本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 / G2 Z' Z& C, y' P& I$ b! r* d2 V
$ w& |# l/ q7 O) \0 ?6 |7 V4 K8 y本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
+ i8 B6 g' U8 N" r
( r/ z. b/ E6 ^5 Y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！
% W) v0 j) e& j& G9 n
& ], V' t9 z: e01、样机介绍; w7 f( K5 t. Z2 n
5 F! H9 h0 ~) H7 I% x
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。1 j* _4 `! T& N5 R
5 n( P% A( U5 N L3 k! Y
# o, D9 n# [5 _- s+ E8 f
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 Y' i+ ^$ x- H/ r
CR6900A8 ?1 ^8 B) ~; n- S4 J+ D" Q
1 g/ j" Y J( y7 A1 R+ \4 LCR6900A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。7 m0 y I I9 w+ _3 [ Z7 ]3 H
$ ]; \) L1 p3 f. D# ZCR6900A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。
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6 F2 j q9 L$ A o主要特点4 C3 p1 U/ @0 j1 z! z
● 较低的启动电流
% a0 T; \" U- K1 H; ?- y s● 内置软启动减少MOSFET应力 z, q) l& o& a' E6 B$ J
● CCM+QR+CRM控制模式, ~) m z. P! }! S3 j
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡, G1 x, p: |# h# e
● 内建频率抖动功能，降低EMI2 j$ a5 k1 F" h* W
● 内置65kHz和45kHz开关频率
2 }- p+ N* q7 u/ R/ m; Z2 E● 内置125kHz倍频工作模式6 @8 M, C6 B" i/ ^0 q: G- c
● 轻载降低工作频率! L+ N) l1 ]/ o9 K/ O% s
● 可编程外置过温保护
+ I6 O- _! O9 W' A2 p9 V/ X● 最大输出电流限制
; ^- W# j7 o# s4 r# C8 E7 d( z● 自适应环路控制$ k: v2 U" K) k, [
● VDD过压保护和输出过压保护功能
3 H$ h" M$ B" I p● 内置前沿消隐电路
# k' b) h. y% U+ W: T7 t& F0 l● 内置输出二极管短路保护! w' ^& W7 {: k9 e9 f1 \$ t K, R6 l
● 内置过温保护! N8 x: ^7 g, n _4 T
● 过载保护
! _ h! p& Q7 [- Z6 g2 F● SOT23-6L封装
: F0 |' I# c: K. R S9 K6 j* k R8 |1 E; c: L) t+ y t$ Y
基本应用
& _+ j" e# c" ]8 _● PD电源' T+ r& ]4 @' n0 u. h# V! G( u
2 A+ Q* D* u% J& D& v" S' ?典型应用
; |% @: L0 U/ G" K
9 H* B; c2 D4 p
* V% A. c4 G, r# D管脚排列
2 {) B* u0 }+ a/ _0 Z# |- |
8 C3 U* s, e: j8 Z J7 \管脚描述& q; v/ r" N/ r+ R
2 ^! G m! P4 x( r% x
$ d. E |7 y2 T1 [
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。9 i7 N$ U4 Q$ ` K% N
) d0 Q: D5 P" I6 B4 d) Q F
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。
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) Z2 M( [" T$ D02、样机特性
6 }2 ~$ F; Z& c* o/ X E& T2 r0 K) Q3 M- v
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 n4 X2 [" y; v- u4 b Y
7 w7 r' T. m+ \* E$ @4 O2.1、输入特性：
8 X/ L6 w3 _7 T' n0 V
% {2 `$ L' |5 V P7 N2.2、输出特性：5 J) Z2 V. |: y, W
( K6 z2 z! n+ i) J$ g
2.3、整机参数：
7 r8 H: U2 I9 B2 b; d2 a
. \" s8 Z2 i4 p. e- w" T2.4、保护功能测试：
& X/ }$ E6 a6 k+ r
# N( P$ r+ S J4 R; n2.5、工作环境：
9 k/ g/ O+ {4 i2 i7 L$ W9 C: `$ {( |0 j
2.6、测试仪器: x6 W" @$ G/ F' c" S5 q; n8 ^
, A8 g3 C. `+ d
03、样机结构信息
8 i5 h5 F$ ?. Y5 t
: s4 B% C9 K1 `: T/ y8 ^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。
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3.1、电路原理图及PCB 版图：: x6 Z' N# F5 c) ^) {+ v
（1）原理图：
( c/ a2 }1 A" N: S% ?8 e" t, K
; \" ]* A6 u9 k* |' F（2）PCB 版图：* \' X; I8 e5 \& I H
' Y0 P# o. h" W! @2 [5 |' t1 m) v9 y" S; @$ ]3 a
1 q$ w( \ Y" s# |# Y5 d) l% e1 M/ I6 Y
2 j: v9 c" V" x& K
/ m2 G, D, @" ^5 S% e) Z( K5 y3.2、变压器绕制工艺：' C' |2 {) a" z- m @- u3 M: Y2 ?
