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高效率、低成本的60W電源適配器方案是怎樣的?思睿達(dá)給出答案了

思睿達(dá)工業(yè)通信芯方案 ? 2022-02-07 16:38 ? 次閱讀

本文是基于思睿達(dá)主推的CR6890H 60W電源適配器方案,該方案除了具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力;同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能,最重要的是效率高、成本低,可完美匹配行業(yè)需求。

01

樣機(jī)介紹

該報(bào)告是基于能夠適用于寬輸入電壓范圍,輸出功率60W,恒壓輸出的電源適配器樣機(jī),PWM控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6890H。e12a92cc-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pnge13b838e-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngCR6890H_20V3A 工程樣機(jī)示意圖

CR6890H 芯片

CR6890H是一款高集成度、低待機(jī)功耗的CCM+PFM 混合電流模式PWM 控制器。CR6890H 輕載時(shí)會(huì)降低頻率,最低頻率22kHz 可避免音頻噪聲。CR6890H 提供了完整的保護(hù)功能,如cycle-by-cycle 電流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等,還可以通過PRT腳分別精確設(shè)置外置過溫保護(hù)和輸出電壓過壓保護(hù)。軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET 的應(yīng)力,前沿消隱時(shí)間簡化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),降低開關(guān)噪聲,簡化了EMI 設(shè)計(jì)。CR6890H 提供SOT23-6L的封裝。

特性

  • 較低的啟動(dòng)電流 (大約3μA)

  • 內(nèi)置軟啟動(dòng)減少M(fèi)OSFET應(yīng)力

  • 帶有Peak_load 升頻功能;

  • CCM+PFM控制模式

  • 內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償,消除次諧波震蕩

  • 內(nèi)建頻率抖動(dòng)功能,降低EMI

  • 內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率

  • 輕載降低工作頻率

  • 15ms倍頻模式

  • 編程外置過溫保護(hù)并進(jìn)入latch

  • VDD過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)功能并進(jìn)入latch

  • 內(nèi)置前沿消隱電路

  • 內(nèi)置輸出二極管短路保護(hù)

  • 內(nèi)置過溫保護(hù)并進(jìn)入latch

  • 過載保護(hù)

  • SOT23-6L封裝

  • 電路結(jié)構(gòu)簡單、較少的外圍元器件,適用于小功率AC/DC 電源適配器、充電器。

基本應(yīng)用

  • AC/DC適配器

  • 電機(jī)類適配器

  • 充電器

  • 存儲(chǔ)設(shè)備電源

典型應(yīng)用

e150ee86-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png

管腳排列

e16a3544-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png

管腳描述

e17d804a-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?樣機(jī)PCBA尺寸:107*45*28mm,是一款全電壓實(shí)現(xiàn)20V3A輸出的電源適配器。90VAC滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗<58mW;全電壓輸入時(shí)平均效率>89.2%;輸出接18AWG1.5米線能夠滿足“COC_T2” 能效標(biāo)準(zhǔn)。樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力;同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。樣機(jī)的變壓器,采用了PQ2620磁芯(PC40材質(zhì)),變壓器繞制工藝部分,請見后文詳細(xì)說明。

02

樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性,具體測試方法在第4 章節(jié)中有詳細(xì)說明。2.1、輸入特性:e1c23244-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?2.2、輸出特性(PCB END):e1ce06f0-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?2.3、整機(jī)參數(shù)e1e0439c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?2.4、保護(hù)功能測試:e1f72b70-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?2.5、工作環(huán)境:e2050ca4-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?2.6、測試儀器:e21a682e-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png???

03

樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu),變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。3.1、電路原理圖及BOM:3.1.1、原理圖:e22d36a2-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?3.1.2、元器件清單:e23a2d6c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?3.1.3、PCB 布局&布線:e24dadc4-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngPCB 頂層布局e2582e0c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngPCB 底層布局e26c9dec-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngPCB 底層布線3.2、變壓器繞制工藝:3.2.1 電路示意圖:e27c1786-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?3.2.2 、規(guī)格參數(shù):1)骨架:PQ2620 磁芯(5+5PIN),Ae=119mm2;2)材質(zhì):TDK PC40 或同等材質(zhì);3)初級(jí)、反饋: 2UEW 漆包線;次級(jí): 三層絕緣線;4)N1 N6 N7 繞組從變壓器針腳B 進(jìn)線從頂部A 出線,磁芯接地;5)絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì);6)初級(jí)繞組感量Lp:0.6mH±5%(測試條件:0.3V,10kHz);7)漏感量LLK:要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測試條件:0.3 V,10kHz));8)耐壓測試= 3.3KV 5mA 1Min;9)成品要求:浸凡立水;3.2.3、變壓器參數(shù):e28d5adc-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?3.2.4、變壓器結(jié)構(gòu)圖:e2a1f370-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png??

