本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 ' o8 w- V J, @9 g3 u8 Y
0 H. D( V0 ~1 L) g8 U$ q本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
/ L6 |! Q. B7 _1 D& w7 Q' b7 k8 _5 y, h# }5 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！
3 H) M& ]5 L) B) Z* S. l
# e- v2 b. s) ?( N$ R01、样机介绍5 Q8 Y6 Y2 a7 F7 c) J1 l7 \
9 A2 _' K% Z, u) p( g
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。
$ F) B# V0 i7 E5 |' k8 g1 ^: }. {: M9 i+ O- V. q8 K" ]
3 I9 L! | {0 m. d
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
# P1 M/ b1 {5 A; o) O$ Q5 q) rCR6900A
1 i& F2 r6 R* t' x \/ u9 S* L, K: D6 n" N2 C3 A, W$ U5 X
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。
0 W$ r+ ~7 Q' ~
6 K) l- j4 ?( e9 r5 n0 z+ 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。
/ u# J3 x: t5 f! N' k2 I2 ~1 r6 n* P4 V) J1 x4 r! [
主要特点
P! S; j' \' c0 d' e● 较低的启动电流
* y% k1 z T+ l4 C; u' J3 y● 内置软启动减少MOSFET应力
; `4 A" ?% T0 v4 P* y: @& ?● CCM+QR+CRM控制模式
1 H! A6 R) {, `( H● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
; ^, q) ~) c8 g5 B● 内建频率抖动功能，降低EMI9 W+ Z, x. e$ U! c( U# o; {
● 内置65kHz和45kHz开关频率7 }" t6 u& q. m0 A* ]( L
● 内置125kHz倍频工作模式
& c5 t- d6 W+ O● 轻载降低工作频率2 d; ~9 B% Q( f j
● 可编程外置过温保护& _0 Y" K C( b j+ r
● 最大输出电流限制
. y7 T1 n; G, p/ S9 U9 s3 k● 自适应环路控制
' o( w+ h8 s0 z4 W* n; Y; ?( L, B● VDD过压保护和输出过压保护功能) a$ P6 c/ r1 k y
● 内置前沿消隐电路
$ K: n" X9 \# x2 i6 Y1 g# \● 内置输出二极管短路保护
. W/ P; ^. m' T1 l. c+ U● 内置过温保护) ?7 Y1 R9 c1 o
● 过载保护9 C0 X- A, G3 N1 J E
● SOT23-6L封装
, m2 E: P0 h$ Y5 H$ E
4 j! b# A# L; }- R' [基本应用* L: e3 ~ Z; C7 F/ E2 r7 K! S4 P
● PD电源
& B9 O- L$ L/ j0 U; N' F* k/ `" _- N* q5 f8 u( z9 @4 @: Z1 |
典型应用4 Z5 S7 Z/ Q6 Y3 Y( h: P
+ h6 `7 w$ s' Q) i$ x& m1 w
& T1 }& |$ l! |管脚排列
]# N" z8 a7 ?, j
* U+ M6 X# a" W# S2 a+ _) {* g管脚描述. F3 s, f+ x8 y i! d" N x" R6 R
6 e" t3 ]3 p; O) X9 i j
# c% m4 r9 ` E& E; f& l
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。, x- s9 `; s% S7 `" z7 m" p$ O d: }
" c! ^ W* T( X) d1 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。' O+ U! _ f0 n6 n2 Y. V
0 c: ?2 ?' z* ?0 K) a. c
02、样机特性
- j' d# F4 J# Q7 @0 o5 F# i$ ], g3 d. c x9 ]: c+ @8 ?- q
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。
0 `/ l" i4 i8 s. N$ `: {
2 R: N8 h5 V O6 _/ c2.1、输入特性：
. x9 S/ H6 h7 `% F" e* k( T
& w- N( B& [% w2 G; i. y2.2、输出特性：
/ y$ p8 B4 i! I6 W5 N- j
, v6 j% X) H7 d& B2.3、整机参数：+ A1 Y5 L. K" y5 ]7 V% ^% k
$ i3 z' l3 X; \8 E% E& U
2.4、保护功能测试：
2 l4 M; Q# s3 |
6 O9 P+ A6 @: Z* M5 M2.5、工作环境：+ }- |" O% G7 U" c0 \
! b7 }' f9 V% Y" K" o/ ]' X: L" G% \
2.6、测试仪器
/ Y* Z9 _% \. n" u+ N9 ] @: \3 a( P
03、样机结构信息
3 w- ^: Y! P! G6 s( U! W1 q* _! M1 t$ X7 t
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。
2 d* d5 x; g. ^; c' E/ N: _, i, _& t6 f+ {7 h
3.1、电路原理图及PCB 版图：, s5 V2 [) Y6 b& ~
（1）原理图：
\7 A8 q' }0 @7 }0 v
) F' D6 d5 @9 k0 Q. M, f: S n（2）PCB 版图：! g0 f+ {7 }( k; j( Q
3 M5 l3 E/ F$ Z4 a4 {/ A( p
R( j7 F$ T2 p o1 W& Z: y
0 _; r9 T- I5 M; q5 P" `! p/ h
' o1 l# f% d3 j: V7 \+ U2 i" _
4 t ]0 C/ a- N% G5 z# f9 x) D6 Z
7 ~6 N- r2 K, S% b1 X. ~3.2、变压器绕制工艺：( ?6 A2 U5 j3 B. U9 k
（1）变压器电性及结构示意图：, S" [6 Q+ \. I4 O3 z, ?
