本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 7 R; {1 J: Q7 I8 v" a3 ]$ t
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
8 b& E) u& V: p J, M, }1 K
- V& D: H- M e) I" a9 M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！7 t; e1 J( X! A# D5 h; W* j* g
9 @5 M+ w& u( f' S) x3 w8 b; ?
01、样机介绍
/ e' w7 ]8 K7 F, q3 y7 e& Z* {9 [ @) R0 ~) s& J& r) ?
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 [7 F) K9 ?# D7 m0 y8 t- S7 ?# @
/ v0 g: [% j# A
5 R% J1 a2 F: a8 T8 r6 i
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 3 \* w) D1 }. I- ?+ {* @2 Q. k
CR6900A
+ Y' s# n; T% A) C7 S2 L* i3 m' J
7 K8 X2 R: n4 T1 @9 j5 nCR6900A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。
: H6 k* S4 A* V( D3 f3 } y1 H% v* Y/ H3 ^
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。
. e" h& r ^ [; \/ i! v- m( D% m) h* _
主要特点7 t/ w5 U8 W' [
● 较低的启动电流% ]5 p, N2 r; X# O& N& b
● 内置软启动减少MOSFET应力, t& t, n" z& c( l! h! E
● CCM+QR+CRM控制模式! S+ W o [7 s G0 O
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡- \2 G) j# G e1 F+ T) w
● 内建频率抖动功能，降低EMI: Q! P5 D( I" K
● 内置65kHz和45kHz开关频率
$ P" Z1 c1 I8 n$ s; l0 }● 内置125kHz倍频工作模式$ D# s% }$ k; N4 W- ~
● 轻载降低工作频率- x) O3 X( u2 W e; I$ B7 f
● 可编程外置过温保护
9 }, \% @; f5 F; Y1 g● 最大输出电流限制( H E5 q _8 I: Q7 Y
● 自适应环路控制! m2 q8 V5 ~( r: d, u8 z4 E
● VDD过压保护和输出过压保护功能
5 C- p# z$ U( i9 R● 内置前沿消隐电路+ V% e/ g" X/ R$ B) }; [1 X9 M
● 内置输出二极管短路保护
' t; Z: x [; F# q; I( c● 内置过温保护$ F; r. ~. g, U3 }6 k
● 过载保护9 i7 U1 D) A8 j, c
● SOT23-6L封装0 n3 M# R0 P: B
+ _6 C5 I4 u' @基本应用5 {2 d x( B; X4 c: w
● PD电源3 ~) e% m* ?; d5 J9 b. g0 D
) r* i1 r2 U9 H7 M, B8 \" X. }% m典型应用# W/ Y# d d) w0 l5 L
_5 R# u5 z U# S: z; c# T7 J) Q% m: h J
管脚排列
$ `/ Q: g) a/ [( ]) {) |% _4 D9 Y: P D: Q. {9 I. r
管脚描述
0 Q6 e: C- ?6 t) p. p- v
- z) D1 T. M; L! R, V4 g
/ H. _0 F: ~# `. {+ W! 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。7 y: {. U# j( N# c9 q) y% S
6 Y: |- ?5 j; S! r6 \3 t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。; y1 V: M; [5 X- ?: f1 F* F
) @% c; c6 f3 Q; C% g2 K/ D02、样机特性# o) K# O) l, E% |( |% X. w; C. k
9 u1 v. s5 i- D5 c
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。8 Q) H, x0 P5 q; C
* Y# @) b2 h. Z2 U1 g" m2.1、输入特性：- {1 M2 o/ E+ v; f# b
; I7 l+ i, G; i" c6 @% r2.2、输出特性：
$ ?2 C" a4 C% Q7 J
. T" D; ^$ Y ?) t8 n8 U) h+ y2.3、整机参数：5 {7 m4 v0 r7 I- h2 a
( M2 T6 v4 r" I2.4、保护功能测试：
0 p/ v, F1 ]# x: y0 |' i% p
Y" @% k* l9 z2.5、工作环境：" T' M! }/ o, d: O' L" v; R* Y
' H; w9 f5 c9 Y3 J! t8 D
2.6、测试仪器8 y0 M. h- @* @7 g. I9 w9 r5 z
1 x m" t5 A/ W3 t# |6 i4 _
03、样机结构信息
1 L$ a: K0 G5 g
2 h- g: k1 o& P7 ]6 s; \6 _) m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。9 O! q, G1 I+ p: n1 _
. ~1 E2 J( j1 Q
3.1、电路原理图及PCB 版图：. n" A7 X! f5 y3 V+ x
（1）原理图：
2 ^) T6 K, p# k! h/ P" X7 n
9 }5 X F9 ^- a3 b! k2 z& e3 ]（2）PCB 版图：7 |( Y8 d# y% p
$ V: V! _8 o+ k0 Z- x
& Y8 @% n7 y0 C" m! ?% C- \4 U) b
! _% ?- c3 r( E8 x6 y% ?1 L, H; N& J! s1 E
: ^0 g* n2 z- N1 N* x
4 ~6 Z+ o) }1 t# B7 g. o% c1 m/ ]) c3.2、变压器绕制工艺：
2 _3 W; \, j, _' Y0 S0 h（1）变压器电性及结构示意图：
( p& b5 o" z! O" B# i' d
$ l+ q0 V D1 p. D# ?! A- I
* Q0 K* }* v7 p8 N' p+ T（2）规格参数：) p8 d2 ?7 R# |
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；. U1 H8 D* Q3 ]; m
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
