; G
● 内置65kHz开关频率" Z) c* k' W" q; y
, N( ?8 Z, A% G( U
● 轻载降低工作频率# G j2 S/ o. e* x
' M& C. {' T# n5 K1 l9 S0 Y0 {
● 可编程外置过温保护
) ?5 K* X4 C) ^1 F* Z6 e1 n/ @
● VDD过压保护和输出过压保护功能
2 O, o- f4 D# @+ X0 P H, U6 S
. ^/ |8 J) g- x● 内置前沿消隐电路
# L1 {. r& b! V. m+ `7 p0 `- ^
* l: Z! ~% { k! T5 g N1 \; Q● 内置输出二极管短路保护
% x( u1 ^ s8 Q! y5 c; A4 J* m g1 G. K) z+ n- J
● 内置过温保护4 j9 j4 d5 g% I; m9 Q0 c
5 D- g1 ]6 K) F: k3 A9 j9 |● 过载保护* C6 ?7 H7 t' p! P; E" s
7 I. V! R6 r& _9 I% q- M: S5 g9 r● SOT23-6L封装
, R9 U* [* W, j3 Y! G7 n) M! G2 ^0 k# A; E' f+ O* y/ T
基本应用8 N# K, W4 R H F
( f! F+ F2 w; B) K" Y2 m● AC/DC适配器( z# `/ h/ s& V/ D8 u$ J1 ]+ J+ r
+ m" t% u/ n) ?3 t% t# a
● 电视及监视器电源
9 V- Y: F5 F* n. b
1 @( ~& H1 l1 |$ j; C- ]7 E● 充电器
' w" ~0 T, N9 H, a8 k# Z, w) r
) \, p% h3 L4 @3 m& R● 存储设备电源
& B0 `2 M4 o/ \# g7 i8 x
$ ^( G! {# `: U: C0 |6 o5 ?典型应用
2 H3 z; o) w1 O) L5 C; q9 ^9 O. }9 s
管脚排列% Z2 f7 n7 o& O+ X, R" @% O, H
! O0 H F; O) d5 z9 M$ S
3 a( U0 H9 s* ~. | Y1 Z管脚描述8 G- @6 U+ M% d) x8 z; ^. U) Y( G9 L# S
CR3012
0 R6 q* T+ |. c) f+ j5 g
) ]& A7 q# o% l; f% J芯片特性：
* V5 X. ]2 I0 d/ `, O; \% s! K& Y
2 X4 O* z/ T9 v8 _$ A● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；6 a$ J }7 e6 m( h3 J' Q
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；/ |" L! }$ Z" C3 g& B3 r0 W
● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。9 h4 _4 [( d5 ~7 X% s; x4 ^3 z
) L$ F) k4 f4 x* N6 [
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。
5 M/ {7 j$ @; n! l0 j# L6 s
( ~2 d9 A" E, ?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。
0 ]! n! E. l5 K! \
% `; E! D4 E1 v8 Q# ]2 m+ {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。5 k2 o, Y* t& ?' I( h( s8 b# F( n
2 ]" w& [. T' r
2、样机特性) S. c# ?% \" n6 Z
& @& U. d/ `3 L- V4 {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 W: m( L0 n6 M# A1 R% b
8 y# B* k O7 b) c/ e. ?
