本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 $ f7 |3 m5 ^- t: d
* o- u0 I8 `1 W% l4 H6 R6 w本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
4 J1 F# A/ ^* O2 C, k8 f0 D) m. g0 b1 j% `
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！! ?: p' ^" p2 E) e6 Q: s
! g: d! i# N# `8 n$ y; j0 x/ D9 C01、样机介绍( w- m. `1 E$ f) h/ m% j
1 w& q+ ~: o ]; e+ 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。
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, K! i- u, D0 \1 j# q4 ?6 _& i
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 3 O* o" [8 ?: L; {3 n# s p. c
CR6900A) Z1 v/ |5 S- I* E" \
8 v! A) A3 e$ {& ~) iCR6900A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。' J' _* G; t" b
0 ?* h3 @$ @; b! g
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。" C( X1 Q/ ~% }; W. ]9 y
; q4 c' [ M' H& B. a
主要特点
! u D. ?4 D C0 e3 [$ c0 E. k# V● 较低的启动电流0 Y7 ^( y2 z3 }* `
● 内置软启动减少MOSFET应力
1 }( |& c; c7 z, I9 L6 b7 L● CCM+QR+CRM控制模式
" B. L1 u# N+ h● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
0 \2 L1 T8 `6 N0 Z1 r● 内建频率抖动功能，降低EMI8 I+ b* k' G5 g, D! k5 J( H6 i
● 内置65kHz和45kHz开关频率
/ h5 A1 _/ u$ w. n! I$ T# z5 D9 D● 内置125kHz倍频工作模式" i6 ]. ]; k5 P0 }
● 轻载降低工作频率+ i# n& M+ Q$ l1 v1 ^9 B
● 可编程外置过温保护
7 R) v' z6 j% k7 f● 最大输出电流限制
$ W8 o* B* o! u3 c9 @) z; }! v● 自适应环路控制
; q3 z* C! H* ]$ ]( M0 v" V; ?# L● VDD过压保护和输出过压保护功能
' ~( }6 r% I* ^& v1 H( x) W* h: [● 内置前沿消隐电路
6 a# W* `6 ]3 X1 s! n3 Z● 内置输出二极管短路保护
v" h6 R& H0 |6 K* a7 ]● 内置过温保护# o# e/ h4 P5 L* R
● 过载保护9 ?, Y7 u! K' y
● SOT23-6L封装( e& k% ]4 h9 G( l% l: K' S; t+ t/ O
0 [8 e5 Y0 C' R! T( g6 K
基本应用4 O* P# ?' l% D7 l
● PD电源/ d7 ?! k+ M( w, H/ o0 ^
) k; T' J3 J0 u' _3 D) A5 }$ t
典型应用/ A: N# {6 r' j
. N2 [4 Y8 @& I* G! b- A
( y) v4 x0 V8 o% r D; U. s+ Z; S管脚排列
9 I0 y0 X) `8 f! G5 A
+ p4 o$ E' ?/ A管脚描述7 Y( \+ r: S: C, L, P2 a8 h
; T% E8 ]. b7 z1 x! s+ u/ Z
3 e2 N' r8 I+ F. f7 `! @) 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。
# M* V5 v" l5 k7 o6 L; p( m% r7 n1 x' O' G9 \ ^ g8 P/ v- G
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。
* X9 K- K+ e4 ?: k1 ?% F ! g& P% x2 F" d! m0 D5 K
02、样机特性
6 h& r8 R6 t; Q* z* N
. J; H- @- ^- \& h! {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。
' A. _- j2 @& z* G6 `1 C0 u
" _$ q- b. Z" c, p- ]$ v8 V2.1、输入特性：0 q5 f. _! a' [& o/ |, o
6 a4 j+ i8 m) X v6 R2.2、输出特性：: r; A5 S5 @% V
. \/ w9 q9 l- M1 i- @2.3、整机参数：9 @8 z( s4 E. H( g: R0 D
. ^; R a0 o! {' K- b
2.4、保护功能测试：! J( g' o' F9 o# M, q' e o
* I5 v" d/ `/ H& |1 |' w
2.5、工作环境：
6 W5 V. t7 E( G) v& n0 Q/ s, l' Q% y/ P' a' F
2.6、测试仪器) S; P0 o5 b6 j9 R
: x7 `& ?& b) G5 G& c& X% b03、样机结构信息, [+ H; B! x3 g! B. B
2 b' X- P2 e/ G# t. B- n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。
