RDR-239

タイトル
HiperLCSTM LCS702HG を使用した 150 W
LLC 高電圧 DC-DC 共振コンバータのデザイン
例レポート
仕様
380 VDC 入力、24 V、6.25 A 出力
用途
HiperLCS 評価
作成者
アプリケーション技術部門
ドキュメント番号
RDR-239
日付
2011 年 9 月 13 日
改訂
1.0
概要と機能
 低コストで部品点数が尐ない、シンプルな共振 (LLC) コンバータ
 コントローラ、ハイサイド/ローサイドの MOSFET 及びドライバの組み込みにより、部品
点数を削減し、設計を簡略化
 高い動作周波数 (250 kHz)
 トランス コア サイズ (EEL25) 及びコンバータのサイズの削減
 出力電解コンデンサの代わりにセラミックを実現
 高効率
 最大負荷時効率 95% 以上
 負荷が 20%、50%、75%、100% 時の平均効率 95% 以上
 コンデンサ電流センスによる電力消費の削減
 バースト モードにより無負荷時レギュレーションが向上
特許情報
ここで提示した製品及びアプリケーション (製品の外付け周辺回路及びトランス構造も含む) は、米国及び他国の特許の対象である場
合があります。また、Power Integrations に譲渡された米国及び他国の出願中特許の対象である場合があります。Power Integrations
の持つ特許の全リストは、www.powerint.com に掲載されます。Power Integrations は、<http://www.powerint.com/ip.htm> に定め
るところに従って、特定の特許権に基づくライセンスを顧客に許諾します。
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2011 年 9 月 13 日
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
目次
1
はじめに ...................................................................................................................... 4
1.1
重要な注意点 ....................................................................................................... 4
2 電源仕様 ..................................................................................................................... 9
3 回路図 ....................................................................................................................... 10
4 回路の説明................................................................................................................ 11
4.1
一次側................................................................................................................ 11
4.2
出力整流 ............................................................................................................ 13
5 PCB レイアウト .......................................................................................................... 15
6 部品表 ....................................................................................................................... 17
7 トランスの設計計算シート ........................................................................................... 19
8 トランスの仕様 ........................................................................................................... 26
8.1
回路図................................................................................................................ 26
8.2
電気仕様 ............................................................................................................ 26
8.3
材料 ................................................................................................................... 26
8.4
トランスの構造図................................................................................................. 27
8.5
トランス構造 ........................................................................................................ 27
8.6
巻線の図 ............................................................................................................ 28
9 出力インダクタの仕様................................................................................................. 31
9.1
回路図................................................................................................................ 31
9.2
電気仕様 ............................................................................................................ 31
9.3
材料リスト ........................................................................................................... 31
10
ヒートシンク アセンブリ ............................................................................................ 32
10.1 ダイオード ヒートシンク ........................................................................................ 32
10.1.1 ダイオード ヒートシンクの図面 ...................................................................... 32
10.1.2 ダイオード ヒートシンク製造アセンブリ図面 ................................................... 33
10.1.3 ダイオード及びヒートシンク アセンブリ図面 ................................................... 34
10.2 HiperLCS ヒートシンク ........................................................................................ 35
10.2.1 HiperLCS ヒートシンクの図面 ...................................................................... 35
10.2.2 HiperLCS ヒートシンク製造アセンブリ図面 ................................................... 36
10.2.3 HiperLCS 及びヒートシンク アセンブリ図面 .................................................. 37
11
性能データ ............................................................................................................. 38
11.1 効率曲線 － 100%、50%、20% 及び 10% 負荷時 .............................................. 38
11.2 負荷レギュレーション曲線 － 100%、50%、20%、10% 及び 0 負荷時 .................. 39
11.3 データ表 ............................................................................................................. 39
12
波形 ....................................................................................................................... 40
12.1 通常動作時のハーフブリッジ電圧とハーフブリッジ電流 ......................................... 40
12.2 出力電圧起動プロファイル................................................................................... 41
12.3 出力停止 ............................................................................................................ 42
12.4 過負荷出力 ........................................................................................................ 42
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12.5 出力ダイオード ピーク逆電圧 ...............................................................................43
12.6 短絡 ...................................................................................................................43
12.7 負荷ステップ応答、380 VDC 入力 .......................................................................44
