本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
, w3 J U3 z8 ~/ @6 u7 w/ e$ k' O( y+ ^: p
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
! I( \- x2 s/ {4 h: w5 @. j
1 c8 U8 a. O# W$ n1 k该方案在5V输出时AC264V 输入待机功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 输入时的平均效率能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”和欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能......当然还不止这些呢，一起来看看吧！* f% G( {# i$ S3 `$ y: I
, F2 M( S% {) \01、样机介绍
3 C: r2 y/ y. [# {, Q& _
5 C: Y$ T0 }1 T: u) L, X该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率45W PD 方案，输出5V3A;9V3A;12V3A;15V3A;20V2.25A 的工程样机，控制IC采用了CR6900A。
" B: q8 C* Y4 y) Z' J2 ~$ p4 M
, c' t2 c7 O/ D* r$ a" P
+ w" A1 L. i) R1 ~' H2 o5 t
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
0 B; @) O' U2 r' O, y; XCR6900A
: U) i9 L& Y* R
4 C% [3 s, E+ v; d; bCR6900A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，适合应用于输出范围宽的PD充电器方案。该控制电路在整个负载范围内都有着比较高的转换效率。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。
" r0 T* V+ E# d' N+ y$ O
- u" G, A" b: l7 |! L: C4 zCR6900A提供了非常完整的保护功能，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过压保护等。7 V& ^0 i+ J; P: W
% q) k. m# P, W+ ^5 B- U主要特点
: _! j, P5 c4 j; q* d' q& l● 较低的启动电流
2 Z' R0 }+ q8 p$ W- [- t● 内置软启动减少MOSFET应力
, M2 }' e+ O( }, z● CCM+QR+CRM控制模式! _7 |9 J7 W/ |) ?! D, f) a, `
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
9 _8 h4 T3 G0 ~8 n) X4 R● 内建频率抖动功能，降低EMI: F0 R" O7 X5 y+ a% R% t
● 内置65kHz和45kHz开关频率
/ u# U) f, V7 t& U: k● 内置125kHz倍频工作模式
2 O c, k( ^$ p+ C% t● 轻载降低工作频率 x: I1 a, {% e3 p' X
● 可编程外置过温保护
, v7 P7 I2 n7 F% _' s● 最大输出电流限制% b4 a9 N0 O! ]6 S
● 自适应环路控制
8 W' \ D9 w5 L: H, o5 ]● VDD过压保护和输出过压保护功能, }6 H9 i9 G) z0 p0 D; V
● 内置前沿消隐电路
6 ]$ s- V, c1 o8 F6 [● 内置输出二极管短路保护
4 }! P* k- O- T. R. H; c; t. N● 内置过温保护
; {2 l" y! ?# L2 A! ?● 过载保护
E; ]& @* K0 K @" ]- W) U8 D● SOT23-6L封装
, N5 K( O2 B! l- k% F! E' P
1 x: W% H1 N! _+ T! t基本应用
, A5 w" _' {# R8 C; l% b/ P● PD电源
: i/ l# F/ D, j0 {0 O- u( m8 `
# T/ K. D7 l* Q U* G( c- w典型应用
0 G: Q$ ^2 ?5 c: y7 i3 t- f& D8 Y" `; j7 I: L7 D$ H4 O
% P. q) I( y4 K/ Y/ }. l管脚排列' \5 S4 w @4 P4 q- |
" D+ s5 ?; O1 L* E& u管脚描述9 p0 u. O6 O: [/ D0 Q$ {9 [: d& F! F
/ q" N K' G8 m7 B) C8 L. t
& w' P1 _+ l- l9 h: G0 e/ \) ?该样机尺寸为70.6mm×40mm，在5V 输出时AC264V 输入待机功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 输入时的平均效率能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”和欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能；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，CR6900A 还提供VDD 电压从8.5V 至54V 更宽的工作范围。9 D3 F, N2 Z) g( m
. @+ V7 A: Y$ p2 h2 \, q1 V2 c样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。; y9 p( d7 A7 n* K( z* p
" o& B) N. C6 K5 B7 h; G2 D02、样机特性% u" X, c& _2 y. w/ H
% I0 o' L) V4 T: t4 b- s
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。
; D/ ?6 G5 ]) T6 M; A) [8 K, W u( x9 ~3 O0 N5 r U
2.1、输入特性：9 q" H+ P5 d/ H4 p2 S8 _; C8 d
2 e% J, K" s& p; P. [4 ^
2.2、输出特性：; _, J, ?3 p6 ~% \/ \. x
9 j% Q* F5 q% E! J6 d( h7 L
2.3、整机参数：% C5 n4 a/ J T, _0 A3 i# w
: G% s/ H0 n3 p9 J2 [
2.4、保护功能测试：* B( v# S# r6 E4 ~3 u
6 P5 `; ?/ O, l- ~2.5、工作环境：
: d! k7 B" n8 r: j0 K) u/ p0 A+ j6 M. r) G5 s Y& i% o# ~7 X/ ?
