本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 - R b% Q8 ~8 p. v1 Z/ e1 h+ F# t
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
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3 D& c+ F8 K6 b7 b. ~+ L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4 |3 L u' t5 J" J6 y3 c
; j) h( t: e- I$ X( P$ x6 p8 w3 W4 \
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。
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" Z% c- Y0 f) `- ^/ G
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
4 F0 f1 ~5 C0 ~4 \/ @" iCR6900A
# q, b9 a M& [0 k: N2 q5 v! W1 d/ k7 E+ J) R/ {6 ?% }1 d
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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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。
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# s# ~% o( H4 ~主要特点
+ K* c2 f- Z# Z3 i5 @6 c. A● 较低的启动电流9 D' h3 @" Z# Z" V& g- `
● 内置软启动减少MOSFET应力# ]& t N* J' [6 [ a0 n D
● CCM+QR+CRM控制模式+ H9 [- K3 _& z# `) Z) W
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡/ s4 \, {0 R8 t. ]( Y! V: p
● 内建频率抖动功能，降低EMI; u) N4 @2 G2 q# T6 }9 C7 I
● 内置65kHz和45kHz开关频率" @" @4 Y. E! D* \( F
● 内置125kHz倍频工作模式( c, C) P1 \+ m
● 轻载降低工作频率8 I+ w8 h# }( o4 A2 K+ |% L" F
● 可编程外置过温保护$ T+ j" t+ M7 j
● 最大输出电流限制
% |9 F- n8 B2 c/ e7 A● 自适应环路控制9 w7 I5 k6 N& }: o0 ^% }
● VDD过压保护和输出过压保护功能; a. g! _% ]- P4 t0 P
● 内置前沿消隐电路
- r2 _( ~# c2 t- k● 内置输出二极管短路保护
1 I1 M& p1 q. t● 内置过温保护
/ k8 A* |) Q8 G- M! Q# T! C/ ~* {- S● 过载保护" \! Z! m5 m3 Y4 F
● SOT23-6L封装
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5 _' ^; I$ I k, D8 j1 i基本应用
) k$ W, O, J: r" ~● PD电源; x8 S' t9 u6 m: p1 o4 K/ A6 p
C+ G+ h3 y3 R1 ^9 D
典型应用5 `5 m f/ ?9 w' `4 ~0 A
# O5 @4 A! Q4 m! s# z! ?; F' C9 m3 B L" X5 i
管脚排列" ^- ^9 e6 h2 N2 {& }# x! A* C4 a$ W
8 k0 C7 s, f, j; i' r2 i管脚描述4 ]( I- ^1 C" T" A: Y+ G
$ G) |( P. t0 [7 J, j
1 w7 ]# _# J2 J+ q8 l) [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。0 j# g( w1 i1 Z& f' i2 {+ H
& }- _! r; Y0 P1 ~: t% @6 F" L( 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。6 R; C: r/ s1 o
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02、样机特性% o/ u2 K) P# a8 l4 ?- T# Y
* h$ U; {4 A U4 o3 c, g" m% 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。& g3 ^& N% l( P9 ^
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2.1、输入特性：
0 @" N" s, J0 x: R5 q5 {3 C* J2 p4 r4 T/ G1 y2 m! ^8 m
2.2、输出特性：1 _2 e# a* s' t
. \ |3 ~, @- S! Z" |( \
2.3、整机参数：
3 a0 K$ f+ z( J9 p; W( ~- O
/ d. }0 j: @- M. Y9 h% q2.4、保护功能测试：9 Y9 d9 } v$ z3 z* M- f$ K
6 t# P! o( `( q& L# ^+ @7 S- B) o2.5、工作环境：' [ Z* v, @; z3 q
5 l/ C& y3 X& ~* ~; B0 J( ^) t2.6、测试仪器
6 R. O/ b% o/ d2 `# z+ s, {
1 j) ] ?7 e+ k9 Y+ }9 `03、样机结构信息
: n& @+ M; A6 y7 r+ I4 D
* v( j% e3 y2 W! ^+ ~1 K# m2 v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。, R: s r. k2 p. L! G( V1 c& e" L
' R( c' @, m$ U3.1、电路原理图及PCB 版图：$ h# T( K8 u1 x$ [/ n ]( F
（1）原理图：. K; C3 {( r: j5 ]1 E+ f) h# k
+ N% d c2 U W
（2）PCB 版图：: }+ I$ _* ]" V
, Y6 S9 h) W+ s! D0 i, R+ M2 \! R, S) @8 n' A- R
7 C) S/ r* y, \! F. Y: d+ y; ~9 O% T) S0 g- c
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2 g# ]0 Y. ^: M( V, V& g6 n' o3.2、变压器绕制工艺：
4 s7 \ m% t: \! E（1）变压器电性及结构示意图：$ m9 l; S3 T' n6 x! M% h8 n
9 d3 {7 v& O" q: ]
5 F, M" \; C% r8 s（2）规格参数：
