30W PD快充方案讓你的設備電力十足

隨著移動設備的普及和技術的不斷進步，充電器作為我們日常生活中必不可少的配件之一，也在不斷演進。其中，PD（Power Delivery）充電器作為一種新一代的充電技術，正逐漸受到廣大用戶的關注和喜愛。

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

以下是基于思睿達主推的CR6900ASP+CR3015A_30W PD智能快充方案。該樣機方案在同類產品中成本低廉，可以智能匹配通信設備，實現快速充電。具有低待機，高效率的特性；全模式（5V/9V/12V/15V/20V）滿足快充能效標準。

01

樣機介紹

該測試報告是基于一個能實現寬輸入電壓范圍的30W PD智能快充，可根據被充電設備USB信號調節5V/9V/12V/15V/20V輸出電壓。PWM功率開關采用了思睿達主推的CR6900ASP，同步整流芯片為思睿達主推的CR3015A。

CR6900ASP+CR3015A_30W PD工程樣機示意圖

關于CR6900ASP

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

CR6900ASP提供了完整的保護功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。軟啟動功能可以減少系統啟動時MOSFET的應力，前沿消隱時間簡化了系統應用。通過頻率抖動和軟驅動電路的設計，降低開關噪聲，簡化了EMI設計，CR6900ASP OVP電壓高達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是內置650V高壓MOSFET的CCM+PFM模式PWM功率開關；

●內建軟啟動減小MOSFET應力，內建同步斜坡補償電路消除次諧波振蕩；●65kHz開關頻率，具有頻率抖動功能，使其具有良好的EMI特性；●全電壓輸入范圍，低待機功耗<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）便于設計；

●具有“OLP、SCP、OTP、OVP、輸出二極管短路”等自動恢復保護功能。

基本應用：

●AC/DC適配器

●PD電源適配器●充電器

●存儲設備電源

典型應用

管腳排列

管腳描述

關于CR3015A芯片特性：

●可工作于CCM、DCM和QR模式，外圍電路簡單；●最高工作頻率可達200kHz；●外驅MOS，驅動能力強，可靈活應用。

樣機特性：

●多電壓輸出，智能匹配通信設備，實現快速充電；●低待機，高效率。全模式（5V/9V/12V/15V/20V）滿足快充能效標準；●符合EMI標準，EN55022B&EN55013。

CR6900ASP是一款采用內置650V高壓功率MOSFET，具有優化的圖騰驅動電路以及寬VDD工作電壓電流模式PWM控制器，適用于待機功耗<75mW的AC/DC電源適配器、充電器電源。CR6900ASP采用CCM+PFM工作模式，整機全負載范圍內都有著較高的轉換效率。在空載時，電路采用間歇模式，有效的降低了待機功耗。內建抖頻功能，具有良好的EMI特性，樣機EMI滿足EN55022B&EN55013標準。該樣機方案在同類產品中成本低廉，該樣機尺寸為54mm×44mm×22mm，具有“OLP、SCP、OVP、OTP、輸出二極管短路保護”等自動恢復多種保護功能。

樣機的變壓器，采用了RM8磁芯（PC40材質），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章節中有詳細說明。
2.1、輸入特性：
2.2、輸出特性：
2.3、整機參數
2.4、保護功能測試：2.5、工作環境
2.6、測試儀

03

樣機結構信息

本小節展示了工程樣機的電路、版圖結構，變壓器結構及工藝。
3.1、電路原理圖及PCB版圖：
（1）電源部分原理圖：

（2）PD協議部分原理圖
（3）電源部分PCB版圖：

（4）PD協議部分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）變壓器電性及結構示意圖：
（2）規格參數：
1）骨架：RM8 立式（6+2PIN）,Ae＝64mm2；2）材質：TDK PC40或同等材質；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；6）初級繞組感量Lp：0.68mH±5%（測試條件：0.25V，10kHz）；7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(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:

3.3、元器件清單：
（1）電源部分BOM表
（2）PD協議部分BOM表

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，以下為詳細測試方法及結果。從測試結果來看，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：以下數據均為板端測試；
4.2.1 線性調整率和負載調整率：
表4、線性調整率和負載調整4.2.2 輸出電壓紋波及噪音：
注：紋波及噪音測量時示波器探頭并聯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：
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、保護功能：以下測試過流保護、短路保護功能。
4.3.1 過流保護：4.3.2 短路保護：功率計限流電流為2.5A4.4、系統延時時間測試：
注：AC 端（藍色）、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、溫升測試：
本項測試評估成品樣機（含配套塑料外殼）在25℃環境溫度下長時間工作時關鍵器件的穩態溫度值（℃）。測試條件：輸入電壓為90V&264V。
4.6、其它重要波形測試：
DRAIN（紅色）端、CS（藍色）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評估測試
測試條件：
輸入：AC115V/230V；輸出：5V3A/9V3A/12V2.5A/15V2A/20V1.5A；負載類型：水泥電阻，限值標準參考：EN55013、EN55022B
5V3A_AC115V/60Hz_傳導L 線
5V3A_AC115V/60Hz_傳導N 線
5V3A_AC230V/50Hz_傳導L 線
5V3A_AC230V/50Hz_傳導N 線
5V3A_AC115V/60Hz_輻射
5V3A_AC230V/50Hz_輻射
9V3A_AC115V/60Hz_傳導L 線
9V3A_AC115V/60Hz_傳導N 線
9V3A_AC230V/50Hz_傳導L 線
9V3A_AC230V/50Hz_傳導N 線
9V3A_AC115V/60Hz_輻射
9V3A_AC230V/50Hz_輻射
12V2.5A_AC115V/60Hz_傳導L 線
12V2.5A_AC115V/60Hz_傳導N 線
12V2.5A_AC230V/50Hz_傳導L 線
12V2.5A_AC230V/50Hz_傳導N 線
12V2.5A_AC115V/60Hz_輻射
12V2.5A_AC230V/50Hz_輻射
15V2A_AC115V/60Hz_傳導L 線
15V2A_AC115V/60Hz_傳導N 線
15V2A_AC230V/50Hz_傳導L 線
15V2A_AC230V/50Hz_傳導N 線
15V2A_AC115V/60Hz_輻射
15V2A_AC230V/50Hz_輻射
20V1.5A_AC115V/60Hz_傳導L 線
20V1.5A_AC115V/60Hz_傳導N 線
20V1.5A_AC230V/50Hz_傳導L 線
20V1.5A_AC230V/50Hz_傳導N 線
20V1.5A_AC115V/60Hz_輻射
20V1.5A_AC230V/50Hz_輻射