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思睿达工业通信芯方案

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深圳思睿达微电子有限公司成立于2017年7月。主要研发方向为数模混合应用的电源芯片,是一家微电子领域高科技企业。

转换效率极高,多项保护功能!思睿达主推45W PD充电器方案让您设计更便捷

12-03 127浏览量

概述

 

在上篇文章,我们介绍了基于思睿达主推CR52177SC5W 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。
 
 
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
 

 
管脚排列
 

 
管脚描述
 

 
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
 
2.2、输出特性
 
2.3、整机参数:
 
2.4、保护功能测试:
 
2.5、工作环境:
 
2.6、测试仪器
 

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:
 
点击可查看放大查看
 
(2)PCB版图:
 
 
 
 
 
 
 3.2、变压器绕制工艺:
 
(1)变压器电性及结构示意图:
 
 
(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:
 

 
3.3、元器件清单:
 

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)
 
表 2、 输出 PCB 板端测试 100%载下的输入特性
 
表 3、输出板端测试的效率特性
 
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
 
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
 
纹波噪声波形图:
 
Fig1:R&N@ AC90V/60Hz,5V3A no load
 
Fig2:R&N@ AC90V/60Hz,5V3A 100% load
 
Fig3:R&N@ AC264V/50Hz,5V3A no load
 
Fig4:R&N@ AC264V/50Hz,5V3A 100% load
 
Fig5:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
 
Fig6:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
 
Fig7:R&N@ AC264V/50Hz,9V3A no load
 
Fig8:R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
 
Fig9:R&N@ AC90V/60Hz,12V3A no load
 
Fig10:R&N@AC90V/60Hz,12V3A 100% load
 
Fig11:R&N@ AC264V/50Hz,12V3A no load
 
Fig12:R&N@AC264V/50Hz,12V3A 100% load
 
Fig13:R&N@ AC90V/60Hz,15V3A no load
 
Fig14:R&N@AC90V/60Hz,15V3A 100% load
 
Fig15:R&N@ AC264V/50Hz,15V3A no load
 
Fig16:R&N@AC264V/50Hz,15V3A 100% load
 
Fig17:R&N@ AC90V/60Hz,20V2.25A no load
 
Fig18:R&N@AC90V/60Hz,20V2.25A 100% load
 
Fig19:R&N@ AC264V/50Hz,20V2.25A no load
 
Fig20:R&N@AC264V/50Hz,20V2.25A 100% load
 
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:
 
4.3.2 短路保护:功率计限流电流为 2.5A
 
 
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。
 
 
Fig21:AC90V/60Hz,5V3A
 
Fig22:AC264V/60Hz,5V3A
 
Fig23:AC90V/60Hz,9V3A
 
Fig24:AC264V/50Hz,9V3A
 
Fig25:AC90V/60Hz,12V3A
 
Fig26:AC264V/50Hz,12V3A
 
Fig27:AC90V/60Hz,15V3A
 
Fig28:AC264V/50Hz,15V3A
 
Fig29:AC90V/60Hz,20V2.25A
 
Fig30:AC264V/50Hz,20V2.25A
 
4.5、系统延时时间测试:
 
注:AC 端(绿色)、VO输出端(蓝色)波形图。
 
TON_DELAY @ AC100V,100% Load
 
TON_DELAY @ AC240V,100% Load
 
TON_DELAY @ AC100V,100% Load 
 
TON_DELAY @ AC240V,100% Load
 
VOVER_SHORT @ AC100V,No Load 
 
VOVER_SHORT @ AC240V,No Load
 

05

其它重要波形测试

 
DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:
 
AC90/60Hz,20V2.25A 100% Load 
 
AC115/60Hz,20V2.25A 100% load 
 
AC230/50Hz,20V2.25A 100% load 
 
AC264/50Hz,20V2.25A 100% load 
 
AC115/60Hz,20V2.25A 100% load 输出 Vds 
 
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
 
传导 L 线测试 PK+AV 
 
传导 N 线测试 PK+AV 
 
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
 
传导L线测试 PK+AV
 
传导N线测试 PK+AV
 
辐射测试 PK+AV
 

 

 
 

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