2.6、测试仪器
. ?- A; P+ Z0 d( X: T
1 R; `, q- _$ E% x4 w ^0 {3 q03、样机结构信息
; b- V3 t) j5 U- ~( z2 }( P( f' Y. }2 r @* T) x
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。
+ }# ?& }' I; _) Y1 e% |" ~' A9 m& U( F0 V2 P' q0 I* F ^3 t# |% G
3.1、电路原理图及PCB 版图：
# V0 D( K- P' j2 }/ V（1）原理图：1 D. _9 | Z7 y2 {
( S0 Z5 Y. C I$ P
（2）PCB 版图：
; ?. U, ]2 Z. D! e9 A G7 }
2 A( H+ y) E4 T" f! S+ e6 u# Z; W/ R4 u! @
9 f* l4 A# H9 x* F, d- x6 [3 A. e
9 f0 h5 w8 j5 Y: d! z7 {. t( N- W( c% _! T! n
1 q; j% p' l @& s! J8 s
3.2、变压器绕制工艺：
$ M" ^+ o+ u, P; x8 j% A（1）变压器电性及结构示意图：
: {5 A1 E% M% t7 Z8 d2 C, o$ R
6 [8 u6 a5 w2 m
* w% k( }& S- T- e. g; b8 k（2）规格参数：
. l. L# l2 U% k1 P5 v- |1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；2 H3 I. f$ F3 l
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, o6 n* a" H7 Y8 G: `: W! |3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
2 m/ x! H4 n2 A- ~* E! Z4）次级: 三层绝缘线；
' q' |# y* [4 z5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
% b" R/ j5 o. ~$ B6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
1 m7 t0 ~! x R0 L) m7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
0 t( _6 m$ f2 q2 L( `" ^8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min； Y/ x7 b! Y1 v& a
9）成品要求:浸凡立水。) H- S* e6 I- @# \4 B0 G* b
5 Y# _+ o" I; c2 k0 z4 p5 h. Y3 A
(3)、变压器参数：7 N7 w) p1 s5 H8 J
8 w( f* V1 I! O* u9 n; R4 e3 S! O! G
6 `! v* L8 M5 U1 |" d8 k+ R9 y0 K3.3、元器件清单：
& @' n3 G% k* t% x% @7 Q
8 w8 M2 ^! e# }7 Q7 w& v
1 [! h6 y1 B( r- }04、性能测评
5 b. ?1 ^) W4 }4 x) H; e$ c5 ~7 X9 g4 }+ k( X1 T
样机性能主要是针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。
; D8 o1 w7 F) N& j# ~/ P7 l* p" V5 a
4.1、输入特性：
) p4 D9 X5 _3 [本样机经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。
: M$ }3 _& W8 H. |
# r7 A; {, c6 T( ]4 O4 i# k表1 、无负载待机功耗(输出5V 时), } W, x. P _! F0 _0 q, H3 V
& |$ u H- f8 q1 o: Q4 ~: q( Y* B$ M- L! a* |
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
3 V7 O. h1 u% b' z, @" A
0 C2 ~$ H& p, x5 ?6 \' |表3、输出板端测试的效率特性:
. l2 q/ z; y# Z" s, w* G/ f7 q* x9 N7 f% C9 J- o4 R# ?2 h3 a
4.2、输出特性：
) N% ^% F, x( {$ U注：以下数据均为板端测试；$ c5 u# y- L/ F0 D$ [
# d/ V1 c7 G0 H/ ]' A2 f. ~
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
! [ W4 w, e& X- l8 P4 o
4 |% t7 z" ?& v; m) j表4、线性调整率和负载调整率
! K# C. J" R4 P
/ f+ P- K% c& F5 W
1 `/ |6 H' z5 W& I0 B9 h4.2.2、输出电压纹波及噪音：- w7 M( ^* |. F
$ T( B/ w8 w& V
注：纹波及噪音在20AWG/1.5M 线端测得，在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。
G! F* ]# v' D0 R- E- F9 Q( L2 d1 y
表5、电压纹波测试
0 Y% W8 j0 ^' J d1 Y/ Z4 O
# }3 K3 i$ u) C+ o; N5 l9 l3 w. p. B+ l$ V& o$ p9 h
纹波噪声波形图：% O1 e$ I A y" R3 d
) k0 i+ [6 J( [" RFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
+ y! c9 z6 q9 ~. r- _Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
- P( a; R+ A* m; fFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
2 f1 ], |6 Z& Q( _5 I" M/ nFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 3 G! ^( e$ j/ f% h9 C- a
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load : k% a( \6 e. q( U* z: t
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load 4 _- q- t9 @$ K8 y' f, A
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
9 M) y0 e/ G9 l/ J, \4 r
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load & i& c1 V6 W, z( ~; @2 R( F
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
% d, O5 F0 [: S" e0 P
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
+ p% m; x0 w" a% m; d a {) K
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
7 j! a# r' o" M8 a* q( [, r- V4 j
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
# P5 m: n9 `( {, P$ [
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
o) ?6 [# N% D% U. M
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
