本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
) [# ]6 \6 E& E% L) U/ E9 r1 A2 }; s/ x2 O6 y9 `
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
I4 w3 \7 i) v& w0 d- I9 S8 J! R, ?" v8 t6 N, s
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！ `5 Q: Q: P) d( `, S& P! s
' w J9 w6 O: Q# [7 l+ [3 a01、样机介绍
6 k' J* R0 w3 R$ O `" c. ]- {/ m5 K: O' f9 _" C' V4 q O
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。# ~" Z; D- P3 e" [: [
% U) v9 u" p9 f: A0 b2 w8 g, z
6 @% P, |7 J+ N5 q# G0 Z* B
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 $ h8 y8 E, z3 y. t5 A& q
CR6900A
- w8 |6 _$ N0 m4 c M
* i4 `1 D$ F3 tCR6900A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。
4 Z9 e! ]6 y5 R+ I$ m& i# T. C1 l4 s2 j/ a& Z& F: D2 ^# K
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。$ H/ F4 e1 r+ _/ ~! Z& ~
; b0 ]# c# x, M+ }8 m B4 p
主要特点- B- v7 t7 m7 m r7 W1 x' H# J
● 较低的启动电流* M; V% q! h1 v1 Y& g# `! f
● 内置软启动减少MOSFET应力
) w" p7 U& n8 e! u9 a" Q& B● CCM+QR+CRM控制模式+ u1 x k9 Q2 Z% M1 a& k/ q
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
, w0 X; L9 a+ }/ I' [9 s● 内建频率抖动功能，降低EMI9 r4 o7 e# ~2 w9 D6 Y
● 内置65kHz和45kHz开关频率/ L }* `' Q5 D! g. [; L# G9 _
● 内置125kHz倍频工作模式9 f7 W" ]2 ]* o8 i
● 轻载降低工作频率
$ v+ b3 V0 S( _" a# `- W8 W" z1 z● 可编程外置过温保护
8 S1 `' @, q6 x8 U● 最大输出电流限制
! r( W5 r% K0 O5 {7 X6 ^● 自适应环路控制
' d" _2 m* `, @9 U9 C● VDD过压保护和输出过压保护功能7 Y: y( u5 l5 \$ Q- T
● 内置前沿消隐电路
# e* W% _5 P h0 g● 内置输出二极管短路保护' Z+ v1 C K8 B) d) F l v
● 内置过温保护
$ O6 u( L6 _) @6 y2 E8 J● 过载保护
( K7 V( Y3 A: Z5 d+ h- k8 w● SOT23-6L封装( ~- k& u3 H: q% B2 g" K
' ~6 W$ d h9 W# {基本应用
9 E. u9 K0 Y- `3 V5 G" g9 F● PD电源% k3 \5 b) d5 K2 \3 o2 |$ d4 ]
+ k( x4 B) X$ ]' W典型应用
% B9 a& s) ~# E1 V: r5 o
+ V/ q. q( \1 q2 s0 Q9 y/ x- x3 |9 H0 D9 W, [6 u
管脚排列6 o4 Y$ @7 \# j2 ~/ C
9 W4 b7 t8 j0 ?+ f4 ?
管脚描述
: |! r% d; q& \! p
. e+ ^. @& f. v# N/ b; r5 m5 O8 s! u! k# I# C" V/ R/ a6 k7 u3 c
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。
4 t/ G. _& l& }/ O: f5 t
4 m0 ~9 _, l( l G6 v* l* C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。
; Z4 [1 H j" u. ?: U' w, ?; A 4 ]' J$ {6 u0 l* i' C2 F7 m
02、样机特性! }$ D D1 d4 G' `2 N5 w
6 w( b3 P* F3 U& \) e+ t2 Z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。2 s% `* n4 g5 a
+ v! I% Q2 C! v1 l R% F. t
2.1、输入特性：& o( |. V/ G* i
7 A# H3 V( u, l" v2.2、输出特性：
- z: y3 ^8 J. X# m$ V# }
0 h) _2 P) t% _) g% Y2.3、整机参数：
0 q9 v2 c" T( l' h" @$ X+ e9 y5 E y" o- q
2.4、保护功能测试：
3 m# j, F3 f2 s
9 W( L$ c/ }& O' H- ?' `2.5、工作环境：* Z. @6 J a; a
6 j/ ], a9 Z f3 \& o: V2.6、测试仪器' g7 n& P9 f6 b5 [5 c2 i; h
/ C k% I' m2 I: H
03、样机结构信息
' ^3 \! |) n3 E U8 r& `0 K
& B- s7 |; x1 G3 o9 r6 s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。- P: L2 R$ Y4 A* T/ w7 ?$ A
% D1 s4 G7 W( q4 ~- _3.1、电路原理图及PCB 版图：3 `' _* M: N3 }5 c/ L8 }
（1）原理图：
$ B! q" Z! }6 K$ S' ^9 s3 ?$ G' z: M
) t( }& L# O4 c: U- T（2）PCB 版图：1 I9 F, O9 Z9 P6 `7 e# P" K
2 h5 d5 L+ T9 J9 d
8 Y# I7 z% C6 N% `; s
3 ^5 A: F: x4 o# b' _ }! g# I5 U8 h1 M. j
) ]! @! f& h8 F
4 L# i" L0 @2 J3.2、变压器绕制工艺：5 q* ~/ w; y; c" A- L8 Q8 z
（1）变压器电性及结构示意图：
" c0 n0 ^9 s7 O8 R8 [, L5 p8 t% r9 v
! X, ~3 G- t. Y* N4 ?* o1 Y
（2）规格参数：1 X% j/ n$ b% r
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
