本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
) o& S: b# s6 b* j0 N# ?8 Q1 l" w9 \7 C1 y3 d* z7 U
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。 H9 |3 d% m- B% I/ |2 |
3 R2 [9 ~( {; m0 `3 D! P8 b
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！1 ]3 c U/ J8 O0 }
* g9 F) }2 i# { @: {01、样机介绍
* P2 T p! g; w) i% I: n+ V# T4 i6 y, Y+ ]8 M% S3 X2 e7 T9 g; 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。
; @ V/ V% g* |8 i3 q$ L3 B% h' a9 W. D ^2 _- ]$ ]
0 V' i4 y9 P3 `5 t+ E0 w; v
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
( W6 e! g8 ^: B) o: mCR6900A& z" ]2 Y8 Y7 D/ S
; c# ~3 r: d: Y7 C$ m$ l2 c t
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。
' ^) V9 k: `" F" z' u. `) e* ?3 z8 j' }
CR6900A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。; [" ^! q' P- Q+ s
' v Q( E( ?, _2 Z
主要特点
: t' `9 |' l* Y● 较低的启动电流
/ \ K" d+ `0 ]4 {6 T9 L! h1 [4 v% {● 内置软启动减少MOSFET应力 }3 _6 ^0 K5 t } z" O
● CCM+QR+CRM控制模式! E- G" d, O: l# p) {) U, G
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡3 q3 O3 y8 n3 ]* d/ c
● 内建频率抖动功能，降低EMI2 q4 }& V% h# G9 [) q* ^. h. i. [
● 内置65kHz和45kHz开关频率
$ F* i( a3 J; f- ]● 内置125kHz倍频工作模式6 M U* f S b
● 轻载降低工作频率
) i3 m# ~( G K3 Q: i* H* B* Q& i● 可编程外置过温保护& x" P( i( S1 Y& v& e
● 最大输出电流限制
: ~' Z% m. e: V/ b● 自适应环路控制
: c5 s2 C) I$ _) S6 u+ A● VDD过压保护和输出过压保护功能
E2 _+ C5 b% P+ L7 n, G( |# I● 内置前沿消隐电路
, ^4 X1 q6 I+ n& P● 内置输出二极管短路保护
3 w, N" a5 P. z3 Q% k+ Z● 内置过温保护 n1 `# l/ X Z8 n1 d
● 过载保护
2 {1 h# Q5 g @8 f: x8 ^; p● SOT23-6L封装
/ ], @+ ?2 Q( `. F' D4 B
+ i: o3 Y$ ?5 D5 ~# r, S基本应用" }0 { _0 T* O: y+ }
● PD电源& q9 @4 w; N. h& V0 j
( n8 z" K( y8 s3 p% C S- ^典型应用4 |9 B, \6 G' a$ s! L' ^, }) X& k" S+ T
; x9 b" w$ X9 ~1 H2 D
. ]! z" [1 P _) Y管脚排列
8 h; ~$ h; C" U- `) e/ Q# F6 ]. Q8 f; n% L6 i
管脚描述9 o V% X" s, c8 M6 L8 M, I
# p, v) V# i2 h
3 N1 G# X( T9 S% y& P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。$ @8 l/ q' z$ T9 d; N: M
% m4 q( ~* b- ~2 |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。. _* D* j5 n+ S1 A2 O; T2 [
& s5 O9 a- l6 ~9 m
02、样机特性- @; K0 D6 r3 m
& ~( g" d- k! f# m6 ^: W0 L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。' ^6 i2 v; t8 R9 d* Z0 C
$ d9 J* K' |! i8 @& m( J, \
2.1、输入特性：# d, a9 `* \% ~9 u
% u$ q% v6 z+ V. X2 l2.2、输出特性：4 t' B$ V9 ]4 u8 B- G+ Z& @. a! q
& i( ^6 Z5 d9 B6 F, C7 \
2.3、整机参数：4 C y! t4 f: ]' A5 o/ s' {4 S" o/ y
3 i9 A% G, d4 }& Y, U W2.4、保护功能测试：
7 j% e& X6 A/ D; W
% i0 I( e) S# g2.5、工作环境：
3 p* o1 x! _8 r( F: Y, L; H* E6 l( ?( q7 G, F: J8 E" A
2.6、测试仪器0 C$ U# e1 l( y, S: a
% p4 W8 ^8 n: A- m* @
03、样机结构信息! c5 g% r& X* W8 [- F) g
. f2 d; o G: _& `4 m
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。
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+ L7 `% x& w* O3 J2 \; n2 n' Y' h3.1、电路原理图及PCB 版图：# K* H; R. x) R
（1）原理图：, j2 L5 ^! \ w$ n9 `9 A
- m" F# Q& W) p8 _ z
（2）PCB 版图：6 q* D. X& T# Z
f# {% T/ ^2 K) m$ k0 x
. F! W& Q* c0 p% ?; f2 y A6 ]
. K0 A6 q R( |7 x; A3 @8 g5 b1 b1 x$ [) X9 ^% l
* s2 s9 Z" P( T: x& T, Y! u- e# ^
/ g9 k- a- s* O3.2、变压器绕制工艺：- s n3 ?9 y- _3 U& p
（1）变压器电性及结构示意图：
, M0 @3 A b; W5 }6 {% B2 Q, q
" S8 }! Q4 @- K/ U4 A) C/ J8 C2 i% u% x4 Z
（2）规格参数：8 y/ R/ u" ] q
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；. x5 n: Y3 ?4 T# [/ S/ I& X. Q
2）材质：TDK PC40 或同等材质；! u# X$ i4 \( n$ B) I3 ~' `
