本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 4 y& p! h2 k* r; J- Z2 J& z4 z
. i, M' m W6 l* {6 Q) U& ~本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
. W% c4 P: k) F
3 ~1 p$ j1 |; H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！
/ U& ? n$ v: |, b* n; {3 x! k6 v- L( A1 _) l
01、样机介绍/ H4 y6 L" l. e4 R: O4 C6 z5 Q
) x/ u& [% t- ]3 a6 ?9 ~- C' v/ `: ]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。8 x- |5 y; q r- @; e* n) q
8 @+ V- K6 d \- ]
9 _4 O6 Z6 A. P* [4 F6 c! p
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
3 w4 q( \. f$ D2 `, X7 Y& tCR6900A
1 q! E2 r7 ?$ V. T) r* `1 r/ m! V
G+ w, ^% j+ x5 R6 {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。
( E* ?! e* K- c y3 a9 H2 `5 S
) [+ I% F, B' b* W5 fCR6900A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。
Q0 Q; q; h. Q
, p- Y; u/ @6 z8 a$ t主要特点
( e! A- E5 b- U; K/ _& b; N● 较低的启动电流) W9 [4 B4 E$ _8 p* v: B
● 内置软启动减少MOSFET应力+ C' O. m+ y! Z0 G' b
● CCM+QR+CRM控制模式; T' H" t7 }: C: Z- ]
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡1 W& p+ a* O1 ^
● 内建频率抖动功能，降低EMI
7 s9 J% E% ^$ L% y" i$ l● 内置65kHz和45kHz开关频率
- G( W3 i) P5 _& e& R; a● 内置125kHz倍频工作模式+ q/ M S0 k2 M% h' |) ~
● 轻载降低工作频率 |2 t/ t% Y- f, v5 d# k9 r
● 可编程外置过温保护6 h6 g# o* Y c
● 最大输出电流限制
, s" q0 e* Y; e● 自适应环路控制
9 _4 r' B1 P% r. Y● VDD过压保护和输出过压保护功能" g8 ~; M+ a; F' b+ H4 ~; y
● 内置前沿消隐电路
& p4 H2 e% {! r* i6 m$ q$ L2 \● 内置输出二极管短路保护
1 W" U- d% F. u0 J● 内置过温保护
: r7 [$ \# z; g/ @● 过载保护
0 U) U. y7 ^ S8 P1 N* e● SOT23-6L封装+ ? C0 _ i3 b# A8 P7 x2 W
9 C/ e4 z" C; h% m, ` t4 q
基本应用
7 o: F |2 n7 z( m U1 f' @● PD电源
2 w- ^. D/ ~7 @' H
[4 L" [3 B+ K' v6 r3 n典型应用9 v' z( p( m$ z5 s6 p
9 T0 t* G! q$ T6 o2 V( G/ d8 c: ^" ^. x4 e
管脚排列
# w8 R6 K$ Y! C" D+ X" [+ T
! f' U7 F* V6 n管脚描述
g1 H1 i: C* v; D8 B q9 {) U/ {' X) K. J
7 s9 d+ f( [ r# B
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。
. [ z6 @& h6 c" l/ q% V
3 x* P% T7 x& f$ H7 l: W7 |: }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。/ T, l! `4 P7 q% A% d
S7 h# U/ o% b; |6 m02、样机特性4 v0 m3 N5 w1 Y3 y/ {$ K/ Y5 V9 \0 Q4 V$ }
- h2 y% E( t1 i* B" h/ R
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。6 B0 _+ O6 t o g9 u1 Q! z
; T9 c- q1 N) d4 `8 |- L/ x; F$ @2.1、输入特性：
1 R& H) X) [0 d2 T$ N4 K1 \, H' \9 V r( [1 d
2.2、输出特性：- E* B$ O7 E$ x% M0 _$ R3 \' V
0 z4 ~; R1 b* D, j& B& Q5 N, |2.3、整机参数：
8 x. m9 j% c' e" Z
3 F; k: N, A6 O2.4、保护功能测试：4 T5 ], k5 j8 ?/ ?! a
' P; T0 f3 n1 i/ p! h
2.5、工作环境：7 N( l0 }% F8 B1 p* l
" J% E* s% G% i5 ~4 B& `0 }2.6、测试仪器
7 P" Z! ^. R% |4 E' v# g$ G; ]' }# m* {! ]
03、样机结构信息! L7 u, T$ ?8 [5 }$ ^
5 t3 S3 t' s3 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。
5 S3 J" z l% q& N! Q
1 C8 a( e, R- ~: i6 e9 d5 D" Q6 X6 {/ G# }3.1、电路原理图及PCB 版图：: e, z1 e8 z+ R+ a: b |
（1）原理图：
j7 S) p# I7 j' k
* I. o+ f; u8 u: Q* s（2）PCB 版图：* }# v% D2 U% q4 J+ u! N
# D0 }# Q6 L5 C6 M( b) l$ K9 `- w1 l9 T, H
8 c, o9 ?. W$ b" N: j. ~5 V/ L! g% N( u& | x& q; r
. g4 d9 Q7 h3 h1 \( {2 Y3 L8 m }: t- i# B! _4 F2 P; F' h
3.2、变压器绕制工艺：1 ^' j5 m8 @3 \3 S. M+ f
（1）变压器电性及结构示意图：; P }2 @6 i5 }2 ?! W
6 s# R. C. Q( D3 W" L( q# g
# L% o3 M3 b7 @+ H' X+ V（2）规格参数：3 e* s' O( s$ }9 m8 @
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；! A) v5 H1 C( W( X4 g- D