' h4 O# o7 v: B5 a- {( T- f: a- h; N1 W) @% a4 B$ y; Z4 b9 ]
3.1、电路原理图及PCB 版图：
/ U: k8 ?7 p) Z7 G; l& [（1）原理图：
S1 r5 M# q) o5 K0 c( z- C% U& M8 ~, R, o% w
（2）PCB 版图：
4 _- D5 l3 W! z8 F9 t- ^
0 K4 L7 F6 I! L8 e L7 G% j# S1 }
/ R& s, C1 f6 m, r/ M6 y. N6 n; s$ }" n" S
6 u' u, ?' z0 y+ P
: x" D9 B% B q* E* z9 f/ j$ E8 i( _( w$ U5 J, p5 T
3.2、变压器绕制工艺：
% A. \2 J1 O0 d+ E7 N（1）变压器电性及结构示意图：
- c s5 L; u* @; v' L$ u5 d2 c% y; W! V8 J7 [
3 `$ D/ G9 d5 Q9 e/ e; M
（2）规格参数：. c+ N8 a, z0 L0 O% [ ^
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
3 T/ |& [- W( J. g2 y2）材质：TDK PC40 或同等材质；' y# n, D6 M" m; Q g- K
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
# Z! B: l! q% _( N4 B& n4）次级: 三层绝缘线；
4 q" O3 w% F4 O5 [5 Y/ O5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
6 U% ~- v2 E' f" ]0 X1 p. S, G6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
9 O- t% E3 R1 d& 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）；
% K; H2 W! y: V' ]6 u' p8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；0 }+ _# C6 e5 C! X% u
9）成品要求:浸凡立水。
% F1 f2 A" H3 A5 `4 ] C. F S+ ]
; J# Z: ?$ y: V" O(3)、变压器参数：
7 J4 @; {; k. ?$ G- G( [* i, Q4 i3 H& K5 M
' ?/ ?% V0 R1 h3.3、元器件清单：% I5 ^" Q3 C, u# a5 A6 I
: l' U+ h1 }! K: _5 }2 n" x! b) ?
7 l6 k& N k5 K8 {9 ~; _
04、性能测评
1 h! R5 M# g/ y3 o) g# [5 q
% v0 y8 P& ?' ?: {! \& d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。* P, ^* y* `9 n5 e: l
" ]; e' @# M4 z' h9 p d
4.1、输入特性：
* m# s; S% ~: z0 j6 q- a( Q- 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。
4 w. s! b2 ?. [7 I# z1 N4 F
" g7 f/ M f l, n$ p表1 、无负载待机功耗(输出5V 时) M& i; z5 V! t$ u/ E9 ~
3 ?' m: m/ ]1 W$ M( T& {) S
% v- ~7 v) ?5 J& c/ d. K# v$ H3 X
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性( d5 X+ }4 ~! i) O- K
0 X7 K/ c) }% n9 i0 m$ O" B/ d$ f7 h& K4 r
表3、输出板端测试的效率特性:# h& j0 b* }; e6 c% b7 m; E
* G& a3 _% }+ |/ Z4.2、输出特性：5 x$ q$ r% i, L1 s; ?) q% A4 D
注：以下数据均为板端测试；* j* @# |4 R2 }* [5 v! d
4 R8 r j( P$ Q$ A" p0 e$ h4.2.1 线性调整率和负载调整率：
$ J/ N. N" h* h; ], l# V" C8 f0 C9 S. z5 [( t* K; H
表4、线性调整率和负载调整率
9 \/ |& r/ C( A
/ e& A4 J) J& I- g6 b" h. C5 U! G% p
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
* b) R# f* \7 { m7 v. y/ B: j& b# ?3 z9 p5 |) J" v; C/ Q
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。 M c0 e& Y& I- \8 Q& m
& b" E5 Z, M5 B( T表5、电压纹波测试$ J0 ?* J4 c: g* u6 X5 {
4 K7 I7 P/ q, [( W4 y
! R9 M; y3 a o: w9 m: g8 j( E纹波噪声波形图：
5 [3 |$ z4 u' O5 c
) Z Q! _. v+ r w- o( E! WFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
# O* ^/ ^2 K ^+ w) EFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
8 g0 S8 U3 X4 T' IFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 6 j j1 D; N( X4 J. m* }
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 6 j; ?2 }' u4 h' x9 O. d* f6 ?
