本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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0 c# e% ^/ R2 \. }$ p本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。 d7 I( V! F7 o! s
) w+ H0 Z) H( s9 |# P! E% 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！
0 c( V. @2 x4 c( V6 U; w) B/ y7 X! ~0 j4 x: F+ u2 ~% I
01、样机介绍* J3 B' D' n" L9 V% \+ D& S/ f" ^
- B+ k T3 J+ V7 ~& [. x' b4 A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。) W' S$ H9 f: x7 `/ p
) E* }6 h* v/ I. g
. w( q* R, o( l2 Y
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 - B3 _; s, U' \5 O# I% M0 i
CR6900A
+ A# m- e8 b* O0 `+ M
: P# l& k3 Q. H$ ?+ TCR6900A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。' o/ k* @8 W2 Z3 ^# r* j1 p7 a1 s; E7 m% {
( K0 E0 m3 o. m, m$ E5 Y
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。( ^5 L( B3 ~. L' Q
, H0 X; O) k& h& a% z5 |# n主要特点
% T1 a6 i, a# d: D* F1 A: B$ t/ ^( p● 较低的启动电流4 Z/ r1 S; H9 t3 q2 q9 a! Q
● 内置软启动减少MOSFET应力
# V- V/ P( W& F+ V, g- T0 L" A3 F9 I● CCM+QR+CRM控制模式
" i8 J% Z: a3 W' E( h7 P- K" k, b) S● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
' \! J% K# _1 v$ Z: ~ [● 内建频率抖动功能，降低EMI% n: J; o0 f6 I3 G+ P
● 内置65kHz和45kHz开关频率
5 b: i6 R, [$ v, f3 \( a/ Y● 内置125kHz倍频工作模式
; L6 F8 f. J5 i# B4 Y8 |" O9 h- ^● 轻载降低工作频率
; S+ w$ h7 u& \7 g( B8 {; m/ k● 可编程外置过温保护! v* I% m4 b& u* N N- U& D
● 最大输出电流限制
8 F0 N$ _7 M( o1 x; I( n● 自适应环路控制
" l$ C0 U q9 c/ m● VDD过压保护和输出过压保护功能! w- l) m ~8 E2 v, S: q& B! l
● 内置前沿消隐电路
' s+ k, ~* ?6 p. ?& D* s● 内置输出二极管短路保护
+ K2 T( b' K( `7 Q● 内置过温保护
" e9 l) x) ]* G& F● 过载保护$ b' N( {/ E5 i* g; E0 ^- a
● SOT23-6L封装( K! K- b0 z% R
* I. o$ s3 r" P3 {6 T, ~
基本应用% O! ?* X: }& q, C! R6 _
● PD电源6 @9 }2 Z" Q' c7 p: {% z! b
! y7 J% N+ C& P6 F
典型应用
: V: e1 {# T2 o+ T7 a0 ^! e5 |) ]6 ]; R9 p- N- C) v; P/ |; u/ G" c
0 p# Y& E8 w0 u2 C8 n4 v6 S
管脚排列, {! [' u+ [4 @' N
+ k) `% o4 h0 r( y! x6 R管脚描述
3 X4 p/ Z0 X6 W1 N( v4 ^+ ~9 h c2 G
" d/ z" y: G7 y1 N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。
3 L, ] X/ c* `1 ^" ?1 @* W# t* C* n, w& C; @
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。+ `, R- Z/ Q0 ~6 o
4 e8 k) ]3 q* E02、样机特性
5 h5 ?4 i1 O5 o7 k; _$ v9 h
/ b/ r7 g) w# M5 i0 ]+ L1 [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。
* O$ m& \# u/ v- o3 J( L2 a7 ?' ]3 p3 Q* ?1 J
2.1、输入特性：& U0 A5 q$ w4 w4 h# ]) K6 N
8 F; T/ M( Q) ~2 j
2.2、输出特性：- r) @' p1 b: ~2 D
9 ^& w5 \ R2 U% Y1 A3 A2.3、整机参数：
& L8 w) D9 Y, u2 o1 ?
- s$ g( e0 V9 s) ~2.4、保护功能测试：
3 f I+ z1 N0 a6 M- M6 c" |) ~
3 y- ]7 W5 \' R5 P$ d: u2.5、工作环境：
, L; _* y9 p! s' a9 J& r; b9 d+ L& d6 L8 i6 o! K. J' k# n; M6 W
2.6、测试仪器6 X L% U0 K+ ]$ ?
