本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
7 Q$ @+ h3 i R7 Q+ h3 |
: o2 A( ?$ m4 C* l. m本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。& D4 m( h" g( C. i- C
& _1 [1 d5 Q: A$ k# E4 V( Z+ d1 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！& U3 O; y/ K6 j4 z. ]5 T
! B+ E9 V2 A" y3 [" L5 [0 D
01、样机介绍
$ _8 D- _, b" r( z' R! l# M9 H
2 I4 L. \- s; C* a- K0 b% g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。
/ f0 t( I9 ~1 a! b) R" [
/ P7 m4 Z9 x0 ~
: E$ u- G0 d. c' g- W# V/ k. {+ M
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 & ~" z! k# G; E$ E5 ^ g) {
CR6900A: \) @. d j- _
% Q1 M$ E# |) J4 P: K/ L% T
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。+ t* Z5 ~- H1 I4 L v* |' d
& `( s M6 G: a( m4 ~# k
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。
1 i3 C3 S5 ~. V* {- d# R
% m8 y+ A! d9 n3 g$ _& s主要特点
: T$ i$ u: l9 V/ e# G" S% e● 较低的启动电流% Q' N& S' ~) ?; |! K8 f" P
● 内置软启动减少MOSFET应力
; I& ~" o4 N5 g9 R8 x# Z7 s● CCM+QR+CRM控制模式
, Z8 b) z5 l8 e* M8 w Z% `/ \) e; g1 U● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
: L4 [' w% x# I' s9 ?● 内建频率抖动功能，降低EMI3 K) H* O1 O7 w) `/ O" H
● 内置65kHz和45kHz开关频率 r/ V( n+ O4 X$ h$ u
● 内置125kHz倍频工作模式/ }2 }: l: c" V* j0 q
● 轻载降低工作频率4 _$ F" t/ U8 i9 f0 h9 }
● 可编程外置过温保护
: k6 d- Z( [/ U7 m● 最大输出电流限制: G( s: y$ V5 E# C
● 自适应环路控制
# j# j* f3 c5 ]- r+ ^4 Y5 Z● VDD过压保护和输出过压保护功能/ K0 X7 `" a! u/ b7 M; `# W
● 内置前沿消隐电路
$ b; |0 ~3 I* q; ?● 内置输出二极管短路保护/ a" F" ?6 N4 A9 d$ K
● 内置过温保护
$ o1 Y. U+ w( M* e {6 G" Z● 过载保护
5 b8 O' B {4 ^, [● SOT23-6L封装8 n6 W; {& k; ?: I( b0 ]/ c* l
+ H$ G! p) Z4 ]% N& M
基本应用6 Z' ~% y/ r1 I$ D+ |- {/ T6 w3 h
● PD电源5 h$ |1 d; U' U; Z
& j: X- \4 @% o
典型应用
& J5 J5 R% H2 |- k9 }9 Z& p: ^% D. @$ D, Z/ V) _
6 C( e) B2 ]' D3 s3 V" _管脚排列
0 i8 b: X, `* r" V5 ^9 `: e' P0 [7 E4 ~" I j- i0 j
管脚描述
8 g6 C, i! B+ u+ T: T# q' v
7 j$ C$ h# N- i+ F* p' b! d0 C/ T, \6 F1 Z! l- b
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。
3 P* ], N( f! L' x. U. x# j4 [5 l9 Z: u( m- 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。
9 u; q' ^) n$ x& G: v( N
5 u6 C& o$ {4 ] r$ G5 U: @5 K) F02、样机特性" z, d& Q R) [. P' }; o% q) u
0 n( Q# ^7 S- m( w$ 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。
2 A& q* c2 J. ~, l* v/ X) f
7 w& c% P0 y3 |& K2.1、输入特性：; Z. E! y6 C2 Y: q* L$ O1 ?' J
& {2 E* O T- f2 |2 {
2.2、输出特性：/ @+ n1 \5 \2 f& w+ e/ r5 V) M
' K1 _' {. \1 W1 d1 s
2.3、整机参数：) l8 G3 w5 ?( R
0 l/ s' p( S& X! d
2.4、保护功能测试：& D( X8 q0 k# X% r# L7 v
' y/ v+ h, A0 A: a+ b1 x: t8 G
2.5、工作环境：; |, w- {6 f$ K" v% d
8 M: \( f6 k/ x% P2.6、测试仪器/ G- O- z9 G- L. p+ L: J
. k( ~0 J- _4 g2 B
03、样机结构信息
& N4 b3 Q; u( }+ j% R. s. ]1 |6 k6 e3 h. k+ b
本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。0 Q, y- ?5 z- w. N) u1 N
9 e( @0 ?, f, g3.1、电路原理图及PCB 版图：% x) K: w8 U& u# [4 N7 e! D- |( I
（1）原理图：% i' g* \, k8 A6 E
5 y3 m" y$ s8 N" t% ]; S（2）PCB 版图：
0 T2 P' s6 C8 P1 u) C
; Z7 y% K5 I8 q# K; `. A) D1 |! s N7 x* v( Q. ^- b% U. E
% N. M8 a7 z5 j
" W5 ~' H7 G; z Q, d8 {% _2 o3 b4 a! B) x- y e7 t! V: H4 s
1 c" \9 y' B) o% ~' U j7 O7 e3.2、变压器绕制工艺：9 ~) O5 P! `9 {1 S; H* _. r0 D9 a! w
（1）变压器电性及结构示意图：! d+ n3 ?1 x1 v {/ x! F5 }
6 g' ^; M M% P" r
# T/ p6 k* |4 b7 W9 o+ s2 X
（2）规格参数：2 g. X+ y% Z8 m, \* M k# N
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
