本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 5 M# a0 K! `8 }& C* X9 R# H Z
+ x+ r; Y5 C2 U# G) P2 x% G- B
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
" }: U+ j$ l6 K1 {2 \
) B4 R( |, Z, c6 E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！; W3 L. G. s3 j
9 K% U3 Q9 B/ R5 U+ d) f* E' F01、样机介绍+ z2 O8 d, a- B, Y
8 q3 f& e t' v1 R, S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。9 [3 U% d0 b: G. c# P Y
: B! n- e3 p3 Y1 g" {( u
8 Q1 s9 {1 z) W8 J5 g" A4 T9 |2 R: W
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
; O- x* O1 r) h2 b \% g4 eCR6900A- P( o* a. Y& ]# m, [
: H& s, J# z3 b/ ]+ v
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。
z. N& J1 ^% D/ g/ K. R' B) v! k" C/ O
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* W, q! j* ]
( M. A; f6 ^5 H: g% A( e+ }7 i
主要特点 }" ?; i& k: o! X, j, S, h
● 较低的启动电流
5 Q1 b, \: g* O! I- }* o● 内置软启动减少MOSFET应力+ Y0 M9 ?; f. ~ r* L
● CCM+QR+CRM控制模式- A1 ^+ D% }7 Z [6 H8 |: v
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
. _% E5 v( _- k( S( ?● 内建频率抖动功能，降低EMI% P7 c5 x4 ]9 ~3 H; b6 t
● 内置65kHz和45kHz开关频率7 P, d0 ~6 a# F. A p- V
● 内置125kHz倍频工作模式
7 i5 v! r: q5 z& R# x9 L/ B0 b● 轻载降低工作频率
3 P2 U7 ~5 L1 D. ^2 d3 p/ b● 可编程外置过温保护4 M1 `9 p9 v9 q, C, U/ L- U
● 最大输出电流限制* |& v4 d. @2 s6 ^. r# F
● 自适应环路控制
, P/ b+ |2 a& e" t● VDD过压保护和输出过压保护功能. q( f) R, k# X+ R) r
● 内置前沿消隐电路
# `( K/ Y: O2 x# h7 R0 c● 内置输出二极管短路保护( ]9 b4 q1 x) W h4 r- u
● 内置过温保护 E Y, H# b6 d2 S
● 过载保护. }% f& J) @+ Y e: q: K4 r
● SOT23-6L封装7 J3 z1 K) m8 X4 X
1 W% y& Y, x& ?) R
基本应用
7 i! y& n# F8 e3 |( b% P" T/ ~● PD电源
) [4 n6 t, r1 P5 g2 u, L' J
) y0 |9 h6 c$ Q! A( a4 F典型应用
6 E& F& @4 g6 b! x1 _/ W
0 V+ g. ~# P4 ^8 I3 Z. N h% [5 z6 Q
管脚排列
3 }. w) k5 ^: a
4 }8 @0 }! Z! z" s7 P管脚描述
, G$ p) @! r, C) u( G( ]
# V2 D2 S% ^7 E) ]" C8 m$ {3 D6 Y: ?8 L. ]( t. u; J
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。
/ y" L3 ]7 {3 O% H1 A$ C/ @
& V* N: g0 w# x4 N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。
1 [: t9 i6 Z( d* ~1 _$ u' Y) d
! K5 }3 K2 [2 b! o, A& u02、样机特性% s6 Y* `/ V, G/ b5 h
' s4 o# D l# L: e. s' {, g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。
8 |7 D4 Z+ S: P2 w; q1 f' e: j- y/ Z( S2 P) e7 ~9 g
2.1、输入特性：. C" i! o2 B' }+ x# ~+ e
/ l3 W. g+ u$ E8 K. w1 c
2.2、输出特性：5 t3 y& g* z4 R/ p% a; y
% G& h! |4 ?% C! G* U, w2.3、整机参数：" u( U* k) ? K
1 J2 e* e3 b8 S% ~! X2.4、保护功能测试：
: n# I" | \% S8 b' C7 m6 S9 I7 }
# j, g' h$ e9 ^( b9 r2.5、工作环境：/ i" M+ v& q3 d6 W% B
/ r& l0 Q, ]& J5 ~. L
2.6、测试仪器
3 W! {/ m! m7 `, b: E: G% G
4 n9 r {1 R; }03、样机结构信息
- k* [9 Q/ |( o3 _ I8 D. o9 _
; g7 |* J; r8 M) K% y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。
% c: L T9 k( ^ p# i C8 E( X& ^/ X9 _0 x. z
3.1、电路原理图及PCB 版图：) Z2 }+ g( ?9 _/ j% C
（1）原理图：
) I7 b w1 b* j' |9 F4 b0 r8 f' p6 ~9 U8 L8 c6 y0 M* }; P- F! W" t
（2）PCB 版图：8 h: s- b* K+ x1 O' b
2 ~/ K1 E- O0 y- k s+ c2 d6 j/ K; f" |
2 u# t5 F4 T8 e
+ F' v5 u. y# U2 y$ Q# X$ `8 o# O) ^/ f! ~: c5 I
2 ^, G2 h* z1 A/ M7 I& |$ Q3 G
3.2、变压器绕制工艺：) ?& M! \/ d! J' |/ x
（1）变压器电性及结构示意图：+ H+ B/ d( ]) c0 [" j
`/ q9 y3 u n) r' n
9 R- ~5 _1 F1 h4 l! G+ r
（2）规格参数：
( R8 V5 |( o0 g% c4 \; Y# l1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；1 R* x6 O- l5 a0 l+ t5 `0 q# C3 E
2）材质：TDK PC40 或同等材质；! w1 ~) {+ z# p8 `