（1）变压器电性及结构示意图：
$ x" ~. t# x$ S& M# B4 f/ s0 `3 M' O/ Z4 O4 d2 j/ z
! N0 N8 H# l8 e1 I* K) y
（2）规格参数：3 a) X: }3 F V# y+ y: C; x# t
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；- N* m2 c' _3 g: H3 T5 Y
2）材质：TDK PC40 或同等材质；9 L" }* r+ @% b* c$ |3 p
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
) z' W$ \, u6 s# L9 Y4）次级: 三层绝缘线；
1 f/ j) B p, {) W7 j- E; H2 Z$ e5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
9 m+ V7 Q& x9 o6 j1 K6 N6 V6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；& O2 c1 C, w/ @% {5 \: n
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）；
( b, j" g6 f/ @: ^5 U* i8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
3 q: B1 W4 k/ d% `3 l h6 w X9）成品要求:浸凡立水。5 d* {/ d, ^, }+ Y4 g: S+ M
8 B& {; C! m$ }8 Q( A- C6 `
(3)、变压器参数：
. k& l$ \! s t2 K0 l4 o% e) e! O v) J, V
) v3 p* X- o3 `3 D! F3 c
3.3、元器件清单：6 ?0 g" ] [. C) ^# p& y) F
8 E+ f r& J. {/ M" @) B' V1 c$ M% q/ H' w" q9 f% w3 G# l" t
04、性能测评
9 H1 c7 l3 c6 {- L7 X8 h
) j) E' X4 @7 _/ T/ O6 o9 h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。! q7 F% ]! }* n* ~1 M" P
! q' @- F j' e4 a6 s! a# c4.1、输入特性：
. k5 v; S- C- 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。
1 O# D/ B% x( `
/ T: W# H8 Q0 e& d表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
9 A; G" {& n- ~. V5 z$ C
/ R, j9 o; ~7 L. W. K h1 G
+ ~. K! l; z7 h! p" c7 Z! C表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
/ X4 A: U' N5 k7 S0 A% ^( I- z1 k2 @: ?: S5 i' q( E
表3、输出板端测试的效率特性:
! G7 Z: {+ x# X3 e1 S/ i) `
- o6 ^& w+ M; I1 z+ }4.2、输出特性：
* y- I! R, c; C8 g注：以下数据均为板端测试；
6 B1 w7 I+ S$ H0 p% a$ L
; R8 F- z' }7 ?/ g" h+ e: D2 R4.2.1 线性调整率和负载调整率：
% y5 B! G( A: a( N; L7 i/ k
: D+ z/ m( P5 h' p; [* ^4 l& r表4、线性调整率和负载调整率
! q3 F' e7 Y. Y9 _3 Y6 R! }& a0 z {, P
& n) n3 P4 H0 ^+ g5 R4 Q+ e* L4.2.2、输出电压纹波及噪音：
& D5 E; r1 g, P. Z- B
6 R* z+ `/ l- p" b2 N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。
8 |' K9 t/ w1 r+ g
b' U; z8 \9 m* Z! i表5、电压纹波测试
: V; D7 L9 P6 Z9 A% B" R
' e$ Y) D" c [% E7 g& e! R+ }# Q- u2 b7 A
纹波噪声波形图：
) e3 Q/ G- |; T/ T9 P% X4 V& W! [( c* b4 ]0 p; D; Y
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
B9 p- u7 \0 FFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
4 V r+ n# D4 C- K3 {Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load : t9 D# r2 |( ^2 j5 w N
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 4 _3 O: Z5 t3 H7 R) v; z% v
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load # A. y0 r7 i8 e3 j: `3 t
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load * o1 M+ B2 o/ t2 w2 x! K
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load " i: c1 m6 u5 J- B, f
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
$ o4 ? ]0 x9 y
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
& K9 q* W- u& Q# k4 z+ ~$ j
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
3 z6 j+ B, d" [0 j% Z; a' P
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 7 o( h5 b, {0 i; r% e
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
: e# ]7 A1 I, p+ t+ V4 B" V
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load ' c% |' A; L, ]& F4 J
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
2 [8 X% o% w6 T. W0 `% G7 D
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
# |" D3 F5 a4 u' w/ i# g* I1 X. V
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
) [! E+ G) b& }/ C3 E0 y# {
