本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
9 L) Y) ~3 H" c9 ]3 g% k; |5 q! U t5 H( G6 o; Z+ e9 r p! v
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
) W% v N. D6 X: s3 Y
# K) t) g0 W" ^- J' B; Y) r; a4 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！% G9 @% T' u2 D6 w, p
, B2 u) X: B, ~5 j! D' ]$ D2 G5 W
01、样机介绍; Y ?5 Y% w# u' U* {
( ?8 Z* |: c9 |' X% K: d7 l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。
6 X5 `' e8 y3 v( k8 _7 c# z l( ]% g1 e
* ]7 n" _0 b- W. ?" }& i
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
. t/ q& [6 E1 n! vCR6900A/ Q5 O4 I) K1 k: b+ x* r& I
' s$ `% v$ y' V) }9 L3 Q: TCR6900A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。 D& t+ k/ G4 Q. ]) I: o* M, T/ U
. o" {) u c" T5 N7 ] _" kCR6900A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。: j g8 l: ?1 v( N( P
+ z- A) Q( Q, X* j+ B主要特点
: s6 K) j5 \1 R3 u% P7 Z7 j● 较低的启动电流* {; S6 Y( N; s( o; r& Y: U4 F
● 内置软启动减少MOSFET应力
" i7 c# k' y" m* P$ x5 r● CCM+QR+CRM控制模式3 |5 B9 `/ O/ n3 w
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
' f5 x" W/ {, ]1 S6 h I● 内建频率抖动功能，降低EMI) ~5 L0 c1 }' t2 d7 d' B) \2 j
● 内置65kHz和45kHz开关频率% I7 A3 K: L% b& {5 N! E: i3 j
● 内置125kHz倍频工作模式3 Y# @3 G' s4 h; R6 y
● 轻载降低工作频率; z% l) l; ^/ k; T
● 可编程外置过温保护
; {( `# y1 I, z* j● 最大输出电流限制6 C, P7 l6 j E" W, _" u* ~
● 自适应环路控制
$ A6 ?: V4 u8 b- i● VDD过压保护和输出过压保护功能/ ]; ? _* V, x! W
● 内置前沿消隐电路6 Z8 p n$ W5 b/ ]6 r4 e7 p
● 内置输出二极管短路保护
: w9 D& D7 Y, F1 U● 内置过温保护
: p9 Q8 ~1 H/ K& k/ n5 H● 过载保护
6 B( p6 ] R; |5 t; M4 t● SOT23-6L封装8 B! p/ b9 Q0 ]$ B$ U
( [" V; f/ q$ Q! _基本应用
4 b( O: O/ @( l! H; C4 I● PD电源
: Y- A* h; Y6 `% ~, F
. s+ F# V' w' H典型应用
" o: v: g: v9 Q0 u1 b4 }
/ h5 ]9 R4 W! l4 @; N$ j) a% Q- Y9 q7 ?" @
管脚排列$ M4 L+ X& o0 h: @ q4 v' Z# t
+ f' u5 B& s2 ~' M8 |3 M管脚描述 o: G# e) S/ R( J+ ], a
J+ A+ j* o6 h7 f k, ^$ N! P u9 [
% S7 O; ~) q! ^) p9 m. X& 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。- V6 O4 `$ @- N0 m9 G$ J1 Q
/ p' i+ y! P9 X% o8 H; X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。
& h8 r+ d9 `3 ^& |- \5 ?2 U) P
; m) A% `; k- D' ~* N- r02、样机特性
0 I% B( u# C# b; o2 I( i1 @4 X
0 S* f- D6 h8 E9 `- G" 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。
4 i! R4 h8 }- M5 k5 y Z" h' b Q5 \
2.1、输入特性：
) d; `# U$ f) s; I; H3 N: E
( L0 {) l3 M8 K+ s9 @& t. @2.2、输出特性：
g9 R4 J- D& c) c4 B5 W% N* G" k" V$ V, B; v
2.3、整机参数：
' I$ m4 m, |" Q+ [" ~# P
1 _9 b; m* `; \3 e; e2 Z2.4、保护功能测试：: G( |. b) c* L! Q/ E' ]
, |, _. T: p+ {# g2.5、工作环境：$ U# L7 u; o4 a2 }1 u$ H8 ]( ~$ ^
; L7 e5 t$ U$ J u8 I9 v4 u4 U2.6、测试仪器
, r) {$ p) b6 ^& a7 k
, t/ x, q' \# w2 X# [- W03、样机结构信息
% Q: q& ~! M b. f! q2 B
" w( d- w2 q. S G/ U9 ^- f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。6 p8 ?, x' s6 ]
# i; y6 S/ ?+ ]1 d0 r& Q" b0 y, A
3.1、电路原理图及PCB 版图：7 I; T0 z* l6 Y0 w$ O: \
（1）原理图：
8 X L+ B6 F- w" v, g$ n% w& J
/ @6 z0 L9 b. k（2）PCB 版图：
W% e6 Y+ r# ]8 @& O' Q4 V1 e$ v& |; A
0 S- {& D4 `5 ?! p
3 n2 o l2 h2 c9 R1 C% {7 I( X6 y; Y9 e
/ l9 i B/ @6 K/ w1 h* c9 C& P
1 E0 @8 j3 j i4 y) b, \3.2、变压器绕制工艺：
) T2 @0 g, I) v（1）变压器电性及结构示意图：4 A: k J* k# Z; ]! q5 z2 p
/ j& t6 C: ~" x/ Z% ?7 N
1 H ?* H) V8 L6 p( p（2）规格参数：
1 W) K# o8 a U! S& ~1 e5 @! ]1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
