本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 * m9 b5 R8 |; l% s
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
; w' I& Q1 k$ x+ P
6 A: A0 T R! m$ t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！
' t+ o d9 [. z7 c) E4 u( E# p' ]" a5 A! P) G- z7 `$ H/ y
01、样机介绍. Y4 i3 j/ ~+ K2 v" I- O2 f: T+ G2 Z6 C
8 v0 D3 P7 T+ H/ M% k* S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。$ v, u" v7 f+ r% T' f. Z/ J" B: ]
/ K9 U6 O9 B# p# X( w
7 V" V1 V% e0 w
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
, \3 m$ u) p! w) ?CR6900A& v8 t/ `, J6 P& g+ j8 U2 B
# x; I7 j% _* ?
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。
. D0 o% G. |. Y) ?2 L6 z. k
/ m9 L, u. |! \! J1 H+ 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。
* n! p! r, t+ f, b* n
" C6 e/ w1 L5 U- @主要特点
9 C) F; R! H; [% ?5 j● 较低的启动电流# V3 @. l4 N; W9 H' p7 [: I3 q
● 内置软启动减少MOSFET应力" C, m5 Q; w( o+ u
● CCM+QR+CRM控制模式' n" c1 I) ~4 i C1 s: K
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
/ X. H, F; V( j; l5 C● 内建频率抖动功能，降低EMI
# J, _. S# r, ^5 I● 内置65kHz和45kHz开关频率
1 L1 d# n1 f. v5 L, d● 内置125kHz倍频工作模式6 t8 c0 a8 e5 K8 [% m! K
● 轻载降低工作频率
& k0 p" o* }* K) c0 E3 U● 可编程外置过温保护8 y+ {9 |* C, H l% R3 T
● 最大输出电流限制; s2 I$ o) _9 E0 g7 t d
● 自适应环路控制
. {# R5 `8 i% f. d. Z● VDD过压保护和输出过压保护功能+ C5 U9 W' q9 W$ p H
● 内置前沿消隐电路# e# X6 c" m1 [. y7 M
● 内置输出二极管短路保护
, W3 Y- D c0 E+ D' Z( G● 内置过温保护# U, f A' C" ~( R( y; H
● 过载保护 U, A" J9 H( |
● SOT23-6L封装
2 i% k4 o$ g- r8 @; J U. b/ |( r/ b
基本应用, E7 f3 m `1 a0 ]4 {& D
● PD电源* o. ~; `7 x, n8 n8 r
7 H! L- B4 x r# D$ _" {* Z
典型应用
& t3 _2 h( d" p( c: j/ Y" [+ P( ^: J) M# `
; Y3 f2 v+ Q8 n( T F/ r
管脚排列
9 d8 ^4 v/ B% D7 T2 X
& i) U3 M+ ]0 m6 _: D/ z. O8 [6 c管脚描述
% f5 z& ?% c Q& p8 K' Q! b
0 O4 Y% o, i* d2 n4 G O1 Z4 }9 } ~4 I1 |+ q# Q
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 R9 c5 g% U" |* R4 V% E4 r5 f* {+ R; ~5 c3 ]
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。* o7 H8 b, \/ ~+ t1 V
4 R% r6 w" c) ~
02、样机特性
* C q4 v$ ]3 b
3 T" Q8 i" ^2 P& F8 z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。
! T( Z0 L/ o1 N
/ y) h1 o8 U; ^! @0 o2.1、输入特性：
2 n+ b5 E9 Y; j+ o: N( X- G' X% K {" K# O# {" X
2.2、输出特性：
- d4 X6 t$ z) ], |' [
) ?3 d9 L5 j2 r+ p+ v: Q& X5 l0 W2.3、整机参数：5 }1 t; D3 m# {- P0 F; A
v& x( h p0 N+ f1 ]1 `6 ~
2.4、保护功能测试：
4 H- J* D: | p8 [0 ?1 h
; B# l7 ^. D! l, W$ W* \! R- ?2.5、工作环境：
6 h! T" b( l: e, w1 S( i- Y) w# g
L: i4 p0 s: s6 J. Y6 Y/ K2.6、测试仪器
7 H7 x# S2 W: z6 @ D0 a# I
$ X( _% D- {- V) e03、样机结构信息
! c G& b; w4 B/ s6 r4 @" o7 {# D
; ^& D* ~3 _7 [8 L0 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。
% {* }; Z* J! @+ v1 k& N/ e
5 c. C- {0 q/ v# A: ]. w. n% A3.1、电路原理图及PCB 版图：+ ~+ G6 y; \: W- ]- m
（1）原理图：
- l. K+ Q; i# i; K- @8 F, {# g, B1 P- X7 @
（2）PCB 版图：% z3 O) ]) @+ v
+ r) E/ ?9 v( ` ]
. e b' Y) m1 R& p5 b! K* D- S5 @8 e
( a) [2 }: i, V' x# Q$ ^3 n
. ^& S8 l1 f- z- x. L( m" d5 B/ N# q0 n+ d) K3 l5 Y4 S. G0 P
9 H/ ^& q9 G! y' T/ \, {8 o3.2、变压器绕制工艺：
; o/ n9 }8 q$ w0 ]) f; t（1）变压器电性及结构示意图：. \9 y& L( v0 ?+ m
# ^ [+ u+ W- K' Q0 }7 U/ C" j
. A4 z0 `" P! C, N! J* \# Z
（2）规格参数：
. c4 d2 M" W; m- H J1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
. H: E' H; c4 b2 [, F) Q5 W2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" R4 U& G" T/ \# o- S3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；6 z, @. i! }2 a1 V' Z