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load ! b7 z4 [5 F+ m
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load ' x- Y @: l2 a. B- \. G
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load % o( l% A. q7 z: d
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 7 t' H4 ^. B# h* |$ Q* e: E/ d3 p
4.3、保护功能：
# _7 l' P- A E: L, s* C+ b- |
' e2 j0 @4 E( n; N4 ^以下测试过流保护、短路保护功能。: E" u; J K0 m' B/ n
1 ~: a7 g# Q$ X9 ~; a @1 \, y
4.3.1、过流保护：; X2 ?+ i7 {9 p' O
: Y" }- r' q) D
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
% u5 l% d: M5 @" r2 C4.4、动态测试：* ?4 f5 K9 A$ p% m T
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。. D: ~# r6 [) o8 B" W
' t* ]/ D" @- ]1 ~9 t g* L/ G* h$ z8 u8 i( \8 {# |
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
- f4 R$ ?( a+ |6 q ^! F7 D' u6 S' C6 [$ p
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
/ S" W" H( D0 h& P' M5 ?Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
- j! `- H- Y! CFig24：AC264V/50Hz,9V3A & o( i2 Y# X9 F0 ?0 {) a- H
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A ) O% L" c* m3 n3 F5 }8 _
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
+ ]( s. f5 {- t7 X& G6 I \) vFig27：AC90V/60Hz,15V3A
+ s% _/ J3 U: s6 ^1 QFig28：AC264V/50Hz,15V3A
5 V& d+ z4 A! K/ b0 t1 c) @Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
# W7 l# j* m. V1 e8 S3 ]Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
4 R" a3 I* Q+ S4 O. h5 @4.5、系统延时时间测试
0 A$ y& U* }: z: a9 ]: ]- G) c k& U6 X* g
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。* i3 ] b7 H" T' |
; k) w7 @( m! F/ p ]5 r! q, ~1 k, q9 f( R' K: j
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( }& |/ H7 t, q ~TON_DELAY @ AC240V，100% Load 6 n3 Z3 {9 F& U& t. ?
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
u K- c) S7 b( p: TTON_DELAY @ AC240V，100% Load
$ P! ~- q [/ @VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
( v; z: t1 n+ U; [ WVOVER_SHORT @ AC240V，No Load 8 g2 i3 X" v' G- ^. E/ `
, F% \2 w; h" M; _- m) P3 }
05、其它重要波形测试
7 y- c- ~5 e) w' L# |
3 B9 ~$ c. @. n5 UDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：! o: e9 L$ {- ?8 Z, Z; H2 I& f$ E
+ O) P0 P8 y; p9 qAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 7 s0 ?' ~! R) e( K$ R5 k
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load + V9 L) V6 `8 x5 U
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load 1 i# G" ]9 s- n* M
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
" H K: _: b' Q- E2 @& N4 m0 \AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
0 f2 y- H8 y ~% k# t" ~5 q" F J/ nAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ; F6 c8 V4 Z& t) n0 [% ^; d
3 `' {: S- o( ^! Y$ P06、EMI 评估测试2 i r9 f# a& |2 n7 `2 v1 |
) T3 A8 }8 [2 L6.1、测试条件：
( H8 ~: I2 Y5 N) J ` l, U输入：230VAC50Hz；/ U* c7 G% f: m7 K
输出：20V2.25A；' F; l1 R7 \. f) t; E
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B& h, x* T; L, o/ `
传导L 线测试PK+AV / j( s; @9 z; h$ L) j! Q; b% _
传导N 线测试PK+AV
) M" l B: F4 ~" s辐射测试PK+AV
% q+ e) y! Y- d
( i; ]+ p" \( P' Q ~- {# w6.2 6 d6 D! R; H! j: \; Y9 w+ }0 E
输入：110VAC50Hz；0 n/ O' B/ f! V: y- U: f: ^& ^
输出：20V2.25A；
' d. t. I. m& a$ d负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B- y0 D) Q7 c6 }7 d! g5 X5 z
i3 @! E) G$ J9 e0 U
传导L 线测试PK+AV
3 ]9 K0 Q3 L0 g H0 ~传导N 线测试PK+AV 1 V+ S$ K* w. y# X, Z
辐射测试PK+AV 1 f; W6 j7 x, e0 S+ l/ H
| 
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