本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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W9 | H8 U' q( N本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。: W0 w- P3 i5 {' a- y
$ H: Z: q+ r! S1 W
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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01、样机介绍 U- Q" B1 r/ z1 l/ E$ d! y
4 v/ {. m4 \) f) M. ?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。
/ `" x* K4 \% ]6 V7 p
9 v0 V0 K) l' L! n0 k7 U
s0 p, `* t6 I( y: _
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
( |1 U+ x- k: X9 n! \CR6900A+ [ c; I, {0 @
$ }, E/ w5 c- ~! w4 Z5 }0 uCR6900A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。
# e9 x9 [7 C/ V2 U3 o; u- s2 ]2 _$ Z* f
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。5 B" [9 b: }: d! u5 A
7 ?. a6 c- s- O
主要特点+ A) P5 a2 t5 R
● 较低的启动电流
8 B. r5 N9 M8 _% Z$ u2 ^- m- \* y● 内置软启动减少MOSFET应力7 \ B4 V x% q
● CCM+QR+CRM控制模式
8 o0 k* f$ ^2 h, o2 D. V6 ~7 L" Y● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
7 x- G( L" T5 { p. c2 v7 t● 内建频率抖动功能，降低EMI3 M, i5 Z) W* ^
● 内置65kHz和45kHz开关频率
0 m9 O; ~, J- [$ \' g● 内置125kHz倍频工作模式9 c& S9 S/ u$ _
● 轻载降低工作频率
, l# r1 x( D" N( d3 ~. O$ {0 R● 可编程外置过温保护% {% D! f0 j ~% A% a
● 最大输出电流限制
7 r* \7 Z7 S$ z+ `) ?9 c( t3 P; v● 自适应环路控制
% y* B" R, I7 x$ v● VDD过压保护和输出过压保护功能
1 i9 ]( q. V) t h* ^" N! v● 内置前沿消隐电路8 V+ K2 T$ V9 z4 X% h' {) ]& J; j
● 内置输出二极管短路保护
5 C& [8 W4 n& P4 B, h- T$ F● 内置过温保护
: W0 E4 ], L: A" ]# t3 c) P● 过载保护7 s. k1 I; J6 u8 U$ M
● SOT23-6L封装
' q" j" P' N* p, T' k+ x, S9 t" M9 K% ?7 y! f U! Y5 d0 n) D
基本应用
0 O0 n9 b, t" J& T● PD电源- d7 S1 j8 _6 C! |
. [: c2 ?' R3 D5 M& B
典型应用+ H( K2 _/ x6 O4 ?( \( N7 `
' U# q$ E% w8 r' `, s
0 j! g9 P+ C+ b1 v$ I; n+ ]; X, n( B管脚排列1 z4 P* W1 O+ ]' V
# S4 k& J! o, `) b' c* w管脚描述
1 i$ H+ i6 |. W. E0 T k/ B, P" A/ H2 m! Y* F
3 [& O5 a# f: r3 ?( A8 s
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。! j7 V- [7 U) {; t$ q! C# I8 {
! K( l1 |. n. X$ O2 A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。
& e8 | e( n: a8 Z* [# X1 F4 ~( Z9 x
, z6 b; i% F. ~ K$ n! Q; \9 N02、样机特性
1 v0 W2 u G( A+ x8 e' U9 k7 \6 b* a7 T& r. X0 P! X) P
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。* d; H1 P5 f! v3 [: Q2 r0 V$ @
2 {6 Q& m9 t2 ^
2.1、输入特性：
+ H4 c, M! j/ f$ X6 A
4 Z/ v8 c" d+ L, c9 o2.2、输出特性：7 Y" o) q9 {$ x0 M& {
9 t) ?& @" r+ l6 |* j0 h, s
2.3、整机参数：
2 f0 E ?$ G+ r
- V @1 W3 C. B% {1 C/ T" D" k2.4、保护功能测试：
$ Y& ?8 F9 ^* @* R: N D! W
`: ]% I4 e; i% o1 [* e- k2.5、工作环境：; m( J- |3 G$ t/ F- j
1 `: O5 g) o2 X; `
2.6、测试仪器' G9 t- P: O( P9 D: V& S
* |8 k% o0 }7 j% D03、样机结构信息
& D9 V& ?. k# X9 e3 m" ]& a5 y9 J, o) q! b9 |
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。$ L6 z2 k3 ? k* b2 ?5 d, G
1 e0 w- C3 v! F- m
3.1、电路原理图及PCB 版图：1 u. E$ k8 m# [0 j- ]: M5 y7 y" @
（1）原理图：
0 V' O \7 T% {) j( G; r* p, G. W# w% K4 C" r, E; z
（2）PCB 版图：6 R* P4 |7 \$ S: L' r9 ^+ S+ n3 j
4 j7 z& {1 C4 Y) Y+ i) y
6 t9 g6 w8 N6 \1 V2 g x v
* `$ F) p8 E/ m8 q- y
+ L3 f% s% u. x; h8 j7 I, o0 O0 S' K9 z7 r5 Z! |% s2 ^8 d- r
9 d' ~2 W g& Z. i" t3 B" {& m, K! `% g2 _
3.2、变压器绕制工艺：
# Y m3 `- F% b, c（1）变压器电性及结构示意图：- D* m3 @6 M @! O# a& ~
8 p% z# b- D2 }& g( |' o
: `$ W( g' X8 A（2）规格参数：% `" s; T% ]8 H' |- b
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