12.8 負荷ステップ応答、400 VDC 入力 .......................................................................47
12.9 出力リップルの測定 .............................................................................................50
12.9.1 リップルの測定方法 .....................................................................................50
12.9.2 出力リップルの測定結果 ..............................................................................51
13
温度測定 ................................................................................................................52
13.1 条件：380 VDC、最大負荷、1 時間放置 ...............................................................52
14
ゲイン位相グラフ ....................................................................................................55
15
改訂履歴 ................................................................................................................56
重要なお知らせ：
この基板は絶縁に関する安全要件を満たすよう設計されていますが、評価プロトタイプは機関
の承認を得られていません。
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1 はじめに
このドキュメントは、LLC コンバータ電力回路内蔵の LCS702HG を使用した、24 V、150 W
LLC DC-DC コンバータに関する技術レポートです。このレポートと電源は、HiperLCS ファミリー
のデバイスの動作と機能を確認するための汎用テスト プラットフォームとしてご利用いただけます。
この設計は 300 V から 420 V DC の入力電圧範囲で動作し、12 V の補助電源が必要です。
標準システムでの高電圧 DC 入力が PFC 回路から供給され、システム バイアスまたは待機
電源から 12 V が供給されます。
このドキュメントには、電源仕様書、回路図、部品表、トランス資料、基板レイアウト、及び性能
データが記載されています。
1.1
重要な注意点
正常に動作させるには、+380 V の入力と入力リターンの端子間に 10 F 以上の整流コンデン
サを接続し、RD-239 を使用する必要があります。
このコンバータを使うほとんどのシステムでは、出力過電圧保護に一次側電圧監視回路、ある
いは OV クローバー回路が使用されます。この設計には出力短絡保護はありますが、出力過
電圧保護回路は付いていません。TL431 (U3) またはフォトカプラ (U2) を無効にして過電圧テ
ストを実行すると、出力電圧が上昇して、出力ショットキー ダイオード (D2) の電圧定格を超え
て故障が発生します。
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図 1 － 実装基板の写真、上面図
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図 2 － 実装基板の写真、側面図 (1)
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図 3 － 実装基板の写真、側面図 (2)
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図 4 － 実装基板の写真、底面図
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2 電源仕様
次の表は、設計上の最小許容性能を示しています。実際の性能は、性能データ セクションを参
照してください。
概要
入力
DC バス電圧
VCC 電圧
無負荷時入力電力 (380 VDC)
起動時電圧
シャットダウン時電圧
出力
出力電圧
出力 P-P リップル電圧
出力電流
出力電力の合計
連続出力電力
ピーク出力電力
効率
負荷 20%
記号
最小
標準
最大
単位
VIN
VCC
300
11.4
380
420
14.5
VDC
VDC
W
VDC
VDC
25.2
240
6.25
V
mV
A
150
150
W
W
なし
360
285
VSTART
VSTOP
VOUT
VRIPPLE
IOUT
22.8
0
24
6.25
POUT
POUT_PEAK
コメント
DC 入力のみ
15 V 以上は U1 を損傷する場合あり
 5%
20 MHz バンド幅
25 °C、380 VDC 入力で測定

93.0
93.5
%
負荷 50%

95.0
96
%
負荷 100%

94.7
95.5
%
82.5 x 58.4 x 34.8
mm
長さ x 幅 x 高さ
0
°C
周囲温度が高いときの動作では、
IC1 及び出力ダイオードの両方で低
い熱抵抗ヒート シンクが必要です
寸法
周囲温度
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tAMB
40
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3 回路図
図 5 － 回路図
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4 回路の説明
図 5 の回路図は、HiperLCS デバイスでの動作を想定し、LCS702HG を使用して実装された
24 V、150 W LLC DC-DC コンバータを示しています。定格 DC 入力電圧 380 V 及び 12 V
バイアス回路により動作するよう設計されています。
正常に動作させるには、RD-239 の +380 V の入力 (B+) と入力リターン (0 V) のの両端子間
に 10 F の整流コンデンサを接続する必要があります。
4.1
一次側
集積回路 U1 には、LLC 共振ハーフブリッジ (HB) コンバータに必要な制御回路、ドライバ、
出力 MOSFET が集積されています。U1 の HB 出力は、ブロッキング及び共振コンデンサ
(C11) 経由で出力トランス T1 を駆動します。このコンデンサは、動作リップル電流に対応して
おり、異常状態時の高電圧に耐えます。
トランス T1 は漏れインダクタンスを 53 H として設計されました。この値と共振コンデンサ C11
の値から、以下の方程式に基づき一次直列共振周波数が 278 kHz 以下に設定されます。
fR 
1
6.28 LL  C R
この方程式の fR は、直列共振周波数 (単位ヘルツ) です。LL は、トランスの漏れインダクタンス
(単位ヘンリー)、CR は、共振コンデンサ (C11) の値 (単位ファラッド) です。
トランスの巻線比は、最大負荷時の定格入力電圧の動作周波数が前述の共振周波数をわず
かに下回るように一次巻線を調整することによって設定されました。
250 kHz は、トランスのサイズ、セラミック コンデンサの使用を可能にする出力フィルタ コンデン
サ、及び効率、すべてのバランスの取れた動作周波数です。
また、二次巻線数は、コア損失と銅損の間で折り合いをつけて選択されました。一次巻線には
AWG #42 リッツ線が使用され、二次巻線には AWG #44 リッツ線が使用されました。この組み
合わせにより動作周波数 (250 kHz 以下) で高効率が実現されます。それぞれのリッツ巻線ゲー
ジ内のストランド数は、巻線の収まり具合と銅損のバランスをとって選択されました。
選択されたコア材料は NC-2H (Nicera 製) です。この材料は十分使用可能ですが (低損失)、
PC95 (TDK 製) など、高周波動作により適した材料を選択すると、コア損失がより軽減され、
効率が向上します。
部品 D1、R6、及び C8 はブートストラップ回路を構成して、U1 の内蔵ハイサイド ドライバを供
給します。
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部品 C20、R5、及び C1 は、U1 の VCC 電源である +12 V 入力のフィルタ及びバイパス回路
です。注：15 V 以上の VCC 電圧は U1 を損傷する場合があります。
分圧器 R1 ～ R4 は、U1 の高電圧ターンオン、ターンオフ、及び過電圧スレッシュホールドを設
定します。分圧器の値は、入力過電圧ターン オフ ポイント 473 VDC で、LLC ターンオン ポイン
トが 360 VDC、ターンオフ ポイントが 285 VDC となるように選択されています。内蔵ヒステリシ
スは、低入力電圧ターンオフ ポイントを 280 VDC に設定します。
コンデンサ C9 は +380 V 入力用の高周波バイパス コンデンサで、U1 の D 及び S1/S2 ピン
間で短い配線で接続されます。
コンデンサ C12 は、C11 とともに電流分割器を形成します。C12 は、一次電流の一部をサンプ
リングするのに使用されます。抵抗 R11 がこの電流を検出します。結果として生じた信号は、
R12 と C7 によってフィルタされます。コンデンサ C12 の定格は、異常状態時のピーク電圧に
対応する必要があります。また、C12 には、金属化フィルム、SL セラミック、NPO セラミック、
COG セラミックなどの安定した低損失誘電体を使用する必要があります。RD-239 で使用され
ているコンデンサは、CCFL チューブのドライバで一般的に使用される、"SL" 温度特性を備え
たセラミック ディスクです。選択された値に基づいて、以下の方程式から 1 サイクル (高速) の
カレントリミットが 5.5 A に、7 サイクル (低速) のカレントリミットが 3 A に設定されます。
I CL 
0.5
 C12 

  R11
 C11  C12 
ICL は、7 サイクルのカレントリミット (単位アンペア) です。R11 は、カレントリミット抵抗 (単位
オーム) です。C11 と C12 は、それぞれ共振コンデンサと電流サンプリング コンデンサの値
(単位ナノファラッド) です。1 サイクルのカレントリミットについては、上記の方程式で 0.5 V の
代わりに 0.9 V を使用します。
抵抗 R12 とコンデンサ C7 は、IS ピンへの一次電流信号のフィルタ回路です。抵抗 R12 は、
推奨値の 220  に設定されています。C7 の値は、ノイズによる誤動作を防ぐために 1 nF に
設定されています。ただし、この値は、前述の計算によるカレントリミット設定値に大きく影響す
るほど高くはありません。これらの部品は、最大の効果が得られるように IS ピンの近くに配置
する必要があります。IS ピンは負電流を許容できるので、電流センスに複雑な整流回路は必要
ありません。
抵抗 R10 は、デッドタイムを 330 nS に設定し、U1 の最大動作周波数を 773 kHz に設定しま
す。U1 の FMAX 入力は、C5 によってフィルタされます。また、R10 と R19 の組み合わせにより、
U1 に対してバースト モード "1" が選択されます。この結果、下側と上側のバースト スレッシュ
ホールド周波数がそれぞれ 338 kHz と 386 kHz に設定されます。
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FEEDBACK ピンには、FEEDBACK ピンに流れる 1 A あたり 2.6 kHz という近似特性があり
ます。FEEDBACK ピンへの電流は、U1 の動作周波数を増加させるため、出力電圧を軽減し
ます。R8 と R9 の直列接続により、U1 の最小動作周波数が 115 kHz 以下に設定されます。
この値は、最大負荷かつ最小整流コンデンサ電圧でのレギュレーションに必要な周波数より尐
し低く設定されています。抵抗 R8 は C3 によってバイパスされます。これは、フィードバック ルー
