本文将为大家介绍下基于思睿达主推的CR6891B 60W电源适配器方案。其中,CR6891B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。
接下来,就让我们一起来看看这个方案的具体内容。
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CR6891B。
CR6891B_20V3A工程样机示意图
CR6891B产品概述
CR6891B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 ,CR6891B轻载时会降低频率,最低频率 22kHz可避免音频噪声。CR6891B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DEM 脚设置输入欠压和输入过压保护。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。CR6891B提供 SOT23-6L的封装。
芯片特性
● SOT23-6封装的副边PWM反激功率开关;
● 可编程输入欠压保护和输入过压保护;
● CCM+PFM+QR控制模式;
● 内置软启动,减小MOSFET的应力,斜坡补偿电路;
● 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“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;
● 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: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>89.3;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:
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
PCB 底层布局
PCB 底层布线
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: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:
3.2.4、变压器结构图:
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 输出接 1.5M 18AWG Cable100%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 的瓷片电容和 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:
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。
4.3.3 、AC_Bo 和 LINE_OVP 功能测试:
该项测试输出电流设置为 1A。
AC 电压<73V 时会触发 AC_BO 功能
AC 电压>275V 时会触发 LINE_OVP 功能
4.3.4、VOUT_OVP 功能测试:
VOUT_OVP 保护整体波形图
VOUT_OVP 保护展开波形图
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)
AC90V_5ms
AC90V_10ms
AC264V_5ms
AC264V_10ms
4.5、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
4.6、其它重要波形测试:
AC90/60Hz,100% Load CS 波形
AC230/50Hz,100% Load Gate 波形
AC264/50Hz,100% Load MOS-D 端波形
AC264/50Hz,100% Load 输出肖特基波形
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。
06、EMI 评估测试
测试条件:
输入:AC115V/230V;
输出负载 6.67Ω水泥电阻;
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(测试结果仅供参考)
AC115V 传导 L 相
AC115V 传导 N 相
AC230V 传导 L 相
AC230V 传导 N 相
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。
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