, y6 g( ]0 G4 ^2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! {1 Q* V9 V6 t9 H3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；/ g+ b9 i: t1 u( i2 w8 l9 x3 s4 n
4）次级: 三层绝缘线；7 |+ O5 j4 S4 ~" O
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
: t& W* y# g' j9 m5 S6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；6 v; j- q# k: N4 O
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 i. s* g, I8 f9 k4 G
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
/ y! P& M# d1 w G4 K9）成品要求:浸凡立水。6 d* M* ?$ P' n1 `
4 d: k, b' G0 ^' q% d(3)、变压器参数：
" {$ B# V& H8 k* L& c, Y5 f& ]9 z, ?. S+ z6 j# h, S
2 @% J0 c% b5 n3.3、元器件清单：% s( f; g9 D# X, l0 r& `) I$ z2 H
m; T4 {+ u1 T
( }: _* Z) c2 C9 ?" K; [) l
04、性能测评
; Q B2 G O" Y2 C
! @! d- H7 o" J) @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。9 q, f1 i: H- \( s+ {6 O* r
( p1 F) R e) Q% X9 F5 }% e4.1、输入特性：
f# a$ Y5 m' m6 s. P) v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。
! y% X- @ y5 o: [' c( Y3 D3 B% Y0 \+ n C6 G2 D @% u( s3 \7 ~8 n
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)% K' b& H ^7 p' k
/ d) G5 D0 A! d7 O2 g7 y, X" g5 r7 e
- o+ {+ L9 k3 p5 d
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
7 Z) u I0 I: G7 }! E) M
" T/ P9 r3 u; G+ Z表3、输出板端测试的效率特性:) L7 w1 O, y0 J* h d
% A5 N! e; b1 m6 y) K4.2、输出特性：& C3 f1 s9 {& a/ ` f
注：以下数据均为板端测试；
; X! c* `6 j9 w f2 s& e+ Y8 N) m E3 O
4.2.1 线性调整率和负载调整率：5 t7 k- c( m* Z0 \" N1 _- e
4 d# L/ m5 K! f- [: B& Z& [9 H- H
表4、线性调整率和负载调整率
4 N: Q& ~5 i8 i' I/ C
& U5 o! Z& v$ m! ~6 {& a+ k
( G( |3 _" x. @6 I/ R4.2.2、输出电压纹波及噪音：
/ i+ r2 ~9 F" I5 z6 `2 c: q( ~
! F( J( t- y! X9 L9 n. u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。
' r/ v( g( ]4 _" d0 T8 z, Y+ t/ t- A5 |% c/ i; f
表5、电压纹波测试
5 Y: H6 ^ Z. S) \5 J3 r$ G/ z. Y. Q* K" t3 t
$ B/ d% F3 i0 o2 L- }, I0 l$ l
纹波噪声波形图：
+ A; {( S. o( a6 w6 w
) P0 Q$ e: Q- ~) xFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
9 ~+ V6 _7 q- g$ y1 ~# e1 @: jFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
! @; H1 Z# s0 M1 F7 t2 ?: wFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
. j6 n- P4 W% S$ sFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load * [. {! B1 Y- u; l1 m
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load . S% ` l8 M( v' ?& f. X) Y5 m$ b6 K2 [+ W
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load & D! u5 I1 |" q* h: i3 r5 P
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 8 g* [* z3 I5 L4 u8 Z* e8 p
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 8 T+ Z7 K" @/ g& K
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load / Y2 g6 |8 c( J6 ]3 b- j9 \
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
6 G, f/ e- W! O& ^" r
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load % c& T( a6 d( Z6 t1 A8 I" K( K
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
* }0 k6 G3 `8 F: D3 y8 c- B
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
3 m* S( K i& P* t9 ?) c" S
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
) ^ O! ?1 y( J% I! k/ L: Q
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
4 x8 H* z# G/ q
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
9 G2 R9 n h6 |/ b
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 7 G3 ?5 P$ ~) X& P O6 w+ j
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load # B. p/ ~: S# e3 p