+ g$ h1 E7 x% L- y0 }
03、样机结构信息# n0 U; U$ c# X5 A3 F5 J( s
" ]( N6 Q& h2 i- p2 R
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。
K, b6 c# N; L, s: C. `8 |. @1 g+ r0 P8 i) f9 j! J4 |
3.1、电路原理图及PCB 版图：
5 g* }' d$ U9 ?/ p+ D（1）原理图：4 {$ c% Q5 i2 A3 g
- [0 J6 W! Y4 G
（2）PCB 版图：# d! L2 N. M$ Z: y3 k& F
( z: E$ s/ I3 m% W& W( m/ A K% W/ a: {: @ k% [" ~
1 I! X) h8 R: t2 R t7 o
9 o: C' T( }/ D8 O& z
$ n' v: f7 o4 W: ]7 o* I; w$ @$ v- j V( [5 d4 u
3.2、变压器绕制工艺：# H) G# J5 h/ R7 g. M- N& A
（1）变压器电性及结构示意图：- i, Z7 a ?, O
0 d# [8 t1 ^7 |5 h; v6 a0 I8 ^* t* U& @5 w- @+ `, T1 J6 d
（2）规格参数：" S6 a/ i2 o5 w3 J8 H5 u
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
& A6 Q6 g w# {' _3 f- X# L2）材质：TDK PC40 或同等材质；% L: x9 g7 V+ ~6 s- W) X
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；4 c+ v1 E% {& ~9 V( ^- c8 P/ q
4）次级: 三层绝缘线；
+ K8 n0 p+ s3 Q; C( C5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
9 X2 g+ S# A5 P/ S4 u6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；( R% l+ T6 P* Z+ f4 X- w s
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）； e; [) n }* X1 R
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；8 Y& W+ v! v4 i) h! k% Q
9）成品要求:浸凡立水。
6 z% L4 h' X' A# I; y" e) d! k
! x5 U) g# R" Z4 O% z0 X(3)、变压器参数：
: \2 Y8 h8 t% e1 U# c+ Z" o) N
; g! ?5 \& m# C$ u: b1 e5 z/ f5 u
/ r1 I) y: P- B! s, o3.3、元器件清单：
5 ^* p3 V0 g$ ]# }% `! b
1 T9 G# _5 f; n: j2 a2 ~0 P5 f3 g v7 J2 f
04、性能测评
# G2 h0 o. \- g9 M3 L
% O# P8 t- Z5 l+ w. 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。* P! G1 c5 b! v* q/ t' |
% b/ R9 ]9 |, I' w
4.1、输入特性：
# |5 x5 T( ~7 H 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。
( u+ D6 h& \0 P9 v4 R! X3 y7 Y
+ _% F) Y* T# e" u* A& J' {. [ b' u表1 、无负载待机功耗(输出5V 时), x3 F* @3 p3 }* P1 r
- K2 B: i; `8 D! S& _: Y
% \9 {$ ]+ R& Q5 ?. v% d表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性2 j' F6 u6 i [6 d& Y- o
5 }; E: M8 P( Q" d& W$ x: j6 V
表3、输出板端测试的效率特性:9 i. _3 l/ m, J6 [0 L
4 t% P* {' ?/ Y
4.2、输出特性：
- E0 ?1 K! Q, J$ \+ E& x9 S注：以下数据均为板端测试；, f5 v: g: _& M* n% Z
" A7 k5 T- X) L1 [ \" ~% U4.2.1 线性调整率和负载调整率：
& G8 R+ o G: R
8 o2 k- B6 Y* c8 i, i+ ]; Y表4、线性调整率和负载调整率
. m! a9 ^: ~) C7 b, \" r( j; F9 X8 u, |: Y# g
2 ^+ S* N* Q3 o
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
' o/ I0 c, m# Z; W( F, v! {" a/ T% ^+ ]3 P1 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。8 H) j9 }1 |: M5 d, R
$ Z3 L; }/ ]( z; V" I表5、电压纹波测试
, g# i y" y4 t" b; L3 M2 h% h* A/ k* t
8 K8 _: H: Z: n/ R, L( t
纹波噪声波形图：; h' ]! r0 u- X3 s0 P& O& a/ f' k. F
- t2 f5 [) N* X' P( Z, m1 w4 Y
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
5 i2 ~6 M3 ^0 X' ?Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
- ?8 m) K4 p, K2 `6 ^Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
5 z3 Y1 n- ?' s1 X, r' G+ Z/ S! YFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load - i# d% w2 J1 B8 O
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 9 U+ Q9 e& }6 E$ Y, Y! A
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
6 A' T4 V; B, {3 k, v* Y$ ~% t. o
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 1 ]9 K0 X* \, _5 q) _, U
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 2 W9 I- j/ u- I0 S
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
$ f/ b" y# b! e# o9 [/ A0 O, N- |
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load : U* V4 h; z. P4 q1 s+ Y3 u6 N
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
' ?9 g: S/ y7 P
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 9 F% x: L/ d0 M( c# Q
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
7 k9 n- U( R# L7 \4 ]7 Y3 g
