ssc3s921 ds jp

LLC 電流共振 オフラインスイッチング電源用 コントロール IC
データシート
SSC3S921
概要
パッケージ
SSC3S921 は、ハイサイドのパワーMOSFET をド
ライブするフローティングドライブ回路を内蔵し
た、LLC タイプの電流共振型（SMZ*方式）電源用
制御 IC です。スタンバイ機能、デッドタイム自動
調整機能や共振外れ検出機能など、充実した保護機
能を搭載しています。これにより、構成部品が尐な
く、コストパフォーマンスの高い、小型、高効率、
低ノイズの電源システムを容易に構成することが
できます。
SOP18
*SMZ = Soft-switched Multi-resonant Zero Current switch
（すべてのスイッチング領域がソフトスイッチング動作）
原寸大ではありません
特長
● 外部信号によるスタンバイ切り替え機能
▫ 軽負荷時出力電力：PO = 125 mW（PIN = 0.27 W、
X コンデンサ放電抵抗 1MΩ 時の参考値）
▫ スタンバイ動作：バースト発振動作
▫ ソフトオン/ソフトオフ機能：トランス音鳴り抑制
● PFC ON/OFF 機能搭載
（スタンバイ動作時に PFC IC の電源を OFF）
● ソフトスタート機能
● 電流共振外れ検出機能
● リセット検出機能
● デッドタイム自動調整機能
● ブラウンインブラウンアウト機能
● 起動回路内蔵
● 入力電解コンデンサ放電機能
● 保護機能
▫ ハイサイドドライバ UVLO 保護：自動復帰
▫ 過電流保護(OCP)：自動復帰、ピークドレイン電流
検出、2 段階の保護動作
▫ 過負荷保護(OLP)：自動復帰
▫ 過電圧保護(OVP)：自動復帰
▫ REG 過電圧保護(REG_OVP)：ラッチ
▫ 過熱保護(TSD)：自動復帰
アプリケーション
●
●
●
●
デジタル家電：LCD TV など
OA 機器：サーバー、多機能プリンタなど
産業機器
通信機器
などの各種電子機器用スイッチング電源
応用回路例
VOUT1(+)
U1
PFC OUT
VSEN
GND
1
18
VCC
2
17
FB
3
16
VGH
ADJ
4
15
VS
CSS
5
14
VB
SSC3S921
PFC IC
(SSC2016S)
VCC
ST
CL
6
RC
7
12
REG
PL
8
11
VGL
SB
9
10
GND
VOUT(-)
13
VOUT2(+)
TC_SSC3S921_1_R4
SSC3S921 - DSJ Rev.1.5
サンケン電気株式会社
2016.04.01
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1
SSC3S921
目次
概要 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
目次 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
1. 絶対最大定格 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 3
2. 電気的特性 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
3. ブロックダイアグラム ---------------------------------------------------------------------------------- 7
4. 各端子機能 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
5. 応用回路例 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
6. 外形図 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
7. 捺印仕様 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
8. 動作説明 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
8.1 共振回路動作 -------------------------------------------------------------------------------------- 10
8.2 起動動作 -------------------------------------------------------------------------------------------- 13
8.3 低入力時動作禁止機能（UVLO） ------------------------------------------------------------ 13
8.4 バイアスアシスト機能 -------------------------------------------------------------------------- 13
8.5 ソフトスタート機能 ----------------------------------------------------------------------------- 14
8.6 最低、最大スイッチング周波数の設定------------------------------------------------------ 14
8.7 ハイサイドドライバ ----------------------------------------------------------------------------- 15
8.8 定電圧制御回路動作 ----------------------------------------------------------------------------- 15
8.9 スタンバイ機能 ----------------------------------------------------------------------------------- 16
8.9.1
外部信号によるスタンバイ動作切り替え--------------------------------------------- 16
8.9.2
バースト発振動作 -------------------------------------------------------------------------- 16
8.9.3
PFC ON/OFF 機能 -------------------------------------------------------------------------- 17
8.10 デッドタイム自動検出機能 -------------------------------------------------------------------- 17
8.11 ブラウンインブラウンアウト機能 ----------------------------------------------------------- 18
8.12 電流共振外れ検出機能 -------------------------------------------------------------------------- 19
8.13 入力電解コンデンサ放電機能 ----------------------------------------------------------------- 20
8.14 リセット検出機能 -------------------------------------------------------------------------------- 20
8.15 過電圧保護機能（OVP） ----------------------------------------------------------------------- 22
8.16 REG 過電圧保護機能（REG_OVP） -------------------------------------------------------- 22
8.17 過電流保護機能（OCP） ----------------------------------------------------------------------- 22
8.18 過負荷保護機能（OLP） ----------------------------------------------------------------------- 23
8.19 過熱保護機能（TSD） --------------------------------------------------------------------------- 23
9. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------------------------- 24
9.1 外付け部品 ----------------------------------------------------------------------------------------- 24
9.1.1
入力、出力の平滑用電解コンデンサ--------------------------------------------------- 24
9.1.2
共振トランス -------------------------------------------------------------------------------- 24
9.1.3
電流検出用抵抗 ROCP ---------------------------------------------------------------------- 24
9.1.4
電流共振用コンデンサ Ci ----------------------------------------------------------------- 24
9.1.5
ゲート端子周辺回路 ----------------------------------------------------------------------- 24
9.2 パターン設計 -------------------------------------------------------------------------------------- 24
10. パターンレイアウト例 -------------------------------------------------------------------------------- 26
注意書き ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28
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SSC3S921
1.
絶対最大定格
● 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“＋”、ソースが“－”と規定
● 特記がない場合の条件 TA = 25 °C
項目
記号
端子
定格
単位
VSEN 端子シンク電流
ISEN
1 − 10
1.0
mA
制御部電源電圧
VCC
2 − 10
− 0.3 ~ 35
V
FB 端子電圧
VFB
3 − 10
− 0.3 ~ 6
V
ADJ 端子電圧
VADJ
4 − 10
− 0.3 ~ VREG
V
CSS 端子電圧
VCSS
5 − 10
− 0.3 ~ 6
V
CL 端子電圧
VCL
6 − 10
− 0.3 ~ 6
V
RC 端子電圧
VRC
7 − 10
−6~6
V
PL 端子電圧
VPL
8 − 10
− 0.3 ~ 6
V
SB 端子シンク電流
ISB
9 − 10
100
μA
VGL 端子電圧
VGL
11 − 10
− 0.3 ~ VREG + 0.3
V
REG 端子ソース電流
IREG
12 − 10
− 10.0
mA
VB−VS
14 − 15
− 0.3 ~ 20.0
V
VS 端子電圧
VS
15 − 10
− 1 ~ 600
V
VGH 端子電圧
VGH
16 − 10
VS − 0.3 ~ VB + 0.3
V
ST 端子電圧
VST
18 − 10
− 0.3 ~ 600
V
動作周囲温度
TOP
−
− 40 ~ 85
°C
保存温度
Tstg
−
− 40 ~ 125
°C
ジャンクション温度
Tj
−
150
°C
VB−VS 端子間電圧
*この製品の 14、15、16 番端子のサージ耐量（ヒューマンボディモデル）は、1000V 保証、その他の端子は
2000V 保証です。
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SSC3S921
2.
電気的特性
● 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“+”、ソースが“－”と規定
● 特記がない場合の条件 TA = 25 °C、VCC = 19 V
項目
記号
端子
Min.
Typ.
Max.
