本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
. {5 d9 H* @! l7 d
0 i& R! R& m1 t3 @4 Q8 s) F9 g本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
; d/ h T }9 N* V2 w1 M
! q9 F& n: @% z) X6 {! f% F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# Z; A T% U4 G5 S8 r3 l" G) r- L. q1 Y
01、样机介绍( f( }( y) C! H2 w% c
0 m$ {7 @ D8 Z( \* B$ y! u/ c8 p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。. D- H3 e4 J0 K& R
, `' c, ~! d, b) I
% [4 F5 a$ J1 H! x* M6 k
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
2 X! V) B6 s5 p6 ?6 g- g& JCR6900A% [. p+ \: P N& F3 J. x
6 }& e5 x4 h2 @; K0 u& PCR6900A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。
) ~2 h: d1 J8 f9 s8 t* @+ J3 U% z# q# a
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。: m2 ^8 r' F+ y {1 p$ [8 p5 i
+ g: b# z) C% O. u
主要特点4 @1 G9 l r( ~5 @# k! x
● 较低的启动电流
" C' s* i( [1 v$ y( q" k1 O3 o● 内置软启动减少MOSFET应力: A6 r3 j! u$ L* ?" w
● CCM+QR+CRM控制模式- o H8 |, n' a9 i# P
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
1 p6 F' T" I7 o8 m● 内建频率抖动功能，降低EMI
1 J r+ o) y# A! D, R" W3 x" v● 内置65kHz和45kHz开关频率
( p& O6 T' q5 p1 e● 内置125kHz倍频工作模式7 w/ h: E8 a8 h" T. z
● 轻载降低工作频率" f7 D- \1 T; I0 ^
● 可编程外置过温保护9 J5 v$ |' q* s& R1 n A
● 最大输出电流限制
( _' D& p1 p! i& {' o) m1 H5 ?● 自适应环路控制+ ?7 w( W' r0 x* D( G5 a! A" P" C
● VDD过压保护和输出过压保护功能- ~5 E0 Z) E5 m0 W6 i- K2 }5 J
● 内置前沿消隐电路
9 b' x: H8 |# o+ v, w0 O● 内置输出二极管短路保护
4 E( X# @/ S6 q5 P0 q● 内置过温保护( ~" \; x1 p! F2 ?5 ^1 [
● 过载保护
) _- N0 Y* q% w0 i3 L' z. f( p+ B: [6 t● SOT23-6L封装8 X0 V6 W" F# H
1 @( J% @- ~0 z1 ` }
基本应用8 R% ?7 C) s" a; b
● PD电源
! t2 v4 j8 V2 r" P5 n) ]
& \; O, t3 M. b4 P典型应用) W5 l4 l0 w f! N ]1 e0 e, [
$ U( S. j$ c4 @+ [
0 ^' w3 x2 n6 n. ~+ w管脚排列
) L4 p& b' }# [% n, v2 H8 U5 [" I/ n
管脚描述+ V' V% \/ K6 _+ P
) `, K1 G, C) f2 X
4 z' ?1 P2 v) D% P3 \! v
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。/ W# @ h5 D! d7 f5 R9 T: s
+ j5 l) h' z: x# O% T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。
+ I( \3 n1 u- N. I
/ C- [9 O: T( `% ?. q02、样机特性5 _! V% F! x2 k- P! A' \8 ]. [& Z
+ B1 U" G: d5 q+ x- y. ]1 P) |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。
! x' T6 `- Z$ }# C! a5 r% O. g# i* P2 r3 h- p4 _# h: j. e
2.1、输入特性：1 j3 x/ Z9 M: Z2 @( u
' [/ b7 Y7 y( P5 I- S) ]2.2、输出特性：
! D' g ^3 D! B' x8 h9 o5 ]0 u l- l- g) [/ H9 @- {$ d" U' _% b
2.3、整机参数：
) Q* l1 o! p: Y6 e3 S
& ]8 C* N5 l4 X2.4、保护功能测试：' L% s; t) d, Q
; ]9 R; f% B0 G( {2.5、工作环境：
* X- f. p% l( ?/ |* O& T
# p" A; {, O% q' \" L2.6、测试仪器
( f- t; c& f. y5 w5 s
* d+ @8 o6 O" R( e03、样机结构信息9 k, e5 p) [4 G. r7 _6 d
0 c* o4 ?/ K: g4 U0 y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! Z, G$ d: A4 v6 A) t. S
/ M" l# I; ?7 F: e6 ?( U3.1、电路原理图及PCB 版图：4 b$ z6 e/ ^ k* z& P
（1）原理图：
- _- Q# o& G9 t5 W* j
( v" h0 ^6 ?! X0 ^4 j; _# ~2 p* `! U（2）PCB 版图：
2 ^; b( R+ O" Z6 j% y7 |# f. X; _& d. b! i
0 S9 M! V3 [5 _* i
% ]% y, o! n7 J8 X9 q7 W; c$ K
+ x) i" g4 S' v" I8 f6 M' U# B2 X7 _" `5 S' g c6 [/ Y0 _" R e; h
4 ]1 G9 Y3 Y) d/ X, o! x3.2、变压器绕制工艺：
: ~, o7 M& W6 m' \（1）变压器电性及结构示意图：
$ L% N3 u& S- e/ X# V% Y0 H b* f2 h q, g( [
4 s B4 f }& G6 D# J（2）规格参数：& T& P* `: z" ?. m" M
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