# P4 H" t! l3 a5 D _8 x1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；& w4 K4 t3 J7 q
2）材质：TDK PC40 或同等材质；& [9 _' j" u6 v: ^
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
; h& R# W1 D) ?8 S5 E, w- s% H4）次级: 三层绝缘线；& m d! F6 \: z8 g
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；/ @8 @6 h- b9 ?0 c G
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
1 [ _* F' J$ T" Z, C: M+ L/ n7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
. m! D1 x( h7 h9 ^# g: i9 z% w3 |5 f$ e8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；& `8 ?0 V% R5 @) F8 K0 z" X
9）成品要求:浸凡立水。
3 D, F8 ]* G) l8 ~7 q# v. V. M, B& U2 I! ^6 r$ \ G2 P# S
(3)、变压器参数：
3 n' @5 V) E0 ~0 S" _
|2 }3 h: x6 [, R
# j; D' j7 \: r0 _8 d3.3、元器件清单：
) L# C/ ?8 u3 T- `- ~& X+ B. }
0 m7 X4 u; A- z# P
04、性能测评
5 W8 m2 m3 R2 a' o! J# u/ X0 U9 H
# N! \. X5 i3 u- T8 q8 X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。
5 h# v: k Q. {/ F1 @: Z) |: B
n% h* r; W) ]+ A4.1、输入特性：0 S" Q2 f }2 h3 @' l6 G" ?
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。( {# x8 g# x. k& T# |2 z
. C" P# k7 e- @3 N
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)" E# q( E% G& S# {. J+ b" m5 W8 W
$ m/ G0 [ Z5 ?3 Z; |7 S; V' z+ X, E( T9 v7 C
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
0 m8 ^% ~$ x6 c5 P! K5 @0 S. f4 E4 q3 Y
0 M) ^ X! }, U s表3、输出板端测试的效率特性:
8 G' Q `0 K# _& t" C# }3 B8 y
+ i7 ]5 y; C# Q! k: M4.2、输出特性： d/ T2 f, i ~4 K. H, V8 q+ K% @! @0 X
注：以下数据均为板端测试；( i' s* k3 e4 d7 |- I8 o
9 L: ]5 U: K2 B- `4.2.1 线性调整率和负载调整率：# x/ q. Y8 Z3 j n
! h; L0 H `9 a* \' h3 l表4、线性调整率和负载调整率* Q6 T, t8 `& s' E
K5 `! x Q- X3 f
+ q0 V4 @+ X- I4.2.2、输出电压纹波及噪音：
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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。
4 T- w% T9 q8 k
! Z3 F" V9 }& {9 \ `! f表5、电压纹波测试) x/ w* i5 U3 z5 A' p
2 p4 d& U! `+ Q+ G( u5 {
1 H0 y \3 n5 q0 s( R纹波噪声波形图：
6 ` t" U8 P- T0 ]4 X* B) N
7 y* ~4 V3 D: ~; s6 f) EFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
7 j% K1 M0 R% Z/ V. E! bFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
6 _( ~" j0 I2 k5 J! f0 f/ mFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load ! u L$ Z5 s9 A7 m2 r
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load , G& G& W/ b7 o3 k* e; v( H" G
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 4 _: @5 {5 [" _$ B
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load : n0 u9 m: c- y/ y
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
7 z! ^+ H8 A( P6 s4 ]; T: g" o; S
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 8 @0 V7 f0 j8 R7 p- I1 _$ K
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load " m( ^( t( u" G- v
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 1 o# x/ P0 M$ B' ~; U/ n3 ?6 T: U9 @
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load ) V$ x2 X8 @0 c' ? I7 {2 T
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
' \0 z5 K- V% n! u( u" ^) V) B5 ?7 ^0 [
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
' J* `; d% N" k4 u3 _2 P7 U
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load * R% o- J/ K( L0 G% W
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 8 Y7 Q3 Z/ t) g3 |! B. A
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load & }4 k5 @, P9 M3 }
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
8 E2 q( G: p+ `3 K- N
