本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑 ! e( `. ~5 f* K7 b
+ l1 Y) ? f1 `% E: W本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。
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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！$ n% ]' O% P- N$ q. b" n) v
" @( g0 g8 S6 }8 J6 T% v9 y
01、样机介绍3 X8 t- @2 w3 J, m' \) h/ o
5 P! ]* @8 I+ C( J2 x( r5 y
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。
/ c" H7 c" k" g6 A+ w! w% H9 K! z8 Q. i, D c" w$ q
( x# u1 b6 s5 ^. p! N2 v% m
CR6900A_45WPD 工程样机示意图 ) N' B! ~9 T9 {5 W0 t8 e J
CR6900A
+ k; A Q2 K# ]8 g9 R' X7 Y1 q6 X% s" g7 M# e
CR6900A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# \; d# {# A' K4 c2 c$ F: U( k; b+ n
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。2 G! E( i0 s7 v$ ^% ~$ t- g/ d
6 m" [& a/ K4 k% e4 q* [主要特点; A) C# \, s$ c% D5 q" s: r. |" d3 m
● 较低的启动电流; X1 S, |0 G; ?, }' V% N9 p+ o
● 内置软启动减少MOSFET应力, n1 ^: u5 v$ N: J3 S N; [
● CCM+QR+CRM控制模式: |: J" ~0 r5 N2 L
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡; }* [4 D+ S, h
● 内建频率抖动功能，降低EMI/ |' p9 Z5 w) V% n! F6 K7 s% e
● 内置65kHz和45kHz开关频率
" [ M! ?. k/ L● 内置125kHz倍频工作模式
' r) ]! d- E# C2 f" R/ C; a● 轻载降低工作频率* a/ {6 `8 f. C! i" O" Y
● 可编程外置过温保护
$ j, {8 o5 c- b1 @; D, o● 最大输出电流限制0 j8 i- K( `# V3 K' u
● 自适应环路控制
. A) ] h, q3 |8 f' f1 W● VDD过压保护和输出过压保护功能
' k- e; n ?& C: k7 A5 g; V● 内置前沿消隐电路( m& I) |4 W2 A, A
● 内置输出二极管短路保护
( q- X% N% [" E _! d- J; E● 内置过温保护
- i% N9 D* @, @6 |: M( q● 过载保护
/ K6 k8 ?+ R: Z; x9 D* e● SOT23-6L封装
9 w& L8 l# { `; [5 n) ^
3 K$ S1 D7 s) \) _) ^3 ?& N基本应用
, J j8 p7 q/ S3 C! s9 J4 B● PD电源
% b5 w+ R% t& [& v1 c
: b) S3 s; e8 S典型应用7 R* g5 B" d" V0 A3 |" {. ^
/ B+ I' D' d* g! Y7 T' r, C0 q7 E/ O% c6 Y
管脚排列
, n: B( [% h- o+ W. E$ h! L( i5 p3 x6 Y& }9 D. a4 d& a
管脚描述3 k$ _( | S/ A% C. N
8 K. X! n M; c! Y3 z" {2 x& ~* c4 ~* @! u& y3 ~
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。2 O# a3 B/ v5 N5 M$ m; u/ k8 K2 r4 t
& W Z. N9 N9 w4 d5 M. 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。
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02、样机特性& v' ~+ K/ N2 n w
2 v! C- |1 o+ v! g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。/ T" k# w% |& I! F2 X* |4 z
! N! z" M5 }/ J, Q9 @2.1、输入特性：1 X) r- ]8 Z: C' w
) ?; G! V* t9 w @8 Q3 `4 |) e
2.2、输出特性：; n1 f' r/ L I$ D2 a8 b
! b# H7 v% O6 j l, j- F# H
2.3、整机参数：& z) ^+ \9 @; p3 q% M
: B2 y7 i- ?" ~# f7 h
2.4、保护功能测试：$ a% m1 N& u' L5 h3 t* m/ y
