本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。) H7 l9 N$ ], a# Y
! m6 N* J2 d8 v z* B( w* x& |
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！
4 Z& j/ H E u7 `8 C3 m' `; e" _5 l5 L! ^
01、样机介绍
8 x$ _3 M" X4 [ ]3 M$ ?3 e' x4 R& A5 E) p" U* J& ~7 t
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。
) d, k; n7 @, |% b( [5 l' Y7 d$ l$ g1 I d2 i- _/ J
, }. [( H2 i4 ^
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 . O* |( b2 K9 S. m" W
CR6900A
( E. `- U2 w( Z6 Y1 r# H& L
8 n {" ?$ S' D8 i8 s2 N- H( LCR6900A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。
, `6 y8 h- ]+ C. h
+ [- r5 Q2 [, u- ?9 {/ H* z; ?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。
% i: K; e6 _* K2 `- l$ F, W4 N& z; u: t k3 z
主要特点" t1 o1 s+ G4 J! n( B r$ g h
● 较低的启动电流
! V3 r9 @: V" ?; R) `8 T# y7 z● 内置软启动减少MOSFET应力3 Z6 ^( x! W4 u2 |$ C- |
● CCM+QR+CRM控制模式& |% P% p& r! K9 P Z/ q
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡9 J, L/ v* D. ]2 x/ M# t
● 内建频率抖动功能，降低EMI
* ~9 [ T" ~, n/ `* D K* W9 b● 内置65kHz和45kHz开关频率
% T4 i2 x+ n+ O! s% j● 内置125kHz倍频工作模式" j6 B! _$ i8 ` ^" S% y
● 轻载降低工作频率1 F6 g R" `) ]. [2 s
● 可编程外置过温保护# f& R" S$ ^3 s9 L
● 最大输出电流限制" D: ?* E; T5 Q7 v
● 自适应环路控制
' Q; d' [; i$ K● VDD过压保护和输出过压保护功能
0 h$ A' ?' q: x% `& \/ y● 内置前沿消隐电路
% {8 X4 n! ?+ I● 内置输出二极管短路保护# W/ |4 Z) ?: b$ U. W; o& P s1 f
● 内置过温保护
/ q4 V0 [" [7 _; o; r- D, Y( k● 过载保护, i8 m. ]; d9 X" [
● SOT23-6L封装
7 _- y. \4 Y7 _0 _, ~
, o" j' M) @5 Y8 q5 X G( Y- u8 P b基本应用
; W- P' y" _% Y; q+ O' l● PD电源
) R/ A3 {5 o: @3 l
$ F! j1 }, D# K- c9 i& L典型应用8 X5 v, E% d# M/ |3 D9 S8 Y& O
4 a4 L9 C1 x% ?* m0 o0 V9 F$ H
+ d \$ ?8 \, M管脚排列
: q. p& D; ~- o& D( e4 b9 b
' O* F; f' B1 u4 j: P; l管脚描述$ `: Z/ k9 [' ~) N: C4 a
! n( c" T* t' F! g/ i7 H% l4 `& b- i$ O! c- h
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。/ m' P" b9 m! k3 S
& {. b+ f& ^1 [/ D$ k: v. a e" J
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。5 J; Y9 K* E: M U5 C) u8 ~3 Y1 f
. {1 E* U1 V6 N& F3 N) e02、样机特性) q4 a- N+ u( U* e; O
$ n7 G) v( C, H2 V1 m {' q1 c# 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。6 H0 P O2 f+ q' F. |
) S1 J* a5 `* @' C% m2.1、输入特性：
. w% g; P( |6 w& {9 @/ C# c$ y& c
4 k, o8 ]+ b$ j; D; q! n2.2、输出特性：
- Y1 p8 n1 p1 B* s; U& e
) v! G7 [9 t0 ], E1 I2.3、整机参数：
. @5 W6 H9 Z2 _' o7 w4 ?6 v* d7 H8 E( T o' r% e {
2.4、保护功能测试：
$ q$ ~1 l X7 W" V0 E- q9 b% S0 K, \4 v9 w
2.5、工作环境：$ a+ B# w, U: R F- R5 Y3 {
5 M7 c# X) E3 W9 F2.6、测试仪器2 @* G* H& U/ v2 b6 H
- M# u) Q' y2 V7 q% G+ w+ B
03、样机结构信息
5 ~3 g4 c F7 q/ b9 E {
. B# i0 B& j, y* E9 G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。
6 Y: [$ v6 m1 n$ z, E* j; b+ _) y" L7 U# C5 U' n3 {; K
3.1、电路原理图及PCB 版图：+ r" b# B( G! O# y
（1）原理图：5 Y; I% q1 S/ k: @; \2 _
$ I! I \; Q. y4 S# L! L+ t（2）PCB 版图：8 b( i/ [; u' q# _$ m" o4 V
3 u$ X$ D8 G# N1 k" g$ F0 i( R
4 Q- R9 W* p! B1 w
- H* Z2 p6 N2 g6 L/ Z" L/ l
8 ~# n( n: G' r- Q- m5 v1 v8 W1 h
K( a: V9 ` t( A3.2、变压器绕制工艺：
s- `2 R, }) v7 [( j3 W（1）变压器电性及结构示意图：: P- J# h: ?6 k) _% f' t- ~9 S