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load , G, F) n% B" o9 s
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load # u0 l& t/ y5 S% Y
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load " n& }8 y9 ?: j# a$ i, `& f
4.3、保护功能：
1 [& z! I7 d: c/ P9 T5 F
7 X" L- Z% I& S7 X2 K以下测试过流保护、短路保护功能。
# y8 P, g* z, H9 E. U9 u- ~2 v. @, Q/ S3 `. x
4.3.1、过流保护：. O$ {$ @5 _ `0 M; O! S
$ S% k4 e8 C2 I) l# y
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
0 I {% e9 B& i* A* [/ @4.4、动态测试：; b: m0 K G/ Q: I. J: L, @' u
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。
% C: i) f$ y! ~9 Z v9 U, Q: X/ `/ R+ ^
5 ^* G/ Z5 Q6 E/ k% OFig21：AC90V/60Hz,5V3A
& ]. a& ^ t* J% {* n
& C) L$ Q: ?% O9 c* J- bFig22：AC264V/60Hz,5V3A % n4 v2 G3 d$ U# ^
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
5 V( S- O8 H: n- Q( { TFig24：AC264V/50Hz,9V3A 4 r" a& F* N1 t: u0 F) M" ^) j7 H
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A ) t7 `7 b! S7 `5 y: g/ x* |& ? l
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
; t# T: I- i. G% `Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
8 @. U4 C/ P4 v0 U; M7 N5 s, bFig28：AC264V/50Hz,15V3A
- D( X+ S( ` v+ ]5 `5 b; Y. DFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
; P. F) r4 H* Z2 c1 _. @Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
5 A H( c8 e0 ^5 F! R! X D4.5、系统延时时间测试
! |& ]# Q$ y& s" i
9 o; z: r& N: h. p注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。1 f$ u, i' Q9 r
' G/ Y% g" a" t; i+ t' O
6 K; l4 {0 P: K0 C
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
2 {( s4 I& j; Z) {% L+ I1 iTON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 d+ |2 ?) j! {TON_DELAY @ AC100V，100% Load 7 ~. v4 Q# V7 B- z" b
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
( T6 H0 T6 Y+ W+ y( O" eVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
# _$ Q9 j5 ` iVOVER_SHORT @ AC240V，No Load }8 V% N4 T5 Y$ n. E1 h
" k$ Z% S6 F. n/ }) t& G
05、其它重要波形测试7 N: r7 m, V3 j
' u7 V5 g( Y& x! f& s3 Q# ?
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：) ~% G+ y, a$ [" x7 o2 D
$ ~( k( P" v: [7 ]
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 1 T* P9 x' u2 O+ F! U
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
8 W! ~; v1 [/ j1 V# a1 [AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
, G( k' T+ D; i5 F& f0 rAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
, s' t/ _7 l, I6 P# ZAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
X p8 R) ~; L( d3 \AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds z% f9 M; i7 p% r2 T. z8 D0 [+ O( `
4 I8 w# O8 M7 h2 _/ {; B
06、EMI 评估测试* z, ]5 w) C6 F8 l
* A: G4 Y. T6 c. |$ A" n
6.1、测试条件：: P7 g, }: k# J& g/ j P
输入：230VAC50Hz；& @7 Z+ N2 R* m1 A" ] Y" A
输出：20V2.25A；
% ~; ~/ z( W: E* v负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B/ Z0 T5 ]+ @. J
传导L 线测试PK+AV
) C& r, D0 F: M3 W3 Z% {+ r8 _
传导N 线测试PK+AV
0 Z5 |; d7 [ R辐射测试PK+AV
# p0 H8 E0 Z! v3 J" `- a# j- k: j" [6 ^' F3 S3 n; F1 c2 v# Y
6.2
" L: B7 _( h8 J9 v, M输入：110VAC50Hz；
0 m7 h+ m1 N9 ? A* Q输出：20V2.25A；
- Z. K6 n' O5 M/ Y9 F# x) M3 l负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B4 a5 r: h7 q3 e( {; H
: }3 B! ?4 I [3 h5 q传导L 线测试PK+AV . u3 B" v$ l( u7 G9 |
传导N 线测试PK+AV
, S, y, V8 D) n9 M# k. ?3 \$ S
辐射测试PK+AV
. N0 x; o, M: Q' h) c. X7 g |
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