高效率、低成本的60W电源适配器方案是怎样的

描述

本文是基于思睿达主推的CR6890H 60W电源适配器方案,该方案除了具有良好的动态负载能力;同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能,最重要的是效率高、成本低,可完美匹配行业需求。

01、样机介绍

该报告是基于能够适用于宽输入电压范围,输出功率60W,恒压输出的电源适配器样机,PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6890H。

PWM控制器

 

PWM控制器

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

CR6890H 芯片

CR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制器。CR6890H 轻载时会降低频率,最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890H 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。CR6890H 提供SOT23-6L的封装。

特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 内置软启动减少MOSFET应力

● 带有Peak_load 升频功能;

● 内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡

● 内建频率抖动功能,降低EMI

● 可编程外置过温保护并进入latch

● VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch

● 内置输出二极管短路保护

● 内置过温保护并进入latch

● 电路结构简单、较少的外围元器件,适用于小功率AC / DC 电源适配器、充电器。

基本应用

● AC / DC适配器

● 电机类适配器

● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

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管脚排列

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管脚描述

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样机PCBA尺寸:107*45*28mm,是一款全电压实现20V3A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<58mW;全电压输入时平均效率>89.2%;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、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”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:

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2.2、输出特性(PCB END):

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2.3、整机参数:

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2.4、保护功能测试:

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2.5、工作环境:

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2.6、测试仪器:

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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:

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3.1.2、元器件清单:

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3.1.3、PCB 布局&布线:

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3.2、变压器绕制工艺:

3.2.1 电路示意图:

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3.2.2 、规格参数:

1)骨架:PQ2620 磁芯(5+5PIN),Ae=119mm²;

2)材质:TDK PC40 或同等材质;

3)初级、反馈: 2UEW 漆包线;次级: 三层绝缘线;

4)N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 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:0.6mH±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:0.3 V,10kHz));

8)耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min;

9)成品要求:浸凡立水;3.2.3、变压器参数:

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3.2.4、变压器结构图:

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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

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表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

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表3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)

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表4 效率测试(PCB END)

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表5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)

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4.2、输出特性:

4.2.1、线性调整率和负载调整率: ( 1.5M 18AWG Cable )

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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 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容,带宽限制为20MHz。

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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:

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4.3.2、短路保护:

功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。

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4.3.3、Peak_load 功能测试:

该项测试输出电流设置从A=3A 到B=7A,20mS 周期动态带载,上升/下降幅度设置3A/uS。

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4.4、动态测试:

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0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)

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4.5、系统延时时间测试:

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4.6、其它重要波形测试:

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05、温升测试

测试条件:带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

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06、EMI 评估测试

测试条件:

输入:AC115V/230V;水泥电阻阻值6.67Ω,带线1.5M 18AWG 测试;

限值标准参考:EN55013、EN55022B。(测试结果仅供参考)

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关于思睿达微电子

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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。

多种方案,欢迎随时交流沟通。思睿达联系人:何工 18923426660,E-mail:manjie@threeda.com,欢迎来电咨询,申请样品。感谢!

审核编辑:符乾江

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