本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
) k& M2 y; b4 m9 G) h4 s e2 E# ~
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
" r% b# h- I( \8 t; @) f4 m3 C3 j& l; b2 F0 W* P
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！
! d R8 ?9 y/ n7 ^, `/ w2 e0 c% w+ c
01、样机介绍
1 t! G2 f* z: O! D: ], C3 O' z2 x3 [' v+ C7 s
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。5 _& Q h5 t$ h+ j
3 @7 N, K+ q* B, G% y) H
s& X4 @; y$ h; R9 y$ A5 u$ g4 m
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 7 H$ s. x8 d2 Y" B# l
CR6900A2 h7 b# ?, {" G) k
, B0 ~% e6 Z5 ~. m* G8 |" d$ H* [1 I
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。* R3 ^- ?# @! T0 H3 ~
$ n. V7 x: o j9 D' sCR6900A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。
) @6 H8 v4 V, l& e/ r5 P! C- ?+ q4 L# l4 D) W& y. i* ?) j& P0 m7 }
主要特点9 T4 E% w) [0 V: b/ S
● 较低的启动电流& ^) ? L& _! ^" n" t
● 内置软启动减少MOSFET应力) |: m/ l3 w: t& H' @. v6 r
● CCM+QR+CRM控制模式+ g- }4 Z @0 L3 S1 A% S; C
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡0 o; L. b3 U' `# ?
● 内建频率抖动功能，降低EMI {) ~' e! R1 @
● 内置65kHz和45kHz开关频率, H4 x" Q& o& K' a
● 内置125kHz倍频工作模式
7 {3 s8 W9 E! Z7 @( X' |* o● 轻载降低工作频率7 Z* F) }( q# X1 c1 g7 k. M1 j: P
● 可编程外置过温保护
9 \6 d! T1 K: y1 {0 y3 Q4 a● 最大输出电流限制; S2 i6 ^* G" c/ I9 P' ]
● 自适应环路控制
|$ t* _4 E& v8 T1 e+ p9 P- N● VDD过压保护和输出过压保护功能
. z: ^) k( Z& o" v8 V& A● 内置前沿消隐电路
* ?# m) b* l! I● 内置输出二极管短路保护
4 _8 E! |2 A/ d' w! ]% ]● 内置过温保护
1 R2 a' j- m4 t5 z9 t● 过载保护% e, e' C* t$ i& J: e
● SOT23-6L封装
0 H! O7 J: s3 A( v/ A
$ a5 `; O( {" L5 t$ d! _基本应用
/ M% c- V* `$ F● PD电源' u, F% J* K9 Z6 x
2 { h6 s3 V0 S$ s典型应用# ?* N! q! D& s6 T' Y* E6 p$ p6 {
# C) S. o4 e: Q9 ?* Q% q( R5 I2 C% ]( n: u
管脚排列" T2 [3 e& O" Y) d2 M
. E7 x% e) B' V" g5 m5 z0 o
管脚描述
4 D& K6 a' H& G$ p' Z, ]7 M. w* {, e7 q7 O7 Y% R
( r* S0 V+ d d% L% _6 |
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 s3 O* X& {& Z, R2 C
0 n* Z3 c7 p1 H; E, Z0 J
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。7 o O4 o6 a7 A1 y/ ?5 j- O/ v
* [ \; o. w' M+ ~" [, F! V
02、样机特性: z y1 m2 P0 F- h- }+ w
- A( Q5 Y! \# ? H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 T% j5 m, R5 m1 s& I0 A$ k
. S) j j5 V# |2.1、输入特性：: f( k# H0 E9 V
O( b! r' c$ m h8 o* \" Y5 l2.2、输出特性：# R5 i4 Y, z- u- F
+ R$ `- I& h, ~8 D3 G8 T$ f6 S k# X* `2.3、整机参数：0 @$ V7 a8 O! r- ~7 S3 G
/ V1 J2 z0 { h2.4、保护功能测试：/ h) }; ]! B @; s
8 [5 U, |2 |$ k, C L2.5、工作环境：" F# n% h! [# L' } P
2 P" t1 l. {- Q# T8 Y1 [2 _% z. m2.6、测试仪器2 f/ T6 q" _- e/ Z F
; T G" E9 W2 S
03、样机结构信息! Q* k2 A$ u! q! Z, C) F" w! K3 Z. f
* X" M7 H) T" 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。1 ^% M! w; |% a, E- W; i
6 M. H3 l s) c3.1、电路原理图及PCB 版图：- e2 `$ e; ?, z1 L, n
（1）原理图：
0 e4 I" b! i- E0 s) |* T- v6 i
5 r) f1 ^0 X; L6 r7 Q5 w% T a, Y（2）PCB 版图：' q& k4 _) G2 _( } A; a( X8 S
+ D/ ~6 ~. _6 K9 M4 J* V! K, d% `: p
9 F$ V( V! T6 C! a& Z# j0 O9 w- l0 ?+ C# ~0 `" ]
A5 Y2 a0 e$ j6 |1 x& f5 ^
1 \: `$ t( g2 u- Y) \0 a" S# |
! h; E1 k+ n$ T3.2、变压器绕制工艺：" |. p3 W: V/ d# F5 J
（1）变压器电性及结构示意图：
0 m8 g9 ~' U3 ^" G: \5 p$ T
. u& l, T9 g' D1 O8 _) A0 J; o/ ^& f4 }( f; C
（2）规格参数：% p' g: l: U' p& E: l1 C* N
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；6 S0 a, r0 c# k
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& l9 T0 z+ G9 s- O" K( T3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；9 q8 G& L# e5 ~: d
4）次级: 三层绝缘线；+ @ \! n3 k" G4 u" r
