本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 9 E5 g: ]% p0 e) }- R: j
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
, @8 \3 M1 D* X4 D0 ]. |2 k
# ~( ^! {* u' D1 {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！
8 B/ R2 W; N( a; Z" y( U7 p- _/ Q. a$ d* ]+ {# a4 Y
01、样机介绍
7 D, _. k6 t- m( Y) ]" N. @/ @& Y1 p9 W5 Y ~
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。2 I, _: _9 f! M- b
" w. m \& e: ?0 W1 r
# Q7 p; G3 p; E1 ^* n! X/ @% `
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
' f+ A/ }6 a+ U7 D/ b& o: c! HCR6900A
' [9 O1 Q0 F9 }2 ]( C+ M( E2 h T* |8 ^4 u& J2 c9 [
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。& i1 L5 m8 E! m) }
% K2 Z! c* B+ ]! ]6 |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。7 O7 t: q- o; X, H
% ] @7 j! @( ^. G6 M, y主要特点& | m9 S, c: H, o
● 较低的启动电流
, L3 N6 p; W1 g2 ]$ z● 内置软启动减少MOSFET应力
3 v' U* t8 J0 v# V# `$ e● CCM+QR+CRM控制模式7 i0 H4 u* t, S- n; \; u& O- R
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡% q2 V# x4 ^: Y3 J5 S! J
● 内建频率抖动功能，降低EMI
/ m0 W7 c" D- [- X# B) {, p● 内置65kHz和45kHz开关频率
( N9 e1 J, T6 R* j+ G3 J● 内置125kHz倍频工作模式
" o8 e$ x" h. f; c4 P● 轻载降低工作频率
5 _6 p% }$ c2 [& y1 O● 可编程外置过温保护. T9 S7 P l8 z: ]7 p" w+ ]
● 最大输出电流限制, b; p( t, e* a. _1 k
● 自适应环路控制3 m, E; e) q9 M* e3 M& j
● VDD过压保护和输出过压保护功能
- t& U. l7 K' C. O● 内置前沿消隐电路
, ]0 h. z% H- r6 t, g● 内置输出二极管短路保护
7 r1 n0 W2 ^+ W0 S" s7 ~● 内置过温保护
" B5 I7 u" Q* R* M4 d! G1 z● 过载保护
# K6 W# X; l) D d5 D( K. n● SOT23-6L封装# E$ b% H/ l! g1 o" L: n
5 P7 Z& E& t7 D1 a0 C基本应用! C3 L7 L' r6 ]" q
● PD电源
- P' E3 H0 Q& W! p5 X& r; |' X: S- W
典型应用
0 ]' n1 _: ~! }! j/ B9 {9 G( R1 q9 {4 Z9 F+ L* I
3 t# |* P Q% \; j( \1 @" }& `
管脚排列
/ b- V% x3 P0 F6 u, C0 f& ]% C9 M6 D" }
管脚描述
0 }9 U6 ~; h% u$ u F& k- M$ e) o
, Y3 a) S' s" J- h/ ^5 Y5 Z+ ]/ i! L3 Z5 G
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。
6 h0 F# X9 b& r1 D: @
; T* K6 h& [4 s! \ p; @/ g' t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 q) h2 S5 R7 }+ i( V
: n# Q1 G: \/ h# L! X# Y* _8 X02、样机特性
0 T( [7 u$ Q% v/ I" t% Y, C
5 |0 F E p) O" e" a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。: ]! @& r$ ~' L9 F" ~+ q3 Y
% R/ f: }0 G2 v; l; O7 m
2.1、输入特性：
a# Z& T* t$ N& w1 B$ J: X
8 x+ r! I8 t( G, f: e' `7 U1 a" E8 U2.2、输出特性：
5 M; ~6 o- x4 K1 w7 R7 K
- l8 q; ?$ L8 V& U9 h R$ B* U2.3、整机参数：
7 A# u/ c4 }3 S+ n
* @, _9 B0 Z5 s* ^6 k2.4、保护功能测试：+ d* M9 t- U6 [, l1 ~
' e4 @ C* c. ]0 c2.5、工作环境：
; p- t# E. k; c; d
5 X* \! W1 X5 V5 k1 h) q2.6、测试仪器
: U( Y0 a( U) Y; \
2 L; m, A3 }7 W+ |. [1 u7 m03、样机结构信息
+ d4 q7 h; d5 W' S) Z: K/ m- A
" a+ ^0 ?% e& U; }# X5 S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。: a- {5 H: w* E* b- X" c
4 S2 B) D: c% f6 i( R) Y5 P. M+ y3.1、电路原理图及PCB 版图：$ a! O$ K, o# D
（1）原理图：
3 d1 P& l5 \( f
4 U2 i& S; E. L9 p+ u（2）PCB 版图：
5 V3 X0 n" ?3 T2 R- d
9 p% b7 b# y* r8 `2 B( ]
% P" _! r) m( t# d$ I) U6 U, x4 C% E
0 u% X: k* w7 l
+ ?4 J$ Q, v# _# y& }- Y
& Y! ]# \& w9 \: @1 f3.2、变压器绕制工艺：
4 W, W& V) a) S m% U+ Y（1）变压器电性及结构示意图：
: Q9 L6 h) g6 d( ]9 M: }5 K
) E) v7 _) N7 F8 j* C% ~9 b) L k. Z
（2）规格参数：& n; v5 s$ X* ^3 _- C
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；9 L- W% ~5 ~; o+ _; S1 P' y
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 d1 m1 m: y5 \3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；1 ^( S/ w" Z+ X/ o: `# T) B: |