単位
VCC(ON)
2 − 10
15.8
17.0
18.2
V
VCC(OFF)
2 − 10
7.8
8.9
9.8
V
VCC(BIAS)
2 − 10
9.0
9.8
10.6
V
動作時回路電流
ICC(ON)
2 − 10
−
−
10.0
mA
非動作時回路電流
ICC(OFF)
2 − 10
－
0.7
1.5
mA
起動電流
ICC(ST)
18 − 10
3.0
6.0
9.0
mA
保護動作解除しきい電圧*
VCC(P.OFF)
2 − 10
7.8
8.9
9.8
V
REG過電圧保護解除しきい電圧
VCC(L.OFF)
2 − 10
2.0
5.0
8.0
V
2 − 10
−
0.7
1.5
mA
27.5
31.5
35.5
kHz
230
300
380
kHz
0.04
0.24
0.44
µs
1.20
1.65
2.20
µs
69
73
77
kHz
42.4
45.4
48.4
kHz
条件
起動回路、回路電流
動作開始電源電圧
動作停止電源電圧
*
起動電流供給しきい電圧*
保護動作時回路電流
ICC(P)
VCC = 11 V
VCC = 10 V
発振器
最低周波数
f(MIN)
最高周波数
f(MAX)
最小デッドタイム
td(MIN)
最大デッドタイム
td(MAX)
外部調整最低周波数1
f(MIN)ADJ1
RCSS = 30 kΩ
外部調整最低周波数2
f(MIN)ADJ2
RCSS = 77 kΩ
11 – 10
16 − 15
11 – 10
16 − 15
11 – 10
16 − 15
11 – 10
16 − 15
11 – 10
16 − 15
11 – 10
16 − 15
フィードバック制御
FB端子発振開始しきい電圧
VFB(ON)
3 – 10
0.15
0.30
0.45
V
FB端子発振停止しきい電圧
VFB(OFF)
3 – 10
0.05
0.20
0.35
V
FB端子最大ソース電流
IFB(MAX)
3 – 10
− 300
− 195
− 100
µA
IFB(R)
3 – 10
2.5
5.0
7.5
mA
CSS端子チャージ電流
ICSS(C)
5 – 10
− 120
− 105
− 90
µA
CSS端子リセット電流
ICSS(R)
5 – 10
11 – 10
16 − 15
1.1
1.8
2.5
mA
400
500
600
kHz
FB端子リセット電流
VFB = 0 V
ソフトスタート
ソフトスタート時最高周波数
f(MAX)SS
VCC = 11V
スタンバイ
*
SB端子スタンバイしきい電圧
VSB(STB)
9 – 10
4.5
5.0
5.5
V
SB端子発振開始しきい電圧
VSB(ON)
9 – 10
0.5
0.6
0.7
V
SB端子発振停止しきい電圧
VSB(OFF)
9 – 10
0.4
0.5
0.6
V
VCC(OFF) = VCC(P.OFF) < VCC(BIAS)
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SSC3S921
項目
端子
Min.
Typ.
Max.
単位
VSB(CLAMP)
9 – 10
7
8.5
10
V
SB端子ソース電流
ISB(SRC)
9 – 10
− 17
− 10
−3
µA
SB端子シンク電流
ISB(SNK)
9 – 10
3
10
17
µA
VCSS(STB)
5 – 10
1.35
1.50
1.65
V
4 – 10
0
1
2
V
SB端子クランプ電圧
CSS端子スタンバイ解除電圧
記号
条件
PFC ON/OFF機能
定常時ADJ端子電圧
VADJ(L)
IADJ = 100 μA
スタンバイ動作時ADJ端子電圧
VADJ(H)
IADJ = −100 μA 4 – 10
8.5
9.9
10.8
V
CL 端子 OLP しきい電圧
VCL(OLP)
6 – 10
3.9
4.2
4.5
V
CL 端子ソース電流
ICL(SRC)
6 – 10
− 29
− 17
−5
μA
VSEN 端子しきい電圧（ON）
VSEN(ON)
1 – 10
1.248
1.300
1.352
V
VSEN 端子しきい電圧（OFF）
VSEN(OFF)
1 – 10
1.056
1.100
1.144
V
VSEN (CLAMP)
1 – 10
10.0
–
–
V
tRST(MAX)
11 – 10
16 − 15
4
5
6
µs
VREG
12 – 10
9.6
10.0
10.8
V
ハイサイドドライバ動作開始電圧
VBUV(ON)
14 – 15
5.7
6.8
7.9
V
ハイサイドドライバ動作停止電圧
VBUV(OFF)
14 – 15
5.5
6.4
7.3
V
11 – 10
16 − 15
–
– 540
–
mA
11 – 10
16 − 15
–
1.50
–
A
11 – 10
16 − 15
− 140
− 90
− 40
mA
11 – 10
16 − 15
140
230
360
mA
0.02
0.10
0.18
V
− 0.18
− 0.10
− 0.02
V
0.4
0.50
0.6
V
− 0.6
− 0.50
− 0.4
V
過負荷保護機能（OLP）
ブラウンインブラウンアウト機能
VSEN 端子クランプ電圧
リセット検出
最大リセット時間
ドライバ電源
ドライバ電源電圧
ハイサイドドライバ
ドライブ回路
出力ソース電流 1
IGL(SRC)1
IGH(SRC)1
出力シンク電流 1
IGL(SNK)1
IGH(SNK)1
出力ソース電流 2
IGL(SRC)2
IGH(SRC)2
出力シンク電流 2
IGL(SNK)2
IGH(SNK)2
VREG = 10.5V
VB = 10.5V
VGL = 0V
VGH = 0V
VREG = 10.5V
VB = 10.5V
VGL = 10.5V
VGH = 10.5V
VREG = 11.5V
VB = 11.5V
VGL = 10V
VGH = 10V
VREG = 12V
VB = 12V
VGL = 1.5V
VGH = 1.5V
電流共振検出、過電流保護機能（OCP）
電流共振外れ検出電圧 1
VRC1
7 – 10
電流共振外れ検出電圧 2
VRC2
7 – 10
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SSC3S921
項目
記号
条件
端子
Min.
Typ.
Max.
単位
1.42
1.50
1.58
V
− 1.58
− 1.50
− 1.42
V
2.15
2.30
2.45
V
− 2.45
− 2.30
− 2.15
V
RC 端子しきい電圧（Low）
VRC(L)
7 – 10
RC 端子しきい電圧（High speed）
VRC(S)
7 – 10
CSS 端子シンク電流（Low）
ICSS(L)
5 – 10
1.1
1.8
2.5
mA
CSS 端子シンク電流（High speed）
ICSS(S)
5 – 10
13.0
20.5
28.0
mA
VCC 端子 OVP しきい電圧
VCC(OVP)
2 – 10
30.0
32.0
34.0
V
REG 端子 OVP しきい電圧
VREG(OVP)
12 – 10
11.5
12.4
13.5
V
Tj(TSD)
−
140
–
–
°C
θj-A
−
−
−
95
°C/W
過電圧保護機能（OVP）
過熱保護機能（TSD）
熱保護動作温度
熱特性
ジャンクション・エア間熱抵抗
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SSC3S921
3.
ブロックダイアグラム
ST
18
High Side Driver
STARTUP
14
VB
UVLO
VCC
GND
VSEN
SB
FB
CSS
2
16
START/STOP/
REG/BIAS/
OVP
LEVEL
SHIFT
15
10
VCC
GND
1
9
3
5
VGH
VS
INPUT
SENSE
12
REG
11
VGL
MAIN
STANDBY
CONTROL
RC DETECTOR
FB
CONTROL
FREQ.
CONTROL
SOFT-START/
OC/FMINADJ
DEAD
TIME
RV DETECTOR
FREQ.
MAX
OC DETECTOR
7
6
PL DETECTOR/
OLP
8
PFC ON/OFF
4
RC
CL
PL
ADJ
BD_SSC3S921_R3
4.
各端子機能
1
VSEN
ST 18
2
VCC
3
FB
4
ADJ
VS 15
5
CSS
VB 14
6
CL
7
RC
REG 12
8
PL
VGL 11
9
SB
GND 10
VGH 16
端子番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
端子名
VSEN
VCC
FB
ADJ
CSS
CL
RC
PL
SB
GND
VGL
REG
−
VB
VS
VGH
(NC)
ST
機能
電源入力電圧検出信号入力
制御部電源入力、過電圧保護信号入力
定電圧制御信号入力
PFC ON/OFF 信号出力
ソフトスタート用コンデンサ接続端子
負荷電流検出用コンデンサ接続端子
共振電流検出信号入力、過電流保護検出信号入力
OLP 用共振電流検出信号入力
スタンバイ切り替え信号入力
グランド
ローサイドゲートドライブ出力
ゲートドライブ回路用電源出力
(抜きピン)
ハイサイドゲートドライブ電源入力
ハイサイドドライバ・フローティンググランド
ハイサイドのゲートドライブ出力
−
起動電流入力
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7
SSC3S921
5.
応用回路例
PFC OUT
R2
C1
T1
R3
D53
C55
VOUT1(+)
R4
R51
U1
GND
C4
1
18
VCC
2
17
FB
3
16
ADJ
4
CSS
5
C5
CADJ
R5
C6
CL
6
RC
7
C7
C8
RADJ1
PFC IC
(SSC2016S)
VCC
ROCP
R6
R7
RADJ2
SSC3S921
VSEN
15
14
ST
Q(H)
VGH
C12 R10
VS
R11
VB
D4
13
12
PC1
C52
D51
R15 D5
REG
PL
8
11
VGL
SB
9
10
GND
R55
R56
C53
Q1
R8
PC1
R53
VOUT(-)
C51
R12
D3
R16 D6 Q(L)
CV
D52
VOUT2(+)
Ci
R58
C3
R13
D54
PC2
R14
C9
C10
R15
R1
R16
C11
R54
R57 C54
Standby
Q51
QC
R52
D1
C2
R59
R17
PC2
TC_SSC3S921_3_R4
図 5-1 応用回路例
SSC3S921 - DSJ Rev.1.5
サンケン電気株式会社
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8
SSC3S921
外形図
6.
