本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
}& v! v0 w p( T% T8 X" p$ F& z" v; C4 P! Z$ Y
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。: p" _/ y# Q8 K
3 U2 i9 D, z. O8 ^7 k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！, i% i1 w7 e; g/ g8 k
4 R+ [2 m9 H/ R& I* k& s
01、样机介绍3 q: b0 y* K/ M/ E" ?
' Q9 l9 @/ E# W7 S* H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。
4 H/ I! s) p, Y1 b7 y
$ L& m7 \" s4 g* o1 Z$ T
% r; z' D$ v! `
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
) `! p0 O/ K C% D0 ~" j5 pCR6900A
+ d. u- g* B9 `+ W6 n1 y
9 ^5 F! h" G$ l3 `8 yCR6900A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。' P2 K, a% G3 H# p5 O: \
' W: Q0 J: n& _1 E2 Q# ZCR6900A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。
& w9 B" \' u2 Q" ]: z
/ l% c! k Y, c1 F: Y+ [主要特点, L+ @' m$ C* Y$ T2 e
● 较低的启动电流; t: b8 t* x# d# d& K
● 内置软启动减少MOSFET应力
! N1 A6 S' c- _: u, H" C( t● CCM+QR+CRM控制模式3 |8 K! R; B6 L5 _; Y; B7 |) a8 Z! }; c
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡& f8 p5 D) B& K ~- n A; v
● 内建频率抖动功能，降低EMI0 e6 `! u: r$ S& ^& w" E* m
● 内置65kHz和45kHz开关频率
, G6 a( i& y) e; R● 内置125kHz倍频工作模式
' c \9 z( S9 w● 轻载降低工作频率
: X7 u2 U# c- u: u0 u1 l. h● 可编程外置过温保护0 Q+ j' C4 l/ z4 T0 p) o5 m# {
● 最大输出电流限制
3 F2 }& G7 ~* Y1 b- A# E' G● 自适应环路控制3 W+ ~# U* A2 v
● VDD过压保护和输出过压保护功能+ w- [( F0 R3 ]/ H4 E+ T
● 内置前沿消隐电路" i# D. U# _* k6 L7 z/ R
● 内置输出二极管短路保护
4 [4 s8 X: q* B6 h● 内置过温保护5 m: Q0 C5 b5 e0 |- u" |
● 过载保护5 @ D% a0 S% j8 w" t5 Q
● SOT23-6L封装
" P* {# z" P: U4 q9 u8 G6 E6 p- o3 d/ y: n* }1 D0 L e
基本应用9 v) y, }7 |2 f" T* i, Y0 g% [. e
● PD电源0 j! Y Q" B' o6 t
8 f3 V0 s3 Z* `( g, x* K- X典型应用
% e/ s; X4 E2 V9 H, {- }, ]
3 W7 j6 r e* f z2 u6 x3 \0 ]7 X7 H5 c V' i
管脚排列 t. L; A8 |: E3 M4 `2 J9 x4 k
' ~. v& x' X2 n: N) I
管脚描述5 S+ j0 p9 Y& p6 a
: [ Q% ~" d0 T$ U
9 s& `/ t, E/ e7 P2 d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。. v" l$ B. X0 L; p2 O" q
0 q9 Z* e+ i) m8 R; [" V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。8 N R8 x/ x7 X$ ?) ?8 f4 @
/ R( f# _- K- C1 Q02、样机特性: H- O9 N4 T/ |2 k! k( \$ _: o0 R q3 V
6 {' F5 `2 c3 K- e3 s
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。5 T! ?, q# H+ b) m; W/ ?% E! k
% @ z7 n& h* t# M: a) Z6 v4 o* [
2.1、输入特性：
1 B0 U; [2 o" _$ A% a) C. i8 _; Y) Y7 o& I
2.2、输出特性：
; k ~! f# e: G& U2 ^5 B% x5 Y# \& ~& n" ~, o9 r! X
2.3、整机参数：
4 H; P4 ~/ {4 M$ `8 n- d$ g& q
: U1 S+ B& G& ^7 |6 S2.4、保护功能测试：
6 ]+ @4 q+ O% \) s, A- x8 i- s
1 J) j: e6 v7 X. K1 p# g8 o2.5、工作环境：
' j/ ]# g6 w: [
1 C, |% ]" p6 K4 T$ i9 g; {2.6、测试仪器
