本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
6 L5 R% K8 Q: E: J! l$ G2 H3 e
' J) V. T# P; _2 `本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
1 Q }: |" G; A& [, w. x" c8 F6 k4 M- t3 \( D$ C5 G1 M" q! `
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！& ?& l, q0 a! y: g+ [
2 P, o) l2 y$ O0 S01、样机介绍
- `9 l4 a, L( y6 C5 J5 C
4 H+ x U& P" k% C' y/ 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。* _6 r( W2 y1 a4 n& F* a
1 s! ^- T, v9 g) ~2 Y# U
2 g' C' H3 w4 r) p5 f0 }4 e
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
3 d3 P, ~$ T2 Y2 \, J9 ZCR6900A, c2 U! Y! c4 t' \! I ]
1 A) g* J( ^3 m7 i. d* c! D4 s' c
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。/ W& E9 c3 P" J/ P, X( i+ H
+ ^: j S) ^) t
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。
6 ~4 u4 g3 C: {7 A' s4 ?
& B) _( V% V( f8 {主要特点
' I u. B/ ?0 i3 G) s1 D6 S' \. h/ C● 较低的启动电流# |- H7 ^- f6 W) R5 A% K
● 内置软启动减少MOSFET应力" J# b! v8 n6 u7 R3 G5 f
● CCM+QR+CRM控制模式. g0 c0 v2 |( d" p6 }' R" V
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
$ k H: O, A7 d# ~# \! L; r: p- H" m# `! k● 内建频率抖动功能，降低EMI$ b, N. B9 ?6 W2 Y5 A
● 内置65kHz和45kHz开关频率0 C8 q+ y" O2 c$ A$ {
● 内置125kHz倍频工作模式
: |; D6 W f- j c9 m● 轻载降低工作频率- a) ~$ W9 s4 ] B
● 可编程外置过温保护$ w& s* k8 i8 m& e, u8 i
● 最大输出电流限制
6 z1 w* B$ L6 w- M● 自适应环路控制
i3 V8 l) @: h( `* N5 V● VDD过压保护和输出过压保护功能 [3 w4 ^: u$ g
● 内置前沿消隐电路
( v* @! f! n9 N' }: a● 内置输出二极管短路保护
$ L$ Y7 x$ ~9 q# w; o2 y● 内置过温保护
9 A; d& y0 O) n0 g x● 过载保护
3 P. c/ t' J0 \! z ^8 m% w● SOT23-6L封装& c$ `# f* h( ~. A5 p9 T3 R, \0 v
- j$ r: e# M ^: c$ `基本应用4 Y) Y/ D" b7 Q4 @
● PD电源) f' L( W1 O; Y1 K& L
" }. p" i4 I4 X# [9 ]4 ^7 I
典型应用
" ~! t+ o/ M# x2 Y) Q- ?$ i' u) b5 ^
6 b% _& {4 s, a& _5 g% B" p
) n G2 J% I, `( M8 b6 ]& u管脚排列
1 M# W6 o: O) V/ T5 O
+ Z! J7 W8 F' q- s# i管脚描述
* D$ T2 ]1 r( d7 e- R; Y% e& e
+ x% I( @" ^5 \! c. r" L, [& t2 z: G/ c& H
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。; ]$ w0 N! @1 @! D# I* v
& b- z! y+ i; z _
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。
' ]% `/ B& V6 x% M: N : D! g- ^1 d; n) T% }. n0 ~0 O
02、样机特性3 q# p- `- }- F
9 T, C/ J+ O. b% T4 G% ^- i; a& N
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。& Y8 k/ s3 D6 T# U- E; g
# l7 W3 h) `5 N) D8 ]! @" q2.1、输入特性：) e1 g" \' {. Q
5 w' H& T. r# e# m) }1 p/ A
2.2、输出特性：9 q$ T2 ]$ v, z/ I" W
& W! r% o) H) H# ^& @9 b, n
2.3、整机参数：% z& ^" v7 {9 W
( x% S9 ?2 n9 I) s. L O* V2.4、保护功能测试：! O( I3 {* K8 }7 a/ S' r; U9 d
" m4 t! L% `+ ]) }
2.5、工作环境：
; R% u, w" ^6 w. f" B
1 u1 @$ u* E W# M! Y6 P2.6、测试仪器$ C1 p, |5 y& c5 {. t8 m0 H# {( T
/ ^8 a2 o6 f7 y6 Z% \
03、样机结构信息
' l! k3 x% f1 M+ _9 a3 l6 v4 A* E- l5 n% l
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。
: }- i4 E# f6 s P5 ~
( T( g' C n- K1 B) }( M9 T3.1、电路原理图及PCB 版图：
: s: {, V! ~* q+ S9 s0 f: h& O) m（1）原理图：
% z9 h' U& G4 ]+ @: U6 p1 g; C, b
（2）PCB 版图：
9 }% q1 T+ j* X3 o: _. w3 s3 ]- h( s/ m/ M& h! J
) ]* g. G- d$ w2 `
/ u. }$ g+ h# f
$ n t8 G* ], e" P" X
/ g: Q3 w- F; B4 U- W. ?