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；) s9 Z# v' ?! d! o# m% w2 @
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；% K# f1 H1 e8 }6 p) Q. Q
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）；
0 w/ F r( |( Z _- f' p& x/ D8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；& O7 P0 S) S. ]
9）成品要求:浸凡立水。
. D7 y& n/ `" u- j
9 [) \5 M `6 K5 l% }- u: S(3)、变压器参数：
% [* V' h- K% g2 o; s
O) Z% F" o; W( U* @$ N5 X! [$ h% S: h( W* A5 Y4 }/ S
3.3、元器件清单：" t j% w- x% n
' w! f- R# K/ U1 @- Z
5 p; b' L* X0 X* o# Q* n
04、性能测评
J8 F! ^9 G; f& l5 e3 x: c5 x* ` e6 J& n; r: \( ?2 d
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。6 \# l6 h" M7 X; z. J3 \: q) k
( W9 X; H$ U7 i. W
4.1、输入特性：
$ v$ t7 ~6 q5 n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 H4 A( a1 x: I6 a! H5 y% |3 k$ s$ p; I) O" U- V. F
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)2 N0 c6 w f" n" g9 K/ [
8 W2 t" ?% S5 m/ D
, g' R& u* z( b& b' `, t: e表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性7 z) W4 f+ ?& V+ k/ E0 T. G# ~; }: |
W" F/ s/ w) k7 L表3、输出板端测试的效率特性:
! k1 V1 E& w' r9 f& X- p* n* i; j: N# A
4.2、输出特性：
2 L; Y- a; d" n: Z, w9 D& S" g注：以下数据均为板端测试；
1 X m0 u4 V* L+ ?5 @
' @$ H1 }" ~$ W" G9 S5 T$ n4.2.1 线性调整率和负载调整率：
; P" @6 i7 D' I1 @' p- A: f* S
表4、线性调整率和负载调整率
( C H9 ]( C4 `# s! K4 r+ @$ y8 L3 N2 S. d* q7 U8 f+ ^- p
( s. h( | K4 h4.2.2、输出电压纹波及噪音：& n$ n9 D M$ S
& l: L" l/ h! x& 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。$ A9 I p5 J. T/ X
0 K u1 j" P0 {& z6 y表5、电压纹波测试
% v" I! @# p! T1 y* y2 N* g3 I+ z! u* k
$ ^ f5 j" ?+ p& J纹波噪声波形图：
. ^4 O/ ]; ?! I: i/ b: ~ k5 U6 d& s! @4 [3 y' X( r# X7 k5 v) Z+ B
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 9 s$ }' _! Z ^
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
" w, L/ V5 Q [$ t, LFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
! t& i& X$ _# R9 Y4 w- \5 x) FFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
/ I" R- p4 g7 f0 LFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load : U r3 L! H8 N7 S. J# E
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
v8 A) F! f v$ S
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
3 T) U' w1 |9 p4 N
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
* Y6 L+ w8 e, Q) D
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
- o; p3 n& z8 \9 P4 f _! o
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
$ b6 m, S/ S: O M6 H
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load " T3 Z* T r2 Y" G- H! L0 a6 F
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load % d/ [- b: x: p
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load # i) I2 x- g0 ?' k j* Z, A
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
' ]/ c( i( _" M
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 7 z/ G, M5 ?" u! k
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 1 i3 Z4 D6 q) V
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
3 [- d. s S4 q, e/ x/ n, |9 M0 v
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 1 o9 f6 f, c2 K3 z. K1 e: a2 q
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
. w0 S6 v% w1 s* {/ C
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
P* \# x" s. ?& |. Y# B4.3、保护功能：
* Y' M6 N3 B; _) v; I0 M- h4 v: [: h
以下测试过流保护、短路保护功能。
6 P4 s V$ V3 o2 t( p5 Q+ K
9 U' R' v2 B6 F% S! v$ @4.3.1、过流保护：+ b" {9 F0 Y' a) _$ F$ @
$ b- Z+ ?: n) d+ `4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
0 h- ] ~; p$ `& |: w4.4、动态测试：( [/ |. m5 j& ?
