本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 @3 B" j+ N) ?2 V
) ~* k# ~( T7 P$ R5 }本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。3 }- `2 K- Y v! U, c
! F2 E2 E8 _) R9 I2 @7 A" ~! 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！
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' l0 K* L+ N: t! M8 J: `3 t$ S01、样机介绍4 X. ^% V; T) f8 @& b$ u3 k
$ u: e: H! L5 _4 B0 H3 d! \) J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。
$ H( s, a- b: f5 f/ A" Z+ N9 s9 I/ D0 \' _1 u- R6 D o
" F" N7 w9 z' A
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
i( g3 u8 H. l+ `' C8 ECR6900A
& v/ P Q9 F. i' @! y- w6 Z+ K; O4 l2 v1 }6 {" s
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; M3 s t) P0 m* L
) Y) B/ F. d2 {' L' Z7 q s( TCR6900A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。
% h4 g: I, G n
+ l5 B. @; W) B8 p' e% B主要特点
6 s c- X. X/ G! [4 p6 O& Z+ q' u● 较低的启动电流1 x& G) J% n+ Q3 l
● 内置软启动减少MOSFET应力
1 n$ G/ l; f5 L* P3 i9 Y* l● CCM+QR+CRM控制模式
7 o7 S( R+ ]* Q3 F● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡4 \1 s+ L0 ]% _
● 内建频率抖动功能，降低EMI$ U' a3 W, j' H. K
● 内置65kHz和45kHz开关频率
, S! J5 p3 v+ H) C! d! @● 内置125kHz倍频工作模式
1 x4 M8 O0 u, y3 a● 轻载降低工作频率; t/ M) t: u) y
● 可编程外置过温保护* ]# ]& w1 |2 E9 v$ n
● 最大输出电流限制
8 O0 \, Z5 F$ Y7 v2 J8 E● 自适应环路控制0 I+ B% |- S, U/ o+ t0 Q
● VDD过压保护和输出过压保护功能
7 J4 ~3 r4 a b, C2 l● 内置前沿消隐电路% \ H! }1 u! n. Z7 ~
● 内置输出二极管短路保护
# V) |; T3 _& t I( Q● 内置过温保护
t8 k+ j3 m, w& _, @; e& i! s$ d% x4 p● 过载保护
- z+ L2 v# F# M● SOT23-6L封装
8 e# z) H" ]; S4 N
. A& K# K9 s7 h' }4 x0 y基本应用) f3 M! p+ H7 h1 \ a# k
● PD电源
* J- M: s; [6 @7 P( M" k- S- H$ c1 Q' \" k4 k5 r: a4 _9 D
典型应用
' M7 I5 c# o0 m+ \9 [6 H; y( ^, F7 A5 D, z3 B0 B
7 k$ E. A8 O4 z+ z! Q管脚排列
# Z2 _5 m! E" I
+ a5 [0 V* H/ Q0 ~; u管脚描述
- O) u. X: l4 ^; j$ X9 m0 |% E1 {$ E: d2 J' ^7 q
6 ~. T& O9 |* ^! |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) u) U& Q. F2 b9 e5 i
& Z7 }: g, @% j4 Y5 g
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。
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02、样机特性
# ^8 u& a% I2 D$ U/ i: m4 U1 A2 h6 B- R
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) J, P7 x4 ^7 o
$ e* R v: U7 a2.1、输入特性：
3 Q2 X' z7 r! b6 F3 O! _" m: e, U
& m& `' N" R8 E, l0 @; G8 I" `2.2、输出特性：
7 `. n- L) W Q/ k
6 y" v% F- @' ]' M# @8 S2.3、整机参数：
7 {4 F" O8 o3 m0 r8 H' z; d! p C, W5 @* P
2.4、保护功能测试：+ m4 d/ x" G) y1 Y+ |* D- J/ [
/ S6 Y- j& M* h) F
2.5、工作环境：! o/ Y5 z# e \! S/ V
3 Y$ L. _ p. ]
2.6、测试仪器) {0 s: [ s4 @7 z
8 v% r; \# d( w5 p% W03、样机结构信息3 u1 j8 p8 R0 v; ~0 N% e4 Q
. e7 L1 `0 t2 V/ t
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 ?. h! s* F: Q9 H0 q) V6 J! j
! d9 r* v+ I' [: J. F
3.1、电路原理图及PCB 版图：+ ?+ ?: t% I! d. }5 M* {) ^5 i
（1）原理图：
2 D5 P3 a: l1 a7 Q9 C; D4 @$ T6 z9 v6 g' S
（2）PCB 版图：& |% B; G4 M* \ | |! Y% `
2 J' y8 V$ _. H& \6 K
. b5 V" O/ G& ]7 U- Q6 |4 G9 ?$ A7 ^+ q1 k# q& d
! |8 |8 N% T+ u' R- \6 c& V1 g9 f
4 W# ^. H& R4 u |2 @ y, q+ H2 z
% C& t0 \2 C. M
3.2、变压器绕制工艺：$ T; J% V$ \2 F# I+ s F
（1）变压器电性及结构示意图：% q1 I& \9 f8 Q) Z N4 M) u& z0 J+ B. v
% W3 u- h+ ]) ?9 A1 b8 n. ~: l( e) q
s7 B) ]! ^! w1 y o9 Y（2）规格参数：! N W3 D# {8 ?3 ~! P& A, S7 S
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
$ e5 a9 D U5 A& ?. Z' Q2）材质：TDK PC40 或同等材质；8 {+ ~: \1 O5 l0 h
