思睿达主推45W PD充电器方案转换效率极高 让设计更便捷

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。

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：

（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。

4.3.1 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。

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

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。

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