! b! R J3 l" _# R) M" [; V5 R2）材质：TDK PC40 或同等材质；$ q4 Q" W0 r2 T6 W/ `: \9 M
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
- H+ Z( W, f6 ^3 t4）次级: 三层绝缘线；
2 z: K7 Q/ I2 c p1 I( }5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；7 `# s! D4 _: P6 W R* g
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
! s: e4 e) }# `( E* D( ]7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；3 _9 [. j8 M! r& S
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
2 Z# Q l; ^! ]9）成品要求:浸凡立水。1 P3 n( E+ u/ D5 o+ H( [
# U, D9 L4 v" s: ^
(3)、变压器参数：
8 w' |- @# v. [3 a9 l; o; C0 F/ ~& M+ \) d
, f9 X- X U6 e8 J, Y, B7 z$ ?, s3.3、元器件清单：
& o# h' c6 z6 s$ w; s4 @4 F6 n% B) W m1 @
4 `& R1 H1 N5 T0 B Q: G" c04、性能测评) J, w/ p1 o+ W0 V. o, q! j
3 r4 r0 n* K Y/ V! `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。
* k8 ~ X3 R) I8 K+ F% c, s* q( X. a0 F5 o
4.1、输入特性：5 _ k) ~. j" q* r& f5 \, Y$ f2 O# 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。! S7 S$ c9 `, f: T- \$ }
9 G. @. \3 H2 n! r2 t5 i0 v
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)% N% \( U3 n: Z7 F& o2 q
0 Y$ K1 g+ |( \+ j! v% I
/ u2 A: J$ W9 s7 w表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性: L7 \8 Q, ?( W% e& C! B
5 S/ L# ~) y' }! i9 f- n& S
表3、输出板端测试的效率特性:
8 r l/ T6 m: J. s2 _% V
' @0 B7 }+ ?1 R i. h" n4.2、输出特性：( s8 i6 l4 V, ]( u5 h; Y$ Z3 G
注：以下数据均为板端测试；& \- b" f/ q# |) d4 {
( b/ c4 Z. a- f7 |6 D' m5 T
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
$ b. d4 K& [7 Q7 L
! T; c* l% d P表4、线性调整率和负载调整率5 A9 F1 p& S/ A0 U
1 N R7 ^% u) y# d% a6 t( {7 _
0 s1 s1 ~$ V2 d& H8 L( j1 P8 _4.2.2、输出电压纹波及噪音：
6 m% d4 C& d& y* @
O$ a) |$ |+ s7 e4 P7 k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。
! ]2 S: X9 x- @$ Z! d/ `5 O
: Z% P8 d+ b/ h. S: r$ H& T0 a表5、电压纹波测试( k' Q2 ~5 ^ @6 P% s
, a& p4 P' W" S9 Q9 B; R, x
- ^- _, o [. T纹波噪声波形图：
+ f6 N# T9 A/ M5 ]5 v8 x0 _9 w9 a' v/ s& I
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load " @3 Q2 S3 f$ v6 P
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load - m7 f: G/ u: F5 k
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 8 b h, i! Y: ]* J9 ~: |, {. {/ R: ]
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 2 W- ~' u. |3 B6 `
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 6 q& w$ ?3 ?* D. c1 h
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
2 {- E* R/ |- e: O# D
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ( N) \" a6 A+ I1 N+ N9 _
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load / h- s. f7 k4 [! c8 q
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load , r. u4 E0 L/ d. ? s, ]
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
' E1 v2 [/ m- Y$ O5 ^* v# t; z
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 4 p- ~# h& z2 d' f4 N \0 J7 S7 P
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 2 L1 O w' |* E2 {2 N( u
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load - \7 S, ~- y$ z' k' A/ e1 W
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load & m( u- v: r4 l. f7 {4 i$ V
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load , J0 `9 U' \6 T1 v- f
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load $ U2 E) E5 _) g1 H/ R- r
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load ; z* D$ _; `: z P4 d