プがオープンの時に、最初により大きな電流が FEEDBACK ピンに流れるようにすることによっ
て、起動時の出力ソフトスタートを実現するためです。この結果、スイッチング周波数が高い周
波数から始まり、その後、出力電圧がレギュレーションになるまで小さくなります。抵抗 R9 は通
常、ソフトスタート時の初期周波数が R10 で設定される最大スイッチング周波数と等しくなるよ
うに、R10 と同じ値に設定されます。R9 の値がこれより小さいと、入力電圧が印加されたとき、
スイッチング開始前にディレーが発生します。
フォトカプラ U2 は、FEEDBACK ピンへの最大フォトカプラ電流を制限する R20 経由で U1
FEEDBACK ピンを駆動します。コンデンサ C4 は、FEEDBACK ピンをフィルタします。抵抗
R21 は、フォトカプラ出力に負荷をかけて比較的高い暗電流で動作させ、ゲインを増やします。
抵抗 R20 及び R21 は、大信号ステップ応答とバースト モード出力リップルも改善します。ダイ
オード D3 は、FMAX/ソフトスタート回路から R21 を切り離します。
4.2
出力整流
トランス T1 の出力は、D2 及び C14、C15 によって整流及び平滑されます。これらのコンデン
サは X5R 誘電体であり、出力リップル電流定格のために慎重に選ばれています。このアプリ
ケーションでは、標準 Z5U コンデンサは動作しません。出力整流ダイオード D2 は高効率のた
めに選択される 60 V ショットキー ダイオードで、トランスの二次側の半分を編み合わせて (セク
ション 8 のトランス構造の詳細を参照)、2 つの二次側の半分の間の漏れインダクタンスを減尐
させ、最悪条件の PIV を 57 V に下げて、最終的に高効率の要因となった 60 V ショットキー ダ
イオードを使用できるようにします。追加の出力フィルタは、L1 及び C16 によって行われます。
また、コンデンサ C16 は、LLC "仮想" 出力直列 R-L とセラミック出力コンデンサ C14 及び
C15 によって生じた 30 kHz 以下の LLC 出力インピーダンス ピークを減衰させます。さらに、
高速で高振幅の負荷ステップに対する応答を改善します。抵抗 R13 及び R18 は、U3 基準電
圧とともに、電源の出力電圧を設定します。エラー アンプ U3 は、R14 経由でフィードバック フォ
トカプラ U2 を駆動します。部品 C17、C19 及び R14、R16、R17、R21 は、電源のゲイン位相
特性を決定します。これらの値は、定格及び極端な負荷や入力電圧の組み合わせでも安定動
作を実現するように選択されました。フォトカプラ U2 の LED で電流が発生していない場合、
抵抗 R15 により、必要な最小動作電流を U3 に流すことができます。部品 C10 と R23 は、
ターンオン時の出力のオーバーシュートを解消するソフトスタート回路です。抵抗 R23 は C23
の ESR を上げ、TL431 (U3) の出力インピーダンスがゲイン位相応答時に支配的になります。
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して、当社 Web サイトの関連コンテンツ
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PCB レイアウト
図 6 － 基板レイアウト (上面図)
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6 部品表
項目
数量
参照略号
1
2
C1 C6
2
3
3
1
4
5
概要
製造部品番号
製造
1 F、25 V、セラミック、X7R、1206
C3216X7R1E105K
TDK
C2 C4 C5
4.7 nF、200 V、セラミック、X7R、0805
08052C472KAT2A
AVX
C3
220 nF、50 V、セラミック、X7R、1206
ECJ-3YB1H224K
Panasonic
1
C7
1 nF、200 V、セラミック、X7R、0805
08052C102KAT2A
AVX
2
C8 C10
330 nF、50 V、セラミック、X7R
FK24X7R1H334K
TDK
6
1
C9
22 nF、630 V、セラミック、X7R、1210
GRM32QR72J223KW01L
Murata
7
1
C11
6.2 nF、1,600 V、フィルム
B32672L1622J000
Epcos
8
1
C12
47 pF、1 kV、ディスク セラミック
DEA1X3A470JC1B
Murata
2.2 nF、セラミック、Y1
9
1
C13
10
2
C14 C15
11
1
C16
12
1
C17
470 F、35 V、電解、超低 ESR、23 m、
(10 x 20)
2.2 nF、200 V、セラミック、X7R、0805
13
1
C19
3.3 nF、200 V、セラミック、X7R、0805
14
1
C20
47 F、35 V、電解、汎用、(5 x 11)
15
1
D1
600 V、1 A、超高速リカバリー、75 ns、DO-41
UF4005-E3
Vishay
16
1
D2
60 V、30 A、デュアル ショットキー、TO-220AB
STPS30L60CT
ST Micro
17
1
D3
75 V、300 mA、高速スイッチング、DO-35
1N4148TR
Vishay
18
1
ESIPCLIP
M4 METAL1
NP975864
Aavid Thermalloy
19
1
HS1
20
1
HS2
21
1
J1
22
1
L1
23
2
NUT1 NUT2
24
2
R1 R2
976 k、1%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8ENF9763V
25
1
R3
976 k、1%、1/4 W、メタル フィルム
MFR-25FBF-976K
Yageo
26
1
R4
20 k、1%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6ENF2002V
Panasonic
27
1
R5
4.7 、5%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8GEYJ4R7V
Panasonic
28
1
R6
2.2 、5%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8GEYJ2R2V
Panasonic
29
1
R8
36.5 k、1%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8ENF3652V
Panasonic
30
1
R9
7.68 k、1%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8ENF7681V
Panasonic
31
1
R10
7.68 k、1%、1/4 W、メタル フィルム
MFR-25FBF-7K68
Yageo
32
1
R11
24 、5%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8GEYJ240V
Panasonic
33
1
R12
220 、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ221V
Panasonic
34
1
R13
86.6 k、1%、1/4 W、メタル フィルム
MFR-25FBF-86K6
Yageo
35
1
R14
7.5 k、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ752V
Panasonic
36
1
R15
1 k、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ102V
Panasonic
37
1
R16
1.5 k、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ152V
Panasonic
38
1
R17
22 k、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ223V
Panasonic
39
1
R18
10 k、1%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6ENF1002V
Panasonic
40
1
R19
143 k、1%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6ENF1433V
Panasonic
41
1
R20
1.2 k、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ122V
Panasonic
42
1
R21
4.7 k、5%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8GEYJ472V
Panasonic
ページ 17/57
10 F、35 V、セラミック、X5R、1210
ヒートシンク ハードウェア、エッジ クリップ、長さ
20.76 mm x 幅 8 mm x 厚さ 0.015 mm
ヒートシンク、ダイオード、カスタム、アルミニウム
3003、厚さ 0.62
ヒートシンク、ダイオード、カスタム、アルミニウム
3003、厚さ 0.062
3 ポジション (1 x 3) ヘッダー、0.156 ピッチ、
垂直、中間ピン除去
カスタム、150 nH、+/- 15%、Micrometals T30-26
トロイダル コア上に構成
ナット、六角、Kep 6-32、亜鉛プレート
440LD22-R
Vishay
GMK325BJ106KN-T
Taiyo Yuden
EKZE350ELL471MJ20S
Nippon Chemi-Con
08052C222KAT2A
AVX
08052C332KAT2A
AVX
ECA-1VHG470
Panasonic
Custom
Custom
26-48-1031
Molex
SNX R1595
Santronics USA
6CKNTZR
Any RoHS Compliant
Mfg.
Panasonic
Power Integrations
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ファックス：+1 408 414 9201
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2011 年 9 月 13 日
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
43
1
R22
0 、5%、1/4 W、厚膜、1206
ERJ-8GEY0R00V
Panasonic
44
1
R23
47 、5%、1/8 W、厚膜、0805
ERJ-6GEYJ470V
Panasonic
45
2
120-SA
Wakefield
46
2
PMSSS 632 0031 PH
Building Fasteners
47
4
RTV1 RTV2
SCREW1
SCREW2
STD1 STD2
STD3 STD4
561-0375A
Eagle Hardware
48
1
T1
SNX R1545
Santronics USA
49
1
試験点、黄、スルーホール実装
5014
Keystone
50
3
試験点、黒、スルーホール実装
5011
Keystone
51
1
TP1
TP2 TP4
TP6
TP3
試験点、赤、スルーホール実装
5010
Keystone
52
1
TP5
試験点、オレンジ、スルーホール実装
5013
Keystone
53
1
TP7
試験点、白、スルーホール実装
5012
Keystone
54
1
U1
HiperLCS、ESIP16/13
LCS702HG
Power Integrations
55
1
U2
フォトカプラ、35 V、CTR 80 ～ 160%、4 DIP
56
1
U3
IC、REG ZENER SHUNT ADJ SOT-23
57
2
WASHER1
WASHER2
熱伝導シリコン グリース
SCREW MACHINE PHIL 6-32 X 5/16 SS
後段、基板、メス、六角、6-32、スナップ、0.375L、
ナイロン
カスタマイズしたトランス、ボビン、EEL25.4、垂直、
11 ピン (2 実装ピン)
平ワッシャー #6、SS、亜鉛プレート、0.267 OD x
0.143 ID x 0.032 厚さ
Power Integrations, Inc.
