本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 - J9 I2 _" H8 v6 n3 F
5 C8 p Y( J8 ?: Q& u/ k本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
G; w7 p9 u0 D6 j
: V. m# T; N* V8 t( I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！
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01、样机介绍
( L' D& Q$ ^: m7 D5 N5 Y! F" K5 t b! ?' O) \" ?
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 e8 o- k; o, l; {9 k
. g# w! O, O0 B, ~% A6 J9 g( m
2 R, R# z9 r/ U) T" y; ^# Q) s8 C
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
4 [, x' t' V' B+ g+ aCR6900A
, x# y/ A4 d( w# r
: s$ ?0 M" a7 r( z( Y7 l3 p' |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。
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3 L+ Y @7 y7 G1 p MCR6900A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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/ J5 C; ` Z1 `( a2 R$ U主要特点- o5 I; v7 j! R" a3 e
● 较低的启动电流7 X& K# t. B& S# j/ H! _4 M1 L
● 内置软启动减少MOSFET应力
- L& d3 z5 ?: p1 l% s a● CCM+QR+CRM控制模式
4 w: i- e+ `1 k, f; m● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
2 L" i0 Y. s9 w4 ^! f7 G9 M5 Z● 内建频率抖动功能，降低EMI* R2 h9 l/ }( [$ V* e& K9 e
● 内置65kHz和45kHz开关频率9 {* o @& ^, `: o
● 内置125kHz倍频工作模式! M5 \7 F1 f9 l6 B E+ Y
● 轻载降低工作频率# O4 n4 i1 J8 w8 ^+ h: ?/ A, o* k- Q
● 可编程外置过温保护
2 Q- e" d: ?4 B4 a( _+ Q7 F% V● 最大输出电流限制
1 n( h" U! Q/ q+ q( B● 自适应环路控制
% y2 P$ o) q) l● VDD过压保护和输出过压保护功能, e4 k: p5 f8 S, G. |5 C
● 内置前沿消隐电路
|/ _% k7 r/ T. P; K3 f+ S● 内置输出二极管短路保护8 a# y, r! C) @9 P; c3 x9 W0 S
● 内置过温保护- x# |. o( J+ M) A: W8 J
● 过载保护$ j6 o2 J* \' u! k! [% i5 w6 `1 F
● SOT23-6L封装
+ [# X8 @* f+ ?4 e" E6 ^$ y2 w- E* {; I- x$ M
基本应用7 Z. m7 ?4 z# |* _. Q3 t" {# {, p
● PD电源
: @6 Z" Y( j0 R9 {! |1 t0 J& R- M* ^% { C2 B! x, U
典型应用9 a! @9 m4 n+ ]" L/ T* ^7 J' g6 S
& h' R" b a& h
( c: {5 ?% r; x: q' ^管脚排列
+ a/ E% N( z0 S) u
/ R) [ U/ O2 K$ X管脚描述1 U* N4 p. D# M$ o. v/ x
! W" Z ^7 u# q/ [' N
) N! ^1 x% [9 o6 [' @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。
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8 q) l- o n* L* g0 @1 I n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。% ]7 R$ H2 v4 j0 J. i/ ^
( K: a8 W3 w/ D O. {; Z
02、样机特性
& m2 ]& q' O7 K4 w4 A4 t7 x/ s9 s* E V" ?4 T; B, m% 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。
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2.1、输入特性：
% I! V$ T' S3 \7 e
6 y c5 s1 k! J6 G8 ^$ j3 k2.2、输出特性：
( r _& r+ B" V. l- y
9 ?9 @+ B w" |# L+ W2.3、整机参数：7 K) F" Z1 }; X5 c
& _& B/ X2 m1 ]) K, x) J, ^( b2.4、保护功能测试：
& |/ @* e. Y8 K; b1 Y: a5 H/ K d: a) x. B2 ~
2.5、工作环境：
3 j, D4 |/ s a# x B' j8 P% E: ?5 H9 A
2.6、测试仪器) L. B; |8 i/ O. u8 R
1 B/ H/ g' {% d- y* L
03、样机结构信息
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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。* e6 K$ X+ |! w& B J# k
" D4 R' y2 g) @! c3.1、电路原理图及PCB 版图：
" `- C; A0 W% Z- X2 Q# w( r（1）原理图：! z- D# ^- r4 `' }( V
, |3 ?: ?6 q* v. y
（2）PCB 版图：
( x. C- f1 A9 m- b- g1 P; K3 B( ?) k9 O. K# p4 R" r
% C5 D6 v9 f& c! `5 U/ p2 ]& ^
8 S# y: Z* U8 ^* Y' c2 J% v/ @- I! u$ F, j1 Y6 W0 {" h
* {, G+ H, |9 X. m
3 C ]( _; }) p( R/ Q2 M
3.2、变压器绕制工艺：
; k1 `6 H, F2 q S3 g3 [（1）变压器电性及结构示意图：$ }1 T$ f1 X3 \: M Y0 [/ t6 U
0 v& g' N/ Z) }+ M( V
' E8 U( H4 T t0 `. X4 V
（2）规格参数：
f$ Q! E* K& w1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
