本文介紹了基于思睿達(dá)主推CR6900A的45W PD充電器解決方案。
該方案在5V輸出時(shí)AC264V 輸入待機(jī)功耗<75mW,115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 輸入時(shí)的平均效率能夠滿足“能源之星V2.0 VI 級(jí)能效”和歐洲COCT2 標(biāo)準(zhǔn);具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多種保護(hù)功能......當(dāng)然還不止這些呢,一起來(lái)看看吧!
01、樣機(jī)介紹
該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍,輸出功率45W PD 方案,輸出5V3A;9V3A;12V3A;15V3A;20V2.25A 的工程樣機(jī),控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6900A。
CR6900A_45WPD 工程樣機(jī)示意圖CR6900A
CR6900A是一款高集成、高性能電流型PWM 控制器,具有低功耗、寬VDD工作電壓特點(diǎn),適合應(yīng)用于輸出范圍寬的PD充電器方案。該控制電路在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都有著比較高的轉(zhuǎn)換效率。芯片內(nèi)部頻率優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的EMI效果,限制最小工作頻率為22kHz,避免工作時(shí)產(chǎn)生噪聲。
CR6900A提供了非常完整的保護(hù)功能,包括逐周期過流保護(hù)(OCP),過載保護(hù)(OLP),外部過溫保護(hù)以及內(nèi)部過溫保護(hù),輸出短路保護(hù)(SCP),輸出二極管短路保護(hù),輸出過壓保護(hù)和VDD過壓保護(hù)等。
主要特點(diǎn)
●較低的啟動(dòng)電流
●內(nèi)置軟啟動(dòng)減少MOSFET應(yīng)力
●CCM+QR+CRM控制模式
●內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償,消除次諧波震蕩
●內(nèi)建頻率抖動(dòng)功能,降低EMI
●內(nèi)置65kHz和45kHz開關(guān)頻率
●內(nèi)置125kHz倍頻工作模式
●輕載降低工作頻率
●可編程外置過溫保護(hù)
●最大輸出電流限制
●自適應(yīng)環(huán)路控制
●VDD過壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)功能
●內(nèi)置前沿消隱電路
●內(nèi)置輸出二極管短路保護(hù)
●內(nèi)置過溫保護(hù)
●過載保護(hù)
●SOT23-6L封裝
基本應(yīng)用
●PD電源
典型應(yīng)用
管腳排列
管腳描述
該樣機(jī)尺寸為70.6mm×40mm,在5V 輸出時(shí)AC264V 輸入待機(jī)功耗<75mW,115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 輸入時(shí)的平均效率能夠滿足“能源之星V2.0 VI 級(jí)能效”和歐洲COCT2 標(biāo)準(zhǔn);具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多種保護(hù)功能;軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET 的應(yīng)力,前沿消隱時(shí)間簡(jiǎn)化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),降低開關(guān)噪聲,簡(jiǎn)化了EMI 設(shè)計(jì),CR6900A 還提供VDD 電壓從8.5V 至54V 更寬的工作范圍。
樣機(jī)的變壓器,采用了RM8磁芯(PC40材質(zhì)),變壓器繞制工藝部分,請(qǐng)見后文詳細(xì)說(shuō)明。
02、樣機(jī)特性
以下表格為工程樣機(jī)的主要特性,具體測(cè)試方法在第4章節(jié)中有詳細(xì)說(shuō)明。
2.1、輸入特性:
2.2、輸出特性:
2.3、整機(jī)參數(shù):
2.4、保護(hù)功能測(cè)試:
2.5、工作環(huán)境:
2.6、測(cè)試儀器
03、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息
本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu),變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。
(1)原理圖:
(2)PCB 版圖:
3.2、變壓器繞制工藝:
(1)變壓器電性及結(jié)構(gòu)示意圖:
(2)規(guī)格參數(shù):
1)骨架:RM8 立式(12PIN),Ae=64mm2;
2)材質(zhì):TDK PC40 或同等材質(zhì);
3)初級(jí)、反饋: 2UEW 漆包線;
4)次級(jí): 三層絕緣線;
5)絕緣膠帶:3M1298 或同等材質(zhì);
6)初級(jí)繞組感量Lp:0.56mH±5%(測(cè)試條件:0.25V,1kHz);
7)漏感量LLK:要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件:0.25V,10kHz);
8)耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水。
(3)、變壓器參數(shù):
3.3、元器件清單:
04、性能測(cè)評(píng)
樣機(jī)性能主要是針對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試,以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,以下各項(xiàng)測(cè)試均合格,能夠滿足大部分客戶的要求。
4.1、輸入特性:
本樣機(jī)經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90VAC 到264VAC)和不同負(fù)載條件(空載和滿載)下測(cè)試,得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。
表1 、無(wú)負(fù)載待機(jī)功耗(輸出5V 時(shí))
表2、輸出PCB 板端測(cè)試100%載下的輸入特性
表3、輸出板端測(cè)試的效率特性:
4.2、輸出特性:
注:以下數(shù)據(jù)均為板端測(cè)試;
4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率:
表4、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率
4.2.2、輸出電壓紋波及噪音:
注:紋波及噪音在20AWG/1.5M 線端測(cè)得,在此線端并聯(lián)10uF/50V 電解電容和0.1uF/50V CBB 電容,示波器帶寬限制為20MHz。
表5、電壓紋波測(cè)試
紋波噪聲波形圖:
4.3、保護(hù)功能:
以下測(cè)試過流保護(hù)、短路保護(hù)功能。
4.4、動(dòng)態(tài)測(cè)試:
注:輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為10%持續(xù)10ms,然后為90%持續(xù)10ms 并持續(xù)循環(huán),上升/下降設(shè)置為3A/uS。
4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試
注:AC 端(綠色)、VO 輸出端(藍(lán)色)波形圖。
05、其它重要波形測(cè)試
DRAIN(綠)端、CS(藍(lán)色)端波形圖:
06、EMI 評(píng)估測(cè)試
6.1、測(cè)試條件:
輸入:230VAC50Hz;
輸出:20V2.25A;
負(fù)載類型:電阻,限值標(biāo)準(zhǔn)參考:EN55013、EN55022B
6.2
輸入:110VAC50Hz;
輸出:20V2.25A;
負(fù)載類型:電阻輸出低接大地,限值標(biāo)準(zhǔn)參考:EN55013、EN55022B
關(guān)于思睿達(dá)微電子
思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè),目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品,希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀,這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。
審核編輯:符乾江
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