4）次级: 三层绝缘线；
( x" f9 G' }' E/ {# Q- V+ t& Z5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
3 x- g/ I- x" E v, m6 O6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；+ W' E2 ` ?: X: g2 y
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）；9 P6 H a( b4 Z7 q$ M/ W7 X8 Q7 F
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；& t( z; H* d; S+ |
9）成品要求:浸凡立水。
2 P- _" X2 j- [' ~# @% I2 q) e% H z6 b7 K" `. G0 Y- O
(3)、变压器参数：; v! u1 ~* {4 R- ?: |. z7 Z
7 K9 L5 c8 x( h( _
5 Z1 F5 H2 V6 Q: [3 V: n; Z3.3、元器件清单：0 c: W, t8 B, @% s
4 K1 [5 e% I3 G! M; k- x
6 @7 l. d; p% w, m8 W04、性能测评
Z& o: l) f5 a. H3 f( H0 L- x( l; N
/ ?/ r5 W6 |/ Y, \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。0 @) `6 R2 q b! Y
1 c% b; n) V/ L8 k$ k: `
4.1、输入特性：9 W; O) X& O+ b
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。# K5 h5 j& \' u
2 z( S" @2 J3 C& h* U5 x, i表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)9 c8 {% N$ {. `3 t: C9 b
. _: R0 X$ T7 A5 \" k+ P
( Z: p# k# z% ?5 u表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
* w& H( K% F/ O- |0 d# L$ }! R, B+ j: U
表3、输出板端测试的效率特性:! K, U! Z6 V. s2 F( L$ h- f! q
$ a/ f2 ]( u N) R3 _9 a0 s7 W) G( t0 \- C4.2、输出特性：
9 B; `& s5 f, [注：以下数据均为板端测试；
1 t+ _6 G/ U* ]- ^0 O
$ w/ v% Z" \" `7 T W8 a$ }4.2.1 线性调整率和负载调整率：
6 H2 K( H \" J. Z& ~) |
5 ~& ?, u0 ]9 S4 G. f+ a+ k表4、线性调整率和负载调整率
1 [* o- w0 ?3 y$ ], M, D3 _1 c7 K* ?: D* |2 D6 V9 U
1 c/ z# ~! h4 @, t: F4.2.2、输出电压纹波及噪音：# V) k; |7 {, c
6 z! {1 j6 y* B# a5 W
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。" J6 B% }$ t9 E
7 V/ r1 j- e. `6 _' i表5、电压纹波测试. I0 ^$ r1 G- _) m6 p
1 y& W+ x; L3 M1 W" s; G5 t ]
8 `; L4 G) h+ g6 `- l- e, K2 X& T3 o纹波噪声波形图：
?+ \7 s! U/ K/ d+ r2 ~. S
* b# J& Z, Z1 f2 Z/ r! [1 ZFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
$ D* P: r/ y2 b8 n2 ~Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 6 w5 L+ G) C4 ^7 L
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load * I# z6 ?: J6 T- E1 R7 E
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
, l4 _9 S+ p- J: [Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
# m: T2 Q& @5 \. ?" M) IFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load & H$ W" k* l7 m- t/ S7 q
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
( Y1 a4 E7 c9 I) K" F9 X
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ) }6 J5 o! k( ]0 d& R$ l4 {' v( Q
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load ! ^* m( o. a1 j9 y: W0 @0 p5 C7 ^
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load / h7 A, |7 |* Z, a I% u2 t3 e
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
. X8 d0 m) U9 [' u
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load + H/ o8 }1 m9 K; D1 M0 ^6 U
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
e+ S4 I4 _8 w' J$ M
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
5 R9 q' Y0 I3 n4 p' Z( v$ n
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 3 H/ w, u. t+ n( l r3 M1 ~
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
# Y! h3 M2 B Q% [1 S- n" c. b
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
& F& w, R+ y" Q; I/ {. q
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
' t& W- ^. P, N1 Q. h5 v+ E8 a8 W6 L