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 ^) {# r. P- p& z" K% s1 E; P3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；2 A7 A9 ]4 U y! j2 u
4）次级: 三层绝缘线；! U' S3 k# a. e9 `5 O
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
) H. }, O, k$ p6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
, I/ I* a' g9 R) K7）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! g; n! q; h" d* _
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；2 t, T/ g9 x' {+ t6 e$ i, k$ S9 }
9）成品要求:浸凡立水。0 C# y& k0 p0 y& _
/ m2 Y" _8 u& ^" W(3)、变压器参数：
$ N* P: _" V$ f3 G* |3 [ _) ]; X4 m5 c. @
' ?. ?9 B! c0 Z( h
3.3、元器件清单：
- q6 R% D+ k; k% J: K2 R, x5 p N8 c, h4 |1 }% D
% ~# F: c6 N$ \, A% D$ T04、性能测评
: a% P9 }! g# a( a- f
) g5 G( a- t( {$ K& H$ E; M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。1 \. c6 c( e5 h/ _ S
% U$ ~7 X* O' {& r! F+ j
4.1、输入特性：# C1 `$ L7 A2 A( R
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。; k/ Z& ~2 f; |. Z
8 Z3 |8 |: C" [+ A2 c G( l! o* Y表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)7 F. Q. |4 x+ [* t8 r; V# F- X8 z
% |& J1 \/ Q Z" s
+ k- l& V* g9 R4 Z+ _表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
$ w( I9 x; e1 \5 {. e; @/ N2 X N3 ` O
表3、输出板端测试的效率特性:9 C$ S. u- m) D% R9 ^ Q: W+ o8 s
) N% W; _" j9 u0 J. X' f+ d
4.2、输出特性：; H+ H- F& D/ i5 h, \ H' u/ B
注：以下数据均为板端测试；9 s6 R# Z5 J$ P% Q* j) P
6 T4 ~( u) ^; Y8 D1 v e8 [4.2.1 线性调整率和负载调整率：
* O! D3 C; z9 O+ p X* \( @
4 D( o9 i7 h* u) f0 i% |, a表4、线性调整率和负载调整率
4 M) w J; D/ [4 \! P$ K3 l3 o- P
1 E: Y" ^5 i- D. ]# q9 y% A4.2.2、输出电压纹波及噪音：* I6 H$ Y, a* _" D; D
0 x0 Q" ?9 N1 I6 e& O2 p3 T
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。* _/ ^1 o2 k. `1 Q
3 {5 i3 \# j3 k. B2 Z* [' H
表5、电压纹波测试
0 |8 A$ W" G. U3 a3 w; v. I. } W5 w$ Q5 P% j
' m5 |7 \3 Q* ?4 P纹波噪声波形图：) _$ _* c$ m4 I ^! K
, G9 Z" y* f- A* R
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
% M6 N$ z3 Z$ t9 p) DFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load . S- x. H3 M+ W* R5 \/ L8 s
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
5 c- T; P1 L) A8 y! Z! M/ wFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
+ Q) F* q8 d: u4 }$ n c% V" \4 ?Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
. `, j( H' @0 Y0 ]- b! t Y2 sFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load # Y9 Q, Z' y. X* e- p
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 8 e. `5 ^! ?; i+ |; n2 i2 x
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load : h y1 d5 |: u3 P6 z$ g
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load ; Z0 J' O6 ^: L3 X: a; y' O5 d
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load - K- z# O6 W: i% z* [5 m! z
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load , b' v, D3 r" N' F" q% d: L+ K# r; K
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
+ z6 l0 ~# b7 u- y! S# W; z; I
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load + |+ {" r0 e' d
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
9 X( ]5 F4 F% s+ R( h
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 7 V* c* U; s! X( n' L6 e
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
! `: m8 _9 k0 i* S0 ^9 E
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
( M9 o: H. p6 b3 ~
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
1 X! \2 s- ?+ _/ d9 F3 X
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load * l' J: a0 J5 m) ~- n. H. b: j
