45W PD充电器解决方案：低功耗、多模式控制，绿色节能

本文介绍了基于思睿达主推CR6900A的45W PD充电器解决方案。

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！

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_45WPD 工程样机示意图

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。

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：

（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：

4.3、保护功能：

以下测试过流保护、短路保护功能。

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。

4.5、系统延时时间测试

注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。

05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

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

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

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。

审核编辑：符乾江