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
& O5 _) \+ A/ b3 a5 a4 c
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load ' ~9 v$ s. D$ z( f- H# I
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load & ^1 _" R" g; `
4.3、保护功能：
. n+ i ?$ L' i, g3 _
% E) u4 d2 ]% c3 G* L以下测试过流保护、短路保护功能。
$ m( {# t$ ?3 X% v3 K0 i/ D S7 w5 j( j: N) ~5 n
4.3.1、过流保护：
7 K6 k! ^7 _3 @3 ]$ `, M* o. j& K) V" b' i& k F* h" O
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A, r: i+ h7 C% t
4.4、动态测试：
) h1 w( y3 Z: v2 ~1 a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。4 A- R: r& w! L/ p$ K4 y
3 ^( p. _/ s8 s$ f7 y$ J
" {, l; ]2 R( G: XFig21：AC90V/60Hz,5V3A
8 f1 Z8 E1 _( }
8 f/ J- Y) q( B8 a* @( Y& }Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
7 p) O3 I7 _$ t6 ~! sFig23：AC90V/60Hz,9V3A
8 D2 E2 b$ S: h' ]Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
b# {. ]$ Y: i6 rFig25：AC90V/60Hz,12V3A g- Y+ @% h8 A( U8 ~6 Q. {
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
1 H1 L t' O. z, i3 [Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
# {8 h3 _" ]" L( s* q) \Fig28：AC264V/50Hz,15V3A & W. i7 A# ?. V
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 0 p! a% y2 P' u5 }' r
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A % `& h% W; i: U# \
4.5、系统延时时间测试 e0 S2 b9 I- Q4 m" m
6 q/ N3 d5 R; F$ t
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
2 M0 _" F& c7 l1 s9 l% F# U7 A+ t0 `/ h3 |$ x! t& d
# E( [/ }+ E7 b0 j* e: v# l4 |TON_DELAY @ AC100V，100% Load
, i1 d! ^' f$ H4 O1 S& l" fTON_DELAY @ AC240V，100% Load
' E' E; |4 k2 N: ATON_DELAY @ AC100V，100% Load
/ c& o: G3 t& d- ?4 k5 XTON_DELAY @ AC240V，100% Load % @2 R& y/ ^" J. k: ~, M1 z
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load 3 V6 z. g2 T: p6 T' c
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load ) I+ P& n3 \4 c# S2 `
5 z# x$ R, y& B05、其它重要波形测试/ [! a5 u# q. s! a" S9 f R5 ~
' `: u% l: O$ [6 e
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
' a3 `7 H' L3 b5 l
- p. L5 L6 p5 D* A# ?0 l8 vAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load & W- ?, S; |& ?2 ? ~. h
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
3 J- z& B* w V+ P, ^0 o2 o* NAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
! n9 [! l% c- S2 N/ X1 X3 k' ]AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
9 j0 h8 b9 C' t5 A7 FAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ' h! @1 P4 n7 j
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
: J B9 V+ U( V% l1 J# r5 A) _: {( [$ }% n% M! G
06、EMI 评估测试
) t3 N3 G$ ^& n8 H& v1 L9 J7 G O. _! {
$ ] Z7 } f" |* `6 W6.1、测试条件：
3 V7 f$ c+ _' y" y, D输入：230VAC50Hz；4 ]$ i% J9 n+ y* c( h# I& p% v
输出：20V2.25A；( |& A# X6 x0 z) ` ?! Q) N
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
$ w4 q; E7 Z. C+ f, P传导L 线测试PK+AV ' T: m2 S8 K/ l1 a4 F( Y
传导N 线测试PK+AV
7 N- L5 ?3 ], T辐射测试PK+AV % G$ y X" t- Z W9 Z" [
& u; X) q% G9 ~9 u6 l( C- {9 L6.2
0 U2 M5 L" G/ P, C6 J输入：110VAC50Hz；0 ? Q' P \) R2 X! \: `
输出：20V2.25A；
. r2 w0 F# U/ m! i% h7 |. [负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B% Y* N$ S8 r8 g7 r8 C d3 W
6 X& J$ E8 N' N! U" `- r9 d# R传导L 线测试PK+AV 4 w$ w) {5 a: O" _
传导N 线测试PK+AV : d% { u7 s+ t, V$ E
辐射测试PK+AV , O+ c! f" K& I: F5 n) @
|
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