本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
E$ Y5 b! z6 Q4 F# q5 ?
% v2 X m, P+ i9 D$ y! {- {本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。1 ?$ @4 l! H1 |
% X/ ?. `4 w) ]5 J, 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！% C8 H7 V& R' n
1 h' K, Y5 G' |" R01、样机介绍
# x+ B# E5 u& w$ k. T
+ `' P6 Q+ f8 O+ G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。
7 Y5 D+ F" V5 J% }/ ~8 E8 V$ l2 d* Y. r0 O
1 L3 Z! W' f" U" l5 N! g i
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
* I0 v, m" E; o {) x$ {CR6900A
6 \# B: [1 {. A. m; t9 u) \3 |
* ?5 Q; A) ]: \1 i0 V3 o* J7 oCR6900A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。
% {. ^9 I- y1 Y/ Y% f; w- V: C, `, |) @' p; j9 N
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。/ S" Q$ z6 b2 T4 H
! E6 X$ a% @: V5 Q% C8 Q6 I
主要特点! l; d, P8 u; ~# c
● 较低的启动电流
! x0 R* ?7 ^" ^4 d6 k● 内置软启动减少MOSFET应力
1 [. `3 D) g. z, [' U( j● CCM+QR+CRM控制模式
7 n" c5 G) l2 ~. E) k● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡! f; A( g7 l" n$ D: |$ W/ y
● 内建频率抖动功能，降低EMI% B. l) [' n& ?3 O
● 内置65kHz和45kHz开关频率
: I% C! K8 w; J/ ^● 内置125kHz倍频工作模式
Q9 m0 {3 |8 w3 D- {3 P' z8 w9 j. k● 轻载降低工作频率8 |! e) ?$ x) {- ?8 l
● 可编程外置过温保护
! b" G$ |$ L6 W/ j8 I● 最大输出电流限制& r, @. U6 y C6 z/ \; K
● 自适应环路控制" n6 |2 R% J1 P" F D+ ]( \+ L6 a
● VDD过压保护和输出过压保护功能
$ L5 C4 X3 c- h$ K6 u, c& q3 Y● 内置前沿消隐电路 x) K0 f* l/ f: I. @1 p
● 内置输出二极管短路保护
! R, O2 L$ G9 H+ p● 内置过温保护
5 b7 h; D2 f' `● 过载保护! J8 W4 ]6 g6 _
● SOT23-6L封装
2 H! m* W$ \( U0 n" m9 c. }: H1 k
/ V0 a/ x* U( ~基本应用% i I# i8 Q0 b8 O( F5 F
● PD电源* Q" M) @$ l* n4 T. F- q% _2 ^
, [1 k/ C# j) U+ T2 u典型应用
+ Z6 s2 p; r* v7 n
+ c, u8 W# c; t+ o$ x3 {" ~1 m, @3 o7 B5 l
管脚排列
5 ?$ H$ H. K& b3 s1 {4 s. x1 h) t- ?: q) N$ [) L% O6 ]; Z
管脚描述
9 _# u: o- f/ f) h1 W- d; Q( ]# ]
) R5 w& Q# a7 t. M0 b, P5 @" ^/ C1 e: W6 |; X; c6 u
该样机尺寸为70.6mm×40mm，在5V 输出时AC264V 输入待机功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 输入时的平均效率能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”和欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能；软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计，CR6900A 还提供VDD 电压从8.5V 至54V 更宽的工作范围。0 z r( \" s- R0 t
4 ]- R0 c8 n1 s4 n$ w; |样机的变压器，采用了RM8磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
8 [# T4 V2 v3 e+ I % X# |3 i9 C: b5 M& Y! x
02、样机特性/ a9 c9 ~# W, \: \, ]& s
8 A9 c! y* V: q+ h4 E, ]* e
以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4章节中有详细说明。5 a5 V& p" b. [1 ^( O% F8 t
+ m- u/ U- q8 s" ?3 L |- |8 I2.1、输入特性：& T8 m' A2 s7 Q7 I4 e$ i; V- z
* Q2 B, i4 a' B# F4 D! E! i6 C
2.2、输出特性：
+ ]' G* u% H0 I3 I- j {8 n! ^# W) `2 W$ U2 o
2.3、整机参数：
; }; Y; U( }; z+ q
V# ~) Z( p$ H. j/ \6 P' }2.4、保护功能测试：
% [; a8 n$ J. @" e4 Y
7 X- S- Y7 c& [* r2.5、工作环境：# X' s' ~/ o: M, m# \) h' G% t' L
& I1 p1 x( c& G2.6、测试仪器& U$ t- F- _$ D0 A; g+ p! w
P; u. `0 \$ R03、样机结构信息, g: r5 P- S7 W4 R/ Q! M
7 {/ e) R0 A+ B# b) Z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。- D9 o! I$ C9 b' r1 ~. p
# @, S5 n1 Y% a& `
3.1、电路原理图及PCB 版图：* @# p) s4 R' B- ^/ F3 q9 E. B: b
（1）原理图：2 t) w Y' i1 y
' L+ J; G; j( b- @（2）PCB 版图：
6 f; c/ B, L0 S
" y) R9 M/ ?: E7 E# @' r# Z; P0 Q$ d/ U5 l+ f" \$ v: X
% D. [, J; C4 V4 `; a) M# v
2 E4 S4 y: H8 I9 ]; d( c
9 ^2 W% z% M% E( N" V/ X; e% b1 W4 b1 v1 }2 H
3.2、变压器绕制工艺： V: j% p0 C F/ @1 G
（1）变压器电性及结构示意图：
9 l7 h1 S8 Y; \
# b' Z9 w5 F1 _" w: I5 r- I) ~* N4 v7 r$ c, Z {' c
（2）规格参数：