; ]4 O3 J+ A/ G3 I1 ^8 [2）材质：TDK PC40 或同等材质；' f7 z/ e5 p8 K* @9 {7 X
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线； I( W! `) V& j6 G, W6 p
4）次级: 三层绝缘线；
/ k2 q) O& o7 D! G" J1 [2 @+ B" r5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
* ~& M8 Y2 C) [6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；& w3 P* j {: K7 i* p
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）；% n) A6 x7 ]6 o
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；7 k4 b q" b0 c1 J' }# |5 |
9）成品要求:浸凡立水。5 _# S3 H {( `3 N8 ^' B: X
1 C) B' G: T3 Y; N1 v(3)、变压器参数：' `/ I7 q, t& l1 n, v2 j
) D8 R0 o. ]# B1 R; l/ }
" L) ?3 C8 s1 q" x' }' u7 C0 w$ M3.3、元器件清单：
+ S( c' |4 _( c9 u, z0 j, s, ]( o+ n; {9 H T+ @( _
: c* j. o7 k1 N* H" U
04、性能测评5 ~1 o3 L' f) s
) b& ?8 S2 w3 Q" P+ O. T
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。6 S5 d$ S6 s; n, r/ J
) E a; P" |+ r. _+ z: H
4.1、输入特性：
! ?! p) m6 ? g. Z) E; X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。
( _7 J3 O& ?& Z+ g1 Z) k- L* |" ?9 B
' Q. i: n" x5 l/ o$ B5 J4 E表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)# _, }' u2 ~8 H O# i. [( A
' G. e, p: l6 w0 R
; r+ b0 V8 G& H! b' g' L/ c& a表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性; d; C/ \" c' s+ j
* e* J1 C c+ j' d3 [+ B' x3 U
表3、输出板端测试的效率特性:- F$ H& w) i, z% u3 H
6 m* e) X. H3 p. R
4.2、输出特性：
. t8 h% X! O @9 q) r1 w注：以下数据均为板端测试；8 c. I. F+ w1 E: \; W& F5 X6 k
- b6 p" U. Q* m) L) G0 y" K, I
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
; D" B2 M |2 H9 R9 U, ?
. S( R- {9 Z6 A" P7 v1 ]表4、线性调整率和负载调整率# e$ b: k f0 {+ j2 Y$ f
- X& H; A1 ?: ^
& m9 i2 e/ i. ?$ d
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
' a! z9 |$ D2 m, }" e7 c$ v/ i5 ~2 }$ D% Q: \
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。
) O& i; P5 \1 N" ^' q/ D; y7 d0 M& g0 ~7 J$ g8 j c" ]
表5、电压纹波测试
) K/ X/ z7 `0 S0 M9 r# e4 j! x
* {6 y5 P- s+ X2 `: _3 z6 l: a4 l, x# ~3 K. X2 }) G
纹波噪声波形图：5 Y$ U8 G3 h" y! \( H0 i
' U' `& H! H! v5 O$ h+ ?
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 0 z5 P7 M# z0 z0 M3 f
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
$ T& a$ H; D& p2 G) i3 NFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
9 ^0 L0 _4 [( p3 l# h UFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ! B. s" b2 n" x) k& |( O
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ' Q! w$ f4 Z- @. x9 S3 ]
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
; C' w/ P! Y. w1 w
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ' ^: J' X1 W( T( _. @
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
; Z6 `3 S! F3 H+ H
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
: Q: {2 Q$ _% W# w8 ]
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
- U4 `& _2 d" z" e" T! F
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
O# k/ S( N* F1 _* |
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 0 g# ^0 y: c P+ `4 |8 [1 i
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load ( z8 a( e. ^( d X
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load 5 z- j2 j% w( F2 F
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 1 V& _. ]; Y F- j+ j x' ?, I- ?
