本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 " A0 i- O6 y4 ?% w/ E
$ M. Y' S1 I7 U' F$ j本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。1 d4 g5 `. h( T+ j
: \) v$ U" Q( ^) H \7 t
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！
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7 z# G' o7 E7 I01、样机介绍/ D. q0 j. @- j5 `+ I; a7 {
* ~+ J8 P* l* [0 y3 \& Y9 E% U9 O
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。
' j8 J# J6 a& w6 V% R/ j7 C; G' Y6 ~: h% W% B Q& ?5 ]
3 X" m4 ~) b- s: e- P: h4 z
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 7 l( L/ @& j8 a9 w9 m" X
CR6900A
/ ? J6 c: Z, R J8 \% V" @6 ?. D# c- o2 O u6 \ J2 B
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。% a6 @- q& A7 }7 x8 V
% s! n+ U! F+ @3 q! R, ?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。
3 r* Y7 `8 N; ?! K- A& x7 u
/ J6 k* k- B' f% G$ q) U主要特点, @. @, r1 @% e& Z- K& W6 a
● 较低的启动电流' A8 i1 W& `$ q7 ~8 U5 J
● 内置软启动减少MOSFET应力
}) ]6 e7 H- _3 P! g! H4 Y7 D● CCM+QR+CRM控制模式3 R4 `; |( Z. C* u V
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
) b+ p& O0 Z. j, }7 k% ?" t' S4 R" w● 内建频率抖动功能，降低EMI' {8 ]9 A( A; M: @
● 内置65kHz和45kHz开关频率, h0 F% X* @- d, X1 d/ c$ z) Y
● 内置125kHz倍频工作模式9 @4 h. k5 I3 k! z& O
● 轻载降低工作频率
1 O9 g, F$ g* @, W● 可编程外置过温保护6 k4 ]6 P `& }6 h1 x9 t9 o/ A
● 最大输出电流限制
! A8 R. Z9 S- @6 u) _1 Y6 x● 自适应环路控制8 Q8 Q9 p3 ^7 d
● VDD过压保护和输出过压保护功能
$ j% e% @ ^, `% _● 内置前沿消隐电路7 Y/ y3 u; ~4 F5 O
● 内置输出二极管短路保护+ r& m+ x7 a, P$ \
● 内置过温保护! @% a" Z( z8 w* F2 w- d( [8 a4 k' w" L
● 过载保护2 p- Q0 I9 `6 f' W
● SOT23-6L封装. z9 X' d2 X4 _ J
% Q* L5 K- a& f$ C) s3 U7 D% ]
基本应用
; N- z$ r5 _6 t" u* q, ~● PD电源" f: r6 [/ r0 N- s. ]0 X
! A8 {% N# \" S* u
典型应用- b8 Q: K& D4 K- K1 I6 d# Y: p' u
$ @4 |4 N8 @7 Y3 Q1 P
4 i6 o* B, U' Z2 p$ m- m) I9 ~# r管脚排列
7 _4 W6 ?7 ~; V% N
. ^' {% c/ L- f. E' c0 T- M9 `2 w4 f2 r+ C管脚描述
- k5 e* }3 a; b5 H4 F( _- O* s3 D5 k, A" {+ S. L
+ N- c: G: R4 d& i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 J7 [3 q$ H- O+ d
. y$ _ t. s4 i3 e, j! d: A
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。( f( p+ I+ o) {
- o9 h( O+ n6 j; b4 I4 k
02、样机特性/ C+ P, Y, ]: r( s2 k& T
* j0 \' l# T+ T1 K( l6 ]7 D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。* S# ~5 H: J- z
* m% k) r% |- H' Y0 `2.1、输入特性：
9 U( V; f/ Y) \& l$ G5 `1 F9 T, i' A, w- B$ J, c
2.2、输出特性：2 B- T- i( u7 B8 v# e5 w0 @: ~6 U
6 k5 {! } f% ~
2.3、整机参数：
7 h" G0 L* L2 l% _4 K# W i B- y: I9 \) }' m, f; y% [ V5 F: f
2.4、保护功能测试：
/ C4 A4 c! l. i8 Z
* R" f% {3 Z2 P# H% ]( V2.5、工作环境：( u6 D" g6 c0 e1 f9 b
- t9 H: w6 o- f: U/ t6 j; y2.6、测试仪器* N O: Q! F6 w6 u# i% t
$ d1 F# F7 d% A- z; A
03、样机结构信息6 q: d a' L7 z0 j0 N8 |) y
! A% S8 \* \# W5 n" Y6 D! J
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。
' o0 s0 C. }2 [! l, N! L0 s% O7 N3 x$ Z6 J( ?- Y: Y
3.1、电路原理图及PCB 版图：
. P# b4 M7 J) _" r Y7 }/ z（1）原理图：7 m! k4 \' v' M" u/ }
. a9 S, X- l) S; B3 r
（2）PCB 版图：8 A, E" _. z* O! f* v9 e
7 x7 d% ?6 t5 P5 `4 B6 X' s' e. R. J( k8 G3 u
, C: ^' t# f+ K! R
, c4 h+ ], i+ O2 {4 t) [0 t& n5 w* J. h+ I8 P; _
5 \& B, ^8 X: ?" P# g0 |1 v N# ^
3.2、变压器绕制工艺：7 {5 ?5 U2 P8 g7 B9 V% D) @
（1）变压器电性及结构示意图：
6 H# t z$ W, y9 w6 Z
m E. s9 t7 u6 P Y3 B3 d( b" |$ _& F7 N/ K* @( m" E5 {
（2）规格参数：
7 @* ~5 u+ D% p1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；7 i" E0 o" J9 n( |7 f
