本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 ; o( u. z0 ?: S0 T A: j Q3 E& B
3 t& p- A* F4 c( K( ~2 c本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
. K( D( M9 c) y6 z- J
1 T4 T. E' y G* ]! R4 D/ [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！
0 Z5 K& p6 a# k. v8 F3 \% p( C9 j( A9 \
01、样机介绍0 J( U6 p( X+ F; t
$ n) }' ?5 W* W
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。
s; h& ~7 E2 S' K
5 K' ^" T7 ^4 ^+ L1 G& ^# V
/ ]1 \" G4 n0 `+ U# J. _1 o
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 , a; m2 z9 Q$ B8 K2 |8 S
CR6900A
1 J1 B7 Q4 R8 S2 I$ d G/ U: N8 }- @+ H$ T Z
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。
* n6 j! p5 G1 R/ j$ f+ N
( h1 x8 t( c" |& }- w" wCR6900A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。7 q1 j5 E/ Z6 d% C, ~
: U M0 Y8 `8 m
主要特点
: z- q |7 X# ~+ w● 较低的启动电流
5 Y+ \7 x# U- w& W4 ^5 [● 内置软启动减少MOSFET应力9 n( j2 e7 X8 ~3 i; a( N+ N
● CCM+QR+CRM控制模式
& ~7 s- [* Q! z) y6 \, T8 A● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡# e [. m3 X+ c" R7 i% G
● 内建频率抖动功能，降低EMI6 j3 {5 P- r8 T) J+ O$ U+ k
● 内置65kHz和45kHz开关频率
, z+ u: s7 ^4 z/ G0 q( `● 内置125kHz倍频工作模式
+ m$ ?( Z& h v, F @3 c5 T; T h● 轻载降低工作频率
2 `& |( `5 u. M8 p, X8 R: G● 可编程外置过温保护
: e% u" M2 m6 y A6 w! l● 最大输出电流限制0 ?7 H& R0 i- L* |( s `* [
● 自适应环路控制: C5 g6 e' s" t0 u) b* n( ]+ R! b
● VDD过压保护和输出过压保护功能/ v4 [1 J. r; r; c0 B7 c% A, {
● 内置前沿消隐电路( r" v$ } D# h( a5 ] |- Q
● 内置输出二极管短路保护
4 V; ?1 R+ @; ^* ^& a/ J& ]● 内置过温保护3 A* M$ H1 H8 a/ B
● 过载保护# ?' Y- U( e, Q- f$ L h6 A
● SOT23-6L封装0 i1 u# Q5 _' C/ z
" F/ _+ V, { { o" I" T基本应用9 n1 p4 U- M5 v) Y: o2 c
● PD电源5 [0 ?2 s) M. s* h. n& Y. a5 X! E- F
( Z7 K# B6 }% w' X# w6 P( U2 @1 _, [典型应用
7 i8 ?/ M+ ^% s* D/ c$ U
; P- P6 y5 o0 q& W* S8 [& g: g% F3 r, w1 c& V( l$ u& X0 P+ k! I
管脚排列
: \/ j5 l1 ?3 y1 N9 o, z3 |+ e4 G4 k+ ] i0 O* q" \2 @; F
管脚描述
) L3 m2 p1 U9 [' ^& h: e& v# x( G; y8 {9 O( D/ d! Z! N; p ^$ l
$ _- t* t* l& W' w& N% z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。1 K: P2 q! s) h
6 z8 [, x6 g4 i3 n; 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。
$ }) e; J8 k; V
- z8 w; m; v% W0 j02、样机特性9 q1 N; l0 f- }1 [* c& @9 ]
2 {" j- D% @, a- X: e
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。
' b' g9 y6 l t p
9 F+ T' l: g1 m% _2 {; \: S9 @2.1、输入特性：" [: D9 ~9 z1 r& u, n$ t+ C- V
) V- U0 X N* t! e! F
2.2、输出特性：* U ?. C( I& f7 r. b7 D5 ]0 L
4 q" e7 U+ e. s- c1 Z2.3、整机参数：
, f( z7 u5 C7 O4 e( m6 ^3 O7 o) i6 `; q4 [
2.4、保护功能测试：
5 x) j" V3 O, Z& W6 ^
" x( f+ m; }. |0 y) J5 |) p3 D& m2.5、工作环境：
6 D$ w% {) `" V( s% E- l
5 A f, i5 s' p% d4 x2.6、测试仪器2 d& s$ _4 U& b# K/ w: k
j! g. m3 `( o$ v! e$ `0 O03、样机结构信息* f' [ w" _( N8 \& t
: X4 @2 \2 W% R# B* G. n% `
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。1 P) v- U/ V( w9 J) o7 p* L
2 c5 R9 ~0 o( @/ @3.1、电路原理图及PCB 版图：
0 l& F, _' M2 D8 t( y9 G2 H( i5 T2 ~$ F（1）原理图：
, g' L/ t' G% ~5 q. K$ P* ]
- A. _* S* f2 \. r) c" _（2）PCB 版图：
8 ]6 @6 c# G1 r3 K) U1 D* ~) r% x+ @1 e. x7 Y( A9 W3 u/ {0 [! B
7 t" z& X2 o8 k5 j4 p5 ?' g( Q- ?+ B y3 E
" y, Z# q' Z" C% N+ t4 X" J, k9 S3 p, n, D7 r8 o
7 I1 h5 c' Z; }; b+ [* a* a' m
3.2、变压器绕制工艺：5 `4 n* ^- m" c; p; A _; m" X
（1）变压器电性及结构示意图：
6 i$ P5 r& R# } k% L8 W7 T/ Q; U2 M4 o9 G& ?% |7 G
+ c# W9 a9 d& H* C! S
（2）规格参数：
- C$ [" ]5 C! W# @% n4 F0 B0 E1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