& {, E6 X9 H, g6 _" c
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load % L: l! l4 S+ z$ ?3 K
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 7 I' b* H4 y! C1 C7 \- W: W: H
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 8 F0 h4 Q% L5 J- a0 n1 x
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 6 h9 m+ n* F8 |' [' z P2 {7 N
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
0 d. B5 M/ g8 `# ^' `7 g
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load ( [' {/ B& m& u8 G U Y* X
4.3、保护功能：) F/ U a: [) R4 p2 `
3 z" S! ~- d0 W$ F7 T* K以下测试过流保护、短路保护功能。
# y, \) a; l" W' n: h/ g M0 W, [5 z7 H" y2 f* p- D
4.3.1、过流保护：6 R- u4 v" k x+ q& H
- K7 r- [& A# A$ P8 y2 c2 Y
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A, T" s4 f( j: V8 c9 B
4.4、动态测试：$ w2 a1 w* h9 o5 j4 r4 G8 ~* A
注：输出动态负载电流设置为10%持续10ms，然后为90%持续10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/uS。
/ F0 [ I# J4 g, d% I/ `* z3 m8 N, ?+ _; \! R3 T( E
3 \+ U! x" h( y9 L; a
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A / x4 B2 I- u! |- t* M6 S7 C
8 I5 o* V- c6 Z6 k3 l$ a0 uFig22：AC264V/60Hz,5V3A
) z% N- J3 o; E q" V1 m1 hFig23：AC90V/60Hz,9V3A
3 s+ e [$ z( \ p% p3 |$ M- i0 UFig24：AC264V/50Hz,9V3A
% K/ A# p& C8 zFig25：AC90V/60Hz,12V3A 0 ]+ H/ ]1 u! o/ ^) m
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
5 r9 J: K1 }8 E: mFig27：AC90V/60Hz,15V3A
( o: r$ v K) d7 `, x7 {* ~Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
* y' f6 l( N) H8 w/ x; V' HFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A . V* ?% }! D. x; m# Z5 Z
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A - d/ L- X* i' t4 y; I7 k
4.5、系统延时时间测试
) `4 Q2 ]% X+ a" f" `8 i9 g& N* \3 V+ A7 F5 [
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。1 j. f8 u2 I' S; W. _) F
% f5 W- c0 e& h: n* X" ^6 x) S
o$ e6 E7 ~: G. ]( D" yTON_DELAY @ AC100V，100% Load 6 p4 W8 K1 S/ \- H
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ! a' b2 g$ t7 b2 J& @* p0 W7 w
TON_DELAY @ AC100V，100% Load * z4 i- o: A3 V& p
TON_DELAY @ AC240V，100% Load # {- D6 b8 y* [
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load + W5 s. j' S% g' {5 M5 f
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load . N( X2 X6 S) \& X0 N6 Z$ |" @
8 X6 w' t; ] i) Q! u
05、其它重要波形测试/ r# \# n* b- L( e
# \% t' h& p# y2 S9 a1 p
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：: g* f0 W% f0 }5 s" m4 L
0 \5 N! r* Y3 P& q; {
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
- y6 H, x2 t9 [. L& ?AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
3 b) O# S& v- D$ s& e# JAC230/50Hz，20V2.25A 100% load " I" D& ]2 h; v% V( B, F4 I$ q
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
1 R; B- K+ S& `AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
8 l9 e: j6 o! S& n4 |# JAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds + s+ {: M# P8 g5 O: M* O
* h- w, y" |' B `! }+ R& ?
06、EMI 评估测试7 P& s/ Y/ p+ H
" ]1 ]& w1 @. x( E& A( v! f9 `2 V6.1、测试条件：
4 x. N' W$ i) S$ ~8 `$ [输入：230VAC50Hz；/ X5 c0 L0 s9 R; ]8 J7 s J
输出：20V2.25A；3 o9 P4 D; f3 U% Y
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ ?/ A9 t+ T8 I* a% o' B, F传导L 线测试PK+AV
2 I2 O/ g' B! D# H7 E4 T
传导N 线测试PK+AV ! T6 A: {& ^6 P. P7 e
辐射测试PK+AV ) {" {9 X+ R& D- }8 F
. U+ w' s. U: G7 ?, ?/ x6.2 0 O* p+ ]; ^* c0 o0 I
输入：110VAC50Hz；
( K6 g1 C7 y [( K& h& y输出：20V2.25A；
. ^) {, [. Y9 K& X; M6 _负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B8 A. h# g/ Q9 o3 }
9 J, F; J% x# I0 {
传导L 线测试PK+AV
/ w* X8 k* i" l. T0 n传导N 线测试PK+AV
9 D5 b5 {( `9 p
辐射测试PK+AV
+ ?. ~: ~+ J' P& q |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-4-19 17:30:07
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