2 G; [8 h3 K& O0 B8 s* ~! r2.5、工作环境：
8 X7 `8 Z! ^. b4 `1 {6 J
; e) n1 L: E% A: N& {2.6、测试仪器
& f9 y" [; f9 w0 D5 q6 i' L9 \" @0 E; y( U2 @5 P6 {4 X
03、样机结构信息9 ~1 t# y# P' ~( p$ g' l' D
1 \7 d, B0 A( ?' T7 ^! y* ^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。
2 S0 L, @9 [# g0 L7 k# _* X
# I3 ?: Y. t7 V3.1、电路原理图及PCB 版图：3 a. } w2 X( U: X. b* v* w: o
（1）原理图：, n6 P+ K/ j# a5 v
! A' h* g: j. i（2）PCB 版图：
0 O' D1 Z A! P$ B0 ~* W
& X( e$ w! q g2 b' h0 G+ ~) q! Y8 W' q
2 q5 C* r! {, ~% v
& v- Q/ G; \* M# W i( |
, k# o% \3 n# |; D# r9 [! O, E; q* R" b( D# p* B
3.2、变压器绕制工艺：+ P8 I" x$ z2 y0 r) ?# s
（1）变压器电性及结构示意图：
2 n! u% R$ z. G3 R6 ?8 W& `3 ]" W2 l2 P
0 x& u. i. \$ @1 ^: o7 z( j- K（2）规格参数：" a0 X1 j+ R1 s# |6 ]! H
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
- z3 T7 l/ L% f2）材质：TDK PC40 或同等材质；
; n) t0 p) G4 k3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
T0 k0 E* s8 I3 g) V1 w* _- S a4）次级: 三层绝缘线；
, _9 G4 G0 s l5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质； X# Z ~+ D3 ^; K( e1 D$ P% g5 x
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；# E! M; `) J8 S4 H9 ]/ g( e
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）；
/ h( i8 \- j6 L0 q* D8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；* d" Z! C ~+ W
9）成品要求:浸凡立水。6 x8 K1 ]; g& P
+ C% A4 E- T1 k
(3)、变压器参数：, g6 E! w2 s- u6 G5 d8 P6 c
1 ?! d V. F' ]) p! @3 F. j9 d
5 W) F" ?( s, q" ~! s, k3.3、元器件清单：
2 Z4 N U' [' ^5 A6 `: A5 H. a/ ?& P
+ ?& W1 C; _% ]0 r
04、性能测评+ {/ u8 x7 G, |8 F! k1 @" T
9 |& Q) l: K: k 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。! ?( Z5 z: X/ }
8 i. C5 S/ J, v5 c: K1 i4.1、输入特性：/ H; ?* |: S2 {1 b, U
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 E3 m6 W# |* Y7 b- }5 }
9 l9 J4 @! x# G" U7 s表1 、无负载待机功耗(输出5V 时); b# V4 m5 T4 Y. m
( j" b) j3 j) s
1 T3 }: r m2 Y表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性6 o( ^' j( b q
- g& Q. V0 Z$ E3 V3 }4 b V9 ?+ ~" F
表3、输出板端测试的效率特性:
s: e7 z+ W7 j) x' P1 ^7 j% i: b" W/ v& {+ q5 w" L
4.2、输出特性：
: d* m, d; K5 W; ^5 d( m( D注：以下数据均为板端测试；
2 @9 x# O+ I( w5 x4 z4 }
- T8 w' T. W, z: {8 W4.2.1 线性调整率和负载调整率：
% y+ c+ }6 c7 @. h" P
' C% b& k' L+ S$ U- \1 L表4、线性调整率和负载调整率
4 V/ K& }$ C9 W8 T* r" k$ @ S5 ?2 M3 ]7 |! d6 m" O* [
( k7 A% k! }+ a' y# g; K4.2.2、输出电压纹波及噪音：
" Y$ l) V1 a5 o& D G
, ^1 G" \- W- k& A' a8 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。
+ O5 o) R/ q8 D6 U9 t4 {0 u% _1 h7 u8 }
表5、电压纹波测试" E) l1 Q# H* B3 i* Z- ^& O9 ~/ ?
