本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
5 ~ Y5 H+ p7 {' q7 q3 U6 V, R3 m$ ?7 h1 `9 v `, m( O
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。9 c R$ o8 H$ }8 C- o7 y
6 y5 Q/ M# E; c! h
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！+ O7 R: p$ A% R6 n
+ m2 J5 f9 E) f3 d! w01、样机介绍) `. v9 d5 e5 l( {
3 g0 |) T, _ b7 e5 u: b
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。/ r! C5 Y4 P3 d7 v
) g% J0 ?6 k: a1 L% q! y6 R
# R" H8 M2 u( f/ L% V% n
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
- y8 Q- A6 ?/ v5 M9 VCR6900A
& w9 b+ F: R* W& h, R& i- u# [+ X' 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。- I* y4 `6 E0 k- D3 x1 \
8 \+ P% y( C6 U' LCR6900A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。1 A% ^& h8 \4 G/ {' i
& h. }7 g3 A. e9 P主要特点4 { O/ U) Y4 E$ K% S1 _: ^
● 较低的启动电流
& m5 }, Z$ Z6 [% X● 内置软启动减少MOSFET应力
" E# \7 e- x q' I- @/ C6 C. d● CCM+QR+CRM控制模式
( p9 ~( o7 L3 o1 y [● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡/ u$ t5 t8 B5 p+ Z6 P1 {/ g
● 内建频率抖动功能，降低EMI
. U" }2 A* i8 ]; s, Z● 内置65kHz和45kHz开关频率
, a% Y* I/ Q4 O6 [4 F0 r S● 内置125kHz倍频工作模式
) A/ {2 |+ e$ A● 轻载降低工作频率
- S) W+ V. l8 ]9 l● 可编程外置过温保护& x# G. V2 \1 b6 H8 M+ u) K) E% T: m" \
● 最大输出电流限制
4 Z8 f0 `$ ?2 v! s s+ k● 自适应环路控制! h7 x; ~3 s' Q% a D
● VDD过压保护和输出过压保护功能) T4 r3 C5 X- D/ o. p- o4 y
● 内置前沿消隐电路
0 s9 r) P, `: f! o7 }● 内置输出二极管短路保护
+ ~# m- @& y& }* h Z● 内置过温保护
9 @3 x) R4 {" a4 B: l% J8 }● 过载保护
6 p1 b6 @0 ^; Y6 v" }● SOT23-6L封装
6 y+ H; @2 W: {2 g0 J8 F2 q F1 q/ G' R6 L# I) Q. U/ |2 \
基本应用/ c" {* ~ O& t
● PD电源) m5 v( `. v3 s& O$ l& q
8 {$ T- J- Z3 |0 F- C典型应用
. q* P' Y+ i! V5 j4 Z( F$ D8 u- U! k
) ^- ~4 p& o& D& _管脚排列
9 a. L0 g4 w* c% K |
, @7 \; f& `9 F$ Q7 b! ]5 {管脚描述) h/ j) L2 W1 w+ g
' M+ @9 |, R* ?$ P/ @+ m& B% I: T
7 t- v* i' O8 W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。
' x( X! O! N! K" M1 q7 B5 L7 V
. d9 L) L) @0 r" U- h, _: J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。; a4 d8 P w4 o$ R
, c! B! g0 O9 W& X0 k02、样机特性6 y8 Q# G `+ V. C: c
N3 L' l2 k* z5 A* u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。) c$ J# W5 U* Y! B3 C
: `* f# _2 D/ @2 Y- _; I& c- U; [2.1、输入特性：
8 v( [/ L# B9 G# Q6 n' n+ h$ A8 w* ]! S; }6 o2 ?9 u
2.2、输出特性：
* l$ b9 |, v; Z( A6 h: j4 {
3 o* ^! ^6 q. g3 h2.3、整机参数：% U' j1 a! w' l$ F8 J9 H
+ [( l4 h$ x, ?6 y% a
2.4、保护功能测试：! b5 }; p$ O! u( ~* A
1 _9 x9 ]9 V9 B& D
2.5、工作环境：
5 I6 K) ^3 I5 P) I
: A/ ?/ ^" J" u( V2 M- T2.6、测试仪器
3 X0 e$ g& g2 R6 h
& T: e0 ^) W# T+ C. q( B1 v \5 }03、样机结构信息) l( x' ^& s0 r; U9 ?) h2 a$ |
1 Q: E* Z" v& U" M8 o
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。
0 f. i. A6 ]6 N( e3 r! { {7 R( H3 i/ b" a# m ^
3.1、电路原理图及PCB 版图：' F( O8 H/ P' d6 N# R2 A
（1）原理图：! r j6 m1 d. s0 ~7 y; L" R
, L* s7 d0 B, D/ [9 w# v: J i9 [* ]（2）PCB 版图：6 u5 o+ O" K! n' C% W
+ I% {9 {# x) X# O1 Z! l
`( A0 I. e) |' ?; J, p
9 o$ ^/ k# S1 L- F, ?3 Y' K4 ~" u& w+ N( g/ W
6 p. \. |5 L* r) [- x
2 f+ ]( b: T+ w1 g3.2、变压器绕制工艺：
5 A7 ^! h4 B X p（1）变压器电性及结构示意图：
( ^' X% F- B( j2 k! ^+ |4 Y
4 j9 @$ Q9 Q3 U0 ?1 ]" x
- o* U0 a+ G; }' p, }（2）规格参数：: C+ I4 i* f/ J3 i5 _
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；; k9 J. e5 u7 ~; E2 n8 \
2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 w7 T( A0 O6 x
