本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
3 D' c9 i. O5 ^" ?0 W1 p: w' o4 g: t$ [1 Y
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
. [! q( y) B7 Z1 m1 {8 I6 c
+ m0 O& p( k% m6 N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！
$ E: [7 R( n( F! b e0 ^- \+ A; f
, ~! T' W V- ?0 T8 f: P' Q01、样机介绍" ^( O3 x8 K. i" u: C2 C' Z
1 w( s$ c1 u0 Z0 T# }
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。
, N2 m1 Y. l; F; T/ z
F, x+ U* L9 W7 y$ @6 M7 [" V
- k$ T/ k2 ]; N
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
+ P9 \3 W+ E [8 p9 Y. PCR6900A, A4 y/ b5 M: [' C5 s7 J$ g1 I, L; I( E
6 z8 R2 ^9 X l' 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。( b9 J& {- Q) _! F7 z* P+ N. _
' @9 }9 C$ X+ }5 b8 x( n$ x
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。
. E+ M* C) k1 o$ D0 i
7 R) X$ b7 X7 z2 C主要特点0 z: Q% n; B/ g: j& A2 w: q
● 较低的启动电流3 M9 F1 j5 g7 p: K
● 内置软启动减少MOSFET应力
' }: e6 X! o" T3 w● CCM+QR+CRM控制模式- o# O! j$ @: F& y- l5 w
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡# z* }" y( J+ Q* z3 ~9 ~
● 内建频率抖动功能，降低EMI
5 |" k3 g( w2 q- h) ]● 内置65kHz和45kHz开关频率4 G$ {, @6 q- P9 W( i& d0 b1 N5 R
● 内置125kHz倍频工作模式
( O! Q8 ^/ ~2 ^) j* }● 轻载降低工作频率
- V% c+ P: K' H$ Z# e5 [. o● 可编程外置过温保护
' f Y, q8 l9 S- ~9 e$ `● 最大输出电流限制& J/ [) t, R% s
● 自适应环路控制
+ t1 q$ N5 e* Z# M7 C4 R● VDD过压保护和输出过压保护功能- P/ i. ]' y3 z8 L' r) F8 r8 D* \
● 内置前沿消隐电路
! i- \' x5 C* v% |. r* M7 ]● 内置输出二极管短路保护- g* V x7 A, b* r( n$ {
● 内置过温保护
$ c; B, a) a7 Z. o* H0 ] e0 n● 过载保护% R$ {; x& S; K+ W
● SOT23-6L封装! c! G2 b' U/ }6 P. E
( x$ l+ `# M4 R& h5 N
基本应用
; @! {4 F4 m, }● PD电源
( A4 n0 {2 P5 b) L) R
; O, t1 ]7 N8 J$ Z典型应用' u3 l- l# y* b# ~+ A
: W# s- v, Z9 J4 h6 e& a- a
; v6 C$ ~5 @+ _( u6 \! k5 ?
管脚排列
! a8 m$ o- M3 J9 B# u* L
9 q# o: ?, Z5 j! p/ \0 J! H. G管脚描述. V" Y9 }7 A+ M# }
8 i8 ?) K- K# H( X: o" r3 H
! d# X2 A* i# D; e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。) O' \: p" }5 J* x, h; n z
3 a5 j& l' `+ h; B. T4 K) 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。0 N# A' U) N0 M
/ c' ?6 E2 @% d. r: G, P$ w: w2 a
02、样机特性7 C; z" ~$ I0 Q$ \+ o' Z
4 a( P2 M6 R9 `# x8 k
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。
3 y& G0 e8 U( \1 }& l8 z8 c3 K0 h0 Z" _, ~# Z/ A0 x+ b d
2.1、输入特性：
[& u' |8 n' |1 h. L9 d: F
( S) V5 f/ i7 M7 h6 t" o2 m- n" T2.2、输出特性：
; B0 }0 ?7 g; M, H0 z) G$ E1 B5 p1 s6 _0 \
2.3、整机参数：
/ e- O' p% A' J7 I: n
; x; x# [3 N$ c: J2.4、保护功能测试：" _" D) i6 x3 e
s" m: [- A5 M2 `2.5、工作环境：6 K' E. s3 w. e' a
/ N" p& _8 F+ G' U! P2.6、测试仪器
8 `5 r, {" v' u5 b( R& R* M( K2 h' R! E1 }% T
03、样机结构信息
% b. W! w- Z" _6 b4 f; x2 ~# d I
( ~! H+ Y" Z9 Y9 ^1 q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。
$ K% W# B5 j+ R; t- F. E! J' R( J3 ~; n) I; U4 `- _0 T
3.1、电路原理图及PCB 版图：
& P# V, {2 }/ k& S+ b& C d（1）原理图：3 R8 A# c5 l, w; n& {% B5 r( R/ x1 H
* {: h; M+ \* {/ l（2）PCB 版图：% T- }5 r, }% z q
$ L( ^' I* W# ^ } b% P9 B( k
+ }* x8 S) c3 u7 @8 _3 R
% V$ J5 k; b- A2 f% B0 G. t |- e
. O2 O& T4 I$ i U" f Q' B
! M5 k! ~' S) r- }' ]
Z3 }) d+ Q2 G# K: ~
3.2、变压器绕制工艺：
( e% ?/ p5 C5 ^" f/ U3 Z/ o7 ?( q5 w（1）变压器电性及结构示意图：
* r7 {: U! e; e* h' @2 f/ i, U7 ~' s# U' q% N
* z; @# I3 T" r- {
（2）规格参数：3 w1 b2 M0 e" y R2 U* k5 Y
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
9 |+ x/ J" Z; f* x3 y& ~2）材质：TDK PC40 或同等材质；7 p7 |4 E0 f1 _" ^
