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LCS700-708
HiperLCS™ 제품군
LLC 컨트롤러, 고전압
파워 MOSFET 및 드라이버 내장
제품의 주요 특징
기능
• 컨트롤러, 하이 사이드 및 로우 사이드 게이트 드라이브 및 고
전압 파워 MOSFET을 통합한 LLC 하프 브리지 파워단
• 최대 30개의 외부 부품이 필요없음
• 1MHz의 높은 최대 동작 주파수
• 최대 500kHz까지 정상 작동
• 트랜스포머 크기를 대폭 줄이고 SMD 세라믹 출력 커패시
터의 사용 가능
• 정확한 듀티 대칭이 출력 정류기 전류의 균형을 잡아 효율성
증대
• 300kHz에서 일반적으로 50% ±0.3%
• 포괄적인 보호 기능 및 전류 제한
• 프로그래밍 가능한 브라운인/브라운아웃 기준값 및 히스
테리시스(Hysteresis)
• 저전압(UV) 및 과전압(OV) 보호
• 프로그래밍 가능한 과전류 보호(OCP)
• 단락 보호(SCP)
• 과열 보호(OTP)
• 최적화된 설계를 위해 프로그래밍 가능한 데드 타임
• 프로그래밍 가능한 버스트 모드가 무부하에서 레귤레이션을
유지하고 경부하 효율 개선
• 프로그래밍 가능한 소프트 스타트 시간 및 소프트 스타트 전
지연 시간
• 프로그래밍 가능한, 정확한 최소 및 최대 주파수 제한값
• 고전력 및 고주파수용으로 설계된 단일 패키지
• 어셈블리 비용 및 PCB 레이아웃 루프 영역 감소
• 단순한 클립형 히트 싱크 사용
• 단순 PCB 라우팅 및 고전압 연면거리 요건에 적합한 지그
재그형 핀 배열
• HiperPFS PFC 제품과 함께 사용할 경우, 적은 수의 부품을
사용하면서도 완벽한 고효율의 PSU 솔루션 제공
애플리케이션
• 고효율 파워 서플라이(80 PLUS Silver, Gold 및 Platinum)
• LCD TV 파워 서플라이
• LED 가로등
• 프린터 파워 서플라이
• 오디오 앰플리파이어
www.powerint.com
설명
HiperLCS는 다기능 컨트롤러, 하이 사이드 및 로우 사이드 게이트
드라이버와 파워 MOSFET 2개를 하프 브리지 구성에 통합한
고집적 LLC 파워단입니다. 그림 1에서는, 트랜스포머에 LLC 공진
인덕터가 사용된 HiperLCS 기반 파워단의 단순화된 회로도를 보여
줍니다.
가변 주파수 컨트롤러는 0 전압(ZVS)에서 파워 MOSFET을
스위칭하고 대부분의 스위칭 손실을 제거하여 효율성을 높입니다.
B+
D
VCCH
CONTROL
VCC
Standby
Supply
+V
HB
HV DC
Input
OV/UV
VREF
RTN
RFMAX
DT/BF
IS
HiperLCS
RBURST
FB
B-
G
S1/S2
PI-6159-060211
LLC Feedback Circuit
그림 1.
일반 애플리케이션 회로 – LCD TV 및 PC 메인 파워 서플라이.
출력 전력표
제품
최대 실제 전력1
LCS700HG/LG
110W
LCS701HG/LG
170W
LCS702HG/LG
220W
LCS703HG/LG
275W
LCS705HG
350W
LCS708HG
440W
표 1.
출력 전력표.
참고:
1. 최대 실제 전력은 부품이 히트싱크에 올바르게 장착되고 최대 히트싱크 온도
90 °C일 때 제공할 수 있는 전력입니다.
2012년 8월
LCS700-708
VCC
VREF
DRAIN (D)
3.4 V
REGULATOR
UVLO
VCCH
LLC_ON
+
OV/UV
VSDH/
VSDL
UVLO
SOFT-START DELAY
131,072 LLC
CLOCK CYCLES
DEBOUNCE
3 LLC CLOCK
CYCLES
+
VOVH/
VOVL
OVERTEMPERATURE
PROTECTION
+
IS
HB
LEVEL
SHIFT
VISF
7 CONSECUTIVE
LLC CLOCK
CYCLES
+
VISS
LLC_CLK
VREF
FEEDBACK (FB)
LLC
CLOCK
DT/BF
+
DT/BF
RESISTOR
SENSOR
DEAD-TIME
GENERATOR
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
DEBOUNCE
3 LLC CLOCK
CYCLES
Bursting
Thresholds
Control
GROUND (G)
그림 2.
PI-5755-060111
SOURCE (S1/S2)
블록 다이어그램.
2
Rev. E 08/12
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LCS700-708
핀 기능 설명
H 패키지(eSIP-16C)
(TOP면 )
VCC 핀
IC 파워 핀. 일반 애플리케이션에서 VCC는 5W 저항을 통해 12V
시스템 대기 전원에 연결되어 있습니다. 이 저항은 필터 기능을
하여 노이즈에 대한 내성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
VREF 핀
3.4 VREF 핀. FEEDBACK 핀과 DT/BF 핀 풀업 저항의 전압 소스로
사용되는 내부 전압 레퍼런스 네트워크입니다.
1
D
D
SOURCE(S1), (S2) 핀
내부 로우 사이드 MOSFET의 SOURCE 핀. 이 핀들은 PCB
상에서 PFC 벌크 커패시터 또는 입력 고전압 라인의 B-에
연결되어야 합니다.
VCCH
HB
S2
S1
NC
IS
DT/BF
FB
OV/UV
G
VREF
VCC
CURRENT-SENSE(IS) 핀
CURRENT-SENSE 핀은 트랜스포머 1차측 전류를 센싱하기 위해
사용됩니다. 이는 전류 센싱 저항 또는 커패시티브 분배기를 통해
과부하 및 고장 상태를 검출하고 저항 회로를 센싱하기 위해서
입니다. 역방향 다이오드-그라운드와 유사하며 역방향 전류가 5mA
미만으로 제한된 경우 마이너스 펄스가 핀에 도달하지 못하게 하는
데에 사용되는 정류기 회로가 필요하지 않습니다.
D
3 4 5 6 7 8 9 1011 13 14 16
OV/UV 핀
과전압/저전압 핀. B+는 저항 분배기를 통해 이 핀에서 센싱됩니다.
OV/UV 핀은 히스테리시스를 통해 브라운인, 브라운아웃 및 과전압
록아웃을 실행합니다. 이 핀을 그라운드에 풀다운시키면 원격 OFF
기능이 구현됩니다.
DEAD-TIME/BURST FREQUENCY(DT/BF) 핀
VREF와 그라운드 사이에서 저항 분배기는 데드 타임, 스타트업 시
최대 스위칭 주파수 및 버스트 모드 기준 주파수를 프로그래밍합니다.
VCCH
Pin 1 I.D.
GROUND(G) 핀
G는 모든 아날로그 소신호의 복귀 노드입니다. 모든 소신호 핀
바이패스 커패시터는 짧은 패턴을 통해 이 핀으로 되돌아가야
합니다(단, D-S 고압 바이패스 커패시터와 VCCH 바이패스
커패시터는 예외). 이 핀은 Y 결선 상태로 내부에서 SOURCE 핀과
연결되어 있습니다. PCB 레이아웃에서 GROUND 핀을 SOURCE
핀 또는 B- 버스에 연결하지 마십시오.
FEEDBACK(FB) 핀
이 핀에 공급된 전류에 따라 LLC 스위칭 주파수가 결정됩니다.
전류가 높을수록 높은 스위칭 주파수가 프로그래밍됩니다. 핀 V-I
특성은 정상 스위칭하는 동안 '그라운딩 다이오드'와 유사합니다.
VREF 핀과 FEEDBACK 핀 사이의 RC 네트워크에 따라 최소 동작
주파수, 스타트업 주파수, 소프트 타임 주파수 및 스타트업 전 지연
시간을 결정합니다.
NC
G
G
참고: 시스템 대기 전원 복귀는 GROUND 핀이 아니라 B- 버스에
연결되어야 합니다.
HB
H 및 L패키지 모두
가장자리에서 내부적으로
연결된 노출 금속
L 패키지(eSIP-16K)
(TOP면)
Pin 1 I.D.
1
4
3
6
5
8 10
7
9
11
13
16
14
PI-6757-050412
그림 3.
핀 번호 및 표시.
HB 핀
LLC 파워트레인(트랜스포머 1차측 및 직렬 공진 커패시터)에
연결되는 하프 브리지 연결 MOSFET(하이 사이드 MOSFET의
소스, 로우 사이드 MOSFET의 드레인)의 출력단입니다.
VCCH 핀
LLC 하이 사이드 드라이버용 플로우팅 부트스트랩 서플라이 핀.
이 핀은 HB 핀을 기준으로 하며, HB 핀은 내부적으로 하이 사이드
MOSFET의 SOURCE 핀에 연결됩니다. VCCH와 HB 핀 사이의
바이패스/저장 커패시터 및 대기 전원에 직렬 저항으로 연결된
부트스트랩 다이오드가 필요합니다. 저장 커패시터는 로우 사이드
MOSFET이 ON 상태가 되거나 바디 다이오드가 전도될 때마다
재충전됩니다.
DRAIN(D) 핀
내부 하이 사이드 MOSFET의 DRAIN 핀. 이 핀은 PFC 벌크
커패시터 또는 입력 고압 DC 버스의 B+에 연결됩니다.
3
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Rev. E 08/12
그림 4.
