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
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● 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。
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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
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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：
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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
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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：
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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
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20v1.5a_ac230v/50hz_传导n 线
20v1.5a_ac115v/60hz_辐射
20v1.5a_ac230v/50hz_辐射
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