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(ài)。

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(wú)論是手機(jī)、平板還是筆記本電腦，通過(guò)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_30W PD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(kāi)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(kāi)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(guò)頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)后文詳細(xì)說(shuō)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(shuō)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(lái)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(guò)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(wú)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(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)功能。
4.3.1 過(guò)流保護(hù)：4.3.2 短路保護(hù)：功率計(jì)限流電流為2.5A4.4、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