本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2021-12-3 18:37 编辑

概述

在上篇文章,我们介绍了基于思睿达主推CR52177SC的5W USB 电源适配器方案。本文,我们将介绍基于思睿达主推CR6900A的45W PD充电器方案。
01、样机介绍

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采用了思睿达主推的CR6900A。

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CR6900A_45W PD工程样机示意图


关于CR6900A

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。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。CR6900A采用 SOT23-6封装。

主要特点
● 较低的启动电流
● 内置软启动减少MOSFET应力
● CCM+QR+CRM控制模式
● 内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡
● 内建频率抖动功能,降低EMI
● 内置65kHz和45kHz开关频率
● 内置125kHz倍频工作模式
● 轻载降低工作频率
● 可编程外置过温保护
● 最大输出电流限制
● 自适应环路控制
● VDD过压保护和输出过压保护功能
● 内置前沿消隐电路
● 内置输出二极管短路保护
● 内置过温保护
● 过载保护
● SOT23-6L封装

基本应用
PD电源

典型应用

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管脚排列


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管脚描述


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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。
  
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。

02、样机特性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。

2.1、输入特性

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2.2、输出特性
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2.3、整机参数:


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2.4、保护功能测试:


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2.5、工作环境:


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2.6、测试仪器


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03、样机结构信息

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。

3.1、电路原理图及 PCB 版图:

(1)原理图:

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(2)PCB版图:

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3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

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(2)规格参数:

1) 骨架:RM8立式(12PIN),Ae=64mm²;
2) 材质:TDK PC40或同等材质;
3) 初级、反馈: 2UEW 漆包线;
4) 次级: 三层绝缘线;
5) 绝缘胶带:3M1298 或同等材质;
6) 初级绕组感量Lp:0.56mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);
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);
8) 耐压测试= 3KV 5mA 1Min;
9) 成品要求:浸凡立水。

(3)、变压器参数:   

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3.3、元器件清单:


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04、性能测评
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。
  
4.1、输入特性:

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。

表 1 、无负载待机功耗(输出 5V 时)

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表 2、 输出 PCB 板端测试 100%载下的输入特性

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表 3、输出板端测试的效率特性

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4.2、输出特性:


注:以下数据均为板端测试;

4.2.1、线性调整率和负载调整率:
  
表 4 线性调整率和负载调整率

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4.2.2、输出电压纹波及噪音:
  
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。
  
表 5 电压纹波测试

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纹波噪声波形图:

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4.3、保护功能:


以下测试过流保护、短路保护功能。

4.3.1 过流保护:

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4.3.2 短路保护:功率计限流电流为 2.5A

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4.4 动态测试:
  
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。

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4.5、系统延时时间测试:

注:AC 端(绿色)、VO输出端(蓝色)波形图。


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TON_DELAY @ AC100V,100% Load
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TON_DELAY @ AC240V,100% Load
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TON_DELAY @ AC100V,100% Load
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TON_DELAY @ AC240V,100% Load
9e95e202112031805287894.png
VOVER_SHORT @ AC100V,No Load
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VOVER_SHORT @ AC240V,No Load
05、其它重要波形测试

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:


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AC90/60Hz,20V2.25A 100% Load
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AC115/60Hz,20V2.25A 100% load
b3640202112031805287038.png
AC230/50Hz,20V2.25A 100% load
b246d202112031805295096.png
AC264/50Hz,20V2.25A 100% load
eaa3a202112031805288486.png
AC115/60Hz,20V2.25A 100% load 输出 Vds
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AC264/50Hz,20V2.25A 100% load 输出 Vds
06、EMI 评估测试

6.1、测试条件:

输入:230VAC50Hz
输出:20V2.25A
负载类型:电阻 ,限值标准参考:EN55013、EN55022B

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传导 L 线测试 PK+AV
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传导 N 线测试 PK+AV
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辐射测试 PK+A
6.2 、
输入:110VAC50Hz;
输出:20V2.25A;
负载类型:电阻 输出低接大地, 限值标准参考:EN55013、EN55022B

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传导L线测试 PK+AV

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传导N线测试 PK+AV

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辐射测试 PK+AV

关于思睿达微电子
思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC/DC 芯片级解决方案的高科技企业,目前同步推广启臣微全系列产品,希望将启臣15年在电源行业这份积淀,这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。

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