" H7 C1 Z) _* g& A+ s3.2、变压器绕制工艺：' h) `' ]( s4 B% n4 b* }
（1）变压器电性及结构示意图：8 L5 X; w+ Q: D$ k
* ?8 i; J. R- U, R. {( A+ q5 z3 }, H9 ~/ w
（2）规格参数：8 o6 H# A* w, }; M# I6 G4 i+ Z7 N
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
5 n2 @2 ^( W* c# K+ w# x9 d2）材质：TDK PC40 或同等材质；/ E4 q, ?. S1 w N% I
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
4 O$ B+ S$ G2 `( U1 j: Q4 t, D4）次级: 三层绝缘线；
: `- ~ n* s: V, j0 j5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
6 V: M0 d* i$ F, n! |8 @ V6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
@& O% _9 j6 D v( L7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
, e( f% \8 Z6 R& @8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
7 N; _' B1 ?) R) V9）成品要求:浸凡立水。
7 d# r+ x) m# f# W5 f6 L h3 S; ?9 P& m0 `8 t: F8 F6 j4 a
(3)、变压器参数： ~, |1 U5 R; l, f7 _* Q" n
3 h' Y' P: \8 t$ p
+ g4 `% d; j* g$ K: H: c' E3.3、元器件清单：
4 b9 k% ~0 A6 V! ^: H6 s5 S) f( ~2 R
5 F, d3 A5 W2 @, Q/ L3 s' y) w
04、性能测评9 d! l, l4 q% X: Y- G! e
* }! B6 }- Z' n6 s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。, `7 g2 L1 H: \7 F! ]' Z+ c5 U
U0 z0 k$ A8 n3 E: x; Z) w7 i2 h/ N4.1、输入特性：
: P1 e* x3 S" I9 N* [' ]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。+ i# v3 J+ H6 n+ W+ z( z
8 [$ \; S9 U# N. a! ]# F8 a5 @表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
2 M( p+ \* D- v- E" C& I: ?' z% x$ K/ \2 F6 b3 J3 t/ I
0 A g2 d) M; m) D
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性3 F B1 ~% N( ~7 y' w3 \
4 e' B1 a$ |/ K8 e5 q4 J4 y# ~表3、输出板端测试的效率特性:! P( r5 H1 ~8 o. ^
# g2 Z. u8 j, u7 d8 z3 |. v1 o4.2、输出特性：$ a( J7 N$ F2 T3 } y
注：以下数据均为板端测试；6 t. C- u& ?3 P T V
" k! r' a! K: Y: e3 ~7 c4.2.1 线性调整率和负载调整率：
- L o' Y% j m, \. L2 g* K# P0 |" x" } E! T2 ~: ^# b0 g
表4、线性调整率和负载调整率
8 N+ L4 P6 z3 p) _- ~4 B" d) f( B, i3 n2 `
/ |9 G/ a/ u, F$ W
4.2.2、输出电压纹波及噪音：9 w0 ^2 v% @$ a" M; {$ U
6 E, p" i A2 ^3 `$ 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。% ]# p' K; [9 c& ~- t
# [* _9 X' t- y5 E8 d表5、电压纹波测试
1 Q* m. c# d6 j
7 Z: B/ E8 M3 Q% Z7 S
& V7 \1 l$ \- Y7 G& G7 d纹波噪声波形图：& W: X q" ]. K- w: a1 U( k8 r A
9 u) K& I) U1 W& _; F9 e; T' vFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
9 ~) A- S3 P- y* t, q; N, G9 YFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
& Y5 i# ]& G5 v+ mFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load + E* C+ N' f. L, H' b
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 1 _6 h+ X" ^" c, [, \' R5 S
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load ( p2 ^9 M* j9 ?2 ^
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
2 @4 f" G* G( M6 b) P# X4 t
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load $ j# ~5 z4 s+ Q" O9 f9 H8 Z
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load . B$ j% L* [) Y" H I+ ]$ t! ?