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
# @+ s8 K+ S8 UFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
D: L( _5 W+ @6 Z
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ; R, ?( f9 I9 H' M' A
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ! t' U( Q; ]5 |4 v
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load ( m7 E+ R' j8 M/ D% t
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
( D# x" F0 i) ?. u# p
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
: j( f# a$ K9 A% h, A# P
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
8 t# |! J! i1 Z. C) a
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
. D {0 C# ]$ F
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
( N# ]) {; l, \* U+ w! }. v4 O8 `
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 2 E3 d0 f" e2 S" E9 L
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 4 u7 U) ^$ C, X
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
) e, F* Z0 k; j
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
% J4 N0 Z! t# t5 o" L V3 `
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 9 \& [0 P) n" b4 N
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 7 s( O0 ^8 _5 r1 k+ o
4.3、保护功能：
2 E1 J& b; T' a* o( M) O* a% [; ^ C& M5 n# O
以下测试过流保护、短路保护功能。
" W& h6 \- r3 |! |; P/ Y# q0 k' X4 T2 I6 {# v
4.3.1、过流保护：% B/ p2 h( u5 o% s' F, P0 l
( V5 f% X$ A% ?" B9 ~6 Q
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
- b3 V8 |0 e, k4 j4.4、动态测试： ~$ S! }( z' n, d1 B
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。
1 U4 {9 N1 h9 J7 u( L0 J
5 N$ x1 n3 R" c# ~# q: K% \, }) }1 Q4 ~2 A& ^: G* R" H
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
8 G* R( H7 [8 n! x8 ~% w: R/ ]1 c; o% Z5 L4 Y
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 4 U6 {6 ~0 ~- T8 U& f6 x4 ~
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
' t5 t5 i, M7 \9 q7 G7 b! S% |Fig24：AC264V/50Hz,9V3A ) b, K" P# g/ S& G
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
6 Z) N+ N. E4 |Fig26：AC264V/50Hz,12V3A 5 s$ s* r3 u3 p$ l2 G3 g( Y
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
4 R1 U. e# Z9 j$ i) TFig28：AC264V/50Hz,15V3A - {4 U" `2 n/ A0 z0 n0 u
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A $ t' ~; `3 [& g
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
) D, C7 c% ]6 b9 C3 `4.5、系统延时时间测试" Y# J) a4 R. \* Q
2 a: u5 i5 p) [' t' T: L5 `
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。7 R/ _" K7 d8 H/ B B& ?3 T, v
# v4 H0 h L, u! ^
$ o$ S5 y0 v/ c ]; e8 l
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 V9 T' n; ?) `: A# I2 d
TON_DELAY @ AC240V，100% Load * C0 |, ]$ u- ]8 Z8 x
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ' J& S- e3 W# R
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 _9 b0 ~, R+ [" ~6 J5 TVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
4 c: @0 a1 X6 I2 r! }1 v eVOVER_SHORT @ AC240V，No Load $ o; [0 \- X+ [9 A, Z) p
& z2 [( V9 z2 A05、其它重要波形测试3 ^8 @9 J# M3 M Y% e
7 a" p, q0 p+ M) {' G5 S) m0 U; fDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：( R9 H% M2 z* D% F) I& ~/ _
: Q F5 H: B/ v% W. p4 SAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
4 P u3 f1 H( H. s- I+ cAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 1 v+ |& U8 \' V/ G# H3 T7 R6 i
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
" p4 v7 m2 @ c4 o* h' o" ]& }. ~6 mAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
$ d% I) ?, I& t {! W( F% [& I' `AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds - }/ m+ d; ^- z
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ! h+ j1 N2 U- U9 I' X' L/ W! V# n
0 T4 n) g+ f, i* O8 l4 d6 p& G9 k
06、EMI 评估测试
( F0 k" K- I. U1 R+ x# W
9 {+ S8 [# I; ?3 |- ?% m9 J+ n, g6.1、测试条件：
! _6 t6 r1 W2 T( o8 A+ t输入：230VAC50Hz；
8 A7 n) d+ E1 M( E输出：20V2.25A；
: K3 M+ J. P7 c1 i: E$ Q负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B$ B) \! V1 I+ o8 e7 H+ {' S6 S
传导L 线测试PK+AV
4 n6 E0 b2 `' w" h! o8 i
传导N 线测试PK+AV ' g, D+ O6 ?% I8 y* b) e
辐射测试PK+AV
- V; b! Y( P; K& l4 c; X. b
5 }; C4 C5 Z. N5 n6 M# a4 y* y7 O6.2 Q9 T9 q4 h I4 P
输入：110VAC50Hz；
! Q4 y5 R' R$ F; h9 ?( t- O输出：20V2.25A；
% o: x: K& x3 [负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
4 }9 @- a$ S$ {2 y( B
5 R5 n1 T6 L4 N7 k; c+ ?! B传导L 线测试PK+AV 9 W) w0 o+ t5 ?9 N
传导N 线测试PK+AV & t/ h' w8 A# S* o0 B. K
辐射测试PK+AV
; V' K% i. u/ y4 z |
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