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。
cr6891b_20v3a工程样机示意图
关于cr6891b
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
管脚排列
管脚描述
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:
2.2、输出特性(pcb end):
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:
03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
pcb底层布线
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: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:
3.2.4、变压器结构图:
04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)
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:( 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 load
r&n @ ac90v/60hz,100% load
r&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、过流保护:
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、ac_bo和line_ovp功能测试:
该项测试输出电流设置为1a。
ac 电压275v时会触发 line_ovp 功能
4.3.4、vout_ovp功能测试:
vout_ovp 保护整体波形图
vout_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)
ac90v_5ms
ac90v_10ms
ac264v_5ms
ac264v_10ms
4.5、系统延时时间测试:
ton_delay @ ac100v,100% load
ton_delay @ ac240v,100% load
thold_up @ ac100v,100% load
thold_up @ ac240v,100% load
4.6、其它重要波形测试:
ac90/60hz,100% load cs 波形
ac230/50hz,100% load gate 波形
ac264/50hz,100% load mos-d端波形
ac264/50hz,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。
06emi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)
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
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