" l- J0 j; L2 w, v' D
& |% n; Q# X5 ]$ U03、样机结构信息
, O1 X6 H6 X$ m Q: n& b0 }0 T, t
3 G. e6 s. z B& ]2 @8 Z. W- }$ 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。
' _: w7 f0 m8 ^" i6 t U: {6 e+ j S% B" \6 J) j, ~! I
3.1、电路原理图及PCB 版图：
/ I7 z3 g2 X% Y+ `（1）原理图：7 v* B: ^& B& R2 v) [8 x0 [
$ {: _% H) Q" C; i2 I4 h
（2）PCB 版图：% W! P/ c# y$ K' P
2 g6 s4 y" n3 b/ g h2 K7 Q+ q4 r& E. [
' @& I1 I* S" O2 z% j5 G K# G/ L8 c d o, R. ]* c* H
3 e3 o: _0 g" s1 K% S3 B5 J; N8 x+ s2 H
0 A, O( ~3 j( N& @" d" |5 u
3.2、变压器绕制工艺：' a( m( U5 F' V! X
（1）变压器电性及结构示意图：/ s% @: g6 Y) U' K7 J; r# \
2 e' [( ?, }) e" {, W$ T* p% t
- s( z2 K- |5 _# d/ S, T
（2）规格参数：8 h. B: y/ [) n B
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
" t- j( l3 p! E# V) @6 Z, N1 n2）材质：TDK PC40 或同等材质；
- Z4 S6 b+ b$ g" n' P) w3）初级、反馈: 2UEW 漆包线； w( P3 Z9 q) W8 j; T2 j
4）次级: 三层绝缘线；
$ X3 k0 {, c$ ^) X" G2 J4 K4 M5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；- D: ~# z; Z' }, }6 l1 _
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
' P0 h) z" j* `3 R, C, B% w9 @. s& X7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
6 R: m4 q) \. Z4 d8 I8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
5 V% ?* x: k+ }* S/ [ G) q# O9）成品要求:浸凡立水。& k1 ^2 v2 y3 E% W; ~( u5 T
8 q7 n8 h. B$ A3 p ?7 W$ H5 K
(3)、变压器参数：% u) ]- \4 C1 `% h' x6 ]
0 C* M3 P! L8 A, x) D$ |- T. ?: r' ?! w" ]3 W
3.3、元器件清单：3 B$ Q/ p& U; d: `; e& K/ T
, b5 T: |3 \- `- Q f
0 m+ ~( N3 R6 R" O7 D6 T- d9 e04、性能测评
9 `, m; ^3 \* m/ D6 _) i( Q8 v& E, M) q) h( Z8 c
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。3 Y, L1 }& B( @1 d
+ f6 z+ }) K% w5 J n2 R, P
4.1、输入特性：
) Z9 m' X0 q0 R1 H9 |) 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。- }: x6 D* {! ~0 V2 d
( U. u- H4 l# O) O表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)+ y( w# T0 w% A- h. C2 k# ^/ }
1 j5 K% e2 b' j3 h7 `
2 D# @/ a# P! s3 b表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性& L5 y& |; [9 V0 q1 w
3 S6 d6 R( |* U8 R
表3、输出板端测试的效率特性:
/ [- g: {6 u8 w4 C( v5 l
* [+ `6 G9 E( c7 T4.2、输出特性：
9 f4 X# ]: d2 ~+ ?2 E$ D% ~' n注：以下数据均为板端测试；% @7 n1 A: I' `( F
- E" ^; @% v0 H& `5 ]4.2.1 线性调整率和负载调整率：* h* H1 I8 T$ `- e8 g# D7 W# z; P; r
! z2 v' e9 {5 V0 _
表4、线性调整率和负载调整率
0 a" I+ F* v- Z* l- }* E4 s
( z( G/ B. G5 n5 f5 ]2 h% Q! N5 J" q* n6 D( H
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
9 k5 v) m; b2 D9 q
' q" B# x5 ~' U2 c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- A8 \$ U" w4 O! z2 `
+ O. z6 f q7 j! U' i2 P" r
表5、电压纹波测试: L9 y9 R X8 _3 ?9 V. H9 ~, [% W, S4 ?
