本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 5 J- D$ x# |. M) ?
& H$ H/ W! P. E: N5 E+ n
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
+ l ~1 a9 V" W8 b7 W$ c- `
$ d7 j: ~1 Y# \6 Q1 m8 t$ \9 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！6 q) t1 I4 H) [6 d; g4 P/ i) S
- o/ X- z' q. {$ R0 Q) @01、样机介绍
7 K# r: }4 q8 T$ I' m8 ^* p0 x7 q# q3 C1 o0 m) {# A r
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。) G) \2 S" T7 ?( R
$ Z* D+ W% j0 E w
6 _% ]+ X6 }9 m. ]$ u D
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
1 {) O8 J* }. J% M4 s% M4 ~CR6900A
% b2 F1 k$ Q) }5 B' k: e) p
6 E+ [0 i( v" L0 o0 t7 D# l. l$ Y0 ^CR6900A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。
' v2 C% R: g4 u/ c0 |0 n
4 b/ Z. V$ D6 k( Q/ XCR6900A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。
) n0 Y$ o# N( n; }" M
/ v5 j, \6 k0 r; B. n, Y8 [8 ~主要特点4 V1 V0 B; @+ H! _; x: | I" \; e
● 较低的启动电流
3 w9 H* b- Y8 h6 Q, {* W+ O* T A6 K● 内置软启动减少MOSFET应力
: j# O% d0 o2 X0 k● CCM+QR+CRM控制模式
8 b/ B4 b. y1 I% g& B# i● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
& N$ N( F) f9 q3 y+ t● 内建频率抖动功能，降低EMI W4 @& p) X4 B% \4 w1 Y
● 内置65kHz和45kHz开关频率
! [% M; g. _3 N: W● 内置125kHz倍频工作模式6 B+ I& V3 U. o3 p, g
● 轻载降低工作频率1 L C( w: {- a! n# W
● 可编程外置过温保护0 n& i7 a9 m5 n7 }
● 最大输出电流限制' I1 V: |& b& u( P) [
● 自适应环路控制+ m, d! H/ K H u* B8 u) _
● VDD过压保护和输出过压保护功能
7 m$ I7 Y% j+ R8 A3 x- o, L● 内置前沿消隐电路
/ U; C2 V) v: {2 V" D8 s J● 内置输出二极管短路保护
5 r5 Q( L/ T+ u7 v2 k& ^! y" H● 内置过温保护( E2 ]9 e5 E. `( }3 u) n6 q: U5 |
● 过载保护
2 E& j' N0 w3 p+ R2 ^+ F● SOT23-6L封装
+ p% W/ U) T0 l: s' o
( H6 g6 E2 V; l5 F基本应用 W! C" ~; `' m0 X
● PD电源
. D; ~ T! V* n7 K8 t* f
, q2 _8 s0 l, P4 a* {典型应用
& v! M8 r4 B( `& r' C* V9 @# Y5 l" V7 t; j9 [3 k& t
5 @$ I) H3 L3 D; }管脚排列' J' A, @5 ?, w$ I; V
- J- o. E& \9 x/ K+ R- y) }管脚描述
% q, _$ ^ K* ~: s0 H3 f! j% A8 W q. N) o2 k% u
, k( Z- A) N1 n& L$ {! a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。
' p; G1 F" z0 [5 N, I: J& a8 ]3 Y( u# O. k( O2 c- v' O% W
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。
; E& |7 Y3 K, z1 [) y% n* T7 K, u
( M4 W8 O5 z: n/ c/ p, u* X02、样机特性, Z' {: _; G! t
- Q @. x) ~+ f, R1 o2 y `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。
# p" C: S- |+ c7 \: S: W
; L V% r+ ?( u& E' g5 ]6 g2.1、输入特性：
% S+ f4 M$ _5 L- O) S0 w+ D) X6 f8 \/ ?# T D$ I
2.2、输出特性：7 I9 {7 W/ N. \- e9 P
9 Q6 L( `* w& r/ \1 n6 _0 B
2.3、整机参数：, K2 z: e" {/ ^" q9 F7 X
- v; p5 A; L( K' j8 {* S$ I2.4、保护功能测试：( T2 V) z/ x) ~& j
: B+ V) x5 P! s! @3 w2.5、工作环境：
1 H" o2 I# p& x8 b. z
/ \5 @/ B& b1 `1 j) o4 W0 H T2.6、测试仪器; |/ n) Z7 Z* U2 Z7 [7 r# S- \
3 V) b% Y( z, B03、样机结构信息" {5 C' e( K( I) a) u* D/ c. E
4 X3 I$ |4 ~. Z; |9 O2 Q
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。. H* F+ K# t, _: p
4 } @, H: }9 r+ f% s, A+ s
3.1、电路原理图及PCB 版图：* A: S; z4 h' M6 d
（1）原理图：, t( ^7 M8 V7 z2 f$ c' J. r1 R
! x6 M+ E8 ?& \$ V" o# v, g（2）PCB 版图：# j* n, }" E, _: g# O& L7 b7 g3 U
9 Z1 Z7 p$ C1 v( I! ^' F
4 t: ^: d, @; d3 [4 G3 ?( Q0 r- T" ?* `3 t# m+ H
% H9 c3 Q3 G8 F
5 Z5 P8 j( i% H2 D# W) a
8 I9 s" N6 K; f5 u3.2、变压器绕制工艺：' G6 q8 x' @% m& b2 C M
（1）变压器电性及结构示意图：1 r/ w/ ^6 O( `8 [( x4 W) x2 Q
% }- x) r8 d' [4 T9 Q) l0 C$ O3 N; q9 N! T
（2）规格参数：1 K) P+ g; L; ]/ ] t% v6 y/ t
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