/ {! ~ a* S+ j- ]1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
: z, h4 g V4 \- M! W2）材质：TDK PC40 或同等材质；. j3 T2 e# q% D+ R
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
, m. y+ u- j8 t8 ]# ^5 |+ _/ R4）次级: 三层绝缘线；8 C8 q N) }! A7 P
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；4 c3 G, C$ W" ]
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
# y* f6 ]% @$ Z% D" Y% s0 V7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
W0 w: V: j8 Y. z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；8 L& [1 I: Q% i
9）成品要求:浸凡立水。* c( N3 _- y0 F$ v) `, H! x; H f
8 {2 }! i: S7 S/ N" P- t" I
(3)、变压器参数：5 l$ y# i8 C0 R! k7 i, p& z
, U& _7 U" F& m8 j$ w1 O- ]
2 n' e9 D) G; G {0 n q, s9 y3.3、元器件清单：
6 L- t: V5 M7 ?9 {0 Z1 O1 @6 q* I0 J2 \, `' `1 ~+ I# } P
$ g, A% M: {! M04、性能测评
. E) R8 n9 w( s$ e0 x0 u7 Z' O, P2 d+ _+ a" G4 c: F
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。
( y8 t' E" S) e- j5 b, v" u# @2 t& E6 t( l
4.1、输入特性：
% U+ B! [7 j( r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。. s- f" d& e6 L3 x8 |* q( Z
* Z3 E/ ? u1 v( d% v" c R表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)2 b! }5 h8 g0 _5 r6 `5 W
3 r% C/ T1 H& S" u2 }) ?7 W/ H) r I; [7 p
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性/ D9 e) e9 M8 T% Y& n- g
( W+ o0 b( V* u( n" S表3、输出板端测试的效率特性:
$ l( c7 m& [* h4 T7 Y* G. w, f3 S4 D2 M+ H& K- X) x( F
4.2、输出特性：
- a" `# I( v U: ]8 D. f* y5 \注：以下数据均为板端测试；
- M2 |+ t% _7 j: u7 H6 i( J3 @+ H) U) _
4.2.1 线性调整率和负载调整率：0 \+ M* R4 e4 q- d% v0 w
+ Y6 ]) R" @1 Z/ q P; h0 G表4、线性调整率和负载调整率
" [8 }% [+ u' Y0 |
' e* c* k3 `/ V7 g1 T
: R0 a" M# I0 n$ k- {1 ?4.2.2、输出电压纹波及噪音：
% L3 {2 k4 l2 D0 b8 Z. p- q8 v* D+ h& M* O, C9 m
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。) u' E$ @3 M. t3 L0 \+ q* J+ _* p
! M. k8 h4 T) C8 d9 R/ M, e2 p
表5、电压纹波测试$ W! P% d7 L9 n1 g
0 `' l3 j: k! M. c* O
& w' X, w4 Y! N, ^6 Z q+ m纹波噪声波形图：
& Q! d$ ^( l: w9 e% I/ a) T* `0 a3 F& d) \: V& W7 u& O
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
% I" n7 W( k+ P% Y, C" g# Q, s) zFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
* R k, N" }! x j6 vFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 7 I" f$ G& a+ d1 C3 ~4 f: T5 h
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load ' B3 t l5 t# a: o/ F& _6 o# ^; f
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
7 F% P N0 W+ Q/ m; T, CFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
+ {; |/ ^% }5 g/ x4 A' y$ Z
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ; r. B0 h- g0 \0 m+ j" l ^
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ; C# T. D3 \+ o* ~" o' I
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
( s0 B9 f+ @* a6 P& t* ~. p
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
* u& i5 i r' r% X9 _- a+ P: Y) }
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
- t4 b) x# r$ b9 J
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
3 M% T* L+ A3 p( y1 s0 K% s
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 0 H# q1 o0 {3 e. {
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
3 q4 `% o. O6 {5 k
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load ' O) L/ j9 N) Q' B# I; j
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load + |5 R6 e6 Y4 g+ ?/ J2 h
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
+ y0 Z( H9 P- l! z {% J
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
1 h; w$ Q6 U) V+ q
