本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 3 S+ y1 }8 O( \6 H! P: G' X6 C
' F/ m W% t% E2 Z; ^' `本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
2 a8 C0 j5 j- J8 X" T# \( ]7 O0 R R) p; f& C% o8 z' g
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！ v8 s; f6 e+ [5 v1 Y
" |' U7 b( Q k+ r01、样机介绍4 U0 W! Q5 U$ l! s
) @3 X0 r" r. V. S+ o+ ]
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。
9 x9 K' z7 n6 [3 R' B, z% E o: O* _9 n
( g7 M& _; [' C# P7 w: `
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
2 ]: v P# }; |; T6 k2 H! y4 |CR6900A, f: N, D, l# X) w
* F. I9 C r; F; l0 x2 u2 P' WCR6900A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。
! v' `$ g6 `7 E: U$ z$ D( p5 M+ C
S8 Z3 r- D6 o p+ kCR6900A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。
: s% x" I; K- W
3 K) i K# w; N X. x2 z, F, w主要特点
/ K6 @" \7 J; y6 l● 较低的启动电流
3 g; U7 {6 @! u s● 内置软启动减少MOSFET应力+ Z3 }8 J8 }) M" X! n" J8 o9 H
● CCM+QR+CRM控制模式
2 B1 \/ J) J9 f% D4 R● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡; [' \8 L9 n; _7 A0 R
● 内建频率抖动功能，降低EMI
* G/ u- P: M6 [- {, ^" D- X● 内置65kHz和45kHz开关频率
+ @- E# k) i. v8 r M● 内置125kHz倍频工作模式
) y1 \# z3 q2 P0 Z" \; S. J● 轻载降低工作频率
% ~7 d8 Z) `6 z. O● 可编程外置过温保护
2 s p0 L9 k1 @3 q! u* o* b3 c● 最大输出电流限制
5 c, @0 x$ L, J) U● 自适应环路控制* h6 k" ~) x7 r) ^) |7 B5 c% T- H
● VDD过压保护和输出过压保护功能
1 m1 B5 }; p1 ?4 B" s9 T● 内置前沿消隐电路8 n5 [ ] ~ Z+ b$ [- C: a) _; k
● 内置输出二极管短路保护
4 f0 s: C, O$ {, v' q- y● 内置过温保护5 l9 @* O3 x7 Q6 Q& f6 s
● 过载保护0 H L, U$ }: j3 B- i
● SOT23-6L封装
8 ~/ |2 {$ ]3 x: m* T* G, E- ^ k2 |9 N6 a( |
基本应用* B" g/ @, A# Y0 d" M# R
● PD电源
3 v4 l! h, ]& z" R0 b; e
! I. W8 t* C+ ^3 Y3 S典型应用
% ~# o6 d2 e" W/ W, u$ I# h' R* U' ?7 D4 Y" L1 ^5 Q, P
6 k/ H% r" ]6 e5 d) w [- k管脚排列6 M! J) z+ G2 m: w' P2 M6 r
. v. j5 y% G' s( q
管脚描述
0 J w' p2 @( d; X& X& G1 ~4 X. n5 z5 x) Q4 m
- h$ U9 f; J8 U) r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。1 [7 r2 K) I- H& o
) v1 @3 D; Y# ?8 `, ?2 v" [- c, P( D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。
& r2 \8 M$ V; q; [2 s% x7 E0 `
$ J' Q) o% A3 o: ?) f02、样机特性# E. W) h( o9 T' y$ S; {
4 i- H$ k" X" W+ 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。
5 U+ P2 r3 c' i* e! {3 `0 x5 V
3 [+ E3 M$ y5 x- K4 w. ?2.1、输入特性：: @ O+ Q# \2 l0 W, S! f. T
5 B7 w* f* _. x: s4 P* c" b
2.2、输出特性：7 y3 R/ e# x& Q7 b" U1 G' y
. x6 L/ Y$ l+ K' b6 H
2.3、整机参数：
9 Q& ]' G0 `4 G Q% n
. D6 x0 s! g8 d0 F/ _2.4、保护功能测试：7 f' W$ l3 Y2 B# |
2 ^7 G* `% G7 C2 I9 p$ R8 @- L
2.5、工作环境：2 n4 N9 v( u( L1 T
# c% \ n2 f8 o S
2.6、测试仪器
, Z" l. O6 y) j2 @4 j1 F; n7 I$ `- q' ^( U7 O; R
03、样机结构信息
/ e9 @( v+ ^6 `8 Z8 \
/ p# R3 {% {7 L1 Z; M' `% i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。
3 L6 i8 c8 A0 h3 G& h' ~8 m
; F3 B# }1 R+ ? i: r+ `3.1、电路原理图及PCB 版图：$ u# A8 m) b# S9 |/ G
（1）原理图：
4 ~2 s* D' n |* x
$ ?# O# X' j1 k8 w（2）PCB 版图：
6 g& }; r. w9 T4 w( C' Y5 G R2 g. o: h+ ]" i& u
2 s8 j/ r& `, e$ t( ^4 ^" n
9 M" X7 K8 g- v5 t1 L
' g* T3 Q, ?$ _; M7 A9 y7 g
: J# g% P9 Y5 g+ K
9 k9 V" v/ s% G. T3.2、变压器绕制工艺：& ~* }3 V% E8 |8 G% n& D/ }
（1）变压器电性及结构示意图：
9 \9 J! G0 P- U0 Q& K5 p0 @0 ?; _# _4 i2 M7 v1 T M- Q
+ t T4 r* S% q5 F3 W! p
（2）规格参数：0 V, K+ k# R/ y! K( a
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
3 C' d% \# `# [' |) C2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 |( M8 r; @/ z( P4 F* c3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；0 ~; P4 r9 E- d# q! k6 E) [) ]
