本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
1 b) K3 p2 d- b& y3 w& @5 R8 r2 J0 w8 ?
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。- N" c7 b, ^* K- U* i+ g; C# t# G
8 w) L6 E" z. L$ r0 T" e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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* |3 T: v7 S% e' ^! {6 O4 S01、样机介绍
( j4 t* g2 s/ {3 l! w
+ e& o- \3 L3 N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。
$ E4 [! u0 b2 {7 N
( d( r; a, k# `: s3 @' A
' Q- b. W( v1 H; `0 {
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 ! B: E" H. i$ V# K9 e1 F4 @
CR6900A
& G2 _# H& ~4 a3 @6 T; O7 j% P* a. I4 k' v w
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。
* l( q& b" Z# I3 }
* ]: p7 d# H6 b3 u6 ^6 PCR6900A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。
4 W/ \' H' l/ x0 X; P; Q9 T
& B6 B) j& f+ L0 k- U$ I. R, T" L主要特点4 [4 R; s* F: }( t" m$ }
● 较低的启动电流
2 r" ~4 I! X) _# K5 g8 g$ t● 内置软启动减少MOSFET应力& [% P. t) y3 d) D6 @9 r
● CCM+QR+CRM控制模式
+ H7 F' O9 M$ ^) Y● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
3 b* s- x# f$ `● 内建频率抖动功能，降低EMI* t, K* n2 ]% u+ `8 p) F
● 内置65kHz和45kHz开关频率+ @% W: b$ V( d: A2 Q
● 内置125kHz倍频工作模式
) L/ B& O; C1 G● 轻载降低工作频率: m `7 }5 |; O! @! a7 p
● 可编程外置过温保护
$ s/ H& U! {6 o● 最大输出电流限制
: w* N6 n7 A# t, z! _● 自适应环路控制$ J( K9 _6 H Z# W' l
● VDD过压保护和输出过压保护功能9 y7 U- C9 A; q+ t/ ?5 B
● 内置前沿消隐电路. ` u. ^# `, o- `
● 内置输出二极管短路保护/ z0 l5 F5 x' q1 K3 ^% O+ E
● 内置过温保护
0 ?1 e. I+ ^4 Z2 P% n● 过载保护
) w7 x1 e% f' r● SOT23-6L封装
8 U9 |4 p$ K' y6 V. A$ B2 ^/ u2 G0 @6 G( N8 n
基本应用
$ B8 ^( f" x! p# m+ j2 r9 R● PD电源
4 {; F; P4 M3 b4 W8 \) }9 B" y3 {- Y7 b2 W1 R
典型应用
+ s+ N7 A% [! r5 l
# y1 \# u) ^& Q: v5 o8 n) |
2 \; U; J& N: r2 L+ y# b* E; i管脚排列
0 J& X7 `+ q/ \* [) O( i9 \
6 n. Y, ~9 E' K2 u k1 a2 Q' U管脚描述
6 R' w5 t {0 E5 L5 f
* r- o7 h( f' X. i# D8 A0 F
( S) I# W6 V* [) W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。
6 H! `7 z; H5 i& m. l" J' V
+ U9 ]7 v. A, P2 A) H, ^& Z! L8 }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。