; l7 z7 M2 x- T" a: `3 A0 L' T. u( j+ e G
纹波噪声波形图：
) ?3 D( u' x3 @/ a6 r5 R$ u& o! A9 a1 O% n( F' V8 r% A
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
( D, T4 }, c$ ~) @' @5 DFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
+ ^: p d- t5 M( w1 XFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load 8 |4 S7 ~; a$ [3 Q
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
% n4 z( g T9 q! }' gFig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
) X, ~: ]9 }3 `3 Y+ KFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
& y, V: r! ~- f; U d9 Y5 s; C7 Y; F
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
\- r0 t( W7 n7 O& O
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load ( s9 w$ X4 x9 y" t4 G2 \
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
; \) y3 u; D: m& ?; }4 a
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load 6 V5 x' O- V; q, w& @
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
; D1 C$ t; L" g. h
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load ) H% e4 x0 k1 u# a8 A; h
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 2 F' M, T4 s$ e# D7 e3 {" P
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
, e8 ~! O( p# A4 h) J8 h; z
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load ( U9 N0 B/ Y. Z. f% O
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load / c" a9 c. g8 m
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
( [" u6 e5 \% z( Z: A5 g. I" U" k
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
. a1 W6 m8 I$ [2 \: Q% q; a
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load ' M% A7 G5 c4 c2 Q2 W
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load ; Z1 p+ m. I6 Z% \# U {: Q
4.3、保护功能：
" v, u. E. {) q7 e' J1 [
3 W0 X) X! h* _; D以下测试过流保护、短路保护功能。; m( ?( R* o- Q3 p& x' E, u
2 j7 h, q3 }) R3 `$ r
4.3.1、过流保护：
7 m5 |2 s/ B- ]$ P" Q5 f& y" o
3 B2 ^5 {8 M) g e; l4 V5 m4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A/ B, L' t6 B& J9 Q1 n* \
4.4、动态测试：
7 a8 o* { `/ B3 W$ n4 x+ z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。$ U5 B) \% j3 z s
; o. W2 S I! g7 H5 p: u" _8 O: a1 ~1 E# _9 x" F& F" K
Fig21：AC90V/60Hz,5V3A
; _* x6 }0 e9 }" k: V' Q2 z2 G3 [3 ~2 c- K3 C, X
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
: l4 R0 U0 n0 RFig23：AC90V/60Hz,9V3A
9 ~6 B Y& ]8 j% M: GFig24：AC264V/50Hz,9V3A
6 E7 g" O- g1 y; Y2 h! o2 lFig25：AC90V/60Hz,12V3A
2 g9 ?$ g2 ^3 mFig26：AC264V/50Hz,12V3A ; X# Z4 C* F8 Y7 P. K. Z6 m& R/ M
Fig27：AC90V/60Hz,15V3A
a8 ^3 A; }( ~* ]3 CFig28：AC264V/50Hz,15V3A : \ M9 Y l8 _# R
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
5 L0 e- [: s# s5 M* @$ t4 ZFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A 2 G# d# R" k4 S* i7 I
4.5、系统延时时间测试
, v& K" x: y$ N5 H- F% ^* u! Z$ V6 p: B7 c8 u& ?# a6 V
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。: D B( O/ Y) F0 [- O6 H
% R [" x- ?) s! U* z
+ Y E& |. `9 U x6 Y* `0 ]TON_DELAY @ AC100V，100% Load * ~' k' V, e" R0 w
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
/ K! r6 g0 S) c9 i* n6 m xTON_DELAY @ AC100V，100% Load
- O9 p$ \ [ H9 X& u& XTON_DELAY @ AC240V，100% Load
2 g. S" P9 \+ g6 x+ TVOVER_SHORT @ AC100V，No Load " j! P) Q k' S
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
! f2 B- p! b W9 y- Y
7 S [# D, \( s- O0 t05、其它重要波形测试
4 O# p% d/ \. r% e; ^! m/ R7 Z9 i9 a
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：+ Q% t- r0 n, Y) q$ ]
- Z6 n; Z/ S% x8 C: V$ q
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load + J4 s3 I* c5 l' t# A H0 B$ W
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load
/ x* h1 y, E% }0 t) O& UAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
% B6 B8 {( q7 `. ^AC264/50Hz，20V2.25A 100% load
9 L$ I5 G' b3 CAC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds 2 T1 I( S5 h- G* A* c
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
7 Y; G% e5 H$ F, Q% E) q! }8 M4 c" d J
06、EMI 评估测试6 }; I2 e! \" _3 J* C& s
# _( S3 X6 U% R, r" Q- O* w6.1、测试条件：
# \2 A* W" p0 b P; d输入：230VAC50Hz；
5 e. ^" w/ H$ w5 X输出：20V2.25A；0 n% L9 N0 U. c( D
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
9 T# t; b/ a* Y$ v2 d传导L 线测试PK+AV " ]. [5 }# _- o/ C2 Y# T
传导N 线测试PK+AV
' \1 d. e9 R4 _* ]+ S9 c7 Y1 ?辐射测试PK+AV & q# W7 {# x) T
# P( \+ `3 J) v" K% p
6.2 W! R+ Z% w ^
输入：110VAC50Hz；) d1 B/ k& n, V- C' G' ?) |
输出：20V2.25A；
% R: S$ ~6 H4 T3 O+ Q负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
) T. }# n A N) H* I0 i/ Z1 w, x% z8 ~) G+ d
传导L 线测试PK+AV * j/ s( l6 _+ Z: z
传导N 线测试PK+AV & H8 |, Z9 l, J. M8 W: T! g
辐射测试PK+AV
2 z2 X1 M3 _: o t# l |
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