本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 5 W; p! D9 K |* A f
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
0 w0 |. e/ I. W/ r. p
$ j& U; W8 q& i' N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！& E: U6 @5 Q+ o0 |/ ^4 c
3 N9 I9 M' J* v! G9 d! c01、样机介绍
* s5 b. j, g" X( ?: ]3 U6 E) G5 B; m5 D( I
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。
8 ?9 ^! ]6 K0 k5 O4 Q- r! t# P# D0 S" M! Z5 D6 d: k% h
7 A3 F; V$ z4 _. f- H
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 5 l0 Z3 h. l( q( S
CR6900A# j! z4 d8 ~: a+ u
. R9 i5 W* d4 h# HCR6900A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。0 b% A2 _. A# ]" v% p6 t( g0 U
; F6 N+ Z1 Y, @ r6 Q2 JCR6900A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。: o( c9 }; }' w: `3 s1 P3 ^, c4 }
' {8 h1 F! b& |0 {' p# @2 W) L主要特点
* W/ H* u, n8 C: g& d8 u+ e }3 C● 较低的启动电流: I& u1 i' e! `+ I% n/ L! Y' k9 l, f3 Q
● 内置软启动减少MOSFET应力
2 M! w1 O& t! j/ g& r. P0 |● CCM+QR+CRM控制模式3 V$ l T0 Q2 D- V
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡) t! V X! X/ X- C. I4 `
● 内建频率抖动功能，降低EMI
9 Z; ]/ R6 d4 ~5 Z● 内置65kHz和45kHz开关频率
; k4 m% V7 ]- Y7 i: k, r2 W● 内置125kHz倍频工作模式
- e8 E. [$ o, r! @● 轻载降低工作频率
& o Q% q, X5 L0 v' a* s' S● 可编程外置过温保护
" E6 r1 `! C3 e6 n, q6 X● 最大输出电流限制0 Y& J9 v7 ? t
● 自适应环路控制
' U" M9 c" E1 e0 z3 J5 w' v* x6 |● VDD过压保护和输出过压保护功能
. Y4 o2 @+ N2 q: n5 H● 内置前沿消隐电路
/ u/ W- x- d" [6 S+ _- o● 内置输出二极管短路保护
! R- e: `3 p3 |9 v$ m● 内置过温保护' O& N+ H# a" D9 b2 H
● 过载保护
# s( Z( A8 m: ^6 |● SOT23-6L封装
% z* j1 \8 y* I9 {* E! S) l/ B; q% o; A6 b+ Y$ _# S
基本应用& j4 k0 M# Y9 Z* ?
● PD电源7 T+ e6 u, H4 S0 |$ v8 m% S# }
) ]- k5 n/ P `# \; S% t
典型应用- D6 V0 t% k4 d2 T9 I% U, t
' k: w$ _ |- M+ E: z- D# ^& S: M/ i4 `* H
管脚排列8 O" d+ k: |' c, P* ?* [
0 u/ R* d% k8 z' N j
管脚描述5 i; F5 x. M0 h+ [, i: }7 P W7 T
6 T0 d* u1 M" _9 _% a3 o2 w- V* K2 T+ n$ A% h8 u9 \( 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。
- ~/ x5 A' Y, o% h. ^: Q. `! T* b2 _. X
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。
/ F6 K/ v' a( C
3 R- {: x5 q' v4 x02、样机特性
/ P; b1 r' I4 O5 D: V1 N& k2 }; 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。
! b8 G4 U* o, ]; f4 ?( g! r5 I3 }0 C* p+ I7 ]& p2 e5 k+ l
2.1、输入特性：, p1 }8 R! m8 Q1 J
( G& \" Q% s' t& T' q1 C2 z5 q
2.2、输出特性：
1 s' B: w% p# x9 Y% Z
! c$ j. H. c x2.3、整机参数：0 _% g/ k3 ~: j- y7 _
% C7 O# v, v, U' D0 ?, n2.4、保护功能测试：& C/ W8 a" ~6 z* {* J+ x2 q6 u
" e- P! A f, I) g; w% x, D. d7 o
2.5、工作环境：3 B' n" L* ^0 L4 X$ t# w
* `1 V0 W- [! C( k7 w: g# C2.6、测试仪器
7 X: G S( _4 C6 V7 n* g9 @
# U0 B ~3 ]) {0 a* {8 }7 p4 k4 L03、样机结构信息 |8 N2 R v) ]. H4 u- D. P# H
# I; a5 {4 r1 V4 e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。
9 o. \' Q1 b6 l: v. \6 G1 q. v& l8 I/ _; O8 E
3.1、电路原理图及PCB 版图：
+ y5 Y' z A7 X, q5 X4 o9 I（1）原理图：0 V( {( _. J2 K/ ?3 \$ J
8 }8 c9 i' ~3 [$ t) w
（2）PCB 版图：
. v! D: j) [3 {- _! ` _" g, C: J$ b) g
& w& p3 G( _9 ^ n1 Y2 K9 X1 |" X) v4 ~& L
. }6 U+ M( H. w8 H }9 T) d
* t* r# s- p" m- a5 R l8 b% V) t
0 V- \: F9 b- o y/ o. S3.2、变压器绕制工艺：* u. i/ ]2 m0 L. d3 y0 }
（1）变压器电性及结构示意图：9 j7 Y. l: x$ _7 F. ~- z/ d0 W
7 Y% x$ H# a8 O; _' I. ~% m$ t8 F
4 Y$ g, l3 l+ n
（2）规格参数：
; _3 ? [2 T" Z1 I) l: l1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