. W/ S5 p8 e/ S* q. h2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* g D* O% G% y! y3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；! ~7 V" M9 |; \7 K5 i1 g( p# [3 m
4）次级: 三层绝缘线；6 U9 {4 a. X5 l0 ~
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；. z$ X& A. O5 M! A; s+ g
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；- h5 Y/ f' \2 N( K
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
6 X/ }$ M3 ^8 s; f- o* c4 j8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
: b& O2 A% I7 ^4 v9）成品要求:浸凡立水。
) l. H T* d8 J
% J: c3 Y: L* N. c/ k(3)、变压器参数：
K0 _: m1 }( @( {, O v3 ~+ i2 U7 z. w3 F$ P
) \# M4 c# L/ T" k* [- S$ A1 j3.3、元器件清单：2 Q/ o$ B/ ^& z; I
4 E0 r6 \9 f' J# V
0 x' f4 [% a h. F% L o
04、性能测评9 n8 U# G3 S6 z, ^# j4 H5 q$ B1 K
* R$ K3 O. E! A) v# s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。! S; s0 u% ?$ {- X6 K" H6 l. e
) L' [- g. {# o4.1、输入特性：
" l y+ o4 V& G8 O! ?5 t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。
9 K- t- C. | H* b, }. e- u6 W6 L
4 q4 x D3 l6 _ i# [3 z- \. W" J表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)/ h, H, L# @6 C; }/ o( v/ x- `+ {- C) N
3 b' \) l; ]: i' D( Y/ D' m
8 N! t) O$ [- l6 y表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性" {& t1 R/ b% ~* X
/ B, k, d1 i0 v2 i0 ]1 ~
表3、输出板端测试的效率特性:
% G j% g: R/ J2 Y
7 X! v* H+ ]) r8 T( O4.2、输出特性：
& L) [* Y4 `; q+ y; g; r: y) ]注：以下数据均为板端测试；
' S2 G. d3 e" F3 R6 `6 j# `) `
7 x7 {# w8 y; X7 `; H4 l( r( T9 B4.2.1 线性调整率和负载调整率：
9 ?5 v% a( P- ?
1 D+ y. T, S' g表4、线性调整率和负载调整率
6 d$ k: \' h' D& u7 w1 w7 V8 P \/ b
5 y/ q9 g( a; _4.2.2、输出电压纹波及噪音：
2 i6 g2 C/ v- A! D
3 ?: G2 B; B5 S, r/ k7 `4 S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。; C0 X: U7 H- D# r! a* u
# ~5 x0 `, |& [5 e) \$ D P
表5、电压纹波测试3 M* N2 n/ j9 ?' R5 \; @
" n6 `0 O1 d! c
% {5 s1 a5 a5 h3 [* O
纹波噪声波形图：6 x/ z0 W. M) ~$ L- y v) Q' Z8 I
# I1 M" x) Z" {& S
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load ; X- d1 W( r5 `* S
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 0 J, s# `# z/ y5 o7 d. A
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
: n0 w7 ]; ?! g/ D# h& xFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
# K# R- w! j" `4 K8 f& S6 f8 k3 O7 EFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ; e: s* b. X) {; n6 g8 F {
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ) l [2 {4 B+ \; n" x0 Y
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
6 ?/ f, J* a" A% b
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load % i4 z; D, r- \# u0 D& ^/ a" g
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load & _) ^) ^$ a, b" i
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
8 d- D7 J$ j8 R1 D# Z+ V. ~6 v0 L' R
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 7 |8 e( W0 x" O, g! a
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load # L+ o5 B. U0 p% g
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 2 t3 D( D' ]% D) ^! ]
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load ' @, O; F0 q2 O& H& {' I3 V
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
& g n5 F& T; x5 H" b
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load $ B: @5 V' H- S" h. [
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load " H( h( E" j8 T. ?! q6 ^
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
: ?2 y, d: x" W4 }* w/ q( _8 W
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 9 E% r* d9 W8 C3 J* ?