● SOP18
備考：
● 単位：mm
● Pb フリー品（RoHS 対応）
捺印仕様
7.
18
SSC3S921
SKYMD
XXXX
1
製品名
ロット番号
Y = 西暦下一桁 (0 ~ 9)
M = 月(1 ~ 9、O、N、D)
D =日 (1 ~ 3)
1 : 1 ~ 10
2 : 11 ~ 20
3 : 21 ~ 31
管理番号
SSC3S921 - DSJ Rev.1.5
サンケン電気株式会社
2016.04.01
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9
SSC3S921
動作説明
8.
特記のない場合の特性数値は Typ.値を表記しま
す。電流値の極性は、IC を基準として、シンクを“+”、
ソースを“−”と規定します。
ハイサイドのパワーMOSFET を Q(H)、ローサイド
のパワーMOSFET を Q(L)、電流共振コンデンサを
Ci、電圧共振コンデンサを CV で表します。
8.1
共振回路動作
図 8-1 に一般的な RLC 直列共振回路を示します。
R
L
C
図 8-1 RLC 直列共振回路
この回路のインピーダンス Ż は次式になります。
(1)
ます。共振回路のインピーダンスは、f0 を中心とし
て周波数の高い方がインダクタンス領域、低い方が
キャパシタンス領域です。
式(3)より、共振周波数 f0 は、式(4)になります。
(4)
図 8-3 に電流共振電源の回路図を示します。
電流共振電源の基本回路は、ハーフブリッジ方式
で、入力電源電圧 VIN に対して、パワーMOSFET な
どのスイッチング素子 Q(H)、Q(L)を直列に接続しま
す。Q(L)には直列共振回路と電圧共振コンデンサ CV
を並列に接続します。直列共振回路は、共振用イン
ダクタ LR、トランス T1 の一次巻線 P、電流共振コン
デンサ Ci で構成します。
共振トランス T1 の一次巻線と二次巻線を疎結合
にしてリーケージインダクタンスを大きくし、これ
を LR として使用することで、直列共振回路を小さ
くできます。
T1 のドットマークは極性を表します。
二次巻線 S1 と S2 の巻数は等しくし、極性は図 8-3
のように接続します。
式(1)より共振電源のインピーダンスは式(5)、式
(4)より共振周波数 f0 は式(6)になります。
ここで、ω は角周波数です。ω = 2πf なので、
(5)
(2)
周波数 f が変化すると、共振回路のインピーダン
スは、図 8-2 のように変化します。
インピーダンス
キャパシタンス領域 インダクタンス領域
(6)
ここで、
R
：等価負荷抵抗
LR
：共振用インダクタのインダクタンス値
LP
：T1 の一次巻線 P のインダクタンス値
Ci
：電流共振コンデンサの容量
ID(H)
R
Q(H)
f0
直列共振回路
周波数
VDS(H)
LR
VGH
T1
IS1
VIN
図 8-2 共振回路のインピーダンス
(+)
ID(L)
P
Q(L)
1
式(2)より、 2πfL =
で Ż は最小値 R になり、
2πfC
このときの角周波数 ω は式(3)です。
VOUT
Cv
VGL
VDS(L)
LP
VCi
Ż が最も低いときの周波数を共振周波数 f0 と呼び
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S2
(−)
ICi
(3)
S1
Ci
IS2
図 8-3 電流共振電源回路図
10
SSC3S921
電流共振電源は、Q(H)と Q(L)が交互にオン／オフ
します。Q(H)と Q(L)のオン時間とオフ時間は同じで
す。Q(H)と Q(L)のオン期間の間には、両方がオフと
なる期間（デッドタイム）があります。
電流共振電源は、周波数を制御し、出力を一定電
圧に制御します。出力電圧が低下すると、出力電力
を増加させるため、IC は発振周波数 fSW を下げる制
御をします。このためにはインダクタンス領域（fSW
> f0）の動作が必要です。この領域では、巻線電流
の位相が、巻線電圧の位相より遅れるため、Q(H)、
Q(L) のターンオン時はゼロ電流スイッチング(ZCS:
Zero Current Switching)、およびターンオフ時はゼロ
電圧スイッチング(ZVS: Zero Voltage Switching)で動
作し、スイッチング損失はほぼゼロになります。
一方、キャパシタンス領域（fSW < f0）では、出力
電圧が低下すると fSW が下がり、出力電力がさらに
下がる動作になるため、定電圧制御ができなくなり
ます。また、この領域では、巻線電流の位相が巻線
電圧より早くなるため、Q(H)と Q(L)がハードスイッ
チング動作になり、電力損失が大きくなります。
このように、キャパシタンス領域で動作すること
を電流共振外れと呼びます。電流共振電源では共振
外れが起きないように回路を動作させる必要があ
ります（詳細は 8.12 項参照）。
図 8-4 に電流共振電源の基本動作波形を示しま
す（図 8-4 の記号は図 8-3 参照）。定常動作時の共
振動作波形を期間 A～F に分け、それぞれの期間に
おける共振電源の動作について以下に説明します。
説明に使用する記号の意味は以下のとおりです。
ID(H)
：Q(H)のドレイン電流
ID(L)
：Q(L)のドレイン電流
VF(H) ：Q(H)のボディーダイオードの順方向電圧
VF(L) ：Q(L)のボディーダイオードの順方向電圧
IL
：LR の電流
VIN
：入力電圧
VCi
：Ci の両端電圧
VCV
：CV の両端電圧
1) 期間 A
Q(H)がオンのとき、図 8-5 のように共振回路とト
ランスを通して電流 ID(H)が流れ、直列共振回路に
エネルギを蓄えます。同時にトランスを介して二
次側にエネルギを伝達します。
トランスの一次側巻線が、二次側ダイオードが
オンするだけの電圧を維持できなくなった時点
で、二次側へのエネルギ伝達が終わります。
VGH
VGL
VDS(H)
VIN+VF(H)
ID(H)
VDS(L)
ID(L)
ICi
VCi
VIN
IS1
IS2
A
B
D
E
C
F
図 8-4 電流共振電源動作波形
Q(H)
ID(H)
ON
LR
LP
VIN
S1
Q(L)
IS1
Cv
VCV
OFF
S2
Ci
VCi
図 8-5 期間 A の動作
Q(H)
ID(H)
ON
LR
LP
VIN
S1
Q(L)
Cv
OFF
S2
2) 期間 B
二次側の電流がゼロになったあとは、図 8-6 のよ
うに一次側にのみ共振電流が流れ、Ci を充電しま
す。
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Ci
図 8-6 期間 B の動作
11
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3) 期間 C
この期間はデッドタイムの期間で、Q(H)と Q(L)は
オフになります。Q(H)がターンオフすると、直列
共振回路に蓄えたエネルギにより、図 8-7 のよう
に IL が流れ CV を放電します。VCV が VF(L)まで下
がると、Q(L)のボディーダイオードに− ID(L)が流れ、
VCV は VF(L)でクランプされます。その後 Q(L)が
ターンオンします。このとき VDS(L)はほぼゼロの
ため、Q(L)は ZVS および ZCS 動作になり、スイッ
チングによる損失はほとんどありません。
Q(H)
LR
OFF
LP
VIN
IL
Q(L)
Cv
VCV
OFF
-ID(L)
Ci
図 8-7 期間 C の動作
4) 期間 D
Q(L)がオンすると、図 8-8 のように ID(L)が流れ、
トランスの一次巻線に VCi が加わり、トランスを
介して二次側にエネルギを伝達します。トランス
の一次側巻線が、二次側ダイオードがオンするだ
けの電圧を維持できなくなった時点で、二次側へ
のエネルギ伝達が終わります。
Q(H)
LP
ID(L)
Q(L)
S1
Cv
ON
5) 期間 E
二次側の電流がゼロになったあとは、図 8-9 のよ
うに一次側にのみ共振電流が流れ、Ci を充電しま
す。
6) 期間 F
この期間はデッドタイムの期間で、Q(H)と Q(L)は
オフになります。
Q(L)がターンオフすると、共振回路に蓄えたエネ
ルギにより、− IL が流れ、CV を充電します。VCV
が VIN + VF(H)に達すると、−ID(H)が Q(H)のボディー
ダイオードに流れ、VCV は VIN + VF(H)でクランプ
されます。その後 Q(H)がターンオンします。この
とき VDS(H)はほぼゼロのため、Q(H)は ZVS、およ
び ZCS 動作になり、スイッチングによる損失はほ
とんどありません。
LR
OFF
VIN
S2
IS2
Ci
VCi
図 8-8 期間 D の動作
Q(H)
LR
OFF
LP
VIN
ID(L)
Q(L)
S1
Cv
ON
S2
Ci
図 8-9 期間 E の動作
7) 期間 F 以降
Q(H)がオンすると ID(H)が流れ、期間 A の動作に戻
ります。
Q(H)
-ID(H)
