理想型的65W电源适配器方案出炉

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！

 

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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

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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：

（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