本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 9 Y) f: @. z. {1 `$ u
) v l0 k5 w# K3 B4 E) t: o+ z2 i本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。5 s5 X7 q1 E, v; P4 w& t0 c4 m
0 F0 E3 l' T9 m7 ~ X3 `
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 {$ U5 N1 G! H% N
" @/ l" J' v- f$ r: y: u4 L" ~4 o01、样机介绍
! ^1 o% a% h1 J' N
5 q7 Q& r$ `6 d# e. P% V4 m. E2 S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。7 _7 e- o [" x3 K6 l4 l
7 ?1 Z# s0 _, q
v4 Y9 ~; N6 a8 J
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
, G9 z- R4 ^% k# J6 M* S7 U! b) B3 lCR6900A
' |+ N7 L3 H" v! b, x: F3 y. k' ]
) h ~; z& D7 F! F8 {4 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。! e% s4 C6 L' [7 n$ e' C- R0 z
0 v% W8 f) a/ ~! g
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。; T6 |, q) o% C7 ^' L& m0 C
- C) `3 i! }4 I, b" t& A! W& j
主要特点
) H1 n1 l: @% w8 `2 ~0 {, r! [& E● 较低的启动电流
$ n. X; l1 t9 ?! P8 t/ n* L● 内置软启动减少MOSFET应力
4 P; Y- t8 D/ {4 b9 Y% J3 d+ w● CCM+QR+CRM控制模式
/ P: l$ R- ]# B7 b5 s● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
5 G& B D6 ]5 ], P5 @● 内建频率抖动功能，降低EMI
3 @2 C. ^( C6 Y& u( M: r! o0 ]- r) [● 内置65kHz和45kHz开关频率
! R' O3 u& D( D● 内置125kHz倍频工作模式1 q+ D* b/ v5 o6 p4 d8 C
● 轻载降低工作频率9 \; i* D; @- }* K& k
● 可编程外置过温保护
. b- k9 s6 ]/ h5 l9 r3 Q● 最大输出电流限制6 e1 d" F [, T5 X3 b
● 自适应环路控制
4 {. z* F3 z% x# e, j● VDD过压保护和输出过压保护功能
3 I9 t* C4 k8 w5 H7 c● 内置前沿消隐电路- V7 E2 \1 j7 P
● 内置输出二极管短路保护
" b" u- b" r" {● 内置过温保护
9 A1 I) z- I4 |8 o) f● 过载保护
4 U) R! j2 A& H2 m* z. |" X7 P● SOT23-6L封装
; Q; z, @. D9 P' _$ ]. O- N- Z+ N1 M6 D( x4 {2 R4 B* y6 Z1 y
基本应用
1 t, {7 S6 B+ o● PD电源
1 {, M6 }% L8 B9 [& B) R u) c: ^) U% N
典型应用/ {/ g2 Z8 I8 S6 o
6 ^4 [! e$ S9 u' a2 ~2 j( v& T; L
% G5 M8 Q9 }7 f& P) n" O0 i3 \8 Z1 Y
管脚排列
' C& T& i/ \4 b2 u8 n9 S: y, e+ m# t8 J* Z6 x' t/ O
管脚描述% h- o- O3 b& Y; _+ Y9 t3 x
& n% h+ h x, l) i# f7 \* Q$ A
" P o% W2 @& M* `9 [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。
/ J- z+ s3 G+ y: k" N0 m J% T( Q' s: Q" x+ {" A' [/ 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。" Y- N6 z a: S, x! a
6 M' m3 F9 Y) m
02、样机特性
0 X8 s: y$ O2 t& P8 J* j3 d6 j/ a' r& b+ X) U% l/ F# {
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。
# y1 y! Q8 e8 q' t( d3 D" A
) N, u7 v" w. V2 M2.1、输入特性：
# l; m) k* Y1 c: }+ q! K5 [& x3 X d
. X1 V7 ?! L' e7 g+ c* a: S& h; n2.2、输出特性：$ G& j4 _& m5 ?0 m+ g
! ~) U# |! i- b% w- `
