本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-19 18:03 编辑
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1 G' q0 {$ e/ A本文介绍了基于CR6900A的45W PD充电器解决方案。# @4 ^+ O! V6 E
7 c1 h/ y- j: `+ d6 P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！
3 I; a2 e6 J" n2 P* z
& c5 \ F x4 M+ h01、样机介绍
+ S1 n* h# V( z* A, L, M' I
( K! O+ ~- M; u2 D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。
: w; m$ a+ E$ b1 Q x: V. _2 N% n- O6 R- O( _
$ L) i% g: l) J; V) O2 r2 h4 Q& F/ m
CR6900A_45WPD 工程样机示意图
6 ~7 s8 j% E" D0 o' A. eCR6900A7 w' L! p5 f% p; Y/ [4 f. {
( v# v" e" Y/ E4 B6 P/ j& ^6 ^
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。
* z7 n; P# _. p v( X" } s
1 S5 v2 r; |2 H) \7 ]; RCR6900A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。
7 Q' `5 z4 [" C7 L h, }/ w! r2 z B) r$ t# M7 _. F# }
主要特点
: _: t. k, W3 x4 Y; F, A9 N0 V● 较低的启动电流
, C: b8 s* z0 j7 N- x- C0 _● 内置软启动减少MOSFET应力
, z& k/ h4 m) g5 V5 d, Q● CCM+QR+CRM控制模式7 V( I7 U1 M4 T3 a" J9 E
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
: m* M/ B4 o+ E8 r/ _● 内建频率抖动功能，降低EMI1 @4 J. o* y$ l& M
● 内置65kHz和45kHz开关频率
/ J. r1 x' D: s- M6 C● 内置125kHz倍频工作模式% g) A0 k- M# k8 d* f4 ^
● 轻载降低工作频率
/ X* w4 Z( A8 {$ M7 N● 可编程外置过温保护+ J1 S0 X' ~/ Y3 v/ k
● 最大输出电流限制
' `4 E) }" U4 d● 自适应环路控制
: I% Z7 t+ g6 v/ X# A7 j/ D6 k● VDD过压保护和输出过压保护功能
+ B2 D( C* X+ J5 B● 内置前沿消隐电路
8 s! G, E9 A. j* M7 G4 |● 内置输出二极管短路保护) P$ i& R& o! H3 S1 K% Y% `! q
● 内置过温保护
t+ M9 a8 L4 u, q& Q● 过载保护
! m8 b; R6 y1 N' f3 c● SOT23-6L封装
) R' q3 |5 Y: m4 K0 L: @) r( C" w1 L( @' s0 O
基本应用
) H2 x4 b# @; U1 Z● PD电源# w0 r& [- p1 y. i; t
9 f% |% w. r7 z7 L0 f g典型应用
. [/ g5 G8 i" M7 s1 ]7 O
O3 d3 G+ E+ o% f4 t) g" ?7 k$ r. A
& v7 Z8 F2 ~7 K/ ]' C' ^8 y! ]( j管脚排列
" J5 E% N M D/ O$ r) \
" ?! {# e: K/ p+ V( v* S管脚描述
- j; U) c w( R% l8 D* R
+ Y5 T& p4 Q; s! O1 M1 B* _' D" c1 K5 S+ p$ ? |1 [
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。) R; W. T# k! Z+ x; n
2 P8 r' g& C8 t8 R2 a1 e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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6 V% J, F5 R8 G u( \0 c, J02、样机特性0 Y8 h8 j" M$ O" A" f
. w0 B9 S6 E& v* H5 m; N' a3 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。
8 A( A8 g0 A. K% u9 ]' ?) z! V
9 u3 @, Z3 l* k9 e' f) e5 Q \2.1、输入特性：
+ _6 [; Z3 T" i8 E+ r; D9 B6 Q" m. P1 ?# S& k, |4 y4 N# Z
2.2、输出特性：
( ^3 G: k3 d \" ^" r! J" R0 u+ V' q# C! M9 X% s) N" f8 @
