本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 3 u; `- K* C& l2 e2 \& g
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
. J; `8 p4 |+ @' X* w
5 z. Y" ?4 v' J6 l! K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！* k$ M" ~ S. l+ `! F( a
Y T& _" S0 G6 e3 ?01、样机介绍/ g! i- Y: d% u/ V
8 f1 h, T+ a( m- A
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 m% J$ `* p b) G6 `* ?7 I* m9 q
0 q6 t5 W. x# K a+ {, D: }
/ G* A {( S& t, q
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
& W8 ]1 W7 P l+ b) q$ ~8 O& i8 PCR6900A1 y+ E3 G2 i/ c8 B' G& O0 `1 E
& Y6 l0 ~* x" e2 K& 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。
}$ M7 }- _; }/ N8 v, k: L: ~; b, N! \" S; B
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。/ f3 F/ P5 Q( O1 n
. R, P6 [+ h [! V& e4 }主要特点
& P8 \: [: z" w3 T3 ^ d● 较低的启动电流
& k! m* ?& W& M: }● 内置软启动减少MOSFET应力3 {5 ]5 X' L; o$ M9 E
● CCM+QR+CRM控制模式: y/ U7 T0 J# v; L% v) C
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
# p- J5 Q# D# D8 o. B( G6 O' s● 内建频率抖动功能，降低EMI. ]2 d7 Y9 i+ ], [0 v
● 内置65kHz和45kHz开关频率
1 R5 F7 U. y3 U* k● 内置125kHz倍频工作模式
- Z3 @0 X" X* A- w6 ?5 A2 I& ?. ?● 轻载降低工作频率
3 N, q- W- v( q0 y# N● 可编程外置过温保护0 { S ]" E* }7 D
● 最大输出电流限制( f7 x1 V7 U, s, t% i) @3 ]
● 自适应环路控制: J1 M2 @* [- H# O
● VDD过压保护和输出过压保护功能; R" t% _( }+ ^; j. ?/ k) h
● 内置前沿消隐电路* f% ?- ?, A \& Q- Z1 P2 s
● 内置输出二极管短路保护
; _: d- @' C8 g" s9 l% N- \● 内置过温保护# l9 q5 o1 X9 K) V# R [
● 过载保护; N% v( j0 |: B9 Y7 g# W
● SOT23-6L封装4 k- G/ c" {0 [! P
+ [: n; J5 R7 o3 I, S, I9 u$ `$ a
基本应用
, X$ J ^6 x0 K5 f. _ m0 P● PD电源3 z; i+ D$ m1 a& Z* m1 z) i0 ], V4 S% t
: K+ k: t! w: X, e: e& g o0 U; S
典型应用 n% Y3 g) i% l+ w( B- G
7 ~2 u/ O: d, m* o( s/ x
7 Q2 w8 A" M" D& Z; X管脚排列
1 d& B; Q2 @0 I& C4 H% B) I( o3 D" l. d, C& V+ f; l
管脚描述* M/ @7 C" ^# I1 |6 _
2 S& ?, ]4 l6 |# e' ], ?0 M; h+ R- [. m% R" 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。 i& \6 o6 y( u% r4 W2 |3 L9 p" p
! l7 O! W& I4 t, 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。
* j: k7 Y/ }8 H* ?, l
2 v' M1 ?, H4 M4 U1 b" D02、样机特性/ g4 p6 s2 q' r
4 O- |6 E: I$ m) s' n- E
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。
6 h" n9 Q0 V5 K t1 V6 m3 g/ v) `9 A0 P2 J4 s
2.1、输入特性：
{ _4 z% C! J3 e- o" r/ t: D5 l3 F6 z' o8 l8 C
2.2、输出特性：
. X* t. x( G* p/ }4 p% e: |+ Q% g
s9 d" N& ]. n0 {) e. G" c2.3、整机参数：
3 P( u/ E& S: U- y2 k4 I" x. j" S/ N# J( A# ]& s) B2 D
2.4、保护功能测试：4 l1 u7 ]% B3 ?# t( `1 Z
% J+ {, Q5 V, I9 P0 v% H$ ~7 t2.5、工作环境：
+ L0 @* c1 |( N5 F m
% D7 _( u/ E3 I9 S2.6、测试仪器! c0 l3 L0 X# `# O: v8 ]! I
: a+ o7 H6 D3 k& w5 O6 v9 D" y03、样机结构信息
' V+ H$ q) ?& n6 ~4 k& e5 L5 p* T1 M! f$ [3 b* ]1 W( z0 E0 h
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。" i" u# S8 a4 g# X: }, l# C
3 y5 m% e1 I. e3.1、电路原理图及PCB 版图：" i; c5 o4 M% `2 ~* P' T
（1）原理图：
h& K* s2 y+ r L' N; U4 k/ W! O5 h: Y& h: y
（2）PCB 版图：) R( }: P# W. U+ }
0 H( o6 H+ s9 t; z
- T5 R0 G7 f- K9 O+ h2 s9 I, m' q8 {& [% v
% c- v# Q" m* @/ b
# `* i' }$ [( m
, N- @ I1 F- P0 U5 o+ V
3.2、变压器绕制工艺：
. \# t' b( K, p: o（1）变压器电性及结构示意图：5 Z4 r, E. u$ a
2 w: N) d# {9 B1 \0 i; l5 [0 w" _* L
. G4 E7 C5 c: @" M T: [（2）规格参数：
; r5 o( ]' z8 M; Q- q3 |1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
9 C' `% y/ [5 Z p# x6 ~8 @2）材质：TDK PC40 或同等材质；4 A) ^; M: A7 A- o" k
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；" `7 v! T: F* G5 ?! ~( T8 x