以上の動作を繰り返し、共振回路から二次側へエ
ネルギを伝達します。
LR
OFF
LP
VIN
-IL
Q(L)
VCV
OFF
Cv
Ci
図 8-10 期間 F の動作
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8.3
● 電源入力電圧が加わり、VSEN 端子電圧が ON し
きい電圧 VSEN(ON) = 1.300 V 以上に上昇
● IC 内部で定電流化した起動電流 ICC(ST) = 6.0 mA が
VCC 端子に接続した C2 を充電し、VCC 端子電圧
が動作開始しきい電圧 VCC(ON) = 17.0 V 以上に上
昇
● FB 端子電圧が発振開始しきい電圧 VFB(ON) = 0.30 V
以上に上昇
VCC 端子電圧と回路電流 ICC の関係を図 8-12 に示
します。IC が動作した後、VCC 端子電圧が動作停
止しきい値 VCC(OFF) = 8.9 V に低下すると、低入力時
動作禁止機能（UVLO：Undervoltage Lockout）によ
り、スイッチング動作を停止し、再び起動前の状態
に戻ります。
回路電流 ICC
電源起動後、起動回路は自動的に IC 内部で遮断
するため、起動回路による電力消費はなくなります。
IC が動作すると、VCC 端子への印加電圧は、
図 8-11 の補助巻線電圧 VD を整流平滑した電圧にな
ります。
補助巻線 D の巻数は、電源仕様の入出力変動範囲
内で、VCC 端子電圧が次式の範囲になるように調整
します。補助巻線電圧の目安は 19 V 程度です。
図 8-12
8.4
起動
VCC 端子周辺回路を図 8-11 に示します。
次の条件すべてを満たすと、制御回路が動作を開
始し、電源が起動します。
低入力時動作禁止機能（UVLO）
停止
起動動作
8.2
VCC（OFF）
VCC端子
VCC（ON） 電圧
VCC 端子電圧と回路電流 ICC
バイアスアシスト機能
電源起動時の VCC 端子電圧波形例を図 8-13 に示
します。
⇒9.8 (V) < VCC < 32.0 (V)
(7)
起動時間は、C2 と CSS 端子に接続した C6 のコン
デンサ容量で決まります。C2 による起動時間に対
し CSS 端子の時間は小さいため無視すると、起動時
間は次式で概算できます。
起動成功
VCC端子電圧
IC動作開始
VCC(ON)
VCC(BIAS)
設定電圧
出力電圧の
立ち上がりによる上昇
バイアスアシスト期間
(8)
起動不良時
ここで、
tSTART
：起動時間 (s)
VCC(INT) ：VCC 端子の初期電圧 (V)
ICC(ST)
：起動電流 6.0 mA
C1
R3
時間
図 8-13
18
ST
R2
U1
VCC
VSEN
CSS
GND
5
10
R4 R5
C6
2
R1 D1
1
C4
図 8-11
VD
C2
VCC 端子周辺回路
VCC(OFF)
起動時の VCC 端子電圧
8.2 項の起動条件を満たすと、IC が動作を開始し
ます。IC が動作を開始すると、回路電流が増加する
ため、VCC 端子電圧が低下し、それと同時に補助巻
線電圧 VD は出力電圧の立ち上がり電圧に比例して
上昇します。これら電圧のバランスが VCC 端子電
圧を作ります。このとき、VCC 端子電圧が低下し、
VCC(OFF) = 8.9 V に達すると、スイッチング動作が停
止して起動不良が生じる場合があります。これを防
ぐため、VCC 端子電圧が VCC(BIAS) = 9.8 V に低下す
ると、バイアスアシスト機能が動作します。バイア
スアシスト機能が動作している間は、起動回路から
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起動電流 ICC(ST) を供給し、VCC 端子電圧の低下を抑
えます。
起動動作は、最終的に実機で動作を確認し、起動
不良が起きないように VCC 端子電圧を調整します。
また、定常動作時の VCC 端子電圧は、VCC(BIAS)
以上になるように設定します。VCC 端子電圧が
VCC(BIAS)まで低下すると、バイアスアシスト機能が
動作し、消費電力が増加します。
VCC 端子電圧を高くするためには、以下様な調整
が必要です。
● 補助巻線と二次巻線の巻数比 ND/NS を上げる。
● 図 8-11 の C2 を大きくする、または R1 を小さく
する
バイアスアシスト機能は、保護動作時には無効に
なります。
ソフトスタート機能
図 8-14 に起動時のソフトスタート動作波形を示
します。
OCP動作
期間
ソフトスタート
期間
8.6
最低、最大スイッチング周波数の設
定
最低スイッチング周波数は、CSS 端子に接続する
R5（RCSS）で調整します。R5（RCSS）と外部調整最
低周波数 f(MIN)ADJ の関係を、図 8-15 に示します。
f(MIN)ADJ は、電源入力電圧下限、最大負荷の条件
で、共振周波数 fO より高く調整します。
最大スイッチング周波数 fMAX は、共振回路のイン
ダクタンス、キャパシタンスで決まります。
fMAX は、電源入力電圧上限、最小負荷の条件で、
最高周波数 f(MAX) = 300 kHz より低くなるように調
整します。
フィードバック信号による
周波数制御
SSC3S921_R2
CSS端子
電圧
● VCC 端子電圧が動作停止しきい電圧
VCC(OFF)= 8.9 V 以下
● VSEN 端子電圧が OFF しきい電圧
VSEN(OFF) = 1.100 V 以下
● 保護動作（OVP、OLP、TSD）になった場合
80
ICSS(C)でC6を充電
0
時間
一次側巻線
電流
f(MIN)ADJ (kHz)
8.5
IC が次のいずれかの条件を満たすと、リセット電
流 ICSS(R) = 1.8 mA で C6 を放電します。
70
60
50
OCP制限
0
図 8-14
時間
ソフトスタート動作
40
20
図 8-15
30
40
50
60
RCSS (kΩ)
70
80
R5（RCSS）と f(MIN)ADJ 特性
本 IC は部品のストレス低減および共振外れの抑
制のため、ソフトスタート機能を搭載しています。
ソフトスタート動作時は、CSS 端子に接続した
C6 を充電電流 ICSS(C) = − 105 μA で充電します。この
とき、発振周波数は CSS 端子電圧によって変化しま
す。CSS 端子電圧が上昇するにしたがって、起動時
のスイッチング周波数は最大で f(MAX)SS* = 500 kHz
から徐々に低くなり、同時に出力電力が増加します。
出力電力が増加するにつれて、IC はフィードバック
信号によるスイッチング周波数制御で動作します。
* 通常動作時の最高周波数は、f(MAX) = 300 kHz
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ハイサイドドライバ
8.7
図 8-16 にブートストラップ回路を示します。
ブートストラップ回路は Q(H)をドライブするための
回路で、REG 端子と VS 端子の間に D3、R12、C12
で構成します。Q(H)がオフ、Q(L)がオンのとき、VS
端子電圧はほぼ GND と同じ電位になり、REG 端子
は C12 を充電します。
VB 端子と VS 端子間の電圧がハイサイドドライ
バ動作開始電圧 VBUV(ON) = 6.8 V 以上になると、内部
のハイサイドドライバ回路が動作を開始し、ハイサ
イドドライバ動作停止電圧 VBUV(OFF) = 6.4 V 以下に
なると動作を停止します。この VBUV(OFF)により、C12、
D4 がショートした場合の保護が可能です。
D4 は、VS 端子の負電位対策用ダイオードです。
VGH
VS
16
Q(H)
T1
15
C12
D4
VB 14
U1
REG
VGL
GND
Cv
R12
12
D3
11
10
Q(L)
Ci
● D4
D4 は、VB と VS 端子間電圧が絶対最大定格の−0.3
V 以下にならないよう、順方向電圧 VF の小さい
ショットキーダイオードを接続します。
8.8
定電圧制御回路動作
図 8-17 に FB 端子の周辺回路を示します。FB 端
子に接続したフォトカプラ PC1 で FB 端子からフ
ィードバック電流を引き抜き、発振周波数を制御し
ます。これにより、出力を定電圧に制御します（制
御はインダクタンス領域）。
微小負荷時はフィードバック電流が増加し、FB
端子電圧が低下します。FB 端子電圧が発振停止し
きい電圧 VFB(OFF) = 0.20 V 以下の期間は、スイッチン
グ動作を停止します。これにより、スイッチング損
失を低減し、二次側出力電圧の上昇を抑制します。
図 8-17 の R8 と C9 は位相補償調整用、C5 は高周
波ノイズ除去用です。
PC1 のコレクタ電流が最大ソース電流 IFB(MAX) の
絶対値 195 µA より多く流せるように、二次側エラー
アンプ回路部の定数を設定します。特に、フォトカ
プラの電流伝達率 CTR は経年変化を考慮した設計
が必要です。
C11
U1
ブートストラップ回路
