本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 / s; m) X9 b9 m" \2 \% k! D
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
) K: q+ |8 ?: ~; n
0 }2 S7 r* X. m- W( f, q0 X# _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！# I, G3 I2 p4 s* U) H0 D# m5 |
6 b; p6 H$ y% i01、样机介绍/ B( J3 v5 @9 l( r
B2 w& |$ ^% C, z# ^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。$ f7 b/ q1 H! t
) V" P+ J! X6 ]& o: m8 |7 o& H
- v3 Z8 G1 {$ s1 o
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 8 z5 L: f: R' S D8 j& D) o' Y
CR6900A1 r) m8 f3 \0 P" i& ~, K# c% l; C
% z. O" J: T, m _% u! LCR6900A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。& b% Z8 a6 w- I( J, {
1 m5 Y: t/ [( Y' h" E. N0 @
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。/ q. _" `) t7 y! Y( E/ X+ A( E$ A* }
6 [- Y. g& e3 A
主要特点
/ R5 v) }& i! l! o# g4 o1 b● 较低的启动电流
8 g' c4 B- n4 a% c( h● 内置软启动减少MOSFET应力
7 h7 t5 L# l$ H+ \6 K& }● CCM+QR+CRM控制模式# F: J& f8 w; ?7 I7 K3 l
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡 k: @% T9 F9 N% [& p7 P* p. e% D; T
● 内建频率抖动功能，降低EMI
, a8 U ]) G' U' _# v● 内置65kHz和45kHz开关频率
9 {) p, e9 b4 `● 内置125kHz倍频工作模式3 M b( ?+ B6 p1 H, q
● 轻载降低工作频率
5 C! \( o7 S/ S. H7 q) c● 可编程外置过温保护
& H1 o$ f) h$ _0 F, a8 D- e● 最大输出电流限制& e" X5 V+ p- ^+ V( `" j
● 自适应环路控制
% @, ^6 e5 W8 R- J5 E# i% |● VDD过压保护和输出过压保护功能
$ Q. P0 Z# Z5 g. ?& B! x7 D* B8 w● 内置前沿消隐电路
' J7 `, x7 H5 t4 c● 内置输出二极管短路保护3 W) D# {( m: M* A6 J4 s
● 内置过温保护, j8 H) d/ s* o
● 过载保护
# ^8 z2 x& T9 t6 v) D9 F● SOT23-6L封装
9 N3 H3 m& N$ e3 l, y1 U) I8 ~+ c3 a+ I \
基本应用
; f7 u. F; \2 b: r# w1 h1 Z5 O● PD电源
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典型应用
* T$ B! o. j, } S
( i5 y8 s: p2 P4 n9 f/ @3 p- i3 t: j; w
管脚排列( d0 b" w. u) G& G" G1 }! M! s% E% H
2 f3 z6 o: X' U! _% c; H
管脚描述
% U& U/ w1 G7 j2 C3 m
. |& Z9 U9 X+ ^- T
& e- g' I. J% i6 c. R# n) {该样机尺寸为70.6mm×40mm，在5V 输出时AC264V 输入待机功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 输入时的平均效率能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”和欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能；软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计，CR6900A 还提供VDD 电压从8.5V 至54V 更宽的工作范围。
! k% x+ c; e) u# z, L) ^- Y+ u2 X, y8 G0 H
样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
: d6 @( u1 [' y1 v, [ ( E( W U, a- q# m4 r p0 |
02、样机特性
$ A/ ?# {& i V% R6 V- s
2 w Z: ?7 w# ^, A5 Q3 G以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4章节中有详细说明。. u, i: O7 J) A7 h3 c' t6 _9 m
0 F" V7 e7 G* i$ L' v9 _( G, E. g' C2.1、输入特性：7 H7 F/ Q! }+ n* \4 O) e+ u
' M- l, Z" l7 _( \9 u2 `2.2、输出特性：
) [! C# _) r, Z5 `' v# n& U q- s/ m! C9 f( L1 u @& [
2.3、整机参数：
5 L% \) j) x" j. t" o( E' x" |7 A3 d
9 `. Z& m( t( L6 Y& Q: ]2.4、保护功能测试：
. {3 |3 c0 y2 T% a: `7 J0 d- Z% p
8 C6 K8 z2 F) ?- k5 {4 J+ y2.5、工作环境：$ n3 _' S5 w5 k; K6 g
" W* L6 n8 `* v
2.6、测试仪器" B# p+ _0 m6 S
! c$ X6 Y- D( T- U' @9 c) x. o
03、样机结构信息0 i6 {! T* z( S3 _" m
T2 U+ X9 J2 i2 I9 F9 [& W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。
$ m& ~4 F" Q$ l6 z/ h: s; | y
: R {7 v! u9 P, o: w3.1、电路原理图及PCB 版图：
9 E1 ~, P0 I" P4 Z1 ?! {（1）原理图：
