本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 " M& o; j& l: c, t I9 a# M. R( h
& V6 }$ S( n5 F D9 _! L. L; ?: r本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。( J& y+ Z, a# n% B1 z X; J/ v# C
+ \1 u. p7 w1 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！7 Z" {: A5 {+ C! K, T1 v. \
9 h- ^! P* h9 c5 }
01、样机介绍; m. D" A: |; |
- [6 a) A+ ]; {" N1 g' B
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。, B9 `6 o6 g* h! H8 q
- o+ ^8 R6 M; A4 z' m
" ?$ s1 R' O) r9 }9 k" S4 d- w
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 ' s% w# I. ]- ^- l0 E
CR6900A
$ l6 [ ^% F6 ^
7 g% ^0 K- A# n8 N, M7 k9 aCR6900A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。# o) W8 O6 r% @4 W$ s! ~
8 E2 F4 F& J, K; `' B5 Y6 YCR6900A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。
. {$ W, U h: z6 b5 S7 u7 ~4 C! p- V% l6 q% M. v. o
主要特点" y) n2 \/ w2 D$ y5 o0 Y. w
● 较低的启动电流+ U# h' n; R7 @; j3 J8 D
● 内置软启动减少MOSFET应力
( J( I( a9 p% ?/ `% e1 H9 `● CCM+QR+CRM控制模式
' ]- h6 W/ }( P- O3 e8 Q/ |● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡/ I; J3 |1 u# T/ `( f- z
● 内建频率抖动功能，降低EMI
' S5 l4 ?; \. ~% E3 J$ H; f9 m● 内置65kHz和45kHz开关频率
1 b5 q# h; W# c" x$ Y: n9 Q● 内置125kHz倍频工作模式
1 J+ F( `4 {8 q. K0 E* n● 轻载降低工作频率
- F8 P2 ~. e2 d( J● 可编程外置过温保护
q$ M7 _5 K+ p2 {● 最大输出电流限制1 p' F* s y Y0 j. c0 ~1 ~8 D& U
● 自适应环路控制
L$ F- H; }' A; X% z● VDD过压保护和输出过压保护功能* ^9 w9 L, W- y2 f6 e
● 内置前沿消隐电路
) S5 }8 b- D3 ]# [! d0 [" w● 内置输出二极管短路保护$ ~2 _- a' J2 f6 {( C
● 内置过温保护! S& u6 f& ?- |4 ?
● 过载保护
7 t( N! R& ^ |● SOT23-6L封装/ U: W- l. |- w5 o! \
1 `9 c3 e2 r7 _9 U. l7 R) t f2 L基本应用8 e4 `. V, t& |6 G9 e( B
● PD电源
7 k( t) T% u! ? y
: P" M" @0 n; s0 l典型应用' ^1 }5 C7 V9 Q! L9 h) C
% g7 E. G z: f, p6 i2 o p& a2 o. z
% G, J+ e y& e管脚排列
9 i# c; ]+ D2 m
4 O$ {1 K) I4 z) a管脚描述
; j3 C8 c( l4 O3 \- ?3 b
3 b) J5 l! P! k5 m6 B! L
6 z7 u, c! Z+ p7 X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。 D( v* |/ g1 m5 n4 P2 k
8 I% I# B& @8 Y
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。- Z5 {% T0 q2 E( u2 {# n* t
# T: S8 n" u& _' A. Z
02、样机特性/ s. F: B9 Z' c6 B# d g
& c7 S0 \- }, R0 U3 u7 V4 B
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。% ?( E- F1 X1 w' l2 Z
+ @+ D Y5 e' T2.1、输入特性：
; r9 \# D" X5 ~- z
# }% o# o( C' ]' w; t8 p. p2.2、输出特性：: G; V6 ]2 ]1 {
! t! D# A4 a# |' k4 i' K% {' n2.3、整机参数：. U4 g$ [' t4 G2 y! i7 u3 c
1 x( d; p) m5 d
2.4、保护功能测试：
! L4 C4 ^: g9 s
5 H! R; [6 B0 @2.5、工作环境：
! K0 l8 c8 ~5 U! g; L% a* z7 Q8 S Q4 D$ g' p$ D
2.6、测试仪器
- ]% m/ Q0 M: w8 L9 T$ U2 {1 ~
: ~* s9 G- T. b5 {6 L+ H03、样机结构信息' P+ r" G: ]# o: K% L' `, `0 I* Q
+ J( b% o0 w1 ^$ [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。- N: S0 q M [# h5 m& i
" y; o0 \. w# ~5 F2 F, m3.1、电路原理图及PCB 版图：; D1 u9 c6 s0 z1 T8 J, F! a
（1）原理图：5 Z6 y' ?% q) O' k3 a9 _/ `8 ]5 s8 `
2 _0 {/ b: Q; l（2）PCB 版图：
0 [/ ]& G5 V; i& p; F' B- a% E
7 B% l, U& m5 D4 e' b' [0 X. d; c1 z& r2 ~, D% F4 u# ^+ I1 T$ e
! V! T1 \4 L8 ^. o4 J' |
4 l9 h0 k5 g! P
/ ?2 X2 P! i+ W' c6 E% D* L' O' X* b* k% w2 `& q
3.2、变压器绕制工艺：
* N, o' E8 F! l/ v/ q（1）变压器电性及结构示意图：
- m% Q$ u% m9 | T: B) M+ q# F; S- T; `: `. b2 l
5 L( S' ^- d0 c+ Y2 F! O* m（2）规格参数：
) L: e5 f3 c) @% O. Z U _* x1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
