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

思睿达工业通信芯方案 2021-12-03 1046

描述

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。

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。

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

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：

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）、V_O输出端（蓝色）波形图。 T_{ON_DELAY} @ AC100V，100% Load T_{ON_DELAY} @ AC240V，100% Load T_{ON_DELAY} @ AC100V，100% Load T_{ON_DELAY} @ AC240V，100% Load V_{OVER_SHORT} @ AC100V，No Load V_{OVER_SHORT} @ AC240V，No Load

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

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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