本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
1 g" r" Q5 V* i- j: l. {. l& s4 L, `& c' u( D( l& S" V
本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。4 U$ G- x; O3 ?& Y# O
9 Z; S2 X+ `, x T7 D- L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！( |& e* p* P# Q: |
; U L. ]& | f01、样机介绍
# I. C9 i$ ]& q4 E
" W& f6 ] v4 e) y3 @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。: R; Z/ v+ \0 a9 Z+ U/ e) w
! Y0 u# q+ P1 a1 D
* K& t4 A) N9 g) c( f7 p
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
/ ~0 z$ S! A4 @% WCR6900A
# _% [+ r* P. {8 n" F" T/ Z
' c& k% Y; r% j; r+ CCR6900A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。
# `7 e0 d2 ]7 t# r: y! I, n8 K# a. y+ X# y; p
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。% j5 V4 h, J+ P7 U2 b' p1 I
, n: N3 @! z& B
主要特点
% k& ~! ?$ H3 }: _1 ]: p0 |● 较低的启动电流6 `/ g# a* f1 n' P& G" m) e
● 内置软启动减少MOSFET应力
" `) L7 J! p G* C5 r1 A● CCM+QR+CRM控制模式
! S+ t2 v$ ^ Y. |% J● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡. g3 d. Z, W3 O5 ]- T' t
● 内建频率抖动功能，降低EMI
( x9 p" N' U+ y) u● 内置65kHz和45kHz开关频率
3 @. A5 I$ ^# M0 Q, G1 I1 \● 内置125kHz倍频工作模式
( N S# n) T& l/ O● 轻载降低工作频率2 s" p) P2 m9 t) G& y9 i7 {
● 可编程外置过温保护
- Z4 m' k1 W. _, k. Y$ x● 最大输出电流限制
1 P6 k2 s% ~1 ?* m● 自适应环路控制
0 ]! r( A+ T* y h9 M1 v6 e2 O● VDD过压保护和输出过压保护功能7 P: A! ]+ {0 v. D/ }1 F* v9 j
● 内置前沿消隐电路
* e3 _: V* L9 E- | ?' R# g. f● 内置输出二极管短路保护
; T1 R3 L# {: ^6 H3 O● 内置过温保护- B- }. D8 r; t: o
● 过载保护4 }+ N8 w. e" e2 e
● SOT23-6L封装
7 p; t) B' M) M! `, J# t1 e, x9 f( X# R' s2 o/ ]
基本应用: {0 I: u( m7 }0 u
● PD电源
( h6 o) D2 X& T6 e. }6 B& P
- C/ P5 I4 p9 Q* [( p2 Q. X典型应用3 h% Q" B3 t% T2 Q$ b1 |
% V- R8 H: K1 U. U6 Q, G
! `, f' `5 A) E4 U管脚排列
8 Z `7 U6 o$ F9 o9 r! `" R/ b6 u1 Z/ _. Q8 Y8 S; t X
管脚描述( i, D6 N2 O( u6 Z5 A) n5 h4 F
/ r3 z+ |# h4 Q. T, B1 {5 Q; a. u G
# E8 J1 k* j, E/ y/ p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。- s( w, g4 B6 i
7 F" n( ?8 m/ P
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。
1 t# { u" y1 e, P$ H ) ?4 I; ~) } s) _7 p: I
02、样机特性/ I6 W8 P9 @( O; @7 n+ F% ], D
' w$ j: l& t- @3 k6 `5 n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。/ r- c" T5 Q0 J4 d" O/ \
( v* ]3 g3 L( t
2.1、输入特性：, I1 V. A4 m8 e! |& i# g0 m
& ~+ b0 N% K! K3 S# B
2.2、输出特性：
. e# B0 P! L; z) v" w
0 Z( _2 D, e$ E, O, F, _5 P$ L2.3、整机参数：
0 E+ k1 G+ @( `+ o& D2 @- ~4 Q, Z% g2 e! ~
2.4、保护功能测试：
. j4 `& U8 O" @
8 i- D1 b# G' U1 @2.5、工作环境：# T% q$ _/ a! h
# N7 N1 W2 }. k6 f2 N
2.6、测试仪器
& c+ l) p0 Y$ M% M. I) G f5 t6 R5 R2 H
03、样机结构信息
2 N( ?& k; r; z0 \5 y! J W: V0 p9 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。 [$ Y \* X( l' {0 h2 [
7 t4 V' `" V" E$ {) C) H3 E
3.1、电路原理图及PCB 版图：5 q) g' T! E( l- E8 w
（1）原理图：
3 Z$ [; J4 j/ t* M2 \! Z' J+ D' J6 a+ l4 F5 [
（2）PCB 版图：
6 }) X- I+ u- E, G, ?5 M: N, T/ y
! d* @. H' q/ C' o" e
# p! r& m5 ^5 Q, y) |% e: j0 `" I; _* t* |' P* Y
- x$ S p9 }* V* F& |$ n2 r: ^; V" n0 w7 @
3.2、变压器绕制工艺：/ z2 e" m! }4 ?+ T5 S+ B9 I' J0 [
（1）变压器电性及结构示意图：
4 R. e8 W- t7 P5 j
) x5 W8 A; W S( j5 e9 h4 y* `7 i0 d
（2）规格参数：
" `9 L5 a9 N A/ i! I! W# M9 Q1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
, g! m7 f0 h2 t+ D" o1 c2）材质：TDK PC40 或同等材质；3 ~/ P0 S9 h+ x# L8 c& A
