本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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+ m+ G7 w1 s5 w2 l( n5 x本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。8 j7 J5 K: L/ ]
; w1 s2 C; \' G2 p
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！
, V# s" V) k8 F) h+ y
0 k W+ H4 V ^* }; p01、样机介绍
# } \% o p% i. o% m/ A; ]
+ g7 ?. n$ K' G8 l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。
+ J& K# |9 n1 F; t9 k& h7 P- L
9 {% E/ N- ^( `& n. y
8 f2 p5 ]+ {7 P; d- I6 e* L" ^
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 , Q- o# p/ [6 g$ m
CR6900A
1 j& I7 P% L/ u4 y3 t, h& C7 C, y; M1 {8 J ~5 |) ?! J9 c' o# 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。$ `- `5 n- l) q @" T
- o2 Y. F! O+ G* OCR6900A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。 ]) C% w0 T( H; ~" Y3 S. o% n
: P( W: j+ W& g
主要特点
+ { T- R3 ?, c● 较低的启动电流1 G# G) d6 `: }" D
● 内置软启动减少MOSFET应力 ~2 m# e% O6 h# K- A: W' ^* u
● CCM+QR+CRM控制模式9 l, w% X4 P2 O8 {
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡% M+ S) J+ o( ?' m# g
● 内建频率抖动功能，降低EMI- g/ w8 l/ @/ G0 q3 ]
● 内置65kHz和45kHz开关频率4 T- `: c4 N7 p: H# R. R8 `8 }
● 内置125kHz倍频工作模式& i+ r* E. R6 ?5 \' n7 k5 ]
● 轻载降低工作频率/ r: \) {& k. ~3 J: f
● 可编程外置过温保护; j. k7 R7 q/ K1 w
● 最大输出电流限制
9 ^3 [, [! w$ k4 S- x- {3 D● 自适应环路控制% I- g8 U* l0 O( |2 \/ T
● VDD过压保护和输出过压保护功能/ G$ l# E& u4 m) ~9 a I
● 内置前沿消隐电路
- _% j" o* _ Z( j7 ]" W● 内置输出二极管短路保护
6 U$ h! A+ o2 e3 R) o0 ^* O3 X1 H● 内置过温保护
6 J5 b/ c" _1 ]( Z● 过载保护3 P$ V' Z7 r1 e" p9 T+ l
● SOT23-6L封装
W0 M1 f, P) ~6 v- ~, y K4 u* d7 W1 \: z. ]. @
基本应用2 y4 q% X* U; g) H7 g$ q% J
● PD电源$ d4 N- ~( I. b
* ~) K& _5 D" L4 ~
典型应用9 q! \3 w5 n1 ^: i I j
' {8 j# Y# B0 w) A' U1 y
( y' q9 W" x" l: {管脚排列* A4 C# A4 n7 @/ i/ ?
' t5 W- T. L }4 F& ]) {
管脚描述. K% w" O1 w5 i% m3 C. }, I
: D0 ~# h$ j4 Q* V1 a S; x( x7 E; L$ a T6 r2 V3 K
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。
" u4 d" ]' S. o& m6 o3 ]' a5 z3 h1 U( M( J1 m8 j5 ]" B" B
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。- K: y6 i, x- R# b4 o
/ X9 n) V5 F! N) f% u02、样机特性6 t0 C/ m- r; Y) J, M
4 _4 t* Z0 q4 }3 |5 q: 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。9 c8 r# a6 f: Y& t5 x
% ~+ I& u, Y- @
2.1、输入特性：4 U1 E7 L! `" O4 O# L7 H
5 g* h2 Z* C O) T; ~+ R, b
2.2、输出特性：- l5 c5 z" z$ [ L* }
* x0 z# B' @ r: [! N5 w7 A# ^
2.3、整机参数：
D$ M) C% x. m( l0 d( ?- C
# h6 ?' x6 l4 h6 M2.4、保护功能测试：
# R% }2 g0 O4 B5 D! W" k4 i7 G2 r5 @" \# Q A
2.5、工作环境：9 N9 I7 A! Y6 t# X: |( E
$ ]* A+ ^) j/ }$ Y8 M' ~2.6、测试仪器- k# b3 V4 U4 @3 [/ e" g. [1 l
6 F) y$ i, F; y1 {' L3 j03、样机结构信息
( C. b* @. k9 l+ r7 N3 y* \6 @$ F {+ j) @$ m
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( ]2 b( F" |* g8 N
6 o9 u0 F" E `: f! L3.1、电路原理图及PCB 版图：/ v% s( b: \* Z4 C8 C
（1）原理图：0 H) f. n8 L; Q9 n0 R
: R ?" D# N# _8 ~ r- \+ Y