1 o5 G+ I0 z7 I. T9 u o5 O' z& g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 L: O3 W: w. S. E! w3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；. ?0 a ]/ C! w0 \
4）次级: 三层绝缘线；
+ y% d% n3 T3 I3 l) P5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
. J2 f6 [. O5 r8 T2 k2 c8 x8 v6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
- G7 v2 N, w7 z) E7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；: y0 w3 X7 n, d g( L
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；, m2 y. ~$ k4 i$ S+ o
9）成品要求:浸凡立水。3 `% u/ Y. A' m/ f& U4 Q3 b
! Q) j8 R. q+ P; g) D(3)、变压器参数：
4 R* f7 P. C0 g! p l$ Q- {. Y% D7 Q9 I0 h/ A4 ~
. V3 t9 `/ f ], [" P- `2 S
3.3、元器件清单：
# r8 c. E0 `4 X
0 R+ }6 i* Z" K' w7 B( Z9 a
# ?# s, k( k% Q2 q6 z/ _04、性能测评 {4 Z9 U3 ~/ t2 Q
6 a! _6 k+ Z, ~3 L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。
% l. X* R" Z5 N. F4 e# a8 k5 k, ]% D/ Y
4.1、输入特性：. k) [! j: X0 m
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。; w6 w; F( a; C! W
" |# l. R1 l9 [* ~& w# Z2 j
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)% |. l0 v$ Z% F/ d2 _* \
$ V; }# C+ J# A7 C
: U: {, f+ X* A5 N, ~% ~/ c! a
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
3 i' D' u* _( z* [2 B+ B8 U
9 w4 k" ]/ a4 U2 u9 _$ [表3、输出板端测试的效率特性:5 B2 D7 g7 s8 t" y+ A3 I: S2 b
5 [( N! b9 a/ ?* b. A+ j( b: j
4.2、输出特性：; h1 u2 l4 z! g
注：以下数据均为板端测试；* @5 k! e# `7 `
& l! G0 W" `/ k/ o7 q( t7 n$ {4.2.1 线性调整率和负载调整率：
7 r' }5 \) C" O) n- V4 y- a% a. d, M3 _; ^! L. Q
表4、线性调整率和负载调整率. N% m/ C+ V% G
5 q) F% M1 N+ c7 S: `/ r
" K& ~( D. a t' @8 p5 Q6 W) l1 {4.2.2、输出电压纹波及噪音：
; Q8 D0 P& j, T' _" |8 d: c* Y2 `
2 t4 M$ z, Z- V2 Z- C) {; 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& b* C8 Y- i- B
# }- H4 Y0 { p表5、电压纹波测试
6 @/ F, e6 b7 s. t- H! `4 e! x1 D. b; l q9 J/ H' `- P7 S
: L+ y1 c2 O1 j1 O. X {
纹波噪声波形图：
2 O! \$ ~! l7 [5 H3 R# L' ]! m' r2 k) C9 m l; f" \
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
8 u6 j6 M4 Y6 X) b" oFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
* C1 [0 s5 N! M7 y9 r; LFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
! a) a( A0 G5 q0 Y8 \1 i* hFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ! [. Y: ^4 K# [$ B$ s
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 6 g" T8 X- T' H1 C( P
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
, O+ W, S2 h( [% `
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
; }8 x6 p5 b9 _4 _- L. j& @8 @
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 7 d6 W! h/ D7 j( a, g3 _4 D
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
4 Z, c0 F" ]' Q3 n1 a9 f9 K5 ~
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
, z1 _6 a: Z0 ~1 j* e# r, Z
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
+ l- ] `' V. P9 B* a! \- ]$ b) o" R
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
, a) \4 L* p) i6 P
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load * n1 L4 _# B8 c% ^) \0 Y, C
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load $ f; A% \! k3 _0 G" h3 Q# }
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
0 R8 M! H: s& p& F6 ]
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 3 {( M$ [' P; c. X7 d) X0 q. ^
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
6 G$ R; _, {$ f* v( z; S, \
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
! `* i9 y' {# R: j0 o$ X