Rev. E 08/12
B-
C20
47 μF
35 V
+12 V
VCC
B+
380 V
R4
20 kΩ
1%
C2
4.7 nF
200 V
R3
976 kΩ
1%
R2
976 kΩ
1%
R1
976 kΩ
1%
C1
1 μF
25 V
C5
4.7 nF
200 V
R5
4.7 Ω
R19
143 kΩ
1%
R21
4.7 kΩ
C6
1 μF
25 V
U2B
LTV817A
R10
7.68 kΩ
1%
R6
2.2 Ω
D3
1N4148
R20
1.2 kΩ
R8
36.5 kΩ
1%
R9
7.68 kΩ
1%
C3
220 nF
50 V
VREF
DT/BF
OV/UV
VCC
HiperLCS
U1
LCS702HG
D1
UF4005
FB
C4
4.7 nF
200 V
G
CONTROL
VCCH
S1/S2
D
IS
HB
R12
220 Ω
C8
330 nF
50 V
C7
1 nF
200 V
C9
22 nF
630 V
R11
24 Ω
C12
47 pF
1 kV 5
1
C11
6.2 nF
1.6 kV
FL4
FL2,3
T1
EEL25.4
FL1
C13
2.2 nF
250 VAC
R14
7.5 kΩ
C15
10 μF
35 V
R23
47 Ω
U2A
LTV817A
C10
330 nF
50 V
C14
10 μF
35 V
D2
STPS30L60CT
R18
10 kΩ
1%
R13
86.6 kΩ
1%
PI-6160-062011
C17
2.2 nF
200 V
U3
LM431AIM3DR
2%
R17
22 kΩ
R15
1 kΩ
R16
1.5 kΩ
C19
3.3 nF
200 V
C16
470 μF
35 V
L1
150 nH
RTN
24 V
LCS700-708
150W 레이저젯 프린터 파워 서플라이
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LCS700-708
HiperLCS 기본 동작
HiperLCS는 고효율, 공진, 가변 주파수 컨버터인 하프 브리지 LLC
컨버터용으로 설계되었습니다. HiperLCS는 드라이버와 MOSFET
이 내장된 LLC 컨트롤러입니다.
LLC 컨버터는 스위칭 하프 사이클 사이에 고정된 데드 타임이
필요합니다. DT/BF 핀의 저항 분배기를 사용하여 VREF와
GROUND 핀 사이에서 데드 타임, 스타트업 시 최대 주파수 및
버스트 기준 주파수를 프로그래밍합니다.
FEEDBACK(FB) 핀은 피드백 루프의 주파수 제어 입력단입니다.
주파수는 FEEDBACK 핀 전류에 비례합니다. FEEDBACK 핀 V-I
특성은 그라운딩 다이오드와 유사합니다.
버스트 모드
FEEDBACK 핀 전류에 영향을 받은 주파수가 DT/BF 핀의 저항
분배기에 의해 프로그래밍된 상한 버스트 기준 주파수(fSTOP, ISTOP)
를 초과하면 출력 MOSFET은 턴 오프되고, 전류가 하한 버스트
기준 주파수(fSTART, ISTART)아래로 떨어지면 스위칭이 다시 시작됩니다.
일단 버스트 모드 제어는 주파수가 fSTART에서 fSTOP으로 올라가고
중지하기를 반복하는 히스테리시스 컨트롤러와 유사합니다. VREF
핀에서 FEEDBACK 핀으로 연결된 외부 부품 네트워크에 따라
최소 및 스타트업의 FEEDBACK 핀 전류가 결정되며, 이에 따라
최소 스위칭 주파수 및 스타트업 스위칭 주파수도 결정됩니다. 이
네트워크의 소프트 스타트 커패시터가 소프트 스타트 타이밍을
결정합니다.
VREF 핀은 FEEDBACK 핀 외부 네트워크에 대한 기준으로써 3.4V
기본값 및 기타 기능을 제공합니다. 이 핀의 최대 전류는 4mA여야
합니다.
Dead-Time/Burst Frequency(DT/BF) 핀에도 그라운딩 다이오드 V-I
특성이 있습니다. VREF에서 GROUND 사이의 저항 분배기는 데드
타임, 최대 스타트업 스위칭 주파수(fMAX) 및 버스트 기준 주파수를
프로그래밍합니다. 저항 분배기에서 DT/BF 핀으로의 전류 흐름에
따라 fMAX가 결정됩니다. 저항 비율은 세 가지 버스트 기준 주파수
비율 중에서 선택되며, 이는 fMAX의 고정값입니다.
OV/UV 핀은 저항 분배기를 통해 고전압 B+ 입력을 센싱합니다.
히스테리시스를 통해 브라운인, 브라운아웃 및 OV를 구현하며
이러한 전압의 비율은 고정됩니다. 사용자는 스타트업을 보장하기
위하여 벌크(입력) 전압 레귤레이션 설정 포인트 오차의 최소치보다
브라운인 전압이 낮도록 저항 분배기 비율을 선택하고, OV 리스타트
전압(하단)은 벌크 전압 설정 포인트 오차의 최대치보다 높도록
저항 분배기 비율을 선택해야 하는데 이는 OV 상단 기준점을
트리거하는 전압 상승이 발생한 후 LCS가 리스타트 하도록
보장하기 위해서입니다. 브라운인, 브라운아웃, OV 비율을 바꿔야
할 필요가 있으면 저항 분배기에 외부 회로를 추가해야 합니다.
VCC 핀 UVLO
VCC 핀에는 히스테리시스가 있는 UVLO 기능이 있습니다. 전압이
VCC 시작 기준값 VUVLO(+)를 초과해야만 HiperLCS가 시작됩니다.
VCC가 VCC 종료 기준값 VUVLO(-)로 떨어지면 HiperLCS가 턴
오프됩니다.
VCCH 핀 UVLO
VCCH 핀은 하이 사이드 드라이버의 서플라이 핀입니다. 이 핀에는
VCC 핀과 유사한 UVLO 기능도 있으며 이는 VCC핀보다 낮은
기준점을 가집니다. 이 기능을 통해 VCCH 핀에 VCC 서플라이로부터
부트스트랩 다이오드 및 직렬 전류 제한 저항과 연결되므로 VCC
보다 약간 낮은 VCCH 전압이 됩니다.
스타트업 및 오토-리스타트
스타트업 전에 소프트 스타트 커패시터를 방전시키고 출력
MOSFET를 OFF 상태로 유지하기 위해 FEEDBACK 핀이
내부적으로 VREF 핀에 풀업됩니다. 스타트업이 시작되면 내부
풀업 저항이 턴 오프되고, 소프트 스타트 커패시터가 충전되며,
출력이 fMAX에서 스위칭하기 시작하고, FEEDBACK 핀 전류가
줄어들고, 스위칭 주파수가 떨어지며, PSU 출력이 증가합니다.
출력이 전압 설정 포인트에 도달하면 옵토커플러가 전도되어
루프가 폐쇄되고 출력이 레귤레이션됩니다.
VCC 핀이 구동될 때마다 전압 분배기 비율을 센싱하고 버스트
기준값을 선택하기 위해 DT/BF 핀이 500ms동안 하이 임피던스
모드로 진입합니다. 이 설정은 다음 VCC 리사이클까지 저장됩니다.
그런 다음, 그라운딩 다이오드와 유사한 DT/BF 핀이 정상 모드에
진입하고 센싱된 전류가 계속적으로 fMAX 주파수를 설정합니다.
버스트 기준 주파수는 fMAX의 비율값입니다. 내부 오실레이터는
FEEDBACK 핀 내부 풀업이 ON 상태일 때마다 fMAX에서 내부
카운터를 실행합니다.
IS, OV/UV 또는 VCC 핀(UVLO)에서 오류가 발생되면 131,072 클럭
사이클 동안 내부 FEEDBACK 핀 풀업 트랜지스터가 ON 상태가
되어 소프트 스타트 커패시터를 완전히 방전시킨 다음 리스타트가
시도됩니다. VCC 리사이클 후 첫 번째 구동까지는 1024 사이클이
소요되며, 이 사이클이 진행되는 동안 처음으로 OV/UV 핀이
브라운인 전압을 초과하는 경우도 포함합니다.
원격 OFF
OV/UV 핀을 그라운드로 풀다운시키거나 IS 핀을 0.9V 이상
풀업시키면 원격OFF가 동작합니다. 두 가지 방법 모두 131,072의
리스타트 사이클을 발생시킵니다. VCC를 풀다운하여 디바이스를
종료할 수도 있고, VCC를 풀업하면 FEEDBACK 핀이 VREF 핀으로
풀업되어 fMAX 1024 클럭 사이클 동안만 소프트 스타트 커패시터가
방전됩니다. 이 방법을 사용할 경우 설계자는 VCC가 풀다운되는
시간과 1024 사이클이 소프트 스타트 커패시터를 방전시키기에
충분한지 확인해야 합니다. 충분하지 않은 경우, 과도한 1차측
전류로 인해 과전류 보호가 동작하지 않도록 로우 사이드 시작
주파수가 충분히 높아야 합니다.
전류 센싱
IS 핀은 1차측 전류를 센싱합니다. 이 핀은 역방향 그라운딩
다이오드와 유사합니다. 이 핀은 마이너스 전류가 <5mA로 제한된
경우 마이너스 전압에 대해 내성을 갖습니다. 따라서 저항값을 >220Ω
으로 제한하는 직렬 전류를 통해 전류 센싱 저항(또는 1차측
커패시티브 전압 분배기 + 센싱 저항)에 연결되어야 합니다. 따라서
이 핀은 AC 파형을 받아들일 수 있으며 정류기 또는 피크 감지
회로가 필요하지 않습니다. IS 핀이 7개 연속 사이클 동안 플러스
피크 전압 0.5V를 센싱하면 오토-리스타트가 동작합니다. IS 핀은
일반적으로 0.9V에서 더 높은, 두 번째 기준값을 가지며, 여기서
단일 펄스를 센싱하면 오토-리스타트가 동작합니다. 두 전압
기준값을 감지하기 위한 최소 펄스 폭 요건은 30ns입니다. 즉,
올바른 탐지를 위해 30ns 넘게 기준값을 초과해야 합니다.
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Rev. E 08/12
LCS700-708
과열 셧다운
HiperLCS에는 래칭 OTP가 있습니다. 기기가 OTP 기준값 아래로
떨어지면 VCCH를 껐다 켜서 동작을 다시 시작해야 합니다.