, a( v7 Z& ?+ ~: j% d7 }: ?2）材质：TDK PC40 或同等材质；
' T+ ]8 r' E2 b; F; ]; J3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
5 M7 q3 O& b5 m% O' b: F' i4）次级: 三层绝缘线；7 X5 O. W' x/ |+ h' A& G* R
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
) ~, `- p2 ^; B' Z; j' X6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；3 \% O, I s% z; ]( Y2 c5 a
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）；
6 O' {2 L$ }4 T) Q8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；2 i( H6 @* R) h w( _
9）成品要求:浸凡立水。, h/ e! N# [: u3 ]) w* T
/ D) Q1 j' e5 e4 h$ _
(3)、变压器参数：$ E: P% v% |; v( u" T0 r: V5 T
- D5 n% b! F3 b' Q
h9 l+ S, U/ D, J( n% C
3.3、元器件清单：
- D. V8 E* ~/ M! k% C2 r' D3 c0 j8 L' G0 L, K3 n
( e6 W5 i+ g& v$ c04、性能测评$ k% ~' @) _% L6 Q$ U
" a; s$ q; H0 |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 F8 n$ \( K+ r% K" e, z8 m
5 L5 G- b+ G b# [1 F# c
4.1、输入特性：( T; k+ b5 ~. T8 \7 J8 J
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。 `& V$ \4 l/ h) f; H
" I# Y" H1 w( R7 a# {2 Y- t表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)9 w9 S8 R1 b" f' ?
. s7 q4 \8 k G' v B. E9 C a' B9 X! d2 u3 ?. o, a
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
: w& F( q! q% K: [# d7 w' I- h K9 J# A, v
表3、输出板端测试的效率特性:
+ B8 W' \3 a5 Q2 Y* ^! U" |/ f( h& \ _ W6 j1 [! B( h4 ]
4.2、输出特性：$ z7 ~) v" v- {8 w( h2 i4 g- X
注：以下数据均为板端测试；
. u" u, l# x+ {7 t/ J+ {0 d. S2 k3 t5 l' q T5 O
4.2.1 线性调整率和负载调整率：) O( ~: L% u, Z2 P
& t5 s' s @8 \2 g表4、线性调整率和负载调整率1 I T: D& D5 |0 T" i* W* m
- p; C2 [" Z# `5 z( _3 d* ?% [, g7 K+ R$ O% }! {: b
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
$ W$ W" t1 R% U3 X: M$ |6 V- U; x% `2 \# 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。
, C4 s0 |0 _& A" x2 g# U8 S0 H
7 I. [6 h: s; Y7 H2 ~5 t- q表5、电压纹波测试& Z+ l# W' C* E' s! G
0 S. A2 T( `, k7 h$ W
5 c5 [( @2 ]( l1 J; D& ]( \' g0 H
纹波噪声波形图：. D0 P* C- c- q2 M
% i1 m8 @' V& C
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load " e, g& e r) G$ U y3 t
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
2 b% c1 i, _* i2 \8 r0 B% l. I' sFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
* d* \& ^' v1 e: b% a# mFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 8 i, u g$ \! r( {
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
% r# ]/ }+ ? `; b3 _0 R1 zFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load * S( m. r* j* E) {, R
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
" V6 g# {! e5 P6 J% f+ a
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
' x* M3 |8 l6 v$ N* [ R
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
( H1 q, N% N: n y6 k
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
/ d M" v1 }8 o6 a' A; E$ N9 T; B
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 3 Q; ?- n% P1 z- K8 p: f6 u
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load # \0 p3 h# k& I- k5 X
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load ! {* s! u- R |( ]: p" R
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
* h% a, f0 n& S2 M% B# [
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
1 k7 D! i; N z
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 3 H- J: Y' w8 H' \: b7 c
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
$ B0 ^& s# t Y$ c7 V3 X" A3 j% L