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
1 b. Z7 p' ]: z8 k, C! j& B }
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
: k2 f$ B, d+ D: E4 J4 b4.3、保护功能：
* V$ ?; c3 ~8 z5 P4 G$ y7 j+ T' T! K/ `# \2 v- r3 k& H
以下测试过流保护、短路保护功能。
! ?4 M2 d' K- P1 r' C1 F, ?5 D: A0 l: |; @
4.3.1、过流保护：
* m; Y9 b- b5 g7 f
6 o) K4 h' f! X% W* ? j0 J4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A! x8 U6 T8 |8 V. F2 N/ Q) `
4.4、动态测试：+ Y$ w+ u+ R/ b. K9 R
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。- B# ]$ X2 U- }9 _
# d1 A( ^$ l. }; x! w/ q
8 `% s. H' d0 n" S
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 7 x( q! z1 h: }0 @' J8 u
5 w* Y0 u3 A4 y2 FFig22：AC264V/60Hz,5V3A , s- i, W4 {7 c& x6 w
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
) `) ]. y/ _. zFig24：AC264V/50Hz,9V3A
6 L0 r" T _4 e+ `* ^Fig25：AC90V/60Hz,12V3A " \$ _8 R# S: K/ V+ k- D+ Y3 x! ?8 S
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
9 `5 ?' O( P* x: @Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
; K! B; O* [& `6 D" ~" DFig28：AC264V/50Hz,15V3A , f$ m8 Z, y% `; r
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A % C! c/ M& I5 K! @7 D
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A . {+ f4 d' L! I5 D
4.5、系统延时时间测试) q R0 K2 N, O' n5 w- ~ r3 P; m, I
$ {8 h/ V# d( S注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。! F; S6 [" E3 |( }
0 N* j+ s% d4 b$ b6 M0 G
- T9 W! V2 p5 M* e8 r XTON_DELAY @ AC100V，100% Load , n! M8 H1 L1 t- O, r' ^6 f2 S
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 0 ~/ _9 }- `) T ?) K5 S
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 6 D( Y" z4 m7 s
TON_DELAY @ AC240V，100% Load . h1 F3 p; C% ~* q2 P
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
) A d9 O: x$ X9 g7 wVOVER_SHORT @ AC240V，No Load 6 R# b$ E& V/ D0 R$ u! H
0 \$ G- [0 T# t" A" l# ]- Z
05、其它重要波形测试* D( S) K& v" A# s A* Z* w) b$ j; L
$ ?+ ~8 N6 S( Z6 I$ n5 F8 K+ CDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：! W7 f' [& W7 G/ ]2 d
6 q( S) o k; D- y& P
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load " C$ C/ A' h' U$ J! `
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
" U7 q# l$ P0 dAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
* r2 E' b7 a0 r+ h3 TAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
) B+ w$ V+ h, s6 l8 g2 MAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
5 Q7 X' i, R* N! z r% v) c. sAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds : T, B: y. h+ T
4 P" {3 ]1 m: R' `( I3 j06、EMI 评估测试
( B" ~ m, @3 C5 Z. K) o& f- J, p( \: A9 k
6.1、测试条件：
) T( p5 a/ ^( ?/ E输入：230VAC50Hz；
2 s# R H% a. X r$ D6 X输出：20V2.25A；$ Y, K1 U% ?. s, ~- z0 P) g. Q
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B" i7 d {8 m5 Y1 ?+ \
传导L 线测试PK+AV - N+ H( \* [, \. t8 y
传导N 线测试PK+AV
( C$ @6 w; P# c% J6 _. a. h6 V辐射测试PK+AV
+ z1 \' |/ ~5 V& y' F$ a- ~5 `" `3 n _ B* h9 s+ q9 R
6.2 / {( A* Z4 j& Y! O6 t: L* T
输入：110VAC50Hz；
/ l& `6 c. U, c) w输出：20V2.25A；
8 D$ d3 m& D5 G. |- w% [负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
# [: I" W# i/ v1 D7 h: N$ n5 A4 Q; U
传导L 线测试PK+AV
5 d8 _, J; i$ r" A, E ?传导N 线测试PK+AV
8 m7 B2 R0 s0 s% ^9 e
辐射测试PK+AV 4 c y1 v( |2 l2 L9 l7 g
|
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