本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
7 J1 i3 ]% S$ e; k2 ^! J- ~% }; e, r4 T( |
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
" X% E3 e8 ^+ f; m4 U. w5 i% t w: `* @& y
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！
8 \( r1 T5 X3 W4 B0 |9 H# R
6 E' d* H7 U& ~9 Z. ~# f+ e; {01、样机介绍
. |1 b+ ~7 o% L
9 B& r( [+ A2 J. F' e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。 A+ \: w# D; F; S! u
& Y+ g3 _7 s- H; I
( h. i& ]2 Y9 l1 l$ y/ ]
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
}3 I0 H e3 r5 D% N* B6 v/ ?3 tCR6900A
8 j" s2 i, k7 i* A, N: F
# t' k9 m" W1 MCR6900A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。
3 _0 c3 ~! B( a C) K+ ?2 Z( k( g) @; {1 _1 V' o
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。0 t, ?9 e( a0 E! B; G8 f
8 C; _$ J' m( [) b主要特点# ~! m$ y/ a g, l& H7 B# v
● 较低的启动电流" K" G' _2 a. q
● 内置软启动减少MOSFET应力
. G3 _5 M: r% ]" n1 h; T1 }● CCM+QR+CRM控制模式+ d: A/ c: y* c( e7 w# a9 }
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
8 b; o2 A* P; N; {% Z1 b● 内建频率抖动功能，降低EMI
# U1 {6 O% H$ R) L% P& n! I● 内置65kHz和45kHz开关频率
; K# Q. P/ [. p0 G● 内置125kHz倍频工作模式
' F; m I' W- A* E, a& F● 轻载降低工作频率' n7 _( |" t) ]
● 可编程外置过温保护
& D6 I" j! N0 ?6 G& O) E; ~- c● 最大输出电流限制
3 D8 e. U# s! O● 自适应环路控制
5 p5 L* a. ~" |7 h0 u● VDD过压保护和输出过压保护功能
5 A- h0 Z: r2 Q( Z; u% v● 内置前沿消隐电路
) g7 j' x; I* K● 内置输出二极管短路保护
5 S% B$ R/ c1 [! u8 `' V● 内置过温保护
: m8 l. f8 z3 c2 h3 B! V* H$ L● 过载保护$ P: N3 F6 ~0 s) L; ?
● SOT23-6L封装
( c( z5 g; |! p R
- [4 M1 I5 `# Y1 L3 k# z0 l基本应用" t0 b" y6 a. B
● PD电源
( I. q4 ]9 y ^
9 K2 N: X2 A3 E' Z8 ]典型应用. x0 `# Q5 v; e
3 H" `$ p, H3 `# ~
; N& x' Z3 }# j2 n" Y# b+ d管脚排列
8 }2 U0 e& L! D0 g2 i+ r9 E7 W1 i* K8 u
8 W6 A5 W6 J" Q管脚描述
* |* j/ k2 k* `2 a; @' I1 a% R V4 e' J/ [5 o+ J! G( ^3 x5 g9 f. V
1 F2 e1 }: t4 s6 H 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 o+ I' y) x$ ?, F0 R( @
o6 u/ K; c+ q; x0 {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 l! Y8 V% j- X 3 i4 o$ O& |# Q" _7 b9 O* O
02、样机特性! S6 M9 z% N8 ]$ L- Q" ^. f
# H0 V$ H% z0 Q# t
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。
. R+ l* a. S- a' x6 _7 \0 {, o/ l) Q1 V2 U, Q
2.1、输入特性：9 C2 a2 @2 B0 N& d
0 C: ?2 X h( Q2 W! P
2.2、输出特性：
' _( K$ R- g" B" ~2 E; a( m) |( X! a2 c% l6 ~. K
2.3、整机参数：* b4 c* v+ u0 L! M, V% K4 F
6 W% Q0 I- [, g# r( ^
2.4、保护功能测试：( E$ M) C; j/ ~/ \" Y! @( _
) C! F. D/ T2 t1 H* W$ j" s" z/ e
2.5、工作环境：& V; \7 _6 N# f( H* w
; A. l' ^+ |' S; e ~; T' d2.6、测试仪器: S9 R+ @' {7 a3 | ]0 s2 U8 i
& O) B" h. L/ P/ g; ]$ p
03、样机结构信息+ o" N* d" R+ ]& Z
5 D, T6 o# K% f D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。
" {# j/ C$ V$ N9 e& Z: F3 X; B$ d
* d( Y) {$ I# D, M* z( ^% o3.1、电路原理图及PCB 版图：+ e3 G: g9 J5 {+ ]" f
（1）原理图：
. h9 U8 ?6 C& o) V/ X! i6 ~6 U" G9 H) S( t: X! V
（2）PCB 版图：9 ]. c$ S' Z$ Q& Y+ I
4 f. m; Y3 M8 V$ A
\5 R4 B) P" e
# l' x! E$ H4 M. I- ~! u
+ w, a. Q% T. S2 ^1 l4 F; S4 y% l" a6 {8 ^* L, c
+ A7 d0 e- Y; n/ T. X3 p3.2、变压器绕制工艺：
- b2 U9 X/ ^0 ~/ x（1）变压器电性及结构示意图：
; J8 l, u/ S" ^2 g: Y1 ~4 B' X5 ]7 P# |' x4 Y' \' z