04

性能測評

本小節(jié)對工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測試,以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看,以下各項(xiàng)測試均合格,能夠滿足大部分客戶的要求。4.1、輸入特性:本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件(空載和滿載)下測試,得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。表1 待機(jī)功耗e2c2b448-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?表2 輸出接1.5M 18AWG Cable100%負(fù)載下的輸入特性e2d50850-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?表3 效率測試(1.5M 18AWG Cable)e2e6f7b8-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?表4 效率測試(PCB END)e2f85ada-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?表5 能效等級(jí)評估(1.5M 18AWG Cable)e30916a4-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?4.2、輸出特性:4.2.1、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率: ( 1.5M 18AWG Cable )e3187630-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?4.2.2、輸出電壓紋波:注:紋波及噪聲在1.5M 18AWG 處測試,測試端并聯(lián)0.1uF/50V 的瓷片電容和10uF/50V 電解電容,帶寬限制為20MHz。e331ffe2-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?e3437538-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngR&N @ AC90V/60Hz,No Loade34b7756-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngR&N @ AC90V/60Hz,100% Loade35a6eb4-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngR&N @ AC264V/50Hz,No Loade3789b46-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngR&N @ AC264V/50Hz,100% Load4.3、保護(hù)功能:以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測試。4.3.1、過流保護(hù):e38c8336-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?4.3.2、短路保護(hù):功率計(jì)電流量程2.0A,開啟平均值模式測量。e3977048-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?4.3.3、Peak_load 功能測試:該項(xiàng)測試輸出電流設(shè)置從A=3A 到B=7A,20mS 周期動(dòng)態(tài)帶載,上升/下降幅度設(shè)置3A/uS。e3aab98c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC115V 發(fā)波周期12.6mS,Vo 最低15.6Ve3bbf512-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC115V Peak_load 功能升頻151.52KHZe3cbbe70-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230V 發(fā)波周期11.2mS,Vo 最低18.2Ve3dcac44-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230V Peak_load 功能升頻151.52KHZ4.4、動(dòng)態(tài)測試:輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為3A 持續(xù)5ms/10ms,然后為0A 持續(xù)5ms/10ms 并持續(xù)循環(huán),上升/下降設(shè)置為0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)e3f38f5e-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?e3fe6fd2-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC90V_5mse40aceee-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC90V_10mse419cb9c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC264V_5mse42904d6-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC264V_10ms4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測試:e43a7c0c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png?e44a5654-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Loade457be0c-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Loade46742be-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngTHOLD_UP @ AC100V,100% Loade478d268-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngTHOLD_UP @ AC240V,100% Load4.6、其它重要波形測試:e48b9402-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC90/60Hz,100% Load CS 波形e49994f8-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230/50Hz,100% Load Gate 波形e4b06584-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100% Load 輸出肖特基波形e4cc75c6-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100% Load MOS-D 端波形

05

溫升測試

測試條件:帶外殼在40℃環(huán)溫下長時(shí)間帶載3A 老化。e4e02a80-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.png??

06

EMI 評估測試

測試條件:輸入:AC115V/230V;水泥電阻阻值6.67Ω,帶線1.5M 18AWG 測試;限值標(biāo)準(zhǔn)參考:EN55013、EN55022B。(測試結(jié)果僅供參考)e4edafe8-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC115V 傳導(dǎo)L 相e50ef3c4-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC115V 傳導(dǎo)N 相e52b93c6-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230V 傳導(dǎo)L 相e54a249e-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230V 傳導(dǎo)N 相e554f964-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC115V 輻射e565404e-7f90-11ec-9e9d-dac502259ad0.pngAC230V 輻射
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    的頭像 發(fā)表于 02-19 12:43 ?758次閱讀
    追求節(jié)能與能效平衡!24<b class='flag-5'>W</b><b class='flag-5'>電源</b><b class='flag-5'>適配器</b><b class='flag-5'>方案</b>滿足您的電力需求