2.3、整机参数：
& I/ j# G7 h' F: B' [! V+ L
0 N: k9 @2 |2 A; C* P+ S( Y" Z2.4、保护功能测试：! {5 E" d6 u0 d0 K M
X* V. W. Q6 E( K2.5、工作环境：0 U# E% F( q7 E
( O# x& d. d) n* u8 _$ G
2.6、测试仪器# r5 Q9 \" F5 l7 c3 y+ @
9 d5 d# M9 T& y" f' S, E6 Z03、样机结构信息
) ^ s |4 @0 A& @- q" d* l1 B' F& ]
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。- y, A6 L& O/ s0 Z$ X3 k
9 F& l6 ?% G0 O
3.1、电路原理图及PCB 版图：, k/ k9 C1 }( M- u
（1）原理图：. |5 s! \2 `& g" i
- v$ d* O5 A4 W' {, q（2）PCB 版图：
& }# M9 r1 C1 w; H, R
c# e. c7 h& e2 u6 x/ W6 k D% Q4 ~8 a3 |1 s
1 W6 U5 k, s* O; ] C Y% i% c/ J" _1 s0 U# C# @( s
1 r4 Q E/ d1 n9 r' Z2 H$ o- w5 e1 r% |! z/ G/ a$ I M
3.2、变压器绕制工艺：0 f2 l8 d2 v1 u- {
（1）变压器电性及结构示意图：) x9 W) m. ^6 k* z0 O* z
. D5 ]! N9 ^: w/ ^/ m; W
( p8 o, P* ]2 `- L
（2）规格参数：4 a1 c0 a3 [+ R# H
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
$ v5 @7 q, u; r( f2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 G1 E+ _+ Y L; R9 \
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；2 O9 `! l: j: t2 S
4）次级: 三层绝缘线；
) ?- l1 P" W9 U; O/ z% k- \5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；; e2 Q& H. H8 `* t/ m+ X
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
% G2 |2 [5 C$ \' t& k# y$ ^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）；% j6 I, k* s O3 A, ]
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；/ \: G" Y- o! z# h$ \/ W8 Y
9）成品要求:浸凡立水。
0 M8 L8 M: S( ?6 }5 c Y4 b
. }. R# Q9 i) |(3)、变压器参数：) _: s# p' {+ i: v4 p
" S) B) p2 r( g* k) d& s
* |, i/ Y( q! U- |' Y
3.3、元器件清单：, J8 O" B. f7 c$ V6 Q
+ u/ g' w9 H8 N+ k1 C8 d7 ^$ U" O/ h
, j* E2 K+ f5 S# {( B4 k
04、性能测评6 y1 X( E6 s, ?. p
$ V; ~& ~4 o4 M, z! w& w4 k2 Q
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。- c* v1 Y7 T2 r4 r
0 z6 r1 U4 T; z: C; m) w4.1、输入特性：
+ ?1 _6 H( V( }4 `3 u! I, 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。8 b0 T# p( b' v* }* t) w# ]
+ i+ W* i, {9 b j W, m$ a
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时), Y2 E6 U- V: F! A) h
) `9 o+ C R/ @' q0 C* l) m8 f# h
, ~2 `; S& l; V& p2 w; O: |表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性0 s( m2 J# C, u; [' t. v
9 Z& u2 w* |3 C& g* e/ }/ S+ n表3、输出板端测试的效率特性:/ g0 A! M- i3 E: F
$ t) ~1 i+ j. u4.2、输出特性：
" t* l/ C1 G2 l! f注：以下数据均为板端测试；# ~. d' T+ }1 Z
@' L5 \2 D0 b4.2.1 线性调整率和负载调整率：1 I* c, K2 _- w' h6 V. Z
( p1 x8 t+ A# J( J! L
表4、线性调整率和负载调整率5 f; r5 n3 y- X1 e) o( h
$ o) S1 n& u1 w8 ~( p) F& z; l4 k9 y4 A9 ?