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；. C% f) Z) R$ K
4）次级: 三层绝缘线；
" A2 G/ v5 a" F3 V* v- b. w5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；' ^: W1 e2 o5 v8 ]% u2 F" x
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ h$ V3 E# W) d4 ?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）；
. J) c5 o# ?; [3 z; {. o3 u. I8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
; b' K0 [3 R& L! u K1 Q9 J9）成品要求:浸凡立水。
0 z4 P4 z5 i# J W- P# T3 |+ S# F% z: q
5 x2 w6 c9 x, d) n" o(3)、变压器参数：
1 K9 ^) ?# z: `! r) D0 C: c. v2 K& H
! S9 ]4 c/ u3 l; v# r6 b. O
3.3、元器件清单：3 Z0 f2 S" \* x K3 q
O" `2 T' J# K
8 O$ m( F% f. N5 P. ]3 p E
04、性能测评) x: q3 O7 c& V' t
: [+ q' q- _1 b9 V: ^$ Y5 Y* p( r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。
: i8 w' K+ ?3 s% l
8 I! V' C, F; {" z5 L4.1、输入特性：! Y+ Z0 J1 O5 E% P
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。( d; d, C# l; ~5 s: R7 M
4 y, D( g4 y/ `. P+ K: T: l表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
% C; b d# G) V) o' x0 _6 l% L
. g& G% V9 w: P表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性- f4 N: m) r S
5 G4 A' q: x( Q' O+ Q" p! m
表3、输出板端测试的效率特性:
, G' `9 j) W [- Y, l5 m$ v
) B2 |7 t0 R8 W9 z3 r4 d4.2、输出特性：
2 b: F2 k) i% n& Z) I- c注：以下数据均为板端测试；: ^( }: R& v: Y' m
v! i5 j# c1 x3 m L
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
! _! J) f" B: I& B
. H0 U! U5 E5 U表4、线性调整率和负载调整率7 b; O. ~' `% Y" X
6 |2 n% a7 @; Z1 D$ I3 M- G
# Q8 w! a+ n; j/ {4.2.2、输出电压纹波及噪音：
" N; {4 m l8 U8 F0 j& G8 c5 N2 K( _3 P. k" e, r" Z. e
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。* D; a9 t7 W- a9 ]
3 _5 e0 o5 E. o& C, A7 @" U ^表5、电压纹波测试, V" x* X1 t, ]2 a
: D2 }' J- L6 M* @: B
! X6 J1 E4 w" Z( s1 ]纹波噪声波形图：7 \1 M% x8 V: s& n. m
; i0 W8 R( H6 k# y! h# C" m- h) AFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
+ z1 t* F8 I' m l: \: s1 DFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load : T: u: n- W; e0 `+ T1 k j( n/ C
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
. Y Y( R* Z: e" C/ t6 GFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
- R% S! |) M+ K. FFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ' y0 K0 F! H+ R, y' ~$ a9 B
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
. P- a0 l/ \' A. @
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load $ e! U* ^9 }8 M/ L( G* m+ ^/ G# k
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
2 a, t, W& O) H6 g( R+ G
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
0 C/ J k& T' y
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ; O* V+ D* [% N# h' P9 h; R
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 4 N4 S, ]6 V( K- ^* ]+ e
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 1 a5 k8 c, m1 n, F9 s' c, ]
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load ' L! F: ^6 @. P1 J" @- c
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load + F' x. x2 M+ _+ f9 s, c
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
- T0 c" ^" N4 D4 q; @
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
+ T9 i% ]$ n; b6 r
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
9 }& G/ D' [+ U+ \: x4 X; x, n) B
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
1 m$ F- D/ o. m# X" ]& p; j
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
" y1 t$ L) f2 R' F$ H
