让人「上头」的72W电源适配器方案，满足LPS电源应用要求

电源适配器是一种将交流电转换成直流电，并将电流和电压调整到特定范围，以满足电子设备正常工作所需的电力设备。它的应用领域非常广泛，主要有工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备等领域。

下面为大家带来一款基于思睿达主推的CR6900E 24V3A LPS电源适配解决方案，该方案满足LPS电源应用要求：超过100W应用功率系统发生保护；满足打印机电源应用要求：最大输出电流能力接近额定输出电流能力3倍。

1、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72W，恒压输出的LPS电源适配器样机，PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6900E。

 

CR6900E_24V3A工程样机示意图：

关于CR6900E：高能效绿色多模式PWM控制器

概述

CR6900E是一款高集成、高性能电流型PWM控制器，具有低功耗、宽VDD工作电压特点。该控制电路在整个负载范围内都有比较高的转换效率。芯片内部频率优化实现了优异的EMI效果，限制最小工作频率为22kHz，避免工作时产生噪声。

CR6900E提供了完整的保护功能，包括逐周期过流保护(OCP)，过载保护（OLP ）,外部过温保护以及内部过温保护，输出短路保护（SCP），输出二极管短路保 护，输出过压保护和VDD过压保护。

CR6900E采用SOT23-6L封装。

主要特点

● 较低的启动电流

● 内置软启动减少MOSFET应力

● CCM+QR+CRM控制模式

● 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

● 内置65kHz开关频率

● 内置125kHz倍频工作模式

● 轻载降低工作频率

● 可编程外置过温保护

● 内置输出短路保护

● 可编程输出过流保护(OCP)

● 可编程输出过功率保护（OPP）

● 长达4s的OCP延时；OPP/OCP可达2.5倍

● VDD过压保护和输出过压保护功能

● 内置前沿消隐电路

● 内置输出二极管短路保护

● 内置过温保护 

● 过载保护 

● SOT23-6L封装

基本应用

● 打印机电源

● LPS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24V3A输出的电源适配器。满足LPS电源应用要求：超过100W应用功率系统发生保护；满足打印机电源应用要求：最大输出电流能力接近额定输出电流能力3倍。输出接18AWG1.5米线，全电压输入时平均效率>88%。

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PQ3220磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

2、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：

3、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/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：PQ3220 磁芯（6+6PIN）,Ae＝170mm²；

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；屏蔽：铜箔；

4）绝缘胶带:3M900或同等材质；

5）初级绕组感量Lp：300uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

6）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)；

7）磁芯接PIN2；

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：

4、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）

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 OCP、OPP测试：

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 Peak_Load 功能测试：

1）AC115V时：负载从3A切换到8A，测试Peak_Load可持续时间，及最大工作频率；负载从3A切换到10A时，测试OPP状态可持续时间。（CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB）

2）AC230V时：负载从3A直接切换到10A，测试Peak_Load可持续时间，及最大工作频率；负载从3A切换到11A时，测试OPP状态可持续时间。（CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB）

 

AC115V PK_Load 持续 3.9s，Vo=24V

AC115V Peak_load 功能升频123kHZ

AC230V PK_Load 持续3.9s，Vo=24V

AC230V Peak_load 功能升频110kHZ

AC115V OPP持续

AC230V Peak_load 功能升频110kHZ

4.3.4 Vo_OVP 功能测试：

在正常输出状态下，短路光耦PIN1、PIN2，测试输出电压（CH2）保护电压点；然后 解除光耦短路，观察到输出电压恢复为止。

 

AC115V

AC230V

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：

Ps：CH2=Vo、CH4=AC

TON_DELAY @ AC115V/ 3A

TON_DELAY @ AC230V/ 3A

THOLD_UP @ AC115V/ 3A

THOLD_UP @ AC230V/ 3A

4.6、其它重要波形测试：

AC110/60Hz 3A

AC110/60Hz 8A

AC264/50Hz 10A

AC264/50Hz 10A

5、EMI 评估测试

测试条件：

输入：AC115V/230V；

水泥电阻阻值 8Ω，带线 1.5M 18AWG 测试；

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

AC115V 辐射

AC230V 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。