기본 레이아웃 지침
HiperLCS는 고주파 전력 디바이스이며, 최대 성능을 얻으려면
회로 기판 레이아웃에 세심한 주의를 기울여야 합니다.
바이패스 커패시터는 연결되는 각종 핀까지의 패턴 길이가
최소화되도록 세심하게 배치되고 레이아웃되어야 합니다. 최소 부품
및 패턴 스트레이 인덕턴스를 위해 SMD 부품이 권장됩니다.
표 2에서는 필터링/바이패스가 필요한 핀에 권장되는 바이패스
커패시터 값을 보여줍니다. 가장 민감한 핀부터 가장 민감하지
않은 핀의 순서로 핀을 나열하고 있습니다. 목록의 맨 위에 있는
가장 민감한 핀의 바이패스 커패시터는 패턴 길이를 최소화하기
위하여 배치 시 아래에 있는 핀의 바이패스 커패시터보다 높은 우선
순위를 가집니다. 목록에서 가장 민감한 두 핀, 즉 FEEDBACK과
DT/BF 핀에 노이즈가 유입되면 각각 듀티 사이클과 데드 타임
불균형이 발생합니다.
그림 5와 그림 6에서는 최적의 성능을 위해 그라운드 패턴을
라우팅하기 위한 두 가지 대체 방법을 보여 줍니다. 그림 5에서는
타원형 패드가 있는 LCS용 레이아웃 풋프린트를 보여 줍니다.
이는 IC의 양 단에 있는 바이패스 커패시터의 그라운드 시스템을
직접 연결하는 패턴이 핀 3과 5 간에 전달될 수 있게 합니다.
그림 6에서는 원형 패드가 있는 LCS 레이아웃 풋프린트가 공간
부족으로 인해 패턴이 라우팅되지 않게 하는 경우입니다. 이 경우
그라운드 시스템을 서로 연결하고 JP1에서 라우팅될 핀 3이
옵토커플러에 연결되도록 하기 위해 점퍼(JP1, 1206 크기 0W 저항)
가 사용됩니다.
트랜스포머 T1은 di/dt 고신호와 dv/dt 노이즈 모두에 대한 소스입니다.
첫 번째는 민감한 회로에 자기적으로 커플링될 수 있지만 두 번째는
정전기 커플링을 통해 노이즈를 유입할 수 있습니다. 정전기 노이즈
커플링은 트랜스포머 코어를 그라운드하여 줄일 수 있지만 경제적인
측면에서 트랜스포머 주변의 스트레이 자기장을 줄이려면 효율의
급격한 저하를 감수해야 합니다. 민감한 패턴 및 부품(예: 옵토커플러)
은 노이즈의 영향을 방지하기 위해 트랜스포머와 멀리 떨어진 곳에
배치해야 합니다.
Pin
복귀 핀
권장 값
참고
FEEDBACK(FB)
GROUND
4.7nF(250kHz)
낮은 주파수에서는 값을 비례해서 높이십시오(예: 100kHz에서
10nF). 피드백 루프 특성의 일부인 FEEDBACK 핀 입력 임피던
스를 사용하여 극점을 형성합니다. 예상 게인 크로스오버 주파
수에서 과도한 위상 변이가 유입되지 않아야 합니다. FEEDBACK
핀에 노이즈가 유입되면 듀티 사이클 불균형이 발생합니다.
DEAD-TIME/BURST
FREQUENCY(DT/BF)
GROUND
4.7nF
이 커패시터의 시정수와 DT/BF 핀에 연결된 저항의 소스
임피던스는 100µs 미만이어야 합니다. DT/BF 핀에
노이즈가 유입되면 데드 타임 불균형이 발생합니다.
CURRENT SENSE(IS)
GROUND
1nF(250kHz)
이 핀에 대한 값은 LLC 스테이지 동작 주파수에 비례해서
변경됩니다. 권장값인 220W 직렬 저항과 함께 RC 로우
패스 필터를 형성합니다. 1차측 전류 센싱의 AC 신호가
변경되서는 안 됩니다.
VCC
GROUND
1mF 세라믹
VREF
GROUND
1mF 세라믹
VCCH
HB
0.1mF - 0.47mF
부트스트랩 커패시터. 하이 사이드 MOSFET을 턴온하기
위하여 하이 사이드 드라이버에 순간 전류를 제공합니다.
부트스트랩 전류 제한 저항으로(부트스트랩 다이오드와
함께 직렬로) 형성된 시정수는 스타트업 시, 그리고 첫 번째
스위칭 사이클에서 버스트 모드 작동 중 몇몇 스위칭
사이클 동안의 VCCH UVLO를 지연시킵니다.
DRAIN
(DC 버스)
S1, S2
10-22nF SMD 세라믹
최소값과 22-100nF 스루홀
1차측 RMS 전류의 암페어당 총 22nF. SMD 부품은 IC
바로 옆에 있어야 하고 짧은 패턴으로 가깝게 연결되어야
합니다. 이렇게 하면 하드 스위칭(ZVS 손실) 과도 중 D-S의
링잉이 방지됩니다. 또한 고주파수 EMI가 감소됩니다.
OV/UV
GROUND
4.7nF
표 2.
바이패스 커패시터 표(중요도순)
6
Rev. E 08/12
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LCS700-708
그림 7에서는 FEEDBACK 핀에 연결된 옵토커플러 및 패턴의 기본
라우팅 예를 보여 줍니다. 옵토커플러는 노이즈 영향을 줄이기 위해
트랜스포머와 멀리 떨어진 곳에 배치되어 있습니다. 옵토커플러
출력 패턴(핀 3)은 "액티브" 부품 및 패턴(예: T1 및 커패시터 C12)
과의 거리를 증가시키도록 라우팅됩니다. 저항 R20은 옵토커플러
패턴에 영향을 주는 모든 노이즈가 U1의 FEEDBACK 핀에 도달하기
전에 R20 및 C4의 조합에 의해 필터링되도록 옵토커플러 U2가
아닌 U1에 가깝게 배치됩니다. C4는 U1의 FEEDBACK 핀(핀 4)과
바로 근접한 곳에 배치됩니다.
VCCH는 고전압 울트라 패스트 다이오드 및 직렬로 연결된 2.2W
저항을 통해 대기 전원에 연결됩니다. 이 다이오드 저항 네트워크는
내부 LLC 로우 사이드 MOSFET이 ON 상태가 될 때마다 VCCH
바이패스/저장 커패시터를 충전합니다. 저항은 피크 순간 충전
전류를 제한합니다. 그림 8에서 R6 및 D1을 참조하십시오.
G핀
그림 5.
IC 신호 핀의 바이패스 커패시터 배치
그림 6.
점퍼와 원형 패드를 사용하여 두 그라운드를 연결한 LCS 풋프린트의 대체 레이아웃
(표시 부분)
7
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소신호 바이패스 커패시터
그림 5를 참조하십시오. FEEDBACK, DT/BF, IS, VREF, OV/UV 및
VCC 핀에서 핀 연결 패턴 및 GROUND 핀으로의 패턴이 짧도록 해
주는 소신호 바이패스 커패시터의 위치를 확인하십시오. GROUND
핀과 SOURCE 핀 또는 인쇄 회로 기판의 B- 버스가 연결되어 있지
않습니다.
그림 7.
VCCH 바이패스 커패시터
그림 8을 참조하십시오. HB 핀과 VCCH 핀으로의 연결을 짧게
해주는 VCCH 커패시터(강조 표시됨)의 위치를 확인하십시오.
드레인과 소스 간 고전압 바이패스 커패시터
그림 9를 참조하십시오. D 핀과 S 핀으로의 PCB 패턴 길이를
최소화하도록 IC에 배치된 B+와 B- 간 고전압 바이패스 커패시터
(강조 표시됨)의 위치를 확인하십시오.
옵토커플러 및 FEEDBACK 핀으로 연결되는 패턴의 기본 라우팅
그림 8.
VCCH 커패시터 배치
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부트스트랩 회로 및 HB 노드 레이아웃
그림 10을 참조하십시오. 부트스트랩 다이오드, 커패시터, 저항의
위치 및 HB 패턴 라우팅을 확인하십시오. 이렇게 한 목적은 피드백
옵토커플러와 같은 소신호 부품 및 패턴과 거리를 두기 위해서입니다.
이 노드에서 PCB 패턴의 면적을 불필요하게 늘리지 마십시오.
저압 회로에 대한 dv/dt(커패시티브) 커플링이 증가하게 됩니다.
트랜스포머 2차측
트랜스포머 2차측 핀, 출력 다이오드 및 메인 출력 커패시터는 서로
가깝게 배치하고 짧고 굵은 패턴을 사용하여 라우팅해야 합니다.
이는 2차측 전류 대칭과 출력 다이오드 역 전압 스트레스 최소화에
매우 중요합니다. 세라믹 커패시터를 사용하면 트랜스포머 2차측
핀과 출력 정류기 사이에 배치가 가능해져 매우 타이트한
레이아웃이 생성됩니다. 그림 11을 참조하십시오. 2차측 권선은
보빈에 감기 전에 서로 꼬아야 합니다. 이렇게 하면 권선 간 누설
인덕턴스가 최소화되고 전류 대칭이 크게 개선되며 출력 다이오드
역 전압 스트레스가 최소화됩니다. 2단 출력 설계의 경우에도
권선을 꼬아서 감아야 합니다.
드레인
소스
그림 9.
B+ 및 B- 고전압 바이패스 커패시터 배치
9
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트랜스포머 1차측
하이 사이드
그림 10.
부트스트랩 다이오드, 커패시터, 저항 및 고전압 패턴 라우팅 배치
2차측
출력
커패시터
정류기
중앙
탭
2차측
그림 11.
루프 영역 최소화 및 동일화를 위해 트랜스포머 2차측 핀과 출력 정류
기 간 커패시터 배치
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주요 설계 세부 사항
LLC 컨버터는 가변 주파수 공진형 컨버터입니다. 입력 전압이
감소하면 출력 레귤레이션을 유지하기 위해 주파수가 감소하며,
부하가 감소하면 주파수가 증가해야 합니다. 컨버터가 직렬 공진
주파수에서 동작할 경우 주파수가 부하에 따라 변하는 일이 거의
없습니다. 필요한 최소 동작 주파수는 브라운아웃 전압(최소 입력
전압) 및 풀부하에서 발생합니다.