4 @3 d+ t) V9 Q2）材质：TDK PC40 或同等材质；6 L/ |/ A" Y$ w1 O6 T2 g
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
z( s/ E+ q+ N3 l) T; c' [4 J4）次级: 三层绝缘线；
4 a4 ~7 b7 j+ Q) Z5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
+ i) R* T# E0 W B: I& P6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；( @+ N1 H: c3 Q7 b1 x. v$ D
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）；4 o/ P) z8 _3 d
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
$ I( m, |- g1 h9 i5 F' w9 f) l ]9）成品要求:浸凡立水。. p* q1 u5 `1 B0 D3 `6 Y
2 n/ G# E( e- a(3)、变压器参数：' c4 Z6 _3 r4 G' a; C j! f2 p
9 s: {, {" w* z% F' ^
2 \# g8 @2 ?- Y
3.3、元器件清单：5 Y2 d/ y! L0 l D+ D) F9 `
( ?; N6 v' `3 q/ [/ `
8 E) ~0 L S) y# G: x( M l
04、性能测评/ L2 q. c2 b' j$ y) q) G
# Q$ G w) \! W2 o0 `
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。
8 S- S4 g9 c. }) @7 _0 ?2 R! ?! }8 g" F- W# L) p
4.1、输入特性：: k9 I! _. H! n' I1 I2 N* r
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。
0 k3 ~ k) N+ F' y
9 T# Y* L! G" N+ | I: u表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)$ k) G. T$ X" j1 D) d
7 F& {4 ^. y, r# U% P; [, A& t& ]. u; f0 q$ O- j. s
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
! j# G5 v; q& N0 {4 F9 s
8 E4 [* s7 y* u0 D9 n表3、输出板端测试的效率特性:# U4 h# V2 K2 h
$ J9 j0 ~8 `8 N' w$ D4.2、输出特性：5 G G- P: A, i& D
注：以下数据均为板端测试；
% W+ x4 \) y8 I- y+ F! Q# h% W+ a1 ?/ Z( y/ ?$ H
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
: U( y2 Q0 j" z p& S ` ^7 S: g9 Q2 X7 `6 { v* W
表4、线性调整率和负载调整率
$ ?7 m; _* T2 w) o' I! U* A& |4 i0 f' s; |/ d' g0 U
3 H$ T( T9 k, D* F$ Z0 A
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
, m. c8 n- w0 Q- v+ n# {$ I% d7 m4 f- U9 e; R
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。9 ?8 R6 ?( ]& p
x: V' v+ D6 k表5、电压纹波测试" c9 s& p3 w6 M9 L$ _5 b
- f9 s* T3 F6 F0 b5 u! x6 t1 P7 O/ N+ |% T1 H$ x
纹波噪声波形图：/ O+ a- g6 Z) J! _9 W& @ Y
$ P/ ?" L! Q$ ~, [
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 7 ]: w) d9 F3 o" N4 b9 T3 h
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
& J# k7 J7 b" ]. ?" H/ NFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
; _0 X6 c- o3 {Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load & m: X, W; x+ }
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ) }6 T4 A6 i: N; A/ [
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
/ i @- T$ b8 O) r; s! c
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
* D. ?5 O2 g0 }
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load / r K" P4 f1 f+ _1 K' L
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load ( K2 |5 p) j- m9 A1 [* T
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
. o- ~! I/ |: A: ~9 Y, G
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
6 g% P, T" |; w. t. c
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load $ U* M8 F p4 U' t" w2 @
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
/ V7 r ~3 ?7 w) b* E) s1 m
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
# \( f. V, N; d7 p$ i' M* z
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 3 \0 {0 X+ _" O7 Q) w8 W
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load ) Q$ B' f8 Y0 }- [7 y/ G3 V/ ?