4）次级: 三层绝缘线；
. i+ e% X S D# a5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
- c+ @, G) x+ t3 U/ ]6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ w8 y1 H2 ~7 a3 P7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；4 N4 S1 z Y! D/ G( l) R
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
3 ?1 L. g8 B9 I6 l# \8 V/ X9）成品要求:浸凡立水。' Z0 W0 k* d4 ]
2 ?/ ^, L+ [6 t3 ^, {" j
(3)、变压器参数：0 ?8 C2 W& _! \, q& T& P5 F
9 g3 n9 c7 w" ] Q- a
4 u% l7 s; \: ^' H5 |% \6 T3 s3 ~0 {3.3、元器件清单：
' W9 t" j2 r6 _& N5 O9 I8 b) W3 f# O/ `" q, F
' l7 z. E. m+ j. Q$ l
04、性能测评
: n( O+ v- e" r! D. _" ?6 J9 j+ Y J: v
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。# x: t# C/ h2 c4 B) L4 `) o
1 x4 z, W) z; u4.1、输入特性：. T, R9 j4 f' s8 S) W# c$ z, k
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。
4 a3 b3 v! [& z3 d9 U8 k) U# T4 c4 ^7 ~- h
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
0 P3 l# h8 L6 D$ h8 `6 N* R* P- z8 S5 @0 E& D4 Y4 m, `
L; A) D* d) V2 A# E' W# a表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性. {2 o+ i5 n# K, t: t- B
$ [0 l5 t9 P1 K, t, S
表3、输出板端测试的效率特性:& j3 F* i, l' q+ k! X: M% M- i6 z
7 ]( [" b* L) O
4.2、输出特性：0 O0 I0 i" D$ a5 c
注：以下数据均为板端测试；
3 h% ?/ d- |; \$ m4 N) i( T2 O4 ~1 b- r5 z
4.2.1 线性调整率和负载调整率：' W2 j- ]) @. Q2 u6 b
& l. n0 t5 C9 g) Y0 n2 O6 z9 k表4、线性调整率和负载调整率
! D5 m% |3 t- L: e0 j# z
! n0 ?" m9 [ _) k9 L9 U% i& e/ y4 ?' X. B) E# n5 k. K2 ]$ F# H$ y
4.2.2、输出电压纹波及噪音：+ }# R. H( I- C& t8 E4 Y: p
7 ?7 o# J( k i4 q" _
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。5 w* Q5 h8 k% ]" m
( _6 h' K( `2 ~7 D' ?* s1 Q9 ]表5、电压纹波测试5 f8 J1 o" X) j7 z. e! I$ [
B U4 G& i" _3 N# x2 f6 u6 ^7 G7 v+ l* }- F
纹波噪声波形图： w, L s! V+ ~
* |; R2 U C% C6 t" Z' \Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 7 u2 S* ^: r) j8 a
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 3 c$ }; @: G: K& a
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
, h0 |+ z$ \" y) j* O GFig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
9 o3 ^( c9 O+ F9 K8 G# }Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load " R# D4 ~7 y! T/ b' R5 B
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
9 |$ n; g, L! O2 ]
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
0 J2 c# q8 {" i4 \
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ' D- U/ t+ d) c, W& k$ O* M
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
) I* j. Z6 K" Z) b. {- v
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load % o5 p. R7 N& h2 ]( u1 @, P' a
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load ' C" A' G( u3 }
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
4 W' Y- o# J! j+ {. f
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
$ H+ X F3 V4 r4 t# f
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
0 M. {/ _$ s9 s0 K! [
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load ) W" _; G7 ?6 w3 V
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load 2 I9 i4 X( K7 ~$ N" Q4 K
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
$ |# M) M$ W! z# Q) h+ T# S
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
+ G" y* q. o) N! D3 `' p
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load + n- f1 w6 y+ v' z* @$ D) Q
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load * S: \* I/ L. V
4.3、保护功能：
6 i/ e# m2 Q* j0 g8 b$ ]6 B5 r, Y. l6 ~$ n1 e8 P5 d
以下测试过流保护、短路保护功能。4 @) F$ s6 l+ W/ ?
