本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-24 11:45 编辑
, F# t) c, k% P+ \6 J" ^0 J8 ?6 P0 t) {' P* G
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。
# T3 X2 z7 H; C# u! X' }# \. L' ^5 m7 l7 i* Z9 C# a
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。
/ ]" h! |' q. [9 e& k+ @; h7 c8 V& d3 L4 Q( Z/ b: T' r
1、样机介绍
2 C$ l6 D6 }; Q
0 [0 M( e, i2 E2 }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。% I) F; I% v q3 S2 P& i* p
9 g7 Q- e' q. l4 X4 u
8 l! E' _/ i; L* |3 SCR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图 CR6890A
3 P8 O* N( S% J: S/ h; U1 ~( Q" G
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。
# ` Q' A& W% j$ \: h% E! ^$ R$ v" u) `
芯片特性
/ w4 g7 V" x" ?/ G1 p' R0 |+ l
- r. U* P# ~! l* u. w● 较低的启动电流(大约3μA)
7 {& |2 m6 y1 l4 |* _* @- J1 z8 B/ p! m
● 内置软启动减少MOSFET应力) F1 d4 m5 e0 m# V/ z( a' J
6 ?$ e0 N0 T, q( v! e$ V" G+ s● CCM+PFM+QR控制模式, M, t H t) b: o! q6 a
, A6 t9 [ O4 t5 }9 Q! C6 e
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
& l1 |; A G0 L: q! i. Z& `0 Y" r" I y/ a- t
● 内建频率抖动功能，降低EMI
7 |+ M6 C m- u1 W7 r0 B0 ~+ ~/ {
4 c* X& X3 @! `/ o2 d● 内置65kHz开关频率
/ Q# W( w/ m! S: r! V) V: K7 `* t& I* j4 z! h9 v: V
● 轻载降低工作频率
" K2 z& k8 T% [* o$ P p* Y7 L+ u9 n$ P7 O" ?
● 可编程外置过温保护* \2 H/ X. ^: G3 U0 H: L @1 w
; m/ V: S+ C5 a3 u/ V
● VDD过压保护和输出过压保护功能
; M8 J- @; F6 ] p
* i0 O0 J. R9 W) R8 H. h5 ^' E● 内置前沿消隐电路
: p" G, M7 z4 X% t+ ^
, T, t9 g# a. w, S" n2 O● 内置输出二极管短路保护
, C. g: I2 q' _( Y
3 O) @; e- T \' c8 N8 M● 内置过温保护
, [2 Y, V- T+ F) f' [1 |
% z- T% d& Q+ Q" `& h1 X0 t● 过载保护
- c) e8 M" y1 v* C' W. N+ ^1 Z6 l& R- ]# J) U* F* L. g( Q- Q
● SOT23-6L封装
1 y4 V* d/ R1 o g& F) m* A) Y1 l$ b6 L1 E. h
基本应用7 U- |' S! x. R& I! v
5 N& G m+ Z y! ^● AC/DC适配器. w7 ~) ]3 ^" s
' q- M8 Q! w [8 [, W& ^1 G● 电视及监视器电源
0 C8 o6 A( }# g2 H; Z( e
' a; `3 b: H* i* u● 充电器
' K$ H* a9 S3 x) Q8 T* Q' ~( S3 Z4 p) V1 a9 m
● 存储设备电源1 j9 \" j# H# A3 p' j
) x- w) j& A/ |: e) r典型应用- K5 R& K, O0 g6 U
2 ~- u6 A+ |* f2 n* u
管脚排列
2 J/ u, h6 C6 V [$ ~; u5 M' i/ K/ `9 @& d+ ~* g
% o: L( e9 w* G) j
管脚描述1 E d' L7 o s# x5 q
CR3012
! H% l3 @* R) f. A* \; N5 v' E! B0 ?: ~; R: [* i
芯片特性：
8 @- X$ q8 |; o( c- ^9 |, }8 \
: D* Y% l3 J. g" u; b● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；
) L- h1 Y/ F4 f; C● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；
, @: p1 S9 ~, p7 s. ~+ l: W, [" \● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。" ^8 A- c% O+ B5 ^; Q$ H
2 e8 q/ T2 {( _# x9 L
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。
* F1 J3 }: l( q* V0 t7 ~: n( u+ p1 h) l' X
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。) v/ z( G" O- g& ] }. R* s9 T9 X
) }1 m; i& ~# `7 p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。
8 h/ T* b3 B8 g2 \
3 r* E! M! ^% p( @& h2、样机特性7 z0 ]7 c d, P8 v8 g; `
/ j2 u) k: h' p' Q! g* F- ?2 F
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。* L6 h4 P* b: u( o4 n R3 b