$ c3 n9 T4 ] O& i（2）规格参数：
7 }6 J* }4 H/ u1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；. n; I' K! T' C
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
% M: V: Z* q" `3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；+ a. P: p) \! @4 w. Z% r$ t
4）次级: 三层绝缘线；
0 ]5 R! ^1 _- W6 o% d2 C. M3 ?5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；& D; l' U7 V) F0 Y* Q
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
' A) f Q3 l, U% }2 c+ n) t) n7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
' ~% P) D' D& n8 Q1 R% J8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
$ _/ p* _, l( D1 O* Y% Q* [! w9）成品要求:浸凡立水。; h" ^6 g6 N" L. A% }
( j4 Z7 g* M' C' S8 f7 @(3)、变压器参数：
, K( t# _) v2 ~3 J( d5 L0 g' u4 y; k& F$ {( k1 h. L) N
H4 }4 x6 @$ t$ C; J A0 r$ F
3.3、元器件清单：
1 l& A/ D9 W, s+ N
2 T7 L$ f$ ]& e, n$ _' S
7 Q" V1 h( M; K, F5 E( ?" J, G! O9 G04、性能测评% H/ g# h! Z! |9 o! J# `% ]+ ?
q% E; |) d6 @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 y. l) d9 `3 i* e2 H; f1 f
# O8 y5 {1 R' ]" p- v) y! X6 K4.1、输入特性：
+ x& W# f! h- o+ W7 |7 y8 ^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。
/ V& L, w- B! {' ~* C7 p# W9 O0 O4 ?6 V# ]3 H) U) J0 \$ n
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
* f0 u# \" M7 }6 n# j0 d% P0 d! U% H d& @8 c; q
9 z3 b# j$ D) }( o" H$ s, U表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
2 C; O C& l9 j: }. B1 Q" g9 P1 c+ w- z# A% `
表3、输出板端测试的效率特性:' ?) F/ l2 h$ v! {( q
$ a" r$ b, w1 d* L/ U' e( a3 d. @' J( H4.2、输出特性： R# A3 H% t3 l
注：以下数据均为板端测试；
3 X- Q; s6 n6 V0 [: ]0 g( [9 w; t( t6 h3 t" E7 ~( ~
4.2.1 线性调整率和负载调整率：
/ `7 A5 x9 u# V6 _6 b2 t5 W( w* I- x# d
表4、线性调整率和负载调整率
; O! F; k* |* [3 w) j- G- E# R: g! D2 f7 w
( l7 J5 N& G' Y! D0 v' ^) \
4.2.2、输出电压纹波及噪音：2 v) u0 L' M* ~* P* y
' r8 Z) o3 ~* R6 p9 S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。$ m1 E9 d2 z0 x8 G( X0 l
! B$ [" k. D1 @9 Z0 i; g表5、电压纹波测试
0 n- I7 ?0 G2 J; |& U
7 m; A+ |" i5 I: q* R
: w. |/ J$ S0 o# }0 m$ N. h1 V纹波噪声波形图：
, E5 S4 Z& m5 I2 q/ }1 |
5 x& D- \1 W* @7 d) g- R* `2 RFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load $ Y% q1 l' R3 q+ P
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load : r* W4 t5 F( O7 M; h# J9 g
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load * x }' O& f0 @4 ^1 y% x
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
' Z/ t# X/ z9 j2 C7 K0 I9 xFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 9 D) e$ {& U! y5 N
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load $ }+ u: k j! ~7 h
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
: N8 ?5 d. {% a: T' h2 p
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load " ^5 \5 s, b# C% K7 l
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
# {4 M! h9 ]- A! v0 Z7 X% W0 b
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
+ u$ m1 ?- J. l% y
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
" T, O2 V+ S9 @
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load ( U: b0 j1 w) x4 ?