동작 주파수 선택
구리를 최소로 사용하여 비용을 최대로 낮추고 트랜스포머 크기를
최소로 줄이기 위한 권장 동작 주파수는 ~250kHz입니다. 이렇게
하면 전해 커패시터를 대신하여 저가의 세라믹 출력 커패시터를
사용할 수 있으며, 특히 고출력 전압(≥ 12V)에서 유용합니다. 사용
중인 코어와 보빈이 250kHz에서 누설 인덕턴스가 너무 심할 경우
180kHz에서 동작하면 훌륭한 성능을 얻을 수 있습니다. 250kHz
에서 최적의 효율을 얻으려면 1차측 권선에 AWG #44(0.05mm),
2차측 권선에 AWG #42(0.07mm) 리츠 와이어를 사용하는 것이
좋습니다. 두꺼운 저가형 리츠 와이어를 사용할 수도 있지만 구리
손실이 증가하고 효율이 낮아집니다. 리츠 와이어(AWG #38 또는
0.1mm)는 매우 낮은 주파수(60-70kHz)에 적합하며 훨씬 큰
트랜스포머와 매우 긴 리츠 와이어가 필요합니다.
동작 주파수가 130kHz인 경우에도 PC44 또는 동급의 코어
재료를 사용하는 것이 손실을 줄이는 방법입니다. 특정 트랜스포머
설계의 경우, 작은 공진 커패시터를 교체하는 방법으로 주파수를
높이면 감소한 AC 자속 밀도 BAC로 인하여 코어 손실이 감소하고
구리 손실이 증가합니다. 코어 손실은 주파수보다 자속 밀도의
기능이 강해서 발생하는 현상입니다. 주파수가 높아지면 와전류
손실로 인해 구리 손실이 증가합니다.
공칭 동작 주파수가 300kHz를 초과할 경우 구리의 와전류 손실이
증가하고, 전력이 2차측으로 전달되는 시간에 악영향을 주는 1차측
슬루 시간(ZVS 전환 시간)에 엄청난 시간이 소비되므로 효율이
급격하게 떨어지기 시작합니다.
공진 탱크 및 트랜스포머 설계
전체 설계 프로세스를 설명하는 PIXls HiperLCS 스프레드시트
사용 방법은 Application Note AN-55를 참조하십시오.
1차측 인덕턴스
HiperLCS에 대한 최적의 파워트레인 설계는 모든 정상 상태
조건에서 ZVS 손실을 최소로 줄이는 1차측 인덕턴스를 사용합니다.
비정상 상태 조건에서 발생하는 일부 ZVS 손실은 허용됩니다. 1
차측 인덕턴스를 줄이면 ZVS 동작 범위를 증가시키는 자기 전류가
높아지지만, 높아진 자기 전류로 인해 손실이 증가하고 효율이
떨어집니다.
처음 설계할 때에 사용할 1차측 인덕턴스는 디바이스 크기, 정격
부하, 최소 입력 전압, 원하는 동작 주파수에 따라 결정되며 PIXls
스프레드시트에서 제공됩니다. LPRI는 통합형 트랜스포머(높은 누설
인덕턴스)의 1차측 인덕턴스이거나 또는 외부 직렬 인덕턴스를
사용할 경우 이 인덕턴스와 트랜스포머 1차측 인덕턴스의 합계가
됩니다.
누설 인덕턴스
KRATIO 파라미터는 누설 인덕턴스의 함수입니다.
K RATIO = L PRI - 1
L RES
권장하는 KRATIO는 2.5-7입니다. 이에 따라 허용 가능한 누설
인덕턴스 범위가 결정됩니다.
LRES는 통합형 트랜스포머의 누설 인덕턴스이며, 별도의 직렬
인덕터를 사용할 경우 이 인덕턴스와 트랜스포머 누설 인덕턴스의
합계에 해당합니다.
KRATIO가 낮으면(높은 누설 인덕턴스) 최소 입력 전압에서 레귤레이션이
불가능하거나 누설 자속으로 인해 트랜스포머 구리 손실이 증가할
수 있습니다. KRATIO 가 높으면(낮은 누설 인덕턴스) 저전압에서 높은
피크와 RMS 전류가 발생하므로 적절하게 넓은 범위에서 ZVS를
동작하려면 더 낮은 1차측 인덕턴스가 필요합니다. 이렇게 할 경우
공진 순환 전류가 증가하여 효율이 떨어집니다.
설계자가 사용할 수 있는 코어 및 보빈 설계에 따라 누설 인덕턴스의
조정 여부가 제한될 수 있습니다. 하지만 상대적으로 광범위한 누설
인덕턴스 값에서 뛰어난 성능을 얻을 수 있습니다.
KRATIO는 LLC가 입력 전압 범위에서 레귤레이션을 유지할 수
있도록 동작에 필요한 주파수 범위에 직접적인 영향을 미칩니다.
KRATIO 가 증가하면 이 주파수 범위는 높아지고 fMIN은 낮아집니다.
낮은 fMIN은 일반적으로 높은 BAC에서 실행되는 낮은 주파수 설계의
유일한 잠재적 문제입니다. 이 경우 fMIN에서 동작 시 코어가 포화
상태에 도달할 수 있습니다. fMIN에서의 동작은 입력 전압이 최소
(입력 브라운아웃)일 때 발생합니다.
분리된 공진 인덕터를 사용하는 설계의 경우, 작은(KRATIO = 7)
인덕턴스를 사용하면 인덕터의 크기와 비용을 최소화할 수
있습니다.
누설 인덕턴스 조정
일반적으로 1차측과 2차측으로 분할된 보빈이 LLC 컨버터에
사용됩니다. 1차측과 2차측 턴 수를 증가 또는 감소시키면(턴비는
유지) 누설 인덕턴스가 1차측 권선 범위에 비례해서 변경됩니다.
누설 인덕턴스가 너무 크면 3섹션 보빈을 사용하여 해결할 수
있습니다. 3섹션 보빈에서 2차측이 가운데 섹션에 위치하고 1차측
권선은 직렬로 연결된 2개의 부분으로 나뉩니다.
마지막으로 누설 인덕턴스가 너무 낮으면 외부 인덕터를 추가할 수
있습니다.
공진 주파수
직렬 공진 주파수는 LRES와 공진 커패시터 CRES의 함수입니다. LRES
값이 정해져 있는 경우, CRES 값을 원하는 직렬 공진 주파수 fRES에
맞게 조정할 수 있습니다. 최적의 효율성을 위해 공진 주파수는 정격
입력 전압에서 목표 동작 주파수에 가깝게 설정되어 있습니다.
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동작 주파수 및 주파수 비율
공진 주파수 비율 fRATIO은 다음과 같이 정의됩니다.
fRATIO =
fSW
fRES
fRATIO = 1은 컨버터가 직렬 공진 주파수에서 동작 중임을 나타냅니다.
fRATIO의 주요 결정 요소는 트랜스포머 턴비입니다. 1차측 턴 수가
증가하면 입력 및 출력 전압의 fRATIO가 낮아집니다.
정격 입력 전압에서 권장하는 fRATIO는 0.92–0.97입니다. 출력
정류기 선택을 무시할 경우, 공진에서 동작하는 것이 공진
파워트레인의 효율을 최대로 끌어낼 때가 종종 있습니다. 하지만
공진보다 약간 아래에서 동작하는 경우 정류기가 불연속 전도성
모드에 진입하게 되어 저전압 다이오드 또는 동기화 MOSFET를
사용할 수 있으므로 손실이 감소하고 전체 효율이 증가합니다.
왜냐하면 입력 전압이 높아서 컨버터가 공진보다 위에서 동작해야
할 때 정류기가 폭이 작은 연속 모드로 동작하여 전류의 크기를
줄이고 스트레이 인덕턴스 전압 스파이크를 줄이기 때문입니다.
스트레이 인덕턴스는 2차측 위상과 정류기 및 출력 커패시터와
연결된 스트레이 인덕턴스 사이의 누설 인덕턴스로 구성됩니다.
이와 반대로 매우 낮은 fRATIO(<0.8)에서 동작할 경우, 높은 RMS와
피크 전류가 발생합니다. 경우에 따라 이것이 최적의 설계가 되기도
합니다. 입력 전압이 높은 경우에도 낮은 정격 전압, 낮은 VF
정류기가 연속 전도성 모드로 동작하지 않도록 사용이 가능하므로
전압 스파이크가 발생하지 않아서 정격 전압을 낮출 수 있습니다.
다음 식이 성립하면 모든 LLC 하프 브리지 컨버터가 공진에서
동작합니다.
VIN
2
VOUT
= n EQ
nEQ는 회로 턴비와 동일한 트랜스포머에 있습니다. 트랜스포머의
nEQ는 물리적 턴비 NPRI/NSEC보다 낮다는 점에 유의해야 합니다.
2차측 턴 수는 각 하프 2차측의 턴 수입니다. 위 식의 VOUT는 출력
전압 + 다이오드 전압 강하와 같습니다. 약수 "2" 는 하프 브리지
구성을 의미하며, 각 하프 사이클은 각 2차측 하프에 입력 전압의
절반을 전도합니다.
데드 타임 선택
HiperLCS를 사용하는 대부분의 설계는 전력 및 동작 주파수에
관계없이 290 - 360ns 사이의 데드 타임에서 잘 동작합니다. 낮은
VBROWNOUT을 요구하는 설계는 데드 타임이 짧아야 합니다.
데드 타임 설정은 저전압/최대부하(저주파수)와 최소부하/고전압
(고주파수) 조건 간에 절충해야 합니다. 저전압/최대부하 동작은
짧은 데드 타임이 적합하고 최소부하/고전압은 긴 데드 타임이
적합합니다.
