本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
3 z1 @/ `& m& |2 C7 p. e* V. S# E
( ^1 W- B" M8 v$ X本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。" w, ^, Q3 G5 D$ Y! F
2 u. G) g; R) 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！
( a0 G! }8 Y) ?7 h0 {5 \3 Q
0 J7 U: y: e/ n# K01、样机介绍
7 \$ B) F A% k0 S/ g7 S5 B) F$ V8 I: \" v/ y! G4 ]- u
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。* A9 |& b4 v, k
/ Z& L, @% C% A: B! y7 }3 t) I
- T5 h+ l) ?# ^
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 # S' T/ v# N6 K* O
CR6900A4 M5 Q& H& u: L0 c/ J" F8 Z
+ h. m0 F8 ^( S8 i( u) o0 l" v; Z, lCR6900A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。
" N1 g5 g+ s& ]* f5 ?9 \+ n
( a* U: L+ v9 H ~" w' N2 pCR6900A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。
k3 t7 ?% Q; c( A0 B5 F
9 m4 V9 x/ U" k/ Z主要特点7 S: _- a- Y$ @
● 较低的启动电流
& p6 B0 T9 e8 ^" [7 J: Z9 k● 内置软启动减少MOSFET应力4 _" Q6 B8 F7 E
● CCM+QR+CRM控制模式5 P' ?7 z8 _" _ q
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡% M& E* q9 i$ \
● 内建频率抖动功能，降低EMI
9 f6 R: V2 v) n, K: {) Z● 内置65kHz和45kHz开关频率
; g, {; y9 x8 b# N● 内置125kHz倍频工作模式6 F4 @- }- v' U. N
● 轻载降低工作频率
4 w5 Z' J1 L3 `' W" H● 可编程外置过温保护
8 ]- I" c4 _9 E) W0 H. O● 最大输出电流限制
( r0 ?* m( f0 U+ u0 ^● 自适应环路控制
% r, X3 Y$ p# t$ @& P5 T4 O: d) M● VDD过压保护和输出过压保护功能
5 ?# T1 t3 r* z- R● 内置前沿消隐电路/ a2 Y/ C5 V! l9 C
● 内置输出二极管短路保护 q1 E6 N# G6 c$ u
● 内置过温保护
' J# d F- H% b7 B% r4 V- C- |● 过载保护
/ c# ?. P, M( N1 u, ~/ }6 m0 V● SOT23-6L封装
/ }) x1 u0 N; F4 `' ~1 b v9 `. g" ^; }$ \
基本应用
# L" l' @8 O* H( [● PD电源2 g" T0 q' W6 y/ w8 G
4 N. I( v" j( b/ s6 W典型应用" C& \5 s7 \/ }; S& _( O
2 |3 ?2 z n! N
: a/ O, i! }. h, E, ^; q# N
管脚排列
6 m" b+ ?2 o1 U+ b' D$ h% R( q7 _) l
管脚描述, x' b3 m% |, X9 p9 V8 {: E
8 q F: U1 R& m; t
3 S- H; ` }8 T X) \6 r* c) M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。
) p3 x. ] r% M7 K* p( T! W- z) D$ N6 k H- O3 y0 F
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。
5 B# ~0 @$ `4 P) c `1 S- R. o0 r: ~- g' S! S6 n
02、样机特性
4 _" q: i% B, r* `1 j/ \, M- s7 q) i' ^; H 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。$ B9 ]) r* L; \- Q e
9 t+ }% A: U; a4 |' G
2.1、输入特性：4 u0 s. G' y% w$ t
7 d7 a* A# Z$ ?2.2、输出特性：2 F* ~0 \" p8 g2 ~' G# F
, Z8 d _9 z+ M2 P# L4 h
2.3、整机参数：* z% o6 i$ u, r5 ?' r6 k* T
3 ~/ [; e) d& j* J8 F# `& q2.4、保护功能测试：
6 V, y# ]$ L: L" R+ u6 Y$ m5 z' p5 d o, L; e
2.5、工作环境：6 Y- S' p$ |/ `( h
5 W# ~6 k0 N `4 d' c! L2.6、测试仪器$ h' W) A; \; b4 K4 }- o" @: m. H6 \1 {
% |2 R; c6 ?* |9 h03、样机结构信息
- y& Y- t3 ?& J+ G L# K0 y; h+ b2 ]0 ~! g' ~1 S
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。4 e1 r5 u7 G0 k+ ]6 {" R* i5 k0 {
, N. `+ n" J8 f+ J% Z2 O" U) H
3.1、电路原理图及PCB 版图：8 E6 c" d r4 g* |" C
（1）原理图：
7 ^% V1 S; x7 w7 Q* @. E8 [2 s7 e4 f0 T: Y- s' ]
（2）PCB 版图：, ]* J7 f9 V1 u/ p
4 m& h a" p3 r3 R$ u+ s* y. ~+ i$ V+ g. y, D
0 @2 B% z7 K. G0 M5 ?. G/ M# }" p/ f% [7 \# `
2 V, | Y8 |9 z
3 g( ]) y" M# K5 V" p3 d: [( y
3.2、变压器绕制工艺：9 w, x, o; G- G; j# H. t* F4 B
（1）变压器电性及结构示意图：
4 ]* J4 ?1 ?! n" S0 V' N* ~3 M4 c" l
) c; M' H5 ~( g（2）规格参数：
) N0 l3 a0 U1 ^9 O& [7 C* j1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
8 S% Y4 a% M; y# ?6 V2）材质：TDK PC40 或同等材质；+ T. X* P6 a5 c# S1 n/ {+ B
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；/ C: C4 ?$ `2 j% G8 Z
