拒絕等待，出行無憂！30W PD快充方案讓你的設(shè)備電力十足

隨著移動(dòng)設(shè)備的普及和技術(shù)的不斷進(jìn)步，充電器作為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚呐浼?，也在不斷演進(jìn)。其中，PD（Power Delivery）充電器作為一種新一代的充電技術(shù)，正逐漸受到廣大用戶的關(guān)注和喜愛。

PD充電器擁有更高的功率輸出能力和更快的充電速度。與傳統(tǒng)的USB充電器相比，PD充電器可以為電子設(shè)備提供更多的電力，從而大大縮短了充電時(shí)間。無論是手機(jī)、平板還是筆記本電腦，通過使用PD充電器，都可以實(shí)現(xiàn)快速、高效的充電體驗(yàn)。

以下是基于思睿達(dá)主推的CR6900ASP+CR3015A_30WPD智能快充方案。該樣機(jī)方案在同類產(chǎn)品中成本低廉，可以智能匹配通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速充電。具有低待機(jī)，高效率的特性；全模式（5V/9V/12V/15V/20V）滿足快充能效標(biāo)準(zhǔn)。

01、樣機(jī)介紹

該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能實(shí)現(xiàn)寬輸入電壓范圍的30W PD智能快充，可根據(jù)被充電設(shè)備USB信號(hào)調(diào)節(jié)5V/9V/12V/15V/20V輸出電壓。PWM功率開關(guān)采用了思睿達(dá)主推的CR6900ASP，同步整流芯片為思睿達(dá)主推的CR3015A。

CR6900ASP+CR3015A_30W PD工程樣機(jī)示意圖

關(guān)于CR6900ASP

CR6900ASP是一款高集成度、低待機(jī)功耗的CCM+PFM混合電流模式PWM控制開關(guān)。CR6900ASP輕載時(shí)會(huì)降低頻率，最低頻率22kHz可避免音頻噪聲。

CR6900ASP提供了完整的保護(hù)功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET的應(yīng)力，前沿消隱時(shí)間簡(jiǎn)化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開關(guān)噪聲，簡(jiǎn)化了EMI設(shè)計(jì)，CR6900ASP OVP電壓高達(dá)56V，提供更寬的VDD工作電壓范圍。CR6900ASP提供ASOP-6L的封裝。

芯片特性：

●CR6900ASP是內(nèi)置650V高壓MOSFET的CCM+PFM模式PWM功率開關(guān)；

●內(nèi)建軟啟動(dòng)減小MOSFET應(yīng)力，內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償電路消除次諧波振蕩；

●65kHz開關(guān)頻率，具有頻率抖動(dòng)功能，使其具有良好的EMI特性；

●全電壓輸入范圍，低待機(jī)功耗<75mW；

●能效滿足DOE Ⅵ和CoC V5_T2要求；

●較寬的VDD工作電壓范圍（8~54V）便于設(shè)計(jì)；

●具有“OLP、SCP、OTP、OVP、輸出二極管短路”等自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能。

基本應(yīng)用：

●AC/DC適配器

●PD電源適配器

●充電器

●存儲(chǔ)設(shè)備電源

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

關(guān)于CR3015A芯片特性：

●可工作于CCM、DCM和QR模式，外圍電路簡(jiǎn)單；

●最高工作頻率可達(dá)200kHz；

●外驅(qū)MOS，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可靈活應(yīng)用。

樣機(jī)特性：

●多電壓輸出，智能匹配通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速充電；

●低待機(jī)，高效率。全模式（5V/9V/12V/15V/20V）滿足快充能效標(biāo)準(zhǔn)；

●符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，EN55022B&EN55013。

CR6900ASP是一款采用內(nèi)置650V高壓功率MOSFET，具有優(yōu)化的圖騰驅(qū)動(dòng)電路以及寬VDD工作電壓電流模式PWM控制器，適用于待機(jī)功耗<75mW的AC/DC電源適配器、充電器電源。CR6900ASP采用CCM+PFM工作模式，整機(jī)全負(fù)載范圍內(nèi)都有著較高的轉(zhuǎn)換效率。在空載時(shí)，電路采用間歇模式，有效的降低了待機(jī)功耗。內(nèi)建抖頻功能，具有良好的EMI特性，樣機(jī)EMI滿足EN55022B&EN55013標(biāo)準(zhǔn)。