5 o4 l! X2 {0 ?- P8 i4 F# u2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 O' h: `" L: X1 r7 I3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
" x7 Z; E1 n! K5 V3 N) n4）次级: 三层绝缘线；
; K/ ? n3 J6 g8 Z, [5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
. R- |9 d* m4 K& @! F$ e* @5 H, f/ I6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
# u7 W( e/ P# B" X0 I6 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）；' _* Q) b% k; \& }. ?# b
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
/ U- W& b" |/ r9）成品要求:浸凡立水。
1 X. P+ X, P% Z) o
+ U6 L# L4 d; }6 c% ~6 n(3)、变压器参数：/ H+ O s" B+ l' K J& z$ s
: u0 U% T; J/ J+ L
?, W8 n$ K N9 Q8 u3.3、元器件清单：: u2 _6 z! x/ Q" q) W; d
: U |# Q% Z. w4 y& G+ M
) j- p" z# x6 [8 y/ Q5 z5 W! m
04、性能测评
2 ?1 |2 w# @/ } A+ a( p& i e- X" W i* e1 T- g {* _+ u% }: n
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。
/ o6 M5 ?; Q8 T& _: V7 Q4 U! Z6 @# t
4.1、输入特性：
; c+ L3 M2 l+ {0 ]: {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 F- ]) L7 ]! J, h: ~; w
3 n3 C5 E1 V8 B1 \" g: c表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
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6 T! P, b+ W* h" ]
0 @5 W' R& ~. G8 ^' l' Q( O表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性. L; |* r, ~ c; O! G8 I# Q; S
U! Y+ y8 b6 } s* d表3、输出板端测试的效率特性:
# c& b8 b. M9 @" T, ^/ s2 @; [/ K6 H: ?
' M& a! b6 d8 X* Z0 g& d) ?4.2、输出特性：
5 i% m% r5 w" o+ e: [$ a, H/ ?注：以下数据均为板端测试；8 V: Q' b3 P' J( `
8 c+ J0 S6 ~" P
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
2 C' K1 m' y( w+ X: m# g$ R+ F3 _3 l$ d
表4、线性调整率和负载调整率
# w& t+ {) v! o( ^* f7 _' `! }5 ]+ S" T7 q Y+ N
/ _3 L! Q, p# ]7 D5 |/ P
4.2.2、输出电压纹波及噪音：: J f9 b2 @$ u% f- w: ]* e' U: @
" B6 I0 w* i, Q2 Z: \3 i
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。
+ B: g( G/ A f+ _% V$ j' ^+ f1 f. p
表5、电压纹波测试! C9 _, E Y: X; H6 L: A
& y5 i& q( c5 G8 ~9 `( z
2 \3 h3 H2 w2 l$ n3 c# G
纹波噪声波形图：
z: A$ K+ @! @. z( Y% j# h' r' y' {& R. K
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
" [5 @; {7 o* p$ }, _Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load , k) `8 v, T, B2 \$ Q& H0 x4 V
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load - Y( l! ^8 \" `- v) h+ }/ {
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ; E8 A) I( p5 i2 Z3 j2 K
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
, t2 D! p- T9 zFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
8 D3 m8 k) d7 n& Z0 Z4 j( j' d
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ( W$ [" _4 }+ a0 M) ^
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 4 X Z K2 L: G) C! M) }0 M. X' k
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load 1 M$ ~5 |" I# ]' G+ Q
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 2 a( Y5 }0 {0 `1 s3 A V" \
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
L/ b8 y+ M' {/ [) j/ w3 K* D
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
! ~# \4 q% X% E$ y9 F$ k3 I
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
/ n% w. C( \9 c- c
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
/ n4 C. O b, J. Y: o
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
0 d9 }' j* I3 l
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
: W, G* f4 I! }. }! z8 v8 ]% k
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load ' ^! t7 q; L4 ~& h( I. N6 H