/ r+ _4 F* t6 ]" {$ s& K5 h* @, e / M6 j/ A( |/ b, E; q( C
02、样机特性
5 H0 i5 F2 m+ N7 e2 x/ r/ l
6 {" h( s+ U2 r* Z, J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。
/ ~% @! v( o* p
. k" X& y6 V0 S2.1、输入特性：
; ]# Z* g4 n3 e. b* H8 k2 }& q( K& F- A$ B8 l& A
2.2、输出特性：" _+ l R, y6 B c
8 z: U5 j, f9 L2.3、整机参数：7 b$ c2 @1 b5 R2 i- b& B
W! ^- I1 E4 w2.4、保护功能测试：
: G/ ~ s1 h$ C& t% |) Y( _+ j: _
3 K& i8 G0 P7 ?& q2.5、工作环境：: q& M5 i& d, z$ K4 L! ?
" X/ ?; ]( v2 g: x8 U6 O9 B2.6、测试仪器
' [) ?( h1 s, D- N7 u
+ O( d: r3 L& d, t/ |7 h9 y03、样机结构信息
2 B4 P, i( o: A" ~
* w+ b; K1 S+ i/ k+ _/ I* z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。
& s$ h- V U7 U4 Q4 R/ K/ r0 J) n+ \- T; ^- P. j, s& _
3.1、电路原理图及PCB 版图：4 x9 s, [, E. r; _; D4 d6 d' j
（1）原理图：: p4 |7 z1 T8 U0 Z; k
* F* z/ G. P' ~2 f（2）PCB 版图：
, I8 H* K" j. K+ ^6 _: ^( {0 e P0 A# C" ]: u
+ j7 d9 Q4 P" K7 Z! N. r% ~- ^. Z
$ M" J8 }* o p- D( O# c7 l* q- a0 l3 v4 N
1 ]) L7 \$ u- c$ x7 S1 i ]9 @* p
/ r& f& y3 K+ t* h. M9 F3.2、变压器绕制工艺：! c9 [' o* B: K( @, U
（1）变压器电性及结构示意图：
k# E+ U2 h# M" H$ @7 s- b; y5 G8 `. S# A
9 X8 X e9 {( k8 C: A1 P
（2）规格参数：
- x$ q& b) e7 A& L4 v1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
, p- i2 y0 G" D# z U- t- k2 i3 J2）材质：TDK PC40 或同等材质；
) O/ ]0 R! r& o) I* K* F6 z3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；# c7 [' }/ R; ^+ M; `1 M
4）次级: 三层绝缘线；
9 [. e9 y4 c+ U1 W! j: o5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；* v9 V$ w# `1 z( G
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；) q3 ?( Q. A# a/ G
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）；4 M E* `# g0 w4 B9 u
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；8 ?! I- d! K+ e& n) ^. P5 ~( b
9）成品要求:浸凡立水。/ o& v: y9 `+ {, z- m7 u) f! g( @
}/ p: {4 l! h
(3)、变压器参数：) Y$ O5 n% m( m2 P1 U
5 R( h$ L& h7 V* x& r3 e4 ?( S( `, z: N. k, ^9 W; T9 q3 h4 \6 k3 Z
3.3、元器件清单：
' Y& \+ @: o, \# c- J6 ~: r2 W9 E% ]* c; v d+ q! ?
" }/ Z6 r9 B1 h: C$ G" f3 M04、性能测评
0 I* O( M) p' O$ m, O3 \. z
* T( r% }/ E1 u: 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。: n0 U3 [; x: ]/ S6 y1 E: _8 p8 y9 C
4 n6 V3 T; w! G4.1、输入特性：' N- z4 w/ i$ a! W* w% a
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。
% {6 z) V% y' f( B% x! s) A8 }9 a8 b# m& ?) X
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)( Q* G) @; S5 r& @1 @% t9 f
+ Z6 j9 R4 i, {
$ x) q9 [% B) C! L6 [* Z" y表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性 k: s" }& N# n9 J
! F* C3 ?0 C- t8 I2 r
表3、输出板端测试的效率特性:
/ A( Y/ l) K# i1 E7 Z& C" _' S h% N0 I- e- i
4.2、输出特性：0 f5 M4 X. W1 \7 I3 C7 I8 j
注：以下数据均为板端测试；
. ~, F2 H0 E b& s! g
6 O& Z# u9 V/ g$ k( B+ W4 R' A. m4.2.1 线性调整率和负载调整率：7 v2 I0 s( B8 h) ^: q) v3 {
+ y5 W7 t8 p9 m, s表4、线性调整率和负载调整率9 A o( h* a0 J0 h
. [- ~* I- x F* K- M& J( R# [ e, v, K: b
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
8 ], m& v; Z5 n( k8 {+ q
+ e" y3 l( t, M! Y6 J1 R8 ?" z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。
5 K4 x$ f% y6 L/ m# h8 J4 ^* ~+ e3 m U8 `
表5、电压纹波测试
7 z( {& L! [/ K, a
5 L4 n5 A. \$ P. }% T% e! b/ A. Y
" R5 ~: @& ?7 v3 ?. ^8 n纹波噪声波形图：
6 S* W1 g2 y9 U8 W; J0 r7 q4 \; ?4 C0 f# E
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
, |0 k$ e6 ?- B- TFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
' S& A5 z* Q8 \* e* U( \# VFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
- S0 ?8 ^2 H. d/ A+ vFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load , w% s3 X, [% o' K. J% u
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ( G2 `- q2 i( S- f2 x
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load # s; ]; n# T0 N
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
# {/ x/ Q) Z2 U9 H( {) F
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
" v( _5 l& Y5 O. F! l6 j; O
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load , ~3 r+ {, E8 F$ C, b
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
# b- B, D9 M* s, h5 S
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 5 [1 Z: c* J: W