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load ; N. Z `4 \& G S3 m4 ~7 V5 u
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load & ~! [# A+ W+ l' K
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
; n1 }; J* R+ p' r
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
+ I& P% U8 B g5 O2 u
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 4 `' [+ O5 [( }) s
4.3、保护功能：
% h& c! a8 \; }4 {* n& m
$ y+ {0 K- A% ?" \* k+ i& P以下测试过流保护、短路保护功能。
! {' j8 ~, L6 J2 V1 a1 r+ y8 Y
# p: k1 B# p& P* p) R4.3.1、过流保护：# t0 N" C& X! o$ p
! A: E) O+ r0 B9 S+ X4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A/ N; R$ e) R$ {- w9 o
4.4、动态测试：1 y2 G% V+ q& T" I" @' C8 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。1 t" a9 t/ s; @3 o% ?0 y- U( L
5 m6 v$ A% p, z% X
0 X, {: p5 G8 O1 I6 d6 V9 l) SFig21：AC90V/60Hz,5V3A
0 v* P2 Z0 c; A& l3 z6 F2 }1 y
L) i0 o, Z! L6 t5 E) L% D( |Fig22：AC264V/60Hz,5V3A % u7 z- B; j' u; j0 m
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
, y! M# f' c& l" l( BFig24：AC264V/50Hz,9V3A
1 m. S' N/ z# wFig25：AC90V/60Hz,12V3A - p* P! D5 a" V2 G! [
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A * ^& Y, [( w4 k& J, O
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A - W+ i4 W8 i3 V1 n4 ?6 a) z4 Z
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
|8 @ r. X' _( HFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
1 Q/ N( I# ?" ]2 S8 d( [Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
) H2 N( s1 ~# w2 G( K) N' n, N4.5、系统延时时间测试
% Z# f6 Z: `+ `/ v" a+ y
# @9 N$ r% c( p8 D$ U/ N9 c9 \: h注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。- h( P8 U# ~, w
" ?3 d! ?( J) ]3 f+ H- c) O4 _. U/ J( e0 t9 b% S4 ?
TON_DELAY @ AC100V，100% Load \2 W2 A. f- i' H' f
TON_DELAY @ AC240V，100% Load + l' v' I; J- R
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ; H6 U8 t4 m2 w9 {, u8 F4 p
TON_DELAY @ AC240V，100% Load + z" s+ q |0 o7 ^/ j# Z
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ! w$ i+ B" A9 c3 A O- y4 f
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load ) s+ k7 ?! _# `
/ A, e; U9 U, K5 X5 I+ g! O05、其它重要波形测试: [6 `3 H) ^8 E+ j: y
# N6 N1 o4 W1 ]! T! b) _" kDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
- o4 e; `; K$ {$ [3 D) ?! a- P% a) q" D) d# g) O" H6 W2 u
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
; o0 K6 E6 @! |: p2 mAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 7 _( M q. T4 [4 ?
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
! W4 s: s6 i* n9 c! O7 eAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
6 @, b0 K2 I0 k A3 `) ~AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds " T: G8 k- _4 \- D. R
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ' u/ d5 Z5 C9 x- `
1 S& H& A" c% D* d0 z6 @
06、EMI 评估测试8 ^' g4 q( ?8 B
; k8 t! ~3 @ h' C6.1、测试条件：0 @. a" k: z' P4 E& d5 ]5 J( d* W! m
输入：230VAC50Hz；: ?( |3 R2 p" f
输出：20V2.25A；( k! H$ N4 k, W
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
# O+ n8 {" M. X' u' r( ^传导L 线测试PK+AV
) b7 r0 g; h- w: H% Q
传导N 线测试PK+AV " h8 I4 |* _( e
辐射测试PK+AV / V# i# ^" U4 |8 {0 Y: T
" Z0 u' x" ?$ R/ G) X6 O6.2
# S* _ ^; q8 @$ L输入：110VAC50Hz；4 n+ U/ e: T" n) V, b; l e4 {
输出：20V2.25A；* v# l' c4 ~2 g) {' M5 [9 D
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
- ]: s9 O$ E- h7 X& j2 M- q5 `) D
0 ~: A" I& }# e8 X1 N! T8 x传导L 线测试PK+AV : y( c/ D0 z6 Z/ s. s
传导N 线测试PK+AV 4 a0 D4 j) b; [3 g
辐射测试PK+AV
/ S( J* K, t+ v" ?/ N4 m$ A: \/ S |
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