& R9 p+ m7 c* c: ]2）材质：TDK PC40 或同等材质；$ j: { [3 X) |. Q& L
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
: v& h/ O) f- Y& {: T8 A4）次级: 三层绝缘线；/ b5 u& \/ O- m( K8 k1 f/ n
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
5 G0 B/ F( G' _6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；9 V! ~* w D0 U+ r
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）；+ y( B [$ |/ Y- c
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；$ |/ b* j( Q, o; P5 V
9）成品要求:浸凡立水。
3 f$ k0 V! g- q6 i6 y* w/ G1 v
D9 ?2 M- C& }: p8 P4 i: `8 r(3)、变压器参数：: B: v- n/ G- A/ L ?) I! _
( Y6 o( t5 ]: `. |
5 o" h+ G0 g* `" G; e+ C" o. [6 L6 C
3.3、元器件清单：
9 D# x& W) A9 e9 s. {! `" |: C$ F3 @# \5 |0 F( X. ]
A* i4 T0 C4 [) k5 N04、性能测评$ {$ s z; A/ |; ], s0 O% K$ D0 P+ s
! s: w& g' z0 W' ^$ K
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。
: Z0 ?; Y! H4 X
2 ]* q5 {4 z6 W& n) h' d4.1、输入特性：
+ k2 H! C- M* R( c) G& \- W" h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。7 _- Q* ^6 c2 Z3 N, F
: T4 j3 Y6 ]6 e2 c6 i! Z+ A表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)9 a, Y8 a/ h8 a0 u7 ~3 ~
4 ?) g- ]( E. z- m% H# c' ^0 [; I. Z# s- ?
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
* g7 x! \8 |- |9 m# o" c
" v) s. A! A5 r# F9 {表3、输出板端测试的效率特性:3 S0 o8 J1 j9 u, T. L
3 R6 B; @& @5 w. y* }" M; U+ {
4.2、输出特性：8 S: b+ B& R4 O* Q f
注：以下数据均为板端测试；& j" F8 {* q( a
; @: V' H7 E, K' `" i7 A4.2.1 线性调整率和负载调整率：
3 I X! [7 E5 x F3 l# p; J
' @. ?# t' D+ k6 ?4 b- N表4、线性调整率和负载调整率) I! x+ E. Y9 P) R* H
8 {7 Z" t: M. z7 M- z/ `
w/ E2 p* @; J4.2.2、输出电压纹波及噪音：
2 ~" ]- g1 x, W8 A" b& x+ O
( }% p+ E8 E' @" _+ T+ c8 w6 T6 X/ @ z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。& V# x6 k6 B& X* d" j! [( y5 ~
- R* Z1 d. P8 k' p% |& O
表5、电压纹波测试
( D, J* S2 q$ u G
. O9 X/ ^5 }+ m6 m( b+ B A; [6 E* B1 o
纹波噪声波形图：( F, H' P) c" w/ q' t }% [5 B9 W
@6 t9 a4 r/ \4 m$ k3 @1 @
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
3 x* j* Z( J$ \" d4 kFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load , H6 i& L6 y: T* R
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load + f0 S- s/ z! T. A
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load 4 A" F4 U' L% E& V
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load / Y! m0 i; T* N7 V! y: r, o" h
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load . o2 e+ T# \) z0 U! o# _/ G
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load / ?$ v: [# S, _' ~
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ( a& }3 B- R# ?( n* O7 p8 B
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
$ S1 i1 k7 o) w. S( }) n8 f
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
( B8 @/ \# b V; |
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
1 b0 w; W U2 e
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load , U0 D6 @$ J4 ?% T0 Y8 p+ p( B
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load * B! ^- {: H' L' V$ T
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
: v$ a9 h; O1 n: h
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load * g7 Z: J7 D* c- A
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load . Y: Z7 D3 `8 o# o- V% E
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
2 W1 h( }# v7 g u
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load / N. Y& d% l( _