. q% O) {2 K/ h; w& f3 O6 R0 g8 e3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
3 y f* i8 w3 L. N4）次级: 三层绝缘线；1 a. H! l1 W1 M3 v' g
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；: N+ B! F5 `' j5 |6 A( U, g
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
1 v) S/ `; C- c; P5 `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）；
! S: S% `0 \+ k9 P* E1 N8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
6 C" }4 V. D: {. i% `% K" B9）成品要求:浸凡立水。
; J8 e5 i8 v0 A+ E
; G8 L, F- I# @6 B1 e }! g6 g(3)、变压器参数：
) G% i8 ^1 `# l; Q% O6 K- o$ u9 Q: L; d, w: P7 K7 p$ `" V8 m
9 \6 A( X! _1 p5 i6 z
3.3、元器件清单： K, @8 f5 t! M2 L
" N( _5 V$ G! D5 o a& Y6 Q* X- F- b% P4 W7 N# f; C
04、性能测评, ~. C6 g5 G0 \. C0 x( k
+ g/ k* X+ s) L/ k
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。' `; F* Q. C6 j
; _4 a7 _ p+ L0 r4.1、输入特性：
9 T. D4 N; s) U8 j" E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。
- p. v% `, { q' H3 }
1 d5 P" S1 Z& K2 S( @' |表1 、无负载待机功耗(输出5V 时). s: B, o0 v# G1 f4 w' k8 V
! Y2 S+ n9 M" c& ~5 b6 t$ M1 n
# j6 E& s/ r0 O3 o1 ~( ?
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
0 W6 d) D4 M: L. E! m( Z( Z! `, h" J! N2 B" e" M: Z: u$ a9 m: ]1 ~' Z
表3、输出板端测试的效率特性:6 f+ m, G; \; I: }2 q+ q
- @6 ?9 j7 X+ s- S4.2、输出特性：8 d2 ~! G( {& x; w1 R& H
注：以下数据均为板端测试；# `; x" l! ?* E* b: e
* O4 b" |6 u6 N! }) R4.2.1 线性调整率和负载调整率：1 l# W4 s3 N& i
8 X( D+ p3 Q1 a9 U. @0 [表4、线性调整率和负载调整率
- _. a0 K+ U t B% u4 W ~# D7 [
/ z+ @8 L4 s$ y- D# a. C
& c+ W* |& i( i$ w$ Y4.2.2、输出电压纹波及噪音：
6 E2 k4 B5 ?: x$ g- D" Q+ v* e+ V- N4 ?. ^
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。 X ]" R; M) L
2 D$ Y! H- b1 u$ t6 n+ k表5、电压纹波测试" C- b0 L! O0 s/ z
/ ?, e I0 j: w$ ^8 d' v
3 d7 q6 T& D, A% z n7 P# B纹波噪声波形图：
6 X1 y7 i# Q3 R# m5 A d
* ?0 W. F3 Z2 w7 bFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
$ b2 f1 C( {% Z4 U8 M o, mFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
0 d! V5 @" i7 F$ r; LFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
3 B" _+ {( f( c+ _" EFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
( [8 r2 j X9 [! V1 o# `, _5 Q9 n1 {Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
; x. ]+ S) q1 ~Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load . ?% q( n. O+ `8 ]8 E5 M
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
! i% B* Q+ p6 t- a* X
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 8 z+ W' D) \0 S
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
3 `; l6 Z+ w, w
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
/ |. t8 Z' C0 p, m% Q V* f
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 7 g, b% V. ~# H: p
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
2 }. G1 b$ p2 n
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
: l+ x6 U5 Q1 e6 G
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
, n% {8 Z( | }& [! O" n4 w
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
; S& O7 Q% d( ~6 e. R" A
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
+ b( i# {& `9 q/ i" R7 h5 M
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load $ h6 @- w7 c) q) x* J( V) _0 v
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
; r' T4 V* j" R. T) V