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load - S" R p1 S8 W
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
; J# @8 B/ k% X' m
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load 2 i* b7 Z% K+ N% |# Z
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load % {( N7 p3 u! k4 A5 {+ a
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
" c+ `8 Z; K$ W1 U
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
- n' n0 H0 w4 S% T
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load * c, h" n* M9 V
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
7 X8 r( V+ L4 A4 y4.3、保护功能：+ o3 E. W) F& @% B' C
& c! x# T2 j0 }) x以下测试过流保护、短路保护功能。
3 G/ `: `0 \! Z3 Y0 _4 n# t0 q3 d# b+ m o
4.3.1、过流保护：
. W# ?6 j2 y% t
( X" j4 b2 T; `, G8 {4 `& }6 k4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A/ l! b3 x. _ O1 B' {( ]. `$ ^ ]
4.4、动态测试：
0 ]. K& N* r1 X3 \9 i+ j$ X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。* Y0 s) c, Q3 v* N3 v
+ k. } x/ H0 K) U6 S' [
8 K/ p2 N5 j( r v* M- B; m+ VFig21：AC90V/60Hz,5V3A 9 D$ J& @( ]* l, U3 c) U* C
! h" C+ W* f8 b
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A " t1 v+ c6 O/ P( I: c" Q
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A ' Y5 ?# E$ h7 L$ ` A" ]1 M: F
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
) q2 d) [/ i7 d/ gFig25：AC90V/60Hz,12V3A ; z. G, x2 Z8 P' b8 ^7 o; R$ }
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
0 `" }- q2 D8 K# O1 C2 g8 TFig27：AC90V/60Hz,15V3A
0 Y. b7 s0 ?5 h) q; X+ \2 ZFig28：AC264V/50Hz,15V3A ; x: q3 z1 O7 S5 L) [
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A ) c/ I; M0 k* z) S! e* \
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A a; a. P% ?9 O& W$ W, Q
4.5、系统延时时间测试
* u" B4 I% G( s$ I( u- f: s
C8 s6 I4 U- N2 |注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。" P8 @; o( k1 v8 K$ w
1 G) w& v( v7 e2 B0 L2 A
7 F8 U6 B0 g! K' q% `* P
TON_DELAY @ AC100V，100% Load * e: M* s+ A" h! R! I
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ O5 k) M" {; W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
$ h% x* w% d& Q8 T( lTON_DELAY @ AC240V，100% Load ( i: y7 d% k( _
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load , Q' q7 _+ e4 M& D1 A4 e9 q
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load # a6 G5 i9 t/ G5 ?, t1 {
- ~+ G% b! d/ p" W' [; f
05、其它重要波形测试
, k1 T' M$ M$ C+ s- r
' g' `1 o3 ~1 K. N. G& d7 |. D8 NDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：) d$ u- u) D7 _. E: A
& s; C0 P7 H) r4 }. p# qAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
$ O7 Q+ e3 n$ ~1 {; i; @+ Y$ F* RAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
* T3 D- [( c) V$ QAC230/50Hz，20V2.25A 100% load ) W; O7 [/ L: _1 O7 `! U
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
) X7 I% m( O; W+ r, X4 OAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds . D4 u4 \. u! t. a
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 9 v6 D _ t3 T0 ^
1 m% P* X5 X6 u3 h06、EMI 评估测试
! ?& X' z* k6 a2 o& k. z
* |( b6 d. r; Z0 s* M1 U8 W' _6.1、测试条件：! I' J9 c. _% Q( L* e( M
输入：230VAC50Hz；
8 _% R* ^5 w# `, T输出：20V2.25A；
: ?7 I/ w) z( V3 x负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B% Y! K! y+ I- p/ y. w0 A5 n$ _
传导L 线测试PK+AV
, h$ C/ x6 }0 D) d
传导N 线测试PK+AV $ p( B) c+ ]; I1 A
辐射测试PK+AV 5 z. f( r* l; _7 |% K; v
/ I' ^; n9 s a4 h
6.2 2 h; Z8 n1 y+ E1 O- d
输入：110VAC50Hz；, |4 g B5 K( F
输出：20V2.25A；, l# ~# L2 `: L# w% ?: g1 u/ T
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
G1 h" V# _( @5 f! T. j, M. X1 f" Y/ {8 E. h: Z1 R4 f
传导L 线测试PK+AV
( V# V) d, X; J& A; x" m% p传导N 线测试PK+AV
9 f4 P/ ~1 N% a' G, }7 T6 K
辐射测试PK+AV
, d/ W: }8 F% z |
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