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；/ {2 v+ h# [) M
4）次级: 三层绝缘线；
# F5 i: D! R0 s# H$ l# D$ E2 l4 P5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
& p. { p5 T( H3 [7 D S6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；7 T' y2 d' Z, C
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）；; q! D5 V; m/ W
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；& t2 U+ C8 q) I7 l
9）成品要求:浸凡立水。
/ Y5 Y$ C( a) g
5 u1 ?) G# b" a G(3)、变压器参数：, `9 n/ t0 O# i+ P8 |" \7 t5 l1 Z- ~
! \. Q' B; O! B5 w9 s$ ^1 D
2 ]( V4 j3 H1 I& R8 I( W3.3、元器件清单：: T& z. G0 Y! h( o
3 x3 Q9 ?* t: q- E. n0 L
" x9 X7 O+ T% h4 c04、性能测评7 D4 H2 p+ i3 o7 V
: V* Q; u' U) a( l' p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。! h8 i2 i3 I2 o8 d
- i5 a- R0 l: w/ g: p3 L& Q4.1、输入特性：
+ g }, I# g* g* Z9 a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) t% L2 o, d- t/ d3 W R- c; I; P
* @" ]- W( u7 \" ]4 u表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
8 f9 A. i+ I Y- a/ v! N) y8 Z* \; n! Q, u1 z$ q
7 @1 p3 a% Z# b5 i# f! e表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
% g/ x4 i& l$ B X( c3 `1 U* @6 X
) D0 R2 N5 J8 P; _% c* N, t表3、输出板端测试的效率特性:
9 e0 G* y/ e% ]$ A0 m! z4 P5 L& H( U! I1 d. n
4.2、输出特性：
8 n5 A. w8 Q1 a注：以下数据均为板端测试；
" R' ]( O1 u8 C+ c
. C( l% a% r' A% S2 L) G4.2.1 线性调整率和负载调整率：0 w8 L5 d3 D" M. s( A
( q# c$ ?( C+ L& o( F7 T
表4、线性调整率和负载调整率
" l& G+ O4 I* O2 w
1 o- z" K, k3 c5 Z6 n4 c" {( M8 V9 Q. V6 I
4.2.2、输出电压纹波及噪音：+ w$ B" ]: a) R4 T' E1 K0 V
6 ]$ @: W+ t3 b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。
( a* F9 E+ s$ D0 Y0 f9 T6 T1 c
& M3 A1 h+ A9 ^- o表5、电压纹波测试
: S v' G) y$ f3 ]5 {4 ]
5 Z+ @$ R2 E2 b, _) W3 D+ t; _' u* X+ J: r: e
纹波噪声波形图：
2 Q! _- o, p" U9 q# Z" o V) k; H. D: v/ W0 n% [
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load & Y# A) T* y/ Q; I5 V
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load ! e! K ^# D5 `/ H
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 9 @6 _5 p W4 A. I! F
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ! c9 j# _- y; ~5 P A7 \3 \% Z8 R- S
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load / p' ]( M% G( |
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ( b" d5 a9 s5 H) O+ i8 x" ]
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 4 Q/ D; F# R3 C6 h
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
Z$ f1 U4 d& F. m6 ~( A& P
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load " R0 Q) E0 I+ a) V
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ; `7 [& W' m* P: ?% x
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
9 q2 {3 F9 v- S$ }; _
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load - p% Z( Y, d; s7 @3 ] ^
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
) `, s- w$ w; J" }
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
; w5 e3 \+ W" |
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load + ?4 b5 P. `8 w+ q) Q2 ~# \
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
. B2 l' O9 H# C+ i4 P7 A& W
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load & u1 l# q+ i) ]' V4 J
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load $ ^8 z; A! j! r% O
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 3 x) \/ R7 R ?5 v) \1 h* L