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load " @+ ^ D- @. t# d9 N
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load : u5 R" X3 K5 N6 y: d: y5 W3 A
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 1 @, h6 N0 T, ~. Q6 X" S8 T* L
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load * J& L8 H% m, Q) O
4.3、保护功能：
2 ]& l3 w0 `, [+ d# e( i
: t, q& N5 p- R1 [: X# F. W3 C以下测试过流保护、短路保护功能。
. i5 Y$ q+ k) X5 ]. j8 h0 W d* A% b8 k# H$ c# c$ m" L: v
4.3.1、过流保护：
' `1 c3 ]# x! v; _; D- F
$ `2 s, W0 J# r2 s+ q# l1 Q/ e4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A9 ]" I: g6 F6 _# p
4.4、动态测试：- ]7 F+ w/ k/ U& V# S) P* `' n, `
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。
) y' v; ~* h% G$ G5 |
& y( n( c% |0 F; x6 e4 o( O; n; e* P% Q7 b2 |+ ^
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
$ K$ Y) N+ J$ D+ H+ m
6 G. ]0 d4 a( R- R" j" yFig22：AC264V/60Hz,5V3A 7 {$ }. T- T, d
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
8 ?2 G" A: z3 P1 L4 jFig24：AC264V/50Hz,9V3A 2 a( W* @. c6 ?' d
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A / }2 M( v: ?/ A6 y
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A ) [% ]% o( D/ E5 X$ m
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
" O( F. z. X) M7 f n# xFig28：AC264V/50Hz,15V3A
8 @$ U+ O; [0 x1 O. E$ U/ oFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A : T: |% D, C5 z- o
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
$ R6 r7 |" }- p, J( ^4 V- ]4.5、系统延时时间测试* P: [ K3 i' n% f
2 S7 x5 J5 {8 ]7 I
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
' z2 N& T/ c8 P( {+ q
" g/ I ^: J. l: f1 v& a; F- m9 K1 E( ?7 A
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 6 u" V v n. r+ J
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 }9 O7 A" y% [TON_DELAY @ AC100V，100% Load
2 C4 O- G" {; Y7 ^- L3 qTON_DELAY @ AC240V，100% Load ' t) i b* A I! i" _/ {
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
" o5 U3 ^; `# r4 x& ]/ RVOVER_SHORT @ AC240V，No Load / w5 i' t. d; y2 G$ s
& U: ?( u8 {+ \
05、其它重要波形测试
, W' I% _8 j- B$ I4 S6 v/ U5 x* K4 l* `
3 O }( f: s: EDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
Q9 f+ k' W3 x6 D! r* j( ~; b8 t2 ?2 |, G
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load + Y F$ ^& M( h
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 9 ^( G/ w0 M% D' r* ]
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load / l; ]0 p+ ?- _' X4 P9 g
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load " J$ n# Q5 i+ G/ M
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
5 p2 ]1 n+ N4 _* R; l1 w0 R( LAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; @ j* }, J" j+ H4 h4 W: `
, L0 O& R5 ~- W% R) P/ H F" o06、EMI 评估测试
/ R8 t' k% }: j) A9 v; K& T6 Z9 d
/ H* D+ L7 `5 d! j6.1、测试条件：
9 U) e' Y: V9 J% B4 i* G9 u1 |输入：230VAC50Hz； m: w; L7 B8 k8 m$ s4 }% h9 B
输出：20V2.25A；
: ^! J, |1 b6 K% ^负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
7 b3 |. d/ p- n7 ^3 x: o# n$ s7 _传导L 线测试PK+AV ; o: e' g& t N+ l8 R* c2 V4 V6 j
传导N 线测试PK+AV ! w1 Q% z# ^2 v* k. j
辐射测试PK+AV
2 x. v& m$ L5 B) `# w- z. \
; Z, X% t `8 X4 G/ z e6.2
6 d) C% m4 V+ x) Y5 E3 L+ W: s1 G输入：110VAC50Hz；
: `7 f; J6 \/ ~) C( e! u2 s( h" J输出：20V2.25A；0 X' D: U# o: G& X0 B O& p% Z5 W
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
! R9 j2 h% W8 N; R2 U0 X! R7 e0 B6 D5 ~# X
传导L 线测试PK+AV $ R5 S2 n, i# d
传导N 线测试PK+AV
. }4 c. L( c' \, v
辐射测试PK+AV
+ n5 G% \# ?) [. y* t% w7 T! l3 g |
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