（2）PCB 版图：
: X- J. _2 f8 x4 g6 I( X9 h4 H3 x4 j+ D/ v$ f# ?. \- p) K- s
( D' m6 y; l4 w7 |* R) N, y, E/ v8 j1 O8 Z, S% B
5 Q' P! d/ A1 t4 w3 g- V4 h
; d8 {1 z, Y% C7 c
r1 Z7 W0 W: _2 F0 D" e+ G& X
3.2、变压器绕制工艺：
! N* I' U$ F+ m6 u% c! N（1）变压器电性及结构示意图：
5 Q7 L" F% p: A( u% W% R" ]" N8 q( b& ]
. z& I/ n1 |# Z( s/ H q7 W
（2）规格参数：
# g G: b" L& {8 h3 G1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
' I9 H: @2 x) q; c+ Q2）材质：TDK PC40 或同等材质；, I& X/ y5 ?$ g% G4 M
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
* L0 _4 _2 b Q( x4 w4）次级: 三层绝缘线；1 d( b" I+ U- [9 p0 s4 ]
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
4 q! w7 D5 C; h6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；) C3 Y) J5 b _8 v; o' u! p
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）；/ d7 O3 r; \5 a' T( Z7 k
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- g! o; Y6 o, m5 t9）成品要求:浸凡立水。$ Z5 }# a5 Y, g1 I2 d
- F4 T2 q6 R8 w; |* n0 I2 a7 I5 a(3)、变压器参数：
/ k# l. z0 v3 T8 U& u; U) ]0 @7 r
, e& h4 X* z `$ } b3.3、元器件清单：
D. T, _( _; |# G0 E; U0 q8 K& y1 e* A; w4 Y: l; u* c
2 D2 _) j( w7 h! Y3 B2 d$ N9 J04、性能测评2 J; t# Z) ?3 B1 u8 f& G
/ d( x3 ?0 o7 G! N+ K! W, 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。
0 H: X4 r, Y! `1 |9 Q1 i2 o0 d* b* O( R$ o+ M. Q, F
4.1、输入特性：9 @2 B$ g' m; `$ 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。; j' h( B0 Y# ~7 y
4 V# I% M2 ]6 l2 h4 i表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
1 ? v& o$ x! e! f ?) Z0 p! e
" F& f4 U5 c; s. M2 {$ b! H1 k7 q( M5 b. K. ^- {4 d& Z
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
7 \, D5 a( ^, r4 f6 h- U3 n* y* b, i
表3、输出板端测试的效率特性:
) g8 X! l2 T) B! l& ^# y2 _, [- D% R0 y
4.2、输出特性：9 ^, l7 Z' u# {
注：以下数据均为板端测试；
{ }4 |3 @* @, s5 U# z& D% O2 x+ u$ f
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
1 }8 [/ s5 ]; N) _7 v8 ?; }2 ~+ ~ ~% `+ T% J2 }6 {9 L3 P# {
表4、线性调整率和负载调整率- U9 l9 |( k% V2 q% V G3 Y
- ^( Y# R2 h7 _
W; [6 @% P3 G4.2.2、输出电压纹波及噪音：' |5 x9 V$ B/ w' n6 r4 Q
. R8 O4 y% r3 r9 H3 O
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。* |* S" I: h6 W% `) E8 ~) u6 S5 m
2 T, `. p/ A& \8 s6 m
表5、电压纹波测试
' o, F; @3 u P( B- X* o0 S; c1 A- a! C9 [; U2 B, p- i" q5 P0 d
1 @5 a+ o* ~" e- c* u7 B- ^纹波噪声波形图：
0 \8 g9 Y* Z# [0 r
/ D* {+ ?5 T' E# qFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 6 K/ ^2 P' _8 a3 P' K
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load A- K6 L$ k* S @% X
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
4 y8 d* D+ S p, C u9 mFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
# B$ a3 V' Q% }* zFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
0 q: I2 I2 N5 o/ y. DFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load 2 U2 m8 p% o8 D
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
! g ^5 E% }* j# C. W9 ?
