45W PD充電器解決方案：低功耗、多模式控制，綠色節(jié)能

本文介紹了基于思睿達主推CR6900A的45W PD充電器解決方案。

該方案在5V輸出時AC264V 輸入待機功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 輸入時的平均效率能夠滿足“能源之星V2.0 VI 級能效”和歐洲COCT2 標(biāo)準；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多種保護功能......當(dāng)然還不止這些呢，一起來看看吧！

01、樣機介紹

該測試報告是基于一個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，控制IC采用了思睿達主推的CR6900A。

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，適合應(yīng)用于輸出范圍寬的PD充電器方案。該控制電路在整個負載范圍內(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，避免工作時產(chǎn)生噪聲。

CR6900A提供了非常完整的保護功能，包括逐周期過流保護(OCP)，過載保護（OLP），外部過溫保護以及內(nèi)部過溫保護，輸出短路保護（SCP），輸出二極管短路保護，輸出過壓保護和VDD過壓保護等。

主要特點

●較低的啟動電流

●內(nèi)置軟啟動減少MOSFET應(yīng)力

●CCM+QR+CRM控制模式

●內(nèi)建同步斜坡補償，消除次諧波震蕩

●內(nèi)建頻率抖動功能，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

●最大輸出電流限制

●自適應(yīng)環(huán)路控制

●VDD過壓保護和輸出過壓保護功能

●內(nèi)置前沿消隱電路

●內(nèi)置輸出二極管短路保護

●內(nèi)置過溫保護

●過載保護

●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

該樣機尺寸為70.6mm×40mm，在5V 輸出時AC264V 輸入待機功耗<75mW，115VAC/60HZ, 230VAC/50HZ 輸入時的平均效率能夠滿足“能源之星V2.0 VI 級能效”和歐洲COCT2 標(biāo)準；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多種保護功能；軟啟動功能可以減少系統(tǒng)啟動時MOSFET 的應(yīng)力，前沿消隱時間簡化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動和軟驅(qū)動電路的設(shè)計，降低開關(guān)噪聲，簡化了EMI 設(shè)計，CR6900A 還提供VDD 電壓從8.5V 至54V 更寬的工作范圍。

樣機的變壓器，采用了RM8磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細說明。

02、樣機特性

以下表格為工程樣機的主要特性，具體測試方法在第4章節(jié)中有詳細說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性：

2.3、整機參數(shù)：

2.4、保護功能測試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測試儀器

03、樣機結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及PCB 版圖：

（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、反饋: 2UEW 漆包線；

4）次級: 三層絕緣線；

5）絕緣膠帶:3M1298 或同等材質(zhì)；

6）初級繞組感量Lp：0.56mH±5%（測試條件：0.25V，1kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.25V，10kHz）；

8）耐壓測試= 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、性能測評

樣機性能主要是針對工程樣機的輸入部分、輸出部分、各種保護以及一些時序進行了測試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項測試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本樣機經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90VAC 到264VAC)和不同負載條件（空載和滿載）下測試，得到待機功耗、效率及平均效率。

表1 、無負載待機功耗(輸出5V 時)

表2、輸出PCB 板端測試100%載下的輸入特性

表3、輸出板端測試的效率特性:

4.2、輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為板端測試；

4.2.1 線性調(diào)整率和負載調(diào)整率：

表4、線性調(diào)整率和負載調(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、電壓紋波測試

紋波噪聲波形圖：

4.3、保護功能：

以下測試過流保護、短路保護功能。

4.4、動態(tài)測試：

注：輸出動態(tài)負載電流設(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)延時時間測試

注：AC 端（綠色）、VO 輸出端（藍色）波形圖。

05、其它重要波形測試

DRAIN（綠）端、CS（藍色）端波形圖：

06、EMI 評估測試

6.1、測試條件：

輸入：230VAC50Hz；

輸出：20V2.25A；

負載類型：電阻，限值標(biāo)準參考：EN55013、EN55022B

6.2

輸入：110VAC50Hz；

輸出：20V2.25A；

負載類型：電阻輸出低接大地，限值標(biāo)準參考：EN55013、EN55022B

關(guān)于思睿達微電子

思睿達是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級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，這份堅持發(fā)揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務(wù)。

審核編輯：符乾江