本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
# q, L' \! M7 h' o! ?$ t4 J
) l; W: F( r4 N1 {+ B% o本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
* N! S$ `5 k" m# ?9 Z f6 t! T; v" G. M
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！
. Y, i3 @" W& M1 w# c) F2 w
4 Z6 @2 N& r0 z% c" j# a7 u( z# B01、样机介绍 ?0 q; g4 ?7 N+ u
% q. F/ x6 Q' 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。8 V# T% G& s! B! F! r
' d, z7 g) I- o/ t: n- c- i- P
) ~6 x* B- i' k) O
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 8 g! x, t3 j& ?* q$ b
CR6900A
7 L9 g! g: i1 J, H$ x: G( F& U! |& E/ u- x/ u7 I; 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。& ^. J* r3 P4 g8 R# C% r
5 c4 r/ p4 ~" F: s' l4 iCR6900A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。; b. s) ^( m2 w% w- H& C O7 {
! I. C/ Q- S$ K主要特点
* Z' G2 q, G7 q* Q● 较低的启动电流2 Q: r3 F+ V D3 \( G
● 内置软启动减少MOSFET应力
: r! A, {/ t2 @: Q' n- S j● CCM+QR+CRM控制模式 S. {8 K/ A1 L1 U/ _/ z
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
3 R% U& P) j% z7 w2 @● 内建频率抖动功能，降低EMI% a6 U* H6 P. R, |) {
● 内置65kHz和45kHz开关频率
0 E5 v; Z1 v% l! ?8 {& F" Q● 内置125kHz倍频工作模式' z5 G/ `3 D( O* \% P
● 轻载降低工作频率8 B! W3 g2 ?; y8 I
● 可编程外置过温保护2 s, i: X; ^# \- i- X
● 最大输出电流限制+ r8 w- ^6 l# q
● 自适应环路控制: G; ?/ y7 k3 b' J8 I6 `. n# @# ^
● VDD过压保护和输出过压保护功能4 B2 L+ Z8 Y. a5 C, } ^
● 内置前沿消隐电路" L- P8 o% Q# k# w: _# d
● 内置输出二极管短路保护
- T) Y* ~0 n# i* `- \/ _( c: h6 E● 内置过温保护
8 B$ p$ c% t7 Q& t" F- R0 ~1 @● 过载保护1 u8 Q$ G* Z4 C. n- C6 r
● SOT23-6L封装0 T- L% `& E, f9 b
4 ]/ }5 W0 T- t8 Y, o9 F2 D基本应用
- U; G& F! v0 I8 y) s7 p, w● PD电源
( U# `' k+ A3 n* }: O7 I, |! C. f( P9 M ]# I
典型应用
: {. x( l( T4 C) Z0 n( d( r, {5 R) Q9 n; d! \- Y/ }1 \
8 `* x. g7 i' {9 ]2 f) Y; Z管脚排列
. s# a) ~" G6 S; P5 E% F7 _1 S; x" @4 K6 _- Q5 k9 O0 A7 j+ l
管脚描述( e( h7 W1 U8 N+ ]
% H! O+ m; C/ N( W4 |1 d) G! z( {" \1 i
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。" B c$ m! t2 g I3 L1 i
/ |, P/ u8 a/ |$ e
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。+ ~+ Y4 r& n0 q; I* g6 ^# v
* P. H7 S3 j' K. L# E3 ?1 k8 b
02、样机特性0 H- z2 t, K% K. B4 e
0 O+ E0 F1 _. W" 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。
" J# j+ P0 D: o3 |& Y. a5 @9 |$ ~2 v/ H7 J: z2 R
2.1、输入特性：- H+ j |6 L9 h; }. x
& b: N( L/ j* K( A" J/ E) R
2.2、输出特性：
6 k4 T; s' R+ t
' p D5 E. _+ U/ R2.3、整机参数：
% K3 @/ m" f+ J# n( K
) I! a2 k2 U2 w4 ]2.4、保护功能测试：& v) l- _1 C5 K0 E( K7 i
3 M5 B( z0 ~7 d: J! x7 ]0 f
2.5、工作环境：
" y; r8 m5 G* c/ N
" T4 D8 O2 v' w+ a6 R2.6、测试仪器: X+ r% i& G* }5 H, d9 x; a
, }" [* s+ M6 F* y" z2 D
03、样机结构信息
% R6 Z9 y0 ~1 v X; G1 @
9 X3 I. J3 o* 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。/ z( C7 r y0 t
! @% Q( y" p! l' d6 F# k* h3.1、电路原理图及PCB 版图：6 H( S6 L+ z1 w
（1）原理图：! A3 T, x$ F0 E! ?" }6 Z
( G2 x0 B6 @4 @& F
（2）PCB 版图：
6 p& T* [& H: o+ _9 Z; d' Q; T5 Z; \8 f5 l" ?# b1 j
! }) k9 u3 s' K: g# s/ V
0 {) R: J/ n' u+ k1 i4 y) C
x2 G' }7 U5 ?7 Q* Y5 m# C6 ~' {1 J- W1 p. I$ {. B2 F6 X
; b$ C% ?. g! C3.2、变压器绕制工艺：
! E1 N, o4 J7 q, C4 f$ a: }（1）变压器电性及结构示意图：$ V3 Y8 x4 G) ~5 x, r
) l! x" H- p4 S5 J% x$ v
1 Z- }2 |. h& T4 F- |6 M Y* w（2）规格参数：
! d( ~8 i& Z" i+ \# S* y0 X1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；* \! R/ w0 V& K( v, Z7 `. L
2）材质：TDK PC40 或同等材质；3 X: L7 ^# K9 }
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；, _1 Q* B$ r3 I9 k- c9 ?