該樣機(jī)方案在同類產(chǎn)品中成本低廉，該樣機(jī)尺寸為54mm×44mm×22mm，具有“OLP、SCP、OVP、OTP、輸出二極管短路保護(hù)”等自動(dòng)恢復(fù)多種保護(hù)功能。

樣機(jī)的變壓器，采用了RM8磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請(qǐng)見后文詳細(xì)說明。

02、樣機(jī)特性

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

2.1、輸入特性

2.2、輸出特性

2.3、整機(jī)參數(shù)

2.4、保護(hù)功能測(cè)試

2.5、工作環(huán)境

2.6、測(cè)試儀

03、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)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）電源部分原理圖：

（2）PD協(xié)議部分原理圖

（3）電源部分PCB版圖：

（4）PD協(xié)議部分PCB版圖：

頂層絲印

頂層布線

底層絲印

底層布線

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（6+2PIN）,Ae＝64mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40或同等材質(zhì)；

3）初級(jí)、反饋：2UEW 漆包線；

4）次級(jí)：三層絕緣線；

5）絕緣膠帶:3M1298或同等材質(zhì)；

6）初級(jí)繞組感量Lp：0.68mH±5%（測(cè)試條件：0.25V，10kHz）；

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

8）耐壓測(cè)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：

（1）電源部分BOM表

（2）PD協(xié)議部分BOM表

04、性能測(cè)評(píng)

樣機(jī)性能主要是針對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試，以下為詳細(xì)測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測(cè)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(jī)經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90VAC到264VAC)和不同負(fù)載條件（空載和滿 載）下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1、無負(fù)載待機(jī)功耗(輸出5V時(shí))

表2、輸出PCB板端測(cè)試100%載下的輸入特性

表3、輸出板端測(cè)試的效率特性

4.2、輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為板端測(cè)試；

4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率：

表4、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整

4.2.2 輸出電壓紋波及噪音：

注：紋波及噪音測(cè)量時(shí)示波器探頭并聯(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(cè)試

紋波噪聲波形圖：

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、保護(hù)功能：

以下測(cè)試過流保護(hù)、短路保護(hù)功能。

4.3.1 過流保護(hù)：

4.3.2 短路保護(hù)：功率計(jì)限流電流為2.5A

4.4、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

注：AC 端（藍(lán)色）、VO輸出端（紅色）波形圖。

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、溫升測(cè)試：

本項(xiàng)測(cè)試評(píng)估成品樣機(jī)（含配套塑料外殼）在25℃環(huán)境溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值（℃）。測(cè)試條件：輸入電壓為90V&264V。

4.6、其它重要波形測(cè)試：

DRAIN（紅色）端、CS（藍(lán)色）端波形圖：

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 輸出Vds

AC264/50Hz，20V1.5A 100%load 輸出Vds

4.7、EMI評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：輸入：AC115V/230V；輸出：5V3A/9V3A/12V2.5A/15V2A/20V1.5A；負(fù)載類型：水泥電阻，限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

5V3A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)L 線

5V3A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)N 線

5V3A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)L 線

5V3A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)N 線

5V3A_AC115V/60Hz_輻射

5V3A_AC230V/50Hz_輻射

9V3A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)L 線

9V3A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)N 線

9V3A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)L 線

9V3A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)N 線

9V3A_AC115V/60Hz_輻射

9V3A_AC230V/50Hz_輻射

12V2.5A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)L 線

12V2.5A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)N 線

12V2.5A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)L 線

12V2.5A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)N 線

12V2.5A_AC115V/60Hz_輻射

12V2.5A_AC230V/50Hz_輻射

15V2A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)L 線

15V2A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)N 線

15V2A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)L 線

15V2A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)N 線

15V2A_AC115V/60Hz_輻射

15V2A_AC230V/50Hz_輻射

20V1.5A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)L 線

20V1.5A_AC115V/60Hz_傳導(dǎo)N 線

20V1.5A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)L 線

20V1.5A_AC230V/50Hz_傳導(dǎo)N 線

20V1.5A_AC115V/60Hz_輻射

20V1.5A_AC230V/50Hz_輻射

審核編輯 黃宇