本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 0 i" R1 y D l5 Q& l4 I, q% W5 Z5 u
0 T& \0 I9 s, @3 }6 f% I3 w$ K) f
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。+ m4 o: c# X3 v/ P5 ~
6 I; b! @; k; `& _; I. 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！ N3 t7 p; j) j% A" J" x
! f$ J# y/ {" `, Q01、样机介绍
( o: A- o& V" t
' u/ F1 K! F. M/ A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。; u X2 U0 a& _
# h! {( B: R E
1 b: W- m6 u" ~! h7 ^
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 / d8 B8 G5 X; r* u2 ~7 d
CR6900A6 K. |' G4 u1 Q5 p5 J7 P
% I* A5 i n) |/ {' u xCR6900A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。" B; R7 i+ k8 _3 v. }. N. x- a
, ?$ S: r: \3 O+ ]- u1 u
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。
Y8 g! h$ K, @* _9 E+ x; ^+ m4 t. i: q
主要特点( I/ M/ k( D7 u8 w# z3 o
● 较低的启动电流
: K' n2 b# e) V9 a# K# k# U● 内置软启动减少MOSFET应力
: W. R; F/ P+ C! D: N● CCM+QR+CRM控制模式) }+ I% ^$ b8 u7 u0 I8 F m, O9 K
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
/ j4 A, ~* S8 m5 U, ~# q● 内建频率抖动功能，降低EMI# Q: E+ ~3 j" \. ^5 s' b
● 内置65kHz和45kHz开关频率9 K6 g( ?# M: }+ b- U# @; |
● 内置125kHz倍频工作模式7 I! ?. q3 A6 S9 i) V6 f G
● 轻载降低工作频率) y' I% W* c, z+ |3 }
● 可编程外置过温保护/ Y, B7 n9 u) R% ^
● 最大输出电流限制2 c; o x% \4 V+ ^4 i; t
● 自适应环路控制6 @, X* u8 b. ], s9 a7 @
● VDD过压保护和输出过压保护功能
* R! f6 Z6 H* O; H5 |# P+ b● 内置前沿消隐电路
& J9 Y1 D4 b* k- o' u- I/ \● 内置输出二极管短路保护9 Q( S' K, U+ O" Q2 a+ \
● 内置过温保护
( l3 [# _1 F" t4 s1 \3 \1 ?9 C● 过载保护1 B2 m- w6 C" @: {. c$ F/ s
● SOT23-6L封装
8 M+ l& e8 K0 V. L
c y2 k/ d5 w8 e, B7 k4 l基本应用
& x" u5 p, W8 @● PD电源
6 a8 q1 u% E1 K1 t
. g) B, `9 W8 I: a典型应用
9 v( D, h/ M; N) y3 N) J7 s0 J5 P, H8 |6 ^9 {2 w" M. _
7 G. j1 S# s( D+ t& J) X
管脚排列
) _# L: ~2 j, J0 F x
$ l7 _8 _& H d管脚描述
- i) [: m9 A, h, W" W3 ^7 p; |( ?7 M! G
' u' W, f W6 D0 @$ X! y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。
, s% U: x, [8 E7 W/ I; r" _4 \
8 `3 S/ v4 |' Y2 s) b* R: V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。1 r3 S$ A. {( W V7 E
: R* A. U( B4 u6 @& `! x02、样机特性
" F; x, M5 u. F8 X8 z% z3 V9 ]; M0 h5 y W1 r' Z* m5 v
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。3 r/ [( m/ t2 B( F# ]' h
- E$ w- l* i% w! e! V ?2.1、输入特性：
* G! o' O2 c0 W
: Y9 q! r! C+ U Q E/ B+ X2.2、输出特性：! d2 I+ k7 t. V! [: O( r
3 q8 Y# K4 |& H1 ~* O$ v" w2.3、整机参数：# l' P `' y% L( q: N" ^& h
3 v6 f7 i# r# @. q, u, W0 n2.4、保护功能测试：: k5 ?1 d: m8 U6 d2 T7 U
; N7 p% e2 ^+ n- C5 n7 i. X, Y( Z2.5、工作环境：, C9 f& f. G9 ?