2.3、整机参数：
. B- d% O( u% }0 w+ y* n. I6 g+ x8 U
2.4、保护功能测试：7 R' e' x9 w; [1 @! ?1 U/ K2 k+ t6 F
! O. k3 D/ M4 }: Q9 W
2.5、工作环境：# G- p9 Y, Q% \5 D6 J3 j7 ], U C
7 d( V7 l. Y+ [9 B) b
2.6、测试仪器# A7 l6 i7 k8 B
+ Y5 g. N" z; ?! S% I03、样机结构信息
+ Y: Y$ s; F+ I* h0 `9 k/ p4 x8 F5 e3 u3 }
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。, w* v: M# ]3 Q+ E
) |9 V- y2 }# R9 p. g; T
3.1、电路原理图及PCB 版图：
6 Y4 U7 t0 O# i! ]6 h9 A（1）原理图：
/ Q2 x% S+ X$ r) e+ D. f4 W0 ]
" Q# P3 s3 U2 u6 F6 \（2）PCB 版图：
9 X4 _- k P. \3 N( w
2 s! z0 \$ y5 \" _8 O/ N* @% s& {/ P( G: ~* X t8 p0 h
* n% Z0 U5 s' O5 @
$ L/ ^3 x! F& K
: e- g. o! k0 R- r8 Y& _7 f. Q+ b# c2 }3 ]5 C5 F
3.2、变压器绕制工艺：8 L4 _$ X' N, @ L: x& I+ M5 Z3 ]# D. k
（1）变压器电性及结构示意图：
+ T5 S0 |2 O# i+ v6 I% i; i" C* c0 u+ k3 ~3 d, K, C
4 T" N% ?+ Y7 T" O; \" x) \. I5 [（2）规格参数：8 Z* g* N4 G3 ?3 K
1）骨架：RM8 立式（12PIN）,Ae＝64mm²；
' W+ R- ~# {2 G; K f0 P2）材质：TDK PC40 或同等材质；. P# b# H \; |$ Z
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；
; x, {1 x1 L% g9 |( x& A4）次级: 三层绝缘线；
/ F- }* R" T) j8 p8 d% ]5 \5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质；
7 ^% F; |5 S; q6）初级绕组感量Lp：0.56mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；6 v' r& Z' F4 r: o; ?
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）；
4 h. e" H9 u/ s' s. X& N8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；4 d2 L! ? j% a# u
9）成品要求:浸凡立水。+ ^/ R4 ~5 H% e. K% i5 g. ?
/ y/ ?* I7 K% m8 c/ ?5 V6 K
(3)、变压器参数：% W) O% I; S# o# A1 ~
% t( L( d/ d* G8 |% p7 B4 t! S2 I) Z$ x% n; t" E$ s3 N
3.3、元器件清单：
' S. h4 b$ z* t2 ]6 z. d9 I1 s5 K( i1 C! y' }" t6 M5 u
8 U7 q! V8 C$ K: \0 F+ e+ _+ u04、性能测评
: @1 x, o d+ t% V5 q U0 s, R. m: F6 ^4 R- i4 Z2 Y1 {
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。
: H; S2 U1 R" T1 u% t0 ^. r2 B/ l4 s* k
4.1、输入特性：
( x# l3 I9 T8 [# ]! j9 I8 T- {# ?5 p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。
- e5 }1 S! x8 B/ ~7 u
* b X+ G$ G4 @ n! S( ]7 G- J' Z表1 、无负载待机功耗(输出5V 时)
+ ~. D* {$ d0 N4 ~
/ C9 l/ k1 k5 b0 M, s
/ g; A% V- n" p( J B8 \; D表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性0 y0 _+ G, q) m6 ?$ t
/ Q/ z6 B9 R6 d. R2 W表3、输出板端测试的效率特性:! M: a. K4 h( L8 F4 t( [3 p
! q K6 o1 f) r; [- m4.2、输出特性：/ Z) U# t r8 c/ \( \
注：以下数据均为板端测试；: q; z! `3 }/ S# ^* d3 y
1 l1 b5 w' v' i4 ~$ f
4.2.1 线性调整率和负载调整率：& @3 Q7 Q d! g8 m, k! n* ^ Y* c" X
4 u J( u# e* ]/ r- N) _
表4、线性调整率和负载调整率1 `8 l* I s* e4 Z8 ^: {+ C5 P
