本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
" v2 y [) `5 s% [ i$ \( Q
, t2 S1 @7 F; [/ S# u, X* [/ S- x本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
) J1 o( t9 j+ `, S! v, S( f- T; N7 y/ T/ o
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！
% F7 U8 e4 P, u& @2 B4 B
2 T$ s* n3 n# t# @4 x$ g3 v01、样机介绍" k! X, Q" h6 {: c
8 X h/ r& |" O2 q4 ^! s6 q# d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。
( \- W7 L, L8 E6 e/ ]5 l3 ?! w1 K
$ H+ V* v, @+ X+ F2 N; S
/ O. L) W O5 Q& ]" v
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 " G" e7 ]7 q7 T
CR6900A
& Y; R( ]: ^3 Z9 {9 E! u0 k. w# `; w, y6 y* U
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。2 q) d& ~6 `$ k9 P" R
; A6 G0 y, q A6 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。, j( D* Z9 X+ ~# ~' q, \
J; d- D. Z' @1 L主要特点 X9 V" h' c9 W0 ^
● 较低的启动电流; f+ t0 g" |0 G1 Q
● 内置软启动减少MOSFET应力; a' }3 \1 R3 ?5 ?/ w+ i" _
● CCM+QR+CRM控制模式
4 ^1 q0 Q& d5 }3 J7 \% R● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
7 e7 S7 Y$ _! j% p● 内建频率抖动功能，降低EMI
" ]9 L$ N( \- x& o/ q● 内置65kHz和45kHz开关频率
, K/ [' c8 K( B● 内置125kHz倍频工作模式
$ E3 l- j+ z* u2 |# Q" x● 轻载降低工作频率9 ]9 o7 Y8 v9 U4 O& N
● 可编程外置过温保护" ]1 w$ S0 x% i; n, L a b {
● 最大输出电流限制" |' s5 W& n, {
● 自适应环路控制
0 }# }7 `& n/ K$ q9 _( A/ J8 S● VDD过压保护和输出过压保护功能! ~9 h" |7 c$ v! g9 p; O
● 内置前沿消隐电路
7 S% M$ w$ ^: U● 内置输出二极管短路保护
$ n5 ?, Q9 Z6 u1 X! |● 内置过温保护0 H$ }3 E/ W; Q
● 过载保护
$ {& X* F: s) c4 ^; Q# A [7 k' L● SOT23-6L封装
& N2 ^6 U% n4 B" z5 M
6 C$ y2 c5 @5 i l/ w9 G# o基本应用
! z6 A- |' v9 L/ ]6 j, ^3 s● PD电源. x* h, K" G2 k) U5 l; h2 s
9 D3 B M) }0 H7 W0 s* ~2 [典型应用8 a( j# a' l T0 E# R5 Y, C& m/ ?
% e" y2 |5 a" Z5 s2 Y& S
' P1 E/ l7 |' ?& Q5 X' |! q( P管脚排列
& a& S6 G/ A0 {4 |. v( |6 h
4 j* w0 @! o( E! H) F! e管脚描述9 [( N5 F& M @3 t' u& G" ]
! _# y+ |/ ~) x; ]% e) q
5 a9 R' ^1 l' n$ h. w
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。) f2 P! c+ d. ]
, p& m* A. [, i* f h9 M- j* h3 A2 {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。
) n. ?% U1 d, s0 L
8 q+ u; f- V, k1 t02、样机特性. r- f6 z/ R( g- N8 ~
U( `1 e0 d+ Z1 h- s
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。- L8 c( M8 ?" c" [; _3 w/ O
1 [! O. r- T* m0 ~& p" H
2.1、输入特性：
6 X2 \# C0 f( C0 y. D# k9 b1 M1 n4 n: g0 R$ c8 i+ H$ E
2.2、输出特性：
9 t; m. V% L0 `
! K- E# w% `0 J6 K2.3、整机参数：
$ F! Z$ Q, [) u) R- X: P) @0 @: v7 ]5 l
2.4、保护功能测试：
, U) c$ _7 ?8 ?6 f1 V
! s5 Y6 W: G6 t2.5、工作环境：. {9 c$ N0 J. ?