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 0 ? i7 a9 p. g+ z9 }
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load # s+ F$ |% j/ N( {
4.3、保护功能：
. v! O+ @1 h6 h3 } r: I w$ m0 i, W5 W. P
以下测试过流保护、短路保护功能。
7 I/ z4 h- [- u# _0 h F2 j7 s+ u9 N$ ?# x
4.3.1、过流保护：. b# _* G: R& |& T7 j2 t7 b' }
6 [* C- M6 t: o0 ~- U+ [% Q, @
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A$ P1 O; f+ V2 `" Y8 v( L7 z
4.4、动态测试：
; D, M: A5 o W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。' f V5 @, N5 O1 [8 M0 `6 l1 V. N
* N) ]) [' k6 K6 V
' g) l$ m# Y" x$ v
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
2 A5 d, t9 W+ K, ?6 f* D! b5 e3 B) o7 H" G! ~
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
: X9 f6 h d; o8 V/ u: O# U8 lFig23：AC90V/60Hz,9V3A N% g5 p& }" Q8 c
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
; c4 P. s& h9 {2 ~8 s9 r$ @% v- sFig25：AC90V/60Hz,12V3A
/ Q/ t; Q9 f$ j/ N" `Fig26：AC264V/50Hz,12V3A ! X( h4 s' T7 }6 A/ e: ]
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
, ?( y1 L4 w1 K8 \0 L UFig28：AC264V/50Hz,15V3A ' v. G5 M( _1 E& s
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A 8 B( `; j4 s+ _/ {' D8 L" ]; j. _
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 6 P/ S6 }6 F1 l, \
4.5、系统延时时间测试+ d! Q+ J: ~+ w2 E+ `6 I
2 k z1 g) j$ t1 M# L1 h注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。, A, R' c: o& |3 V/ j4 t$ J
# }9 O- f+ C U8 J( V7 D/ }
% T9 W; }/ E: W X3 T ZTON_DELAY @ AC100V，100% Load " }: ]% A. N! W+ l
TON_DELAY @ AC240V，100% Load : l( v n5 ^% G- u- {& l! T0 P
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 7 o* @" i% M. I$ S
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
) G$ z1 C7 P5 u- ?- VVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 p, f) O& n) OVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
% i, U# B- ]6 i0 q* _" m7 z/ y( X& N- t8 h+ \# ]* ~6 i0 F/ E1 [
05、其它重要波形测试
2 J8 }# u2 y! C/ x8 }/ t, o4 r% K5 d7 \/ j. X
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
" G* X( y- z# T: I' G( _3 e! t. _, o$ p; A8 q
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
7 M4 F0 @ w% L, `& qAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
7 l' ~5 x) i- ]( o/ C5 e' AAC230/50Hz，20V2.25A 100% load ; h7 M, H+ \+ z* s
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 2 c, X3 K8 H6 d& A
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds + E% L) [4 t" {3 p
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
1 S3 k0 t- ~5 r/ Q! c; }( N, ]! {1 }, ]8 F4 i
06、EMI 评估测试
9 A) L) C" ^! |$ U, }
# h9 {$ |* ^, b: d( Q6.1、测试条件：" C0 H: {" ?' @% F3 `; j7 q
输入：230VAC50Hz；& @3 E' M% S+ d! u& k
输出：20V2.25A；) y8 V7 j z/ S6 C/ n
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B$ B2 n4 }( o. ^6 h/ h
传导L 线测试PK+AV ' G! C% F8 i; |0 G7 x' o% u
传导N 线测试PK+AV 0 Z' G2 r& u8 v. E% _. {
辐射测试PK+AV ) ~; |! R x! E' @8 h3 x
! v. C$ o' D) H; B b1 X# X9 C6.2
* u% t9 s4 G1 |; N6 P输入：110VAC50Hz；% i' [; L3 F3 R0 U3 p. g! s
输出：20V2.25A；
5 I. ~! C8 ]% h" r. N负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B# o! r! e: N8 V4 P) H/ R
. A$ N9 T# I8 `* h9 X* e o5 J传导L 线测试PK+AV
* L. h- b& h3 @1 q. l传导N 线测试PK+AV
: \7 ?& S; l& q0 q1 r8 M
辐射测试PK+AV + ~9 l5 o4 ~0 h' @3 }
|
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