本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 . k+ I1 C2 H3 E. U
9 l8 p6 H1 L* Z本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
5 H; w0 K# n+ ]4 v) p9 ?- w# d( G; p" Q& I6 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！
: G' ?' p {3 s& g2 d& |6 x
* w6 n) K. v, R4 z01、样机介绍$ B5 t# Z0 `. a6 E5 G( n, m
* O1 k: p- l# K# r7 i/ w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。+ e6 m, V8 q1 j; t* R6 E% _
4 E( l) K' {# _- N" [+ e0 ~
9 S- d) r' k3 W* @
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 # L8 s1 U; d5 ~; h! y1 J; }) a- b2 M
CR6900A0 f! B- z' N! `* p& ~% i
# y( ?# {% E/ d
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。# Y/ q+ u" h7 ^/ n. @
1 r1 q0 l6 K. HCR6900A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。
9 K7 p& I+ a2 t5 R2 X
$ f" P9 o8 E$ }, ]0 d主要特点9 Q2 o9 U7 M: h a1 |" n
● 较低的启动电流4 U( f( x$ r- w* [( j9 w- `: n s
● 内置软启动减少MOSFET应力
- r# x" _) f+ E; _$ J0 T● CCM+QR+CRM控制模式9 z Q8 p" U+ a, N+ C# u
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡( f+ v" n; p5 t0 o
● 内建频率抖动功能，降低EMI6 K I! x' B( z/ z) }$ ^2 |
● 内置65kHz和45kHz开关频率
% X; y/ h( m/ p% N3 ^& B! Y● 内置125kHz倍频工作模式
! }# f* k' h2 `" G● 轻载降低工作频率
4 a) W% r8 c% {● 可编程外置过温保护
/ F0 G) T9 {* j5 h3 o. q1 V● 最大输出电流限制* U3 L$ ^& a6 f4 P6 D3 H
● 自适应环路控制0 E, h4 ~! J" X
● VDD过压保护和输出过压保护功能5 Y" J4 N+ F) M
● 内置前沿消隐电路
! a/ x$ _3 l1 D( V) q# s● 内置输出二极管短路保护/ ^! y/ ~! j) |7 u/ @
● 内置过温保护1 y S: C/ Q/ `5 _' d, \
● 过载保护
" k9 z. Y B0 ]% p$ v/ x$ y5 |# A& Q }● SOT23-6L封装1 g+ U+ I( p8 H2 }
: |. ?& l1 l+ E, ] W4 Y5 h基本应用4 P8 s& J; T- v5 I) K1 o
● PD电源
" b& Q9 C1 \3 W( k6 }6 D# p4 A( [: @( [- o& \' i, u- E I
典型应用, y# _4 O, i( }, z8 }
1 i4 Q" r& W3 X/ S/ ]
, u7 `4 _: t9 {/ }1 Q$ n" `
管脚排列4 l# w+ c0 j, Q
4 t9 ^# O+ p% Q& F# G5 _
管脚描述
" i% e8 i) q, x8 ?# r/ i
2 v5 a- w7 ~( @8 A$ r7 |
& s% ~6 H. o. H- g# T( M9 j( r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。
, {; N5 e1 R4 B* m0 R1 b) a
! D; D o3 J+ C) O. B% e" \5 M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。% _4 s { C4 F( |3 J, H
9 E; J F2 p, Z% }# E3 \$ d, J8 i; ?
02、样机特性
$ a& U1 Q% H4 L, S B
; }1 ^+ P! ^: e2 Q) L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。2 I! q' z) {0 B3 Y6 i. H4 K
, e U' a+ w# C" [! f2.1、输入特性：5 @2 G3 y# F( a+ X
6 a& K f& l, ]
2.2、输出特性：
( f+ }1 w4 i g" G6 v: P8 N( Z/ t* z8 O& Y7 _* t" V
2.3、整机参数：. S: ~2 ]2 e3 K% Y' \' v% o
) W) A+ r+ Q! f3 j* o2.4、保护功能测试：
1 S7 F" O. ?6 b6 w
) r4 Q+ [+ N6 F2.5、工作环境：* W- V0 O0 G7 V5 ?% N
/ B8 F7 c. S* `( {, U2.6、测试仪器# s4 H" a9 C5 ~) w, }
8 m- u( Z( Q8 D$ c. W( I/ F03、样机结构信息2 r( }. v- K% E" Y( q7 ?
