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60W电源适配器方案神助攻,为你的设备提供全面动力支持!

思睿达工业通信芯方案 2024-01-03 08:08 次阅读

电源适配器对于我们的生活已经变得至关重要,它通过转换输入电流来提供设备所需的稳定电力供应,确保各种电子设备的正常工作。随着科技的迅速发展,电源适配器方案也在不断演进,以适应不同设备的需求和用户的期望。从最初的线性适配器到现代的开关电源适配器,技术的进步不仅提高了效率,还减小了体积、重量和成本。其中,基于思睿达主推的CR6891B_60W电源适配器方案获得了市场和客户的广泛认可。


本文将深入探讨该方案的详细内容,从特性、结构信息、性能测评到温升测试和EMI评估测试等方面,为读者提供更全面的了解。


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。
2b6a3592-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png2b8454ea-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngCR6891B_20V3A工程样机示意图

关于CR6891B

2bb68fdc-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.gif

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

2bba6e7c-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.jpg

管脚排列

2bc82238-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png

管脚描述

2bd1db2a-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png

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:
2beeeecc-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
2.2、输出特性(PCB END):
2c084886-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
2.3、整机参数
2c14c5ac-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
2.4、保护功能测试:
2c260146-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
2.5、工作环境:
2c3baa1e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
2.6、测试仪器:
2c463e84-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png03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:
2c5dc6b2-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
3.1.2、元器件清单:
2c67e480-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
3.1.3、PCB布局&布线:
2c7f7776-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngPCB顶层布局
2c93d9be-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngPCB底层布局
2caad7f4-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngPCB底层布线
3.2、变压器绕制工艺:
3.2.1 电路示意图:2cbf4432-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png3.2.2、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:0.3V,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:
2cc9eb6c-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
3.2.4、变压器结构图:
2cda87c4-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png04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2ceb01bc-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
表 2 输出接 1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性2d037b5c-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
表 3 效率测试(1.5M 18AWG Cable)2d24c6ea-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
表 4 效率测试(PCB END)2d3d4846-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
表 5 能效等级评估(1.5M 18AWG Cable)2d4c9094-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
4.2、输出特性:
4.2.1 线性调整率和负载调整率:( 1.5M 18AWG Cable)
2d5a2588-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
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。
2d824eaa-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png2d963c4e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngR&N @ AC90V/60Hz,No Load
2da0acb0-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngR&N @ AC90V/60Hz,100% Load
2dab9896-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngR&N @ AC264V/50Hz,No Load
2dbceefc-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngR&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:
2dc3ef5e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
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。
2ddfcf9e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png
4.3.3、AC_Bo和LINE_OVP功能测试:
该项测试输出电流设置为1A。
2ded9ffc-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC 电压<73V时会触发 AC_BO 功能
2dfac402-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC 电压>275V时会触发 LINE_OVP 功能
4.3.4、VOUT_OVP功能测试:
2e12a888-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngVOUT_OVP 保护整体波形图
2e2b6d6e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngVOUT_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)
2e38c7f2-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png2e5297fe-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC90V_5ms
2e6d9a40-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC90V_10ms
2e88812a-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC264V_5ms
2eb3da32-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC264V_10ms
4.5、系统延时时间测试:
2ec0c97c-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png2ed2cdde-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngTON_DELAY@ AC100V,100% Load
2ee1375c-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngTON_DELAY@ AC240V,100% Load
2ef5b790-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngTHOLD_UP@ AC100V,100% Load
2f0dd190-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngTHOLD_UP@ AC240V,100% Load
4.6、其它重要波形测试:
2f1a6298-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC90/60Hz,100% Load CS 波形
2f27485a-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC230/50Hz,100% Load Gate 波形
2f355ed6-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC264/50Hz,100% Load MOS-D端波形
2f483bf0-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC264/50Hz,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。
2f5fc090-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png06EMI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)
2f6d4922-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC115V 传导 L 相 2f8af472-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC115V 传导 N 相
2fa8a86e-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC230V 传导 L 相
2fc5a3c4-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.pngAC230V 传导 N 相

2fe44cb6-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png

AC115V辐射

2ff27926-a9cc-11ee-9ee2-92fbcf53809c.png

AC230V辐射

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