4）次级: 三层绝缘线；
0 T# T' H' l6 Y& m' L. s0 n: v o5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
' Z7 J* }( d0 S9 q; ^6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
: d4 S8 k. `# D' r* `) m7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；! m: y$ d$ z7 W m
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
% a& |0 j/ n; W7 s. O6 [+ O9）成品要求:浸凡立水。
) {' ]5 _- O Q6 R$ ~: s' h. J8 C; E' `; N, q
(3)、变压器参数：
3 n7 n) |4 c2 a6 c8 \7 o7 h& ?6 w+ M; N0 R; R% A$ n4 o/ ?
7 ^+ x: t* ? C6 W- i3 h, {/ W
3.3、元器件清单：2 j3 g! G' E* w1 N& e5 D9 x# m
+ w& @4 G' W4 @6 |2 R- L" z1 E
9 [3 p2 Z' t. C. H1 ~; k& o8 }
04、性能测评# w# U, I$ V1 i
$ `- N( [" X/ 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。- R: {) P3 a* }; }
8 k. C# ~) y3 y4 o* P: [/ R' e6 \/ B
4.1、输入特性：: w7 @5 c" e; w' O$ Q4 B
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 m4 d* t8 x$ L+ k4 K y* N
; w+ w# u( r7 Z, @; |, d
表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)2 E0 [7 d) w# f, S0 g3 T* K9 X
7 ~! l I! a: g3 k
0 u+ x2 D- k& P1 K; H% Y表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
5 A2 O, E* s$ i7 A
: b* I* g8 ]3 N* x( M, ]+ {5 d表3、输出板端测试的效率特性:
$ D8 N+ q) L j. H5 u, k# w, }5 U- f4 b+ h: g; w
4.2、输出特性：
9 m% b. {* H" _+ ]8 d/ j注：以下数据均为板端测试；1 ^( X p7 B; w3 V0 ^ \
0 t) ?3 n" t3 V) M. k
4.2.1 线性调整率和负载调整率：3 O. `. C& z. Y. R' }
1 s1 Y* d- ?% u r" {6 X表4、线性调整率和负载调整率6 n# M* ^+ A( l; v
, k5 D2 q \) d: h( U& j
! i1 T& C& B9 _' G% S9 I( j4.2.2、输出电压纹波及噪音：
/ ~& L n+ }5 R) C0 h
, h' b |# U4 F8 n8 {5 p! 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。
* e6 w3 |6 \( C% i( u# b9 z6 [/ p- l0 M7 F5 _; |- Y: w: ?! x
表5、电压纹波测试- c, s z' ~% p- Y- T
- m% o4 ?6 v; _5 f8 v& r- h' B0 u0 f! ^: ~8 L
纹波噪声波形图：
2 [/ h# @+ d( o0 r- {% t. j1 V; V% B) X& E' M8 K' L) F# ?# B+ S
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load 9 }/ J/ g. s6 c
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 6 m/ p c) i3 s: U1 S
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 4 a$ x: m o* h r# ]
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load z3 C, ]1 Q' B# Q! ^5 x+ W
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load - B6 {% x8 U3 Z1 h e" ^8 s
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load : j! V7 Z3 }; C4 D
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
$ ^2 X. U1 I! u
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
7 T r; k4 G8 i8 N5 K' t
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load }2 w! I2 V, {& h+ H
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
" y3 G% s+ d6 v: J7 D4 ~
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
& O# V$ h5 z$ A% Z, D6 R0 n( ~* _
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load . J7 j; v! Z6 i# a1 [$ B2 s
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
+ v# |& k \' U8 M/ D) {( E; ~1 S
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load - `5 w# S7 L+ c9 Q
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load / O" e; x6 U3 ^8 }- t3 @
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load
6 z9 R* A$ z; A
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
) ~, G8 H, k7 y! D: G. t+ y& l& S
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
5 P( E( M$ O! h7 ?$ K- y