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
. l% t `& b; a: X; | `( w
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ( P! [6 M# p n! _
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
4 |& M& H# n# P8 D( W
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 7 b4 d/ R- C3 }' | P+ G, p
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
n3 \1 a& a* K0 E9 k
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load 8 D8 Q6 f2 O( B* {* ?, H
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
* I0 S: Y# v5 c8 F1 c
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load & d- M; C( w% q% s
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 9 b, x* ^/ P/ y1 ^" Y/ X G
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
. ^& i- s# n7 H5 J( ~( v/ { P6 D+ |( O
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
3 ?! m8 A; [: F! j
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load + {# T+ A! E% l1 q2 T
4.3、保护功能：# C+ [- h, h4 Z8 }$ |
& l: `5 Q/ F: X O; X! ^7 I6 ^以下测试过流保护、短路保护功能。
7 M7 c4 R1 j% O: A
9 Y& @+ h4 q! T. `5 C( R8 B3 }, s. j4.3.1、过流保护：
5 x3 m+ k* l6 O% n" Y1 X; D3 [
/ C/ u4 p0 q3 k4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
/ p0 L5 c7 J- w# ]" b, m" d4.4、动态测试：
6 j' N v. R+ s# B* 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。. W9 e; @- f1 f2 W; z5 c& y& x3 D
& F( ?9 X+ f/ O, ^5 x) c8 m
7 {8 X0 T) j6 u. {6 m" bFig21：AC90V/60Hz,5V3A m( j& ]) V# \
1 k/ D% P0 t4 X- m( [; m3 n, r, rFig22：AC264V/60Hz,5V3A * F# E% B8 z# Z8 Y% ~. t( ^
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A & |# h8 u2 v; V' Q- s( I
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A ' C; F" F& B7 [+ ^ V% S3 i
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
* `: {2 N" Q# N; }. W5 RFig26：AC264V/50Hz,12V3A
~" G5 `: a) d" L. NFig27：AC90V/60Hz,15V3A
0 u' ?: ?/ n+ B' W/ M' R$ E4 P EFig28：AC264V/50Hz,15V3A
! z( u2 o. q4 |' G) T& A% A2 PFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ( Z2 ~2 P) x+ W, \ C1 N! l
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A $ _6 h! s L; z2 o
4.5、系统延时时间测试
; h5 Z! N: T8 ~& D, Q9 N C% P& Y
+ L" W/ r" O0 x注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。0 k3 S% Q2 z8 X V2 h8 V
* j) {1 k# k# @: \; B" g
/ N% K+ J" m2 w; e- VTON_DELAY @ AC100V，100% Load F C, n5 i2 ]6 g
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 8 w7 [& k: o" L/ \& ]1 x. ]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
! G, {8 `" C( ETON_DELAY @ AC240V，100% Load " C. T" h! o o; ?7 B) C5 |
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ( ?1 x: Q. n8 Q# u
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
) U1 w: `( l _9 M
: k7 C- q5 F$ P5 [) A05、其它重要波形测试5 Q" q0 j$ q+ g) {
+ L% F8 B; r" y- M" r( B8 b
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
; v: T- n3 w' S I
7 |7 c1 T, r M8 C6 }AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 2 g) U7 n- F2 C. ~8 O
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load - T9 t, j) @$ E( V
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load % G2 c) O {' h8 w9 m4 ~
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
$ G) i5 @1 L. B& W6 vAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
! M% B9 i9 N0 jAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds * K, J. a( ]8 H- g: _% E
/ V- e% {8 K. j: O+ ~06、EMI 评估测试2 s" H/ \. k: t& g3 W
* c# l7 r) C: o& W6.1、测试条件：
- V8 d) h6 W9 O输入：230VAC50Hz；
* Q8 t# z' T7 b9 W1 D输出：20V2.25A；
7 {" V4 j/ k9 W1 j% I9 Z负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
c2 ~& a* j7 b$ m传导L 线测试PK+AV
; m j3 g+ L* X; ^4 }6 |
传导N 线测试PK+AV # U7 u7 W7 W, ?/ F6 y$ D1 F
辐射测试PK+AV ' k# j, l8 o( n. X, O- ~
! i& W* j/ ?# o' Q! c7 i& S! q6.2 4 V' d/ P/ c& y- h5 G
输入：110VAC50Hz；5 A N* h ]4 Q
输出：20V2.25A；
0 H. X" G- Z9 q负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B# _+ ]0 b$ x, Z
) r# D8 w- v$ h) g: N" d2 x0 u i传导L 线测试PK+AV ; ^& x6 F7 Q/ [# K3 ?$ ?8 t
传导N 线测试PK+AV
0 P9 s) D! q7 l4 }/ |
辐射测试PK+AV
# z- X9 T% d9 O6 D+ _, c |
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