本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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' m5 T9 {6 g. {. |, r* k本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。6 {- P7 \( N7 E: a: Y+ Z
" K' X7 s& B' c' g' E
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！
" j- q2 J ], R+ F; S" p7 C0 |. d, }4 S6 k7 i9 ~
01、样机介绍
! X$ C$ u# v p/ K8 N3 `# q) d9 x9 C! B
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。
8 }8 d- I1 d! p4 v. L5 s
8 W9 t4 F2 l- `/ D( J9 G' r) X7 U* w
& Y- @0 S9 ~) N4 V' S, [1 y* {
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 , B& l0 { w! f% m2 C4 i
CR6900A
, n6 ?% v6 \$ B7 {/ f8 U6 A- q; q3 I1 _3 T
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。" K, i# ~8 h( Y
, G1 b. f! O7 d! t; D. ^
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+ g/ J; b) `, R k- ~
- Z. J6 G2 y4 Q x$ T [主要特点
+ j* Y9 f* Q' H& y● 较低的启动电流3 M1 q+ u% y' ~& k; \2 B
● 内置软启动减少MOSFET应力% M0 _, E/ }; V: x2 O+ w
● CCM+QR+CRM控制模式
& Q% z1 l3 ^9 g8 j2 t7 l● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡. n$ _* Q" I: h6 h
● 内建频率抖动功能，降低EMI9 l2 W$ a$ h5 n, E: z
● 内置65kHz和45kHz开关频率
; j, R" b; G6 z6 P. T$ n● 内置125kHz倍频工作模式
! n. j5 t q# P3 ~% ~; `2 n/ L● 轻载降低工作频率
4 f- E8 f* Q% K) _; s( [● 可编程外置过温保护
( {% V9 G+ l F- D r0 h ?% ?/ I● 最大输出电流限制- E6 a6 _8 Q+ ^7 \2 [
● 自适应环路控制5 f% \, w$ L/ s
● VDD过压保护和输出过压保护功能/ H+ ?, G/ }) d1 L
● 内置前沿消隐电路
" C/ g* v) H( n: R! y● 内置输出二极管短路保护
3 `7 q/ K2 j' Z( a2 z1 A" P: t- E$ w● 内置过温保护
! x3 `' i0 Y7 Z$ p% B● 过载保护. x5 t* m) q6 f8 R8 u6 T! n4 A; Q. P
● SOT23-6L封装
+ f" J- \# P p. E5 \' q9 x
2 m- L$ Z: c2 y& z9 P2 ^ @基本应用
0 X' Q4 ]* T" N- i● PD电源/ I% Q6 n$ y. E5 o6 T% e
6 b( o0 S; @2 N: t$ S* V典型应用
3 w5 J3 a/ z, \, i9 e# Y3 O1 x9 \- r
6 ]/ y' X/ u( `; p; R, }5 i
管脚排列8 A7 a }0 m0 m m( R& |' ?
* q+ L. N4 `+ Q- X管脚描述
* P+ N* V% | q% z5 z/ T
' L3 `- y% S' @2 t
0 D8 m3 J* h# x: {$ s2 I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。+ O% }5 Z2 u# A; R' D
/ l+ `9 G% E6 Z1 q3 ?6 b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。+ _+ J. l8 q! i) H: @" ?( j
5 b& Y$ r" @5 e# }* H' Q- F3 D' k8 s0 H02、样机特性 f) K$ E5 f& N1 r2 x
, k0 ]4 _! O- m1 g1 A
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。
& _' \$ W3 O. C( c
' ~' D) O4 @- J2.1、输入特性：. a6 c% [8 v+ o: P( z0 `% ^
/ [. o3 h+ u/ W* |/ R7 s
2.2、输出特性：- b5 b. N2 H5 ?7 u# |- \5 R
7 s7 [3 h& S) W4 ?; X% a2.3、整机参数：( h: z4 }- @* R5 }
# D% N i( T, c4 R2.4、保护功能测试：- k5 n0 _! {3 N6 U/ r' G
; G; m& Y4 T& q- r; Y
2.5、工作环境：
( A3 z( k0 e6 H
% a B2 J' c1 W) |# }* K4 r: q% z2.6、测试仪器0 h' P8 _2 v4 c5 Y9 J6 u0 | v5 b7 k
" n2 U4 L7 s' a( d/ ~9 Y03、样机结构信息
, d/ M% J2 C+ O0 S0 ?' p' h7 Z' I$ u. n. D+ i) y
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 B, k+ L: P: x
5 \9 K9 R q6 W! x3.1、电路原理图及PCB 版图：$ ]5 v# [8 G( b( w
（1）原理图：
6 N5 o) k6 R. f# `7 x$ F* |
, R; |/ h2 n" S0 A9 ~5 u（2）PCB 版图：
5 L' i7 T+ t, @. M# v
4 l' l7 d3 D4 @/ Y( `. K3 k% m8 f+ X+ T( F
( s6 b) b6 `5 O* A) D; b
. @3 p( h: W) y: I
* r8 u L, I+ d1 b: X/ h! B
X" T' h; T' S3.2、变压器绕制工艺：! P( }& J- j; M1 p" ?