図 8-16 ブートストラップ回路
● D3 は、リカバリータイムが短く、逆電流の尐な
い超高速ダイオードを使用します。電源入力電圧
の上限仕様が AC265V の場合は、弊社ダイオード
の 超 高 速 整 流 ダ イ オ ー ド （ UFRD ） シ リ ー ズ
VRM = 600 V の AG01A を推奨いたします。
FB
3
C5
GND
10
R8
C9
図 8-17
PC1
FB 端子周辺回路
● C11、C12、R12
C11 と C12 の容量、R12 抵抗値は、外付けパワー
MOSFET のゲートチャージ電荷量 Qg、スタンバ
イ切り替えのバースト発振動作時の VB と VS 端
子間電圧のディップ量により決まります。高圧差
動プローブを使い VB と VS 端子間電圧を測定し、
VBUV(ON) = 6.8 V より高くなるように調整します。
C11 の目安は 0.47μF～1 μF です。
C12 と R12 は、時定数が 500 ns 以下になるように
設定します。C12 は 0.047μF～0.1 μF、R12 は
2.2 Ω～10 Ω 程度です。
C11 および C12 は、低 ESR、漏れ電流の尐ないフ
ィルムコンデンサ、またはセラミックコンデンサ
を使用します。
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スタンバイ機能
8.9
Standby
本 IC は、軽負荷時の効率を改善するため、スタン
バイ機能を搭載しています。スタンバイ機能動作時
は、図 8-18 のようにバースト発振動作を行います。
H
0
SB端子電圧
H
L
スタンバイ動作
ISB(SNK)で放電
VSB(OFF)
1次側巻線電流
VSB(STB)
0
FB端子電圧
発振期間
発振停止期間
VFB(OFF)
0
1次側巻線電流
ソフトオン
時間
ソフトオフ
図 8-18
0
スタンバイ動作波形
スイッチング停止
バースト発振動作時は発振期間と発振停止期間
があり、これによりスイッチング損失を低減します。
一般的に、軽負荷時の効率を改善するため、バース
ト間隔は、数 Hz 以下にします。さらに、バースト
動作時のドレイン電流の急峻な変化を抑制するた
め、ソフトオン／ソフトオフ機能を搭載しています。
これによりトランスの音鳴りを抑制します（8.9.2
項参照）。
本 IC は、外部信号により、スタンバイ動作に切
り替えることが可能です（8.9.1 項参照）
8.9.1 外部信号によるスタンバイ動作切り
替え
図 8-19 に外部信号によるスタンバイ切り替え回
路、図 8-20 にスタンバイ切り替え動作波形を示しま
す。
REG
12
C11
U1
FB
SB
3 R8
9
R58
R16
Q1
R15
PC2
R17
C5
C10
Standby
Q51
R59
C9
PC1
図 8-19
PC2
スタンバイ切り替え回路
GND
図 8-20
時間
スタンバイ切り替え動作波形
図 8-19 の Standby 入力端子を L にすると、Q1 が
オフになり、SB 端子の C10 をシンク電流 ISB(SNK) = 10
µA で放電します。これにより SB 端子電圧が低下し、
SB 端子電圧が発振停止しきい電圧 VSB(OFF) = 0.5 V
になると、スタンバイ動作に移行します。
SB 端子電圧が VSB(OFF) = 0.5 V 以下、かつ FB 端子
電圧が、発振停止しきい電圧 VFB(OFF) = 0.20 V 以下に
なると、スイッチング動作を停止します。
Standby 入力端子を H にし、SB 端子電圧がスタン
バイしきい電圧 VSB(STB) = 5.0 V 以上になると、定常
動作に復帰します。
8.9.2 バースト発振動作
スタンバイ動作時は、トランスの音鳴りを抑制す
るために、ドレイン電流の急峻な変化を抑制しなが
ら（ソフトオン／ソフトオフ機能）バースト発振動
作を行います。バースト動作時は SB 端子電圧でス
イッチング周波数を制御します。
図 8-21 にバースト発振動作波形を示します。
SB 端子電圧が発振停止電圧 VSB(OFF) = 0.5 V 以下、
かつ FB 端子電圧が発振停止電圧 VFB(OFF) = 0.20 V に
なると、スイッチング動作が停止し、出力電圧が低
下します。出力電圧が低下すると、FB 端子電圧は
上昇し、発振開始しきい電圧 VFB(ON) = 0.30 V に達す
ると、SB 端子の C10 を ISB(SRC) = − 10 µA で充電しま
す。これにより SB 端子電圧は徐々に増加します。
SB 端子電圧が発振開始電圧 VSB(ON) = 0.6 V に達する
と、スイッチング動作が再開し、出力電圧は上昇し
ます（ソフトオン）。その後、FB 端子電圧が発振
停止電圧 VFB(OFF) = 0.20 V に低下すると、C10 を
ISB(SNK) = 10 µA で放電します。これにより SB 端子
電圧は徐々に低下し、再び発振停止電圧 VSB(OFF) 以
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下になると、スイッチング動作が停止します（ソフ
トオフ）。ソフトオン／ソフトオフ機能の SB 端子
の充放電時間は、C10 に依存しています。C10 を大
きくすると、バースト動作時のピークドレイン電流
を抑え、またバースト間隔が長くなるため、出力
リップル電圧が増加したり、VCC 端子電圧が低下し
たりする場合があります。VCC 端子電圧が低下し
VCC(BIAS) = 9.8 V になると、常時バイアスアシスト機
能が動作し、消費電力が増加します（8.4 項参照）。
C10 の容量は、
入力電圧範囲で出力リップル電圧、
VCC 端子電圧を確認しながら調整します。C10 容量
の目安は 0.001 μF～0.1 μF 程度です。
スタンバイ動作
SB端子電圧
VSB(STB)
VSB(OFF)
0
ADJ端子電圧
VREG
0
図 8-22 PFC ON/OFF 機能
PFC IC
(SSC2016S)
VCC
出力電流
U1
QC
12
REG
RADJ2
0
RADJ1
出力電圧
GND
0
4 ADJ
10 GND
FB端子電圧
VFB(ON)
図 8-23
VFB(OFF)
0
SB端子電圧
VSB(ON)
ISB(SRC)で充電
ISB(SNK)で放電
8.10 デッドタイム自動検出機能
VSB(OFF)
0
1次側巻線電流
0
ソフトオン ソフトオフ
ADJ 端子の信号で PFC IC を停止する場合
の回路例（VCC(ON)_PFC < VREG）
時間
図 8-21 バースト発振動作
8.9.3 PFC ON/OFF 機能
図 8-22 に PFC ON/OFF 機能の動作波形を示しま
す。本 IC は、出力負荷が低下し SB 端子電圧が
VSB(OFF) = 0.5 V 以下になると PFC ON/OFF 機能が動
作し、ADJ 端子電圧がスタンバイ動作時 ADJ 端子
電圧 VADJ(H) = VREG = 10.0 V に上昇します。負荷が上
昇し、SB 端子電圧が VSB(STB) = 5.0 V 以上になると、
ADJ 端子電圧は定常時 ADJ 端子電圧 VADJ(L)= 1 V に
低下します。この信号を用いると、本 IC のスタン
バイ動作に同期して、PFC の制御 IC の電源をオン
／オフできます。PFC IC の動作開始電圧 VCC(ON)_PFC
が VREG より低い場合、図 8-23 のように尐ない部品
点数でオン／オフが可能です（弊社 PFC 制御 IC、
SSC2016S 推奨）。
デッドタイムは、ハイサイドとローサイドのパ
ワーMOSFET が両方ともオフする期間です。
デッドタイム期間が電圧共振期間より短い場合
は、図 8-24 のように電圧共振期間の途中でパワー
MOSFET がターンオン、ターンオフします。この場
合、パワーMOSFET はハードスイッチング動作にな
り、スイッチング損失は増大します。
デットタイム自動調整機能とは、IC 内部で電圧共
振期間を検出して、Q(H)と Q(L)の ZVS (Zero Voltage
Switching)動作を自動的に制御する機能です。
電圧共振期間は電源仕様（入力電圧、出力電力な
ど）によって変化しますが、本機能により電源仕様
ごとのデットタイムの調整が不要になります。
図 8-25 のように、ローサイドパワーMOSFET の
ドレインとソース間電圧 VDS(L) 波形の立ち上がり、
立下り時の dv/dt を VS 端子で検出して、この期間を
デッドタイム期間に設定します。これにより、ハイ
サイドとローサイドパワーMOSFET の ZVS（Zero
Voltage Switching）動作を自動的に制御します。な
お、デッドタイム自動検出機能は td(MIN) = 0.24 µs ～
td(MAX) = 1.65 µs の間で動作します。
ここで、入力電圧上限で負荷下限、入力電圧下限
で 負 荷上 限の 条件 にお いて 、 ZCS（ Zero Current
Switching）動作をしているか（図 8-26 のドレイン