정상 상태 동작에서 이와 같은 조건이 발생하지 않으면, 즉 출력
홀드업 시간의 경우 일부 ZVS 손실이 발생하기는 하지만 저전압/
최대부하 동작시 최적의 데드 타임보다 길게 설정할 수 있습니다.
정상 상태 동작에서 ZVS가 손실되는 동작은 내부 전력 소모로
이어지므로 피해야 합니다.
데드 타임을 고전압/최소부하 동작에 최적인 데드 타임보다 짧게
설정하면 피드백 신호가 반전되고 HiperLCS가 강제로 버스트
모드로 진입합니다. 버스트 모드 동작이 가능하다면(즉 반복
비율이 가청 노이즈를 발생시키지 않고, HiperLCS가 버스트
모드를 출입할수 있는 정도의 큰 과도 신호가 허용되는 경우) 짧은
데드 타임을 사용할 수 있습니다. PFC 회로가 있는 경우, 부하 급감
(예: 부하 단계 100%에서 1%까지)은 일시적으로 과도 입력 전압
상태를 보입니다(예: LLC 단으로의 입력 전압은 380V에서 410V
까지 증가하고 상대적으로 느리게 380V로 돌아감). 그리고 버스트
주파수 기준값 설정은 설계자가 버스트 모드를 조절하는 데 사용할
수 있는 또 다른 변수입니다.
OV/UV 핀
입력(B+) 전압을 모니터링하는 HiperLCS OV/UV 핀은 브라운인
(ON 상태) 기준값(VSD(H))의 79%, 즉 일반적으로 2.4V인 브라운아웃
셧다운 기준값(VSD(L))을 가집니다. 과전압(OV) 록아웃 셧다운
기준값(VOV(H))은 일반적으로 브라운인 스타트업 기준값의 131%
이며 126%는 OV 리스타트 지점(VOV(L))입니다. 이러한 기준값
비율은 고정되어 있으며, PFC 회로의 출력 전압에 적합한 비율을
선택합니다. 저항 분배기 비율을 선택할 때는 부품 내성을 고려하여
브라운인 지점이 항상 PFC 출력 설정 포인트보다 작고, OV
리스타트(하단) 기준값이 항상 PFC 출력 설정 포인트보다 큰
상태로 유지되는 값을 선택해야 합니다.
공진 커패시터 또는 인덕턴스 값이 변경되면 스위칭 주파수와
공진 주파수가 모두 변경되지만 fRATIO는 거의 변하지 않습니다.
출력 홀드업 시간 동안 전압이 브라운아웃 기준값까지 떨어지면
HiperLCS가 스위칭을 중지하게 됩니다.
지정된 설계의 경우 LLC가 공진 시 동작하는 입력 전압은
VINPUT(RESONANCE)입니다. 이 전압 아래에서 LLC는 낮은 주파수(공진
아래)에서 동작합니다. 따라서 정격 입력 전압에서 권장하는 fRATIO ≈
0.95의 경우 VINPUT(RESONANCE)이 정격 전압보다 약간 높을 것입니다.
입력 전압이 가변적이고(예: PFC 레귤레이터가 없는 경우) 변화
폭이 24%보다 큰 경우, 저항 분배기에 외부 회로를 사용하여 OV
기준값을 높여야 합니다. VBROWNOUT을 기본 비율 아래로 떨어뜨려야
하는 경우에도 외부 회로가 필요합니다.
가변 정격 입력 전압(예: PFC 레귤레이터가 없는 경우)을 사용하는
설계의 경우, VINPUT(RESONANCE)이 최대 입력 전압과 최소 입력 전압의
중간에 오도록 초기 턴비를 설정하는 것이 좋습니다. 가변 출력 전압
(예: 정전류 레귤레이션 출력) 설계의 경우에는 공진에서 LLC를 최소
출력 전압과 최대 출력 전압의 중간에서 동작하도록 초기 턴비를
설정하는 것이 좋습니다.
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최소 필요 LLC 게인을 위해 선택된
Enable 핀 저항 분배기
495V
VOVH
475V
385V
376V
최소 출력 유지 커패시턴스를 위해 선택된
Enable 핀 저항 분배기
VOVL
436V
VOVH
418V
385V
VSDH
331V
298V
VOVL
VSDH
VSDL
262V
VSDL
200V
200V
PI-6154-113010
그림 14.
최소 및 최대 분배기 비율에서 385V 공칭 입력 전압 시 OV/UV 핀 전압 기준값
그림 14의 왼쪽에 있는 예에서, 저항 분배기는 브라운인 기준값이
VPFC 설정 포인트 385V 바로 아래인 376V가 되도록 설정되었습니다.
OV 셧다운 기준값은 디바이스 최대 VDS 등급인 530V에 대해
적절한 마진을 제공하는 495V입니다. 이는 필요한 LLC 게인을
최소화하고 브라운아웃의 피크 전류를 최소화합니다. 그림 14의
오른쪽에 있는 예에서 OV 리스타트 기준값은 VPFC 바로 위인 418V
로 설정되었습니다. 이는 벌크 커패시터 값의 출력 홀드업 시간을
최대화합니다.
VREF
RFMAX
DT/BF
RBURST
OV/UV 핀에는 핀 오픈 상태를 검출하기 위해 5MW 풀다운이
있습니다.
GND
OV/UV 핀 분배기에 권장되는 풀다운 저항 값은 20kW-22kW
입니다. 저항 값이 너무 클 경우 핀 풀다운 전류로 인해 정확도가
떨어지고, 값이 작으면 전력 손실이 커집니다.
DT/BF 핀
DT/BF 핀은 VCC가 인가된 후 500µs 동안 높은 임피던스 모드에
진입하여 전압 분배기 비율을 센싱합니다. 그리고 HiperLCS가
스위칭을 시작하기 전에 핀 전압을 센싱합니다. 그림 15를
참조하십시오.
세 가지 버스트 기준값 중에 선택할 수 있습니다. 이에 따라
버스트 시작 및 중지 스위칭 주파수가 결정됩니다. 표 3을
참조하십시오.
적절한 선택을 위해 표 3에 따라 RFMAX에 대한 RBURST의 비율을
설정합니다.
표 3.
버스트 기준값
1
RBURST / RFMAX
19
2
9
3
5.67
PI-6460-051811
그림 15.
DT/BF 핀 분배기
버스트 기준값 감지 후 그라운딩 다이오드와 유사한 DT/BF 핀이
일반적으로 0.66V 및 1.1kΩ인 테브닌(Thevenin) 등가 회로를
사용하여 정상 모드로 동작하고 전류를 싱크합니다. 저항
분배기에서 핀으로 흐르는 전류에 따라 데드 타임 및 최대 주파수
fMAX가 결정됩니다. 데드 타임과 fMAX 간의 관계는 고정되어 있으며
다음 식을 사용하여 대략적으로 계산됩니다.
fMAX ^kHz h =
270000
Dead - Time ^nsh
DT/BF 핀 전류와 fMAX간의 관계 및 스위칭 주파수와 FEEDBACK
핀 전류(특성 동일) 간 관계는 그림 16에 나와 있습니다.
버스트 모드 시작 및 중지 주파수 기준값은 DT/BF 핀의 저항
분배기 비율에 따라 설정되는 버스트 기준값에 따라 달라지는 fMAX
의 비율값입니다.
버스트 기준값 선택 표
버스트 기준값 설정은 VCC가 파워 다운될 때까지 저장됩니다.
표 4.
버스트 기준값
설정
fSTART/fMAX
fSTOP/fMAX
1
7/16
8/16
2
6/16
7/16
3
5/16
6/16
공칭 버스트 시작 주파수 및 중지 주파수(fMAX 비율)
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400
fSTART (kHz)
400
전류(µA)
300
250
200
350
300
250
150
100
200
50
150
250
0
0
200
400
600
800
그림 16.
FEEDBACK 핀 및 DT/BF 핀 전류와 주파수
표 5.
최소 권장 데드 타임은 275ns이고 따라서 최대 fMAX 설정은 1MHz
입니다.
RFMAX의 선택을 간소화하려면 그림 17에서 선택 곡선을 참조하십시오.
PI-6458-051911
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
250
300
350
400
데드 타임(ns)
그림 17.
세 가지 버스트 기준값에 따른 RFMAX와 데드 타임
450
450
여러 버스트 기준값(BT1, BT2, BT3)에 따른 fSTART(하단 버스트 기준 주
파수)와 데드 타임
버스트 기준값설정
fSTOP / fSTART
1
1.14
2
1.17
3
1.20
fSTOP/fSTART 비율과 버스트 기준값 선택.
FEEDBACK 핀
FEEDBACK 핀은 전압 레귤레이션 피드백 핀입니다. 0.65V 및
2.5kΩ의 일반적 테브닌(Thevenin) 등가 회로를 포함합니다. 정상
동작 시 이 핀은 전류를 싱크합니다. 그리고 오토-리스타트 OFF
상태 및 스타트업 전 지연 시간 동안 소프트 스타트 커패시터를
방전시키기 위해 내부적으로 VREF에 풀업됩니다. 핀에 유입되는
전류에 따라 스위칭 주파수가 달라집니다. 전류가 높을수록
주파수도 높아지고, 따라서 LLC 출력 전압이 감소합니다. 일반적인
애플리케이션에서 VREF 핀에 연결된 옵토커플러는 저항 네트워크를
통해 FEEDBACK 핀에서 풀업됩니다. 옵토커플러는 출력이 증가할
때 FEEDBACK 핀 전류를 증가시키는 소스로 구성됩니다.
옵토커플러, FEEDBACK 핀 및 VREF 핀 간 저항 네트워크에 따라
옵토커플러가 컷오프에서 포화 상태로 전환되면서 명령할 수 있는
최소 및 최대 FEEDBACK 핀 전류(그리고 최소 및 최대 동작 주파수)
가 결정됩니다. 이러한 네트워크에는 소프트 스타트 타이밍 커패시터
CSTART(그림 19)도 포함합니다.