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load % P h$ G# L( Z
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load
3 l& ~) }: V! V; M4.3、保护功能：; z; }8 j/ L: V6 C# z, C
1 d! \& }: N- _, m" u0 R' e7 i
以下测试过流保护、短路保护功能。; _3 v3 R3 H4 f2 i" a) r
: S6 B5 x3 w: M" b8 N" X: }7 Q1 r
4.3.1、过流保护：1 m$ r5 D- O+ |+ ]! ?0 V3 `
* n8 @" H7 K0 g7 |4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A Q; `' k u# \3 T$ z
4.4、动态测试：
; i1 `1 ]9 k) N/ p1 X+ a5 o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。7 T0 D# `2 V# F/ h* s
9 n/ e" a, W% [( x, ~
% ]: [1 i0 H/ [Fig21：AC90V/60Hz,5V3A 7 @) V! }4 @) W9 I# w
; r' }- S! Q/ H6 t/ F7 L2 O: ]# C
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A 0 P% X3 m* e D. R
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A
& F) V# w9 J4 E1 ?" N5 K2 l8 ]Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
7 z4 v4 u }: Y2 E/ ?Fig25：AC90V/60Hz,12V3A 2 ~6 F% |: x, m6 Q, k$ u3 p" N
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A 0 e+ U$ ?) ^% p8 Z
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A ' H- k; p3 B% A- b
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A 5 i/ Q6 E2 Y; F4 V- P2 t
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
, a/ {6 f+ V* P0 D6 wFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
: l* I* F- ~- o8 V' [0 G$ X4.5、系统延时时间测试2 Y' u% w. z2 Z- f2 ~
. N' ]' l- E1 a0 ?
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
* T7 H, F+ g$ B. J" W4 r N( ^3 j; A; g" F# C" H9 H* R1 b: ?
0 k# D6 O: F0 {% _6 k5 CTON_DELAY @ AC100V，100% Load
9 x* B# {8 {/ x' [; }, q! LTON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 A0 w4 s& s x0 L; e) w$ XTON_DELAY @ AC100V，100% Load
. O* c; [0 q4 }) G" V; RTON_DELAY @ AC240V，100% Load ; q# @! J* \0 ?0 ]7 q, o
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
0 J! B" q D7 _# VVOVER_SHORT @ AC240V，No Load ( D5 b1 }- D! B. F7 {; Z
! F4 V2 j( [6 G, p) `/ @( a
05、其它重要波形测试+ |8 j* p' O3 K9 G. `! y% p
2 t8 a! A5 L% O6 lDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：% a9 @5 B. k1 S2 ?
& K8 S# g9 N- ]7 H6 O. nAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load & N) ^9 |) S# O$ p( n5 @. _1 z( `0 ^
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
: _4 K- Q9 o6 x- q L6 P6 O$ eAC230/50Hz，20V2.25A 100% load ( c) ?1 c' z C
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load " `- S0 H/ O/ r+ Q/ @9 k
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds - r; q7 B6 G `; ^
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
5 N, m3 s0 m* J
8 h* `+ T5 p" `+ p, n06、EMI 评估测试- U7 a+ s+ P. I! S1 [
8 n/ ]# L/ s) r( ?; C0 t5 ?. F6.1、测试条件：
p! \: F1 N3 l输入：230VAC50Hz；, A& {9 K& b' \
输出：20V2.25A；+ L. X9 Q3 R3 o5 Y0 a( B2 ^* ^4 u# H
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B8 D% l0 N& t% O, U( R5 Q
传导L 线测试PK+AV
, M& o! o' M* f0 t
传导N 线测试PK+AV
8 z/ z; f. _' z% i辐射测试PK+AV / R8 G/ `" O% U/ N
6 p' |7 z% R8 D- ^6.2 ) p3 N6 v' y0 E4 B2 _
输入：110VAC50Hz；
: P; |- o L) z9 I6 X5 b" D; g输出：20V2.25A；
' V6 { Z- A( W4 k7 Q2 Z4 @+ S# Q. J" E6 x负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B5 S8 |2 m+ v Y' t0 x
: n" _2 G }/ S6 _7 v
传导L 线测试PK+AV ' v% a4 X) ^* o/ l9 l
传导N 线测试PK+AV ! J0 L, S' t( T/ e$ d5 h
辐射测试PK+AV
7 e( W; L; q9 X/ e |
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