2）材质：TDK PC40 或同等材质；- n5 b6 W& V/ x9 k; j
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；* U, X, C2 W8 e
4）次级: 三层绝缘线；
; x! e: d$ `8 Z9 u5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；, x( P) X5 g9 T, e/ b& d; n3 _. L9 h
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
/ a b, C# U8 \8 k" L' C7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
7 {. p8 w* x$ n+ p! D! L% ?8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；9 r) \0 y$ E2 [: b1 X9 h
9）成品要求:浸凡立水。! G/ r" `* W' c% X/ E/ r
/ V3 q0 [6 P M+ M) {! |(3)、变压器参数：4 }. F# J1 e3 b
$ e$ S4 t% U2 ^; n0 c7 f
5 n. \& a! X$ q$ g, s9 ~# X% g3.3、元器件清单：0 o0 `4 ~4 l5 ^, T, x7 t4 j5 }
6 h V& Z7 U# c: F5 m; r U* d" v' ^7 |5 B3 `6 {
04、性能测评
- [) L9 z% r) a2 [& v: u4 ]9 X- c; w
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。
. c0 M, Y! x- P- e4 I0 G# U4 u: D1 G/ P: u
4.1、输入特性：: Z9 H) E( S$ W5 X+ _( j
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。
$ d3 ]2 ^( ^/ l3 e* i8 H2 a3 ]# U) L c/ O! |1 k7 p
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
# j: ^9 n0 y5 f6 p5 ]( F0 b7 ^
& E( H! W) {/ M
. {1 f# B! c+ t6 J) ^4 Z表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
5 t& e& Z' G& N, v" v" I* N; ~1 `" I$ w: O+ s: N
表3、输出板端测试的效率特性:
( h# J& q4 I" E* [3 D) n% O3 f7 {7 _6 b0 r
4.2、输出特性：
+ N, l# B# _1 v+ |1 W- H注：以下数据均为板端测试；
3 ^+ \6 ~1 K- p- V4 [3 ]) N7 t
) _7 L" L* R: n4.2.1 线性调整率和负载调整率：9 h* _+ v# C0 t$ T+ M, I3 t$ D
7 V3 x q- r; ^2 A1 q M表4、线性调整率和负载调整率
! m, K4 z- D7 G% n" [' t
3 U1 N1 u7 G9 M2 u
& v2 m: H2 p- }9 b4.2.2、输出电压纹波及噪音：' h3 Y/ I" m3 E5 A+ V
4 ?" g) J' T9 X% l# o- u5 a
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。# f/ Y/ T1 K1 }
+ w" H# ]% D7 o! @7 H/ H, p! X! F
表5、电压纹波测试
1 N& R5 s, p0 r' ]- V) U* d
@/ k' [! Y2 S: \2 \
; j: z) q) I$ X# C. T纹波噪声波形图：; ]' s5 d% l( G' e3 W
) w% c1 D5 Q, o" d& d
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 7 K$ t& C& ~ ~+ A
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load & y2 h% U0 ~8 ^5 W- J% u
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 6 J" |4 B5 G+ g7 ^ f; [& R) S
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
9 s& O/ `5 \3 V) |Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load * `" ^: E! U- v6 N6 K1 e7 V$ W
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
1 ]5 R9 h/ B n' z: U
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load / v' i3 |' ~+ Y, u/ M8 v8 m
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
0 ?' q6 y3 I4 l
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load e p4 l: M N$ E
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load - l$ S, X5 W+ p0 q2 S0 {1 r4 m
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load * R) ]& V8 h5 c# @1 `8 E( T5 h
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 2 e( Y% f' o! S, V3 f0 N. E9 f
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
* H- Y) D0 c) J
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load ' e$ J, A6 v9 g6 u
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load + A: H* ]" n& x/ B8 ~
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
7 M8 V1 y% d; w b
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 9 s8 p* U3 Z) ]( |+ e' e8 L
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load ; W: h1 Q I" T: v