이 네트워크에 의해 설정되는 최소 주파수는 최소 입력 전압에서
파워트레인에 필요한 주파수보다 낮아야 합니다. 그림 19에서는
RFMIN과 RSTART의 합계로 최소 주파수가 결정됩니다. 옵토커플러가
차단된 경우에는 이러한 두 저항에 의해 FEEDBACK 핀 전류가
500 결정됩니다. 정상 동작 중에는 CSTART가 무시될 수 있습니다.
스타트업 주파수를 결정하는 RSTART와 버스트 모드 시작(하단) 기준
주파수인 fSTART를 혼동하지 않도록 합니다.
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500
버스트 모드에서 주파수는 fSTART에서 fSTOP으로 변한 다음 스위칭이
중지되고 난 뒤 사이클이 반복됩니다.
fMAX는 HiperLCS가 오토-리스타트 사이클의 OFF 상태에 있거나
스위칭하기 전 구동 지연 상태인 경우에 내부 카운터가 실행되는
주파수입니다.
BT1
BT2
BT3
400
fSTOP 대 fSTART 비율은 고정되며 버스트 기준값 설정에 따라
달라집니다(표 5 참조).
예를 들어 BT2가 선택되고 fMAX가 800kHz인 경우 fSTART는 300kHz
이고 fSTOP은 350kHz입니다. 정상 동작 시 부하는 감소하고
주파수가 350kHz로 상승하면 스위칭은 중지됩니다. 이로 인해
출력 전압이 감소하고 피드백 루프가 FEEDBACK 핀 전류를
감소시킵니다. 전류가 300kHz에 해당하는 값으로 감소하면
스위칭이 시작되고 사이클이 반복됩니다. 그러나 스타트업
모드에서는 fSTOP과 fMAX(위 예에서는 250kHz 및 800kHz) 사이의
주파수에서 스위칭할 수 있습니다. 스위칭 주파수가 fSTOP 아래로
떨어지면 스타트업 모드가 종료되고, 피드백 루프가 fSTOP보다 큰
스위칭 주파수를 생성하려고 하면 HiperLCS가 버스트 모드에
진입하게 됩니다.
12.0
350
데드 타임(ns)
그림 18.
13.0
300
1000
주파수(kHz)
RFMAX (kΩ)
BT1
BT2
BT3
450
350
PI-6457-051911
500
PI-6150-052011
450
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10 µs/div
῏◯㘃#᠋㘻 ≈ 50%
3.4V
VREF
RFMIN
CSTART
RSTART
U1B
IPRI
D1
FB
CFB
4.7nF
VHB
850 ns/div
ROPTO
RLOAD
GND
~850kHz
PI-6118-051711
그림 20.
ZVS⪣ ⓛ☯
fMAX에서 버스팅 시 ZVS의 손실로 인해 높은 내부 손실이
발생하며 이를 피해야 합니다.
추가 부하 저항이 있는 피드백 네트워크
300
PI-6151-060911
스타트업 시 CSTART의 전압은 0이 되므로 FEEDBACK 핀 전류는
RSTART의 값에 따라 결정됩니다. 최소 스타트업 피크 전류의 경우
스타트업 스위칭 주파수가 fMAX에서 시작하도록 FEEDBACK 핀
전류가 DT/BF 핀 전류와 일치하거나 약간 초과해야 합니다. RSTART의
결과 값은 DT/BF 핀의 풀업 저항 값보다 약 10% 정도 낮습니다.
CSTART가 충전됨에 따라 주파수는 낮아집니다. RSTART가 fMAX에서
스타트업을 하게하는 CSTART보다 작으면 스타트업 스위칭 전에 추가
지연이 발생합니다. PIXls HiperLCS 스프레드시트를 참조하십시오.
100
RFB (kΩ)
그림 19.
PI-6463-060711
LCS700-708
50
20
10
저항 RLOAD는 버스트 모드 중에 옵토커플러에 부하를 제공하고 큰
신호 과도 응답 속도를 높입니다. 권장 값은 ~4.7kΩ입니다. 다이오드
D1은 옵토커플러가 차단된 경우 RLOAD가 RFMIN을 로드하지 못하게
합니다. 다이오드 D1은 생략될 수 있으며, 저항 값의 조합으로 원하는
fMIN을 달성할 수 있지만 결과 오차는 적습니다. 저항 ROPTO는 ESD
및 PSU의 서지 내성을 향상시킵니다. 또한 버스트 모드 출력 리플
전압을 높입니다. 이 저항의 최대값은 옵토커플러가 포화 상태인
경우 FEEDBACK 핀의 전류는 DT/BF 핀 전류와 같도록, 전압은
2.0V가 되도록 설정해야 합니다(PIXls HiperLCS 스프레드시트
참조). 이는 피드백 루프가 fSTOP 아래로 스위칭 주파수가 떨어지도록
허용하지 않아 HiperLCS가 스타트업 모드를 종료하지 않는 경우
fMAX에서 버스트하여 경부하에서 레귤레이션할 수 있도록 하기
위함입니다. 그러나 fMAX에서 버스트할 경우 ZVS 손실로 인해 높은
내부 손실이 발생할 수 있으므로 이러한 상황은 피해야 합니다.
그림 20를 참조하십시오.
커패시터 CSTART는 스타트업 시, 브라운아웃 및 풀부하에서 측정된
피크 전류 바로 아래인 7 연속 사이클 피크 전류를 나타내는 최소
가능 값으로 지정해야 합니다. 값이 더 크면 스타트업 속도가
느려지고 fSTOP에 도달하지 못할 가능성이 높아집니다. 이 경우
HiperLCS가 하이 라인 및 최소 부하에서 구동 중이면 스타트업
모드가 종료되지 못해서 결과적으로 HiperLCS가 fSTART와 fSTOP
사이가 아니라 fMAX에서 버스트됩니다.
RFMIN 및 RSTART를 계산하려면 FEEDBACK 핀에서 VREF 핀으로의
공칭 저항을 설명하는 다음과 같은 식을 사용하십시오.
R FB =
3574
f ^0.6041 + 0.1193 # LOG^ f hh
4
20
50
100
200
500
1000
ⷦ㟶✂(kHz)
그림 21.
VREF-FB 외부 저항과 주파수
fMAX에서 스타트업을 생성하는 최소 RSTART를 계산하려면 데드 타임
및 fMAX와 관련된 식에서처럼 위의 식에 f = fMAX를 사용하십시오.
fMIN을 설정하려면 위의 식에 f = fMIN × 0.93을 사용하십시오. 여기서
0.93은 최악의 경우 주파수 오차가 -7%가 되더라도 주파수가 fMIN
아래로 내려가서 레귤레이션을 VBROWNOUT으로 보장하기 위함입니다.
RFB에 대해 계산된 결과 값을 사용하여 RFMIN을 계산하십시오.
R FMIN = R FB - R START
RFMIN 및 RSTART의 합계가 fMIN입니다.
4.7nF 디커플링 커패시터 CFB(그림 19 참조)는 FEEDBACK 핀이
제공하는 2.5kΩ 입력 저항과 함께 LLC 전달 함수에 극점을
형성합니다. 이는 피드백 루프에 상당한 위상 지연(phase lag)을
추가할 수 있습니다. 크로스오버 주파수가 3kHz인 250kHz 설계의
일반 값은 4.7nF입니다. 루프 불안정성을 방지하기 위해 4.7nF
커패시터의 값은 임의로 높여서는 안 됩니다. 한편 불충분한
FEEDBACK 핀 바이패스 커패시턴스 또는 부적절한 레이아웃은
듀티 사이클 비대칭을 유발할 수 있습니다.
여기서 RFB는 kΩ이며 f는 kHz입니다.
15
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LCS700-708
1024 또는 131,072 사이클 후(경우에 따라), HiperLCS가 내부 풀업
트랜지스터를 턴 오프하고, 소프트 스타트 커패시터가 충전을
시작합니다. 출력 MOSFET가 fMAX에서 스위칭하고, FEEDBACK
핀의 전류가 감소하며, 주파수가 떨어지기 시작하고, PSU 출력이
증가합니다.
A
4
B
80
70
60
2
⨾㢂⪞(A)
스타트업 시 이 상태는 주파수 fMAX에서 1024 클럭 사이클 동안
유지됩니다. 오토-리스타트의 OFF 상태 시 또는 VCC가 UVLO
기준값 이상으로 유지되는 동안 OV/UV 또는 IS 핀이 트리거된
경우에는 131,072 클럭 사이클 동안 유지됩니다.
PI-6471-052411
6
1⽳ㅬ ⭏Უ
0
50
-2
40
-4
30
-6
⇦㞢(V)
스타트업 및 오토-리스타트
스타트업 및 오토-리스타트 사이클의 OFF 상태 중에 FEEDBACK
핀이 VREF 핀에 내부적으로 풀업됩니다. 이렇게 되면 소프트
스타트 준비를 위해 출력 MOSFET이 OFF 상태로 유지되고 소프트
스타트 커패시터가 방전됩니다.
20
ョ᭰ ⭏⢠
10
-8
0
-10
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
⟆ხ(ms)
예를 들어 fMAX가 800kHz인 경우, VCC 구동 후 스타트업 지연
시간은 1.3ms입니다. IS 또는 OV/UV 핀이 동작된 경우라면
리스타트 지연 시간 164ms를 갖는 오토-리스타트가 발생됩니다.
그림 22.
FEEDBACK 핀에는 DT/BF 핀으로 흐르는 전류와 동일한 전류
제한이 적용됩니다. 이는 스타트업 시 소프트 스타트 커패시터를
충전하는 최대 전류를 제한합니다. RSTART가 이보다 작아서
스타트업에서 DT/BF 핀 전류가 FEEDBACK 핀 전류와 일치하게
되면 추가 지연 시간이 발생됩니다. CSTART는 전류 제한 시 충전되고,
스위칭은 FEEDBACK 핀 전압이 2.0V 아래로 떨어진 경우에만
시작됩니다. 따라서 설계자는 원하는 경우 스타트업 지연 시간을 더
추가할 수 있습니다.