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
% g5 S$ d7 |$ M. T9 f* q4）次级: 三层绝缘线；
2 r9 Q9 R1 Q: d5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
! a; K9 C$ W+ t' o& @5 t- u( e: s7 A' c6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；: a; w3 n z. e' W7 h- e
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）；
- u& V* f0 n4 i/ w8 J8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；. D& R0 x) S* I6 E: g- ]
9）成品要求:浸凡立水。+ j) i; N7 w1 K4 B: D3 B
# c# d2 r9 m* E/ h3 E: e* ? j' X0 a
(3)、变压器参数：
1 l5 @# K" H* K% J, j3 r6 G/ _) C% @' l* B
* [. l4 w- ~/ @8 }3 g( O3.3、元器件清单：. R, K: f% f. j. ~' ]0 ~
7 x9 M/ Z9 L$ t9 \- ]; X
7 a0 l1 w* Q. r: N04、性能测评
& H, b' ~, i% H6 m% u8 v. X9 l6 ]' e. ?
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。2 b ^7 v' l8 |$ r( l
4 w& t! F7 B) p5 v* ~; ~7 \2 f2 d4.1、输入特性：
; |/ I7 e5 z: ]" K$ |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。
" H8 s+ o& x+ U$ F1 i. N" R, ~6 z* N. R
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)- ~( @/ I2 z$ Z& L" x& z: v
* c/ ]% f- W$ r- C$ S+ n
$ K4 o5 l$ l8 G; D/ `1 v; ]3 N表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性% ~1 n2 p j4 y1 J
( H. q3 t7 V3 T( {$ ^
表3、输出板端测试的效率特性:8 E( \! [0 i3 Q; {
% t. m8 b; W/ F1 a4.2、输出特性：
8 J2 t8 L; T' b( q* H" s' Y注：以下数据均为板端测试；
3 k, u" M0 z) [1 D; f# D" j, e/ Y% d6 s& r3 t
4.2.1 线性调整率和负载调整率：) n9 T6 j3 a3 q. Z
8 z* n; ~9 W9 j: f t1 w9 s7 o
表4、线性调整率和负载调整率: y: |6 {+ p2 T) w" e8 V" M
# `5 F5 G: [: |* k' X% L
) Z' X: g0 i- }& c- F4.2.2、输出电压纹波及噪音：
# {5 ]) D4 z- K$ ^( {; h! b- }% c$ U) H2 e- R5 r3 Z
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。
, M2 }; }" N6 C$ i
+ f0 E* \' Q0 L5 r G# k; P表5、电压纹波测试+ @2 o% `$ A, o$ `/ d& y1 {
1 R! V+ X8 l+ f3 p& ]- @0 a
0 {5 {; n" ]: ]: R) ?纹波噪声波形图：6 u7 i' l$ c m4 x
/ |4 _$ b3 P N: P
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load % [4 P- ~: J4 d% R
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
$ h6 }8 W: ?2 X3 U8 n' Y( [Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
4 e0 s. x% I' L0 ^0 k' M6 Q) GFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
0 T% I+ q8 J( m! P4 s2 v& [Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
) R$ p4 Q' X& G, s5 i0 ?5 ^Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
4 G& V$ U6 ^% p/ u& O3 b' B
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
. w& |# L* Y$ z5 I9 e+ q& r
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
0 S- z2 e( v. L3 B" ?. J# v. n
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
) b1 p' r. V6 t/ l) r
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ! L& |2 G* O- S% ^* j1 D) e
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 6 v. c1 I- X3 s1 n: c! u
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
2 X0 [& s- ^( x
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load ) ^ m: X/ t7 t5 P8 ~
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load 2 ?( @& O1 x% q' N) I: ]' p
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load & b2 r% r- R! P ]# R1 N1 E
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 0 F" J, ?; b( N+ Z
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
4 f) s5 ^1 e7 s# ]+ H
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load % g1 p3 X7 @2 A6 F, d
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load / h: {" ~* M/ a- P