, f0 X& `& L \3 [" J2 t' h
9 G; X' U( C9 b8 L（2）规格参数：
; e8 @2 \1 S9 c! x0 `: R2 C1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
0 f* Z( I. s8 ]" q2）材质：TDK PC40 或同等材质；6 R! V; ^$ }. `7 }
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；# Z' C4 {8 g# b+ A
4）次级: 三层绝缘线；
& L" N' q8 L; K) W5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
+ G$ t6 B8 S W/ U8 q: G6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
2 }5 L; L+ w* `6 h6 W- v x7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
" a% S; P4 F. i0 l8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；2 O* X! B; }7 L# j/ v* ^ J- v8 s
9）成品要求:浸凡立水。) a/ |9 w) w% @ R/ K" ?4 ^7 I. |
Q7 ^+ Y' [( C# ^(3)、变压器参数：
# S. q* Q4 N2 v Y; `/ |! Q8 v9 {6 ~; J3 N; G+ ]( E% P
4 H% U$ x/ E; j3.3、元器件清单：3 g4 i( v9 k* E+ c: t$ Q
% x' F% M K( I. P1 u
$ ?! z( ^" ~1 i2 C" `# B$ m! u" t* W04、性能测评
# p# \0 t/ W; c( j9 S
8 \) R. X2 m* K% C" L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。
3 g6 ~5 }3 |" p6 `- c" Y1 R6 c" l
& n1 @& R9 q1 ~4.1、输入特性：0 i+ h$ s G4 g$ R# r+ \! J8 h3 a
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。
% w) w% N I t# r ~2 x: A
9 ?9 u9 H- U. Z& A2 o表1 、无负载待机功耗(输出5V 时) v2 r! {" x! `, m3 U
& T# S9 `7 e; z
/ R* ~2 z9 n4 n" P表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性3 o1 I. E9 x" b1 n
- F: {5 M9 b* b表3、输出板端测试的效率特性:
) R! B+ m2 E# M% ?" R9 M5 S+ |1 J$ r) W" G* S
4.2、输出特性：6 f& H% b" C R. J; i
注：以下数据均为板端测试；$ l9 f1 C0 |# e% c# u1 Y9 o2 G
! |$ I M% R; t3 N+ {4.2.1 线性调整率和负载调整率：3 }- O& ]2 n3 m, a. v. w3 V
4 u L) N, d) R表4、线性调整率和负载调整率
4 w2 {) [/ m7 I% L7 m+ R
' J. X! O+ y' ?* \; r
2 P/ T2 Y. C8 t& {4.2.2、输出电压纹波及噪音：, o, h' D4 N# `+ O% ]$ l6 i& W
1 U7 g- P' R5 j; |! ~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。3 F8 ?: H U, `% G b
: t0 G# @1 ?( w t+ X2 b
表5、电压纹波测试
0 m2 i9 d6 R& G( V8 }! m) L' g
3 n% f h# N7 Q5 O! F7 V/ ^7 C. o( [; `) E @8 [
纹波噪声波形图：
* f# N- [5 f- x/ ?; Y3 h: q
. M* h! P( j4 k4 \. ^# v: Y7 |Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
5 E& r7 @8 Q5 L! u# WFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load $ p6 S. x! k" u1 M
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 8 b7 j3 {0 E- }6 @
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
: j, }/ A( M* [. Q3 ~+ KFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 0 }: Q! ?* I. _. l5 w! t" p' T
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
% V& B3 J4 {" B9 d& {* K
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 2 ?6 T+ [5 j6 x+ o. s
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load # C- V7 i7 E! k# F; r8 d5 R; q, _
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load 1 Z8 |# k+ l; D% W
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load + H! {' I) B) r4 _! I( b
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
$ c3 z. J: _2 k0 k5 b! Q0 N
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load 5 C4 ^' b/ A, s
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 1 _5 R$ C1 _6 y' D8 g$ p; ?