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 2 N, i9 L# s) \, g O
4.3、保护功能：
! M( `3 _! d H; g. g/ ]0 m& F
5 K: C* ]1 b4 s+ `# J" `: Q( F. i以下测试过流保护、短路保护功能。
0 o4 S2 S% O* G3 a* p
; t4 b% Y" L% D/ i9 } b& A4.3.1、过流保护：! N8 {5 b5 I! y- ?# _7 W3 w8 h
4 B! l' u% j# x# m* L
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A; d9 N' ]" ^ {6 @. p; k6 C9 t
4.4、动态测试：
3 q( Z) D1 _1 V3 d+ 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。, d" R) s# b2 @- I( L$ N0 \4 P
. z' Z! b+ d5 B1 K+ O
6 p( ^- Y/ z' k' C( [+ f( b: s
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
5 F& c) o5 l) }# N- \: l0 r! o# Y3 }5 ?0 s2 a2 p( c
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A \) f# o( r! {" |* P0 M/ `
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A - k$ I. B$ G4 O/ q9 S I
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
2 Z. {0 M% w# ]' j) \Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
* }4 D" C( z; _8 s+ F$ ]Fig26：AC264V/50Hz,12V3A 9 J5 _6 d# l9 A. q$ W' ?3 ` U& T3 L4 t
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
' \; o$ u4 R0 L8 ] p, o2 r: [" nFig28：AC264V/50Hz,15V3A 4 u' c( I8 ^3 i1 [0 [, G* w
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
/ R* a: O3 q& i, fFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
5 L2 y% r& n; C8 c$ ?" H4.5、系统延时时间测试: q" R, G$ A: K. \/ J8 l- V
" j. F: y _$ z
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
2 M8 _. s- n7 c- R- y$ J( ~' N$ V% u* b# ?) y' ~, G( x
2 I4 Y) G2 L9 P {9 oTON_DELAY @ AC100V，100% Load ! d! a! t7 B" L9 d) I/ q# O3 @
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ' Z6 s* f& P; P! `+ w) R5 L6 Q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
/ F1 {% j: l$ U& p% \5 JTON_DELAY @ AC240V，100% Load # Z% H" z; ~& x
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 }, B& c, ^6 L! XVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
, _* ~+ q& S; S: e+ a. l- ?+ k Y
05、其它重要波形测试
% h3 f4 R! g" {9 X; ]+ z
6 J) Y% b+ ~$ z z7 N; b1 uDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
. R m b. @# s" p/ _* k
4 _4 E+ m7 |: U+ h$ P% `AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
$ v1 `; m6 _0 S xAC115/60Hz，20V2.25A 100% load # E! B I+ e. { O' e! y0 N
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
) o: Q b4 Y# B, g6 I5 d) k1 @AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
" K2 }, h7 u. |8 h. D7 uAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; l) b; J: m; n( G
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 3 g1 J8 |8 e3 n% O' m6 o0 u, L
9 ~% D! o: F* u
06、EMI 评估测试( \& `2 M3 b( B4 p
" O, `' ?% C- L6.1、测试条件：
9 u- p2 \; {* _, j- [输入：230VAC50Hz；7 i+ ?4 H0 }% V. m. ~9 N0 F$ ^6 o4 J
输出：20V2.25A；: b0 c% u5 p# h o3 ~ O {- f
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
" @ W U1 O1 Y- `$ C传导L 线测试PK+AV 0 ?, l1 u5 m; x
传导N 线测试PK+AV
4 A* R( y+ \6 w/ t辐射测试PK+AV
: h8 o$ \( K% w
1 f- d8 w1 D8 T3 v) L% s+ \4 c6.2
8 V& \$ r! t% h- i$ a' w输入：110VAC50Hz；* ?" b3 v/ @! l3 o$ Q
输出：20V2.25A；- [! K+ G, ^% |$ m! U% F$ u
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
3 ` F$ n% w' O/ E ?% r* o4 ?( P3 ?9 b8 m/ i, M, M1 I6 x
传导L 线测试PK+AV
?( E2 b" N# B' o2 e4 J" ^传导N 线测试PK+AV
4 x; ?# l# L( W" z/ L; Q7 D% a
辐射测试PK+AV 6 L. J7 @4 J& H6 E+ c9 S% N n
|
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