在上一篇文章中,我们介绍了思睿达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控制采用了思睿达主推的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。
下面我们来了解下这个应用方案。
01、样机介绍
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采用了思睿达主推的CR6890A。
CR6890A_12V3A 工程样机示意图
CR6890A
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。
芯片特性
● CR6890A 是一款高能效CCM+PFM+QR 绿色节能PWM 控制器;
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
● 固定65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,有良好的EMI 特性;
● 全电压输入范围,待机功耗:< 75mW;
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等自动恢复保护功能;
● 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。
基本应用
●AC/DC适配器
●电视及监视器电源
●充电器
●存储设备电源
典型应用
管脚排列
管脚描述
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。
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。
02、样机特性
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。
2.1、输入特性:
2.2、输出特性(PCB END):
2.3、整机参数:
2.4、保护功能测试:
2.5、工作环境:
2.6、测试仪器:
03、样机结构信息
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。
3.1、电路原理图及BOM:
3.1.1 原理图:
3.1.2 元器件清单:
3.1.3 PCB 布局&布线:
PCB 顶层布局&布线
PCB底层布局&布线
3.2、变压器绕制工艺:
3.2.1 电路示意图:
3.2.2、规格参数:
1)骨架:RM8 立式(6+6PIN),Ae=64mm²;
2)材质:TDK PC40 或同等材质;
3)N1、N2、N5: 2UEW 漆包线;N3、N4: 三层绝缘线;
4)次级绕组从变压器顶端进出线,磁芯接地
5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;
6)初级绕组感量Lp:850uH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);
7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.3V,10kHz);
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;
3.2.3、变压器参数:
3.2.4、变压器结构示意图:
04、性能测评
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。
4.1、输入特性:
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。
表1 待机功耗
表2 输出100%负载下的输入特性
表3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)
表4 效率测试(PCB END)
表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)
4.2、输出特性:
4.2.1 线性调整率和负载调整率: (1.5M 18AWG Cable)
4.2.2、输出电压纹波:
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。
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
4.3、保护功能:
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4.3.1、过流保护及恒流特性
4.3.2、短路保护:
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
4.3.3、过压保护测试:
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。
AC90V/60Hz OVP
AC264V/50Hz OVP
4.4、系统延时时间测试:
TON_DELAY@ AC100V,100% Load
TON_DELAY@ AC240V,100% Load
THOLD_UP@ AC100V,100% Load
THOLD_UP@ AC240V,100% Load
VOVER_SHOOT@ AC100V,100% Load
VOVER_SHOOT@ AC240V,100% Load
4.5、动态测试:
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。
AC90V/60Hz 5ms
AC264V/50Hz 5ms
AC90V/60Hz 10ms
AC264V/50Hz 10ms
4.6、其它重要波形测试:
DRAIN 端(红色)、CS 端(浅蓝色)波形图:
AC90/60Hz,100% load
AC115/60Hz,100% load
AC230/50Hz,100% Load
AC264/50Hz,100% load
AC264/50Hz 输出短路
AC264/50Hz 输出肖特基
4.7、EMI 评估测试:
输入:AC115V/60Hz&230V/50Hz;
输出负载:水泥电阻;
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)
AC115V/60Hz L 相
AC115V/60Hz N 相
AC230V/50Hz L 相
AC230V/50Hz N 相
AC115V/60Hz 辐射
AC230V/50Hz 辐射
关于思睿达微电子
思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片级解决方案的高科技企业,目前同步推广启臣微全系列产品,希望将启臣15年在电源行业这份积淀,这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。
审核编辑 黄昊宇
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