7 B( O* T9 c7 Q8 V' J X! ]
. |, `3 s7 l7 p, B" m（2）规格参数：! y5 G Y6 d# j. H1 n
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
3 x( f+ |, c$ f/ P2）材质：TDK PC40 或同等材质；
- \0 y5 R9 f8 x9 [$ Y1 c: ?1 {3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；6 v9 e2 w( s) ?* t
4）次级: 三层绝缘线；
# {' ~" A- p2 b4 H: ^* K( u1 j5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；7 \# J' B& a, k/ ?, \
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；* S7 j. @) p; }$ c( f3 \& n7 y
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）；1 H C7 K$ |) L
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；0 e* U: y2 P# }$ Q, @5 z
9）成品要求:浸凡立水。$ f& B6 S: Y/ ^ q
# f/ g( p$ i0 u: M. A(3)、变压器参数：
L6 `1 P9 ]7 m+ U" c: r( `1 l1 s6 @5 x! o0 {3 B
- G) z( D# i8 t
3.3、元器件清单：
1 Z4 ^2 X. }0 }9 M2 w+ v$ u! Z0 w3 T4 ^
* \4 c! j: V/ W0 u+ }04、性能测评# q5 \/ w& K% }' Z j" `# H# K
4 x6 b! A- h8 d! L2 H$ ?9 X# o8 _
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。, }8 J; H- n1 B) B" }
# f" H% B3 O9 R7 |
4.1、输入特性：7 b0 Q; L% P9 U' b+ {. m
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。
5 ?4 T1 ?$ z) k1 p/ V" C
. p- Y# c# Y6 j7 v1 g6 ]4 f表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
) `) n+ X& y1 T' ~. n
i; d! S$ I8 t
/ h; Q# B. a6 p, _表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
4 }+ G f* y3 o4 b# v5 l" o$ C: S9 r8 C$ ?; m7 \& S9 ^ M2 j: }0 F
表3、输出板端测试的效率特性:
7 U( ?9 M4 `( R" t& K6 v
3 ~8 i6 S; O9 n( U8 x4.2、输出特性：8 h- l' V7 j2 f- T
注：以下数据均为板端测试；
6 X# `. C, y. q; @. [5 C' o$ b6 G( S% T
4.2.1 线性调整率和负载调整率：9 s" ^: i5 I9 \7 R2 ]) c; J) S d
: D$ Y" a- p6 Q! B表4、线性调整率和负载调整率
4 X6 j% `1 I6 ^# ` j
; `2 l; G- T C: O) K* @3 b3 g; K! n6 D+ E' c3 K. ~- M4 n4 e
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
, n9 Z3 f7 k) m+ }+ }! M+ m/ T% D- x/ F0 r4 j) c) H2 a
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。- }6 w {) H6 e, h" K7 r( Y
) ]3 b3 r- X; x, K; i) M! D表5、电压纹波测试
1 B1 X0 v8 P$ t( A- r* ^; n' \/ Z& \3 C* d* j4 o! z+ N: T
' R2 n/ w1 R, e! A纹波噪声波形图：
|& x5 u- t# [/ q) x2 h; s! } q7 O) K. l2 Z2 `# g/ h
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
8 k6 s, v5 i; i; X* D- vFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
) g" Y7 t G T7 P# {Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
. G# q% C t& t, j* GFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
. ^8 V: N9 R$ M5 I2 VFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
1 h P9 F+ ~, v3 O! s3 FFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ! @$ k" n* @0 `3 c( S$ U( Q
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 3 q- L4 |9 P8 E0 a0 v
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
! {3 H0 e; e- j! X2 L" c
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
5 \( Y2 [9 ?1 V6 m' `
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load + S) A3 F9 k" G0 a: M
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load I5 w' K8 q8 i" ]2 [$ s8 h3 s
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
; X) E* u% H! ]2 R1 e! F
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
$ q" @2 n2 K; }" G: S) J- }
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
# m3 |2 f+ F8 m0 h- v5 \
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load ! h# k6 P4 W. E2 A9 E1 W2 ?
