本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 8 W/ N; E9 s e" X0 Q
% b6 {: `2 W g; Z$ N本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
7 K8 b: f. D* V3 z1 N( U9 ^& z4 N/ e6 Y8 A1 I- |$ V6 t" P- R
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 u Q# v. M# Z1 t- A2 ^
q( O; g& @5 q01、样机介绍0 r$ K G1 P, x) ~, k" n
' A8 M. r( v& L9 y
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。
/ @" o" r5 n H6 a8 `7 \2 F
: T/ T" x# U) X
, G% b# G1 z7 |4 h/ E
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
# ?6 F4 `) R2 H' y2 L# D" c7 HCR6900A
2 T% j; x! p9 n |! ]- Y
/ _. ^# N4 u+ c& hCR6900A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。
t9 C- k. _+ ?4 A( A+ R
5 O( {; X' e, d* iCR6900A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。
1 R5 s* v# o1 O- [( b% L
" j% l* H" I- Q) V; h F9 o) [主要特点
* j; C% G0 p9 U7 k● 较低的启动电流) O2 f4 c/ `7 F3 {2 j7 d* ]8 X% k! v
● 内置软启动减少MOSFET应力
# g! j H! ~5 x* H2 n● CCM+QR+CRM控制模式
% W" ^" N/ i5 j: R/ |" t- T8 F+ G● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡7 V5 s2 }! ]) ?) J+ b/ }: z# H/ \
● 内建频率抖动功能，降低EMI
6 C' P* T" N2 G* R● 内置65kHz和45kHz开关频率4 |9 V t: [! d+ U* O% j
● 内置125kHz倍频工作模式
9 _5 V& h: z' p! j! o8 {● 轻载降低工作频率
+ x+ `! t4 l/ E6 F9 W, P( ?● 可编程外置过温保护
6 D' |& ^. R% b) E8 C' u0 K● 最大输出电流限制 f& g- u% e' f9 l. x
● 自适应环路控制/ b$ t9 F" y, p% K9 I
● VDD过压保护和输出过压保护功能. f6 A8 `- H3 p! e
● 内置前沿消隐电路& n. N, q& s0 o4 I
● 内置输出二极管短路保护
4 E* W& V& f7 v9 G● 内置过温保护
" M: M0 \2 O* F! h5 S' V9 N" c; r● 过载保护- S" m6 ?! n2 `' _% r1 k* h
● SOT23-6L封装6 F" G) @( E0 L4 Y- W4 _3 g0 X
4 O+ i$ M8 K* [, B5 c! x' y9 z基本应用
3 M4 m) {, x2 P# l8 d. T! P● PD电源/ Y" g+ F8 P7 @) J$ I# {8 I
3 @$ e4 a a1 U5 i( N4 M1 ^典型应用* h2 f* \5 K, w- P5 _- K! s
3 S# ]5 p9 x5 T# G+ x) V3 k( x- C1 u% c$ r
管脚排列
6 k& c- f+ T* L
5 [4 j+ f, b/ C+ E管脚描述
+ |- {- l$ A4 f b# n) u" f3 ?
" I$ n/ F6 }- `* w& E% I8 \
|: Y0 Z3 w) U% c) Y4 E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。% n6 ]" d+ f" t; ?1 ?5 C, ~- f; `
# S: q8 t: {+ A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。6 S9 h. ] O' T7 ?! U# B; Y9 a/ r
" V$ _ t9 D7 K# `# `
02、样机特性' q2 n, B) X4 V0 o
- o" A7 \7 v; x; @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。/ w: Q% i* V0 j s, h3 c7 C2 z: a
/ [8 v/ j/ b; g9 D+ N2.1、输入特性：
$ r Y' e6 \- Y' e8 ^/ b
5 q$ w' U) f, O& `* K2.2、输出特性：( G; N& [+ i. j/ T- k
( Q3 w! j J( g+ j: o. I" ^$ K+ J
2.3、整机参数：
3 y) }: W9 y& y' c! B6 U/ `7 q* ~3 k9 G
2.4、保护功能测试：7 k5 ]' ~- {8 n
+ p% V' F9 U4 @; L
2.5、工作环境：; ?" _' _* @" V8 N/ `7 i* y/ V
; y: t% H2 U% }, e$ R
2.6、测试仪器& E) _+ ^; x1 ^# s$ B
2 M4 j0 [- @+ o/ s* n
03、样机结构信息1 {; D; E" a s# n6 S# f# R
0 J3 ]. o( P& {6 Z+ z) h6 B
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。# f, r9 Z9 @: Z
9 g% M [( H8 C# s, L: Y' X
3.1、电路原理图及PCB 版图：
- [# P0 y: ^+ |+ a$ |5 @) `" O5 H（1）原理图：
% G4 M9 d. J8 d0 V2 p% e* B& c' ?
