本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 ( P3 i- ]. |. y' b
* Y( e- E; T2 n7 v5 P/ Q# L+ M本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。! g$ F5 |& ~ g
, i. w6 J3 F" c. G0 q% e7 n5 q
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！
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. F- ], D- j5 H# }' f7 Y1 ]* A01、样机介绍% s8 h( j3 R7 R4 z# e9 h
( U" M1 S2 Z8 L, n8 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。6 o0 C! O, W* d, v/ `# s0 K
1 f! b, D: v7 E7 t
0 y6 \& ^" _+ i) @# @( e$ L
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 1 U# ~% J: x+ h
CR6900A6 a# s+ e m1 g, p4 e9 K0 G
% e' G8 B" f! Q. ?: \% ^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。
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# P0 A/ q! k9 F* o, CCR6900A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。
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主要特点
( R4 H* x0 f- N4 a1 j● 较低的启动电流
& {2 b9 \: j" O$ L. l0 W, X● 内置软启动减少MOSFET应力
# O9 u/ D3 f8 }2 D2 W* J( B● CCM+QR+CRM控制模式3 k) A1 c7 X& x
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
% H" F! p: x5 r● 内建频率抖动功能，降低EMI
& Q! t. f0 R1 M4 y● 内置65kHz和45kHz开关频率
1 d& ^9 C6 K: e4 i2 B" T● 内置125kHz倍频工作模式
7 X* |& l+ o6 S0 G● 轻载降低工作频率
0 {. g+ c. Q' P/ Z* K● 可编程外置过温保护0 l- I8 @9 d# h* K) K
● 最大输出电流限制
; a- i0 t% M. }9 ^& K● 自适应环路控制
. z4 c) M' E8 Y; e2 }+ J. s1 [● VDD过压保护和输出过压保护功能1 `- \( L9 _: [- O) c# C
● 内置前沿消隐电路 I" g; Z7 I$ {! H) b' M3 T; a
● 内置输出二极管短路保护
( Z e! o( e) l● 内置过温保护# j# X+ I- c* Q' k
● 过载保护
6 v) |: v4 v! B● SOT23-6L封装
7 J; I) R- @% m+ D/ ?; N
& u1 }6 f# E7 D& k- S2 n基本应用8 b; R4 N& {% C( H- C; l) V* p
● PD电源
( {+ R: W( i% t9 w, O( ?1 k z3 m4 }0 C! j- n
典型应用' w! h$ T0 v% X+ U' h
8 L Y5 g0 C ^# o* C6 p' h/ u% F9 S! ]. y, h
管脚排列
" y# H3 E! N [7 v* \8 B S: {- `+ X: T/ q) S' I' `+ n
管脚描述1 Y7 ?* ~% S* S. ~# m1 t8 X
; r5 v! m% m% G$ o# T9 _6 ~: H
( o# w8 ^, t5 m. X$ R
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。
1 u: }5 t( l+ A! Q0 r' J0 |" ?( R& M9 \+ E/ ?. t8 Y/ D
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. o1 W" u4 ]! P4 f' N5 f: h
" f4 |: [2 A- ?! Q
02、样机特性- l8 {. w) F1 [- Q; `* s1 M
* y) n5 @& t6 Z2 W4 \! k/ \
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。
* K g# q! o; I" W, Z) e1 C& ?* T2 U, @$ O( @! o$ E
2.1、输入特性：
% m+ S4 b ?1 J- B/ Y. c
% o+ M g+ j! X4 F# _1 Y, ?* Z0 t2.2、输出特性：
- G `# x$ Y- _# X# Z! A+ z, P: w- g7 Z5 w; b8 }/ O0 L
2.3、整机参数：
m) N" V N- P8 [5 g# r" |$ {, H: w3 A4 X6 E |
2.4、保护功能测试：2 O. h8 r$ s/ H! Z; q
( E& U1 w0 q& V( ?* z, n$ Q2.5、工作环境：& a0 Z# G3 F$ X
) E1 A8 [( U$ b6 }' r6 \
2.6、测试仪器1 Z" \6 ~% ^$ L; [* u+ E
; B H2 s: K- J' i# B! J0 x: J03、样机结构信息
% x) A( d# s9 c0 h7 d- s
% D) _" a8 E# M: Q) @: w/ H" }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。
% ]7 e, z) M, O- T! {. S( L/ W; ^- Y' Q. ^1 N' u+ w
3.1、电路原理图及PCB 版图：$ v$ q! t* N+ Y; z/ S( s9 W
（1）原理图：
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2 ^6 s3 o! F4 N; J+ |0 H- Z（2）PCB 版图：0 {8 O5 U( z; {* L u& Y
2 p5 D% Y2 Q3 O1 J2 R. J- _4 w$ f* Z
: M% s3 s k5 M, E8 l' F* H
, Y) \8 \. F: y! a0 S; Q' A& \: A+ o7 V) S
/ k1 f6 f% W5 V, j4 ?
