CR6891C(SiC) 12V5A SMPS 工程样机测试报告

成都启臣微电子股份有限公司

Chengdu Chip-Rail Microelectronics Co., Ltd.

       CR6891C(SiC)      
      12V5A SMPS      
 工程样机测试报告

高功率密度电源适配器方案

100~240V AC Input / 12V 5A Output / 版本 V1.0 / 2026-04

CR6891C 芯片特性

SOT23-6封装的副边PWM控制器

 

高能效CCM+QR+CRM绿色节能SiC控制器

 

CCM模式下最高工作频率100kHz

 

QR最高工作频率125kHz

 

内置软启动，减小功率器件的应力0

 

具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI

 

 具有"OCP、SCP、OTP、VDD OVP、输出

 

OVP"等自动恢复保护功能

 

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

 

 可编程外置过温保护

样机介绍

该报告基于宽输入电压范围、常规输出功率60W的SiC控制方案，主控IC采用本公司CR6891C。样机PCBA尺寸仅 82×50×25mm，是一款全电压实现12V5A输出的高功率密度电源适配器。

 

输出接16AWG 1.5米线，全电压输入时线端平均效率 >91%。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。

 

变压器采用PQ2620磁芯（PC40材质），系统效率高，整机尺寸紧凑。

▲ 图1：组装完成的PCBA样机实物图（可见CR6891C+CR3015A方案，配PQ2620变压器）

▲ 图2：裸板PCB正面布局（绿色阻焊层，可见关键器件布局）

整机规格参数

◆ 输入/输出规格

项目	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	90	100~240	264	V
输出电压	11.913	12	12.186	V
输出电流	0	5	7.5	A

◆ 整机关键参数（@1.5M 16AWG Cable）

参数	典型值	测试条件
待机功耗	68mW	@AC264V
低压效率	91.41%	@AC115V 线端
高压效率	91.28%	@AC230V 线端
线性调整率	<1%	@AC90V~264V
负载调整率	<2.25%	@AC90V~264V
启动时间	1.584s	@AC90V 5A

◆ 保护功能一览

保护类型	实现方式	恢复条件
过流保护(OCP)	CS端检测	负载正常后自动恢复
过功率保护(OPP)	FB端检测	负载正常后自动恢复
短路保护(SCP)	PRT端检测	负载正常后自动恢复
输出过压(OVP)	PRT端检测	负载正常后自动恢复
内置过温(OTP)	150℃自动保护	温度下降后自动恢复

电路原理图

▲ 图3：CR6891C+CR3015A 12V5A 反激式开关电源原理图

该原理图采用反激式（Flyback）拓扑，主控IC为CR6891C（原边PWM控制器，SOT23-6封装），配合CR3015A同步整流控制器。原边采用SiC MOSFET（Q1，380mΩ/650V）作为主开关管，副边采用YFWG100N08AF作为同步整流MOSFET（Q2），替代传统肖特基二极管，显著提升效率。反馈回路通过光耦TCLT1008和TL431实现精准稳压。

PCB布局设计

PCB尺寸 82mm × 50mm，采用双面板设计，原副边通过变压器实现隔离，爬电距离满足安规要求。

▲ 图4：PCB顶层布局（可见输入EMI滤波、整流桥、变压器、输出滤波等关键区域）

▲ 图5：PCB底层布局

▲ 图6：PCB底层布线（功率回路走线短捷，减小寄生电感）

变压器设计

变压器采用 PQ2620 磁芯（TDK PC40材质），Ae=119mm²，初级电感量Lp=280μH±5%，漏感控制在5%以内。耐压测试3.3KV/5mA/1min。

▲ 图7：变压器绕组结构示意图

▲ 图8：变压器结构剖面图

绕组	线规	起止	匝数	特性
N1(初级)	0.1×15	4→5	12T	密绕1层
N2(屏蔽)	0.2×6	2→NC	6T	密绕1层
N3(次级)	0.1×100×2	10→9	3T	密绕1层
N4(反馈)	0.2×2	6→2	5T	居中密绕
N5(初级)	0.1×15	5→1	12T	密绕1层

效率与待机功耗测试

◆ 待机功耗

输入电压	AC90V	AC115V	AC230V	AC264V
输入功率	33mW	39mW	57mW	68mW

待机功耗最高仅68mW（@264V），远低于DoE Level VI和CoC Tier 2标准限值，满足全球最严格能效法规要求。

◆ 效率测试（1.5M 16AWG Cable）

输入电压	10%负载	25%负载	50%负载	75%负载	100%负载	平均效率
AC115V	90.97%	91.86%	91.76%	91.58%	92.22%	91.85%
AC230V	89.05%	91.30%	91.42%	91.20%	91.65%	91.39%