4）次级: 三层绝缘线；
4 b( F; C7 V8 S- ] e5 M5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；& E, b5 I2 f2 i4 G
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
5 V4 S! `* o" l0 U) [: z" c5 s# R" ]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）；5 `9 v1 T2 D5 D R! w% V9 P
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
" Q! s3 j7 |: B4 c9 c/ W: j, P9）成品要求:浸凡立水。
d# h7 f; N& X8 @7 U9 w
~ A6 A3 L" C7 U(3)、变压器参数：
' A- U) i. v- a6 U3 E
R/ y2 c; ^! r; k! R
$ L+ Z$ B; E/ S. x5 P7 {3.3、元器件清单：
2 Y2 T6 N. P9 u! T y# \. E8 Z; }3 O# |; J% M
/ c8 ~- b7 s/ n( Z' g) m5 w3 Z: L04、性能测评
4 |. }% P2 T3 s. N0 |# \9 s
" |8 V" ~ t. @1 ~0 L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。
# g: {: z1 B' E; Q: v) B. y
6 J% o& P( B( P& h4.1、输入特性：6 P( u' F# c% C
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。
/ J' v: t2 E- J' u, H Z6 e2 c3 ~1 h; q5 f
! i, A1 J2 h( k& m& q4 L, f表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
$ ?0 m+ I& K" R3 v, ~. Z- B; p+ x2 M, h& H/ h/ @4 _
: |/ j5 R7 H1 k- w4 p$ ~! ^
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性) N9 O0 y& S2 b
$ z3 G: R2 M/ h5 _4 W" M9 b表3、输出板端测试的效率特性:
- K4 y; `. t9 |+ A5 l( O! ]/ Y6 \( Y7 c
4.2、输出特性：
* K X$ f' t2 m9 _注：以下数据均为板端测试；
8 d' b: _ C, A, R4 g6 {8 Z( G1 t* ~" n6 N6 o% y. y+ \
4.2.1 线性调整率和负载调整率：9 X' c$ }& ?+ a* R( \9 {
\2 f8 ~3 @+ X9 h/ U
表4、线性调整率和负载调整率 j, q3 X/ P: R6 D
* ]' h/ D. z9 u" _3 a0 i& T7 |- Q s% ~( A
4.2.2、输出电压纹波及噪音：5 [7 [5 u* C- e$ x7 [6 ?, Q# I5 ^+ [
: I8 a" k U3 r( O1 J+ }3 y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。
2 g8 b; M/ j4 W) v: m( c5 `8 z
/ {) c6 D; p5 B0 f- W- e$ U表5、电压纹波测试
! F" T5 a g) p4 {& ]
j ^& Z/ \( l8 p
* d+ v: A$ K2 c9 X# A- q* L3 U纹波噪声波形图：4 Z+ N7 v* F6 t& I2 K" n7 Q$ ~! w1 S% J
1 |: ~7 b+ [! y: @Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 2 {. w" N9 p: |9 `. Q2 H
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load - j$ t8 C3 h- U7 q% s
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
# o) h3 P! U" m3 R) L6 @& ^Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load , c! d$ `, ]9 A4 l& X4 X9 W3 t
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ' f! N! }0 e7 Z* d4 n0 `) Z, t
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ; l. j5 _$ F$ _: }$ A2 X" h! j
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 5 _* o0 b# x0 C' D3 o a& A
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
1 r: q- y2 Y) k, V6 t" H
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
' C# ]& Y( @9 n5 S* X6 X4 Y+ d
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
0 }$ w6 X7 R# e, r
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 5 f, @7 [" ~6 Q+ Q
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
( K6 k8 O1 N# M' H1 d$ S. `# F
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load , w! Z% q' t2 r+ p, z# D& `6 T
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load z( V! J' x* p- }' ?0 F8 `
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
1 U& O; q( _$ J. N0 D; k
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load # X( f: ~; P+ O% T( A
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
- T ^# Q7 Q& E5 @
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load ' C% y; Q7 u( A. N
