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。

 

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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。

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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：

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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：

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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 LoadR&N @ AC90V/60Hz,100% LoadR&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=24VAC115V Peak_load 功能升频123kHZAC230V PK_Load 持续3.9s，Vo=24VAC230V Peak_load 功能升频110kHZAC115V OPP持续AC230V Peak_load 功能升频110kHZ4.3.4 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。AC115VAC230V4.4、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_5msAC90V_10msAC264V_5msAC264V_10ms4.5、系统延时时间测试：Ps：CH2=Vo、CH4=ACTON_DELAY @ AC115V/ 3ATON_DELAY @ AC230V/ 3ATHOLD_UP @ AC115V/ 3A THOLD_UP @ AC230V/ 3A4.6、其它重要波形测试：AC110/60Hz 3AAC110/60Hz 8AAC264/50Hz 10AAC264/50Hz 10A

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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