, M; q8 Y0 t8 c& b: I, G0 c2.6、测试仪器
2 R2 q; d! ]" n- L% Z
' P V3 Y8 D' v) m3 q% _6 ]03、样机结构信息
% i% X+ V* Z$ X* ~ o: I! m1 p4 `8 r ~2 B
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。0 U$ {0 V* n; q& _
0 }: t2 t) e" [3 C: i
3.1、电路原理图及PCB 版图：8 U r! ]* v% u, j4 V
（1）原理图：
' ^' a }9 s# L
) I3 X) g* a$ Z k) R（2）PCB 版图：
3 g6 } z/ E& d* G% P* j3 O5 O
* I' c5 u# E- t
. |! w" u5 s: c! I+ Q, }/ _
6 l& \& s0 y: S1 D( ?2 J" E
% S, T' ?3 g0 V& J v
6 V- W3 n% l i3.2、变压器绕制工艺：
4 w$ [3 ?: _. E) d6 T; |7 ~/ c7 \（1）变压器电性及结构示意图：! Y; R/ ?- J: C% d/ l( H6 M
8 j! K9 X$ j% [3 k; I( c( J
" t7 B9 e4 a3 b( v$ {
（2）规格参数：) H: I4 O% Z/ h8 D6 n3 F
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
& _, g9 A$ `9 _2 v2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# h: ~: T$ C1 p" @( C3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
/ G* P: O: J) O9 Y ~. L& [, b, @6 G' \4）次级: 三层绝缘线；
& o& I" W( w# ]& g) S1 [$ e9 L5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；& ` a! i# j6 P; S7 m8 t
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；$ }* v+ y7 H G0 o H/ 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）；7 T/ y2 [- G" T3 G' L3 H
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；* o7 R) t; V# `( c: }% e8 y |2 c
9）成品要求:浸凡立水。" Z( B0 x# c" i
. C6 p1 ?4 _- C1 k, o6 V; ~2 [/ z(3)、变压器参数：
/ `2 w# r5 }" c b, g) h5 c0 Q* t4 w7 k
* C7 B. i1 d8 P7 O& o3.3、元器件清单：3 a3 X* G }8 n& z
; [8 g' X K1 e& D2 n( c1 H
+ l9 R; b; P2 w9 I04、性能测评
: a8 K; e- H" x1 E7 S7 W/ }
& d6 A, V/ u0 V5 p3 \2 y( e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。' M8 \+ R8 n& d" I3 P x! |
/ M& d' [7 X' ]6 ?; K) @# b
4.1、输入特性：8 U, v7 u& ~" B- T2 _, ^2 g+ v' p- e
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。; U( \* G9 ~' l' {. P! G
+ j2 T5 u; U: k' Y9 L- r
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时): I" J+ d! m; W+ F" X0 A" M; ^
b5 O3 ^+ n: x5 X% k& @" D( k" j# z. f# w7 x
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性9 S) g5 W4 P! @( |
8 w: R }2 V! P% x9 \
表3、输出板端测试的效率特性:
) K+ A% ]1 }! g# V3 c g
4 [: g3 w6 y. D+ \4.2、输出特性：
, H& ]. O8 b, }. s' {注：以下数据均为板端测试；- y+ z( N2 P% Q
J, y _- N0 m+ {) B- W4.2.1 线性调整率和负载调整率：2 l- V, D% r' Y. m! @) F) F
8 v8 M+ I; @5 @3 ^1 h) e
表4、线性调整率和负载调整率/ A3 y# k1 K+ d! w/ {
5 _( g% K; g" ] I: S
1 ^* ]/ z- [' i2 m( W. H4.2.2、输出电压纹波及噪音：
2 B8 \( W% F3 L, }( H5 d+ r- G% \1 j5 @0 T& X) w5 I
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。
" K5 `2 d) J! X# v/ `3 y" Y; N1 k& y4 a; C# X
表5、电压纹波测试
7 p/ T. U+ k: G+ c1 d- f* k
7 E# E0 W# C/ M6 }6 ^+ z
. N: L9 a: c# N: Q5 v) u纹波噪声波形图：% B3 B/ ?4 q: ~
" C; u/ V4 q8 J8 t6 J% f1 r E. K
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 3 L% F" X/ f2 Z; F
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load . h% P9 P3 P, Q
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
) c% Q! J: K4 S8 F, {! E" d4 sFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
# ]1 x( r5 r% s% \9 i* l4 |) RFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
4 w* y0 ~6 [7 q' N VFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load " h( H- C3 v, ]3 L! k
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
5 c9 P& J8 F. R# H$ W2 ^
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ; G/ G- R2 o/ \+ }" C# _) P
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
, V+ O' R2 P, ]! M/ m, E0 |
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
q O+ L. t$ a% d9 s- s5 V
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load " V# T8 H2 A8 d
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load * |* \ e! Z/ i3 o% h
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 6 k0 a9 B7 ^: o% w* K i* h. h2 t* P