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
: w7 D6 q9 J3 B4）次级: 三层绝缘线；
/ O9 q0 m5 U$ G- P. x0 m+ M5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；. [1 y4 p, N8 @- S, e9 T
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
# b6 i- U' V( E; e! z7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；3 j3 I q; g% A# `; N
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
+ h0 P: ?3 M! f0 ~/ u6 u9）成品要求:浸凡立水。
- R( U: T. a! r ]; C2 }
3 A4 ~9 o& H0 |(3)、变压器参数：2 k, H/ f, x& u0 ?8 M% s1 ~9 I
7 {, i2 h1 a, ?8 e, h% B6 U: ?, e) B- f) [! k6 m9 E9 y) S
3.3、元器件清单：% R# S( f0 t) l# f+ j
0 a- }- z3 {. o! ` R, Z5 i: L- y* _. z: h7 J7 n% p0 I" b. n
04、性能测评( N4 k6 i' O4 H! T5 b# T
; U. Y0 R; \2 c/ Z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。
7 N+ q% k$ t. O# a1 x/ g+ j% Y v4 J
4.1、输入特性：
4 R3 l4 j3 k2 c/ w1 U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。
N' b1 S# ]1 D7 U7 y) y2 C# m" p8 P) o" Z# Z- J, T7 J4 X
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
& m- R3 I' N( P" W8 R
' v4 v& a- l+ F7 f: s
6 ?1 A" m, y: X, M, J表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性& K3 e; w5 M! l
5 ~9 {, j6 m3 f9 W% T1 H8 N表3、输出板端测试的效率特性:4 H% ] C7 G$ Y* ]4 _0 F$ B6 M
2 ^: c8 N- o! }$ W
4.2、输出特性：
H/ ?' p& F( I: R8 ~5 b: \+ \注：以下数据均为板端测试；) n: k7 c" F! ?7 x8 `- \# e/ H# O
2 _1 L% Z9 E8 E9 W4.2.1 线性调整率和负载调整率：
9 k0 I4 Y+ t& E6 d
& ^# j6 D6 V2 G! M1 Z1 n! h" [3 `表4、线性调整率和负载调整率; }! W8 {) T3 s4 [7 d& O
" P9 M9 J a& Y" s7 r! N
+ D8 |7 v1 F2 j; _% G0 t- F4.2.2、输出电压纹波及噪音： G6 z1 _8 O, |
4 K# `/ L6 p4 R1 S( L
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。" X; \6 {6 W- l6 W; Y) c" N
3 \' T2 s3 ^) S) l$ c3 J2 w表5、电压纹波测试
! B: Z' i# G( k# I: N1 e# w/ z4 Z4 J/ D2 I5 i
) P4 J+ u8 Q. f: K) B& m纹波噪声波形图：& w Y4 U, `7 K0 N0 x) q6 n9 L J/ P% U% M
* [# Y8 D$ A: l+ T
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load , z/ i! x/ S4 Z
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 4 ?$ U4 J- ~/ P& c. \& s" W8 l0 y7 D
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 1 j- Z1 Z$ n- J6 N, q u/ c
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 2 O# G" w( \* [
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
6 E' I9 T1 A3 aFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load ; x8 |0 }6 m; @5 y
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
/ Y R5 g( z# e/ ` L3 R$ L- }$ ]
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 6 y+ W# B) c+ \( U) a
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load , S; A$ |; m7 Y6 B
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
% E. z+ C3 w: p
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
; L- A ~3 Y) N8 {
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load ! k. Q. @' H7 @, q) p
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load * X* P' E: B1 c2 R
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load : s( ?/ e3 |+ m
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
3 K! R. y. H+ @
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load : z7 w/ Y8 ^- s- w7 a# }$ \
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load 2 l3 y6 H' i; C
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load " C8 w( t q6 P- \
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load * X! [! `% C5 L7 C! Q4 [