（1）变压器电性及结构示意图：
$ ~0 | K1 r! }
- F4 g3 w. L* e0 n- ~/ r4 v* C2 L5 u( t
（2）规格参数：
* N+ h2 n) c/ l. K! Y8 _1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；: l. Y& I; O+ D3 ^4 p: T
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, p' K6 o0 V; i) j3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
& \& y$ `" J L! i; l6 u4）次级: 三层绝缘线；
- T9 ^: @/ B9 I; |: v1 n% R9 ~* G5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
: Q* J |$ s% y* A9 Y$ H5 c6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；& Z! F9 C/ o, d( @$ O+ z' 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）；+ }% n7 a+ y! {
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
: Z* Q* S# H8 ^9 ?6 m+ w: r9）成品要求:浸凡立水。
$ A( w5 n# n% q. x! A% I. m. f$ s( W& S) O
(3)、变压器参数：
, B+ v: i6 F9 X$ ^3 I" x) Z2 u5 R. [8 t' R! G
( i! Z5 `% h' J
3.3、元器件清单：
* h9 M' J: ?5 B0 D6 i- Y/ W
- B% \+ w: ]3 S i4 y" [( E
3 L% C7 ^2 |' w( v' p+ R" v& ]; K04、性能测评
1 e- N/ x5 G8 F6 b p/ a; {2 e7 }% `. O) j+ P
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。
8 G- _: l+ ` h2 P7 w0 P1 a/ C" ^
4.1、输入特性：
; J7 k( J% T p0 c% F* V$ T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。) o! a4 V! H& N- ~' ]/ y
8 S; @' ~) _4 E C! S# |& M! j
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)- u T5 k! H+ L! \
# |; ]& U! v, J1 t/ v* o
, s! @8 ]4 y8 ?8 M9 @表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
* }- Z6 ?6 d' w+ X6 f$ s8 B2 @0 }; z3 f' C% w
表3、输出板端测试的效率特性:5 e# [1 `; ^0 ?: g: U7 c* O
0 \. N+ U$ N2 m3 m4.2、输出特性：8 l( s" s6 d( B
注：以下数据均为板端测试；9 w7 F% z. m5 c' A- u% m7 L
+ E$ V4 j$ j; X6 C Z+ N H7 k
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
8 l! Y5 `. E0 @6 ~9 [" p
" J3 M/ V4 g3 B% |8 n5 ^- y表4、线性调整率和负载调整率, {6 G3 _) s' p2 M
; J+ y) G' h5 g$ u" C1 F
) J; ^3 ~3 }( R7 c8 a9 G+ J4.2.2、输出电压纹波及噪音：/ u/ J Y1 ?2 g* m1 U
" L8 Z) B1 n, w. 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。
9 Q; d1 g) b6 _; {9 J) D% u, [( D' G9 V
0 Q6 w" @$ ~8 C! B, W6 ~4 b- _1 k4 b表5、电压纹波测试6 Z2 O% o) v( z9 Q6 l
4 `0 A( x* N/ [# B
, _: Z2 S9 a: }- `$ ?- `纹波噪声波形图：
7 y$ ?/ E/ }4 {9 P+ P( M3 H6 D+ \' D0 j
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 8 B# Y+ \) p" b4 b5 }/ {' b
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load # M7 z) q" R: ?) P; n2 U1 Q0 @
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
, V) F8 ~6 p3 D$ g5 T4 Z; m! j& rFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load % o" V. @/ ]* x
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 8 B8 r1 @8 `* k8 ?4 k! ]$ u
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
, Q- z6 u/ {- G' @- W3 T9 j0 f; Z
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
: e& l" b, O+ ?# o; D) P) w
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load " c* `* s) O. ]8 q3 |3 O: ^
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
4 c/ V( m" c$ Q
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
- D" ?6 c( ]( {8 O4 d$ t
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load 9 Q+ f- C: a+ N
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
" u' u* T+ ~) K8 Q& E3 ^- E/ Z
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load " b0 ]2 z% ]7 \% _
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load & z+ y5 L" Y- s2 R
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load / l+ B; s# T. J
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 8 D0 ]5 i8 i/ \+ ?. [0 V