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 7 Z. c9 k4 ^# ~
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
* g1 q% `- f G7 L; t' A6 _' ~4.3、保护功能：
4 p; }6 q$ i9 H+ t+ i2 I/ k# b/ K
以下测试过流保护、短路保护功能。
% z1 g+ W H8 C) I- |4 N
4 I3 x0 z, o4 Y7 {' P; f4.3.1、过流保护：$ H, ?0 t. G; t% L- ~5 Q( t
. q. C0 @: c; C) ]! v4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A$ Y/ J( E" l; v5 L3 B! J: @ X
4.4、动态测试：6 W! H3 Y* M: o+ d6 L6 F+ A! m" X
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。
- ]8 p! f" B/ ?4 q! A+ D6 E& w
) d" l1 k3 m* b0 m7 m' N _
2 B0 Y3 D( |% M, A/ ]; S) E) nFig21：AC90V/60Hz,5V3A & l% i4 ]* m v/ F
5 D$ h0 q4 w3 l' N7 c0 @2 M# t
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
* Q1 `) N3 V" v: S/ a% Y dFig23：AC90V/60Hz,9V3A
/ W# ]# V- r2 i6 O) h6 XFig24：AC264V/50Hz,9V3A & K ]2 ]! l! [. r5 n0 c1 \
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A . b8 |. H" J3 g6 v+ k+ m/ v1 k6 ~3 r' R
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A ' J) j4 o+ ?' @7 H/ x' H8 V
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
: h7 g( V; M1 n8 @! nFig28：AC264V/50Hz,15V3A
+ K" H, E. C' E z: MFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 5 `4 P4 M/ @ g6 J5 Q
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
6 W+ R$ S# J" `- I) t2 q5 g4.5、系统延时时间测试
, {- a7 T* W: n! k: z' c2 G
7 B i! ]; B3 R注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
* j" B1 E" T& Y, i0 S& I5 M' _6 i% G, R) B1 d
3 h/ Z; Z4 e4 g# ]1 I. P+ K, ]TON_DELAY @ AC100V，100% Load : m- r w9 x. u1 r& c
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 5 G# u* o% c2 v5 p
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
" E! n: G/ Z7 M- f) l& l3 L7 R" q7 sTON_DELAY @ AC240V，100% Load
5 R" G/ M' s9 OVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
7 |6 Z! F+ ^% n( Q* ^( L4 D+ HVOVER_SHORT @ AC240V，No Load , ?& s& @6 |: K! r9 m6 C/ N
/ A: J$ L2 L, m" R
05、其它重要波形测试
6 K" p. `; h) q2 Y: ?
! @6 n! h4 s9 U3 XDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：0 ^3 A& j, X, y/ y/ m, K
2 q1 V/ [: M, J) {) i: ?
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 1 ~5 _3 C0 e/ }/ j7 ]8 h
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
4 C( i4 {' z3 ^% G* i& VAC230/50Hz，20V2.25A 100% load ) ~5 T& E' _: g
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load $ s; l9 S) ^3 X: K! y' g
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 2 D0 C! l/ O# C. n& ?4 N8 z
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 2 J% X y- {& Y6 n
0 o" l8 x: k: o$ V; n2 _$ k06、EMI 评估测试& V: Y7 o: a, C" ?7 ?2 B m
) Z5 v6 l4 R. k( v% P
6.1、测试条件：
" p6 I9 ]) u) [# S" x/ m$ d输入：230VAC50Hz；
+ {& Z2 L$ f& ?. g输出：20V2.25A；1 t( ]& Z+ a6 ] ?; P. n
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
* I, V% _6 n4 B: U! s传导L 线测试PK+AV ( M8 O% z# g( e& m
传导N 线测试PK+AV
3 l* ^) ~2 s( [7 e/ B5 A辐射测试PK+AV
& F, g& r9 j' B) X3 ?! g* J
+ Y6 P0 V( j% i- S ]0 k+ p( D6.2 ' m6 ? A' B2 w1 `0 ^2 Z& P
输入：110VAC50Hz； D U6 x0 a. n2 x* N) h* S6 q
输出：20V2.25A；/ l; R/ y$ i8 _7 x% b
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
$ j7 H: W4 C; r' s5 C7 [* U% B6 ]2 i8 T N" u b
传导L 线测试PK+AV
. G5 e7 E7 ~# }' v% v) X传导N 线测试PK+AV 0 h8 K( P/ j: B
辐射测试PK+AV , ^6 |6 U* z5 \3 `
|
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