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；4 G4 N4 t- |: [' a' G
4）次级: 三层绝缘线；7 t7 U( i. S3 b# y
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
% t# V8 ^1 s4 i2 R+ Z6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；) Q2 A; e! h n' L7 v
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）；# x, c) z9 g. z3 ~. ~* J
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；. G8 o- |0 e4 R+ l, P4 I2 h9 K
9）成品要求:浸凡立水。- ~% e0 a5 ~0 A4 ~
+ h1 h. A. G4 x. F2 K(3)、变压器参数：
$ k8 b% m. r% T D; |% X
5 n$ v' b+ @, c Y4 o# K) b
8 k# w% M0 {* O0 ~3.3、元器件清单：; O4 V4 |4 w$ @" V# W
4 f9 o- s/ H9 V; o X6 y+ O# y6 Y' B2 ]
04、性能测评' s% L; {5 g/ W4 ]" A
% J, d2 J$ A9 A- C8 i
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。+ r1 g1 z* V" r$ _. J: \
* |2 W& N j0 H# I2 O+ r7 C4 {
4.1、输入特性：
; P3 ^. R V2 Z* i2 h: d( }# 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。0 X; m2 A( e' h+ Q: p' v
! V# P5 C e7 @' |表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
3 _' K0 |- I9 q& Y9 `/ r) n+ @- \2 L2 b
! {/ m( L! A& h6 _0 w! V4 ]5 r表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
5 K& d9 @, ~% S! O3 h9 D. j, D, T1 \3 G" f; z+ V5 i9 D" Q
表3、输出板端测试的效率特性:7 q/ q0 i$ J+ j/ Y
( u- t' j q9 h+ Q7 P0 z8 ?0 F4.2、输出特性：
" p5 V( d! j+ ^# e3 Z6 X) h% K- w注：以下数据均为板端测试；
# A* i7 t/ d* G F4 p; F- `. B- n4 T7 t* K8 B
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
$ Y+ x5 X3 f7 }8 R
4 j/ r( y+ Z6 ]' |表4、线性调整率和负载调整率. ?- a% N8 B4 W9 f: g
8 Q8 n& H4 D+ r. c& s9 P0 t# g+ P% {! D5 v$ J* I9 z
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
i: d" i( Y. _& J0 a' l# d
- P' s( t- P* v2 v( T6 ~1 h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。$ F$ J- p' J3 r! |) R
$ G5 ? \6 s: c/ I# k9 `
表5、电压纹波测试7 P$ f) j. D' p! Q
" @1 i6 M' S' N
. w, @0 c/ u# n v* P
纹波噪声波形图：
* y, u. Y: i% ` I8 X2 h
h7 Q# e$ Z3 ]4 N0 |4 X \. CFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
2 a. @9 R2 p+ f# O6 kFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 2 z5 e* e' y2 b. [+ k, M* S. G# P
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
* g5 g2 n# L& A+ O3 I# P/ iFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
+ P/ I$ x* q4 j4 n# {Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
) e) V& [! R) a, u3 C5 mFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load $ `# _+ t \4 R" D" E' a2 w7 C: K1 n0 y% A
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load - V' h% t1 z9 e6 X4 R
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
3 Q+ P4 a( u# G5 c. S9 J6 X
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
8 J% \0 B4 F* l# @" ~) t# u
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
7 | g2 M. T# `% E5 A" U. W
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
5 t* Z) X3 ]: t' J6 L: I
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load ) m. K% p4 z6 ` }: i4 [* ~
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 3 O. \# Z! o/ ~* m- {9 l
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load : @8 V, q, o6 @' j0 m
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 5 G& m: q3 I+ j( a1 b9 I5 t( }
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load : Q5 l8 `' K. i% c9 Z* R- L
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
& w. t1 ?+ L$ w/ s
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