최소값을 사용하면 IS 핀 바이패스 커패시터 값이 최대화되고,
따라서 RC 극점 주파수의 핀 노이즈 제거가 최대화됩니다. IS 핀은
0.5V보다 큰 펄스가 7개 연속으로 발생되면 리스타트를 실행시킵니다.
또한 단일 펄스가 0.9V를 초과해도 리스타트를 실행합니다. 최소
펄스 검색 시간은 일반적으로 30ns입니다. 즉, 펄스는 30ns 넘는
동안 기준 전압보다 높아야 합니다.
소프트 스타트 커패시터가 계속 충전됨에 따라 RSTART와 FEEDBACK
핀을 통과하는 전류가 감소하여 스위칭 주파수가 줄어듭니다. 출력
전압은 올라가고, 피드백 루프가 닫히는 경우에는 옵토커플러가
전도되고 스위칭 주파수와 출력 전압을 제어하기 시작합니다.
원격 OFF
OV/UV 핀을 그라운드로 풀다운하거나 IS핀을 0.9V보다 높게
풀업하면 원격 OFF를 실행시킬 수 있습니다. 두 경우 모두 131,072
의 리스타트 사이클이 발생됩니다. VCC를 풀다운하여 디바이스를
종료할 수도 있고, 풀업하면 FEEDBACK 핀이 VREF 핀으로
풀업되어 소프트 스타트 커패시터가 방전됩니다(1024 fMAX 클럭
사이클에 도달하는 경우일 때만). 이 방법을 사용할 경우 설계자는
VCC가 풀다운된 시간과 1024 사이클이 소프트 스타트 커패시터를
방전시키기에 충분한지 확인해야 합니다. 충분하지 않은 경우
과도한 1차측 전류로 인해 과전류 보호가 동작하지 않도록 로우
사이드 시작 주파수가 충분히 높아야 합니다.
IS 핀
IS 핀에는 일반적으로 0.5V와 0.9V의 2개 기준값이 적용됩니다. IS
핀은 작은 마이너스 전압과 전류를 견딜 수 있으므로 피크 감지기
또는 정류기 회로가 필요하지 않습니다. 이 핀은 역방향 바이어스
그라운딩 다이오드 등가 회로를 포함하며 최대 5mA의 마이너스
전류를 견딜 수 있습니다. 1차측 전류는 1차측 B- 기준 전류 센싱
저항 또는 커패시터 전류 분배기 + 전류 센싱 저항 조합 회로에
의해 샘플링됩니다. 마이너스 전류를 5mA로 제한하려면 센싱
저항과 IS 핀 간에 최대값이 220Ω인 전류 제한 저항이 필요합니다.
일반적인 스타트업 파형. 초기 전류 스파이크 'A'를 관찰하여 1 사이
클 전류 제한 아래인지 확인합니다. fMAX가 높아지면 'A'는 감소합니다.
'B'의 피크가 최대 부하에서 VBROWNOUT의 피크 전류 아래에 있도록 소
프트 스타트 커패시터의 크기를 조정합니다.
그림 23의 "전류 분배기(capacitive divider)" 회로는 전력 소모를
줄이고 단순 전류 센싱 저항 회로를 통해 효율을 개선합니다. 메인
공진 커패시터 C11과 센싱 커패시터 C12의 두 커패시터가 전류
분배기를 형성합니다. C12를 통해 라우팅된 1차측 전류 부분은
다음과 같습니다.
C12
C11 + C12
결과적으로 IS 핀의 전압은 다음과 같습니다.
IP #
C12
C11 + C12
#
R11
여기서 IP는 HB 핀부터 트랜스포머 1차측까지 흐르는 1차측
전류입니다. 센싱 커패시터의 전류는 센싱 저항 R11을 통과합니다.
저항 R11은 전류 제한을 조정합니다. R11의 신호, AC 전압은 로우
패스 필터 R12 및 C7부터 IS 핀까지 통과합니다. R11은 SOURCE
핀이 아니라 GROUND 핀으로 복귀합니다.
권장 직렬 저항 값 220W와 바이패스 커패시터는 로우 패스 필터를
형성하며, 시정수는 동작 주파수에서 전류 센싱 신호에 대해
상당한 감쇠를 유발해서는 안 됩니다. 감쇠 효과는 스타트업 전류
파형의 첫 번째 펄스에서 가장 크며, 회로 단락 테스트 중에
일반적으로 7 사이클 전류 제한을 동작시키는 올바른 셧다운에
영향을 미칠 수도 있습니다. IS 핀 바이패스 커패시터에 가까이
커플링된 프로브를 배치하고 1차측 전류와 파형을 비교하십시오.
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LCS700-708
버스트 모드 동작 및 조정
버스트 모드는 그림 24에서와 같은 일반적인 파형을 생성하게
됩니다. 버스트 펄스 트레인 중 스위치 주파수는 fSTART에서 fSTOP
으로 증가합니다.
PI-6469-062811
24.1
24.0
HB ⳮ⨿(V)
HB핀
400
23.9
300
200
100
㊆ᴏ ẖ㧶 ⳮ⨿(V)
LLC
트랜스포머
0
C12
47pF
1kV
C11
6.8 nF
1 kV
0
IS핀
그림 25.
C7
GROUND 220pF
핀
R12
1kΩ
25
50
⟆ხ(µs)
R11
24Ω
그림 24에서 버스트 펄스 트레인의 처음 몇 개 스위칭 사이클 확대한
모습. 처음 2개 사이클은 하이 사이드 드라이버가 아직 조정되지 않았
음을 보여 줍니다. 이 경우 처음 몇 개 사이클의 스위칭 주파수는
fSTART, 335kHz입니다. 출력단의 링잉은 출력 필터에서 발생됩니다.
S핀
PI-6161-093010
그림 23.
전류 분배기 전류 센싱 회로
PI-6468-062811
24.1
23.9
400
300
200
100
㊆ᴏ ẖ㧶 ⳮ⨿(V)
HB ⳮ⨿(V)
24.0
버스트 펄스 트레인의 시작점에서 초기 출력 리플 스파이크가
무시된 경우, 출력 리플은 톱니 모양과 유사한 형태를 갖습니다.
그림 24에서 출력 리플 파형을 참조하십시오. HiperLCS가 스위칭될
때는 출력 전압이 증가합니다. 스위칭을 중지하면 출력 전압이
감소합니다. 톱니 모양의 위쪽 끝에서는 버스트 펄스 트레인이
종료되는데 피드백 루프가 주파수 = fSTOP을 명령했기 때문입니다.
톱니 모양의 아래쪽 끝에서는 버스트 펄스 트레인이 시작되고 이는
피드백 루프가 주파수 = fSTART를 명령했기 때문입니다. 따라서
버스트 모드 제어는 톱니 모양의 위쪽과 아래쪽이 피드백 루프
게인에 의해 고정되는 히스테리시스 컨트롤러와 유사합니다. 톱니
모양의 하강선은 출력 커패시터가 방전되는 것을 의미합니다. dv/dt
와의 관계를 보면 다음과 같습니다.
I = C # dv
dt
여기서 I는 부하 전류, C는 총 출력 커패시턴스입니다.
0
῏◯㘃 ὣ⁀⩳
50
0
100
톱니 모양의 상승선은 파워트레인의 공급 전류와 부하 전류의
차이에 따라 달라집니다. 본 설계에서 상승선은 입력 전압과 함께
증가합니다.
⟆ხ(ms)
그림 24.
버스트 모드의 일반적인 파형. 무부하에서의 24V/150W HiperLCS 설
계. 초기 스파이크(동그라미 표시) 크기는 포스트 필터 전해 커패시터
ESR에 따라 달라집니다.
이때 버스트 반복율(주파수)은 부하와 함께 증가합니다. 파워트레인이
레귤레이션할 수 있는 지점인 주파수 <fSTOP에서 버스트가
중지됩니다. 부하 전류가 감소하면(과부하에서) 주파수가 증가하고,
fSTOP에 다다르면 버스트가 시작됩니다.
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LCS700-708
PI-6470-062811
24.1
400
23.9
300
200
100
㊆ᴏ ẖ㧶 ⳮ⨿(V)
HBⳮ⨿(V)
24.0
0
일반적인 설계에서 fSTART는 스위칭 주파수보다 20-40% 이상 높은
값으로 선택해야 합니다. 그림 18에서는 fSTART와 데드 타임의 상관
관계를 보여 주고, 표 5에서는 fSTART에 대한 fSTOP의 비율과 버스트
기준값 설정치를 보여 줍니다. 경우에 따라 설계자는 fSTART 및
fSTOP을 변경하기 위해 데드 타임을 약간 변경하도록 선택할 수
있습니다. 일부 설계는 부하가 0이고 입력 전압이 정격 전압을
넘었을 때에만 버스트 모드에 진입할 수 있습니다.
fSTART가 높으면 버스트가 시작되는 부하 기준값이 감소하고, 입력
전압 기준값이 감소하며, 버스트 모드의 출력 리플이 감소하지만
버스트 반복율은 증가하므로 일부 부하 라인에서 가청 노이즈가
유입될 수 있습니다. fSTART의 선택에 따라 HiperLCS가 버스트
모드를 시작하고 해제되는 시점에서 발생되는 큰 신호 과도 응답에
영향을 줍니다.
-5
0
그림 26.
50
100
⟆ხ(µs)
버스트 펄스 트레인(그림 24)의 마지막 몇 개 스위칭 사이클 확대한 모
습. 이 경우 마지막 몇 개 사이클의 스위칭 주파수(fSTOP)는 383kHz입니
다(화살표 부분). 스위칭이 중지된 후 VHB의 링잉은 MOSFET 커패시턴
스의 1차측 인덕턴스 링잉입니다.
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LCS700-708
최대 정격 절대값(6)
순간 반복 D 또는 HB 전류(5) .......................................................
............................ VCC, VCCH = 11.5V, TJ = 25 °C
LCS700................................ ......................... 5.2A
LCS701.......................................................... 7.7A
LCS702....................................................... 10.3A
LCS703 .................................................. 12.9A
LCS705....................................................... 19.3A
LCS708....................................................... 30.9A
순간 반복 D 또는 HB 전류(5) ........................................................