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ファックス：+1 408 414 9201
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LTV-817A
Liteon
LM431AIM3/NOPB
National Semr
620-6Z
Olander
ページ 18/57
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
2011 年 9 月 13 日
7 トランスの設計計算シート
HiperLCS_041311;
Rev.1.0; Copyright
Power Integrations
2011
入力
情報
HiperLCS_041311_Rev1-0.xls、HiperLCS ハーフブリッ
ジ、連続モード LLC 共振コンバータ設計計算シート
出力
単位
VBULK_NOM
380
V
定格 LLC 入力電圧
Vbrownout
280
V
停止スレッシュホールド電圧。電圧がこの値を下回ると、
HiperLCS がシャットダウンします。許容値は VBULK_NOM
の 65 ～ 76% です。保持時間に対しては 65% に設定します
Vbrownin
353
V
整流コンデンサの起動スレッシュホールド
VOV_shut
465
V
整流電圧の OV 保護
VOV_restart
448
V
OV 保護の後のリスタート電圧
CBULK
103
uF
保持時間要件に合わせた整流コンデンサの最小値。保持時
間と Vbulkmin を調整して、整流コンデンサの値を変更します
tHOLDUP
21.8
ms
整流コンデンサ保持時間
24.0
V
メイン出力電圧。計算シートでは、安定化出力と想定されます
入力パラメータの入力
LLC (二次) 出力の入力
計算シートでは、二次側の AC 積み上げと想定されます
VO1
24.00
IO1
6.25
6.3
A
メイン出力最大電流
VD1
0.60
0.60
V
メイン出力のダイオードの順方向電圧
PO1
150
W
第一 LLC 出力からの出力電力
VO2
0.0
V
第二出力電圧
IO2
0.0
A
第二出力電流
VD2
0.70
V
第二出力で使用されるダイオードの順方向電圧
PO2
0.00
W
第二 LLC 出力からの出力電力
P_LLC
150
W
指定された LLC 出力電力
LCS デバイスの選択
デバイス
LCS702
LCS702
LCS デバイス
RDSON (最大)
1.39
Ω
選択したデバイスの RDSON (最大)
Coss
250
pF
選択したデバイスの等価 Coss
Cpri
40
pF
トランスの一次側の浮遊容量
PCOND_LOSS
1.4
W
公称電圧及び最大負荷での導通損失
TMAX_HS
90
deg C
Theta J-HS
9.1
deg C/W
推定ジャンクション
温度
102
deg C
推定ジャンクション温度
Ta 最大
50
deg C
推定最大周囲温度
Theta HS-A
29
deg C/W
最大ヒートシンク温度
ヒートシンクへの熱抵抗ジャンクション (グリース使用、絶縁体
なし)
周囲に対する必要な熱抵抗ヒートシンク
LLC 共振パラメータとトランスの計算 (赤色の曲線を生成)
Po
154
W
ダイオード損失を含む LLC コンバータからの出力
Vo
24.60
V
トランス巻線のメイン出力 (ダイオード降下を含む)
f_target
250
kHz
PFC 及び LLC に必要な最大負荷時スイッチング周波数。
66 ～ 300 kHz、250 kHz を推奨
Lpar
287
uH
並列インダクタンス。(Lpar = Lopen - Lres (一体型トランスの
場合)、Lpar = Lmag (漏れが小さい外付けトランスの場合)
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Power Integrations
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2011 年 9 月 13 日
Lpri
Lres
53.00
Kratio
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
340
uH
一体型トランスの一次オープン回路インダクタンス。漏れの小
さいトランスの場合は、一次インダクタンスと直列インダクタの
和になります。空白のままにした場合、自動計算によって、
80% の Vnom における ZVS の損失に必要な値が示されます
53.0
uH
一体型トランスの直列インダクタンスまたは一次漏れインダク
タンス。空白にした場合、K=4 の自動計算が行われます
5.4
Cres
6.20
Lsec
m
n_eq
6.2
nF
5.098
uH
50
%
Lpar と Lres の比率。2.1 < K < 11 になるように K の値を維
持します。推奨される Lres は、K < 7 のようになります。
直列共振コンデンサ。背景が赤のセルは、赤のグラフで表さ
れます。Lpar、Lres、Cres、及び n_RATIO_red_graph が空
白の場合は、自動計算が行われます
メイン出力の 1 つの位相の二次側インダクタンス。測定して
値を入力するか、測定された値と一致するように f_predicted
を調整します。
漏れ分布係数 (一次と二次)。99% は、漏れの多くが一次側
にあることを示します
7.50
LLC 等価回路の最適なトランスの巻線比
Npri
49.0
49.0
一次巻数。入力しない場合、デフォルト値が自動計算されて、
f_predicted = f_target となります
Nsec
6.0
6.0
二次巻数 (メイン出力の各位相)。デフォルト値は
BAC<=2000 ガウスを維持するための推定値です
f_predicted
280
kHz
定格入力電圧と最大負荷での推定周波数。n_Ratio 及び一
次巻線に大きく影響されます
f_res
278
kHz
直列共振周波数 (直列インダクタンス Lres 及び C で定義)
f_brownout
180
kHz
VBULK_MIN、最大負荷でのスイッチング周波数
f_par
110
kHz
並列共振周波数 (Lpar + Lres 及び C で定義)
f_inversion
164
kHz
Vbrownout 及び最大負荷での最小周波数。HiperLCS の最
小周波数をこの値に設定します。この周波数を下回る動作
は、ゲイン逆転領域で動作しなくなります
Vinversion
256
V
低周波ゲイン反転する前の LLC パワー伝送の最小入力電
圧。最適な値は Vbrownout と等価です
0.99
A
最大負荷及び定格入力電圧 (Vbulk) と fnominal_actual で
の一次巻線 RMS 電流
4.8
A
巻線 1 (二次低電圧側) RMS 電流
2.8
A
二次低電圧側コンデンサ RMS 電流
0.0
A
巻線 2 (二次高電圧側) RMS 電流
0.0
A
二次高電圧側コンデンサ RMS 電流
91
V
最大負荷及び定格入力電圧での共振コンデンサ AC RMS
電圧
RMS 電流及び電圧
IRMS_LLC_Primary
巻線 1 (二次低電圧
側) RMS 電流
二次低電圧側コン
デンサ RMS 電流
巻線 2 (二次高電圧
側) RMS 電流
二次高電圧側コン
デンサ RMS 電流
Cres_Vrms
仮想トランス トライアル － (青色の曲線を生成)