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
: \% W& y) h$ L( G4 ?+ h
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load 9 Y* ?; M2 n8 C
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ) {9 A& N e" Y. m8 J. p
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load ; g* ^; w! |0 V& I5 S4 N
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
+ }) L7 L% @0 V' u1 c
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 2 n0 }+ f- |5 K# {. N+ z
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
# G: w3 l3 L8 f3 \" o
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
/ o/ k- i0 v: n% q" m/ r1 v% q
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 8 N1 K3 p' @& r
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
& |) [& O6 b5 `9 U5 r2 c: u0 g+ J
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load : ^8 o4 ^/ r! F2 u
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
- r) Y( M9 `4 v2 O
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
# Z B f* L! w% F4.3、保护功能：- n0 o( d# v/ R) x( \5 Z$ H/ b
+ X* V O$ p( }4 t& U( ?以下测试过流保护、短路保护功能。8 G% Q o, B2 p+ T6 I) i, I
4 f' s; P& A; [% i) A2 G
4.3.1、过流保护：
1 z* j# T* I8 `8 @6 [
( a( ~# Z' \% j4 b) N4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
8 y. j0 v# v! q) g3 z6 p4.4、动态测试：
' |4 ^& [2 r3 i" _# }& I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。
% n5 I4 Z/ D& T, u- t2 K- {# A! u2 l" a7 z
0 l: F, V" T1 r R6 g" b! }Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
- d/ e9 y+ |5 r D- F
4 N6 j+ [) ? q: m4 w6 d+ vFig22：AC264V/60Hz,5V3A
0 s8 r3 C& s/ H8 J, `3 e/ HFig23：AC90V/60Hz,9V3A
- Q4 v# e' ]. K& x; wFig24：AC264V/50Hz,9V3A $ S% b" u2 }3 `- Y$ \
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A $ t, K8 t+ A9 n* H3 W
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A % O8 S4 e# p) M- t7 d4 Z8 W
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A : \* A: T9 X3 n2 m" w) `% o1 h. v
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
) o, k; l3 Z5 G& G& FFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
* O2 s5 ^& C$ a* p- }Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
( h+ U: m. ]: q8 ?, V- K4.5、系统延时时间测试+ C5 A0 c* _6 \. X5 u+ U
9 g% y: O, X+ h6 k- b) C8 u: m注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。/ l5 o* h- j" [# C
# O; | }; ]) B3 ?0 P
6 b1 Y% f/ U% p& \
TON_DELAY @ AC100V，100% Load . X- J6 _+ q& V& y
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
~' W0 l4 Y) } }. oTON_DELAY @ AC100V，100% Load , t3 O, y0 c" J; ~
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
- q3 q {0 j& Y$ l- j: V9 iVOVER_SHORT @ AC100V，No Load 3 U# L) W4 O0 t: W& S4 L
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
: l- \, P8 J- z. O w N" e. g) [% a* F% m/ N' ]9 ?
05、其它重要波形测试; V9 A: ^: a/ n) c$ _" @
+ j+ T* Q: b3 B( ]- U4 y+ ^DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：4 v5 p# w# @7 Z9 ~% k- E% l a
3 b/ g' w6 Z$ r8 z
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load : p6 G$ E9 q! f; M
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load $ Q9 B3 ^7 @6 E) Y% f
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
( A$ l! h# t2 ?, w& OAC264/50Hz，20V2.25A 100% load : H2 r* I, W& L! E( G1 G3 r
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
# [0 K. N4 U) b) t8 [- y; I n! JAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ' l$ | v5 `4 P5 L' o! A+ }; O+ F
+ M! c3 U/ f4 E9 _" q
06、EMI 评估测试 E" L, z- i- i' e+ i1 x8 e8 v3 V+ G
; V8 ?. L* ?0 p# T4 d8 L
6.1、测试条件： _ u7 _. M8 A F) Q
输入：230VAC50Hz；$ w% j% l3 p4 Y: W
输出：20V2.25A；
( ?4 R9 `( V& m; Y7 M1 S负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
3 s. U v6 C7 o: h6 R0 r传导L 线测试PK+AV
( Q7 Z* N2 y, s9 _; r4 `4 O- w
传导N 线测试PK+AV
9 C6 [& p( e; N: W3 D辐射测试PK+AV
, L0 ?8 m( `; ~) p+ [2 s' L# f* n! Q# J" [. P
6.2 : R3 S% ?+ y% T
输入：110VAC50Hz；
( i- H, G! I; q2 d' q9 w输出：20V2.25A；. N# `2 d; L+ k
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
) F$ D# t1 P! D J# H- [9 s6 f; O! J" \9 ?: f; L
传导L 线测试PK+AV / N' J2 n4 M$ d% J
传导N 线测试PK+AV 9 F9 s: P8 ~9 _: p' A
辐射测试PK+AV ' Y7 r* H/ b0 n2 o& Y
|
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