2.1 输入特性：% S& C* ^# s: q: F* m
* t8 V$ }1 w& o. H) ~3 p2.2 输出特性(PCB END)：
8 a- L' c. D# @, P; C/ [; e9 k; q" v: [; Q6 N) |, {
2.3 整机参数：
% f; k' t. [) {7 i; L6 D% O4 K# b7 R# y: d y
2.4 保护功能测试：& q+ N( R: ?$ Z
- i0 R, z# D+ P+ Q# C5 ~( w
2.5 工作环境：
9 G' [ V* _& w/ P$ R2 t% b7 \0 `8 S1 t( L* G, B" d$ A
2.6 测试仪器：
; ~$ B/ ^' o( J% D8 d
% c! E: q* F* z) ~, l0 b, r4 _3、样机结构信息
! K9 {* a: k; }
N4 m4 s6 w. w" w3 w# w( d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 i" f+ j5 ~( X3 m0 W" e( ?' V/ X5 ]8 J" P0 z
3.1 电路原理图及BOM：
' t; F! j- l, B2 {' X4 e) a b- `( K
3.1.1 原理图：3 [# C$ x$ K- I2 J) c
* B' i9 k! ^6 ^8 S3.1.2 元器件清单：& E* @" Y3 q+ T. P* v+ P/ [
( S& O; |; u+ X/ \9 g# W. r
) t) f. D3 N5 X3 @3.1.3 PCB 布局&布线：% \/ e* f/ Q* P' U1 E* V7 ]
" b% y* c& D x+ wPCB 顶层布局 & O# i( |0 V1 n: D o) W8 s
PCB 底层布局
2 s' k9 l, H& K& qPCB 底层布线 * c. o: z. H% H. y
3.2 变压器绕制工艺：
9 s# |0 i; `! d% ]! I" Q
& G4 _, U- V3 o1 f- V7 W! j( I3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
" v5 S' f9 l" s) n1 C6 ?& \) I3 o, q& z1 }# `& G+ P6 R
( M/ \, O4 `2 x, M! K; |& L' e8 C3 M
3.2.2 规格参数：7 U# }" h5 X3 p
) Z4 M7 x' w6 Q& z9 S5 H5 h
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；6 L% H l, q+ S0 U5 i' |
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 x h% t3 M1 I; G3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；" \2 q: W8 P. }! r
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；/ K; Y5 |' F7 R/ A. u3 T0 G7 z
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
# B! m( N8 X. d8 f6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；( s+ t% m; o* L, t* r0 d: u8 S2 a
7）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）)；
; r* Y" r3 w2 w y2 o* a4 g; t$ J8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；" y, N, l' z; z9 Z5 n1 I h" `
9）成品要求：浸凡立水；7 p& n) k7 K, X8 t) ~. U7 [
- {" W, `1 C3 K$ m3.2.3 变压器参数:
4 K G6 B0 c6 L$ _( @% `" z: E% O9 Z* o0 ?6 _
4、性能评测
& j; D) y8 ^) r6 U J: h0 g y# `. T8 s2 u. p& C$ 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。
( V P8 J. E8 b2 i' `$ r) { R$ x; b/ |, `9 \
4.1 输入特性：6 q! t% p7 ]) l$ {* }
! o6 s' M& Y9 B( u: j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。
" j( p4 g. |; n$ D4 I' g( Z
- n! o1 S. L( y2 [5 i+ P, g表1 待机功耗& B: n. C$ `; T! }8 P
4 r7 k' Y4 N$ O: [! {
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
. D3 P h. W" d& K3 H1 l
$ m; D% |1 B* M8 Z6 d i9 C9 q/ S2 \表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
9 w p& T1 R! V4 f4 [
0 I3 x; j8 b3 p/ u0 n, P b表4 效率测试（PCB END）
0 d! ]$ a' B' Z( C& m/ r8 i# C( V& z0 `
表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）9 q; d' a8 Y6 U" N5 i, K
7 A" B& ^1 w; x# O& k
4.2 输出特性：6 P, R+ ^1 j+ v) p2 R" N$ U
; ?+ k: Y& o1 j9 L1 `) q4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）1 h! A& k/ ]! A4 Z5 a) Y" ~1 O. R, v
4 ^; E2 X* M {
4.2.1 输出电压纹波：
7 _0 H! o- ?; x# ?; j; j
5 Z% [! k, }* a* Q( _/ b6 q; l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。4 c' [( D" Q/ \. n$ N" j$ ], A' V2 R