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
8 _6 S8 w1 C; i1 y4.3、保护功能：
! d) ~1 \; [$ v" | G/ f
4 i3 G% g/ b1 z& t4 z+ y* X( y- H. L以下测试过流保护、短路保护功能。/ i2 o. a/ C( W$ p
# L+ u+ g# W2 m3 \, \) f- F) ~4.3.1、过流保护：
% c0 o; u$ _' V- \% N6 y. x6 |' u5 ]+ h
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A' m" q9 b1 N" N$ P8 |
4.4、动态测试：! N8 V6 F5 A( v7 ]& ~
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。
5 g( E. K8 q! ^' n. X! s$ N7 g( j8 e+ V
# Z9 F. g6 k3 ]2 Y! Y' o
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A ) M$ L# s5 V) |/ u
' [$ K _" H" D7 y) R# ]
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A * N; K8 r5 S' e" t- L `) E; E
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
, ~8 ~, W3 t' h/ m) J1 QFig24：AC264V/50Hz,9V3A
7 {2 s- w* G1 d2 eFig25：AC90V/60Hz,12V3A
% p8 Q4 N0 }* QFig26：AC264V/50Hz,12V3A 3 M; A- J. c$ C
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
' k8 |, D) G8 Y$ n& cFig28：AC264V/50Hz,15V3A
0 @6 K( m" k& t( V( V+ I5 ?Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 9 u' C; p. p" F; [) R* {0 Q: r
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 2 U" j# q! C: N
4.5、系统延时时间测试* D) k( }2 j$ ]( i
/ r% @. O: X+ G! u3 Y9 e+ R
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。( Z1 T8 s. U* E- k5 S! i5 d( X
1 R5 W3 y M$ M5 r" t# n2 e
3 ~* a4 D0 {0 j: ^# H1 e/ o+ FTON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 ?& ^2 r1 ~5 e8 J# G$ h5 X! Z' N; `+ VTON_DELAY @ AC240V，100% Load # P: j9 ?" B$ ~" z9 ?% l6 g4 K
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
- _3 S& y! b6 P& fTON_DELAY @ AC240V，100% Load ! }$ {6 ~ } C3 o4 V( R
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load " n, H4 {/ u- f- u7 A. e9 b% k4 Z0 b
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load , L3 i) p p, l+ m- W* j. f
, {" q- n# x* x) ^& U
05、其它重要波形测试
/ m O, Q' b# L3 V5 \5 n6 l; E" b0 C- H# R8 @$ L
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
6 l, w! ~/ Y ?( @6 }+ i P
0 }/ I5 Y9 ^( ~- ~3 zAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
( z. j0 I1 Z9 [/ PAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
! S* w8 S$ j6 { W& p; Z4 {0 x' qAC230/50Hz，20V2.25A 100% load ! G4 B6 ~: _- D1 ^
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
" n* w; {! v6 BAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 1 }5 l% s5 }& U8 L4 E
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
( W( O% z) [8 ?2 d5 t( g) E7 C! ]3 K+ [* K
06、EMI 评估测试
/ {! t: N. A5 |% t% P
0 d3 D+ x7 G( }1 V( x8 `6.1、测试条件：
& f0 d1 \ j3 U# Y; n' |输入：230VAC50Hz；
3 o& E! E+ y- }4 a5 A8 n7 `9 _输出：20V2.25A；! u! D" Y& w/ R) B2 M: b
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B, b9 k' Z; Z' i/ `1 Z2 f7 W2 I
传导L 线测试PK+AV
2 g3 j3 c( X* q4 ^
传导N 线测试PK+AV
, q% j5 v8 y. ]: V; ~辐射测试PK+AV # b0 P0 M/ ~ I
7 N6 Y3 ]% D: z% M9 [8 u6.2
% V# [& I" ? W2 @$ Q* }输入：110VAC50Hz；, a: A; _5 @; e2 S0 \3 Y3 K$ Y' f+ S
输出：20V2.25A；
0 g0 h' E E6 Z& l+ }负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B5 |; \ q8 W1 I+ n
. w8 }. I8 M$ ?7 a
传导L 线测试PK+AV
* G$ j0 Q% e! B) Q5 c0 b传导N 线测试PK+AV 5 r" U3 Z& c% l5 k) L9 P3 K
辐射测试PK+AV 1 y# h3 K3 B/ y6 n; Y. _
| 
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