9 Y; m% c4 \% n4.3.1、过流保护：
( _" j; E2 @- e8 g
& `% d0 w2 d7 y# g4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A8 x8 Y* e) z2 T+ Z. w4 V9 h
4.4、动态测试：, Y4 L; ]' A, t1 E$ l# D
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 w) A6 w2 z( k% |, p" B: V( t! y! U$ Z% D
5 m; c' }" C: W
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
. M: i% n0 w! d, Y. V; x( X+ h* y: ^: @* A; m# T N
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 2 K/ E, ?, e7 q- r$ z3 A# ?
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
# K5 |' \, r3 S/ E6 C; f! @2 yFig24：AC264V/50Hz,9V3A 3 i0 ^+ u7 s) {' e8 p
Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
6 h/ P j0 R" e: \: p' OFig26：AC264V/50Hz,12V3A
5 S; ?- u' e6 k2 D0 E5 S- tFig27：AC90V/60Hz,15V3A * c, s. g7 m5 |7 p. }2 S
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A , Y$ y# t0 U2 f
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
' |2 j6 `4 I: {* F; U( T0 [Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A # d4 g; `9 H. ^2 H* `
4.5、系统延时时间测试- p* c1 m/ R+ y, l4 p3 `
9 b! [6 c. V0 F5 m6 Y' o) p注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
5 ~ ~& \2 W+ m) `0 j8 M. O8 }3 B- D5 E7 M6 C
$ m, [* \6 c2 @) p
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
; N/ S9 x0 S7 V# z; r" Q/ O' [5 r3 ETON_DELAY @ AC240V，100% Load
% `* F' r) K+ ~+ STON_DELAY @ AC100V，100% Load * A; z; f, H u) u" n/ ]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load . O. \' y. A: `# W8 _3 t8 y2 H9 C
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 N% E6 l: v6 g$ s! g# y V) C2 yVOVER_SHORT @ AC240V，No Load
0 {9 u. ^: a* K* n9 g3 [
6 |! }+ N: t$ \4 G H) Q05、其它重要波形测试
! l. h6 D0 I* S
( ?! G3 F; p% Q. f2 {( BDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：9 R* c% s8 Z1 L
7 {. s( j" P. I1 v; j/ Q0 \' X' \: |0 EAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load ( k" j5 N5 T; ~8 z
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
4 X9 L, m1 T$ E9 F/ u m' P9 W# uAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
9 h! u, a0 F9 X: o+ fAC264/50Hz，20V2.25A 100% load
" u* n; u# ]9 m) X9 O+ d; h& Y& L# sAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
, _6 i! p7 w3 e7 Q7 ^- WAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds & L* n9 k/ X: J
5 S6 Z2 {1 u/ P7 m* y8 J
06、EMI 评估测试8 Y' P+ P7 T3 [$ l; g
: N0 [' v, K5 ~6 P
6.1、测试条件：# w- v# @# e; C, B2 f7 T. h' g; m y
输入：230VAC50Hz；1 X4 C6 ^! ]$ l0 A
输出：20V2.25A；' C, t+ P5 `6 l- Q
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
9 v$ i/ Z4 L4 q7 h- |" Z, |8 C传导L 线测试PK+AV
) s: @( ^4 Z f- s% |+ p
传导N 线测试PK+AV
4 x z% a0 g3 U" O# ]辐射测试PK+AV . u+ }7 M9 c% e: l* k
: x. ^! b) J. D- r" @9 p$ P
6.2 / H/ D& f( ^2 Q N! {. }
输入：110VAC50Hz；4 T5 g2 P% W1 b s' j
输出：20V2.25A；: A8 a4 }) P4 z# }# n8 G
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
l2 x3 f4 m( s) Y, E& V! g+ L
* T0 \, \5 ]* ^ `+ y4 K传导L 线测试PK+AV 6 y" E, \. f3 _. F6 J5 O: k
传导N 线测试PK+AV - q% \7 G% {. S0 I5 p1 c
辐射测试PK+AV 5 R' ~7 O- U! Y
|
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