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load % p4 l; p `* r# l: n( O
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load + }5 o9 L7 O3 {/ D3 R
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
5 {5 M0 R. v' |" |
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load % W$ f+ p( W- K- e @8 d
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
( p0 _9 _3 \8 }
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 0 g# N2 ^! \& z z' F* J- f% c6 E
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load * _/ ^, Z; }8 m; o' }
4.3、保护功能：
/ a' p0 `) T5 P( @
, g: t! l& K& R# O; p3 V以下测试过流保护、短路保护功能。. c7 j. s( D3 `
& w& |: P# X* u2 e6 m5 P3 r
4.3.1、过流保护：
n+ o; w8 t5 T6 K& n! i( @8 y& K& G; [" c8 g1 k
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
Y, f- U9 c+ u+ z$ d( M- W, q4.4、动态测试：( n6 J; c: Y7 a* m0 M* u' {
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。/ W" ~9 E9 V7 Y
) V0 A, E% f+ g
: z3 t' I- l7 j7 mFig21：AC90V/60Hz,5V3A % B) l) D2 A, c/ m* _ K, }$ F
9 y! I, d; k6 q9 lFig22：AC264V/60Hz,5V3A
4 g$ I2 s! ?8 V1 r- B! ^* VFig23：AC90V/60Hz,9V3A 9 H6 U4 l' _$ q/ O/ c9 o! ^
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A * A, u! O, {8 r
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
% R( F, ~! Z* I. z8 CFig26：AC264V/50Hz,12V3A . z* Y4 k( b) X9 Y9 {) R+ Q2 a0 ~' l
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A , H0 N9 L1 N3 H# E
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A ! N" s4 o0 a P/ _8 s* c
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ) {( d" w& S( F8 ?6 ?( ]
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
; d0 k* U0 K! p* r9 u3 G9 j3 |4.5、系统延时时间测试, o, u+ d5 I3 Q: @ ?0 o
1 c6 w* ~0 w3 i% T. ]注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
* i- |% X& h6 ^- y3 o8 s" ?% z$ T- I6 k6 n+ l# u8 C, K- Z" X
7 l, o! v, m7 Q+ n
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 3 s# D" _" N+ r# n! n# ~
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
% {+ N1 S+ j) rTON_DELAY @ AC100V，100% Load " z8 ~& ^* ]' L* L3 e' r
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
4 z5 o9 B( `$ R/ N* _- K6 D( lVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
2 e7 P# }4 d5 r- ?VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
. g% D7 j5 Y& d3 \, P- x
" S7 w1 \ E5 ^% F05、其它重要波形测试
2 {% P* v1 W) {1 ~ e3 {1 H" I- x: |: \- W/ s3 i8 d
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
, {( q+ B2 T* ?+ _' f# E" q0 I, ~. F0 S6 w
# v4 v+ D% B6 e" IAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load - A7 m! k7 p1 U8 D
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
i8 z2 Z. `2 N C B wAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
) d0 i: A- X5 h" P2 o7 CAC264/50Hz，20V2.25A 100% load ; L6 z- u" ^9 A( S0 V! V' z
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds $ ^: ]; m' t; _; X2 d
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # A3 c" B( J& S7 f0 D5 @% O4 j
+ D9 ]3 `1 P6 y9 m9 Q
06、EMI 评估测试( {/ r& Y' f, ~
) g4 H8 G1 y6 w6.1、测试条件：- a- v4 U e/ ]7 o, Q! W |7 y
输入：230VAC50Hz；2 P0 w' \* A& ?9 m0 b
输出：20V2.25A；/ X: L5 U, G) I, w6 W, M
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
4 N* ^: P( \; a% E0 M! Z传导L 线测试PK+AV , U. `. ~7 f2 V1 M2 W$ G
传导N 线测试PK+AV
; V' h& z- C) J6 N2 b1 m7 x辐射测试PK+AV
$ A' i, m- F; g
! q' }8 D8 v) x3 T6.2
x, g& o" g$ I) G输入：110VAC50Hz；
5 Q' E0 t) |5 o b0 E( x* P, p输出：20V2.25A；
5 v* J5 [0 ?/ _2 C负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B, b$ p5 F: b0 Y) Z; u8 U
3 @- m6 y4 c% p传导L 线测试PK+AV 3 L! A, K' Y% @% b
传导N 线测试PK+AV
5 s# h3 E Z1 l# ~& {! K
辐射测试PK+AV
1 Q# `$ W1 D) `" B( n |
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