本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-11-24 11:45 编辑
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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。
2 q5 B. R. N5 ] W. F2 V" Y+ X! F) D* J! W
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。4 U" @2 F7 V8 v
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1、样机介绍
/ ?6 h- |; N+ A$ [; I* Y5 p4 i. W2 W* A/ Y6 u
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。4 ~5 F# I4 C: \* O3 O. n
; D' O1 S6 ]8 f- ^3 j5 y
' a4 _- B/ e1 A" {8 [! S
CR6890A+CR3012_19V3.42A 工程样机示意图 CR6890A
: ~; k1 {8 I6 A
1 ^- \5 e9 D& ZCR6890A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。
8 u; L3 l9 O. |' c
( s0 S: x |7 s! j; x3 [芯片特性, ]: v/ d% _7 E- c" G2 J
$ m( N" _7 y. n: o9 h- W/ w; P● 较低的启动电流(大约3μA)
- r9 f% z" R8 ^- v; f( |- P
* `& S% I7 e" w4 p$ M% f4 M● 内置软启动减少MOSFET应力/ x7 A$ R1 [; S0 \4 U
/ F r! Z1 _* w+ U5 \- [● CCM+PFM+QR控制模式8 H* \5 K' }8 ~2 P2 |# |4 Z
7 Z# M2 ^ \) c6 Z0 `! d
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
" n! O8 C- p2 s- ?; `1 m7 _
- V1 I6 e: s4 Z1 p● 内建频率抖动功能，降低EMI: h, t9 [/ I, ?) @
9 @4 e: m/ e! T, w
● 内置65kHz开关频率
4 Z: Z" _- l3 n0 K/ e# p9 q2 d2 m, t( Z6 ]. \
● 轻载降低工作频率
N* o- z" t8 h5 {2 f# _1 J: O( S7 u. D7 C' H$ s7 w
● 可编程外置过温保护
( r% B# r" }2 w/ n7 ]9 i0 D/ B# O. {8 b, _3 \6 |; @
● VDD过压保护和输出过压保护功能
/ e- j6 N/ o: p6 D& O7 R9 x8 o9 G' m7 a! Z$ K' v4 ?# W9 }* i
● 内置前沿消隐电路
& @0 a* \- V( c0 a
8 n s! Q4 P4 O5 ~# K● 内置输出二极管短路保护
8 \7 e9 m3 {1 B6 d: S& I+ x+ ^% g Z# ~2 }
● 内置过温保护0 p8 n2 s5 r/ c" Z- S( M
( Q7 l& V; t: m# ~; ~0 c
● 过载保护
, y ^: ^, f- M9 l& K$ Z- \
1 V" G$ K6 t4 M4 R3 z● SOT23-6L封装9 f/ |" ^+ }+ O; x1 {0 s2 I- T; }
6 { {. ^- B8 ?' \. u8 }基本应用
: v6 _+ e J6 H) V$ M a* [1 p6 ^5 Y5 y; h
● AC/DC适配器
- ?8 Y4 ?/ H# P$ h; s7 a2 C5 ~) H X& |6 j! m' |
● 电视及监视器电源/ a' l! y' L; ~, @
2 L3 C6 H# m% ~● 充电器9 u! k; m1 a- A8 B$ s. s$ V
+ R: A N7 q& X- G$ S) w5 ]
● 存储设备电源
$ |6 w6 @: R' D" B
# t6 W( l4 z$ U1 o0 |/ ^( ^典型应用
~! a& j8 H1 g% ]2 {6 `* i+ A- s& T+ _' ~/ L
管脚排列2 `+ w/ U9 e% d, @' c
0 l. A5 B& `$ j/ a. `' c1 g' N% d
$ |- p* g) [) ]8 s* E0 u+ l6 h管脚描述
& f# r* S+ E5 p' Y& C; DCR3012
4 `4 K7 f* ?% d; I. F5 I, @5 z3 F, ? W% H& Q+ j
芯片特性：
$ q1 s- I" U- R& F$ M7 z7 D3 g( K: x' W
● 外置MOS SOP-8封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；/ h* _; F i( h: m0 H& I0 T
● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；4 v; [- S8 S2 b, j& S: b
● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。
1 @" ^2 H q# p( v
9 S4 k( B$ O; G1 y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。
! k. o% ?8 n B
+ d! G: T( v7 O3 |% Z% ^+ w7 h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。
- ^+ @) e3 P6 w. P V: l$ ?1 _/ h9 @% u& l/ K2 L+ [
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。
1 i. X. o$ z7 h/ j' |9 l% R d1 F8 L4 w
2、样机特性
+ H& P( f8 H# x$ x
W; s+ P' q+ _4 a! ~/ o% C% j' K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。
! [8 p$ M- D r* O1 N2 x4 u# f( g4 `: K% H
2.1 输入特性：; p: }: e8 p- T6 X1 s
2 U' W; Y: ^3 {
2.2 输出特性(PCB END)：
& x0 i) @9 Y: Y d6 o' q& ~
0 }, X( F; p& s* @2.3 整机参数：
# [* E2 j0 Z4 C) W
' Z! z, ^9 h4 h: W) b9 y q4 J+ F. }( d2 X2.4 保护功能测试：- p f& b S4 D- o# ]6 ^# B
; X* Q' V4 \; v! z' w0 x
2.5 工作环境：) D* I: ~' S ?, z7 D
. N% F" F! e+ V' o: A* R0 H0 S
2.6 测试仪器：# ?' ~- Z5 x- Y! Y. p