! f9 W2 `8 W! X# x* }4 ]2 y3.2、变压器绕制工艺：/ i8 W; V$ E8 K" v! ]3 ?5 D* N
（1）变压器电性及结构示意图：9 U) g. i6 ?' Q$ s
6 y# v: H: R6 o/ a7 z* x' O
' l1 B/ m* l; a（2）规格参数：! [9 x( K4 `- O! \$ u& ]
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；% {4 @+ `* x4 J) ~' g; b6 T
2）材质：TDK PC40 或同等材质；% H6 w6 o+ l" J _. y! e9 u0 G! C
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；9 m( o/ P. h, N8 F* Y% f+ |
4）次级: 三层绝缘线；
) q7 }* |1 H) y, d7 e/ F5 N5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；# p- I8 [ e- `5 r0 D( z
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
! h/ D$ d6 j# K0 T7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
/ T- C R: W& F+ x6 g8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；) A9 H" C" E# P& j; Q* O ~
9）成品要求:浸凡立水。
6 ~; V; S. t E0 Q
; R. k6 }6 _0 ~) U/ Q- P# R1 L(3)、变压器参数：2 l& u' V% W4 {3 S/ N4 |
; v; N- F: J# `; }8 U: D1 A4 s
! b# y" U- [# ?. u3 n3 e
3.3、元器件清单：+ B' _* y) d5 l& P9 p- u) L: [: f2 b
" m; k5 M a4 X f, \* b* X( y" X
' {+ @* ~+ Z3 z# C2 d* e9 @04、性能测评
" v7 C/ d6 b/ s) J& Z) R% h" P# Y8 N* r/ @( |; c3 B: |
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。, x9 @. C' R# G( Z. ?; W
0 @# L% |3 A+ w8 U9 x& @6 L
4.1、输入特性：3 \- K3 ]. x, {; ^ U0 Y3 [
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。
( I8 q1 z; [! l- g4 K+ z8 S5 \
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)4 \/ j" r3 v( S& U% h: G, t! V
, K- V+ \: u6 m+ u, S
' p, m# _0 x6 I3 }- W: x5 Y表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
+ E4 B: H- k5 E9 n0 ]0 `9 g. L& P4 D# C
表3、输出板端测试的效率特性:
& w' v' W8 D# h0 D7 ?$ ]7 Z( }. \) _" L; P6 Z# _; Z
4.2、输出特性：
3 x; H: @1 E- Z注：以下数据均为板端测试；
& J A$ y2 M3 j
# J7 M2 S8 Y/ A; a$ v# @4.2.1 线性调整率和负载调整率：2 ]8 z+ Q+ f( y6 v/ f/ X5 O. T
' C {" Z5 R$ H6 @. s1 ~2 p
表4、线性调整率和负载调整率. ]3 e2 Q% k) z
4 E3 Y5 |4 w7 }* k2 \* L0 q9 f' W8 z- B# J- }( X+ _- i
4.2.2、输出电压纹波及噪音： C* {0 n4 p' b6 U" ~
$ t# `% k$ X8 u8 }9 h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。
0 Z0 }- z- c8 l5 s/ `, ?4 `8 h# h; m. T
表5、电压纹波测试- n! v: K: ]4 B7 N0 H8 |' o
- @5 Y9 S" \+ J
) d, W+ f3 f# G: E. r7 @
纹波噪声波形图：
, _8 K4 k% K; W) b6 Z9 E' s% o f( G4 E
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
0 R" K' a: ]2 u; uFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load , Q, \; `/ ^! F" [7 c8 \
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
_6 o& ?0 N! b& k/ \3 J( Z) ?Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
1 N6 ?+ a7 B1 lFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load , \( j5 R$ A) @% E3 h8 ^$ X; ?2 N
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
1 n: u9 x0 {% G- j9 B0 m m+ d' P
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
2 m1 b7 I# p3 m$ [% j/ |+ O& S
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ! N6 l# E% g9 ~ A' V O6 m K
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load + a P5 w% ?- G' d3 @
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 8 ?1 V5 t* [, d. D# z5 ~% C
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
' k. v4 f0 |+ P# U
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load / O/ @9 @/ N8 i1 u! p( k
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 3 V8 z* h* O0 |; Z6 T" M8 h
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
5 m& m3 ~2 \# D9 F
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
3 g% g' P* ?$ N4 C, T- Y
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 8 I* P) {! r3 {
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
9 x( G! k) K3 I
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 0 o0 T) h4 t* U u b4 G6 p+ f
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
+ R8 g& V$ }% ^6 c# ^# {$ I# n1 B
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load * j* U6 {) E0 X' W5 O
4.3、保护功能：
0 Q9 g* z& {+ Z; T0 l# u5 a
" J" Y8 n5 c1 b; ?9 f* h/ U9 |- I D以下测试过流保护、短路保护功能。
9 E% C" a- q: j9 B+ {$ J% u2 n8 C( }) X' ?# _6 L& N. k5 w
4.3.1、过流保护：
: O" G! @: u# Y% P8 v& L1 o G' }2 H. @# @. S2 p7 }
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
! ~5 [# H4 B5 I" s# h! [4.4、动态测试：
! q# q- [* W4 L$ X) 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。
9 I! U+ f+ c" h) _8 w& {0 I1 z: ^5 {
, j- B1 T w7 |Fig21：AC90V/60Hz,5V3A . a# [9 _, \" @2 W; X4 _' ?