全电压范围内线端平均效率均超过 91%，其中AC115V满载效率高达 92.22%，表现出色。

输出电压纹波测试

纹波及噪声在1.5M 16AWG处测试，测试端并联0.1μF/50V瓷片电容和10μF/50V电解电容，带宽限制20MHz。

输入电压	空载纹波	满载纹波
AC90V/60Hz	43.2mV	178mV
AC264V/50Hz	58.8mV	146mV

▲ 图9：AC90V/60Hz 空载纹波波形（43.2mV）

▲ 图10：AC90V/60Hz 满载纹波波形（178mV）

空载时纹波仅43.2mV，满载时最高178mV（约占12V输出的1.48%），纹波控制良好，满足大部分应用需求。

保护功能测试

◆ 过流保护（OCP）

输入电压	AC90V	AC115V	AC230V	AC264V
OCP触发值	6.61A	7.34A	7.14A	7.19A

OCP触发值均在额定电流5A的1.3倍以上，保护余量充足。

◆ 短路保护（SCP）

输入电压	AC90V	AC115V	AC230V	AC264V
短路功耗	<1.27W	<1.34W	<1.26W	<1.39W

短路功耗均低于1.4W，短路保护可靠有效。

◆ 输出过压保护（Vo_OVP）

在正常输出状态下短路光耦PIN1、PIN2，测试输出电压。全电压范围OVP触发电压均为 15.9V。

▲ 图11：AC90V 过压保护波形（Vo_OVP=15.9V）

▲ 图12：AC264V 过压保护波形（Vo_OVP=15.9V）

动态负载测试

输出动态负载电流设为5A持续5ms/10ms，然后0A持续5ms/10ms循环，上升/下降斜率1.6A/μs。（1.5M 16AWG Cable，Vout set 12V）

输入条件	输出电压范围
90V/60Hz_5ms	11.34~12.50V
264V/50Hz_5ms	11.24~12.50V
90V/60Hz_10ms	11.24~12.46V
264V/50Hz_10ms	11.22~12.46V

▲ 图13：AC90V 5ms动态负载响应波形

▲ 图14：AC90V 10ms动态负载响应波形

▲ 图15：AC264V 5ms动态负载响应波形

▲ 图16：AC264V 10ms动态负载响应波形

在0A5A大动态负载切换下，输出电压波动范围控制在11.22V~12.50V之间，环路响应快速稳定。

系统延时时间测试

输入电压	启动延时(TON_DELAY)	保持时间(THOLD_UP)
AC90V/60Hz	1.584s	4.5ms
AC264V/50Hz	420ms	107ms

低压输入下启动延时1.584s（含软启动时间），高压输入下仅420ms，保持时间在低压107ms以上。

关键波形测试

以下为满载（Io=5.0A）条件下的关键节点波形，验证开关管工作状态及应力余量。

▲ 图17：AC90V/60Hz 满载 CS电流采样波形（峰值电流模式控制，斜坡补偿正常）

▲ 图18：AC90V/60Hz 满载 Gate驱动波形（开关边沿干净，驱动强度充足）

▲ 图19：AC264V/50Hz 满载 SiC Vds波形（峰值630V，650V器件余量充足）

▲ 图20：AC264V/50Hz 满载 SR Vds波形（峰值66.4V，同步整流工作正常）

SiC MOSFET的Vds峰值630V，在650V额定耐压下有充足余量；SR MOSFET的Vds峰值66.4V，同步整流时序精准，开关过渡干净。

系统温升测试

测试条件：成品样机（含配套塑料外壳），40℃环境温度，输入90V~264V，输出5.0A。

输入电压	Q1(SiC MOS)	Q2(SR MOS)	DB1(桥堆)	T1(磁芯)	T1(线径)
90V/60Hz	118.4	106.2	114.5	114.4	120.4
100V/60Hz	115.5	105.6	108.1	113.7	118.8
115V/60Hz	111.5	105.2	101.3	112.9	117.2
230V/50Hz	103.7	105.1	81.5	113.8	116.1
264V/50Hz	106.5	106.3	78.1	115.6	117.6

单位：℃。低压输入时器件温升最高（Q1达118.4℃，T1线径达120.4℃），因导通占空比增大导致导通损耗增加。如使用导热胶可有效降低关键器件温度。

EMI评估测试

测试条件：输入AC115V/230V，水泥电阻2.4Ω和4.8Ω，带线1.5M 16AWG。限值标准参考EN55013、EN55022B Class B。

▲ 图21：AC115V 传导L相 @12V5A

▲ 图22：AC115V 传导N相 @12V5A

▲ 图23：AC230V 传导L相 @12V5A

▲ 图24：AC230V 传导N相 @12V5A

传导EMI测试结果均满足EN55022B Class B限值要求，余量充足。频率抖动功能有效改善了EMI表现。

测试总结

✓ 高效率：全电压线端平均效率>91%，满载最高92.22%

✓ 低待机：待机功耗最低33mW，最高68mW

✓ 高功率密度：PCBA仅82×50×25mm，60W输出

✓ 保护完善：OCP/SCP/OVP/OTP多重保护，自动恢复

✓ EMI达标：传导辐射均满足EN55022B Class B

✓ 动态响应好：0~5A大动态负载下电压波动范围小

✓ 温升可控：40℃环境下关键器件最高120.4℃