: }$ z6 @/ `: N0 H* C7 e; r% p7 ~3 g% R$ R* ?7 t2 Y7 j
纹波噪声波形图：3 x. l! m. D' x( I" j' M3 ~
1 s; j) r( D$ k8 g5 e) w3 C, vFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
* x. _6 x& g) Z- d/ XFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load + @/ q5 d }4 C" v1 R
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load ' N$ ]; l9 _6 A3 g1 `' |
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load " n/ u6 u% E( ]: m; N8 H
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ) z- I( R: P- b, I+ h8 \- T
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ! [7 _4 @3 a ?1 H3 v
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
* p; x. Y9 h7 D/ h* t7 w) @
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ! ~0 T) f& P. w$ c
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
0 i) x: R1 x3 s% q# l1 L v
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 9 v- E' a& e) Q1 X; G* E
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 2 Y8 V. x) y& X4 C" r
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
; e0 I! n# X4 _6 U
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load # _3 H* E p5 I+ v6 |
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load 7 M" N, S, E1 q; n! C- m
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
" [8 E- K/ I: _' f, V
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 3 E# w4 g5 B0 a9 |7 V8 N
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
+ Q3 b* Q7 n' X" |. X
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load & h; n3 E5 |- m% T- m1 F7 T% S( F
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load - _$ M: |# o7 {5 }0 w
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 6 T* n" p- ?: ^; i6 \2 g g& S; S
4.3、保护功能：
' p$ { a; _5 J$ K. m4 ^9 U1 a- v T/ V( a' M8 w- L0 a7 P0 n: L
以下测试过流保护、短路保护功能。
& w+ N- d( h" R L3 E/ q3 @. R3 c, G
4.3.1、过流保护：
* X) I) w& S! O9 h' {# t5 u
]4 P8 \6 Q3 |6 u1 g" }1 T& O7 ?4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
7 d; l. D$ M7 j7 D' ~( e5 w4.4、动态测试：2 X8 L. D' z9 h7 h. J: M% f
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。9 s, J6 S4 w$ k* F0 O9 m3 ] w6 J, J
' Z( G1 k5 Z0 A0 y: c2 t! w
; j; m% F! P5 h5 P+ M2 V6 q4 h
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 0 y3 m6 [# r' S2 o
9 l: L) H3 b8 @7 J( _( lFig22：AC264V/60Hz,5V3A
+ Y( \1 [8 {6 Q; A" vFig23：AC90V/60Hz,9V3A 6 ]6 g! s; _6 U$ x! \% w0 }
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A " S: i5 b( b! S! Q+ {: H
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
$ k w% J5 x8 O; K0 rFig26：AC264V/50Hz,12V3A
6 X6 W9 O8 ~/ y1 ZFig27：AC90V/60Hz,15V3A 8 @; o* y7 s/ ~# b( V' e
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
( W; `( ~, k9 e$ }; E& G1 i0 rFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
) C I- H3 ^( D/ V% ^. q/ H) R+ fFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
* g4 f/ o3 f+ I1 t' s0 w4.5、系统延时时间测试
) O; X# x* D4 D3 B1 b4 v' s
4 V; S" H, h* R h6 }9 J% C注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
/ W2 R3 e% ]- R! v: ~% \" `
# o' F& k4 ~- R' X' N9 {% a( e
3 Y7 r4 { y3 ~TON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 F7 y: g2 _9 I* V3 M8 MTON_DELAY @ AC240V，100% Load
) z0 k/ t" }# TTON_DELAY @ AC100V，100% Load
, C8 {+ q4 d- ~+ {TON_DELAY @ AC240V，100% Load
. W W7 R* H: ~* t# EVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
' _+ H4 ~" @1 z- Q+ q$ \VOVER_SHORT @ AC240V，No Load 9 O; \& N1 j2 C* G w" k2 {. H- N3 {
7 X# Z2 f& O0 ^0 I0 n Y2 G
05、其它重要波形测试: h: e# t2 f$ W+ d% t/ J
' J1 y+ V' O6 {. k& }7 z- T, sDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：- P2 \% V2 N7 I. i+ p4 c9 T# B
1 L+ l% p) n2 [
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
% y8 i$ r- S7 ?; F8 f5 E7 u3 aAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 8 o5 ?! }8 a% U2 H1 D2 i
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
0 t/ B0 I/ D9 x, UAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 0 T, H; ~, T/ w, o0 L
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 2 n8 E& ?' C/ a3 ~
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 0 j2 R) e$ w* d# @
% p. E1 r: ^+ J- J7 ^& Q
06、EMI 评估测试, l, a4 H5 R' J' R5 u, T
" i9 K8 r" f* [* M7 e# p% V5 Y
6.1、测试条件：! q, F2 D$ A' ~# \5 c- t, C
输入：230VAC50Hz；3 w$ Q2 w7 W: z2 c) C, O
输出：20V2.25A；
( b3 V( W: [6 a0 ~1 i/ U! J5 X负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
6 G Y1 F2 M& a% d" V; |. {4 B传导L 线测试PK+AV 9 g$ C' A0 o* S6 o: u- Q
传导N 线测试PK+AV
$ V' [" @% N7 d" Q! G0 ]/ h7 O辐射测试PK+AV
$ _5 C! T% k; j# @- p! a1 d* N3 p; |. G; S/ i
6.2 , i; b m0 a2 N5 h: L" Z$ S
输入：110VAC50Hz；
, q7 o9 V5 b" v1 x. E输出：20V2.25A；; s; m3 q" J" j/ K
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ @7 j$ }; ]; h4 y4 [) ~) f6 N9 g, F6 _8 M
传导L 线测试PK+AV
! t. |- x/ R, o* w7 G- |传导N 线测试PK+AV
8 v5 D4 _- V' _9 _
辐射测试PK+AV 9 w. z# e8 e* `" m, K
|
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