本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-9-26 10:35 编辑

电源适配器是一种将交流电转换成直流电,并将电流和电压调整到特定范围,以满足电子设备正常工作所需的电力设备。它的应用领域非常广泛,主要有工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备等领域。

下面为大家带来一款基于思睿达主推的CR6900E 24V3A LPS电源适配解决方案,该方案满足LPS电源应用要求:超过100W应用功率系统发生保护;满足打印机电源应用要求:最大输出电流能力接近额定输出电流能力3倍。

1、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72W,恒压输出的LPS电源适配器样机,PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6900E。


CR6900E_24V3A工程样机示意图

关于CR6900E:高能效绿色多模式PWM控制器概述

CR6900E是一款高集成、高性能电流型PWM控制器,具有低功耗、宽VDD工作电压特点。该控制电路在整个负载范围内都有比较高的转换效率。芯片内部频率优化实现了优异的EMI效果,限制最小工作频率为22kHz,避免工作时产生噪声。

CR6900E提供了完整的保护功能,包括逐周期过流保护(OCP),过载保护(OLP ),外部过温保护以及内部过温保护,输出短路保护(SCP),输出二极管短路保 护,输出过压保护和VDD过压保护。

CR6900E采用SOT23-6L封装。

主要特点

● 较低的启动电流
● 内置软启动减少MOSFET应力
● CCM+QR+CRM控制模式
● 内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡
● 内建频率抖动功能,降低EMI
● 内置65kHz开关频率
● 内置125kHz倍频工作模式
● 轻载降低工作频率
● 可编程外置过温保护
● 内置输出短路保护
● 可编程输出过流保护(OCP)
● 可编程输出过功率保护(OPP)
● 长达4s的OCP延时;OPP/OCP可达2.5倍
● VDD过压保护和输出过压保护功能
● 内置前沿消隐电路
● 内置输出二极管短路保护
● 内置过温保护
● 过载保护
● SOT23-6L封装

基本应用

● 打印机电源
● LPS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24V3A输出的电源适配器。满足LPS电源应用要求:超过100W应用功率系统发生保护;满足打印机电源应用要求:最大输出电流能力接近额定输出电流能力3倍。输出接18AWG1.5米线,全电压输入时平均效率>88%。

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PQ3220磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

2、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:

3、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/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:PQ3220 磁芯(6+6PIN),Ae=170mm²;
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;屏蔽:铜箔;
4)绝缘胶带:3M900或同等材质;
5)初级绕组感量Lp:300uH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);
6)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.3V,10kHz));
7)磁芯接PIN2;
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:

4、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)

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 OCP、OPP测试:


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 Peak_Load 功能测试:

1)AC115V时:负载从3A切换到8A,测试Peak_Load可持续时间,及最大工作频率;负载从3A切换到10A时,测试OPP状态可持续时间。(CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB)


2)AC230V时:负载从3A直接切换到10A,测试Peak_Load可持续时间,及最大工作频率;负载从3A切换到11A时,测试OPP状态可持续时间。(CH1=GATE、CH2=Vo、CH3=FB)


AC115V PK_Load 持续 3.9s,Vo=24V

AC115V Peak_load 功能升频123kHZ

AC230V PK_Load 持续3.9s,Vo=24V

AC230V Peak_load 功能升频110kHZ

AC115V OPP持续

AC230V Peak_load 功能升频110kHZ

4.3.4 Vo_OVP 功能测试:

在正常输出状态下,短路光耦PIN1、PIN2,测试输出电压(CH2)保护电压点;然后 解除光耦短路,观察到输出电压恢复为止。


AC115V

AC230V

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:


Ps:CH2=Vo、CH4=AC

TON_DELAY @ AC115V/ 3A

TON_DELAY @ AC230V/ 3A

THOLD_UP @ AC115V/ 3A

THOLD_UP @ AC230V/ 3A

4.6、其它重要波形测试:

AC110/60Hz 3A

AC110/60Hz 8A

AC264/50Hz 10A

AC264/50Hz 10A

5、EMI 评估测试

测试条件:

输入:AC115V/230V;
水泥电阻阻值 8Ω,带线 1.5M 18AWG 测试;
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