# j$ _( q8 T7 Y% ~' m |8 f( o
3、样机结构信息/ F. T8 e6 ~' I$ V8 e
+ ~% p8 a* ] [# V. U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。
6 Q, i9 d) s+ L" T; @/ N
7 o$ Z# I: Y4 A, c; i' k0 f0 x# ^3.1 电路原理图及BOM：
* L5 B2 S, g6 h& _, ?. Z8 P+ Y5 P( {' q: x
3.1.1 原理图：; I8 D2 M( ]& _9 O- _' b% l
& v2 b E9 @/ M3.1.2 元器件清单：* P0 J6 l# s" `
8 z0 H+ g+ S3 b: W- E
8 {* N4 ]; v8 Q ]
3.1.3 PCB 布局&布线：, v7 q, _4 C- E t- Y% f( T
: w+ o; e3 Z4 Y+ X1 ~5 Y6 ^
PCB 顶层布局 2 k5 | h: I; Q
PCB 底层布局 Q( W) z/ ` ~$ v( H! Z( g
PCB 底层布线 1 E/ l+ H; W7 e) I
3.2 变压器绕制工艺：
) ]) u) ?+ f( T
5 C v/ I8 ^. ]7 H3.2.1 电路示意图和变压器结构图：6 Q; |5 ~$ A( D [
F0 Q( Y6 X5 c2 E" p
6 O! a$ j, l: ~' x
3.2.2 规格参数：& p( \' ^/ E l
0 `* y6 y! v# s' v$ b3 f( o
1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；1 E, c0 b/ g- |! S$ f2 y# r6 g
2）材质：TDK PC40 或同等材质；! v4 x5 S+ x# d2 Q4 }4 r! F2 ?% L
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
/ }6 _9 Y$ p( X9 H6 l I4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地；
5 [' R3 W f2 k) L" V$ M7 r# c5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；! h/ H9 j( j1 w: l+ u
6）初级绕组感量Lp：0.63mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
1 u, T3 T- ]! |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）)；) V4 c: L+ {# z3 L
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；" H6 }' n" y. J, R+ F
9）成品要求：浸凡立水；# c6 I% o* f1 t* P9 G
1 n( C! E$ |) ^8 I% M1 w
3.2.3 变压器参数:+ v; `8 J% y! p. l( c% r; w$ U
( h& b2 B q$ S" E4、性能评测
' V1 h. O! K9 x/ P
/ L8 B. x* {9 B& n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。9 U7 k9 Y! k" A7 `& ~0 Z/ V6 R
) A/ ` h& \5 Z1 C
4.1 输入特性：
, ]' ]$ c% V0 v0 h* b, O c6 L9 Q" I5 C/ W2 o6 o
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 Q- f2 V/ W H& T- m5 X! w
g6 @. F3 r7 ?/ ^- p& h. F; z
表1 待机功耗
0 \/ ~7 A% e& } Z% c7 C* [) y8 Z7 x5 p* \# ^/ F' e9 e2 F6 q
表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性/ Z1 {9 e# g8 A+ A
9 Q8 t4 Q8 d3 [3 `, j表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）
+ v% I3 X1 B8 ~' I0 F7 l, U
( j7 L. b+ p0 r8 J表4 效率测试（PCB END）* p/ T* J& M2 q: R
. v* |$ k- Y7 f/ h# E
表5 能效等级评估（1.5M 16AWG Cable）+ h, K" h& Q2 [+ j; k- z, t
3 J' X" S( j3 q; i" v* L4.2 输出特性：, v L: x/ ~! q9 W
& f! x; Z8 j$ u, x. g
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
4 b. R0 @+ u( S4 \/ j( f& j# i4 i& ^( C9 h' E
4.2.1 输出电压纹波：: j" G: a: |1 y1 C- D# B b( i5 p
' P0 `5 e3 c) g1 J- e, T X+ `
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。6 k% r- w3 C- `5 ^! Z
! v l. A( \9 F! O T
* n/ H) h. {9 [3 E5 i$ N2 {9 ?& `7 D
R&N @ AC90V/60Hz,No Load $ N B# j0 a; m6 g) Z
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ M& n) B& u7 F, B3 T; J: tR&N @ AC264V/60Hz,No Load 2 x8 @3 t1 r3 U3 M/ _
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 4.3 保护功能：5 ?1 O4 R1 n" Z
4 C7 H/ I6 m4 {2 l3 }
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 S! h& o1 |5 p# E* P
! ~8 s4 V- Z4 {/ Z& U- `$ v8 l; _8 w4.3.1 过流保护：% @, ~/ v$ B' r
! ]2 F( N% I* b# L. B4 M+ m; A
4.3.2 短路保护：
( B# p1 l/ d( }' d& a) m
+ q$ Q4 V% Y( R) F- l1 L功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
7 ~. l& @+ b% |" B! c" L) V T- b* J8 l7 x; `6 }, {; R$ {! x$ X, \5 h
4.3.3 输出过压保护：% L- Z% W3 g+ o0 z( C) i/ O+ u2 s D
4 g- j% f) X, ^! S
短路光耦测1 和2 脚，测试输出电压波形。1 F0 \. B( w% w7 a7 j/ z, j) Y- ?