4）次级: 三层绝缘线；: }( n) `% k; {) U4 o6 Y
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；! C: J, a8 c) g4 [. O- r. S
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；$ d: y1 n. S; [/ x$ R
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）；0 R p$ T" Y* |) |) n# z7 f
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；( L _6 s& I; v8 ~, `
9）成品要求:浸凡立水。
' D! I. Y; k" d4 M4 @8 F2 [% c
) ]! f0 H7 B3 u. T/ O+ H; W9 |(3)、变压器参数：4 s2 x9 d9 T' B" s
& Z% O# j0 u6 o7 V; I0 Q j' ~* Z+ \6 t1 _; ?1 M
3.3、元器件清单：% j2 C9 I: A7 ~5 ^& p# h
2 ]$ U8 p) i; l
# O0 y# z. x! r- r04、性能测评
6 }( Y+ U/ D: a3 i. L5 m2 A. S$ U, b
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。+ T5 L) d: W' h3 G, U
* A! l4 v% Z) Y* C
4.1、输入特性：: z: J1 E9 U) q, ^& x
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。
8 r$ ?, c: h# J0 a) `2 a
" ?7 W" ~; \6 r5 K表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
, c2 A& M* H: p& U A( e/ c" |0 j C, N8 d+ B5 m5 x1 _ o: \
) v- O+ k- ~. [* r表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
3 _8 s0 `% i" n0 @6 x& p, G4 |3 `# y, J7 m
表3、输出板端测试的效率特性:
M t$ `) M# b# Z+ O$ P, i( J$ Y8 x1 h, _6 H
4.2、输出特性：8 _& S. d0 ^3 R/ v. F1 `; W
注：以下数据均为板端测试；
3 F" V# Z. a% n& o& u. e) Y8 Z$ B1 m; }3 h5 u
4.2.1 线性调整率和负载调整率：( N* E! P6 F1 W
$ r9 n( t; ]% J# ^表4、线性调整率和负载调整率% j9 Z1 y/ \2 L
5 W, m7 W" Q, N' j1 K1 ]1 Z+ o
1 b; O/ {6 V- R$ P4.2.2、输出电压纹波及噪音：
/ m0 d9 `" l$ e4 b$ @9 M
. ]* n* h3 d! z+ 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 A6 l8 c% K8 ^( h
3 g4 r9 \! d# k+ W7 I+ ~0 ]& l) ^表5、电压纹波测试 e$ X- M0 k% @
$ F1 }$ c6 R5 L) u& c- l+ w- Y/ o% W
纹波噪声波形图：# i' i- Q3 n: w4 b8 S* _3 x
0 f2 o2 s/ n' m5 t2 EFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load . j5 ]) L5 s; g5 T
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
) W2 R6 e3 N2 b8 t/ z Q3 rFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
. \: {: U0 `# |7 Q9 J8 D e0 LFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 4 A- F; L z: c4 ^
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load & B3 }4 v5 z- f
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
' c; I3 U$ }6 K
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 2 A4 C! {: @3 w7 I0 O5 v0 i }
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
# b, T8 g% x, d8 i! K0 a- n
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load * G! ^# J" D1 s
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
) @- l. @, a9 a. m% I0 f/ U, Y
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
( h+ o6 Z7 O' L5 R3 ?; D/ ^
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
4 e* f* P a! ]5 l6 w
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
+ G& K! H q# j
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load # T U$ C4 G" `& y! T2 j
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
0 o; D: @' F7 l5 b; |
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load ; `5 p! [# N/ ?