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 2 {8 Z- c# {5 g: A7 @* T
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
! C2 o, A6 n3 P3 G( e
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load ' W0 j7 Y- X( X# s3 @7 n$ P6 o
4.3、保护功能：
4 s2 ^ V! y, t+ o9 X7 m3 x7 F5 b, S7 o* o
以下测试过流保护、短路保护功能。
$ Q9 Y9 I6 K% T4 D* Z' n6 z; D
& @: t0 c* V; [2 A3 d4.3.1、过流保护：
( _, B4 @3 I; M; q/ k+ N0 V( ]/ ]& o
& a0 `7 k) z" M& S* P4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
" i Y% v! P# {/ c( J& r. T4.4、动态测试：2 J9 B/ ^5 t3 ~/ ^8 |8 }( 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。$ S* z; g9 U+ _5 D$ F& k
$ Z f z+ h# p/ K: K4 W
! ?7 H+ ^/ u& b6 [Fig21：AC90V/60Hz,5V3A % v2 ~& H5 G8 s p1 x; I2 U4 S
`6 p, u) e4 u" ?Fig22：AC264V/60Hz,5V3A & @2 R0 |2 S( G( k
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
) a4 P! _' s1 k- A' N+ xFig24：AC264V/50Hz,9V3A ( i& J( m# l* g9 f3 }8 C
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A . T9 @ A- r3 T- E1 N
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
# m) N7 k3 W$ G3 {. a3 AFig27：AC90V/60Hz,15V3A
3 Q/ [. k( q2 R: uFig28：AC264V/50Hz,15V3A 2 R+ ]9 |2 u4 F3 Y3 r4 x% }
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
& q5 N0 S. j3 EFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 1 j5 Z7 d6 n& |1 a' b
4.5、系统延时时间测试! T W, L/ t( S: A0 O9 n$ h/ N
: q) T4 @4 ]% I$ T; z) T" ?7 k注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
: y( h9 M5 N) Y# R% Z! i) ^, [2 P
! o3 S( X4 c( V' e L
" u1 Q6 M: F! ~7 l4 |1 STON_DELAY @ AC100V，100% Load
( R" F$ B3 u j) E& A3 F5 tTON_DELAY @ AC240V，100% Load
: h; M5 h* B6 y( e1 Y" J" Y. STON_DELAY @ AC100V，100% Load ( R+ H) x- R/ M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load " K( m3 o9 V3 D- l( \2 _, M; ]
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ; O# ~# |$ T& B
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
" C5 x$ L% M9 n3 x" H4 Q( r$ p. C [5 j! {" k( X3 S
05、其它重要波形测试
& v9 r& P7 M3 D) V4 f! H+ x3 t& l, s2 k* Q. F
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
+ Z; j& e: p# w& a3 j
1 O7 e4 q: u Y; m; ?AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
/ n1 q: |% ?0 r: }& Q5 N+ z2 WAC115/60Hz，20V2.25A 100% load R- m( [0 P; z, Y j& e
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
* N. S1 j% N7 V& N9 _9 ~AC264/50Hz，20V2.25A 100% load ) [1 D8 i, j* d/ Y5 u
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds $ p& i* U4 E! k: Z8 P7 d
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ( t8 S# b" v& u" w: Y, h7 K. O0 h
+ O8 C* f+ M5 G( O, E5 T9 y, i
06、EMI 评估测试9 [' ^3 T8 B4 o2 x, |
- w+ H7 i$ b( H5 G2 g# { `& E6.1、测试条件：/ Y9 k7 S9 d+ u& O4 k
输入：230VAC50Hz；
3 r7 e- w- {) N8 D# H5 B+ o# O* r# E输出：20V2.25A；
. F* e2 ~ c7 f- c: f负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
' O7 X" Y$ ?6 o- \& R9 n; l传导L 线测试PK+AV
; X0 r3 d5 J6 T+ ]+ _ d! _
传导N 线测试PK+AV / N) V1 |( j$ p" w
辐射测试PK+AV ( k- E/ p! e4 W |3 q
- Y6 J/ w6 V6 A2 |- ^
6.2
" d' L: ?' [5 Z- {4 ~4 W) N" A输入：110VAC50Hz；
" u& c, l+ \; X1 `! y" @输出：20V2.25A；% ~, N7 m( a9 V4 G
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 J+ u5 E; N) D1 a: s6 T% M# T
! H/ F5 D) I% [; N& Y$ T传导L 线测试PK+AV
4 i' n/ A6 d# Y; G2 y1 L, Y; o传导N 线测试PK+AV 1 f$ Q5 o+ m# h1 |% ^. ~/ K
辐射测试PK+AV # e; M7 l9 N; Y0 D0 ?" D
|
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