; F8 A& h W1 F5 c# g0 ]' g
2.6、测试仪器
4 O! {8 }0 U: e0 M
+ B M; U4 n; E7 \; x! Z% z03、样机结构信息0 w) R$ g; l! q2 F& l$ q: b2 ~' a
0 F8 ?6 J# n# m+ ?( y/ L( W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。 G; I7 E8 L; Y2 \
2 H, r( r0 i! m. b8 Q1 V4 ^/ o; w" w
3.1、电路原理图及PCB 版图：, u% u$ Z6 P# U- ^, P, W* Z( T/ w' W
（1）原理图：, B) j4 c3 S6 R: g* | E
$ T, j! K" Q5 \! e# X- _
（2）PCB 版图：& g! I) s4 W4 j8 E9 F1 H; F7 D, Z0 {
' `4 `7 ~7 L) ~* R0 p
8 `/ u' Z2 P! E' R# z/ r
5 K7 \% M$ C# P6 P& q. z: t2 m
8 x5 F6 x/ @" e' o
6 u9 V% }4 b6 k/ {: Q" C/ e' H0 b% K. Z" j+ p- H9 E
3.2、变压器绕制工艺：4 ?# H/ H0 F2 G
（1）变压器电性及结构示意图：5 a; q0 h% B: h, Q6 l* f
( B# ~. |( ?3 I' D8 c* R" t& ]" u& t3 i, n$ E! L
（2）规格参数：5 l* {0 [' C! q
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
& u6 b' }8 l. T4 ^% ~( S2 z2）材质：TDK PC40 或同等材质；+ w2 T' w/ ~! [; p9 [4 P! b
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；" F/ V' f2 G# ~7 o2 M7 ?7 h
4）次级: 三层绝缘线；
% \+ U/ E; K6 s5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
8 s- W7 I1 ` J- a, F6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；8 |! _# y, x, [0 l3 @
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）；
! f# x) R, _- \. V# O( s9 T; T8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
6 w+ n" q" d) q" q9）成品要求:浸凡立水。2 J3 w3 M: {: s6 ?9 ^
6 f$ p7 I& `$ X3 N. p. J(3)、变压器参数：
8 U& ^# @' V2 b$ m6 `( d5 K$ J
0 q! P0 ?7 q& Y w0 U7 |! a
! Y# d# ^) o0 |6 L; A, [: n8 L. @3.3、元器件清单：9 r, ]/ ?& r- x" Y5 A
( l' b' N' I* x) o+ f8 W! O. [0 ~0 F: G4 ?6 Q+ S( w
04、性能测评
6 a& R$ H6 q3 |& r7 A* W: Z( d$ e6 G& F
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 y/ t% Z# Z, R, u H
: F h1 q" i2 n6 \* N4.1、输入特性：) {+ H$ K4 H% n# L. K" b; q9 X
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。
* t# G- ^' I4 s, b. d3 y @" U6 B
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
1 J4 [0 t+ N) p& l3 J/ @& H2 Y7 r5 K6 k( F% y" s
: R( j! H2 [# Y8 \) |0 S1 @# U
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
b) K9 J. H, f/ I# Q7 F+ ]7 `: G8 p' x
; V0 b# P1 N; w$ w7 B表3、输出板端测试的效率特性:
; N* S" c3 v; t4 Q$ s' t; F) A# t3 ?( I2 T# @
4.2、输出特性：$ V ^6 d5 p. V6 j, L9 @/ j
注：以下数据均为板端测试；8 f! U d+ x9 U: t( b/ [! T
5 g8 Z* R: M: P6 C
4.2.1 线性调整率和负载调整率：: }. |, @) ?& u" t2 W
: Q5 U8 J& ?* q0 r8 w表4、线性调整率和负载调整率
- F8 ?1 S' \) l d6 t/ ~9 \* l) z/ p$ d+ t+ Y& [
* t1 H2 B+ |. |) s+ m e
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
# D4 b" A& U! h! @9 a6 T `+ H4 z3 g# B" G7 Y, M4 g
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( A4 {+ @
" d6 X* X$ q) m# ^. d
表5、电压纹波测试9 B' [! v4 [7 z, [5 r
5 f: v, a) d/ o& m: W6 i
! T! I) Z. } f6 E9 W8 f纹波噪声波形图：
0 T' f: X2 f, g& K0 G8 W! m4 D& [6 Y$ u1 T$ V6 ^
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load $ e/ n% e# _& w" d* s p
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
8 g5 D- b, V# r6 z$ d4 X- e' v; tFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load . H8 o7 l- r4 h! C$ q
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
8 D* t q4 s! @" @8 s. {7 J0 pFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load - b P% x2 e* g( j( b
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load * O6 B( A2 k6 E/ u8 Y V
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
# g4 L, r1 n( _/ H' Z
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load % K7 U. r1 r0 P3 M8 z
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
/ w" s( q8 c6 `* l8 ?- x- `1 y5 r" [
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load # N4 m6 k ^1 ?+ c, e8 H8 Y' j
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load ( _2 K2 X: r4 C6 v0 d( }! j
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
5 Z, i* Z, {9 K; v& N) A
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
# ?4 r! ?3 ]) z; A& `0 U& z
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