トライアル トランス一次巻線。デフォルト値は共振セクション
の値です
トライアル トランス二次巻線。デフォルト値は共振セクション
の値です
トライアル トランスオープン回路インダクタンス。デフォルト値
は共振セクションの値です
直列コンデンサのトライアル値 (空白にした場合、f_res =
f_target となるように計算値が選択されます)
新規一次巻数
49.0
新規二次巻数
6.0
新規 Lpri
340
uH
新規 Cres
7.6
nF
新規推定 Lres
53.0
uH
トライアル トランスの推定 Lres
新規推定 Lpar
287
uH
トライアル トランスの Lpar の推定値
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RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
新規推定 Lsec
5.098
新規 Kratio
新規等価回路トラン
ス巻線比
新規 V パワー伝送
部逆転
uH
2011 年 9 月 13 日
二次漏れインダクタンスの推定値
5.4
Lpar と Lres のトライアル トランスの比率
7.50
推定実効トランス巻線比
整流コンデンサの電圧。この値を下回ると、ZVS が損失し
ます
246
V
f_res_trial
250
kHz
新規直列共振周波数
f_predicted_trial
252
kHz
新規定格動作周波数
IRMS_LLC_Primary
1.01
A
5.0
A
3.2
A
二次低電圧側コンデンサ RMS 電流
巻線 2 (二次高電圧
側) RMS 電流
5.0
A
出力 2 巻線を流れる RMS 電流。出力 1 巻線は、出力 2 巻
線に重なる AC 積み上げです
二次高電圧側コン
デンサ RMS 電流
0.0
A
二次高電圧側コンデンサ RMS 電流
巻線 1 (二次低電圧
側) RMS 電流
二次低電圧側コン
デンサ RMS 電流
最大負荷及び定格入力電圧 (Vbulk) と f_predicted_trial で
の一次巻線 RMS 電流
半正弦波形と推定した場合の、出力 1 巻線を流れる RMS
電流
トランス コアの計算 (共振パラメータ セクションからの計算)
トランス コア
EEL25
EEL25
トランス コア
Ae
0.4
cm^2
トランス コア断面積を入力します
Ve
3.0
cm^3
コアの体積を入力します
Aw
107.9
mm^2
領域
Bw
22.0
mm
損失密度
200.0
mW/cm^3
MLT
3.1
cm
N_CHAMBERS
2.0
W_SEP
3.0
合計ボビン幅
スイッチング周波数及び BAC での単位体積あたりの損失を
入力します (kW/m^3 と同じ単位)
1 巻あたりの平均長
ボビン セクションの数
mm
巻線仕切り距離 (巻線領域が失われます)
電力ロス
0.6
W
推定コア損失
Bpkfmin
141
mT
最小周波数での第 1 象限ピーク磁束密度。
BAC
181
mT
AC ピーク ツー ピーク磁束密度 (f_predicted、及び最大負荷
の Vbulk で計算)
一次巻線
Npri
49.0
一次ゲージ
等価の一次測定基準
メトリック巻線径
一次リッツ ストランド
一次巻線分配係数
AW_P
125
一次巻数。LLC 共振セクションで決定されます
44
AWG
0.050
mm
125
50
%
一次巻線に使用される個別の巻線ゲージ
メトリック単位による等価の線径
リッツ線のストランド数。リッツ線以外の一次巻線の場合は 1
に設定します
一次領域の分配係数 (一次側に割り当てられた巻線スペー
スの割合)
47
mm^2
43%
%
75.42
mΩ/m
一次 DCR 25 C
114.42
mΩ
25 C での推定抵抗
一次 DCR 100 C
153.32
mΩ
100 C での推定抵抗 (25 C の場合よりもおよそ 33% 高くな
ります)
0.99
A
占有率
Resistivity_25
C_Primary
一次 RMS 電流
ページ 21/57
一次側の巻線領域
一次巻線の占有率 (%) (標準的な占有率は 60%)
メートルあたりの抵抗率
一次巻線を流れる測定された RMS 電流
Power Integrations
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2011 年 9 月 13 日
ACR_Trf_Primary
一次銅損
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
245.31
mΩ
0.24
W
測定された AC 抵抗 (100 kHz、室温) で、1.33 を掛けると、
100 C での巻線の温度に近似します
85 C での一次巻線合計銅損
注 － 電力損失の計算は、二次側の各巻線の半分に対して
行われます
二次巻線 1 (二次低電圧側または単出力)
出力電圧
24.00
セクション 1 の巻線
6.00
セクション 1 の RMS
電流 (AC + DC の
合計)
4.8
A
半正弦波形と推定した場合の、出力 1 巻線を流れる RMS
電流
巻線電流 (DC 部品)
3.13
A
巻線電流の DC 部品
3.68
A
巻線電流の AC 部品
42
AWG
0.060
mm
巻線電流 (AC RMS
部品)
セクション 1 の巻線
ゲージ
等価の二次側 1 のメ
トリック巻線径
セクション 1 のリッツ
ストランド
Resistivity_25
C_sec1
DCR_25C_Sec1
270
V
出力電圧 (AC 積み上げ巻線を想定)
二次巻数 (各位相)
二次巻線に使用される個別の巻線ゲージ
メトリック単位による等価の線径
リッツ線に使用されるストランド数。リッツ線以外の非一体型ト
ランスの場合は 1 に設定します
270
21.96
mΩ/m
4.08
mΩ
25 C での位相あたりの推定抵抗 (参照用)
DCR_100C_Sec1
5.47
mΩ
100 C での位相あたりの推定抵抗 (25 C の場合よりもおよ
そ 33% 高くなります)
DCR_Ploss_Sec1
0.43
W
ACR_Sec1
8.75
mΩ
ACR_Ploss_Sec1
0.24
W
推定 AC 銅損 (両方の二次位相)
巻線 1 銅損合計
0.66
W
両方の二次位相の合計 (AC + DC) 巻線銅損
コンデンサ RMS
電流
2.8
A
出力コンデンサ RMS 電流
Co1
4.8
uF
二次側 1 の出力コンデンサ
コンデンサ リップル
電圧
3.0
%
出力電圧
0.00
V
セクション 2 の巻線
0.00
セクション 2 の RMS
電流 (AC + DC の
合計)
4.8
A
出力 2 巻線を流れる RMS 電流。出力 1 巻線は、出力 2 巻
線に重なる AC 積み上げです
巻線電流 (DC 部品)
0.0
A
巻線電流の DC 部品
0.0
A
巻線電流の AC 部品
42
AWG
0.060
mm
0
mΩ/m
リッツ線に使用されるストランド数。リッツ線以外の非一体型ト
ランスの場合は 1 に設定します
59292.53
mΩ/m
メートルあたりの抵抗率
3.10
cm
二次巻線 2 (二次高電圧側)
巻線電流 (AC RMS
部品)
セクション 2 の巻線
ゲージ
等価の二次側 2 のメ
トリック巻線径
セクション 2 のリッツ
ストランド
Resistivity_25
C_sec2
トランス二次 MLT
Power Integrations, Inc.