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load ! ?1 G9 b5 u8 J4 N/ ^1 S
4.3、保护功能：, L/ L0 |' V& ]+ f1 Q8 s! f
% v$ z& I x9 G以下测试过流保护、短路保护功能。
# e: t/ W+ [; s" p; b Z! R# f) ]- @8 P1 g
4.3.1、过流保护：8 H& `, `6 A! P& z7 P+ X
- a2 ~# }7 \! l/ g
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A* h! a+ [$ X/ n& G. o+ Z8 E1 O
4.4、动态测试：
- U. v% P( L, l3 |+ Z: _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。) n% ]; Z D, ^, |
5 L5 \8 j- B/ x4 p! I- Z( I" ^, {3 `# J7 w$ L6 {4 I1 ^
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 5 c( A9 S6 N7 Q& x( p
0 j* P0 U( F2 U7 `8 bFig22：AC264V/60Hz,5V3A 6 q+ t; S2 Q9 j: m Y7 n, @
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
- p, s4 h5 [ IFig24：AC264V/50Hz,9V3A 5 h1 k" Q8 ]" j* z, a: P9 C8 p
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A & F6 Y: ?. K+ u( [ Q5 k
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
. J2 ^2 a1 M' qFig27：AC90V/60Hz,15V3A ( A' F a' g" l* W* W+ Q8 R1 y7 Z
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
: S v: g, G3 }& rFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A , B/ L( m$ V _; D4 m* L# X1 P
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
3 |7 w7 G$ z. g4.5、系统延时时间测试5 W/ q* J1 B1 z- [, s6 H) s" T! F r; q7 u
7 `' q- W; u0 r注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。2 e* Z( y% E# R1 b& \
8 c7 K$ g( P. q1 n3 v
: B0 h1 D/ H6 E( _7 ~TON_DELAY @ AC100V，100% Load - A+ _9 O) N o) q& Y2 q$ t
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 7 E' p6 _) T: |# t5 W, R: o# ^9 o
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ' \9 @. Y; c# ?- g6 D
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 5 d2 N1 H) \5 z8 ^5 u
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
/ L2 v* f# X. \. n. k5 R; MVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
: c7 I6 i: f9 g/ L" P5 e: R% b/ r* ` E4 r) k6 d9 o$ [
05、其它重要波形测试
& z9 f7 k$ I1 R" Z( \! Q3 R8 |. g6 U' L Y1 w, H2 M
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
; ?2 g1 K, N' q8 U0 Y U: \( ~- x4 ]: ]. ~' n
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 7 b: Q2 E5 [. {8 c) ~ r- g: D9 ]
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
! K C5 m6 ]3 R4 FAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 8 A7 V9 g% C( E* b: i
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
* u! h+ d- ~; A% wAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
4 V) L5 F9 L6 s; N' U+ C- UAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # k* z0 d% m. ?, ~* l
; C( B, U) _( `06、EMI 评估测试0 o/ E, g" x1 E: z" l. m
+ U8 k% J. n. `- z7 v$ [$ Y6.1、测试条件：+ s0 |% r9 {1 e0 t. C
输入：230VAC50Hz；+ m# f$ d0 a) i& L
输出：20V2.25A；
: F6 E1 m( h5 D& S Z. D R负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B& S( }9 |+ a( ?! m; Q- l0 c# D+ C9 e
传导L 线测试PK+AV
; k( ^" k2 @( e% J+ n4 G1 x6 W2 u
传导N 线测试PK+AV
; J$ `* S- b. M辐射测试PK+AV ! H& [0 V1 n, H& ]+ b& L
% K9 h/ `6 J6 Y7 o% e' ]6.2 ) z4 C N0 I5 v
输入：110VAC50Hz；5 X" z, `5 i5 S" U K& W4 }* F8 e
输出：20V2.25A；
: k' A% t$ z* a& k/ k" K负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B$ D. w! X4 g" I/ F/ A0 e+ G5 D& b
+ i/ k7 O8 ` ~2 I; h1 i9 |传导L 线测试PK+AV
: I7 b! j( a. _4 T! z+ A传导N 线测试PK+AV 4 n* V" q* B# K; t& m+ _4 D
辐射测试PK+AV ; z/ b! w8 m/ C
|
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