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
# s& o' u7 F! G @$ z* R8 z0 {4.3、保护功能：
6 P" i& z5 Z" t/ `5 I
0 K) w; r% X# L3 I5 r以下测试过流保护、短路保护功能。3 z. \! g6 ]" C8 k4 t0 l
6 D" m( z! i N+ P7 Y3 ]( [7 C
4.3.1、过流保护：
/ J# o2 Z( ]( s0 j E7 b6 f. U- i9 r3 a* h# ~' T1 t
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A9 |- M' X b& }) k' ?3 C2 ]4 b
4.4、动态测试：% o! y3 F) r5 U0 A2 l# f* c
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。* B& R! K6 n D3 O H# {0 t7 a" g2 G6 ]
7 n. Y8 o+ N7 g6 s0 A/ G
% x6 T9 M4 a, O& WFig21：AC90V/60Hz,5V3A
: `$ F' f; _2 D. w" f" p3 A# I6 M8 y' J
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 7 O ]4 V+ v4 v% N/ q. H
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
0 L/ M4 z7 i3 P( PFig24：AC264V/50Hz,9V3A
% G( S8 x! ~ V3 q* D+ R% [Fig25：AC90V/60Hz,12V3A / @: E) Q$ H3 T
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A & h. ~- D/ U6 e( v$ q! W3 b
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
$ `6 O4 d" B6 N: {# gFig28：AC264V/50Hz,15V3A 7 ^9 i1 g& {# l( x' o
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
8 H/ v3 Z3 s8 R/ H- }9 GFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A q7 d8 U) L8 N0 |$ K. h4 a, E: E) J
4.5、系统延时时间测试
& u$ Z3 ]1 K+ n: Z5 s% S$ R% u# a2 a+ H0 a- O! I, R; ]$ ]3 L
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。' c1 z: Y+ r M0 s. L- k1 I
2 g4 b' d; a" u
7 r& M. Z t% P' X
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( z. i# S& E( iTON_DELAY @ AC240V，100% Load
3 P" I' P2 Z5 p; r: F# PTON_DELAY @ AC100V，100% Load * P7 g$ E: L5 f! v* q+ S
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
$ K) E* G- N. @VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
2 @* N8 M. i; i* A9 pVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
; f4 {# ]9 m, p8 ]! w# H0 R I! p$ t* i, I8 v& Y
05、其它重要波形测试
/ H/ l8 Y5 }! ^8 M7 S7 t9 d# R9 w ]1 u' \, v
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
+ P+ ]: a8 l; Z) w0 v* U
1 l% q6 ]" `* DAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
0 I9 S. h& G3 d* vAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
+ u4 ~$ R- [( \' K, V& y- i8 rAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 3 |! l1 N( {& m. S) j6 }
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
8 E) P) Z* c& q( J& V* zAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ) a8 N4 P# J4 ?8 p- g( P
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; K, T: T4 y3 F$ ^# s
7 h7 I, L) u- d- R3 w/ W06、EMI 评估测试
: v B1 z w" @- W- d' ]
: ]. b4 j2 p5 I0 q% d6 B6.1、测试条件：& B r, M0 n: ]7 n5 k0 P7 `8 S
输入：230VAC50Hz；( B5 Y- }" W4 h& b
输出：20V2.25A；/ _8 W. K1 z: ]
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
4 J2 f, a: Z6 b5 k2 o1 A0 w9 q传导L 线测试PK+AV 4 l# n# Y& D! Y! m" B
传导N 线测试PK+AV
/ q. i$ j5 }8 F( M4 P% e8 ]8 P辐射测试PK+AV / M$ B2 x7 F, z
5 r9 n, p' h+ L) A$ w! c
6.2
; f3 t; a: J- p* d* S输入：110VAC50Hz；
, R4 Q( O; ~: y/ h输出：20V2.25A；$ f: [7 K4 l* b- Q* G2 [
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B, X: K/ n: Q7 e0 G& n
; W8 D4 G: c- J) K1 f传导L 线测试PK+AV 5 Q9 D1 j* m# ?# V6 {& N$ B
传导N 线测试PK+AV
( m4 C; h# N, _. O3 k N0 ]1 U/ {4 t
辐射测试PK+AV
l/ g* r. y0 |/ Z6 ~$ x( l9 s |
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