4）次级: 三层绝缘线；2 ^/ w; v% d7 ]+ X* M& V6 R
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；/ O9 u; o9 c/ i7 Z) Z/ B. _
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
; R: v# z V8 m/ q7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
, F1 e3 N, f5 c& F, v! i1 E8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；5 g- m1 s. b; Q* g
9）成品要求:浸凡立水。4 j; h8 [$ O8 p) B% T5 Z
9 d- y2 N7 |% z) {( s6 J
(3)、变压器参数：) a0 [- U, }( W0 ]" V) n6 c9 s
5 I3 s& B6 n# B. N* p% W: u; ?, }6 T' m. A' X# z0 m
3.3、元器件清单：2 Z' k$ i- g/ @# O) o0 K
" J( c: Y4 t0 E' n$ O z# b' q! k7 a8 `9 D
04、性能测评
/ e- {; G5 p& g# l3 |8 s" U, A% M* u% u3 P+ e4 c
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。9 c; O1 [* |( g+ {+ F6 p
0 J9 [7 ~7 a: n: S5 Z% t
4.1、输入特性：% y5 ?5 D8 Y: W) T+ C4 {1 [
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。. E9 I3 c% U, G, k2 \; O( t
* c2 L+ @' o; m/ J- K1 T3 w3 Q表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)8 K5 {, a8 d- t0 x" S
2 c7 u% c! Q5 ]1 p1 F! } Z7 `1 y
$ |& E( d: v3 [& x7 c1 W$ L3 A表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
H9 ]. p1 R8 q0 Y/ _) A$ {6 \9 {
0 y) U' I! ?3 [6 i& m/ ~# j表3、输出板端测试的效率特性:! Y1 e7 m* |0 e2 M& }# Z
* @, {: X+ l0 u) F& o4 _
4.2、输出特性：0 o6 p+ Z8 ? t& r) U) ~! l* b
注：以下数据均为板端测试；0 R) p7 ^3 W/ r) z
( j3 d' z) l2 f; R+ d
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
6 k! R0 i( ]0 G! Z
- r$ z' [; m' o% n- D表4、线性调整率和负载调整率9 l* y9 i2 k0 a2 z
: c# i" X! \" m, \) y8 C' p2 N# k* V$ o( ~3 D/ f2 Q
4.2.2、输出电压纹波及噪音：# P. [# N" r, p, }: ~! L% X" z% O
4 j+ Z3 m; ~9 E: S# ]. L, X5 D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。
1 ~' w+ o6 [ a+ {
9 s+ t* y; {* o5 P8 A7 c表5、电压纹波测试1 h0 ]" ^' `, D1 X% m: Q; w q
7 V3 O( _% f' n0 s5 P: F
8 i/ _3 e* c5 a* J1 y
纹波噪声波形图：+ e! F# W$ J( d6 K
" M+ `/ z% v" t% }Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
: G o- D7 ^8 [* S( G" d s0 i. BFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
8 n i6 P; r! KFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 0 Y2 i$ @; V$ n4 X) P3 E
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load % |/ d7 g: D7 r% A/ y
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
: z" N5 d, M* I/ P- A" C& {" t5 }Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load : `+ ^9 j% Y; a& J7 N
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
0 ^5 y/ @( j3 e0 K
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load . y5 ~' t- A) Y$ P' D
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load e( b; ^! S7 v& j: A+ a
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load * ^% F7 q7 j5 F0 c9 j' D$ A) T) H
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load & T& z+ q6 l( }& U. Q+ Y7 q6 x' c
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
. G/ Y, b! x+ ~8 U, }; f
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 0 p0 |( m. l% [( e. d' K5 \' k0 d* ]
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load $ |; |: j3 W: _* k
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
1 z* y7 j: w5 Y' b7 k" v
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
( Y- u. b! {" K1 c& Q% I' f
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
+ X1 q+ E- F# l7 T8 [
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
/ o" Q+ G* B2 B! d1 ]+ N