, b% A' ^# u$ F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。
7 Q5 A+ K s- [0 X2 K: T+ k5 h* ] X* A& b) q0 T
3.1、电路原理图及PCB 版图：: K8 p3 Y* H0 H5 u! L
（1）原理图：
2 d. V/ l) R$ T; Z. c
' {) l( t! Q/ Q8 J0 s0 ?（2）PCB 版图：
e5 \3 `' I; W/ X' z9 ~5 d R. k S7 f- k+ p; N, s1 m
- q6 f0 I7 t" n( C/ t) Q2 ]; {
4 b' c4 A2 \+ I& ?7 j" x2 O
& a0 f% O7 ^9 M4 l( M, ~) c0 ] y' A% O4 T& {' Q/ ^
1 V! M$ ?' M" ?( i) [9 B# o" ~& \0 G
3.2、变压器绕制工艺：
! v5 O( H( D6 l6 ?8 s4 v0 Y5 V（1）变压器电性及结构示意图：5 l1 |+ k. K$ |9 H) F& w( H0 H
# [9 K8 T! @7 F/ o" T# e; f1 w G: v; H& H2 g8 e
（2）规格参数：- k( z/ d! O7 k3 k8 Z% g! g
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
7 M7 e$ A, S% `, ?2）材质：TDK PC40 或同等材质；* Z& Y, K7 T* L& T H) L" |
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
$ o, U2 C1 V5 V8 N- ^4）次级: 三层绝缘线；) D4 }: N3 U- ?; C% w8 Y
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；. f+ @$ P7 j' u! {3 ?. v2 ~) Y3 F) y
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
p9 Q4 A, `; J, h6 e/ q' F, D7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
3 v! _1 a+ U, `" _8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；* ]- f1 h, p, y. w- G1 H
9）成品要求:浸凡立水。- Q" h7 F$ R0 g
7 X/ g+ n: Q |% G(3)、变压器参数：
5 M; W& c H3 X- l/ N5 J) i2 f9 U s' ?$ P" F/ W
* W: ~; F: R$ [8 {1 R
3.3、元器件清单：4 E1 h% C2 y+ ]: \+ M
1 E5 _; G* F$ {8 n% X- D
# ^& p$ M; s y2 e/ L04、性能测评
6 h. X; c6 a- Y4 o7 ~1 k, B* o: |1 t% S
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。
7 k. H7 S3 j( R, n, \
" W% z6 j# Q) [4.1、输入特性：& K( x2 j6 q( L9 ?
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 l* u+ o! T- ]. H6 y
, Z* b) B3 M8 m, \
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
7 O9 Q3 d" |% x8 V' f
5 e6 y$ z' A( B, [" [3 ^+ g7 d6 Y& T
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性9 _; R Y( d& s4 t M5 b$ \# J
6 v# j$ T5 C' v. _2 E5 T4 n表3、输出板端测试的效率特性:7 W% k& t$ q" l
& S& H; ?5 z) D; ?
4.2、输出特性：
. c' ~% ^; y& G" w2 v/ z注：以下数据均为板端测试；
( V# Y! | B2 G# \3 x- B
: u# b/ ?% \ z% L) y4.2.1 线性调整率和负载调整率：: S: R9 h# f( E
, ` [1 Y* ?+ `表4、线性调整率和负载调整率4 X, O: y% @- H
( u; |+ m, |# ~) Z0 x) W% ]
1 y9 e+ y/ z/ ~1 W2 @4.2.2、输出电压纹波及噪音：
6 b+ ]# W; B' z, O3 b% V- n/ J& B8 o
+ p0 _# [ X( t( M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。/ e1 G5 c- T1 ~" P
% Y! [' z7 e/ O" f1 _# n表5、电压纹波测试
" n" v& W F! E0 X) o8 u
* B1 k0 ^. h, w+ r* I$ E# Q5 V3 F: }9 E% v
纹波噪声波形图：$ f1 T0 z4 }& W& |% P( b: {; }
' e# Q! L2 F* ?* c
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
: l* V' y" l7 S' ]& FFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load , x9 h" F Y# B1 \3 X
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
* T! U. Y" ]8 kFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ( }3 ?2 X9 r& m1 W9 Y
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
, ]+ A2 m" C2 N h `6 t6 r, UFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load , y n f$ O1 G2 H1 Q0 I3 |
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load / n- c! U5 b- b
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 9 R( M8 D/ N8 ^# A$ S
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
( T* ~2 C# V0 T, H- W+ V
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
; u$ R* K" J" Y; N" ?6 Y* q3 x, ? t$ C
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load , N4 C- R6 J! Z: K, j" J6 ?, R
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
% {' r. {7 u" Q% L7 X5 f
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
! v5 ^- `9 x( W8 P2 C/ |- m
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load + \& p0 {3 @6 M) I5 H, _& {% I