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
u- k0 S" i8 h1 l# T8 n2 i
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
* g$ m: k0 P) o X2 q8 z
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 7 W" M! n% |3 N/ p
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 3 ^: l1 T5 T1 z( w$ p( n
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 6 K0 T b1 s S6 a3 ~
4.3、保护功能：
g! m( \* U( J( u8 Y% l; Y' b9 x" m* n& {' u: r8 D
以下测试过流保护、短路保护功能。
5 Z/ c& {/ T, u4 x7 V. M! U |+ M$ }9 x
4.3.1、过流保护：
3 I n$ c w) I( ~+ }* e* t" M7 ~8 A% C3 e8 Z+ \" q
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A+ }0 w6 j! q" P8 Q& G% t) B) c
4.4、动态测试：
7 Z* F& s) y7 f: ]" T; y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。+ ?. ^+ \8 h" B3 d/ n1 ]
& I* |, f' ^7 [/ t4 f0 c' ^+ w) z$ ?
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
. c; V1 m0 `# _5 P5 M5 t; v( p# }) x7 v \3 r1 j* c3 T7 @3 E
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A " F* t( A/ I; H4 U
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A / u* g4 {# N# H" ]! M: |4 [
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
L. i, Z. }5 d' I5 r: uFig25：AC90V/60Hz,12V3A
# a! D* i" d; H, `& aFig26：AC264V/50Hz,12V3A " _ y$ {$ \; d/ m
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A 0 |, X/ I9 K6 m$ r+ E
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A 2 c1 n- u+ g+ `- v. o- n0 |; S/ y
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
* E: _# v' N; KFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
4 P' X$ r" a2 [: E4.5、系统延时时间测试
3 }; A! B# c* O2 x. F2 I. k/ B; o% a. x: c) E
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。- ^8 j; P3 l4 O; l e) {; u" `
$ G7 N% }0 s7 T0 ~0 E) ]. n# {& e+ c6 p+ u
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 4 n F9 k9 u5 R$ D- S+ }
TON_DELAY @ AC240V，100% Load - L" a. P' A5 P4 x4 j4 o; F7 r a
TON_DELAY @ AC100V，100% Load & b4 Q1 r/ ~" ^+ M1 L1 ~: z) L* T
TON_DELAY @ AC240V，100% Load , p$ `/ t5 U% X& r v- M! A
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load 4 s+ n' _+ M! T% G
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
) X1 B3 l: J" X9 d4 s! G7 w* ~, l$ n) E2 {+ ^
05、其它重要波形测试. U' z" z0 S" s/ S q5 v* z, u
7 @+ @/ d( `4 s+ L, NDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
# f: q& ]- \8 B/ w V" N4 W% `0 r
8 q* M; }3 X5 {AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load % c+ l) f9 O2 l, W+ q
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
6 w5 ~4 _: x0 B5 pAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 7 y2 n( @! m7 {/ }
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
3 G! v1 k2 d2 X6 C! _' `( MAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds + f' D2 J) M3 m4 o- E
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 9 { I7 `( _* ^$ r
' ]# W& g3 G: k
06、EMI 评估测试
8 ~3 G, y3 h6 v! L: |( X( y
' n6 O! Z2 E4 i( k* ~* U1 Q6.1、测试条件：
! a$ T9 ~! V3 Q& g3 k% j( _输入：230VAC50Hz；; E" o& L+ d) E! i# D
输出：20V2.25A；; Z; B- a0 G0 _* r% d
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
( K% f' Z. ~* ]' z2 f传导L 线测试PK+AV ' C! e2 B, O2 h
传导N 线测试PK+AV
* w6 h; p2 s% N8 E1 g$ ~0 j辐射测试PK+AV
, j u1 D! u( s! k% g
* z1 |3 p. ], c6.2 " L5 m# s/ E( \* X% z8 D! n$ p
输入：110VAC50Hz；
1 Y" J8 V G. t$ @3 _) X1 U输出：20V2.25A；
+ f% R* i! R# i7 `/ i负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B9 m4 g- z( @: y# W
( Y' r6 s E0 `+ F b6 J8 A传导L 线测试PK+AV
! _1 T6 }. A2 ?0 z" i% p传导N 线测试PK+AV
! r0 E- c) I; S- u- r) o1 D+ y
辐射测试PK+AV 9 s+ m3 ]8 F" [1 {6 y8 Z- O* n
|
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