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load * o5 G8 z) d* ^6 q
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load 1 Z+ V& V' Y, Y& @* Y" ?- y- `
4.3、保护功能：. |, k1 u8 E4 S3 V' b& S' i. d8 h; e: O* m
, T) H8 i; v/ z1 O! y* d0 g
以下测试过流保护、短路保护功能。1 Q5 K9 \& E9 C g9 ]
* E8 z! {$ m1 U: N+ a8 T( C
4.3.1、过流保护：. g* H4 H- h$ F7 l a, B; g
; F) A7 P/ `2 G, V. [* g4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
3 i) I2 i! a9 C' c4.4、动态测试：* S6 l1 n5 z% y! S# G
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- _/ o# q" F: s* q `3 y
' w1 m9 G7 G; ]$ Y" g
5 ], I, \" }/ X# R& w. _) rFig21：AC90V/60Hz,5V3A `- E5 v v5 B# @3 _5 B
- _8 i2 N F: K3 @+ ~! Q9 z
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
/ Q. l0 `: N# M9 L; ?- bFig23：AC90V/60Hz,9V3A
# P q6 V8 D$ kFig24：AC264V/50Hz,9V3A 2 m- Y |1 l+ Y
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
( L% J) b A9 Z: G. ^# m! oFig26：AC264V/50Hz,12V3A ! G# u# \* ~) _3 r0 @( S% o2 W$ c
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
% d7 B, I" h2 PFig28：AC264V/50Hz,15V3A 0 W4 o V" B0 B. P
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A , \/ K* J* x8 U
Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 3 e; I) z- `: W! i% ~4 Y8 [: e
4.5、系统延时时间测试; |/ n; P, L n7 `6 x- C0 d% \
3 r" Z( G2 P! @3 m. p
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。# Y. C! D6 ?+ G1 C
* v* C% c7 d: @$ v5 A8 `8 n
5 N8 ~6 b! D4 A* _" S# PTON_DELAY @ AC100V，100% Load 3 V# O* C+ H3 K' ? ~
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 3 Q& {7 L* {: r4 G1 @
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
% l! w W- z$ H7 H6 n1 O; L# FTON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 z3 }- H3 `' f" }3 v( D# T; n5 G8 qVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
% d; g0 N9 ]! T# d3 nVOVER_SHORT @ AC240V，No Load ' E( L1 ?5 I" O" L# h- V
/ q' l0 i0 N0 R9 J/ y05、其它重要波形测试
E( S* |9 E; i( T) I7 d4 Q& b' P! I, Y2 m" P3 p/ ~ g
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
; X0 d* S/ f0 x8 D" N" }
, a- y7 [( U$ }$ yAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load ' x6 F/ B. m2 Q: X2 J
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load - Q) Q( z+ A, v, V
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load
$ e8 j) M2 o7 B2 FAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
. O" w: P0 P, DAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
! x2 q' k$ W& @) v' XAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds " a, a- n6 c6 h2 |
! }' l* L# e; a! l! w( r
06、EMI 评估测试
9 \5 F* q' f: @: ?- w+ [
. M- X; a2 ~# _. v, b: K" n3 _( [6.1、测试条件：
' u; B8 P. C! d; r输入：230VAC50Hz；
" S1 G7 y. X" R2 G7 ^3 P输出：20V2.25A；
& w+ v4 k& B- B" H( ~; n& |负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B0 l8 c. w& K, K9 q# l+ n
传导L 线测试PK+AV 7 o2 n/ w* `5 O% j9 o+ H# p; F
传导N 线测试PK+AV 1 [1 P# p6 P0 p1 G9 u+ R
辐射测试PK+AV
( L- @/ [& Y6 D) |: a# F! F! M; I1 X1 K9 u& ]5 a
6.2 % r8 F$ |9 R: n4 N) ?
输入：110VAC50Hz；
/ p$ i& W: m9 J" r# ~( n# E输出：20V2.25A；
9 o9 _+ ^: ?: Y6 {负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 \9 J( d; t. L+ k
: I+ ^2 d$ |. |7 r3 p- S" {传导L 线测试PK+AV 2 K5 y1 z$ P. F8 h4 W' O
传导N 线测试PK+AV 6 ^2 ]' S* c+ M0 d
辐射测试PK+AV ' G: u6 B- `+ ]3 Q' k* H7 F5 R
|
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