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
7 v \% C1 f4 Y$ X- V. P1 n
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 0 d$ F: e. f5 f* P
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load & v8 ?! j" z; {5 I8 }* ^5 j. C
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
! n% u* v/ y+ J5 F# r( r4.3、保护功能：) o6 v' L0 L$ a# E
) h3 m6 x) q2 y x) w3 [以下测试过流保护、短路保护功能。
2 F. f8 } J) w1 V3 j5 V- w; K( Y" r( q" v9 o
4.3.1、过流保护：
% g) W6 V- \. C6 [) H1 ^8 B* I& Q# f% `' p2 U* p" \: d
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
1 i% l, c# F$ N, i0 R4.4、动态测试：( b( |1 ^8 f5 A8 a5 r+ C2 Q% z2 \1 y$ P- k
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。! Y& P& q6 d# l7 z$ z, Y: V- f/ o
2 F+ F. R9 |: _+ \7 x. m. n- a1 M1 d: Y; E' y& t0 k4 K
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
g" {# {& Y @, g. o9 g
; V1 Y- i+ r; A7 V% t) JFig22：AC264V/60Hz,5V3A 7 _0 u/ z; m( p; y, n( f
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
) Y9 @2 w! b- {! E8 T* @1 {Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
2 F/ K* W- s- U$ n4 e2 Y2 \Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
, M/ _) Q( v1 y& z* r4 _Fig26：AC264V/50Hz,12V3A . ^2 ?; p/ h$ B4 |
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A 9 M# ~# I2 J0 C' F
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
' V$ o G+ O8 ^' e: X" {Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A . w1 O5 [, ^& J J' p6 a
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
" s; T7 G* z( F: A4.5、系统延时时间测试
$ ]6 {' ?# v: K' }7 |% }# ?8 v" @5 E
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。" I8 T6 b& x$ f% a9 Z" c
( g0 A3 N5 N1 o
) [1 ]1 D. S4 Z9 G% C5 q3 K+ K
TON_DELAY @ AC100V，100% Load : F4 L/ w+ w% H8 R8 f T# d
TON_DELAY @ AC240V，100% Load % `) [8 v+ D* [0 l; S) l+ Z8 N
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 _1 i9 ?/ ]+ @9 CTON_DELAY @ AC240V，100% Load
. X N& B" [6 `) jVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 C* |: J/ \! ~VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
2 K( h0 u2 h; j0 z- @: M% A. | h" v' _
05、其它重要波形测试
5 [* j5 b: {; K1 i) k2 u
w; o: p6 M. D# V6 rDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
+ z5 w4 m; u+ M
; b6 U7 W9 P8 b6 x: qAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
& N4 T+ A8 U/ k, r( LAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
) b( r5 T# d0 m) |" ^; ]! NAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
4 H. I* {# D4 l& U* q, oAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
1 s, y0 m& @; v8 b) C# qAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds & t8 [: [: _. ~- D3 \
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds : f7 p& p4 e0 S3 W0 v w
9 }, W) W4 o8 J" I06、EMI 评估测试
_( ~, ^. {' `
- K) F8 h1 g+ {5 N$ F. {) M: p6.1、测试条件：
; k, l& ~& H* I输入：230VAC50Hz；
$ r5 ?6 s4 `3 c输出：20V2.25A；% M) k2 h7 W7 I# F4 Q7 r+ d
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ d8 G4 x: z9 P1 t" N# ~9 L( C传导L 线测试PK+AV ( D3 c! r3 c# ?- h7 |
传导N 线测试PK+AV
. F4 m) b- W6 e, ?! P/ P5 m, y辐射测试PK+AV
8 Y) o% i; R8 J9 \1 n" q% f0 Q) G) A
6.2
) O# H# U% f& S- J" Q( [/ ], X输入：110VAC50Hz；
: H+ K% ]" b0 e6 s8 u: V输出：20V2.25A；
4 f. W8 J$ }; f负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B" ^. K8 w" O$ ?- n( [5 j) y( i
. Y( l X) z& N
传导L 线测试PK+AV - u. l7 N4 U# g1 v6 C
传导N 线测试PK+AV
+ n; V8 m% \" d7 T; }
辐射测试PK+AV ' |9 r- S7 h" K$ O! M- 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