本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 ! m" ?/ x. g$ O# D/ ^6 h3 h& f
; Y0 k" F8 k6 s# M/ A3 q7 H9 ^3 s3 U本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
2 C4 B, Q! s$ y2 P3 l W9 t5 C& [3 O7 e2 |" V% _% n
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！* r' X- f# d9 F# D: l
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01、样机介绍& _* }$ b7 ] O2 i% n
% J) X' Y, v: W# C( 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。( v2 p" p2 P% u5 `& x1 {$ }8 w( `
) X3 K) n# t. T1 M
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CR6900A_45WPD 工程样机示意图 6 Z$ \7 p/ s9 w3 C
CR6900A
0 {& {3 P9 l9 q! y% u- }! h' A N
7 k* c6 h$ |0 N g, e: n3 cCR6900A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。& Z5 D# D- g9 X3 a* x Q3 E6 r
0 P R6 o+ e d8 N
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。
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主要特点
* }8 A2 ]8 f8 n● 较低的启动电流
2 D( o& U7 X, u* G, T● 内置软启动减少MOSFET应力* A | Z( C' K: D) h
● CCM+QR+CRM控制模式: J2 m' m0 r6 A v8 v6 m
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
3 M& b3 i+ \6 F$ R4 C( E7 _2 Q● 内建频率抖动功能，降低EMI
O0 i: c! l& E+ ^8 z● 内置65kHz和45kHz开关频率9 C3 l3 ^- M9 K1 H: Z
● 内置125kHz倍频工作模式
2 l) @8 j6 b: w9 ]) h, v● 轻载降低工作频率
: a% M! s6 [( _● 可编程外置过温保护& w% g4 x7 C1 W5 k4 r5 I
● 最大输出电流限制
i7 q9 _0 F% R- z● 自适应环路控制" x0 y7 L) E: r: C+ R
● VDD过压保护和输出过压保护功能/ u1 ^/ n$ h, y/ [& X
● 内置前沿消隐电路
/ M& r0 |; g: C: ]* ~6 q: y● 内置输出二极管短路保护
2 s/ _. b3 K" F- G9 |* ~● 内置过温保护
" d0 ?# n2 g% N; _● 过载保护$ z1 N3 X6 a1 \% Y/ x
● SOT23-6L封装
5 g9 M: c3 n9 n6 N& e# O% X2 I2 v! ~
基本应用
6 C# b+ _' q( d5 v4 f$ m. O: b% o● PD电源; x# s' e% W2 l# q( P) L2 w% Q; m
M& s8 S8 w6 Y# P" b" E ~典型应用7 l3 P# |* \, @9 M0 m( H9 m4 w7 F, d6 d# m
0 N$ f$ a& J: I. J& o$ d7 Y
- a/ x' s# F3 c; _# \
管脚排列
5 r: G$ D9 B9 X+ N, ~2 s$ y$ ?8 y% s# w2 E7 P( t7 B, `8 P+ X
管脚描述
4 `; c5 n2 ^) u+ `) `. T, m3 _ F1 ~
3 y& S* E, G, I' W3 P! |$ z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。
3 C6 w8 X$ y( q
9 s" \" }# g/ O' V0 @3 Q( e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。
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02、样机特性- e. |5 c3 P, M2 [4 p6 ]3 q+ p