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load ! c" Y3 i# K" F% [3 h/ x) W" k0 ?* F. g& P
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 0 H, E5 A) A5 P4 y! t4 w' D* [
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
0 h* Y( o7 A& W6 J
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load . M K2 K/ u0 F. b0 l
4.3、保护功能：
E( H3 s- T3 s, C7 Z' o# k( }- S* n" E4 f
以下测试过流保护、短路保护功能。6 x1 T( M& b( R7 A1 J
( {: `0 g0 I; G; u( g
4.3.1、过流保护：7 U: m2 z' a7 e# z/ _6 j/ V
' j9 c" c# }8 n, m1 R: K4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
9 |# B5 K. E3 [: r$ M" a& N/ ^4.4、动态测试：
6 o% q8 p( j* q6 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。5 R, y! D! S. }- R7 u: Q9 u7 G
5 b$ c3 F, K" o) n5 C" B' ^" C9 K' ^0 N" O3 m
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A % M* t! c% N, J$ C g" g9 n* b! q
- G8 o; c+ n7 ]4 \0 v3 RFig22：AC264V/60Hz,5V3A
N' d- T/ a; C2 nFig23：AC90V/60Hz,9V3A
7 S& Q2 B: x" U9 x6 Y" y/ gFig24：AC264V/50Hz,9V3A ! @! d" r4 F n( g3 z5 ?6 ^
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
$ i# [4 T" E, F, GFig26：AC264V/50Hz,12V3A
9 Q0 g/ b# f# k! m, }; T' c T. a. AFig27：AC90V/60Hz,15V3A ( M8 H% G) p! C% j3 J$ q% Q7 z: v
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
, @5 F3 r, q5 J% x: sFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
# L6 y& l% l% i, dFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 5 ^) M9 s. A1 G9 v6 W! x, \: F5 E0 }
4.5、系统延时时间测试! I" N n7 B3 e3 R
/ M! y* S/ K% m
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
0 g( c f2 I) P8 u. P: \
% z) |5 y$ d0 Q$ o: a% P0 y1 Z: Y! _) L( O/ ~
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
$ x w1 Y* N4 PTON_DELAY @ AC240V，100% Load + f8 f* B1 P$ D3 c
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
4 V( y- b, U7 \( z& K* DTON_DELAY @ AC240V，100% Load / q; C7 P5 I& \& w6 Z
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load 8 b+ t/ l# d/ k' d8 w7 N
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load & A6 }- B+ H: C: {6 \4 C
& M, \2 e8 Y: r4 X( }
05、其它重要波形测试3 n' Z6 V k/ ~0 @
- Z4 o' H. T" u4 M7 O! ZDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
7 n$ Q! l; W3 N- I8 m
! P% y9 l" I( i, l9 _AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
1 h6 b$ B w: pAC115/60Hz，20V2.25A 100% load ! B+ R7 s3 U9 ^$ Y
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
" x7 S9 l7 x# }4 `/ p$ _AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
, X q# L4 O3 F% AAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
+ D$ E+ O5 N3 w9 cAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
|' x, Q" s, w3 j1 o. D; q; W
06、EMI 评估测试
1 e, b$ q4 f( p0 H6 y4 E" Y' v9 ?' H) n2 K
6.1、测试条件：
( o5 v+ j f/ N6 t# o输入：230VAC50Hz；" u* h# s* b& K2 A( v4 l# b
输出：20V2.25A；
" d E& p/ J" t8 T/ e) W4 q负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B, c& x" Q {: ?7 w) j: H( V& W& @
传导L 线测试PK+AV
[% q5 }$ w% G/ G; N' k
传导N 线测试PK+AV
, {' T( x, \' g! w# C7 b辐射测试PK+AV
( o- j, Z' c i4 i
6 C. R! z) ^& i- x9 T% g6.2
7 s! E: {+ B" S输入：110VAC50Hz；
1 c" T. v+ K* f) R5 F. o2 E: t输出：20V2.25A；
& y2 G. B. m% c9 }1 L( X负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B% v; a* M( Y0 ]7 x9 r4 G& b( E
. P' ~ ]: b) x8 E% [9 A传导L 线测试PK+AV
: `* V+ M* H' [3 w7 O: c传导N 线测试PK+AV % n1 N Z7 \# z1 f
辐射测试PK+AV 9 @1 e( Z' ?7 _/ m: r' w/ o7 ~; g
|
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