. R& } ~5 d w
2.1 输入特性：
7 O9 q' h8 n% h1 W
) i2 [4 }* y+ r1 n2.2 输出特性(PCB END)：! l9 H F0 M: `) C, ^
" R. y8 M& w5 h- d2.3 整机参数：
$ |. p& A7 g" p8 f0 j$ p1 p! U" v( F& e; f G- K* l. P1 n
2.4 保护功能测试： C x6 M& u! ^7 t1 {
4 p- e1 ~" g6 A& |
2.5 工作环境：
! H6 `! G* Y7 `2 Z `+ P. k5 D" }8 F( z/ J6 F! h. I& I# j: H5 a2 [
2.6 测试仪器：, L8 p7 u/ z3 P: o
3 u9 v8 k2 Z+ m) a3、样机结构信息0 }- c3 d9 Z# x4 O2 _& |
' {% T% q M- _
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。
7 z/ V- r& V5 o: J
: Z% w& q* A1 f3.1 电路原理图及BOM：6 S0 ~1 h, V, m/ Q. G! n* x
2 j% e. X# I' }8 W3.1.1 原理图：
% u0 Z% M* c- M+ Q0 R, N1 d
+ O8 ^! j1 c, t7 n+ g- j* c3.1.2 元器件清单：" ^5 n! V2 s4 ?
# ^- X, ~9 H) U J+ d! F& ~
# q' F2 z& A& i, E4 K# T6 E
3.1.3 PCB 布局&布线：9 E1 Z9 a9 v) N4 q1 a
6 X% J0 q: i7 G% m$ y0 X
PCB 顶层布局 8 f- E. s! O) \1 B3 k7 w/ \0 c( G
PCB 底层布局
: O0 Y% ~/ k) {9 U1 sPCB 底层布线
' P, w: R8 K# S2 f! s3.2 变压器绕制工艺：
1 U% {6 a' A0 b' g, A1 M" ?9 z7 H5 c$ J1 P) y
3.2.1 电路示意图和变压器结构图：
; F# R) I$ L& H/ x. L6 V) f. X- ?7 r# n& r
0 ~& m* t+ g5 o) o3.2.2 规格参数：% R5 h3 Q3 u+ v X3 |- i
6 z. y9 R b/ ]6 L3 v1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；* T/ y& l( k7 c; [
2）材质：TDK PC40 或同等材质；3 t) W7 g4 V6 J4 c
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
0 f1 P4 L* W6 `/ m; V! }6 W3 q/ [% `4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；# B( y1 c- w9 w& B
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
: W3 V+ W7 y9 s: g6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
% s0 [: U+ u$ I3 s* @; ?/ N7）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）)；* H; c6 K' b: k
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
' h i- r- D; \2 B8 {4 g9）成品要求：浸凡立水；* |* w+ d5 J, f1 \6 _+ |2 V
5 B) X4 m3 s. B0 @* [
3.2.3 变压器参数:
/ r6 Q& @8 k. |: r9 j( ~+ m/ F( V4 L7 M% ^3 {
4、性能评测
4 k2 r7 I3 g! }; g1 z# l- A: h
. E4 H6 x: }. A/ R+ f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。
$ Q: A# V& a m5 K* x# ?- n% T9 v- Q# x3 b. l& o- [& `, D& [
4.1 输入特性：
8 i8 K9 f4 M3 a% d
' W+ |! }( k8 k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。
1 X4 @ Y& y7 V: h4 y
! O: f) e5 U3 n表1 待机功耗- h- ]- G. X+ s; v; A
; q& f( F( f% B' _" i- b0 Z
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性
" u: H9 ^: o- {) X1 t B' L$ S5 [; d8 l9 A
表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
4 R- Y+ Q3 r$ a u- P0 ^( M' R. Y) D7 Z# i* f1 l: B1 [. m0 C3 X0 f; `
表4 效率测试（PCB END）" H3 |" h3 s# w* W$ r6 ~
: ~. U) r9 ?" ?' p4 A. B. @. c6 l4 u表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）
0 M; i1 O8 ~3 H+ R; ^/ D
( V8 N4 S$ _( m( X% O7 g+ _# j4.2 输出特性：+ e s# q% H( f+ \9 T# @$ k* V
- q* N! Q! ~- I3 l" j
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）2 ^0 u1 I7 _( p& x8 D
1 B9 n, o) w; y* H9 g9 e! ?4.2.1 输出电压纹波：
t h. x2 S$ I4 ]1 a+ @
8 ~7 F5 o% b2 g4 s7 ?2 Q' 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。0 s, f% M! p5 U3 {* w$ m6 q4 z, h& I