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メートルあたりの抵抗率
DC 抵抗による推定電力損失 (両方の二次位相)
測定された位相あたりの AC 抵抗 (100 kHz、室温) で、
1.33 を掛けると、100 C での巻線の温度に近似します。
ACR のデフォルト値は、100 C での DCR 値の 2 倍です
二次側 1 の出力コンデンサのピーク ツー ピーク リップル
電圧
注 － 電力損失の計算は、二次側の各巻線の半分に対して
行われます
出力電圧 (AC 積み上げ巻線を想定)
二次巻数 (各位相)。二次巻線 1 に重なる AC 積み上げ
二次巻線に使用される個別の巻線ゲージ
メトリック単位による等価の線径
1 巻あたりの平均長
ページ 22/57
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
2011 年 9 月 13 日
DCR_25C_Sec2
0.00
mΩ
25 C での位相あたりの推定抵抗 (参照用)
DCR_100C_Sec2
0.00
mΩ
100 C での位相あたりの推定抵抗 (25 C の場合よりもおよ
そ 33% 高くなります)
DCR_Ploss_Sec1
0.00
W
ACR_Sec2
0.00
mΩ
ACR_Ploss_Sec2
0.00
W
推定 AC 銅損 (両方の二次巻線)
巻線 2 銅損合計
0.00
W
両方の二次巻線の合計 (AC + DC) 巻線銅損
コンデンサ RMS
電流
0.0
A
出力コンデンサ RMS 電流
Co2
なし
uF
二次側 2 の出力コンデンサ
コンデンサ リップル
電圧
なし
%
二次側 1 の出力コンデンサのピーク ツー ピーク リップル
電圧
トランス損失の計算
DC 抵抗による推定電力損失 (両方の二次巻線)
測定された位相あたりの AC 抵抗 (100 kHz、室温) で、
1.33 を掛けると、100 C での巻線の温度に近似します。
ACR のデフォルト値は、100 C での DCR 値の 2 倍です
ギャップからの漏れ磁束損失は含まない
一次銅損 (一次セク
ションから)
0.24
W
85 C での一次巻線合計銅損
二次銅損
0.66
W
二次巻線合計銅損
トランスの合計銅損 (一次 + 二次)
トランスの合計銅損
0.91
W
AW_S
46.59
mm^2
二次占有率
33%
%
二次巻線の占有率 (%)。標準的な最大占有率は、被覆リッツ
線で 60%、裸リッツ線で 75% です
330
330
ns
デッドタイム
1
1
二次巻線の領域
信号ピン抵抗値
デッドタイム
バースト モード
バースト モードとして 、1、2、及び 3 を選択します。これらには
ヒステリシスがあり、周波数スレッシュホールドが異なります
f_max
773
kHz
デッドタイム設定に応じた最大内部クロック周波数
f_burst_start
338
kHz
バースト モードの下側スレッシュホールド周波数で、ヒステリ
シスを設定します。これは、バースト オフ期間後の再起動時
のスイッチング周波数です
f_burst_stop
386
kHz
バースト モードの上側スレッシュホールド周波数。これは、
バースト オフ期間が停止した時点のスイッチング周波数です
7.62
kΩ
DT/BF ピンから VREF ピン間の抵抗
145
kΩ
DT/BF ピンから G ピン間の抵抗
Rstart
7.62
kΩ
起動抵抗 - ソフトスタート コンデンサと直列接続される抵抗。
起動時の FB から VRFF ピン間の抵抗値と等価
起動ディレー
0.0
ms
起動遅延。スイッチング開始前のディレーです。遅延を増や
すには、R_START の値を下げます
Rfmin
34.7
kΩ
VREF ピンから FB ピン間の抵抗で、最小動作周波数を設定
します。この抵抗と Rstart によって f_MIN が決まります
0.2
uF
ソフトスタート コンデンサ。推奨値は、0.1 ～ 10 uF です
3.9
kΩ
フォトカプラ エミッタと直列接続される抵抗
20.0
kΩ
OV/UV ピン分割回路の下側抵抗
2.92
mΩ
OV/UV ピン分割回路の上側抵抗
低速カレント リミット
2.78
A
高速カレント リミット
5.00
A
DT/BF ピン上側分割
抵抗
DT/BF ピン下側分割
抵抗
C_softstart
0
Ropto
OV/UV ピン下側
抵抗
OV/UV ピン上側
抵抗
20.00
LLC コンデンサの分割電流センス回路
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8 サイクル カレント リミット － 停止及び起動中の正の
ハーフサイクルをチェックします
1 サイクル カレント リミット － 起動中の正のハーフサイ
クルをチェックします
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LLC センス コン
デンサ
RDR-239 LCS702HG を使用した 150 W LLC コンバータ
47
pF
HV センス コンデンサ。メインの共振コンデンサと共に電流分
割器を形成します
23.9
Ω
LLC 電流センス抵抗。センス コンデンサの電流を検出します
220
Ω
1.0
nF
724
kHz
このポールは IS ピン信号を減衰します
LCS デバイスの導通
損失
1.4
W
公称電圧及び最大負荷での導通損失
出力ダイオード損失
3.8
W
推定ダイオード損失
0.91
W
トランスの合計銅損 (一次 + 二次)
0.6
W
推定コア損失
合計トランス損失
1.5
W
合計トランス損失
合計推定損失
6.6
W
LLC 段の合計損失
RLLC センス抵抗
IS ピン カレント リミッ
ト抵抗
IS ピン ノイズ フィル
タ コンデンサ
IS ピン ノイズ フィル
タ ポール周波数
センス R の電圧が -0.5 V 未満の場合のセンス抵抗から IS
ピンへの電流を制限します
IS ピン バイパス コンデンサ。IS ピンのカレント リミット コン
デンサと共に極を形成します
損失量
トランスの推定合計
銅損
トランスの推定合計コ
ア損失
推定エネルギー効率
96%
%
推定エネルギー効率
ピン
157
W
LLC 入力電力
これは、二次巻線を選択する場合に役に立ちます。出力は計
算シートの他のどの部分にも接続されていません
二次巻線と電圧センタリング計算機
V1
24.00
V
目標安定化出力電圧 Vo1。変更してスレーブ出力への影
響を確認します
V1d1
0.60
V
Vo1 のダイオード降下電圧
N1
6.00
V1_Actaul
24.00
V
推定出力
V2
0.00
V
目標出力電圧 Vo2
V2d2
0.70
V
Vo2 のダイオード降下電圧
N2
0.00
V2_Actual
-0.70
Vo1 の合計巻線数
Vo2 の合計巻線数
V
一体型磁性部品を使用している場合は適用されません。
計算シートの他のどの部分にも接続されていません
分離直列インダクタ (外付けタイプ トランスのみ)
Lsep
53.00
uH
Ae_Ind
0.53
cm^2
10
インダクタ巻数
BP_fnom
推定ピーク一次電流
BP_fmin
インダクタ ゲージ
等価のインダクタ測
定メトリック巻線径
インダクタ リッツ スト
ランド
推定出力電圧
分離インダクタの必要なインダクタンス
インダクタ コア断面積
一次側巻数
1502
ガウス
2.8
A
2804
ガウス
最小周波数 fmin で計算されたピーク磁束密度
44
AWG
一次巻線に使用される個別の巻線ゲージ
0.050
mm
125.00
コア損失計算の AC 磁束 (f_predicted 及び最大負荷の場合)
推定ピーク一次電流
メトリック単位による等価の線径
リッツ線で使用される巻線本数
1
インダクタ並列巻線
Resistivity_25
C_Sep_Ind
インダクタ MLT
75.4
mΩ/m
7.00
cm
1 巻あたりの平均長
インダクタ DCR 25 C
52.8
mΩ
25 C での推定抵抗 (参照用)
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リッツ線を構成するための個別の並列巻線数
メートルあたりの抵抗率
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インダクタ DCR
100 C
70.7
mΩ
100 C での推定抵抗 (25 C の場合よりもおよそ 33% 高くな
ります)
ACR_Sep_Inductor
113.2
mΩ
測定された AC 抵抗 (100 kHz、室温) で、1.33 を掛けると、
100 C での巻線の温度に近似します
インダクタ銅損
0.11
W
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85 C での一次巻線合計銅損
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8 トランスの仕様
8.1
回路図
1
FL1
WD1: 24T – 125/#44AWG Served Litz
WD2A: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz
2
FL2
FL3
WD3: 25T – 125/#44AWG Served Litz
WD2B: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz
5
FL4
図 8 － トランスの回路図
8.2
電気仕様
耐電圧
一次インダクタンス
共振周波数
一次漏れインダクタンス
8.3
1 秒間、60 Hz、ピン 1 ～ 5 から FL1、FL2、FL3、FL4 まで
他の巻線をすべてオープンした状態で、ピン 1 ～ 5 を
300 kHz、0.4 VRMS で測定
ピン 1 ～ 5、他の巻線をすべてオープンした状態
FL1、FL2、FL3、FL4 をショートした状態で、ピン 1 ～ 5 を
300 kHz、0.4 VRMS で測定
3000 VAC
350 H、±10%
1400 kHz (最小)
53 H ±7%
材料
項目
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
概要
コア：EEL25.4 日本セラミック FEEL25.4-NC-2H、ギャップ無し。
ボビン：EEL25、垂直、3 セクション、5 ピン。PI P/N 25-00960-05。
ボビン カバー、PI P/N 25-00961-00。
テープ：ポリエステル フィルム 3M 1350F-1 またはそれと同等の製品、7.0mm 幅。
リッツ線：270/#42 単層コート、裸。