電流がボディーダイオードに流れている期間が 600
ns 程度確保されているか）、実働で確認が必要です。
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VGL
VAC
VGH
R2
デッドタイム
VDC
Q(H) D-S間電圧,
VDS(H)
C1
R3
U1
1
ハードスイッチング
により損失増大
VSEN
R4
10
GND
C4
電圧共振期間
電圧共振期間
図 8-27
図 8-24
U1
VGH
RV
DETECTOR
T1
16
VS 15
VGL
Main
VSEN 端子周辺回路
ZVS 不具合波形
VDS(L)
IC が起動する DC 入力電圧を VIN(ON)、スイッチン
グ動作を停止する DC 入力電圧を VIN(OFF)とすると、
VIN(ON)は式(9)、VIN(OFF)は式(10)で求められます。こ
れより、VIN(ON)と VIN(OFF)の関係は式(11)のとおりで
す。
Cv
11
(9)
GND
10
ローサイド VDS(L) On
Ci
dv Off
dt
dt
(10)
On
デッドタイム期間
図 8-25
(11)
VS 端子とデッドタイム期間
また、式(9)より、検出抵抗は次式で求めます。
Q(H) ドレイン電流,
ID(H)
(12)
ボディーダイオードに流
れる期間：600 ns程度
図 8-26
ZCS 確認箇所
8.11 ブラウンインブラウンアウト機能
図 8-27 に VSEN 端子周辺回路を示します。
ブラウンインブラウンアウト機能は、電源電圧が
低入力電圧時にスイッチング動作を停止し、過入力
電流や過熱を防止します。
ブラウンインブラウンアウト機能の検出電圧は、
R2 ～ R4 で 設 定 し ま す 。 VCC 端 子 電 圧 が
VCC(ON) = 17.0 V 以上のとき、IC は VSEN 端子電圧に
よって次の動作をします。
R2、R3 は高圧を印加するため、以下の考慮が必
要です。
● 電源要求仕様に応じて、電食を考慮した抵抗を選
択する
● 直列に抵抗を追加して、個々の印加電圧を下げる
R2 の目安は 10 MΩ 程度です。
図 8-27 の C4 は検出電圧のリップル電圧低減と遅
延時間の役割があり、0.1 μF 以上、0.47 μF 程度が目
安です。
R2～R4、C4 は、最終的に実働動作を確認して決
定します。
● VSEN 端子 ON しきい電圧 VSEN(ON) = 1.300 V 以上
で、IC が起動
● VSEN 端子 OFF しきい電圧 VSEN (OFF) = 1.100 V 以
下で、IC はスイッチング動作を停止
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電流共振電源は、図 8-28 のインダクタンス領域
で動作させます。キャパシタンス領域では電流共振
外れ動作になります（8.1 項参照）。この共振外れ
を防止するため、電源仕様ごとに最小発振周波数は
f0 より高く設定する必要があります。本 IC は、電流
共振外れ検出機能を搭載しており、常に f0 より高い
周波数を維持するように動作します。そのため最小
発振周波数の設定が不要で、設計の自由度が向上し
ます。また、共振周波数 f0 付近まで使用できるので、
トランスの利用効率が向上します。
本 IC は、共振電流を RC 端子で検出して、電流共
振外れを判定します。電流共振外れを検出すると、
CL 端子の C7 をソース電流 ICL(SRC) = − 17 μA で充電
します。CL 端子電圧が VCL(OLP)になると過負荷保護
機能（OLP）が動作します。OLP が動作すると、ス
イッチング動作を停止し、UVLO による間欠発振動
作を繰り返します
（8.18 項参照）。
検出電圧は、図 8-30、
図 8-31 のように、負荷に応じて VRC1 = ±0.10 V か
VRC2 = ±0.50 V に切り替わります。
電流共振外れ検出機能は以下のように動作しま
す。
● ハイサイドパワーMOSFET がオンしている期間
図 8-29 にインダクタンス領域の RC 端子の波形、
図 8-30、図 8-31 にキャパシタンス領域の RC 端子
の波形を示します。
インダクタンス領域で動作している場合、Q(H)の
オン期間に RC 端子電圧がプラス側の検出電圧を
下方向に横切ることはありません（図 8-29）。こ
れに対し、キャパシタンス領域の場合は、プラス
側の検出電圧を下方向に横切るポイントがあり
ます。これを検出して電流共振外れと判断し、Q(H)
をオフ、Q(L)をオンにします（図 8-30、図 8-31）。
● ローサイドパワーMOSFET がオンしている期間
Q(H)の動作とは逆に、キャパシタンス領域の場合
は、Q(L)のオン期間にマイナス側の検出電圧を上
方向に横切るポイントがあります。これを検出し
て電流共振外れと判断し、Q(L)をオフ、Q(H)をオン
にします。
以上のように、電流共振外れをパルスバイパルス
方式で検出し、動作周波数を電流共振外れ周波数と
同期させることで、電流共振外れの発生を抑制しま
す。
ROCP 、 C3 、 R6 は 、 RC 端 子 電 圧 の 絶 対 値 が
|VRC2| = 0.50 V より高く、かつ絶対最大定格の± 6 V
以内になるように調整します。このとき、8.15 過電
流保護機能で述べる調整に加え、電流共振外れが生
じやすい、起動、電源入力電圧オフ、出力短絡、ダ
イナミック負荷急変などの動作も確認します。
キャパシタンス
領域
インダクタンス
領域
インピーダンス
8.12 電流共振外れ検出機能
動作領域
f0
共振周波数
ハードスイッチング
ソフトスイッチング
電流共振外れ
図 8-28 共振電源の動作領域
VDS(H)
OFF
ON
RC端子
電圧
+VRC
0
図 8-29
インダクタンス領域の RC 端子の波形
VDS(H)
OFF
ON
0
共振外れ検出
RC端子
電圧 +VRC2
+VRC1
0
図 8-30
ハイサイド側電流共振外れ検出（軽負荷時）
VDS(H)
OFF
ON
0
RC端子
電圧 +VRC2
+VRC1
0
図 8-31
共振外れ検出
ハイサイド側電流共振外れ検出（重負荷時）
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8.13 入力電解コンデンサ放電機能
電源入力電圧がオフした後、短時間に入力コン
デンサ C1 の残留電圧を下げる場合は、図 8-32 のよ
うに VSEN 端子につながる R2 をダイオード D7、
D8 を介して AC 入力側に接続します。
この回路により、
電源入力電圧がオフすると R2、
R3、R4、C4 の時定数で短時間に VSEN 端子電圧が
下がります。VSEN(OFF) = 1.100 V に低下すると ST 端
子に起動電流 ICC(ST) = 6.0 mA 相当が流れるため、入
力コンデンサの残留電圧を放電します。
D7
Main input →off
D8
6 mA
(ICC(ST))
C1
R2
18
ST
R3
C4
U1
VSEN
1
GND
10
R4
8.14 リセット検出機能
出力制御を行うフィードバック制御が開始しな
い電源起動時に、共振動作に使う循環電流の平衡状
態が乱れてパワーMOSFET のオン期間中に循環電
流がリセットできず、マイナス電流が流れた状態で
パワーMOSFET が切り替わる場合は、ハードスイッ
チングが発生し、パワーMOSFET のストレスが増加
します。ここで、循環電流とは、共振動作を行うた
め一次側だけに流れる電流です。リセット検出機能
はこのハードスイッチングを防止します。
図 8-34 に、正常共振動作とリセット不具合のハイ
サイド側の動作とドレイン電流波形例を示します。
リセット検出機能は、RC 端子電圧の絶対値が
|VRC1| = 0.10 V 以上になるまで、オン期間を延長し、
ハードスイッチングを防止する機能です。なお、
オン期間が最大リセット時間 tRST(MAX) = 5 μs を超え
た場合は、その時点でオン期間を終了し、ターンオ
フします。（図 8-33 参照）
VGH端子
電圧 Low
High
VGL端子 High
電圧
Low
図 8-32 入力コンデンサの残留電圧放電
ID(H)
リセット不具合波形
マイナス電流
状態でオン
0
VRC1
オン期間延長
通常のオン期間
tRST(MAX) = 5μs
図 8-33
ハイサイドオン期間のリセット検出機能
動作例
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○ 正常共振動作波形
● リセット不具合波形
B
A
ID(H)
ID(H)
C
F
0
循環電流
Point A
VDS(H)=0V
Point D
VDS(H)=0V
Q(H)
Q(H)
Lr
Off
Q(L)
Off
Lr
Off
Lp
Q(L)
ID(H)
Cv
Off
Cv
Ci
Point E
VDS(H)=0V
Q(H)
Q(H)
Lr
On
Q(L)
Q(L)
Cv
Off
Ci
Point F
Q(H)
Q(H)
Lr
Off
Lp
Q(L)