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load % V( ^6 Q# b# k, e5 F: h
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load # X0 @. M, J: k6 t+ o
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
! S, x/ ]( k/ Z H' ^6 e& _
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
4 x6 Z _3 P% ]: J1 H$ r
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load , r2 ]5 N2 l2 V: A
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
# y" n0 E; V# D# P& p1 ]
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
! O1 k* y |1 t1 z! s- v, M4.3、保护功能：
( } Y4 Y& k# C0 Q2 _! ~) m8 n
# M0 ]9 q/ b9 L, H7 E* W以下测试过流保护、短路保护功能。
g4 k" ^) V4 e* H# H$ u" i1 Z5 v& V- A6 e
4.3.1、过流保护：
( D7 C+ ^% p9 L6 e* h5 n. o" t! _& A( ^) K
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A6 {8 X" I' R2 P, w) G5 q
4.4、动态测试：
i: o2 K) }- g( ?' H; _1 k+ K# p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。
& j( W" E' E! k/ m. R* `; |: t& W$ B; G% S4 z5 C* L
7 l! I, ~, b; zFig21：AC90V/60Hz,5V3A $ H/ F2 T" [: t9 j3 h; w* c
* I U! Y/ A, l! n6 V& oFig22：AC264V/60Hz,5V3A 1 `3 K: ~5 e: Z
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
7 v }- W2 V& m2 J+ v9 f. _$ s yFig24：AC264V/50Hz,9V3A
4 v' s* Z& d' y+ ?) p eFig25：AC90V/60Hz,12V3A
8 A* [0 `9 v5 L) M# x% m+ j& |Fig26：AC264V/50Hz,12V3A - X' [; P0 @# K! ^) ]7 B6 t
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A : i6 E# v( @! k7 ]
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A $ e8 U8 F& ~/ S$ V1 E& N
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A : K9 [( _1 ~6 s
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A ; M3 O- y1 X p/ U
4.5、系统延时时间测试
/ I8 T0 L2 J) J; }; h2 y
8 }! j2 F! `3 O( k- z+ c1 U注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。3 U0 V( `5 N `4 [. P
" j, _, c) ~) A% A4 a) }; o( e* m" t/ n X! a. q5 m
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
0 r+ L& H- S+ jTON_DELAY @ AC240V，100% Load 3 u/ k" S* ^. c- W7 J* x* T
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 `5 i4 H% c# v+ p! y$ ^& WTON_DELAY @ AC240V，100% Load : a! u; m9 } ~4 {: p
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load % k# t- J5 X* N* g
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
; n$ [) e3 v( P/ x$ H/ p2 ^9 ]' M# y( ^- h6 ^1 s, T! W8 j8 n) k; t
05、其它重要波形测试
z8 A1 B% W d! {4 `8 D/ S, T7 r7 o8 f3 t* H
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
9 ^9 V7 S) m; h% ]8 R
; D5 m7 Z: Z! F/ vAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load 1 E4 e) L% |2 [( r% _
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load + p0 w! Q8 K3 X3 d
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
' b! q, z5 l0 m! `AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
: p: c$ ^6 g( L7 i9 l7 xAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds # `" V+ _* D/ U; f* o
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
3 ?( p( h" V7 R4 W: h
( ^+ U; Y7 R' @/ v& F06、EMI 评估测试4 l! \8 i H) Y9 C K
$ }: N) x, m' K( j% D# A2 M6 ?! E
6.1、测试条件：& s4 [" _- `7 y) U8 b2 d
输入：230VAC50Hz；
+ @3 D* d. ~$ A) B3 @9 E3 B输出：20V2.25A；7 v4 t2 |+ d' |$ ~
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B7 x8 o6 B4 n& e: |" O2 p
传导L 线测试PK+AV
* ]6 Y/ n' F# \* N
传导N 线测试PK+AV * q/ z; N V' B- Y4 q3 B
辐射测试PK+AV
& S; z" c* t" F& i A9 @; r# D7 ?+ m4 J$ S! I: Y# [/ _
6.2 ' z" h1 h9 x) }+ M d
输入：110VAC50Hz；8 ^8 S; g+ j D# W7 u) L' x) C" `
输出：20V2.25A；
/ j O6 X6 X$ N负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B9 h' \: E0 ?/ q* C8 x$ _) a
) a2 Q0 {9 h4 M$ |
传导L 线测试PK+AV
/ ]5 m$ K+ z' M; V9 J, Y1 j传导N 线测试PK+AV
* |; f; r2 O8 e% ]
辐射测试PK+AV
7 ?# S+ F8 ^5 L: `; ]1 a0 |6 j: N- p |
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