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 2 B0 U. z% E( W7 @9 b% K
4.3、保护功能：
\0 h1 s4 L8 q. Z! q) g9 b) F$ y* t3 i- Q* N
以下测试过流保护、短路保护功能。
, R$ E- M. Y& M# @& X4 T4 D- s4 Z- ?% y e. p* j \: `) f$ D
4.3.1、过流保护：
" ]: F8 `/ o2 _& z V; j. V7 K" M* ^+ L5 ?+ X0 O
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A2 A9 {2 |8 p6 C" E$ H
4.4、动态测试：
1 s5 ~, E } B( f) f: X8 i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。) `7 |+ r1 r. Q( a& x; a3 N0 G
# \) W* `* _& s* _* S- s' I1 b/ S$ D4 a& B2 E* [% m( j) b
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A - i, C, O4 z4 ~+ `4 A
6 }7 O" X$ l' v: b7 y$ J
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 6 V/ Q* _ e% u2 n; }
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A 3 e' Y/ k; h0 n
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A 6 ?/ v+ d; c( I; Z
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A , C7 ?& N y( l0 b* c* b7 s) t
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
. w8 b8 S* A# F# f5 r' D* jFig27：AC90V/60Hz,15V3A
; d6 a- `& r' h; ~Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
3 k" d" M( }0 V8 w$ Q, a8 [Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
# k+ g$ P* W n7 A' c# KFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 0 v7 ~ m0 w) C4 n
4.5、系统延时时间测试
( z p& A# V+ N& R2 N
$ o% G) p* J: T注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
5 n& q9 \: v/ [% j, p. |& g+ b2 o, f
- h0 T1 [/ t. _! X( R" n1 h6 V I5 n3 Q- s7 \' M
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
7 i' K# v( d1 G4 @9 I0 LTON_DELAY @ AC240V，100% Load
( m- _1 o& J+ K' STON_DELAY @ AC100V，100% Load
2 i) L1 Q: q1 Y8 p. L9 ~TON_DELAY @ AC240V，100% Load
" t q/ [' \: |/ L# L1 Q: ^1 ]VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ) }5 I2 d4 U" K. b& X* t
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
3 r: f: k+ O8 n9 s4 a+ i. \6 h9 q- n* v7 z
05、其它重要波形测试
( z5 ~8 V4 J4 o5 A
X/ Z7 O; b& X. E; GDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：$ E% w8 R2 T$ b
+ @3 R* \6 m) S
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load " i, W) C$ V* H- t( l! h% _
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
8 l8 K. c/ D: e. YAC230/50Hz，20V2.25A 100% load & o( J4 t' h- [. Y. T9 d2 V
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
) H5 n3 N5 e& w# GAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 9 ?" j3 v# Y( A
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds + O+ C- D3 Y4 {& t1 Z; a
: Y/ S! n: P3 W+ \, G! B5 D06、EMI 评估测试
$ M/ w3 h$ X f2 Y& V' H' I8 l8 G$ b, o1 Z" e$ j2 {6 f/ l
6.1、测试条件：
* A# k# H3 g# [输入：230VAC50Hz；
6 v5 i' v7 x; M( w4 e4 D6 v输出：20V2.25A；3 [4 s1 X# [: e( ~3 g3 r* ?$ _
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B6 \$ W$ l# [( R4 i
传导L 线测试PK+AV
8 K" P5 ^0 X6 n E5 s4 k* P
传导N 线测试PK+AV
$ `# @0 g8 M& m/ [) `! Y0 G辐射测试PK+AV ! Z3 ~# _0 Y6 h; D
) D+ t& U/ b! t& w' y6.2
7 s8 _* }/ j% Y. `, r: `- @& l输入：110VAC50Hz；7 Z: d6 s6 A; }8 O4 }! y
输出：20V2.25A；8 |$ r$ Q+ |/ q/ ]
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ L- {# Q6 u6 j) m) k$ i
5 {9 h& p$ {8 a5 g' @: Z传导L 线测试PK+AV
2 N. |' M3 E0 \8 S/ H传导N 线测试PK+AV 8 P& ^; R4 Q* i- z* }8 V! K
辐射测试PK+AV ' [# ]: a# F" p6 n" 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