Lp
ID(H)
Cv
Ci
ボディーダイオードの
リカバリー電流
ID(H)
Off
Lr
Lp
Q(L)
Cv
Ci
VDS(L)= 0Vでターンオン　⇒　ソフトスイッチング
図 8-34
Lr
On
Lp
ID(H)
Point C
Off
Lp
ID(H)
Ci
Point B
VDS(H)=0V
Off
E
D
On
Cv
Ci
VDS(L) >> 0Vでターンオン　⇒　ハードスイッチング
正常共振動作とリセット不具合のハイサイド側の動作とドレイン電流波形例
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8.15 過電圧保護機能（OVP）
OVP しきい値 VCC(OVP) = 32.0 V 以上の電圧が、
VCC 端子と GND 端子間に印加すると、過電圧保護
機能（OVP : Overvoltage Protection）が動作し、保護
動作でスイッチング動作を停止します。保護動作で
停止後、VCC 端子電圧が VCC(OFF) = 8.9 V に低下する
と 低入力 時動 作禁止 機能（ UVLO : Undervoltage
Lockout）により起動前の状態になります。その後、
起動回路が動作して、起動電流により VCC 端子電
圧が VCC(ON) = 17.0 V に達すると、再起動します。保
護動作期間は再起動と停止を繰り返します。
過電圧の要因を取り除くと、通常の動作に自動復
帰します。
VCC 端子電圧をトランスの補助巻線から供給す
る場合は、VCC 端子電圧が出力電圧に比例するため、
出力電圧検出回路オープン時などの二次側出力の
過電圧を検出できます。
この場合、過電圧保護動作時の二次側出力電圧
VOUT(OVP) の概算値は次式で求まります。
(13)
な方法がありません。そのため、ROCP、C3、R6 は、
実機の動作状態で調整する必要があります。
ROCP、C3、R6、C8 の調整方法、定数の目安は以
下のとおりです。
● ROCP、C3
ROCP は 100 Ω 前後、C3 は 100 pF～330 pF 程度（Ci
の 1 %程度）です。
High-side パワーMOSFET のオン時の電流を ID(H)
とすると、ROCP は式(14)で表せます。
ROCP の検出電圧は、8.12 項の電流共振外れの検出
にも使用します。そのため、過電流検出と電流共
振外れ検出双方で ROCP、C3 を調整します。
(14)
● R6、C8
高周波ノイズ除去用です。
R6 は 100 Ω～470 Ω、C8 は 100pF～1000 pF 程度
です。
Q(H)
ここで、
VOUT(NORMAL) ：定常動作時の出力電圧
VCC(NORMAL) ：定常動作時の VCC 端子電圧
VGH
16
VS
U1
Q(L)
VGL
8.16 REG 過電圧保護機能（REG_OVP）
本 IC は、REG 端子に過電圧が印加された場合の
保護として、REG 過電圧保護機能（REG_OVP: REG
Overvoltage Protection）を搭載しています。
REG 端子の電圧が REG 端子 OVP しきい電圧
VREG(OVP) = 12.4 V 以上になると、REG_OVP が動作
し、ラッチモードでスイッチング動作を停止します。
ラッチの解除は VCC 端子の電圧を REG 過電圧保護
解除しきい電圧 VCC(L.OFF) = 5.0 V 以下に下げること
で行います。
8.17 過電流保護機能（OCP）
過電流保護機能（OCP : Overcurrent Protection）は、
パワーMOSFET のピークドレイン電流をパルスバ
イパルス方式で検出して、出力電力を制限します。
図 8-35 の RC 端子周辺回路は、分流コンデンサ
C3 を電流共振コンデンサ Ci に比べ小さく設定でき
ます。これにより、一次巻線を分流した検出電流が
小さくなり、検出抵抗 ROCP の損失を低減できるため、
小形の抵抗が使用できます。共振電源は、入出力条
件などから正確な共振電流の大きさを求める簡便
CSS RC
5 7
T1
15
11
10
PL GND
8 R7
Cv
I(H)
Ci
C3
R6
R5
C6 C8 ROCP
図 8-35
RC 端子周辺回路
過電流保護動作は、以下の 2 段階があります。
1) RC 端子しきい電圧（Low）：VRC(L)
最初に働く過電流保護です。RC 端子電圧の 絶対
値が|VRC(L)| = 1.50 V を超えると、CSS 端子に接続
した C6 をシンク電流 ICSS(L) = 1.8 mA で放電しま
す。これにより、スイッチング周波数が上昇して
出力電力を抑えます。C6 を放電中に RC 端子電圧
の絶対値が |VRC(L)|以下になると、放電を停止しま
す。
2) RC 端子しきい電圧（High speed）：VRC(S)
2 番目に働く過電流保護です。RC 端子電圧の絶対
値が|VRC(S)| = 2.30 V を超えると、高速過電流保護
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動作になり、パワーMOSFET のオン／オフを反転
します。これと同時に C6 を ICSS(S) = 20.5 mA で放
電し、スイッチング周波数が高速に上昇し出力電
力を抑えます。出力短絡などの急激な過電流時の
保護として動作します。出力電力を抑え、|VRC(S)|
以下になると、前項①の動作になります。
8.18 過負荷保護機能（OLP）
図 8-36 に 過 負 荷 保 護 機 能 （ OLP ： Overload
Protection）動作波形を示します。
出力負荷の上昇により、RC 端子電圧の絶対値が
上 昇 し 、 OCP し き い 電 圧 （ Low ） の 絶 対 値
|VRC(L)| = 1.50 V を超えると過電流保護機能（OCP）
が動作します。OCP が動作すると、CL 端子の C7
をソース電流 ICL(SRC) = − 17 μA で充電します。OCP
状態が継続し、CL 端子電圧が VCL(OLP) = 4.2 V にな
ると OLP が動作します。OLP が動作するとスイッ
チング動作を停止し、UVLO による間欠発振動作を
繰り返します（8.15 項参照）。過負荷の要因を取り
除くと、通常の動作に自動復帰します。
RC端子電圧
VRC(L)
0
CL 端子に接続した C7 は、実機の動作で CL 端子
電圧のリップル電圧が小さくなる容量に調整し
ます。
PL 端子に接続した R7 は、電源入力電圧下限時の
OLP が、過電流保護機能（OCP）の RC 端子しき
い電圧（Low）VRC(L) による制限より先に動作す
るように調整します。さらに R7 は、電源入力電
圧下限における過電流動作時の PL 端子電圧が、
絶対最大定格の−0.3～6 V 以内、CL 端子電圧が絶
対最大定格の−0.3～6 V 以内になるように調整し
ます。
出力電流に比例した負荷電流分を検出しないと
きは、PL 端子と GND 間に 47 kΩ 程度の抵抗を接
続し、PL 端子をプルダウンします。
入力電圧
負荷電流
循環電流
Q(H)
C1
U1
VGH
出力電流
T1
16
R2
VS
15
R3
Q(L)
VGL
11
Cv
1 VSEN
GND 10
CL RC PL
6 7
8
R7
Ci
C3
R6
R4
C4 C7 C8 ROCP
VRC(L)
図 8-37 PL、CL 端子周辺回路
CL端子電圧
VCL(OLP)
ICL(SRC)で充電
0
VCC端子電圧
VCC(ON)
VCC(P.OFF)
0
VGH/VGL
VGH端子電圧
ROCP電圧
0V
負荷電流
CL端子流出
電流
循環電流
0A
負荷電流に
比例した電圧
CL端子電圧
0V
0
図 8-38 CL 端子動作波形
図 8-36 OLP 動作波形
● PL 端子、CL 端子の設定：
図 8-37 に示す一次巻線電流は循環電流（二次側に
送られない電流）と負荷電流（出力電流に比例し
た電流）を含んでいます。一次巻線電流を C3 で
分流した電流を PL 端子に入力します。図 8-38 の
ように、この一次巻線電流は、ハイサイドのパ
ワーMOSFET がオンの期間のみ CL 端子に接続し
ている C7 に流れます。このとき、循環電流は充
放電によりキャンセルされ、負荷電流のみ C7 に
充電されます。この結果、CL 端子には、出力電
流に比例した負荷電流分の検出電圧が生じます。
8.19 過熱保護機能（TSD）
IC の制御回路部の温度が、熱保護動作温度 Tj(TSD)
= 140 °C (min.)に達すると、過熱保護機能（TSD：
Thermal Shutdown）が動作し、スイッチング動作を
停止します。
VCC 端子電圧が VCC(P.OFF) = 8.9 V 以下、かつ IC
の制御回路部の温度が Tj(TSD) 未満になると再起動
します。保護動作期間は再起動と停止を繰り返しま
す。過熱の要因を取り除くと、通常の動作に自動復
帰します。
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9.