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
1 v1 A: l+ }$ C9 N
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
9 i: [* s: W9 y2 V4.3、保护功能：5 Z5 E- k* `" Z4 f
3 {" P' s! k a' a& u: Q
以下测试过流保护、短路保护功能。
q, A+ P0 F" U- f
/ K ^ i0 N5 i" i" Z( U4.3.1、过流保护：% @" z2 x9 M! Y; i3 i
4 ]5 t* e S8 X. [# {" ^' r
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A2 {6 @, h4 d$ L" F8 ^
4.4、动态测试：
- U1 }9 t0 t3 \0 O& T! d0 W' h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。
% D2 V6 K/ q2 d+ Y; |! r% M; k: |; w. `4 A
/ z- x. ^6 t3 U2 }5 @! Y9 CFig21：AC90V/60Hz,5V3A / K( G2 p9 u8 G# H- N
" f% e1 `8 K) a/ M% R" |9 K6 W
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A + _) y1 V/ D/ l9 o+ ^( u
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
: O7 Q+ Y3 i. A8 G! e" {3 ?* TFig24：AC264V/50Hz,9V3A % _$ y6 Y/ `; I
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
" X4 E- g, Q! C" @3 z$ r! AFig26：AC264V/50Hz,12V3A
! u' ]; w- @# L, @0 e+ UFig27：AC90V/60Hz,15V3A ' R; ]1 J ]9 X5 e& L
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
+ F3 f8 C- \; \. ^2 s' M$ OFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
( J' {3 Z: g6 n* t+ QFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
8 q: N+ A( R0 @: V. p# z2 @4.5、系统延时时间测试; b1 P0 \# M5 w- k V
A+ ] {# q# D6 v, G
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。( M* ^- }5 P% f0 s2 \
5 W" @* \! Y5 J6 S' D
- G) r4 C) }! L; t+ u: b9 o9 O
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ' k7 O' a; J4 R1 a7 d+ M) U/ Z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 8 [% @# p9 v# E/ M8 T0 W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( k) \8 S+ N9 ]" c8 z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
6 m. |% Y2 c, K# w) m! K3 G$ k) pVOVER_SHORT @ AC100V，No Load : x; [0 ^0 H8 R" N' S# X
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load 7 b6 I' w+ p, L3 Q% o/ f L" M: U
3 }7 D9 z& z+ h; `05、其它重要波形测试 @/ Y0 ]3 K$ Y- D' X5 _& p2 U
: j; ~* T2 z) ]: j% i! n+ ]
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
8 V; z6 Y5 d8 |, B1 n
0 ^' E' n% a7 s) cAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
2 S2 M+ ^) U( y1 C8 b0 m+ y& BAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
, w# U( n: u4 w- CAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
6 Q5 k1 r, P# t% u2 CAC264/50Hz，20V2.25A 100% load # |1 `$ x" B! O2 A/ Z; m
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
! D& o: H% H! O* iAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 2 N8 g7 X' R3 q7 e( W& A, h" n6 x
# i% @% P; m( j
06、EMI 评估测试
3 H5 A3 P" u9 o- p8 D/ R% {! O
% t1 Q# _5 t8 g4 [ h) l6.1、测试条件：
0 L3 a3 F5 v$ x5 x输入：230VAC50Hz；
9 v2 P5 Q% r/ K; W, T% E! t输出：20V2.25A；4 p0 `# z( B7 n: c
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B: B9 g9 W! q& ~+ @9 J
传导L 线测试PK+AV : N ^/ V$ m* P2 h5 Z' M
传导N 线测试PK+AV
' D. i/ [# V) A! V辐射测试PK+AV 6 W: ~9 b1 \4 F8 g- O% E' Q
, [( {) y3 X7 c2 l/ h7 Z6.2
9 G3 i% \6 i$ H输入：110VAC50Hz；8 A& K$ z# x5 Z, }5 ]$ q9 [ \- r
输出：20V2.25A；
. k+ f! \. t# ^+ K负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
7 V9 Z1 v7 b! j' g; s4 Q. X" v# H& V2 J( c2 a' e: a4 N) L
传导L 线测试PK+AV ( b, V3 z$ ]' T: _2 R; \) o
传导N 线测试PK+AV
4 M. a$ C& h/ F$ Q
辐射测试PK+AV
+ F7 p2 e! F5 Y" F |
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