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；- Z. \: H& Z X3 F
4）次级: 三层绝缘线；$ d0 i8 n1 [# _8 ~/ y$ q' N
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；2 Y* r- N' c$ H! q" Y
6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
+ U. L+ u7 X0 d+ V0 Z2 [5 G7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）；
5 \- z" z |, f- q; K8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；" p( X: g6 p$ d9 w7 Q" ^
9）成品要求:浸凡立水。
* z$ O5 ?1 {8 i# j$ x6 m6 a6 @+ m% Q( t- L
(3)、变压器参数：
7 J+ Q! l- X" U: ^( ^% j9 r/ g$ _0 Q G I% D' B
3 [0 f/ |% S9 R0 Q. R3.3、元器件清单：
$ y3 v% T3 g1 `' ~$ c* A% Z' w% m1 I E& i5 j2 d
) D* q) P8 g' D$ [) T2 u3 t
04、性能测评
" f. R8 K' m% z* z9 l8 k2 {2 S2 ^* ?5 i5 d6 W4 S
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。' C7 d- Q4 C: s$ d- Y; G5 w1 N
2 l7 U9 E% D+ R4.1、输入特性：
) e! f# ?: B* n5 t1 t* B" c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。. `* C3 U3 j+ E! q7 C7 S$ ~
6 h4 I" L% R8 D0 E2 a: e I7 M表1 、无负载待机功耗(输出5V 时). ? b- I* i5 w) s# P* |5 G
: ^4 U9 |! G* T& [8 _
. y" `" a6 r( {! \# \* |
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
6 B, s. f2 b) r, D- ~! P4 l! P
表3、输出板端测试的效率特性:
6 G: D( Q" a, V4 I# q0 D) Z9 o- ?5 r8 f6 l7 E
4.2、输出特性：
7 l4 V9 B2 }% F" t/ T0 q; a注：以下数据均为板端测试；- _+ T5 M- H# [' `: y# s
9 n, R% \! D7 z( c( s4.2.1 线性调整率和负载调整率：
+ S/ a$ I3 [+ R! p
5 k2 W& p3 T+ v6 M9 J3 x% K. B表4、线性调整率和负载调整率2 J, I( `, N2 C9 ?7 F
1 ?2 V8 {) I0 ~" y3 x( K$ H" Y! {4 n* `8 R: J& ~& ^6 b& v6 Q
4.2.2、输出电压纹波及噪音：* l) B- j& z* V
5 e. b* v9 y7 q4 T
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。
2 I1 X# A9 B( L# H9 g* n3 F6 |2 n1 S+ W5 k" ^. B8 T
表5、电压纹波测试; s" g. _% Y& F) J% U |
% z* E4 F. d8 W& G
7 ]* M! v N" w9 T5 o纹波噪声波形图：% n" h; n0 j6 H7 i
( m: B8 k4 F, Z2 A+ s) SFig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load . C6 J: k4 M; s5 l! G+ D& n
Fig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
* i- m" [* C1 C2 L8 J4 u/ mFig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load # f$ Y. D8 ~# p
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load # n- U& l2 B/ [( M/ t
Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load 6 [ `) u0 m2 y# Q6 h% O
Fig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load + A" P1 S" @2 v
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
9 G4 R! w E9 K& g
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
3 T+ G" S4 u p9 S8 ~0 m
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load " \! T* l/ z+ b8 v: I* L
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
5 U2 `6 a; q1 e) n
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
, _% ~8 }: N* \6 k% O+ u8 I$ r
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load
' X0 Z6 y4 ?* x; w" K/ {7 U
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 0 J+ l8 C2 c) c- B
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
& I9 Q4 s0 Q' Y
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
( Z7 U9 A4 S7 L- \
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load ; g6 e/ V) `+ \2 c
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
; I9 ]" a' m; n* P* P- I
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load 3 M1 m, ?$ D8 |; i6 U! K$ X) y1 R