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
8 L* {) n1 n# R5 f" i) v
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load * M2 M3 p i, t9 e, W: _' P
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
, O) R8 ?; A2 A0 O. o
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
& U4 q% U) s3 N
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
~1 U, @2 K5 o, h
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load & s' k2 z& G( g# i9 U' ]0 t
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
1 c9 W0 G6 l5 d4 l$ X6 Q2 S* N4.3、保护功能：
5 _ {, R' |2 G8 Q' l* L! w4 l: k2 c P4 M+ V
以下测试过流保护、短路保护功能。( b# A0 m: G: m1 y
9 l' `/ ~6 E: ^- B! ?
4.3.1、过流保护：9 T2 e: E1 G6 C7 V$ |- H9 X8 ?" }
/ g& @1 o2 |0 T' [- S8 T% H- i4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
) |, j# v0 M, U- r4.4、动态测试：: }2 I/ z. u+ c4 U/ Q& p% 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。
( {5 R' ^7 c! q ^( D1 U! R2 X# J( Z; S) C
# o- o: O+ Z* kFig21：AC90V/60Hz,5V3A
3 E1 V. X" i6 i& B4 W$ }0 y) m/ T5 l# z. ^
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
! v( ~. H4 U) _; {. ?Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
- B, w" Z1 k: ^Fig24：AC264V/50Hz,9V3A 8 Q+ I w5 Z7 A$ z) a9 u
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
# j% G, d$ ~0 I0 w7 m9 NFig26：AC264V/50Hz,12V3A
1 Y0 A1 z$ V* J+ }. l1 G _Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
& L8 P F+ p1 E1 O. NFig28：AC264V/50Hz,15V3A
+ _( [5 T5 U' Z Z, l- i# N& ]$ \Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
$ X3 v/ `% _- i: t) I6 |Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 9 \& f* ^& y: W) {# b) K
4.5、系统延时时间测试- \2 j, H% D5 c G6 D C% N
6 e) H" Q3 E) }! @5 F' m
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。0 A! u+ [0 U' u3 P# o4 w6 g
7 N" a9 \6 W0 N0 H2 N
) S+ a. P- T8 e: ?. F. STON_DELAY @ AC100V，100% Load 5 E. ~% Y2 S( F7 q- J( n
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* r7 l X8 j1 w& \' tTON_DELAY @ AC100V，100% Load p: }5 ^; O& p$ a) J8 R6 u
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
1 T; y9 p* N( }7 A2 D7 ?! rVOVER_SHORT @ AC100V，No Load O [0 x, L2 l( Z& n2 S
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load / e1 y, M: v$ [% P' q9 x! g) I# W1 A
; t& `$ h+ P- E- ~* }- h
05、其它重要波形测试
. b% N/ S' t& t) u. C5 T% Z6 }' [3 [# t$ _. J) K
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
+ i+ l" A& z% [0 X+ E+ m- A0 p8 K8 q0 d, R- T7 q) S5 x
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
' F4 w, V P) p1 D% nAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
2 B# a s/ G# P, JAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 4 g& C; h' I! q
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
* _ k* K, k0 |AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
, U% |9 A( p' c$ H5 U& P! XAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
' m* ^3 j% `$ H) M6 L$ \; I5 s/ S1 h8 W% A7 O3 b8 n
06、EMI 评估测试
6 j/ h! ]8 o. ^, Z; q
% W0 k M4 @: U6.1、测试条件：
0 n' y( [7 W; r& g输入：230VAC50Hz；
) @: ` ]% z- [3 Z输出：20V2.25A；
& P+ M- F: X& [# F2 r1 {负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B! Z# @% y" e) G2 C
传导L 线测试PK+AV
4 [/ ]/ P Q* u6 e6 l$ A% l" U: c# l
传导N 线测试PK+AV $ _! F; b& X1 o# M- S7 s$ H
辐射测试PK+AV ( O7 @! L- ^" d
( y4 K- U3 G+ i9 L8 [* S6.2 $ S# |, N/ L: R, M/ T9 j! |
输入：110VAC50Hz；" e& J5 h! O8 ?7 [
输出：20V2.25A；# K" P+ d$ ~( G" R, K2 G% p8 u
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
" @# L/ E# e; }& v1 D9 x' Z
8 M6 i! C2 g1 V( W; v* W传导L 线测试PK+AV , i7 m* r( f6 y+ ~
传导N 线测试PK+AV * m0 t. U5 }+ x; | l
辐射测试PK+AV * R3 g" [$ J) e
|
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