: j+ a7 F% r+ w1 `9 a
( f3 C |3 p5 P0 |# k: c/ B) S! r' J4.2.2、输出电压纹波及噪音：& f @* v$ r( R& u
' }0 z9 [7 H0 Q1 Z8 H$ `9 U; U7 i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。
+ I( T2 F4 S; O5 h! p1 ]1 M D- U R& h4 ^2 c) M
表5、电压纹波测试7 h2 ~# V8 A' @6 n4 v3 V& Q
+ v4 J2 N) r7 d& Q) c1 c, L% H3 z+ t5 n
& @4 ? n! W; u4 O1 ^纹波噪声波形图：0 L7 S" h1 s9 W2 T3 @! D, s
* e4 w$ G* \7 \/ i- n
Fig1：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
3 D' _+ V5 F2 l4 p+ ?% O4 T* c" y7 v. iFig2：R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load 8 _! t# y9 c$ T
Fig3：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load ' V2 Q1 O/ J# n) I( N Q+ e
Fig4：R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
. Q: V$ M( G( x( L( W) C9 L. Z% @Fig5：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
! k2 f' d: w# D1 ?4 [( RFig6：R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
9 k4 x# u. y8 F# Q0 }$ u/ ?: B
Fig7：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load ' S9 z: b/ X$ C! x& [2 I
Fig8：R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
, W3 `3 M& B0 T0 B6 m
Fig9：R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
$ z" b5 f ]4 V" G$ b+ v, G0 q
Fig10：R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
8 S7 ~ |. S/ z; e+ d( E- x8 v
Fig11：R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
; ?. ^/ V/ _5 e& W- {+ C# x
Fig12：R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100%load * B6 M5 q: W% Z% t- t
Fig13：R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load 8 b# h- Q* g! S* @( l0 h z* L
Fig14：R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100%load
5 q* M! _$ h1 a" C
Fig15：R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load c8 I1 E- F$ Q$ w c7 X4 y: g4 w
Fig16：R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100%load * z( `( v0 r. p# Q9 J
Fig17：R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
5 H5 M9 v# ]- c4 m
Fig18：R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100%load
% x. q, j( v3 l! U8 O8 t
Fig19：R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25Ano load , t5 K3 G }7 \" K
Fig20：R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A100%load . I, Q" E; j$ v; x: d
4.3、保护功能：" c6 B4 g7 P. t! F, d1 Y
" |) m0 E h4 e0 G# z3 ~以下测试过流保护、短路保护功能。+ |/ @2 [ s( |% z T# k: `
! t( p$ ^! \9 j" S! a4.3.1、过流保护：' B w- D+ j1 [6 E, @# t
: z! S/ s2 a" p/ L% ?