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。
3 v1 ^ P, l) u" S; t
% m' z7 Q5 N$ A( w( z3 @* ~4 T S/ c+ R; P5 i4 \( ?) K
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A " h2 h ~, D# [% b
# W' N1 b8 Q5 O. | D, i2 F3 U
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
8 [; X) \3 b" K( d+ j/ iFig23：AC90V/60Hz,9V3A # k! A% n+ n, o @; x/ e
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A + y1 n( l8 o5 M! x
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 8 s1 N5 U; I; C; K: s
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
8 {7 w- l4 t: r: ZFig27：AC90V/60Hz,15V3A 8 I n7 {6 \9 K n
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
& ]2 |7 G, x" P' ]1 T4 W$ F9 XFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
6 f& S6 B5 @8 DFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
3 E3 T1 w7 x n5 w7 Y4.5、系统延时时间测试; B0 b( S6 }' T* B J+ ~
* O6 y; S" S6 C! [; e% J3 F- m注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
6 F$ s* x+ F. [; d4 d" W
2 ]! U. v2 H c8 [
) r0 a4 ]1 p9 KTON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 h- t" ]7 k. I6 G# x6 ^TON_DELAY @ AC240V，100% Load 6 V) p0 h1 p; f: w
TON_DELAY @ AC100V，100% Load , Q8 `2 f# N% |: ]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* n& g$ q6 J: c2 MVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 P9 u! \( I$ b3 \+ N9 {VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
) j, {3 A1 Y8 c4 k4 H4 j4 G4 M- L$ l4 F* r& T4 Y9 |& h
05、其它重要波形测试
' Q% T* v6 L" h# X! J/ N# n* [% k1 ]$ V/ P5 u; o/ W% K/ _* T
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：. n; W* M) c0 U2 A/ o
+ t4 u: q( p; _6 d* E
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
W$ G2 j/ y' ^+ a$ SAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
3 ]6 X" ]/ D5 d2 M* nAC230/50Hz，20V2.25A 100% load : ~5 d" A& @0 ]2 ?
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
) V! Z* B" S' B# {AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
' b! `& Y z% {) t. j5 ^+ eAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 0 ], N- |/ U+ E
+ V% E; O! C8 P0 M2 F+ ?06、EMI 评估测试
. B6 G |* ?0 R
+ O8 R8 \% |2 J' f9 o6.1、测试条件：5 }6 d# K4 w6 r/ e7 P5 `
输入：230VAC50Hz；
. B" x7 V0 ?" \7 Q0 b, V7 {; o输出：20V2.25A；
2 i! Y* b7 i. |- Q$ }负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
0 a4 B2 w1 ~$ ~/ O: Q" e& n传导L 线测试PK+AV # z& w, e& ?3 O/ Z, t0 l
传导N 线测试PK+AV ! L( a1 f) u8 x8 B9 Q$ F
辐射测试PK+AV
0 J. N7 J% o: u4 Y" Z0 }, o
# l2 a4 k" x2 H$ v5 p. h4 `! y6.2 . N x2 F* ]* U. ?
输入：110VAC50Hz；1 }+ p3 R J$ Q/ B$ q3 O x
输出：20V2.25A；
+ D% C# y; C4 i+ C+ P: \4 x$ P负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B! a# d6 H0 `7 K! e3 s1 @: @) R
2 T# W6 z2 ]7 j: X Q- n$ B! |
传导L 线测试PK+AV
- Y x" E9 ]! N' O Y& Q+ v传导N 线测试PK+AV # K [* [! M4 o" L! E
辐射测试PK+AV : @! u* h" L8 X6 `- ~
|
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