1 e. x$ I0 l8 ? a) l3 {$ ~（2）PCB 版图：
% U9 U* H% |; U: g- h/ j& G6 @% U6 Q, ^/ Q! s
$ Q! r, P1 o8 b5 Y0 ~9 K/ |# C
3 [8 H* u. \$ A
! Y B; G H& I2 w7 C5 R+ G
9 J; N% _6 x7 U3 V
" X7 t2 a" |1 a- u- e% w, N
3.2、变压器绕制工艺：
Y9 Y! k$ v/ A. ?& }（1）变压器电性及结构示意图：! N6 L8 u! b, N1 O
& ] w# j. ^; g+ I0 q; B
, Z) a+ y6 E) M% _1 W8 r（2）规格参数：
% s* D* Z4 i/ Y, Y3 @1 z1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；- D2 V* |" u- k
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& c u. \2 j$ _4 U3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
* L2 o2 S! j4 E3 W M5 d4）次级: 三层绝缘线；
8 I* y1 v1 O7 Y; y- n0 v) `5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；& ~: R g9 h* g: H( G. T
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；# C# j6 Y9 o$ P7 W, {/ B* b
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）；# U( ?! P( C+ H0 N
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；2 z8 J- d. j7 v$ m) Z# ~, m' j) ~2 p
9）成品要求:浸凡立水。
! S) l4 k' ?8 b b
3 U. _- n5 R @ s, \(3)、变压器参数：
& M! R- k( S4 w v5 P! G; s6 I
0 {: j. Q- P' ^1 P$ e( t6 ~2 P6 n$ S- R5 u
3.3、元器件清单：% F5 G8 P$ ^; p- l
+ W2 K( M- Y( a
5 ~, l% U$ U5 p& s0 F; I% v5 @04、性能测评! g+ `; x% |* J/ _% ? {+ ?
- K3 l9 X2 n3 j# [
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。
0 f% ^; W1 D0 T( r g {% X, O# p7 |( u, m3 F$ j' @! B
4.1、输入特性：, c' A1 l; i0 Q. U ^' @: 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。4 r( Y* i: Z/ T- w
2 `' d" e* `2 s/ @9 R表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
) c# |/ P5 {, l, M; e. K* ^7 G6 T5 L. _& z) ?, }9 v0 w% q8 a
! R) }8 P- w2 f9 q+ g: f表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
/ B: |; L6 x, W! d
+ a4 C& |! I* G* F+ K3 k" ?表3、输出板端测试的效率特性:* |! H) c: l6 t y7 M- l* t$ Q
. S5 l1 l( H( M/ g
4.2、输出特性：
# e L ?2 `% B, {注：以下数据均为板端测试；
' W* r7 w5 o2 E5 m3 B2 o7 |! v# y9 Q: p: g
4.2.1 线性调整率和负载调整率：/ W$ u( b: F4 [: F- T' j, K$ H! F
& W8 x9 {# D6 ?6 {( Y1 h; `% Y表4、线性调整率和负载调整率1 T6 m. r6 R& @' A
- S! N5 y4 G8 k* o7 f
( c1 N3 O4 k) a# J! `8 m* W4.2.2、输出电压纹波及噪音：
2 J, T* T' X' Z2 ~
: z: Q$ J' Y, k A! T/ k; j* O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。
# W. i4 y" N: U; N8 n _
# |$ L% E% \3 w! B$ M2 p表5、电压纹波测试6 G6 H# g% V8 x" C
( W0 ~3 {: O; @( n
( t$ G i( y" D+ ]纹波噪声波形图：" m6 r/ N6 j, a4 f2 K8 v
) B' p. N N3 O" LFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
7 V4 J+ Y4 m4 aFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
7 z; d3 r0 t K( C7 F% C& lFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
0 k1 g6 M4 f/ v6 v0 fFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
! W2 M# N) Q* o R! T. WFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load % y: e' F+ U* A, ^
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load 2 N. [3 E( f! v0 p9 ^
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
( y% G- [/ l% n& p6 _: L2 ^
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
b2 d6 z* L( l8 T: R4 m
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load 9 c! ^7 J7 G1 t2 J1 `% Q8 y
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
( [$ [2 T) y' w* d- s2 H. @
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
7 j* h( \- s0 l
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load & [$ _; x! x4 {
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
0 u! s1 a' Q( U) E9 W' C0 O
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
" j- _: e( ^3 N) u- C% R
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
+ z, F4 [# n, J0 R: O& Z8 _7 S