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 8 s/ i; B+ o- `
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load $ D" A ^) Z% H8 R5 j+ i2 Z% f' `
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
5 S! p/ L- c, U* x# E
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load $ ~& }; K, j* h
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 6 l! o3 v3 o- M
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load / X3 V% W2 }$ l2 j u; O
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load + ]& b/ b' h0 h! B
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
4 t; U6 A" j1 U/ z1 M; a' U/ L
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load ! V; A' f; w7 p5 p. X+ z! Q3 Q2 L
4.3、保护功能：
8 \0 v9 @/ S$ E; g/ q. A4 }+ X, b4 Q
以下测试过流保护、短路保护功能。6 X4 @' i1 E2 O, `) U! @& p+ Z3 N
- P, y' l) L7 S( h$ G# \- [4 J
4.3.1、过流保护：
0 d7 C; [/ Q$ _7 f
" S7 d4 z2 L4 r" [4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A1 {; \, _6 Y7 v( A5 `' g
4.4、动态测试： D3 Q* }( \$ v* @# J
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。0 M3 x! K0 {$ a# t8 h/ i
% s! z8 \1 u+ [' I$ V3 i
3 r0 h3 ]* V5 R) bFig21：AC90V/60Hz,5V3A % v2 M5 j/ M4 S/ s& h1 M- y0 U. a
) L2 l# a" \' l2 F" D# |7 z
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A " C* B/ r3 y- d0 T8 ?& M" {
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
3 V, _; `! Q5 A! D( HFig24：AC264V/50Hz,9V3A ) x1 _- E& l& E/ |
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
?+ d0 H6 w' B' M! Y; wFig26：AC264V/50Hz,12V3A 2 s6 T$ `* Z' L; B9 U2 _' M
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
8 q3 C5 e& c4 S" _Fig28：AC264V/50Hz,15V3A 4 i- N- P$ X2 I
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A + u1 g/ n% G& I# y
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A ! l' V* B" M* O5 b% t
4.5、系统延时时间测试8 O; q$ T3 X# d9 c: D: c6 }! z
6 y+ l( Y- S$ Q; E& a9 r
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。9 k/ |& ~5 o( U- E% o |
! \' a3 z( R/ [# Z7 s7 `0 N
& L. _; l6 H6 i+ _1 H5 C; w5 ?
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
- m7 ^5 x, t- R! _0 jTON_DELAY @ AC240V，100% Load " _3 ^, s6 |+ w' }# V8 j
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
; K) _) K9 B4 U9 I4 pTON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 S. ]% i1 X. f+ |( oVOVER_SHORT @ AC100V，No Load 3 W; A/ h% N X$ h+ L; m$ X9 u
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
( h% ?7 M7 H1 a4 h# b5 A$ d- ]) @0 ?5 U2 V
05、其它重要波形测试5 c- p2 M9 I- X' c9 l W& M
/ y0 T, P5 T. U3 |5 x6 J! B. wDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：# m$ Q$ G4 q- p, i. _# u$ H
. _2 ~7 u; S; N2 y( [ x, `$ BAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load + k7 k1 z5 ]" T. m: h- P
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 0 K. `/ a1 ]4 F. q7 _
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load # G( P' u* R8 J- U- y
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load # E2 N' w" O# W3 Z- w# l
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 3 b; e& P+ F) t1 o& I
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; M% e& Q, A I5 [
+ }' O) f8 o* U$ V* F: Q
06、EMI 评估测试
1 ^) r6 q% b$ h: m7 U0 U1 r: q% w7 ~/ P
6.1、测试条件：
9 m- d3 ~; s5 F; \: x( t输入：230VAC50Hz；
$ j+ \5 R. {; ]1 f( M输出：20V2.25A；: s. }, x8 P9 N& B1 K1 W, ], @
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 h3 H& D$ E5 G/ B传导L 线测试PK+AV 9 G2 U& l; u4 B# j9 s$ Q
传导N 线测试PK+AV
/ x+ D( p& [/ j4 I4 h# {辐射测试PK+AV ! y+ t6 L5 M0 w; Z! w1 q
) S+ t: e8 o, A' G$ c' M$ V7 @6.2 0 C5 [0 }+ }2 ]& K: b
输入：110VAC50Hz；) g+ o! c( V0 w! w0 Q
输出：20V2.25A；. q4 @: R u; f: q" p! v8 O
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
) t8 r5 a3 B+ B% L) d6 S Y1 d/ Q6 o" V" t4 C3 Q: M r
传导L 线测试PK+AV
! z5 L5 x* \) [ V传导N 线测试PK+AV
3 U( N) }4 _! k) P, X* Y* f
辐射测试PK+AV . g2 D ^$ q% g T5 P) {& Y3 l
|
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