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 4 Y4 b7 q. L! ~3 |5 N( g7 ]
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
$ D; O( S# t; p6 h9 z4.3、保护功能：) J* b4 G% m! G8 v4 g+ Z6 J" b
" o% ^2 K) k8 I; m4 n$ {/ S
以下测试过流保护、短路保护功能。' p6 x2 {, H: Z: r' |$ {% f
' y; e9 n; N' p/ m! c( E c# g4.3.1、过流保护：, u! g5 x8 V$ K
z2 Q$ @& E; N4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
5 Z2 y+ G1 M) N4 A) V4.4、动态测试：& Z/ h' j9 O5 }) ?8 o1 i. J' M2 c
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。3 R7 K% G* l) N* b
% S4 T: n# j* v/ N/ M1 Z' E* F1 F( d; y
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 4 I" Z2 |4 @, p6 Y6 q
1 V: A& N0 e- C6 {Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
" p7 g6 A: z0 l2 c# U9 zFig23：AC90V/60Hz,9V3A
; S- n, p' k" EFig24：AC264V/50Hz,9V3A
5 S. e- v) x4 k! { p4 O5 XFig25：AC90V/60Hz,12V3A ' y- f; N' j8 v2 m2 \
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A 6 f' ?/ w: J5 \8 T, T5 ?' ^/ K
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
& L5 J" R$ U. i& A/ NFig28：AC264V/50Hz,15V3A
l# o, q- a/ H. C3 PFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
5 W" R. R2 O# |4 T0 M9 r$ VFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A v3 ^/ S9 w4 e3 ]
4.5、系统延时时间测试6 a4 @$ U9 {& q
9 t' J7 [9 p- G6 F3 {8 Y) `8 E8 G
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。: B |' i3 V2 V9 a
1 z W9 C# \$ o9 O7 m
. I6 N2 K) b# Y- \4 y% ^5 f; ETON_DELAY @ AC100V，100% Load
- q2 \0 @) m+ ^ [' u7 E% }5 OTON_DELAY @ AC240V，100% Load & b. i: O% Y4 w' |0 D: T: \1 Z5 {2 `
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 d1 E3 _; c# d" s$ D% e' RTON_DELAY @ AC240V，100% Load I3 D( E5 e* M! f( M; K9 o
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 w7 W3 x G$ J9 r7 |4 {VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
' f3 {+ N! j& E( j5 k5 ~' P# Y
- N! G9 T" u5 O- z05、其它重要波形测试2 O' t+ C3 I' s& R0 T
z; P; K4 r- ^+ |0 `# NDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
5 S: z6 {9 Z6 A) [, ~/ G. W
6 e( |# H6 ~$ YAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
+ @2 |+ Z4 {" eAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
7 x- v; Y; L- k1 o5 PAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 4 \7 F [7 [. J5 I
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load * I- ]! l- c3 w$ P# w/ `
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ' u& }; B/ E$ x. g: c* m" Y
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds / B0 E0 P2 h4 k+ ?$ n: p$ S# I4 Z
& r# j" J4 L# A: U' U9 G
06、EMI 评估测试' C. K) S3 |) t$ W/ [7 _( ?" l! J
- |' B, |( S. `5 _: |2 R
6.1、测试条件：* l- D- K2 Z. e% o$ y+ k
输入：230VAC50Hz；+ `/ u" T/ e$ D: L9 ]0 a
输出：20V2.25A；
' E. _8 T |9 r# {; _3 Q负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B1 a+ M$ \8 V. \! p- Q; ^
传导L 线测试PK+AV
/ H) f/ v/ ^4 ^8 n
传导N 线测试PK+AV
; M+ X! S4 {0 m: n. A) ]辐射测试PK+AV 7 H% n! m8 @, Z- s3 m8 T# Q# [
- ~& O( W# y$ P( K3 Z8 F/ c% K6.2 1 \/ z ?0 N8 b; K5 s
输入：110VAC50Hz；* P' }" ^7 K: M& x* Q
输出：20V2.25A；
1 m3 v& n0 M4 u5 K2 ?负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
' K% A5 g8 U* z% u5 o+ l- b% b8 Z: ?2 q9 y$ V
传导L 线测试PK+AV
% r. z4 l5 r. F( g0 Z, o8 O传导N 线测试PK+AV + H& w8 k5 w+ y$ H
辐射测试PK+AV
" U$ o6 t, N6 J |
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