) B6 [* z+ D. _4 }1 P
/ ~9 P+ Z4 k X. X- ]# {: _
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
5 z$ U3 O1 x% |- S1 Z5 GR&N @ AC90V/60Hz,100% Load
) ~0 C) T* d9 ^$ V6 @; w* ~R&N @ AC264V/60Hz,No Load 2 P P0 W t& U
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 4.3 保护功能：
) H" N* Y1 f+ C: R# W/ \% G0 h$ h2 c
3 X5 d u# g( C0 s以下涉及过流保护、短路保护的测试。4 z( z& X& m+ |5 i
* C) u; h* p; Q' X& X7 I5 I) F4.3.1 过流保护：$ i" z3 S1 a: z1 z! R7 |0 Z
7 r: B+ H7 d6 Z
4.3.2 短路保护：
, j1 U. {/ h6 [% k
, t9 F" t" N, m4 U0 m U# n# z5 `功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
; d: L0 X5 g- }# P$ Z" p$ U+ t/ R5 [# |, \3 l, D
4.3.3 输出过压保护：
# [6 P# g9 {9 c N3 U" J+ x6 }: k, w6 {- Y+ t
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。
/ v, j& ]. p0 M7 g; G- \# I' c7 I5 i; f/ B. H
115V/60HZ 过压保护VO=21.8V
' `$ L5 c3 V6 Q ?: _230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
2 h2 ^9 k+ o: f! a! ^! h6 P J0 @4.4 动态测试：
6 W* J# n. S2 C& I* r" k
j) p( k- `0 h2 b: ^3 F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)3 \; N' b9 K* S% u6 a+ p: m! m) x
7 r) O( @* w& |# ?% t. f# b, s7 E; ^/ A1 x
AC90V 5ms
* k% Y7 x5 I, a, b' t8 MAC90V 10ms
% m N6 k' m8 S/ DAC264V 5ms 4 H% v% Q, _% W4 C/ ?' l
AC264V 10ms 4.5 系统延时时间测试：
; i3 O1 l( `6 |% ~7 [/ Q! x" X' U- V# p5 u
. G6 |1 V: v) O' D3 V: P' A; O7 @TON_DELAY @ AC100V，100% Load * S( i1 P. W5 a% q! s. M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 6 t* Y O/ m5 [7 a1 q
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
& ~! L( }- n( ^5 L n9 lTHOLD_UP @ AC240V，100% Load ! R2 |" F' H( y& q
4.6 其它重要波形测试：8 c0 ]4 c8 x& z
+ \5 U+ S+ Q0 q4 ?! m! M5 o/ }
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）' F# U- c6 V! l& H0 m1 K
2 M& j( |) n4 HAC90/60Hz，100% Load
) Z# w; p3 s; P6 lAC115/60Hz，100% Load
+ U: q6 t' Z6 g% u* t' k9 fAC230/50Hz，100% Load 6 W3 ?: P$ K5 d1 ^$ i ~% s. j
AC264/50Hz，100% Load 6 c* L# A, u: s5 |$ j$ u
次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
# M2 `$ `' f% |0 Q, G O* kAC90/60Hz，100% Load ! M1 w1 i2 c8 R, h- F& I3 ^
AC115/60Hz，100% Load
8 Z, k, C1 u' gAC230/50Hz，100% Load
, A! t- ?' z) f) D8 ?" g" T8 vAC264/50Hz，100% Load ; E3 O* {" P/ s: r3 N. h8 E( p3 S
5、EMI 评估测试# V. P/ _) C9 n n, G! i* B: ^
; }+ J. B1 |7 I* y测试条件：( f4 q% E& t' B# x* V
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
0 i$ J* I/ }0 H7 i6 e输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻； 3 K1 G: ]% L2 I# i: K4 b: n2 m
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）# E1 W; S0 D6 p, Y
7 D' W& c; ^9 o! a# J8 u1 AAC115V/60Hz 传导 L 相
0 V& S9 x6 z# x# U5 LAC115V/60Hz 传导 N 相 " u3 F# p7 w( p Q8 B) b6 `# }* Q
AC230V/50Hz 传导 L 相
4 x7 t5 f5 }. f, r! G: aAC230V/50Hz 传导 N 相 - W7 j( ^" w, X
AC115V/60Hz 辐射测试 $ k+ X% x- T! r
AC230V/50Hz 辐射测试 , H# Y4 m1 y$ U/ y
& O. A* H/ j, ]$ j9 ^
1 f1 x; J5 K2 w. U) n4 ]7 K
|
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