4.2.2、输出电压纹波及噪音：
# ?! `. `# r7 [' @% V* Z9 G+ K' y1 R0 x5 m
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。8 }4 l1 r- K4 }7 J1 |8 i" ~
/ D! d! N4 X* T; M/ J' M7 z表5、电压纹波测试
6 W) I6 r; s2 h+ a
; @" s4 l! ]- B0 j) `
' `3 V4 _8 i, ~% ], f( z/ z2 H纹波噪声波形图：0 E" U! z8 {' O; Q: n3 p7 R
7 s0 z' ]( S/ ]0 ~. K6 K6 y X8 S9 WFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
/ R/ t# L& Q% s5 d4 oFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
2 {) E3 b7 M# S [ e' p- tFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load / }6 R, H0 [" s% @& D% E; w
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
. e2 s6 y' e9 d( \Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
8 L7 u+ Y' w3 q, w- \Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load 6 g5 d/ ~: T$ J% f: c6 w: _
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load 0 w5 I' q, ]- x7 v( z5 H
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
+ Y% Y1 |- V* y4 n1 W
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
! Z+ b4 F! C! S8 o) P
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load ! R9 F7 z) S4 d3 _- W) Q: F
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
y( ^. _7 J$ @/ E; R
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
$ e5 r, n- U9 B, m$ Z" M
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load : m5 t/ C9 f& x- U" s1 P3 A# A
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load 8 F4 t& b4 [2 y2 l" q
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
+ c H+ E7 r) i6 O- P7 B, t
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
^ K9 W7 n; W6 K0 F4 d
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
% h% e @! f$ e
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
, i% `( R, w5 b; e1 Q+ S2 r0 h
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load
) r2 K- B' A j1 K7 \3 Y/ `
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
. d! @( J5 K" G. p6 M4.3、保护功能：! ~. A7 u9 [/ ^1 w% {4 E/ T
" Q% B7 T5 C1 I/ d4 p+ {6 L以下测试过流保护、短路保护功能。3 P2 f; b" p7 C+ p# B
6 S( f% M. ~8 X! q s. d
4.3.1、过流保护：
' z7 P7 k7 j+ R3 r6 X( B2 L2 U1 A& v8 Z2 l
% I, r/ x0 b# j3 p2 Q! U& ~4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A, W* ]* X( w+ q
4.4、动态测试：
% Y9 H' V1 S* R3 i7 _8 \, y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 K6 \: M6 F q4 C' W# r' m$ B, p7 ^% O; T, g H
% }4 t! v: h/ i. HFig21：AC90V/60Hz,5V3A ! i: s" {) D# y! I3 p
7 h5 g3 l N8 P
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A ( C1 x! J* E6 `' M& c7 D
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A 9 J2 x$ E0 u0 U* t4 U: W/ ]2 H) b) j
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A ! @% c) t E! B
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
: y% W- g+ H7 u2 FFig26：AC264V/50Hz,12V3A ) L2 q6 h* k2 a8 n# X5 Y
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
6 D; ~; \6 k. x) ~3 W% m( @Fig28：AC264V/50Hz,15V3A $ R! G; t6 \" G1 q' D/ a" [
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
" n, V( q* x) M; V) MFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A / Z/ l0 X* T/ a, H0 s" C) B* H
4.5、系统延时时间测试
$ E5 x& J2 v+ T* g2 U. i+ h* z" a
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。% l: U1 k( h. ~. l: a; C
0 Y" d' l+ I5 _& t8 Z' v7 K
) x. V% J; G- ATON_DELAY @ AC100V，100% Load 2 `" |/ r E3 p7 l! z4 {' F" Q
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
1 x/ q) E" ]0 m# y4 zTON_DELAY @ AC100V，100% Load
2 k, w% b3 ?7 {8 VTON_DELAY @ AC240V，100% Load O" a8 ~2 z) [' _# @* V% u6 s
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load ( X" [# W6 k5 h2 t4 {% N( G$ t7 L0 b
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load 3 A; |& n1 X4 b0 r' E; j
7 T& w2 J1 x+ V! T
05、其它重要波形测试$ Q" Z' `4 g( B5 J6 ^, e
+ X$ H9 c7 T* G' w' E$ f
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
$ n4 h3 G+ ~) B0 F. Q
7 i6 V- w% _0 Y. A' w' C7 LAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load , p5 i! w' c7 @5 P
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
( C/ U6 ?) J$ ]3 `. lAC230/50Hz，20V2.25A 100% load 4 Q0 V. I4 r) z7 n
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
1 E1 ~, K; i1 v7 l; g4 t( p' V% IAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds / P- o% M( e- S* J
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
7 W" z7 n; J0 Q: u, L3 z7 P4 m# W1 i3 t! r
06、EMI 评估测试* ~/ h0 `* W! E' W& i; R4 L
0 @* o' V _& g1 q
6.1、测试条件：
6 s% l) {$ D. b' l- m9 M输入：230VAC50Hz；
% S) P8 Q' U( q" o输出：20V2.25A；3 Y& t, @" d' ^
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B1 L2 `1 i- T; Q! M8 ?0 T! D
传导L 线测试PK+AV - x% h7 Q% r9 c
传导N 线测试PK+AV
: x7 F) Y6 n" O, a# G& E4 D$ c( H辐射测试PK+AV 2 |" L% n- ?! l# N, W: @- ^
- U' E4 p! p% ~. z+ F* o
6.2 9 {7 k; i+ W9 X) J+ B
输入：110VAC50Hz；
8 _& Z+ Y7 I- D: g5 B+ S6 }$ S$ i输出：20V2.25A；
1 K5 t/ o2 r0 i2 M$ h负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
' D/ O- } o/ U7 `& N- M$ z# D* i/ |- k
传导L 线测试PK+AV ( A6 R/ z. U- P4 ?% X/ g
传导N 线测试PK+AV
) [+ |* \2 l4 O4 X
辐射测试PK+AV
& E0 N1 e/ ~$ ~6 C4 i, 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