4 V0 l4 G7 y0 V) [2 F
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load $ l1 p# S/ d5 [
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
* @6 `6 Z, p5 a
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
& b$ m9 ]+ Y3 t+ e2 I
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 4 b$ ]3 @5 {; }! h3 z
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
7 b; L, @0 o5 h! b1 @. }8 U% W. `
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 7 D% x9 t9 W' h4 z: j( _& |
4.3、保护功能：
4 r# O' Y% A3 a/ s9 m# s1 S. K" n; ^; x& J* z5 g9 {
以下测试过流保护、短路保护功能。
9 p8 l7 e5 M, c( v2 ?2 A0 V( {6 b: t0 I. h7 K. [1 D
4.3.1、过流保护：0 q' @4 [( l$ E
9 c: V! E& F( ?$ V' U' C/ a
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
7 {! b& X) U- a2 R* N+ k7 v# X& l& u4.4、动态测试：
* p4 R( `# }3 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。5 P) ?8 f+ O: h; q& _
0 ~. d- Y" O1 L
8 q& u" C- `, k5 y3 a( \Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 8 K! ?/ W+ b) Z1 q" i$ F! r- @
6 f9 M( i4 x8 d# `6 Y# L4 u
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
# b5 Q1 l6 ~+ nFig23：AC90V/60Hz,9V3A
+ B1 u- v5 {8 E) n9 dFig24：AC264V/50Hz,9V3A ! S9 `* U; Q2 A$ H4 t f
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A * y9 r% n2 @* Y! |$ V! o/ }
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A ' b' q* k$ I0 M, a& e* H+ |
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A " y% e' A( _3 z5 d$ `0 Y+ N2 {1 V+ J
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
# Z; H5 b T/ c# g" }" z3 |Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A I; J0 n1 u; a' O+ R
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
2 t0 C( E, b: [% x b4.5、系统延时时间测试3 f$ c/ f; }3 `0 f) p" z; [, t
8 x( l/ W3 z4 A' S S注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。 h5 T2 Z* x1 d5 X7 |
6 o4 Y6 L* [9 F0 v& m: Y
1 l8 _6 f. ?# X2 n8 R6 t: K
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
) [* @ X2 @- c9 W3 X" N0 ITON_DELAY @ AC240V，100% Load
3 ?2 F( N8 |1 @3 e+ |TON_DELAY @ AC100V，100% Load A4 q; n4 G5 p/ v W- C8 A' m5 Z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* ]# y8 W6 ?& k6 {9 iVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
7 m$ M# |" S. w( Z7 C4 S: lVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
% N' V1 O! w$ i+ a# L! V# D* n) Y0 X0 Y( k6 ?( E+ D( Q
05、其它重要波形测试/ \; | |/ `4 l, K7 u& y3 S$ O
- |0 ^& V4 ]+ f! t/ T
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
: ?; ~& {9 p( p' r x- S
; \" [5 Y. W2 N6 RAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
& S N" Q+ l9 C. ^, G) p) C6 xAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
0 _5 e: R3 V& b1 E" RAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
1 @0 j. w4 Q9 ~9 w: V' J; CAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
% E( J# j0 S7 K4 Q( IAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 6 M) S9 }! W" O0 |5 \0 T3 s- _
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; [7 U ~& }! p" I7 F
/ J! b2 [1 _* Q/ Q
06、EMI 评估测试
4 c: q3 d3 O& q v$ q0 V/ g U
) J/ q+ a: H+ D8 q: X8 x5 U! x6.1、测试条件：
: e5 ~2 s) }0 L7 M; A输入：230VAC50Hz；
3 Y4 z$ z/ g! g! @0 _0 p" G. v: Y输出：20V2.25A；
' t+ A; B0 f: i+ R4 x负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 L% L! l% K& J3 b传导L 线测试PK+AV
. C# J8 b8 \8 N
传导N 线测试PK+AV
1 S8 \6 {$ x/ Y: ~辐射测试PK+AV
/ m% R& g# S* L1 Q
% j% V3 j- J. D7 N! {! {( L6.2
+ r5 h- h6 f; A: ^- [% ^2 o7 W输入：110VAC50Hz；, y5 P( N) @5 I8 {) y
输出：20V2.25A；4 p7 Q4 H1 ~' c2 u
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
1 {& D/ |7 Y2 K: c' H6 y- j& a8 i3 e* b$ [
传导L 线测试PK+AV
3 ~6 x; J( x& t& M) l& B5 \, W传导N 线测试PK+AV
: K: m8 H1 V- ]; C3 b. @: {( b
辐射测试PK+AV 5 _- c( H/ P& V: o/ u/ r/ 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