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 7 }; ~* ]1 R9 }" t8 R$ n2 C
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 5 A* x5 N+ i: n
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load . O& l) C. s/ ?3 {# q/ d* y; g
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load . F" a1 y3 ^% T4 b9 |
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
+ U4 N7 @# y1 f7 l% M4.3、保护功能：; L0 o7 t2 w2 F9 K
+ A9 u/ r3 N9 c0 \8 h8 P- P
以下测试过流保护、短路保护功能。; m0 o' U( q8 n! P
& y1 y+ @$ K6 u6 V: k$ s+ _
4.3.1、过流保护：- P: A" q% H* [. L. j
/ |6 G! }5 q, Y
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
) \' z7 M1 _% d4 c0 |8 d4.4、动态测试：5 v, I( ~2 J/ u& C# Z, Z
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。
4 t" c8 V3 I2 A: {2 m" r8 L! y; q7 A5 n4 E$ J
4 y `# X3 i( C. bFig21：AC90V/60Hz,5V3A
& o. U9 r+ z8 l: V2 E: I; A
& V) j" F9 m3 H+ m4 eFig22：AC264V/60Hz,5V3A 6 J+ T# I0 [$ V% s# u
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
/ W6 U* U- W; U. D" y4 U! yFig24：AC264V/50Hz,9V3A 1 s- J8 W7 i( V$ m
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A ( I( J8 H, A5 i+ _
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A ' z o8 n" `. u! {! r! W1 G
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
2 F8 {" A+ c9 S zFig28：AC264V/50Hz,15V3A - N# `( X" T6 ?0 U; M
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
0 w- \- [: u! Y; O! JFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
! R& F6 t' r0 p2 U9 k, M) y4.5、系统延时时间测试' A7 k$ v L9 ^2 N5 G$ X
& L- h7 i. ]5 M/ D4 u注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。" N2 h- I a& d! Q5 G1 f
# g: K& n& y$ B% z4 P& x g$ k. X8 k* c4 H7 W3 Q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load * X; T& h, J2 b% Z9 K# f
TON_DELAY @ AC240V，100% Load % p' G0 `6 n5 o3 D
TON_DELAY @ AC100V，100% Load - z3 V' b1 m( P1 l- y" P. x
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
$ n2 f2 n1 S* P; ~+ l* |VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
+ j6 b' g6 r/ ^( }VOVER_SHORT @ AC240V，No Load # S. s, L* X5 R X- H3 `: [( v
) |* Y; B* E& l! s3 c+ s05、其它重要波形测试) h8 ~9 E/ ?9 S+ b
- \/ P5 \" }) v4 C( bDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
0 X' f# F. E1 y. _9 s: b9 I6 r
& `3 w9 s* l& E+ e8 H4 x4 y9 ~; ^AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load & Z7 X" n5 z* n% P: X/ m
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
7 Q5 S' {! ~7 W' } D( GAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
- p- Z: h0 P: Z9 \, }8 j; kAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
* d$ V. P: C* h0 C% E& P2 a4 aAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds - H) N. l; b. U P+ \+ w; R* Y& Z
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
0 u& C1 U8 r; x3 w& f3 r- U- \1 q3 h* |( r% ^, H
06、EMI 评估测试
# K) g. J" \) H! V1 e3 K `# O. g# i
6.1、测试条件：
% i N7 Z; U, \输入：230VAC50Hz；
9 x. M- o8 G( k S输出：20V2.25A；
) u) o( I8 i1 P9 Y) W负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B* G1 X9 L+ X6 k. k
传导L 线测试PK+AV % U8 F2 L! i% \ l3 r
传导N 线测试PK+AV ! R1 o" O8 h$ w2 }# R" m7 q( W
辐射测试PK+AV 1 }4 z8 |2 E4 |( d
_5 Z$ x3 o' N7 O1 l' _6.2 # M1 t6 M8 o2 d! m4 j; e: S/ Y
输入：110VAC50Hz；
9 o. o+ I: D( ]) g7 |- b1 O输出：20V2.25A；
( c4 b0 d8 c- M G: B# O/ y" ^负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B% m& U; C6 h2 u3 P) f; i) M
! G: H6 r. a/ b# o3 M
传导L 线测试PK+AV
! F7 h f5 S) c+ d; Q& ~传导N 线测试PK+AV
$ s( {0 E9 u% O6 ~3 s6 u. j
辐射测试PK+AV
5 ]4 L6 J/ N. ]2 Q4 _8 ~5 {! B |
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