+ D2 V+ I0 l( c( |0 \1 ^* m: O6 d, |
（2）PCB 版图：3 m. H8 a0 d% i# L
' W: m4 F! U; D& e, k, _' f C
" p u+ y+ ]4 H6 ?2 t9 K# t3 M: M0 {3 v: H k
, Q+ ~( d9 f/ X1 v& [& A) E) s0 y4 f, w$ n& ?: z
% k& h: b4 W. g4 p3.2、变压器绕制工艺：# T) q* u0 U9 \8 R( n: m% A
（1）变压器电性及结构示意图：- c. R' C" K% C9 N
$ Q1 _& o( Z5 M% Z( |5 s4 @
1 K, X( O) c0 \, C# m（2）规格参数：+ }, ^: y5 o6 g }( @7 B$ |
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；! ?+ M% F+ R. O
2）材质：TDK PC40 或同等材质；& a ?# a+ C0 v8 y
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；: ?6 J* Y2 ~ a1 @3 O a
4）次级: 三层绝缘线；0 R; e U. M u Q8 I$ x5 L4 y+ z4 P
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；: i6 t$ [& x* t) w
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
" v7 i. I+ q, Z: \4 x' X7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
N. W8 D6 |# Y- T4 {8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
7 u2 A0 _2 l! |8 N5 ^: f3 k9）成品要求:浸凡立水。& @. L* s* M1 I$ [3 d& y
' J( }, |7 D' D* ]. K* v
(3)、变压器参数：9 |$ n8 Y3 `5 j0 c- h: Y
/ p9 n0 H( B& C6 D- I$ }8 A
& o. Q/ `8 K( W3.3、元器件清单：% c- F% }6 ?( S# ~# ?, {
( L4 l; r& [9 c: w) k6 L
1 r; e, ?8 ?3 C6 V04、性能测评
4 B% g8 I! p2 B3 m. x3 q4 K4 g4 O* P5 ]7 _% i
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。8 Q3 }' E$ D% n6 `- \: {6 i; `
$ L/ y+ V4 h, W' m) `4.1、输入特性：; D0 `/ g6 `# e$ N: M/ p( P& }
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 c) f9 _1 |4 z
$ L+ }/ [; q+ a
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
1 O" e5 T/ r+ x p( [- U6 c) \7 f: l6 m9 T
3 j6 u9 `( \( y+ g; S表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性% U8 C+ P& J0 Y, O) m
9 W$ ^8 a# ?7 d9 \
表3、输出板端测试的效率特性:
9 e/ a6 E" M' p- ~9 u
7 y- j3 c3 J& u9 N3 B2 T0 w4.2、输出特性：
: ?3 x! l( |/ a7 p* }% o注：以下数据均为板端测试；6 D9 O: D: l0 n3 ?
% q' ~3 x7 e+ k) E$ S
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
" ]- Q! M# X+ S% j1 A: B# |+ a' C" o# D5 ]6 }
表4、线性调整率和负载调整率
Z% p2 ^ l# V0 n! A/ X1 U0 y; v. x
. F! F" E: J3 c6 z, d: ^' C
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
% J X: {% \/ M2 u4 g, k/ q
, a' W% @+ m2 q5 k, f9 X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。
O6 W# d+ Z! N+ u) ]# ~/ M$ w( V: R; g/ ]/ T" K
表5、电压纹波测试
* I5 K# U* E3 ]) W! ~) u( S# Y) {' P" X1 ~/ `* u* U6 @% U
6 T( i1 D/ g/ |+ L4 j纹波噪声波形图：8 N4 n& T, L& q, _7 `: s7 a. D
) z ]) F& b' @9 S, e& WFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
9 ^6 `2 b' U* F7 v9 VFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
, a t1 `( }0 x0 OFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
. w# I, y, N/ Z# H5 v7 `Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 4 W; }2 e) v# V( N6 V2 s5 e% O1 i
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ( k% ^3 r4 `7 s$ a8 r
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load & {* C6 k# x4 d5 ?2 w& K/ l
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
* F- B$ m& r% D7 O) c
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 6 q% d2 ~; _1 S; W- K9 O
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load 6 Y E( y6 N' X; e' `% I! H