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load 5 Q; V" c( h9 U0 P
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load , J* e. m2 v6 `' m0 ^
4.3、保护功能：7 X( S7 L+ {! o2 z5 _8 r
# c+ [4 }9 W7 u以下测试过流保护、短路保护功能。. r) b- w( I, r) w7 N" p% D8 U2 p
9 w* m( G7 X$ Z4.3.1、过流保护：
+ [: K; r+ M% A. M! `; t* J2 T. G B( d4 ?0 X
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
* K5 }3 {# r) X7 U: Q; v8 h4.4、动态测试：$ [, A1 ~% @7 n9 p. R( D2 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。! g% g& f+ q7 E9 g7 M( ^
9 w, y2 i& u9 O4 H" x9 x( \# b
- A4 i& D3 W/ k0 M. m- @# eFig21：AC90V/60Hz,5V3A 0 }% h3 |/ N- t! R& B% k& I x) `7 j c# \
- U, E; ?7 b$ M4 B: w- g$ m! p; p
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A
9 c2 R8 {0 _1 v2 Y1 Z2 A6 T5 _Fig23：AC90V/60Hz,9V3A O$ ~9 T* t% u
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
$ J2 ]9 r! I, \+ `Fig25：AC90V/60Hz,12V3A
* C. |8 v3 ~8 i$ {Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
0 p: R, A" `- BFig27：AC90V/60Hz,15V3A 8 d7 ~) H9 v7 {, z1 X
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A
$ Y7 ?; S. ]( N7 ^) E6 p# NFig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
. Z# y! j/ D; ^& Z9 `Fig30：AC264V/50Hz,20V2.25A : y, b9 {! j4 H6 c
4.5、系统延时时间测试
, l" V% d9 z0 {0 g: s- I1 P6 v
6 Y- H& e$ O9 x6 G2 M0 ?9 _, z注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。8 h- ^6 _+ e8 ~: N9 p J
: X0 \4 Q& h9 l! r8 {! g( S# T# {
; ?( o1 n7 ]7 i7 H- g0 _
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
8 t& s8 n; D' g: |& PTON_DELAY @ AC240V，100% Load
$ {; u0 D- b: Z& G' Y$ QTON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 U* h4 x& H' ~* [4 qTON_DELAY @ AC240V，100% Load
6 U5 I1 Y7 j# s @9 o5 ZVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
- {7 }! O S( s) O, B- p0 N/ AVOVER_SHORT @ AC240V，No Load . Y! j% S9 L+ W7 M7 N! G
0 x$ G. T+ s" i6 h3 q05、其它重要波形测试' J% u$ x. Z5 }% {, @! |" [
, Y. ~5 q A0 y. s0 ^+ QDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
: z' g9 J& A, f' Q4 d# Q5 R) n
AC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
. m* A: L% I7 E" I/ _+ ~+ pAC115/60Hz，20V2.25A 100% load
) ^' f! A" o, t, i* UAC230/50Hz，20V2.25A 100% load
* J5 K' `7 H, qAC264/50Hz，20V2.25A 100% load " Z, w! D6 q! O+ j
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
* n1 f8 K5 z+ a# NAC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds ) F' M: w: ~) {; e: g8 P+ p2 p- w
: e% e, I/ V# U8 q( p2 n; N06、EMI 评估测试
9 h* Q0 Z1 r2 Q( O, L, X2 n4 n- q( J/ a' L' E% h
6.1、测试条件：% R- H$ T% b" T: Q e) c
输入：230VAC50Hz；
+ h4 w7 O3 [) {$ C9 p$ E. Q+ ?6 a输出：20V2.25A；. J7 U: ]3 C/ } A$ O* @. E' ]
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B0 Q, {/ D/ }$ C$ V2 a& b* f X1 J
传导L 线测试PK+AV 5 m. ^! T) [( Q2 s5 @! O
传导N 线测试PK+AV $ q9 @# D& M6 b
辐射测试PK+AV
& {' n9 W0 g0 p6 c" {* D: C* w* c: L- q
6.2 ! w6 ~0 a z8 ?7 P8 l- I) u4 A
输入：110VAC50Hz；
; {0 `0 z2 Z% M$ t6 ]输出：20V2.25A；
4 L: W% M0 | ~# J3 L% L负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B
$ G! p4 @3 i; S4 o
1 u/ ^4 l/ X8 N o3 M传导L 线测试PK+AV ) q$ Q b' P: f7 _# j
传导N 线测试PK+AV / S, A9 h( K: U, I& E
辐射测试PK+AV 2 \+ N. _" f( u- [* |
|
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