' ^! l0 n! _2 y5 g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# _" B/ [% S4 W$ B9 m4 J3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
6 k% o1 E: A- O7 v; V, m4）次级: 三层绝缘线；- I: ]8 ^6 j, `: F. T. a7 i& m4 |) c
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
% M; P4 U' |7 _6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；- R! v" D" B) ~" P
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
) P5 u# f x' @, D! M# D8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
& G l, v$ y) m, ^9）成品要求:浸凡立水。
! m3 N/ d2 A# X& R4 n# t
2 r3 w& F3 ]8 a7 r z(3)、变压器参数：
4 o8 X1 f) O5 B. ~. v
7 L0 z- J+ S, y" t: Y, c, S9 N' [) {5 F1 q) l
3.3、元器件清单：7 X2 s* D* i; \) W! A
9 h7 `0 o2 E8 [; W% b9 ?" I
' }/ `9 Q7 S7 ]6 j# s3 ]' K04、性能测评 X1 m* j, S) a! C2 N
! `- J g0 y0 q( g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。
' t7 W- T2 b' R
9 ^9 M/ S( w3 q" ~2 k% O8 _' b4.1、输入特性：
: B9 U' P- {/ ]; z5 Y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。
9 u( l' a- S, ^: ~+ v
; E4 m" p0 f8 P% |; w表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
7 ^' Y: ?0 ?3 M" z5 a, G' l& U* u: n* ~4 d3 _! `- \4 N1 x8 `
/ v$ T& e9 L0 X5 T( x$ @3 m表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
2 J9 ]4 ^: q# |# e/ b0 d$ R* w% ]" K. a0 m' ~# g
表3、输出板端测试的效率特性:* J- I2 ^! o! t3 ~7 t/ R
# Q0 k7 @" m( i$ Z6 h( R4.2、输出特性：
. z3 j/ r7 l- t注：以下数据均为板端测试；) S0 R: q3 E3 {
( X: ^. s9 _0 `# ]. H( _4.2.1 线性调整率和负载调整率：
% l* V" w$ a; q% S5 j$ o
; e) H- K; o! a) T: G& }$ f表4、线性调整率和负载调整率
- \8 z+ o0 s1 V; r
; X9 q0 ^( K5 Q- ^3 t9 ~; S. p4 N; T% y( o" T, ]
4.2.2、输出电压纹波及噪音：3 a( ?$ m+ G% A* @
2 S' q+ k; X7 x# i4 J# ~" v- U q& \' a
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。
# y5 X) z1 ^8 B7 s; S6 P+ J% K" t8 x
表5、电压纹波测试/ p5 C6 d* d, K U
! R/ v/ t: x0 w! \0 S+ k
/ z" d- n' s/ |/ O- W7 s7 {* r纹波噪声波形图：6 W6 j. `) i' ?& J8 N: `0 z4 F
7 G, t9 a( V9 r2 x5 AFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 2 n1 b/ C- s' v8 _! D( }
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
* |/ F" P9 V! [" RFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load ' E$ `# j7 V/ p6 W( R8 x+ j
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
; P9 a2 s" R0 q( K5 KFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
+ ?6 a2 E$ Y4 C8 j0 _0 b0 s# ], mFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
3 V' m0 t; H& M+ B6 R8 q
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
6 M F0 D# H( N+ L
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load 1 O: |/ e8 ?. Y
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
! }' @3 i) l& F& s
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ! r7 ?$ C5 j, @+ s. u9 i3 K" E4 n1 p+ @ [
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load % ]: H% T8 H; z: e- l
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load * ^- h8 ~' J, Z- [* ?1 b" a0 o
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 9 o. S: W9 H/ |% a
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load ) O& N. h- |! h0 i% r$ d# ^
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
6 q0 A; F) a6 G0 U5 ?% y
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
5 Y8 A# m/ P- p0 w: a z
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
9 p; e. J& Z) s' p' D
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 7 j4 o+ i* }) R: b( X z {2 G" B