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load / E2 J" L0 Z% R7 ]
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load % D4 j* I6 L- i6 ^# x; j
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
+ ]7 i% z4 j! b/ s4 f$ F4.3、保护功能：9 _7 }0 Q! x( @# S0 b
7 A7 |# C- h5 j/ n" {4 _: Z \$ h以下测试过流保护、短路保护功能。
+ a5 S1 m0 i5 s6 M3 _7 l; P- K* {/ T; E
4.3.1、过流保护：
3 X/ W6 @5 |, Y; q3 N( a& Q! N" \
0 v8 z# q4 D5 J) |0 j4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A9 }% n8 [/ K5 `* @2 Y6 M
4.4、动态测试：" ?* |. `) b' _. s7 ~
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。
: a4 d( o7 E' `; V. m, v+ k. B* D* T/ C- R. U" ^( A5 d6 a
; P; t0 f1 T7 N- a, f% E5 tFig21：AC90V/60Hz,5V3A ) Q" T1 `0 r4 K& S9 F
7 N3 V. g4 C* [3 UFig22：AC264V/60Hz,5V3A
- A% T1 |' D' g+ x& dFig23：AC90V/60Hz,9V3A ; [9 H' X" L2 y/ {
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A 7 I0 h& j% W8 {1 x2 i
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A w" z! A6 l: n3 K' f6 ]
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A X' x: ^" \; {4 W3 T7 T. ^
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
5 w- ]( I% H/ d* w7 L, {& aFig28：AC264V/50Hz,15V3A 4 X4 n Y7 Y! g% g3 [
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ! G5 N/ f& ]% Z5 ^$ T
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
; `# F$ e% K- N2 g, P* o" x4.5、系统延时时间测试
+ v q* ]0 S X% [0 a1 c) {$ s d. [1 u7 s; l3 ^
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
) \, W j3 k* f+ p+ E6 o# w2 I+ V( K0 X- D
" C& ?/ ^, N3 r( UTON_DELAY @ AC100V，100% Load
: C5 m9 }% j+ ~2 j \TON_DELAY @ AC240V，100% Load
& i" V0 H( ]8 J, Z8 K7 z4 BTON_DELAY @ AC100V，100% Load
( i k& P% C' I; L2 U6 E! O DTON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 A8 _. V2 w8 q# }* P1 b$ EVOVER_SHORT @ AC100V，No Load , F) E4 g* N$ R) b
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load " l) A* c4 _9 ~ q9 H
1 S9 B$ m* A! ~5 G6 u. H05、其它重要波形测试
8 `! ~6 I3 j, [* I2 i7 V) [: t; ?& j
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：1 N$ I) j7 C/ Q1 X J' K
) v; Y0 f+ c0 t0 f5 `' @
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
; d( Z1 a# J5 DAC115/60Hz，20V2.25A 100% load - B& H# V; A+ k) @, {
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load . ?( l. c) \: }1 G; @/ z, c4 g0 E
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load # [: C: Y9 p/ Y+ a/ I; u7 f4 }2 K
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
8 r* v0 y8 n# M0 E: m a' ]% j# SAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
7 _# n* ]; _/ E1 F$ r
8 N1 \: Y! Z* X& Z1 g: j06、EMI 评估测试
) T' {4 V+ F; K2 `$ K+ F
1 {' J m7 ?, M8 F/ B0 C5 E( y6.1、测试条件：
7 V; ^; Q: G$ c2 R4 F% i. o输入：230VAC50Hz；
- P8 W) f. h# a: N5 W& h0 x输出：20V2.25A；" x+ n; W' J/ m, [
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B* M @5 R# Y3 i5 o; l' A. n
传导L 线测试PK+AV
0 V( `* Y2 Z4 y& a4 B
传导N 线测试PK+AV
. ^+ O$ V8 p' k3 M/ \辐射测试PK+AV
, R2 H( S/ ~9 n3 C- @5 I1 ^, N+ T4 {/ @7 @, F! k
6.2 $ c$ o3 U, C- V8 s3 _. A# |4 l
输入：110VAC50Hz；
" L/ ~- n! ]/ e+ ~输出：20V2.25A；0 b# \, {1 c, ]/ N0 m& U
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
- }4 u5 [) j! |6 h) |! u3 S' L4 |9 N. z
* T- d1 `. J1 `9 k传导L 线测试PK+AV : z P. \# N& n8 o4 ^
传导N 线测试PK+AV
8 Y; V# C3 f% g! b1 r: \
辐射测试PK+AV . J2 E& c- T; \
|
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