1 n- R, v; u+ e" ?& W
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 4 ?/ m1 T8 w) q
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 5 u% V' R8 g) u C1 Y, ]; F1 X% h8 S
4.3、保护功能：+ h* U+ C7 l5 i
: f4 x$ I/ x' S9 V* }1 n! V9 c& G
以下测试过流保护、短路保护功能。
$ @3 x0 j( r+ F" _6 k! L6 u/ A# f W7 u; `$ x! ~
4.3.1、过流保护：" k5 V$ W6 e! C# j
( s1 }; B: r& F+ c8 U
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
% z; H! \- i: @! ~# D- g% p4.4、动态测试：
% }2 S2 F! p" }5 K% C8 h- s- p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。7 _" u o) h8 }+ ^
* s& U6 ?4 m( }) B
1 k% a& `9 G+ Q% G' \) D# e/ M5 PFig21：AC90V/60Hz,5V3A
- c+ I1 F( @% Q s! D* s6 V
" |- T2 G% c3 p0 FFig22：AC264V/60Hz,5V3A
- u, M( V8 ]$ {Fig23：AC90V/60Hz,9V3A : @' [- N7 ], ?" c: a' I6 V
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A & @& T; u M. ^+ Y! f
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 1 L: |; _, }/ N
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A 7 b; s! S2 @ N- g4 L+ @
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
5 @: t& Z, s8 }Fig28：AC264V/50Hz,15V3A . ?' Z e2 {% `+ C( {
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 5 O% W T* e% z) E$ x& v# d# e+ M: D- c
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 8 I, B1 }" T, k9 W+ i% m: k
4.5、系统延时时间测试: m3 }# `' G. y% x) [" m" D8 y9 A `
5 \" Q% D. N, e4 l
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
2 P! k L* B' I
t" U5 r' m% h U1 i0 U9 F- T* @' u! [& D7 s' U3 p" b' R
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 \( e* Y( g( d
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 {7 y8 B" z* k3 O h9 _, b7 M& uTON_DELAY @ AC100V，100% Load
/ h6 l2 x% l, L2 i2 m3 f4 ^/ oTON_DELAY @ AC240V，100% Load
( n$ `$ M: I/ O( q2 KVOVER_SHORT @ AC100V，No Load / c# O; h8 B" W7 s/ T( E! Z/ q
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
6 r8 n: E1 U3 w! j' a& U4 h9 n- e1 Q8 t8 b( {! A
05、其它重要波形测试$ C# w# o S0 A% Z7 K0 Z
8 X! M, T x: T6 {0 E
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
0 w/ z. W0 n( K1 N9 o( a$ ^ e# H: i0 b/ I
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load # T# K' ~ G O( ^" ]% W
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 5 {: ]& Y4 ] z( N; N6 ?% B
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load 6 `3 L: v8 `; K# @3 f
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load $ s& r) _ V$ X8 {. D( Q2 B% o
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
u4 C. B6 X7 X( V. yAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 9 h# ^, t( x' O& L: g
* z! Z, g) S; E; B, h3 e( ]8 `4 z3 Q. }06、EMI 评估测试
. x: E, H) `( ~+ ?6 H3 |
4 B0 }6 f y0 g9 e, M6.1、测试条件：; n! K8 [: S. R4 X; q% x* O
输入：230VAC50Hz；! `# S4 r$ m5 }+ B
输出：20V2.25A；
: r/ J1 y4 d1 d; O, t3 |负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B. @* \( x2 V) ~4 _* j
传导L 线测试PK+AV
6 j* ^+ S. ]* p- C: p$ @# ]
传导N 线测试PK+AV ; \1 ]& J2 Q6 ~7 M
辐射测试PK+AV
, H0 z- z$ U7 W. |
- r% m# H8 ]6 i: m- ? t4 K6.2 , i- y; c1 h1 L) o- E( G
输入：110VAC50Hz；3 f5 \$ r6 M# S; q* T* y. ?5 i+ H
输出：20V2.25A；
: Z# `. X, @) O$ Y+ b负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
/ n. X! Y: g- J+ J0 R
0 g ]* T1 S% c( G传导L 线测试PK+AV " t7 P, y1 a W
传导N 线测试PK+AV
6 @* q8 Q* W# P/ y' t2 ?: c5 I( t
辐射测试PK+AV - K: y3 S* c! L8 }" v0 q
|
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