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load + Z7 N% _6 d7 l% u- Q
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 4 ?3 l: L; |6 t: X' }% G- O
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load - w" q8 @. X3 J8 q4 i: u
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load , ?) l7 }! t9 ]( S5 k5 U
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
; Z2 Q- X @8 @0 W
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 1 j6 H m4 y5 h( S0 {7 l4 X
4.3、保护功能：; [# z4 L0 f$ L, E* T" k- z5 Y
5 ~4 \% F7 R* s6 Z. v* d- A以下测试过流保护、短路保护功能。( L; M" ?+ ] a) @1 o
% s7 {1 P, O/ U. D( ^4.3.1、过流保护：0 G* g; c! g& m8 t
( w9 D( K q7 K) l* H9 M' Y4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
6 p& [2 n+ F4 k" B2 x7 n8 R4.4、动态测试：
* K, \! |6 F9 f9 c1 B4 t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。/ g. d8 s* J! o- }4 K( |2 U
7 t$ F' q) l& z$ S* g1 A
5 K( n5 n u& {- X( V: sFig21：AC90V/60Hz,5V3A
2 ^0 Q! t/ G, t( d+ T7 [
# X* D N Y" E: I$ ]% A2 D' H" @/ kFig22：AC264V/60Hz,5V3A
8 @8 g' |; d% Z" e; t4 {( JFig23：AC90V/60Hz,9V3A
; J7 Q2 n1 }& hFig24：AC264V/50Hz,9V3A 6 H9 Z3 q6 a. @! E- j) u5 _
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 0 m" J" h% L! j1 G5 A8 t
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
. T$ |9 y$ i3 |) t9 D% ^Fig27：AC90V/60Hz,15V3A / q6 T2 K- ~/ U5 I# ?7 {
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A ! \" I* J Z2 |; v i/ h
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
7 U$ S% g& {5 YFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A * c: T5 r/ F4 U
4.5、系统延时时间测试
) r# z' K4 f, ^2 Q5 _& m0 c8 R
0 Y; p, c( E# q7 W' n1 i注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。! b/ \& H) I9 n: ]. v
9 a4 e6 Y n. ?0 g" N; H2 {" I/ [% N+ S* J
TON_DELAY @ AC100V，100% Load / ^0 B0 e# X8 x7 e
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 2 B- d& f; P9 X1 S) _
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 M# o4 g2 I: H9 c) T& u" c- tTON_DELAY @ AC240V，100% Load
6 i: j9 [7 a5 u' UVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
% V4 K; V9 n- R5 h. eVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
( d% b: D3 v/ C! e0 i* l3 \ p
9 }' t. q) H) F. C2 G* S05、其它重要波形测试8 n! h/ u+ L/ f8 {# B0 S5 j
1 m3 e4 e7 i! i! `( ?DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：8 U. o2 X: m* i2 f0 V
/ @: a' V* ~2 k% C4 u+ o
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 0 n, O! {7 ^$ i/ s% h
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
+ c6 i. H( }! z+ B: |AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
* _8 f8 [; m3 Q5 zAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
& p7 f2 A5 G) a5 R5 [0 k+ @8 z8 xAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # [- g1 w+ \( _- i! j* h
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # v7 f0 L5 ]$ y" T5 X
, m) J6 c+ y: e
06、EMI 评估测试 Z- e' T$ X2 n* N" W { G
+ h- b$ ~: D. X& g4 I1 c; r6.1、测试条件：
" Z" P7 a; U5 T+ m- A' o+ U: K输入：230VAC50Hz；
' ]; |% }9 h8 h& ]1 z输出：20V2.25A；
# B2 Y( a2 U, N! R _% S负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
7 @: C$ e Y3 e9 m3 T6 Y7 f2 f传导L 线测试PK+AV
# d9 Z7 a/ ?1 Y
传导N 线测试PK+AV
4 F/ T) h" P$ ~3 B5 M: R辐射测试PK+AV ! M I/ W: k! J: m6 p8 l
! r! S. s& [. x! n: W& I6.2 " a1 P v' w5 p' p
输入：110VAC50Hz；
9 L: ^5 q8 ]; E" A输出：20V2.25A；3 x6 c% N" t% z- D9 Q; i
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
- g Q) R( M! G. W* @. }: F p) j" {) H# }* e
传导L 线测试PK+AV 9 q; J! g0 T" t
传导N 线测试PK+AV 9 @2 a! B7 m1 a
辐射测试PK+AV
8 B, Y* ?) ?1 y6 K) y0 }7 c |
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