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
! L! a" E. r; v
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
# t8 H/ ?6 K$ |4.3、保护功能：
/ N& ]0 n! ?& N, D* a& j9 K5 a; ]1 [
: p( l! Z" [& X4 r以下测试过流保护、短路保护功能。
* P3 ?1 _$ t, }* n: A" _4 X
* k* s" }$ S+ V" t* s7 a4.3.1、过流保护：
6 V3 d3 t2 B3 K$ ~
9 ]. {- r7 z0 u6 u* a* w8 i* m4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
# p% l M0 A4 _5 }+ x2 r( w- Q! J4.4、动态测试：" h0 {+ {# d1 w% M* L2 O
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。) {$ D2 @, e7 J4 a
* e1 @+ ~* i; q6 [
* D$ ?9 K$ j8 N) q) rFig21：AC90V/60Hz,5V3A ( q- O7 k! m( K( J: J u+ a
4 @: r$ E* {, h+ _& M
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 7 V: ^" m+ \2 ]9 F% X3 k" n
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
V) k0 _, V7 ~% G" r8 CFig24：AC264V/50Hz,9V3A 1 a- e# j) a/ G* v4 K5 B
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 0 {% h t6 }' U& {- C% Y
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
, V* o4 l& L# H; c) _Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
. o$ Y7 V9 F* c! w) kFig28：AC264V/50Hz,15V3A
5 w: C- T* M- b: ^Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ( {1 l) j: {2 J: [, t4 Y1 r. o
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
9 U/ M4 l4 x& q$ G! x4.5、系统延时时间测试% {* ?* E( S, C* c* O( H
* X) J" F) B3 F/ g3 E8 E7 q注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
: e* ?2 e) b2 p; \6 ?& \* i( V. R4 p/ w) n
+ [+ A+ |8 U W, ]3 k
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( d7 O6 M- h% S8 ~1 M3 i6 x+ i9 X# }
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 1 ~9 i: }' M# |1 D* i
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
) g: _3 d' e9 QTON_DELAY @ AC240V，100% Load * G* f" e! n: i5 y, c& L3 H7 @
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ! D3 `' S# A5 G& M6 A0 l7 a
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load ' G* z' T, m7 k* x8 \2 {
& t: b$ p- C2 h# P7 s5 O05、其它重要波形测试7 z0 M* L7 ^1 M, ?' n% k
0 W3 B1 B( a$ j; _% {3 b
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：! ]. E# O B3 ~& W9 l9 V7 B
; p& _/ r* q3 M: X1 o( I
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 8 Y! j2 J0 _5 C' X) Z6 o
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
; `8 [7 q7 B3 C) m. J$ i' r/ c0 s8 gAC230/50Hz，20V2.25A 100% load * i) Z- z( V9 q/ \* }% l9 N, ~5 m
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load - P0 k, d* H N/ g, Z; W
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # o; R- L! B7 _5 k0 }
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
: y2 K, x4 C+ n: d, O, K& K$ Y x4 Z4 F" U
06、EMI 评估测试 W- U1 Y& Y) i: E/ U! ~9 q
) K9 q9 i5 b& g, i6 @ e
6.1、测试条件：# f3 T/ @" l4 e/ G8 q1 _6 d( E+ R1 P
输入：230VAC50Hz；6 y; o* p% r% z. T% Y. a: m4 `9 t
输出：20V2.25A；3 B1 m) c! {6 q; z2 T7 U
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
; i9 @- U$ `( y' }- [传导L 线测试PK+AV W6 T4 n7 u1 X7 ?# ^) M6 Y
传导N 线测试PK+AV
& u1 J6 N( i9 a' J: U辐射测试PK+AV 9 `' @2 k9 Y4 G1 V' t3 ?
- b/ Y) p4 u6 q% @, @) v; @
6.2
2 b3 Y$ F& S; Z0 B' Y- B输入：110VAC50Hz；
0 `+ \$ z( X6 n$ X输出：20V2.25A；0 `: w1 w' q4 o/ u! f
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B% L, t0 v# t3 ^+ }' A; f
r1 Y6 g) F2 b3 R! v+ x+ ?
传导L 线测试PK+AV 8 L1 G7 _0 k) i- `% z. O2 H3 @+ |
传导N 线测试PK+AV 9 R. S* C T4 V& Z0 \3 ^" q n8 V; z
辐射测试PK+AV 7 c( R3 J& Z3 ]- e4 N6 c+ s0 Y
|
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