本文将介绍基于思睿达主推的CR6891A+CR3015A_65W电源适配器方案。它具有良好的动态负载能力,同时具有软启动以及“OCP、SCP、OTP、VDD_OVP、输出OVP及输出二极管短路”等多种保护功能;全电压输入时平均效率>90%。以下内容包含样机特性、样机结构信息和性能测评,一起来看看吧!
01
样机介绍
该报告是基于一个能实现宽范围电压输入的65W恒压输出的电源适配器样机。PWM 控制器为本公司的CR6891A,同步整流芯片为本公司的CR3015A。
CR6891A+CR3015A_19V3.42A 工程样机示意图
CR6891A 芯片
CR6891A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。QR模式最高工作频率达到77kHz,CCM模式下最高工作频率65kHz ,CR6891A轻载时会降低频率,最低频率22kHz可避免音频噪声。CR6891A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PRT脚设置过温保护以及输出过压保护。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。CR6891A提供SOT23-6L的封装。
特性
● SOT23-6封装的副边PWM控制器;
●CCM+PFM+QR控制模式,QR最高工作频率77kHz;
●内置软启动,减小MOSFET的应力;
●内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡;
●65kHz开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI特性;
●具有“CS开路、OCP、SCP、OTP、VDD_OVP、输出OVP及输出二极管短路”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、充电器。
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
CR3015A 芯片特性:
●可工作于CCM、DCM和QR模式,外围电路简单;●最高工作频率可达200kHz;●外驱MOS,驱动能力强,可灵活应用。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。90VAC满足启动时间的条件下AC264V 样机待机功耗<69mW;全电压输入时平均效率>90%;输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2”能效标准。
样机具有良好的动态负载能力,同时具有软启动以及“OCP、SCP、OTP、VDD_OVP、输出OVP及输出二极管短路”等多种保护功能。
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。
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:
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:
(1)原理图:
(2)PCB图:PCB 顶层布局PCB 底层布局PCB 底层布线
3.2 变压器绕制工艺:
(1)变压器电性及结构示意图:(2)规格参数:
1)骨架:PQ2620 立式(6+6PIN),Ae=119mm²;2)材质:TDK PC40 或同等材质;3)初级、反馈: 2UEW 漆包线;4)次级:三层绝缘线;5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质;6)初级绕组感量Lp:0.63mH±5%(测试条件:0.25V,10kHz);7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.25V,10kHz);8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min;9)成品要求:浸凡立水。
(3)、变压器参数:
3.3 元器件清单:
04
性能测评
样机性能主要是针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,以下为详细测试方法及结果。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:
本样机经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)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 、无负载待机功耗表2、输出接1.5M 18AWG Cable 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:4.2.2 输出电压纹波及噪音:
注:纹波及噪音测量时示波器探头并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB电容,示波器带宽限制为20MHz。
纹波噪声波形图:Fig1 R&N@ AC90V/60Hz, no loadFig2 R&N@ AC90V/60Hz,100% loadFig3 R&N@ AC264V/50Hz, no load Fig4 R&N@ AC264V/50Hz, 100% load
4.3 保护功能:
以下测试过流保护、短路保护功能。
4.3.1 过流保护:4.3.2 短路保护:功率计限流电流为2.5A4.3.3 输出OVP 保护:输出OVP 点为23V
4.4 系统延时时间测试:
注:AC端(蓝色)、VO输出端(红色)波形图。TON_DELAY @ AC100V,100% LoadTON_DELAY @ AC240V,100% LoadTHOLD_UP @ AC100V,100% LoadTHOLD_UP @ AC240V,100% LoadVOVER_SHOOT @ AC100V,100% LoadVOVER_SHOOT @ AC240V,100% Load
4.5 动态测试:
输出动态负载电流设置为5A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):AC90V 5msAC90V 10msAC264V 5msAC264V 10ms
4.6 其它重要波形测试:
初级MOS_DRAIN(蓝色)端、CS(紫色)端波形图:AC90V/60Hz, 100% LoadAC115V/60Hz, 100% loadAC230V/50Hz, 100% loadAC264V/50Hz, 100% load次级MOS_DRAIN(紫色)端、GATE(绿色)端波形图:AC90V/60Hz, 100% LoadAC115V/60Hz, 100% LoadAC230V/50Hz, 100% LoadAC264V/50Hz, 100% Load
4.7 EMI评估测试:
测试条件:输入:AC115V/230V;输出:19V3.42A;负载类型:5.5R 水泥电阻。限值标准参考:EN55013、EN55022BAC115V/60Hz_传导L 线AC115V/60Hz_传导N 线AC230V/50Hz_传导L 线AC230V/50Hz_传导N 线AC115V/60Hz_辐射AC230V/50Hz_辐射
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