" W# S" s4 F% j/ D! \
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。
) h5 g% j/ @7 w
& R( a, f3 K, S; V4 |2.1、输入特性：
% {# q/ I6 E+ F8 m( T1 r
% u# K/ \2 f7 }2.2、输出特性：
' _9 L$ k s( _
! V" P. L, j6 R9 C0 e' ]2.3、整机参数：
! E. O1 [" ?* O+ b2 y. V0 \4 A2 h* W# T8 I, {5 v% \
2.4、保护功能测试：
* r% \: n1 \) d# f: g& ^% [5 S: b9 h' D- c& r
2.5、工作环境：
5 P( ]( ?- }& s$ l: o1 U, g8 V7 y# {( J$ f% ?
2.6、测试仪器# ?3 b* C3 `" Q
2 [* H. J4 Q; d, H/ `03、样机结构信息" i2 `) n2 Q$ R% b( K# V
$ i2 H% h% V6 {/ }/ c/ C
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。) b' z$ R& l! J5 L; i
1 _% c/ \9 z+ n3 @
3.1、电路原理图及PCB 版图：
/ H+ ]9 I8 i* g. w（1）原理图：
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& g/ k3 j% Z$ U/ g+ `7 t（2）PCB 版图：
w6 M% n i- L8 J" {. y7 z4 `% S3 ^' ~- ` m+ F) u
, S; |3 ?& i) E o
7 w# j# D8 r" u' }
# P: l6 O+ r9 s. c8 _+ y5 T" z; [
$ d$ h% n7 k: q/ E& F A0 w
% S! x& `; ]3 ~, f2 P6 L3.2、变压器绕制工艺：
/ g. Z$ I: l! R* a（1）变压器电性及结构示意图：* q( Y+ f3 ~' d0 A$ A3 S7 E! x% r
6 e1 y' ] ?9 Z8 e2 Z7 L( ]* x, e+ G
3 Y! h5 C. a! F3 S" A" R- a# z' K! L（2）规格参数：1 V( Z; z5 k ?6 l* G, ^* \
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
$ M0 j7 ?9 I h8 o$ [0 z) [2）材质：TDK PC40 或同等材质；: l- t8 g% U; h, H
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；* |& A+ E; p- v) A
4）次级: 三层绝缘线；/ g5 d' N$ l( v7 c$ S M" u1 C) e
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
$ B) T$ G$ o( h3 e5 r3 q; k& S6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；5 z7 {9 D- [( m# F4 T, 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）；' X; }( q0 k$ T$ `' B
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- V. w( K) ]( @" T( N/ c. i9）成品要求:浸凡立水。
# L2 C: S' W9 o H- f
/ g( y! X% I2 [(3)、变压器参数：
% D$ F" x9 M( q* o3 W [5 { k. u2 `: N0 f( D5 n; V
, s" c& I( s2 j+ l1 w3 {. ?9 [3.3、元器件清单：
' @; t$ E, `8 m) P {; a9 O k% ~- ~, m- J/ x b
4 c1 e- p8 |1 }( s" D
04、性能测评
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$ ?9 _7 [4 o+ w+ @, S7 a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。3 {$ d# d+ X# ]7 b9 R/ r4 j: S7 R
" Z [0 ?6 P6 D2 {4.1、输入特性：
5 Z" A3 {' V" W0 C& }# l8 r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 j" o: k: E* h* ^
: s2 n% A2 v) i2 h* z表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
: F( h I) v/ l
$ U3 Q5 c# t' V( n# r# B4 ^6 N2 a. H8 w& q) \
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性7 [ x$ k( L: x, `( n" y/ z
# E* C% t U& {9 k) I表3、输出板端测试的效率特性:
& Q1 B9 o' L" t. J/ I
+ b* G' O+ f: ?4.2、输出特性：+ r9 {8 k* L8 b( E1 z, L0 L
注：以下数据均为板端测试；1 \* K0 a3 I9 l$ O8 u) I5 ]4 f0 {$ K1 \
* g" J) }5 M) j) @# j% y4.2.1 线性调整率和负载调整率：( e( T0 }+ |2 P5 j8 J; e/ g
/ R" D4 K) A" ?表4、线性调整率和负载调整率
8 T, W" ?5 N5 |2 M: V T- [5 l2 u( r& k8 C
2 r* X3 s6 p. N1 ^1 o
4.2.2、输出电压纹波及噪音：4 o! j4 c0 V" F* _
/ _* @# l( j/ o3 X% G
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。
3 M' N, M) w1 [! q9 b% F* d3 k! {# z6 v1 T7 l5 A
表5、电压纹波测试% d- l! f! ]1 ^0 t1 l
- V% `" V. B* S7 i3 I0 H, J# C! ~
, e1 Z# R1 J ?1 W
纹波噪声波形图：7 d8 { E" @" U
! ^' E- I/ U6 c6 u8 o
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 8 D$ `8 q! u7 o0 z
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
% e, a( j0 t1 U: l+ X5 _- XFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
9 [% ^9 y( Z' f: K: }( q0 `Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
6 w( ^4 m+ x' E5 h- `; P( e) _Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
* H, N& A! k0 dFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load 3 R" z+ d4 S! t7 P5 w6 q
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
' ^5 S# v7 w+ n7 V' Q( _0 v! n* b
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
8 O: |: r- r+ B! c# z+ @
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load ! O! e, p1 ^! A! J9 ^( D
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 6 ^" T2 G1 \- i
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load " o5 R$ t+ k+ {3 P' L
