30W PD快充方案让你的设备电力十足

随着移动设备的普及和技术的不断进步，充电器作为我们日常生活中必不可少的配件之一，也在不断演进。其中，PD（Power Delivery）充电器作为一种新一代的充电技术，正逐渐受到广大用户的关注和喜爱。

 

PD充电器拥有更高的功率输出能力和更快的充电速度。与传统的USB充电器相比，PD充电器可以为电子设备提供更多的电力，从而大大缩短了充电时间。无论是手机、平板还是笔记本电脑，通过使用PD充电器，都可以实现快速、高效的充电体验。

 

以下是基于思睿达主推的CR6900ASP+CR3015A_30W PD智能快充方案。该样机方案在同类产品中成本低廉，可以智能匹配通信设备，实现快速充电。具有低待机，高效率的特性；全模式（5V/9V/12V/15V/20V）满足快充能效标准。

 

01

样机介绍

 

该测试报告是基于一个能实现宽输入电压范围的30W PD智能快充，可根据被充电设备USB信号调节5V/9V/12V/15V/20V输出电压。PWM功率开关采用了思睿达主推的CR6900ASP，同步整流芯片为思睿达主推的CR3015A。

CR6900ASP+CR3015A_30W PD工程样机示意图

关于CR6900ASP

 

CR6900ASP是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR6900ASP轻载时会降低频率，最低频率22kHz可避免音频噪声。
 

CR6900ASP提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。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，CR6900ASP OVP电压高达56V，提供更宽的VDD工作电压范围。CR6900ASP提供ASOP-6L的封装。

芯片特性：

● CR6900ASP是内置650V高压MOSFET的CCM+PFM模式PWM功率开关；

● 内建软启动减小MOSFET应力，内建同步斜坡补偿电路消除次谐波振荡；● 65kHz开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI特性；● 全电压输入范围，低待机功耗<75mW；● 能效满足DOE Ⅵ和CoC V5_T2要求；● 较宽的VDD工作电压范围（8~54V）便于设计；

● 具有“OLP、SCP、OTP、OVP、输出二极管短路”等自动恢复保护功能。

基本应用：

● AC/DC适配器

● PD电源适配器● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

 

 

管脚排列

 

 

管脚描述

 

 

关于CR3015A芯片特性：

 

● 可工作于CCM、DCM和QR模式，外围电路简单；● 最高工作频率可达200kHz；● 外驱MOS，驱动能力强，可灵活应用。

 

样机特性：

 

● 多电压输出，智能匹配通信设备，实现快速充电；● 低待机，高效率。全模式（5V/9V/12V/15V/20V）满足快充能效标准；● 符合EMI标准，EN55022B&EN55013。

 

CR6900ASP是一款采用内置650V高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及宽VDD工作电压电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<75mW的AC/DC电源适配器、充电器电源。CR6900ASP采用CCM+PFM工作模式，整机全负载范围内都有着较高的转换效率。在空载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。内建抖频功能，具有良好的EMI特性，样机EMI满足EN55022B&EN55013标准。该样机方案在同类产品中成本低廉，该样机尺寸为54mm×44mm×22mm，具有“OLP、SCP、OVP、OTP、输出二极管短路保护”等自动恢复多种保护功能。

 

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
 

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）电源部分原理图：

（2）PD协议部分原理图
（3）电源部分PCB版图：

（4）PD协议部分PCB版图：
顶层丝印
顶层布线
底层丝印
底层布线
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（6+2PIN）,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：0.68mH±5%（测试条件：0.25V，10kHz）；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：
（1）电源部分BOM表
（2）PD协议部分BOM表

 

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，以下为详细测试方法及结果。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4.2.2 输出电压纹波及噪音：
注：纹波及噪音测量时示波器探头并联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,12V2.5A no load
Fig10 R&N@AC90V/60Hz,12V2.5A 100% load
Fig11 R&N@ AC264V/50Hz,12V2.5A no load
Fig12 R&N@AC264V/50Hz,12V2.5A 100%load
Fig13 R&N@ AC90V/60Hz,15V2A no load
Fig14 R&N@AC90V/60Hz,15V2A 100%load
Fig15 R&N@ AC264V/50Hz,15V2A no load
Fig16R&N@AC264V/50Hz,15V2A 100%load
Fig17 R&N@ AC90V/60Hz,20V1.5A no load
Fig18 R&N@AC90V/60Hz,20V1.5A 100%load
Fig19 R&N@ AC264V/50Hz,20V1.5A no load
Fig20 R&N@AC264V/50Hz,20V1.5A 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2.5A4.4、系统延时时间测试：
注：AC 端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
VOVER_SHOOT @ AC100V，100% Load
VOVER_SHOOT @ AC240V，100% Load
4.5、温升测试：
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在25℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值（℃）。测试条件：输入电压为90V&264V。
4.6、其它重要波形测试：
DRAIN（红色）端、CS（蓝色）端波形图：
AC90/60Hz，20V1.5A 100% Load
AC115/60Hz，20V1.5A 100% load
AC230/50Hz，20V1.5A 100% load
AC264/50Hz，20V1.5A 100% load
AC115/60Hz，20V1.5A 100% load 输出Vds
AC264/50Hz，20V1.5A 100%load 输出Vds
4.7、EMI评估测试
测试条件：
输入：AC115V/230V；输出：5V3A/9V3A/12V2.5A/15V2A/20V1.5A；负载类型：水泥电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B
5V3A_AC115V/60Hz_传导L 线
5V3A_AC115V/60Hz_传导N 线
5V3A_AC230V/50Hz_传导L 线
5V3A_AC230V/50Hz_传导N 线
5V3A_AC115V/60Hz_辐射
5V3A_AC230V/50Hz_辐射
9V3A_AC115V/60Hz_传导L 线
9V3A_AC115V/60Hz_传导N 线
9V3A_AC230V/50Hz_传导L 线
9V3A_AC230V/50Hz_传导N 线
9V3A_AC115V/60Hz_辐射
9V3A_AC230V/50Hz_辐射
12V2.5A_AC115V/60Hz_传导L 线
12V2.5A_AC115V/60Hz_传导N 线
12V2.5A_AC230V/50Hz_传导L 线
12V2.5A_AC230V/50Hz_传导N 线
12V2.5A_AC115V/60Hz_辐射
12V2.5A_AC230V/50Hz_辐射
15V2A_AC115V/60Hz_传导L 线
15V2A_AC115V/60Hz_传导N 线
15V2A_AC230V/50Hz_传导L 线
15V2A_AC230V/50Hz_传导N 线
15V2A_AC115V/60Hz_辐射
15V2A_AC230V/50Hz_辐射
20V1.5A_AC115V/60Hz_传导L 线
20V1.5A_AC115V/60Hz_传导N 线
20V1.5A_AC230V/50Hz_传导L 线
20V1.5A_AC230V/50Hz_传导N 线
20V1.5A_AC115V/60Hz_辐射
20V1.5A_AC230V/50Hz_辐射