4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A9 a% T5 ] g# }- g5 N, M9 b
4.4、动态测试：
0 ? M' y! D9 w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。
1 s6 [: z% T: W) d5 k: w
4 C/ a# X9 \# Z- K! q
S* ]% L* d2 y q* Z1 BFig21：AC90V/60Hz,5V3A
, q# _9 H+ |( C2 {( k6 N- c. P6 s3 h+ Z3 C& U
Fig22：AC264V/60Hz,5V3A # P/ S/ l9 O, _! z3 ]# f8 d0 k
Fig23：AC90V/60Hz,9V3A B5 I7 ]/ l; }5 x3 H; @
Fig24：AC264V/50Hz,9V3A
6 e3 K0 N5 H( Z5 k) _; gFig25：AC90V/60Hz,12V3A - F7 [- V' ~' _- ]! p- ^ Q" q9 V$ r
Fig26：AC264V/50Hz,12V3A
# l0 F T5 N l( H1 C3 r+ t$ e& YFig27：AC90V/60Hz,15V3A . Z5 J3 B6 F( w; l: d
Fig28：AC264V/50Hz,15V3A M$ X/ b+ ] Z9 T& _- a
Fig29：AC90V/60Hz,20V2.25A
e* d7 J1 p2 g+ ?3 G; \8 Z% AFig30：AC264V/50Hz,20V2.25A
" z! h% L6 d7 n* m, X4.5、系统延时时间测试$ }7 Z4 U2 B8 N! J/ n
/ {7 Y5 ~9 L- Z* `! }/ `% a
注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。
. L1 T& ~& ]; Y
! @6 @# [7 t+ j- L7 b/ Q
4 g+ J8 a1 U& c9 Y1 S& YTON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 ^+ j- R9 S3 g& U, iTON_DELAY @ AC240V，100% Load 4 b" f6 v5 s5 C# U
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( E& g8 J7 c- m/ e6 Q$ V" C
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
8 [+ h* [7 ?& k) a+ _+ d3 h+ SVOVER_SHORT @ AC100V，No Load + v" g+ }. S/ @ B1 A
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load ' d( J2 h- M) s: y* G0 K3 y& {
/ o+ j3 l& [4 ^; L' ?: L- s05、其它重要波形测试2 _- f3 f% q- u- ^7 y% ~% ~( |3 G
/ ?0 d% F5 h1 nDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：2 r9 w- k6 `7 I8 f4 p+ S
# H: ]3 j6 v( [9 F: |) J/ BAC90/60Hz，20V2.25A 100% Load
" T( U& V8 ~4 v5 `AC115/60Hz，20V2.25A 100% load . n( K0 W2 S$ X! g; S9 Z
AC230/50Hz，20V2.25A 100% load 4 P7 f' [4 p0 O4 z S& N+ S; i
AC264/50Hz，20V2.25A 100% load ; O6 e$ }0 G& ^% e+ `
AC115/60Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
2 v* t7 x9 c8 ?AC264/50Hz，20V2.25A 100% load 输出Vds
4 ~/ O% W* [& u1 z A8 [8 t' r5 _5 |
06、EMI 评估测试! p8 C1 O/ V6 v5 E3 X; C1 w& `
# S& W- ]/ X2 Y
6.1、测试条件：
0 \5 S$ M. p( G输入：230VAC50Hz；% w9 i" ^" {" `( v2 x) T- D- K
输出：20V2.25A；
W8 B! j k" r7 y# l; q+ `$ N( V负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
, p% `/ v$ [$ P/ h; p6 R1 _5 ?! R传导L 线测试PK+AV % [6 y0 q+ L. h
传导N 线测试PK+AV n3 O- Q% u/ g* z4 V5 c5 {& b
辐射测试PK+AV
- ~8 `* a. }& a0 `2 \/ m& } v' {7 |- k; ~2 M
6.2
( k8 Y8 E- }, p$ \0 Q9 W, R输入：110VAC50Hz；/ T6 E& l( H8 D- A: W# d
输出：20V2.25A；
7 N; P( r/ U% y负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B2 b+ [7 i4 E4 P, {+ e8 z8 M
! ]$ Q/ \ H) A. L/ m5 l) f h传导L 线测试PK+AV
* k c5 s# G! U( O" A. B! W传导N 线测试PK+AV
% J$ W$ ?! t0 D3 O" y
辐射测试PK+AV
3 }' i. d. U$ L3 g4 ^/ X5 [- K | 
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-4-19 17:30:07
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