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
7 U& o9 J9 N3 D
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
! T4 S4 U8 _6 t1 d: ?# J; \
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
( q" k$ U- b4 q$ `+ d
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load ) m2 O, ^ C) s4 p. S4 Y# v
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
. z6 d% | {: G, @1 P- a" P# [- D
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
6 h+ _2 T: K) C
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load , y8 Z+ _1 {0 y. G& m0 x: F
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
, F: |6 a) ~5 z1 k1 r$ T
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 9 D! m4 h- e6 g: R
4.3、保护功能：" d o2 o! S2 h; [& h% s9 X
! i3 i- j' b4 \: x# W; E, W以下测试过流保护、短路保护功能。0 t& m, r0 r% j+ {
/ t$ m0 e+ ~9 o# L5 M$ [4.3.1、过流保护：
: m V# B4 D# c3 w2 R$ E2 `5 I6 U# r; a( A$ a ?. k
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A1 F) R; R& p5 W4 u" r3 m, u, K) C
4.4、动态测试：
. m! Y; a% C$ {9 h- d& C' k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。6 N7 }$ x! S, d# V5 s N, S$ e' S
3 X6 \' B7 p# \7 z
3 q. n' l0 x2 E- o7 r8 e) ?! _/ JFig21：AC90V/60Hz,5V3A - }* o$ V5 b* R- v. F
/ \. r; V( L2 T7 v: V4 ~
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 6 e$ i+ p F+ I3 R. L
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
6 m" O- q7 n) f0 E, nFig24：AC264V/50Hz,9V3A
6 ?' Z5 q4 }. t G! @Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
$ J* g0 T$ M3 { MFig26：AC264V/50Hz,12V3A 2 u7 W# H0 G6 Z& o( f
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
, ]% f3 B3 A4 X, ~& MFig28：AC264V/50Hz,15V3A
8 L5 l$ h0 T: j7 hFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 1 ?+ U' y0 F) V, h4 S9 Y8 t
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 3 r. I* i2 n H8 F, E v
4.5、系统延时时间测试
1 ]; ^5 W- q% b! W; O% W C. V+ Z$ o( }
! A% U8 W d; T7 \) R% }2 c- ]注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。, \. j; p! j) K* U+ L2 |6 e
; k+ R3 ~$ Y5 C
/ \! l( O" @% C4 b. N5 W b2 [( ZTON_DELAY @ AC100V，100% Load 2 e/ b+ l. f3 A% U; u
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 1 j9 ?( B2 a/ L2 d( L( A& [9 T
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
) W2 J0 y; N f. [TON_DELAY @ AC240V，100% Load
; v$ C" `/ L E. {! [/ _VOVER_SHORT @ AC100V，No Load . ^ a5 i9 T4 H1 l3 b3 e
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
X/ \$ W" p2 a4 n3 q% z# y- E& S/ E" Y- f- |
05、其它重要波形测试
) A! z$ O3 _" H t1 h" M8 h: P2 y u$ Z9 _, N
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：7 C5 K$ H' K$ R, x2 j$ v: u- T9 a
- J& B# W0 P- O% P" l: LAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load % C- u5 o. c e8 v% \
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
$ y% b2 Q) n5 FAC230/50Hz，20V2.25A 100% load & m. V6 i9 ]9 r9 |! ^5 M, r3 q
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
6 _, E" ~& H" B! ~5 tAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
. x, V9 d5 _7 M8 N! uAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
! K4 U2 x7 w" B& Y7 H0 N
6 ~0 v5 C0 f& f; c9 y06、EMI 评估测试
2 }# @1 X5 t! H) Y2 |3 _2 j1 R0 I4 E
6.1、测试条件：: X' k; C+ R: I5 O" a
输入：230VAC50Hz；
5 ^) S; K; V4 l! b( f4 e输出：20V2.25A；/ q7 F1 R i% v5 i
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B- I5 W9 g& |# b* W4 b- c
传导L 线测试PK+AV : u7 V6 S L! c; g/ f
传导N 线测试PK+AV
% ?8 d9 Y7 F6 I$ p% \6 `% X辐射测试PK+AV 4 @6 v: r. K$ j) A' e
$ g7 r4 i/ X) [! x' I1 l6.2
0 |2 ]7 y f" [6 w1 w S6 z8 i输入：110VAC50Hz；1 s& S# K6 G0 Q1 K' F$ G8 D
输出：20V2.25A；
V4 ^' M4 B" X: ~- V负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B x. J3 V( J& A& o; B+ m
' C1 h+ r# K6 F' i( G
传导L 线测试PK+AV # m$ V2 s2 p! \5 J$ b. @; c2 A
传导N 线测试PK+AV % @6 P) l5 i6 I# A- @6 n6 u P
辐射测试PK+AV - j5 Q8 U& s$ N P5 T- P: Q. v* }
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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