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
0 P3 l( h; s# e: b7 F- ?' g
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
- X1 b) U2 k8 w7 h q4.3、保护功能：1 [- G) j/ \9 c
1 k6 ~& ?$ u+ e$ {, a8 v( p5 ]& N9 N以下测试过流保护、短路保护功能。$ E& V% b- T8 W! S* _
9 ]0 ~7 w0 b8 ]' N! I; l8 {4 v* g
4.3.1、过流保护：0 e$ T" ?* \4 @1 Q
5 p+ `& t1 p! O7 _! r4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A' N g' t8 a& X2 f9 M5 f8 X3 w# @
4.4、动态测试：
/ C9 T( h4 |: D4 I( d0 R1 c m# u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。
" v- S% l8 ~! _% x, g' P Q/ w) r w( \* b5 b9 @+ g. ~
5 b+ F0 M$ ~% L$ \Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
7 Y$ e, t; s- ^/ Z
/ ~: s0 i7 x% cFig22：AC264V/60Hz,5V3A
5 h! u& {% Q& K. Y$ g/ [Fig23：AC90V/60Hz,9V3A + D& K* {5 R5 T
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
( W) b1 _/ @3 c( D; }Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 1 ^5 y: ?9 i4 g; j0 ]
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
" M( t/ T6 |% P6 @- u# R% CFig27：AC90V/60Hz,15V3A
# A- o( l: {( m* s6 lFig28：AC264V/50Hz,15V3A 4 N2 E5 ^. d; N9 R6 j; A
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A : N- W6 t4 t- _4 w h' U+ Y7 i
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
! Y* y k7 F# z( j6 t3 `* K4.5、系统延时时间测试. v/ q- @; x4 X2 B- v5 \- m( G
* B' j& h M' {1 F' u; q5 `- p2 F5 s/ W注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
R) _0 c6 V/ l S6 \
8 ~9 m$ ~5 e0 H6 d/ H2 C
! `! T( T. c+ WTON_DELAY @ AC100V，100% Load
* C1 n' D: Q4 o$ X2 vTON_DELAY @ AC240V，100% Load
. k: z, U4 W& m1 k4 WTON_DELAY @ AC100V，100% Load : A# i+ a Y9 B( P7 o' g$ P
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ( Q5 S2 S+ g' \7 V, G
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load 9 z+ w; j6 G+ F
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
3 O2 T- {4 w1 R9 [+ j
0 w' p" y2 \& I3 n05、其它重要波形测试" n+ V" W. q* u& p- m" o# p( N
5 F! D4 _/ H* ~; w1 w1 iDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图： b4 D; }% H# T9 i" U0 N
0 m+ e. t5 W- u, K( Q& e8 g l
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 9 M* x8 d- @8 R/ D. c4 a
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load ! }5 F) T v2 S, n5 l9 C
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load 8 ]& n c# C( t$ ~9 k9 O0 J' d
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
7 r2 W8 Y( L9 Y ~" vAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds - T `: X2 k4 a; N3 O/ w/ F4 n+ H
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds & N2 G t% N6 o6 @4 R
* D( ?+ \6 n4 O9 w& }06、EMI 评估测试
3 }$ k8 ` ]$ {* Y! E, R) r( `2 j' Z8 M4 X9 ]
6.1、测试条件：1 t$ l: ~- c: C/ I% p
输入：230VAC50Hz；
" K5 q1 V5 Z, n输出：20V2.25A；: |- u, G; U5 }! s: {
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B% w( [' ?0 _" z" o u( ~) ^
传导L 线测试PK+AV 1 b3 M7 w# ~1 ?) t9 P# G+ N
传导N 线测试PK+AV
) a7 S# {' [* ~% I辐射测试PK+AV
' J& i, \1 q, h/ V4 ?( e
, E: z$ Y0 u! v* ^6 a/ R5 Y6.2
. N6 \0 n+ m# l4 S {2 f' y8 d输入：110VAC50Hz；1 o# h* Z# [8 T/ h
输出：20V2.25A；6 h) m% k* n& n: j% k
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B+ @( G. A& G1 l' x- C9 N: R
% s* E3 a+ W: {& x传导L 线测试PK+AV
9 G9 }- u; S J) v传导N 线测试PK+AV
/ K$ ] P" l E8 _; L# }
辐射测试PK+AV 9 e; W0 l8 W& k
|
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