4 _0 ^( I1 o& D3 z) P3 w) f
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A / I/ U$ L- R! ^' Z. ]+ o" ^+ R* W
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A ) s% o% _ l' `7 g8 S) g7 n
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A & n* L/ u9 [# m
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
2 B+ [4 K7 S9 U, q9 W/ E. N2 JFig26：AC264V/50Hz,12V3A
# d0 Q1 d& ~9 [; `Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
% ^ k: q% o) J) EFig28：AC264V/50Hz,15V3A ) u% F2 e# q) [; r; [6 d, m1 G7 |
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
$ G2 p c) T4 r8 Z2 Q6 r5 ?. u/ sFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
6 u, [0 {6 b* x1 z- ^4.5、系统延时时间测试* }! m' f1 k- F# `+ f) H
" c F6 T) C3 {9 ?! y注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
/ f" Q7 f- F9 G. t
4 U0 n: j% P6 A% `) M: k. t3 w; H% S% W) d: R7 Z
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
# p7 `! G1 q3 J5 e3 z2 Q5 eTON_DELAY @ AC240V，100% Load 9 C$ n6 ~1 l2 B( u3 V. }
TON_DELAY @ AC100V，100% Load / c4 E- {) d# Q$ X# ^: T
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
7 A, q& z0 Y, M) @6 _VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
- w8 R% l6 e. i6 w, ^' z2 Q* cVOVER_SHORT @ AC240V，No Load 8 G9 n1 |* d4 m( d0 T$ @: g8 C
' ?- O4 x! ?# m1 N2 I
05、其它重要波形测试
. |6 {, A2 Q* `" d/ d9 d8 m' l) X
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
; \# P( R) z( E* \& k* y8 K9 Y: Z: A, [- E4 ^' b: D& c; m
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load % i5 F% S( ?) H$ a
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 0 s7 `+ X9 n) r) g/ a; ^8 N8 [
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
; r6 R8 D' S: y& o3 J5 aAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
2 u( n( R; P0 aAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
6 O8 l6 p2 g* u$ z# ^AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
2 p. V+ `/ X. J. z+ A; e) I, @! H" b8 }6 W1 j6 \
06、EMI 评估测试
/ ], f- c1 x, _ r; r, k
. J* E; w0 ~+ ]; o$ M6.1、测试条件：
9 P7 T! P% m9 `) o" G# g8 V" N输入：230VAC50Hz；( L% w$ Z4 k1 o: {5 x. C3 ^
输出：20V2.25A；: Z0 n4 S/ H; X1 z7 L- E5 h. t' P
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B7 \' A, X3 u0 H7 K3 Y9 Z* {: G
传导L 线测试PK+AV ! c9 x- x- v0 d7 _( _/ t4 i
传导N 线测试PK+AV 9 X/ A! h! Y4 Z& h/ B
辐射测试PK+AV # s' a/ [& b; [3 T/ T9 w4 m
8 E$ [- V% ~8 S; B
6.2 * Y' D) o! E5 P: W- R
输入：110VAC50Hz；' ]; }) E4 d& T, B+ P- B
输出：20V2.25A；4 {( {( l. b2 {! [$ A) o" T
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
~2 w. W3 L" p* X, y; n) V. p9 ~
传导L 线测试PK+AV : W' `* V# r) J3 P$ t. ^# h
传导N 线测试PK+AV
4 e$ Z8 p. a5 _7 Q1 }
辐射测试PK+AV
, h0 \3 L! p9 W2 d" ] |
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