; ]5 ^/ u/ U. V* g+ Z) }* z
115V/60HZ 过压保护VO=21.8V
5 b9 s" k3 @# Z230V/50HZ 过压保护VO=21.6V
- |! k4 s2 c3 ^( }9 p' N; D4.4 动态测试：
2 l# l# K$ B( K+ ^
1 U, A" g4 N9 p' z4 @2 Y$ \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)
2 V' l1 {2 w% _3 k8 K! t2 d: a# y$ z
) T; c G+ b+ M! t, }AC90V 5ms / O( a+ l6 C! J, k/ x8 L& L, w
AC90V 10ms
! P _" ~. l/ N9 I! Y yAC264V 5ms
2 J' P# a! G q' ^* c$ _AC264V 10ms 4.5 系统延时时间测试：
1 ^; U. `; [$ O, E$ D! p3 D' A: q+ d; E5 E
- o0 C- M3 {) |, i
TON_DELAY @ AC100V，100% Load , @+ r: H, U! D! F
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 e* l6 I. B) [) Y4 c1 K/ m9 sTHOLD_UP @ AC100V，100% Load
8 R) A0 T( j' u8 V4 w7 p1 N( D% p. r2 J! ITHOLD_UP @ AC240V，100% Load + O5 ^1 r- @; q9 @8 n
4.6 其它重要波形测试：0 m$ K' |" q5 p1 O9 p
: @# i- T! t6 L7 n; P t4 C0 t; w初级波形：MOS DRAIN（紫色）端、CS（蓝色）9 O9 r5 |+ I1 n
4 Z n/ y/ V- [- b+ U8 P; A' RAC90/60Hz，100% Load
$ C/ ], m! V( f: X0 [! b* U6 {( QAC115/60Hz，100% Load
1 w# r# F5 d+ ?4 _$ q' cAC230/50Hz，100% Load
1 D& n& t! d6 J$ G& p; A2 aAC264/50Hz，100% Load w1 a, `& u. v3 B/ _! ?
次级波形：MOS DRAIN（紫色）端、驱动（蓝色）
. f& [5 s* v9 x8 }: X0 `AC90/60Hz，100% Load $ K* P# f: ]: j0 i, I! S, \* c
AC115/60Hz，100% Load
. k' f8 M1 N- h! pAC230/50Hz，100% Load 1 K3 D+ W @' C* l1 I- o9 C
AC264/50Hz，100% Load - w( a, E0 z* i1 B- R, O
5、EMI 评估测试
: m/ T( Q; s- y! |0 K
( m' [; Y! I: J4 I8 a) p测试条件：
1 N l: d. Y5 f, A* K( E7 l输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；& x# I9 ? N( x& W
输出负载 200W 5.55Ω大功率电阻；
- W* _0 U4 I2 a8 S/ u# g% n) j限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）: u9 V/ z0 Q1 i+ X
8 f/ p) {1 k W* ^2 e
AC115V/60Hz 传导 L 相
( s2 b7 W- ]8 L4 U* D2 n" V! LAC115V/60Hz 传导 N 相
1 e: W* {" ~/ J4 Q8 pAC230V/50Hz 传导 L 相
`0 w2 {$ U1 CAC230V/50Hz 传导 N 相 # d# Y& N+ x' n
AC115V/60Hz 辐射测试 f' i( g: W q# w
AC230V/50Hz 辐射测试 0 L/ M! ^; W. M: x: ?. _
3 Q8 l# v2 ?5 e% s1 Q* k! d! }% Q
( M, ~: |! z" u( F 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