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 9 ^$ w5 [0 o# g+ P
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
0 c6 W5 c# `/ G# k6 A4.3、保护功能：5 ^3 |3 B8 T6 O2 j0 H- J* L: A
# Z; t3 e0 b+ Q! h6 Z. @以下测试过流保护、短路保护功能。! M- _. ^1 N( w- c* k N1 F
5 F$ ?- E: V3 x6 k9 v9 m
4.3.1、过流保护：
9 [: B0 _) a) u( i' a+ D; y3 h1 R8 |
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A; E# F( k( S0 g! j" ~
4.4、动态测试：
( C1 j6 W% h6 m$ f3 f" d0 U! V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。
2 ~8 y, }, b) ~; O
% t9 W% j7 ]" u
6 O, ?; Y. H) P" |Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 6 ]" f: c% l) L1 p0 x
2 B- q8 e; K) l/ v/ T- W. L4 @5 I# l% y$ CFig22：AC264V/60Hz,5V3A 8 O; o3 F+ e: @- M2 M
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A $ k( t; g- r3 I
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
6 a% l4 d" I5 d% ?: l, GFig25：AC90V/60Hz,12V3A 6 W' r) a& l3 q O( [1 c+ N
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
1 \" s/ K9 t% Y" v4 I$ |- U$ S, WFig27：AC90V/60Hz,15V3A
: _$ R% z9 g9 O6 S0 }9 ^+ oFig28：AC264V/50Hz,15V3A 6 U* `' S# J+ o7 ?5 S b3 e5 e4 R2 N3 @
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
4 m. M/ X3 K1 c3 s1 W0 Q# NFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
0 u' a; i3 r8 j1 m* E4.5、系统延时时间测试4 Y' A6 e5 J# ^+ T5 F% u
) Z9 Y, j F3 a9 }
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。. o# @5 B4 ]( B2 [4 x p
Y& X) q( m8 P4 B
# @/ E" B( F- g$ q9 g1 w5 [: I
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( @: j2 O+ `2 E, i6 `( OTON_DELAY @ AC240V，100% Load - j7 F' F7 G9 s3 a" p- \9 R2 |& K1 s
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 1 {, }* q- t: ?6 T) m4 a
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
& G8 m: r( n4 ]2 [% B. _VOVER_SHORT @ AC100V，No Load , |) _. @! @5 H" n; x
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
6 g' r( O. q* g8 Z* P' b* b ~+ p7 v# [5 L% Q2 J) a) o
05、其它重要波形测试
6 d @; [0 F6 h" S% t' ?5 a3 w$ m3 e" D
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
* e0 ~9 u; r& x% E1 T V: v( o7 N
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
0 A1 x2 ?! z$ Z$ QAC115/60Hz，20V2.25A 100% load + q; }; m4 h/ y, ` n. S# a! {( V
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
( J/ a1 a+ b6 R$ wAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
0 l6 p" o' G5 ]% n$ u$ YAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds / S3 k4 `2 f5 B2 ^
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 9 P7 V5 U k' h: [
% t3 z5 W$ n/ s& s6 b6 d5 P# G
06、EMI 评估测试! u+ i) N9 m+ M$ V: N! j/ I
6 a4 O# }) O. p( B1 y6.1、测试条件：4 K; w' m! o4 d# x* v$ d1 C, s% F
输入：230VAC50Hz；( D7 f# B$ s0 S6 [+ D
输出：20V2.25A；
7 F6 f# f F, c! o' ~, p7 X负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
! M: o( @5 D; W( A: B传导L 线测试PK+AV
$ R* e2 _$ }" p2 d- t
传导N 线测试PK+AV 1 g2 w/ m2 D$ z& u, g
辐射测试PK+AV 1 J2 Z/ g- B/ m/ r, q% N
' a! s( o$ l6 A6 M
6.2 ( c( k8 V' l( @8 j
输入：110VAC50Hz；
5 e. B: h5 ]- E! A输出：20V2.25A；3 g/ a7 K: j- B* s7 w
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B! ~; f* }" j1 X
, v9 D4 ~, E; l3 A M e1 v3 w传导L 线测试PK+AV ' C) U1 j/ Y2 ^/ i7 ] _* e7 Y2 M
传导N 线测试PK+AV
3 V/ W! l5 F: R- k4 c+ l3 [
辐射测试PK+AV 5 }* \$ H: v" s: d7 `' N, a9 m. x
|
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