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 6 ^# Z4 N& E+ H$ ? I
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load \# L, Q2 j! l0 z+ _
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
! s* `/ }% R0 Z4 w; [' X) V' g
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
$ t K- S" v% K9 D% x$ r6 G0 o* O7 M
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
9 F" B* |) i: `( c' O4 o1 L) m6 ?
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
: P' ~! H4 Q5 `+ j2 k
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 7 g0 T6 e9 m1 ?: Q
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 2 z5 a _6 x9 @
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 7 X0 j* I! x& j+ T
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
' M7 j3 I- f+ l0 s
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
& ?2 d2 P, v* r; ?4.3、保护功能：
( C* u& u1 @) w$ d% N: G# d. \8 T) {& ?9 B8 u! {1 @
以下测试过流保护、短路保护功能。9 p' z' ] T- J- I
# k1 w! p3 r! F7 z- N1 L0 P% D; N$ c4.3.1、过流保护：) f! \7 r6 X: R6 G
' E% d* t5 k4 J0 B* K4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
; E4 l. j" m- q+ g, _7 O% W7 I4.4、动态测试：
3 V- V( x1 {2 @2 O. q7 U% r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。
) m3 V; I1 t* n/ _; Y. G3 k
1 u* e/ G$ ]4 C8 o# e$ F8 j: H: Y; A9 u/ ]3 N" c
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 6 m+ V) m* h p) C$ Y- F5 f3 Y
- d0 W5 v# n3 }Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
3 J" a% l) D; xFig23：AC90V/60Hz,9V3A
$ U! @# e! `( H T7 I5 ~Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
- a* r# R2 ~- w/ jFig25：AC90V/60Hz,12V3A
$ k5 Q, V* Y9 h6 s6 @8 m3 xFig26：AC264V/50Hz,12V3A ; G* b: g. g$ F: h
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
& W: ]0 l7 C0 }3 L9 jFig28：AC264V/50Hz,15V3A . U7 v9 O$ B1 n4 l8 w
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ! a- b; R' L/ L8 x5 P3 d+ g
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A + S+ }) F2 q) F! m- F' H% @* A
4.5、系统延时时间测试
" E/ f5 a& F L7 n
( L1 ?* }# ]. b注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。( J6 K- N% X% f9 a5 k3 z( i
$ ~* N3 W- P- a2 ]7 O' \/ r. y$ o o7 I+ ]; U1 q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load . s& Z8 _2 r" ]; c
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ s6 E! g" t, Q- f0 h8 m
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
) t7 H; ~8 h9 M7 HTON_DELAY @ AC240V，100% Load + n+ c4 Y0 y, ~. h1 u
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
$ o# L% n( }5 f0 L2 X/ LVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
6 u, o' E! A" h6 Z" A; t* V
$ ]: O% Z8 O# A7 _: f05、其它重要波形测试5 L. K4 J! I( o L+ O
- ]5 r4 j' A8 \DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
( |* B, |7 V H" ]* w* m+ e% G) t
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load ) J5 Y, H8 H1 ?9 @6 c& F; V
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
- v( p; ~: ~8 @AC230/50Hz，20V2.25A 100% load $ q6 L& E n2 {1 O
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
5 Z+ Z6 W/ \2 G3 Q" w" oAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
' u; X: U& L1 O# p! UAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
$ [8 g# f9 H6 R; r8 C) P6 m( o5 o4 ~) y, F6 r" P. L9 X
06、EMI 评估测试; Z5 g/ _: b- A4 p
0 d0 ?; \" l% {: y- z! x4 h
6.1、测试条件：% {8 _, r- z8 F# w0 I) e
输入：230VAC50Hz；; @ w0 L5 s: t4 X! |% R
输出：20V2.25A；( N9 o* b4 X' ]5 t# t, t
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B8 L! `8 h: c8 W: x! V. @; b* j7 k
传导L 线测试PK+AV
) W. |2 e$ C0 X- {
传导N 线测试PK+AV
+ D! Q: {# w9 ~; e- _" s+ L5 w5 P( v辐射测试PK+AV
3 X. T+ L& M. b/ j, a. b1 c6 z+ a Y& ]- I5 l7 g2 A; M8 t7 \( z9 H
6.2 ! y5 t0 u6 Y9 C+ `( z: N0 u N
输入：110VAC50Hz；
0 `; q1 r; F* U: {输出：20V2.25A；6 H+ t# H3 \1 s: ?
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B% S$ }# K3 Y6 _& a/ ~! x: k
' A8 ~% t! k4 [! o+ I* Z8 z传导L 线测试PK+AV
5 g+ I- M, S* @2 M传导N 线测试PK+AV % Z4 q0 e4 z: L! d+ _' P3 n& U* h }- A
辐射测试PK+AV ; E; R6 J' e4 F* `) ]$ B* G+ 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