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load % W6 d$ {! f5 F+ N8 P- B& b; X
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 0 c# R# a' z) h6 O
4.3、保护功能：
$ |# m6 v ?7 r
4 \( n9 x: i& c0 Q2 D4 ]以下测试过流保护、短路保护功能。
* j, S5 y' t. R! q3 K. d; d
& Q* }+ _8 j1 T7 b7 z1 M4.3.1、过流保护：
! U* A* X. d5 r' e" E$ {5 r; d6 R& `9 L& Z
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
% j2 ?$ s4 J' N- L* n4.4、动态测试：/ B& B; d" w- u/ y1 L' A. W: f$ z
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。
5 X8 t/ [- a! J2 B8 W
( N( ?8 ~; O3 K$ Y+ s: a% R2 k
6 I q4 k) r$ l$ Z, x- l$ ]Fig21：AC90V/60Hz,5V3A a5 q1 @% z/ K: X* f
3 A( j" K" E! C$ @. eFig22：AC264V/60Hz,5V3A
/ X( t5 w- n" rFig23：AC90V/60Hz,9V3A ) J G$ L- Q ?& R
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A " K9 B u& q/ m. o; ~
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A , ^' w3 ?: n) M
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
; Y6 g) c3 C6 ^1 [# gFig27：AC90V/60Hz,15V3A * w& p* l. l9 {3 _, C4 O
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A V) L3 O, e1 ^& p- s* S5 S, X6 f$ e
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ' L+ l3 m; @+ V$ K7 ]+ ~" \
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 3 H! Y, @: ^ R5 b* G
4.5、系统延时时间测试5 j }$ V+ q% q2 d2 J( i2 `
8 J1 L- I$ ?* |8 X2 q
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
4 i w- D6 B: _/ ?* U! k% V, j
; m+ s9 }7 N; [) d9 B1 Z, K0 i) G6 r
3 a' l J% f% Y& g0 r% N0 zTON_DELAY @ AC100V，100% Load
|: k& B5 q ]4 v0 G8 E5 p3 f+ GTON_DELAY @ AC240V，100% Load
) A/ w3 N" k( ^. X( yTON_DELAY @ AC100V，100% Load
0 r, [+ E- W HTON_DELAY @ AC240V，100% Load 4 Z% _* V4 Q- b9 O3 c$ ^$ f2 I- d
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load 3 [+ q5 j1 ?6 o- O6 r
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
6 n, L( B8 z- K7 e {2 R; E/ d8 e
! p" |$ c- w! G# ?05、其它重要波形测试
# B5 [( \! J% ^* A; r6 K a8 s$ g; f
* j- [( z$ C/ {- U4 L1 e* ZDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：; z4 J) g# Q; d4 u' K5 x$ `0 ^
: N4 }4 q R- r) @8 K
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load ( u6 J T+ P; @9 `
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load - G. D7 n. Z6 E1 R# C
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load . s- t$ y2 ?: w8 Z% M7 `2 c
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
" x8 u2 \4 B5 h/ k9 M3 q$ x N( DAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds " i4 j, _$ c6 i' ? N$ b( g% ^
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 4 R) v) [; S ]9 h9 I) k W, D
" S5 t& O! H7 A) y. `8 S06、EMI 评估测试: q6 ~# M+ T3 ?: |/ ~
0 N8 L# F4 I6 v& O( l6.1、测试条件：, ^% ]( h: q" e5 ~3 @
输入：230VAC50Hz；
( T2 G, e" S/ R1 m+ }7 C2 W$ X输出：20V2.25A；) s) B2 m, ?4 _0 o. k; L
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
, B" ^2 q- G& |! m$ r传导L 线测试PK+AV
?) J: I1 n3 \7 a
传导N 线测试PK+AV
Q/ \6 S: s8 p3 O/ O# T# Z& ^- n辐射测试PK+AV ! i+ d% J8 {( ^' J
/ s) O% X& P3 b B* i |6 j$ |6.2 1 |3 L' ~* T( r+ d3 z& u
输入：110VAC50Hz；
5 p" ]$ }- h7 H/ A/ }! _% R# _输出：20V2.25A；
( Y$ E9 B7 m8 o/ a* c负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B, }1 x7 x3 [5 a6 |3 O
- O+ w; m% P- r5 @( [$ x传导L 线测试PK+AV
- r$ W* g5 o% I- }8 F6 v9 u6 m; t- _0 ~传导N 线测试PK+AV ( C+ Y4 x( m' h% j/ D
辐射测试PK+AV ! S) C `/ H" x8 A" E4 h
|
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