リッツ線：125/#44 単層コート、被覆。
ワニス：Dolph BC-359 またはそれと同等の製品。
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8.4
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トランスの構造図
cover
5
WD3: 25T – 125/#44AWG Served Litz
2
WD1: 24T – 125/#44AWG Served Litz
1
FL1
..is twisted and wound in parallel with... FL2
FL3
WD2B: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz
FL4
WD2A: 6T – 270/#42AWG Unserved Litz
2 wires are twisted together
図 9 － トランスの構造図
8.5
トランス構造
二次巻線の準備
WD1 (一次側)
WD2A 及び WD2B
(二次側)
ボビン カバー
WD 3
(一次側)
終了
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ワイヤ [5] の長さ 13 インチ のストランド線を 2 本準備します。このストランド線の終
端を錫メッキし、もう片方と区別するために 1 本のストランド線にラベルを付けて、FL1、
FL2 とします。もう片方のストランド線は FL3 及び FL4 とします。各終端に 1 インチの
長さを残しながら、2 本のストランド線全体を均等に最大 30 回ツイストして 1 本にしま
す。以下の写真を参照してください。
ボビン [2] を巻線軸に配置し、ピン側が左側になるようにします。
ピン 1 から始めて、被覆リッツ線 [6] を 5 層で 24 回巻き付け、ピン 2 で終了します。
テープ [4] を 1 回巻き付けて巻線を固定します。
ステップ 1 で準備した裸リッツ組み立てを使用して、ボビン [2] の底面フランジの穴 1 と
穴 2 に FL1 と FL3 を挿入して始めます (図を参照)。ボビンの中央セクションで 6 回き
つく巻きます。ボビンの底面フランジの穴 3 に FL2 を、穴 4 に FL4 を挿入して終わり
ます。テープ [4] を 1 回巻き付けて巻線を固定します。
図のようにカバーの閉じた終端をボビンのピン 1 ～ 5 側に向けて、ボビン カバー
[3] をボビンのフランジの溝にスライドさせます。カバーがしっかりと取り付けられて
いるか確認してください。
ボビン [2] のピン 2 から始めて、被覆リッツ線 [6] を 25 回巻き、ピン 5 で終了します。
テープ [4] を使用して、図のようにリード線の巻き始めを固定して絶縁します。テープ
[4] を 1 回巻き付けて固定します。
インダクタンスが 350 H ±10% になるように、コア[1] を研磨します。コアを組み立て、
固定します。すべての二次巻線を図のようにボビンの穴から最大 ¼ インチ まで錫メッ
キして、½ インチに調整します。
[7] に浸漬ワニスをします。
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8.6
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巻線の図
FL1
FL2
FL3
二次巻線の準備
FL4
FL1
FL4
ワイヤ項目 [5] の長さ 13 イン
チ のケーブルを 2 本作成し
ます。このケーブルの終端を
錫メッキし、もう片方と区別す
るために 1 本のケーブルにラ
ベルを付けて、FL1、FL2 とし
ます。もう片方のケーブルは
FL3 及び FL4 とします。各終
端に 1 インチの長さを残しな
がら、2 本のケーブル全体を
均等に最大 15 回ツイストし
て 1 本にします。以下の写
真を参照してください。
FL3
FL2
WD1
(一次側)
ボビン項目 [2] を巻線軸に配
置し、ピン側が左側になるよ
うにします。
WD1
(一次側)
(続き)
ピン 1 から始めて、被覆リッ
ツ線 [6] を 5 層で 24 回巻き
付け、ピン 2 で終了します。
テープ [4] を 1 回巻き付けて
巻線を固定します。
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FL2
FL1
ステップ 1 で準備した裸リッ
ツ組み立てを使用して、ボビン
[2] の底面フランジの穴 1 と
穴 2 に FL1 と FL3 を挿入し
て始めます (図を参照)。ボ
ビンの中央セクションで 6 回
きつく巻きます。ボビンの底
面フランジの穴 3 に FL2 を、
穴 4 に FL4 を挿入して終わ
ります。テープ [4] を 1 回巻
き付けて巻線を固定します。
WD2A 及び WD2B
(二次側)
FL4
FL3
FL2
FL1
ボビン カバー
図のようにカバーの閉じた終
端をボビンのピン 1 ～ 5 側に
向けて、ボビン カバー [3] を
ボビンのフランジの溝にスラ
イドさせます。カバーがしっか
りと取り付けられているか確
認してください。
ボビン [2] のピン 2 から始め
て、被覆リッツ線 [6] を 5 層
で 25 回巻き、ピン 5 で終了
します。
WD 3
(一次側)
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テープ [4] を使用して、図の
ようにリード線の巻き始めを
固定して絶縁します。テープ
[4] を 1 回巻き付けて固定し
ます。
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前面
終了
インダクタンスが 350 H
±10% になるように、コア
[1] を研磨します。コアを組み
立て、固定します。すべての
二次巻線を図のようにボビン
の穴から最大 ¼ インチ まで
錫メッキして、½ インチに調整
します。
[7] に浸漬ワニスをします。
背面
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9 出力インダクタの仕様
9.1
回路図
FL1
2T – #19 AWG
FL2
図 10 － インダクタの回路図
9.2
電気仕様
インダクタンス
9.3
他の巻線をすべてオープンした状態で、ピン FL1 ～ FL2 を 100 kHz、
0.4 VRMS で測定
150 nH、±15%
材料リスト
項目
[1]
[2]
概要
鉄心トロイダル コア：Micrometals T30-26
マグネット ワイヤ：#19 AWG はんだ付け可能な 2 層コーティング
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10 ヒートシンク アセンブリ
10.1 ダイオード ヒートシンク
10.1.1 ダイオード ヒートシンクの図面
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10.1.2 ダイオード ヒートシンク製造アセンブリ図面
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10.1.3 ダイオード及びヒートシンク アセンブリ図面
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10.2 HiperLCS ヒートシンク
10.2.1 HiperLCS ヒートシンクの図面
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10.2.2 HiperLCS ヒートシンク製造アセンブリ図面
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10.2.3 HiperLCS 及びヒートシンク アセンブリ図面
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11 性能データ
11.1 効率曲線 － 100%、50%、20% 及び 10% 負荷時
98
97
Efficiency (%)
96
95
94
93
92
91
90
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Output Power (W)
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11.2 負荷レギュレーション曲線 － 100%、50%、20%、10% 及び 0 負荷時
105
104
103
Regulation (%)
102
101
100
99
98
97
96
95
0
1
2
3
4
5
6
7
Output Load (A)
図 12 － 出力負荷レギュレーション
11.3 データ表
VIN
(V)
380
380
380
380
380
PIN
(W)
157.68
78.49
32.1
16.63
0.42
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VOUT
(V)
24.08
24.09
24.09
24.11
24.13
IOUT
(A)
6.25
3.13
1.25
0.63
0
fOP
(kHz)
245.1
255.1
257.1
260.4
BM
POUT(W)
効率 (%)
150.500
75.402
30.113
15.189
0.000
95.45
96.07
93.81
91.34
0.00
レギュレー
ション (%)
100.333
100.375
100.375
100.458
100.542
VTON
(V)
357
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VTOFF
(V)
283
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12 波形
12.1 通常動作時のハーフブリッジ電圧とハーフブリッジ電流
380 VDC 入力で測定
図 13 － 一次側 V-I、半負荷
上：一次電流、1 A/div
下：一次電圧、100 V、2 s/div
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図 14 － 一次側 V-I、最大負荷
上：一次電流、1 A/div
下：一次電圧、100 V、2 s/div
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12.2 出力電圧起動プロファイル
図 15 と 16 は、受動抵抗負荷を使用して取得しました。