9.1
設計上の注意点
外付け部品
各部品は使用条件に適合したものを使用します。
9.1.1
100 kΩ 程度をパワーMOSFET のゲートとソースの
近くに接続します。
なお、ゲート抵抗を調整する際は、パワー
MOSFET のゲート波形を確認し、図 9-2 のように
デットタイムが確保できているか確認する必要が
あります。
RB
入力、出力の平滑用電解コンデンサ
Drain
Gate
電解コンデンサは、リップル電流、電圧、温度上
昇に対し、適宜設計マージンを設けます。
また、リップル電圧を低減するため、スイッチン
グ電源設計に適した、低 ESR タイプを推奨します。
9.1.2
DS
RA
RGS
共振トランス
図 9-1
共振電源は、トランスのリーケージインダクタン
スを用いるため、トランスの巻線は線経の細いリッ
ツ線を束にしたものを使用し、渦電流、表皮効果の
影響を小さくします。
Source
パワーMOSFET ゲート周辺回路
High-side
Gate
Vth(min.)
9.1.3
電流検出用抵抗 ROCP
Low-side
Gate
ROCP は、高周波スイッチング電流が流れるため、
内部インダクタンスが小さく、かつ許容損失を満足
するものを使用します。
デッドタイム
デッドタイム
Vth(min.)
図 9-2 デットタイムの確認
9.1.4
電流共振用コンデンサ Ci
Ci には、大きな共振電流が流れます。Ci は、損
失が尐ない大電流用のポリプロピレンフィル ム
コンデンサなどを使用します。また、Ci には高周波
数の電流が流れるため、コンデンサの周波数特性を
考慮する必要があります。
9.1.5
ゲート端子周辺回路
VGH 端子、VGL 端子は、外付けパワーMOSFET
のゲートドライブ端子です。VGH 端子、VGL 端子
のピークソース電流は– 540 mA、ピークシンク電流
は 1.50 A です。
図 9-1 の DS は、ターンオフ時のゲート立下りス
ピードを早めます。RA、RB、DS は、パワーMOSFET
の損失、ゲート波形（配線パターンによるリンギン
グの低減など）、EMI ノイズにより調整します。
RA は 33 Ω～330 Ω 程度、RB、は 10 Ω 程度が目安
です。
RGS は、パワーMOSFET がターンオフするときの
急峻な dv/dt による誤動作防止用です。RGS は 10 k～
9.2
パターン設計
スイッチング電源は、高周波かつ高電圧の電流経
路が存在し、基板のパターンや部品の実装条件が、
動作、ノイズ、損失などに大きく影響します。その
ため、図 9-3 に示す高周波電流ループは極力小さく
し、パターンを太くして、ラインインピーダンスを
低くする必要があります。また、GND ラインは輻
射ノイズに大きな影響を与えるため、極力太く、短
く配線します。
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図 9-3 高周波電流ループ
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さらに、以下に示す内容を配慮したパターン設計
が必要です。図 9-4 に IC の周辺回路例を示します。
端子と GND 端子の近くにフィルムコンデンサ Cf
（0.1 μF～1.0 μF 程度）などを追加します。
1) 主回路パターン
スイッチング電流が流れる主回路パターンは極
力太く、電流ループを小さく配線します。
4) IC の制御信号系部品
IC の制御信号系部品は、IC の近くに配置し、で
きるだけ短いパターンで IC の端子に接続します。
2) 制御系 GND パターン
制御系 GND パターンに主回路の大電流が流れる
と、IC の動作に影響を与える可能性があります。
制御系の GND は、主回路パターンの配線と分け
て、GND 端子のできるだけ近くに一点で配線し
ます。
5) ブートストラップ回路
部品は IC の近くに配置し、
できるだけ小さいルー
プで IC の端子に配線します。
6) 二次側整流平滑回路
このパターンは、スイッチング電流が流れる二次
側主回路パターンです。このパターンは極力太く、
電流ループを小さく配線します。
3) VCC 端子周り
このパターンは、IC の電源供給用パターンのため、
極力電流ループを小さく配線します。IC と電解
コンデンサ C2 の距離が離れている場合は、VCC
①主回路パターンは
太く短く配線
C1
R4
R3
R2
VSEN
PFC
IC
VCC
2
17
3
16
⑥二次側主回路パターン
は太く短く配線
ST
C4
VCC
R8
FB
ADJ
RADJ1 CADJ
R5
RADJ2
C6
QC
18
CSS
CL
C7
C8
RC
ROCP
R6
R7
PL
④制御系信号部品
はICの近くに配置
SB
T1
4
5
SSC3S921
Cf
C5
C9
PC1
1
6
15
14
7
8
9
R15
R10
D53
D5
VGH
C52
Q(H)
R11
VS
VB
C12
D4
CV
R12
13
U1
VAC
CY
BR1
12
11
10
D3
D54
REG
D6
R16
VGL
GND
Q(L)
Ci
R13
C11
⑤ブートストラップ回路は
ループを小さく配線
C3
R14
D1
C10
A
R1
C2
②制御系GNDは
一点で配線
③VCCとC2のループは、短く配線
図 9-4
電源 IC 周辺回路の接続例
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SSC3S921
10.パターンレイアウト例
以下に SSC3S921 を使用した 2 出力タイプのパターンレイアウト例とその回路図を示します。
⑤ブートストラップ回路
はループを小さく配線
① 主回路パ ターン
は太く短く配線
⑥二次側主回路パターンは
太く短く配線
S3
Lp
S4
S1
S2
D
②制御系 GND は一点
で配線
④制御系信号部品は
IC の近くに配置
③VCC とコンデンサの
ループは短く配線
図 10-1 パターンレイアウト例
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SSC3S921
Main1
CN1
FP101
LX101
PSA50117_Rev.2.0
LX102
CP110
DP101
RX101
CY101
CX102
BD101
VR101
LP101
RX102
1,2,3
(1,2)
RX103
6,7,8,9
(5,6,7,8)
PFC OUT
DBH282312
(DBH332514)
CY102
CX101
DP102
RP102
CX103
11
(12)
TH101
RP106
12(13,14)
RP115
Main2
CP102 CP103
DP103
RP107
QP101
QP103
CP115
CP101
RP103
RP108
RP114
QP104
RP109
RP104
RP113
CP111
RP111 RP112
ZP101
SSC2016S
RP101
RP105
5 ZCD
CS 4
6 GND
COMP 3
7 OUT
CT 2
8 VCC
FB 1
PFC Vcc
QP102
STBY
ON/OFF
RP116
CP104
CP106
CP105
CP112 CP113
CP109
RP110
CP114
CP108
CP107
RP117
DM210
Main1
DM211
Main2
RM201
PFC OUT
T1
RM205
RM204
RM203
RM202
DM303
ZM201
SSC3S921
CM201
CN602
(15, 16)
12
18Vout
QM201
PFC
ON/OFF
VSEN
2
VCC
ST
18
CM214
RM212
CM202
VGH
3
FB
4
ADJ
VS 15
CM203
5
CSS
VB 14
CM204
6
CL
CM205
7
16
RM214
1
RM213
1
(1,2)
DM202
RM210 RM209
DM203
CM210
8
RC
PL
QM202
RM309
CM215
VGL
RM310
RM215
(3,4)
2,3
11
GND
S1
10
DM301
12.8Vout
RM301
PC201
S2
RM225
RM222
CM207
CM211
CM216 CM217
QM204
RM224
CM208
RM319
RM306
9 (12)
CM213
RM206
QM203
Jumper
DM206
5
(7,8)
RM302
6,7
(9,10)
RM316
QM301
RM208
PC202
CM209
DM208
RM322
CM304
RM311
D
(5,6)
4
DBS3360
(TBS4016)
RM317
RM314
RM303 CM305
DM305
RM308
QM303
PC202
RM315
QM302
PC201
POWER
_ON
ZM301
RM219
CM206
CN603
RM313
RM312
RM318
RM220
RM320
RM307
DM302
RM207 DM207
PFC Vcc
CN601
CM303
RM217
C212
RM221
CM301CM307
(11)
8
DM205
SB
RM321
CM306
DM204
REG 12
RM223
9
CM302
11
(14)
Lp
RM218
RM216
RM211
S3
10 (13)
S4
DM304
CM310
RM305
RM304
DM209
CY203
Fault signal_1
Fault signal_2
図 10-2 パターンレイアウト例回路図
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入仕様書に署名または記名押印のうえご返却をお願いします。本製品は、極めて高い信頼性が要求される
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