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
$ ^ U; g, g7 ^ U9 ?4.3、保护功能：/ p( Y+ l- W7 q; j# G8 h
" r h; X+ a) Y4 [8 O2 T以下测试过流保护、短路保护功能。
& F+ N; j& [$ R' p
5 L* d9 ]/ ^* O' F+ v4 [( z4.3.1、过流保护：
; K. J; S }7 x" J$ ~) Q
( ~6 }$ X- v/ O% u- h4 m8 j# a9 y4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A5 H3 |7 R7 s) E& V$ [
4.4、动态测试：* \# |* l- x3 e C1 \
注：输出动态负载电流设置为10%持续10ms，然后为90%持续10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/uS。
$ P! W" g( t2 n; e+ s7 x% M! j3 K0 V, M3 B' `; i
+ i O0 f) a/ p
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
/ v5 ]2 G* [. u0 D& I- i* s5 v9 P$ W" t( U( F. j
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
H, S; \: R% r. l1 Q+ @Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
: a$ h- R/ c, {6 bFig24：AC264V/50Hz,9V3A
# p7 g+ s8 N% lFig25：AC90V/60Hz,12V3A
- w& k6 C2 V! j' a6 P: o% dFig26：AC264V/50Hz,12V3A
* }; y8 E" L7 A# G _; \& ?Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
\2 }4 j5 J, lFig28：AC264V/50Hz,15V3A , i1 v! n! ~: @! L0 l
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
! m) V* o# `6 a- ^Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
- @* V% V! ~! S2 b) u M; t! r4.5、系统延时时间测试
8 P% J |. B% P
! r j9 k. Q) t z6 y9 h注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
! F" r9 o; q; Y5 B- {7 ]: S9 i3 O8 g- N$ A
. P- V4 I( @) J) lTON_DELAY @ AC100V，100% Load ! Z$ K7 \9 t) z3 D' U
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* c! L5 p J, {TON_DELAY @ AC100V，100% Load % Y2 v9 k2 D* V9 s0 p8 M6 u
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ; a/ g. ?- g1 v. w( ?$ D
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
* |# J3 I) U- |' K6 L J; r9 yVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
) u9 \) D+ n% f; n* T, O! K% o7 j5 e+ z
05、其它重要波形测试
/ J" n: [: m/ F( P6 Q' e& ^' _; l1 J2 @& c& ^, X, Q% C( s5 F- o- W
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
/ S z2 x- G# F* k# C9 \4 L9 O: ]/ w# s$ N: F7 d
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 1 z; g7 T) v* A5 H/ V5 X. {
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 8 |$ K" n/ D" C/ \) B
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
# _+ }% w7 M# b+ Q4 A+ `, DAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 8 O2 b* ~( [" n: ^. W
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds " ]! e0 z# A* R% G" t0 R
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 3 C8 w5 @: D8 ^6 O; R P
0 W" v$ B/ D& w/ e4 q& X
06、EMI 评估测试
, R1 t7 q6 T% t+ V k2 O0 h4 k G! H M. [# w! _7 k( L* `
6.1、测试条件：
4 ?4 T+ Z: b) l* z5 q输入：230VAC50Hz；! q3 P6 i% [2 r1 S& v
输出：20V2.25A；) C1 \% o' M0 f* m1 e; m" A8 L
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
8 h& S+ W F6 u& l传导L 线测试PK+AV
; E* l3 p/ [% ]& H( r) D5 l
传导N 线测试PK+AV
3 h# ?, ^; V. T) }' y辐射测试PK+AV
5 G" b: `( [3 ^7 T; a9 E( N2 A O: k6 i, T, ^2 ?1 X: @7 a
6.2
9 D+ q7 i* M! [输入：110VAC50Hz；* M& L0 F7 N. m* _2 N3 }
输出：20V2.25A；
f! H" I x8 Q% A& z负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
7 t7 j9 \" L: x' Y H8 J; X+ |9 C
传导L 线测试PK+AV
% {7 I* d+ w0 x/ l传导N 线测试PK+AV
% T1 Z2 N0 U" x: p# A
辐射测试PK+AV " p! k; x4 l* N8 J! \# d, v8 J+ J0 V
|
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