図 15 － 最大負荷での起動、抵抗負荷
上：一次電流、2 A/div
下：VOUT、10 V、500 s/div
図 16 － 最大負荷での起動、抵抗負荷
上：一次電流、2 A/div
下：共振コンデンサ (C11) 電圧、200 V、
5 s/div
図 17 － 起動時の無負荷時出力電圧、10 V、
2 ms/div
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12.3 出力停止
図 18 と 19 は、入力電圧電源をオフにして、一次電流の立ち上がりでオシロスコープをトリガ。
図 18 － 出力停止
上：一次電流、2 A/div
下：一次電圧、200 V、2 ms / div
図 19 － 出力停止、拡大図
上：一次電流、2 A/div
下：共振コンデンサ電圧、200 V、20 s/div
12.4 過負荷出力
図 20 は、一次過電流がトリガされ、電源がオートリスタートに入るまで出力負荷を上げた時の
波形。
図 20 － 過負荷出力
上：一次電流、2 A/div
下：共振コンデンサ電圧、
200 V、200 s/div
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12.5 出力ダイオード ピーク逆電圧
以下の波形は、最大負荷時及び 380/420 VDC 入力で測定。
図 21 － 出力ダイオード ピーク逆電圧、380 VDC
入力、20 V、2 s/div
図 22 － 出力ダイオード ピーク逆電圧、420 VDC
入力、20 V、2 s/div
12.6 短絡
次に示すテストでは、150 W 負荷、380 VDC 入力で、出力電源が水銀置換リレーでショート
(接点バウンスなし、非常に低いインピーダンス)。オシロスコープは、電流の立ち上がりでトリガ
するように設定。
図 23 － 出力短絡時の一次波形
上：一次電流、2 A/div
下：共振コンデンサ電圧、
500 V、10 s/div
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12.7 負荷ステップ応答、380 VDC 入力
次の図では、負荷電流ステップをトリガー ソースとして使用。オシロスコープをトリガ。図 24 で
は、信号平均化モードを使用して、電源ステップ応答信号を出力リップルから分離しました。
図 24 － 過渡応答、75% ～ 100% ～ 75%
負荷ステップ
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、50 mV、500 s/div
図 25 － 負荷ステップ、0 ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、2 V、5 ms/div
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図 26 － 負荷ステップ、100% ～ 0 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、500 mV、20 ms/div
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図 27 － 負荷ステップ、20 mA ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 28 － 負荷ステップ、20 ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 29 － 負荷ステップ、1% ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 30 － 負荷ステップ、1 ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、5 ms/div
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図 31 － 負荷ステップ、5 ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 32 － 負荷ステップ、100 ～ 5% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 33 － 負荷ステップ、10% ～ 100% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 34 － 負荷ステップ、100 ～ 10% 負荷、
380 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
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12.8 負荷ステップ応答、400 VDC 入力
図 35 － 負荷ステップ、0 ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、2 V、2 ms/div
図 36 － 負荷ステップ、100% ～ 0 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、500 mV、20 ms/div
図 37 － 負荷ステップ、20 mA ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、2 V、5 ms/div
図 38 － 負荷ステップ、20 ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、500 mV、5 ms/div
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図 39 － 負荷ステップ、1% ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 40 － 負荷ステップ、1 ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 41 － 負荷ステップ、5 ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
図 42 － 負荷ステップ、100 ～ 5% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
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図 43 － 負荷ステップ、10% ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
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図 44 － 負荷ステップ、10 ～ 100% 負荷、
400 V 入力
上：IOUT、2 A/div
下：VOUT、100 mV、2 ms/div
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12.9 出力リップルの測定
12.9.1 リップルの測定方法
DC 出力リップル測定で、ノイズ干渉による擬似信号を減らすには、オシロスコープ テストのプ
ローブを変更して使用する必要があります。プローブ修正の詳細を下の図に示します。
4987BA プローブ アダプタにはコンデンサが 2 つ付いており、プローブの先端に並列で接続さ
れます。このコンデンサは、一方 (1) が 0.1 F/50 V セラミック タイプで、もう一方 (1) が
1.0 F/50 V アルミニウム電解コンデンサです。アルミニウム電解コンデンサは有極です。した
がって、DC 出力に対して正しい極性を維持する必要があります (下の写真を参照)。
プローブの
グランド
プローブの
先端
図 45 － リップル測定用に準備されたオシロスコープのプローブ。(端末キャップとアース線を取り外したところ)
図 46 － オシロスコープのプローブと Probe Master (www.probemaster.com) 4987A BNC アダプタ。
(リップル測定用ワイヤが変更され、2 つの並列デカップリング コンデンサが追加された)
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12.9.2 出力リップルの測定結果
図 47 － リップル、380 V 入力、100% 負荷。
上：出力リップル電圧、
20 mV/div、2 s/div
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図 48 － リップル、400 V 入力、無負荷
上：出力リップル電圧、
50 mV/div、500 s/div
電源はバースト モード
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13 温度測定
13.1 条件：380 VDC、最大負荷、1 時間放置
図 49 － トランスの前面図
図 50 － 室温での最大負荷トランスの温度 (前面図)
図 51 －トランスの側面図
図 52 － 室温での最大負荷トランスの温度 (側面図)
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図 53 － トランスの背面図
図 54 － 室温での最大負荷トランスの温度 (背面図)
図 55 － 出力整流ダイオードの前面図
図 56 － 室温での最大負荷出力整流ダイオードの温度表示
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図 57 － HiperLCS の前面図
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図 58 － 室温での最大負荷 HiperLCS の温度表示
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14 ゲイン位相グラフ
図 59 － ゲイン位相、0.06 V 印加。ゲインのクロスオーバー 12.9 kHz、位相マージン 57 度
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15 改訂履歴
日付
2011 年 9 月 13 日
作成者
RH
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改訂
1.0
説明と変更点
初回リリース
校閲者
アプリケー
ション担当と
マーケティン
グ担当
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