, i/ B* l6 u" M0 R' }/ c( W1 K P5 d/ k/ |& o J* K3 S) E( \* z, X
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 2 ~( H4 O# D9 v1 M9 `
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load " b! b/ J- M- l) J, }
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
% l0 ^) x, O" {4 f) J' ^R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 4.3 保护功能：# b5 V) X7 O9 J# A$ k* b
: I5 S$ }7 x8 d# e, n以下涉及过流保护、短路保护的测试。( c/ o5 J" Z2 v: l4 p- K3 `3 C) b
- J$ p! i7 A# {) k+ c3 w8 g
4.3.1 过流保护：9 W8 a; n, H! M; m# _, S8 S6 L! K( W
$ q. `, r. d/ u: E8 p# u5 _3 Z4.3.2 短路保护：/ n2 D; p% Z. a) O/ i5 d( v9 j$ s
; ?# r+ d/ w' N
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。5 ~# A8 x8 G! ~( U' y2 R2 o0 g
# Q( O- X9 b; C e9 l# J: E4.3.3 输出过压保护：
7 v- @* f# W2 v6 X; r+ R0 k5 T) w* ^- T2 v, B
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。6 S6 u% D: n; C
9 n/ O# J+ G( i" N115V/60HZ 过压保护VO=21.8V , g5 d2 ?1 W0 w4 }9 j5 N
230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
; ^+ ^$ p9 q( i0 h4.4 动态测试：
1 v( J; G4 K: G- v7 g& u" ` f" N+ P; J/ c
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)
0 N+ l6 Y4 h+ h4 u) R, ?0 U V& E c
( s2 H! A s$ k0 @0 j- iAC90V 5ms
0 k$ y2 }' Q" T& [9 {0 `% |AC90V 10ms + R0 F$ \6 _& H, n6 y5 e% {9 w* D
AC264V 5ms ' V5 P# E& W0 I6 H9 _
AC264V 10ms 4.5 系统延时时间测试：
: i T# F7 i0 P% \* S. V6 m2 z1 u, }5 K
; H/ x' m0 ?$ I# p4 p
" |) t* Y& d/ p+ U1 k# BTON_DELAY @ AC100V，100% Load 8 M# v( o. X: n( m5 q' D
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
3 H% q) }6 _; O" J0 xTHOLD_UP @ AC100V，100% Load - p4 T: o2 g9 n/ ~ `
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ( R& T3 }/ O+ [
4.6 其它重要波形测试：
6 m$ l. ?& V3 a d* l: J j; W- ~7 `/ C2 r, R
初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）
3 ]6 D4 \) P: \6 C& A) e& o6 n
AC90/60Hz，100% Load ! e1 M" m' |" C8 }* d% i
AC115/60Hz，100% Load l, ]6 M, N' w5 X
AC230/50Hz，100% Load - u5 u' |, N% G( n2 O1 p) |
AC264/50Hz，100% Load 1 A& E5 V7 T8 X
次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）0 r% }& V3 c; Z2 {9 @- n) J1 z" u
AC90/60Hz，100% Load ( l# d5 T% B# o& L
AC115/60Hz，100% Load - Q6 k* n& C4 T2 _
AC230/50Hz，100% Load 2 P( a4 y) g" _7 k# l4 |3 q
AC264/50Hz，100% Load
i9 W4 N; V- T' I8 Q5、EMI 评估测试) b- [* ?) v' b+ G. G
& U$ N4 t4 g% R, [
测试条件：7 e' C1 p% L- P7 W4 [
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
5 i( {+ g: [% R输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
5 N: F `% ], ], R% R, [( F9 [限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
5 ?0 v0 h) y' M$ E
! ]% w: e5 i& s0 N$ M/ }AC115V/60Hz 传导 L 相
" p+ d/ R: |: EAC115V/60Hz 传导 N 相 7 l$ z6 `/ O) t' y4 o; q: ?4 J" W
AC230V/50Hz 传导 L 相
# M7 m y; h p2 ^- I$ U6 P! DAC230V/50Hz 传导 N 相 5 K, t. M w, i$ { B
AC115V/60Hz 辐射测试
8 o1 x$ d Q% ], L n4 [AC230V/50Hz 辐射测试 1 U3 b; D o# ?( G7 r( ?; ^0 [
4 e; w, d7 i- S) y+ t# Y
; R4 G- r- A! K8 ~" {
|
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