........................... VCC, VCCH = 11.5V, TJ = 125 °C
LCS700......................................................... 4.2A
LCS701......................................................... 6.2A
LCS702......................................................... 8.3A
LCS703 .................................................. 10.4A
LCS705....................................................... 15.6A
LCS708........................................................ 24.9A
DRAIN 핀 전압 D(1) ....................................................-1.3V~530V
하프 브리지 전압, HB(1) ........................................ -1.3V~D + 0.5V
하프-브리지 전압 슬루율, HB ............................. .................. 10V/ns
SUPPLY 핀 전압, VCC(1), VCCH(2) ............................. -0.3V~17.5V
G 핀 전압(1) ............................................................... -0.3V~0.3V
IS 핀 전압(3) ...................................... ................ -0.65~VREF + 0.3V
DT/BF 및 FEEDBACK 핀 전압(3) ..................... -0.3~VREF + 0.3V
OV/UV 핀 전압(3) .............................................. -0.3~VCC + 0.3V
핀 전류(VREF, OV/UV, DT/BF, FEEDBACK, IS)....... .........±100mA
정션 온도 .......................................................... -40 °C~150 °C(7)
보관 온도 .............................................................-65 °C~150 °C
리드 온도(4) .......................................................................260 °C
ESD 등급(JESD22-A114-B, HBM) .........................................2kV
참고:
1. S를 기준으로 한 전압.
2. HB를 기준으로 한 전압.
3. G를 기준으로 한 전압.
4. 케이스에서 1/16인치 거리를 두고 5초 동안 측정한 값.
5. TJ가 < 100°C 이고 드레인 전압이 ≤ 400VDC인 경우, 하나의
사이클의 피크 전류는 t < 460ns 동안 반복 최대 전류를 초과할
수 없습니다.
6. 모든 핀의 최대 전압 정격 절대값이 지정되어 있습니다. 이 값은
초과해서는 안 되는 최대 조건의 절대값입니다. 최대 동작
조건과 최대 정격 절대값 조건 사이의 전압은 기간 내 발생
빈도가 드물고 짧아야 합니다(예: 일시적인 고장 상태). 이러한
조건이 최대 정격 절대값에 대한 제품의 신뢰성을 보장하지는
않지만, 제품에 즉각적인 손상 위험이 있는 범위를 벗어난 경우
적용된 전압의 최대값 수준에 대한 지침으로 사용됩니다.
7. 최대 정션 온도 절대값은 디바이스 손상(가능성 또는 그 외 다른
경우)이 발생할 수 있는 범위를 넘어선 온도입니다.
열 저항
케이스 - 정션 열 저항(1,3):
LCS700(qJC)...................................... ...... 7.6 °C/W
LCS701(qJC).............................. .............. 7.0 °C/W
LCS702(qJC)............................................6.6 °C/W
LCS703(qJC) .......................................6.2 °C/W
LCS705(qJC)............................................5.9 °C/W
LCS708(qJC)............................................5.5 °C/W
히트싱크 - 정션 열 저항(1,2):
LCS700(qJH)............................... .......... 10.1 °C/W
LCS701(qJH)...................................... .......9.5 °C/W
LCS702(qJH)............................... ............. 9.1 °C/W
LCS703(qJH)............................................8.7 °C/W
LCS705(qJH)............................................8.4 °C/W
LCS708(qJH)............................................8.0 °C/W
OT 센서 - 최고 온도 정션 열 오프셋(1,2,4):
LCS700(ΔTJ-OT )............................. ..........4.6 °C/W
파라미터
기호
LCS701(ΔTJ-OT )............................... .........4.0 °C/W
LCS702(ΔTJ-OT )........................................3.5 °C/W
LCS703(ΔTJ-OT ) ...................................3.2 °C/W
LCS705(ΔTJ-OT )........................................2.8 °C/W
LCS708(ΔTJ-OT )........................................2.5 °C/W
참고:
1. 두 개의 전력 스위치가 각각 전체 전력의 절반을 소모합니다.
2. Thermalloy 열 페이스트가 균일하게 적용되는 알루미늄
히트싱크에 장착됩니다. 패키지 중심에 30N보다 큰 수직력이
적용되는 클립이 장착됩니다.
3. 케이스 - 정션 열 저항은 패키지 뒷면의 중심에서 측정된 최고
온도의 정션, 케이스 온도를 기준으로 합니다.
4. 최고 온도의 정션과 과열 센서 간 온도 차 입니다.
조건
SOURCE = 0V,
TJ = -40 °C ~ 125 °C(D)
VCC = 12V, VCCH = 12V
최소
일반
최대
단위
(특별히 지정되지 않은 경우)
하프 브리지
OFF 상태 전류
항복 전압
IDSS
BVDSS
D-HB 또는 HB-S에서
측정
TJ = 100 °C,
VCC = 12V,
VCCH = 12V,
VD = 424V
LCS700
LCS701
LCS702
60
60
65
LCS703
LCS705
LCS708
80
120
200
VCC = 12V, VCCH = 12V, 250mA, TJ = 25 °C
D-HB 또는 HB-S에서 측정
530
mA
V
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LCS700-708
파라미터
기호
조건
SOURCE = 0V,
TJ = -40 °C ~ 125 °C(D)
VCC = 12V, VCCH = 12V
최소
일반
최대
단위
(특별히 지정되지 않은 경우)
하프 브리지(계속)
항복 전압 온도
계수
BVDSS(TC)
D-HB 또는 HB-S에서 측정
RDS(ON)
D-HB 또는 HB-S에
서 측정 VCC = 12V,
VCCH = 12V,
TJ = 25 °C
RDS(ON)
D-HB 또는 HB-S에
서 측정 VCC = 12V,
VCCH = 12V,
TJ = 100 °C
하프 브리지 커패시턴스
CHB
효과적인 하프 브리
지 커패시턴스.
0V에서 400V로 또는
400V에서 0V로
스윙하는 VHB
참고 A 참조
다이오드 순방향 전압
VFWD
HB-D 또는 S-HB에
서 측정
TJ = 125 °C
ON 상태 레지스턴스
ON 상태 레지스턴스
0.2
LCS700, I = 0.8A
LCS701, I = 1.2A
LCS702, I = 1.6A
LSC703, I = 2.0A
LCS705, I = 3.0A
LCS708, I = 4.8A
LCS700, I = 0.8A
LCS701, I = 1.2A
LCS702, I = 1.6A
LCS703, I = 2.0A
LCS705, I = 3.0A
LCS708, I = 4.8A
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
LCS700, I = 0.8A
LCS701, I = 1.2A
LCS702, I = 1.6A
LSC703, I = 2.0A
LCS705, I = 3.0A
LCS708, I = 4.8A
V/°C
1.53
1.00
0.74
0.60
0.40
0.26
2.15
1.42
1.05
0.85
0.58
0.36
134
201
268
335
503
804
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.82
1.24
0.92
0.73
0.49
0.31
2.63
1.78
1.33
1.06
0.71
0.45
W
W
pF
V
파워 서플라이
VCC 서플라이
전압 범위
VCC
참고 C 참조
11.4
12
15
V
VCCH 서플라이
전압 범위
VCCH
참고 C 참조
11.4
12
15
V
스타트업 전류
ICC(OFF)
저전압 록아웃 상태: VCC = 7V
120
170
mA
ICC(INHIBIT)
VCC = 12V, OV/UV < VSD(L)
450
650
mA
2.8
3.3
3.8
4.2
5.4
7.4
2.4
2.9
3.3
3.7
4.8
6.8
5.2
5.8
6.5
7.1
8.8
11.8
4.6
5.2
5.8
6.4
7.9
10.7
보호동작 시 전류
VCC 작동 전류
VCCH 작동 전류
ICC(ON)
VCC = 12V에서 일반
적인 수치
VCC = 15V에서 최대
값, 300kHz에서
측정, HB 오픈 및
VD = 15V
ICCH(ON)
VCCH = 12V에서 일반
적인 수치
VCCH = 15V에서 최대
값, 300kHz에서
측정, HB 오픈 및
VD = 15V
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
LCS700
LCS701
LCS702
LSC703
LCS705
LCS708
mA
mA
20
Rev. E 08/12
www.powerint.com
LCS700-708
파라미터
기호
조건
SOURCE = 0V,
TJ = -40 °C ~ 125 °C(D)
VCC = 12V, VCCH = 12V
최소
일반
최대
단위
(특별히 지정되지 않은 경우)
VCCH 서플라이 저전압 록아웃
VCC 시작 기준값
VUVLO(+)
VCC가 UVLO+, TJ = 0 °C ~ 100 °C를 초과하
면 디바이스의 UVLO 상태 종료
10
10.5
11.4
V
VCC 셧다운 기준값
VUVLO(-)
VCC가 UVLO+ 아래로 떨어지고 TJ = 0 °C ~
100 °C이면 디바이스의 UVLO 상태 시작
9.1
9.5
10.5
V
VUVLO(HYST)
TJ = 0 °C ~ 100 °C
0.7
1.0
1.2
V
VCCH 시작 기준값
VUVLO(H+)
VCCH가 UVLOH+를 초과하면 드라이버의
UVLO 상태 종료
8.2
8.5
8.9
V
VCCH 셧다운 기준값
VUVLO(H-)
VCCH가 UVLOH- 아래로 떨어지면 드라이버
의 UVLO 상태 시작
7.2
7.5
7.9
V
0.8
1.0
1.2
V
VCC 스타트업/
셧다운 히스테리시스
VCCH 스타트업/셧다운
히스테리시스
VUVLO(H)HYST
고압 서플라이 저전압/과전압 사용 가능
OV/UV 과전압 셧다운
기준값
VOV(H)
과전압 동작중지 기준점
129
131
133
VSD(H)의 %
OV/UV 과전압 회복
기준값
VOV(L)
과전압 재 동작 기준값
124
126
128
VSD(H)의 %
OV/UV 저전압 시작
기준값
VSD(H)
저전압 재 동작 기준값
2.35
2.40
2.45
V
OV/UV 저전압 셧다운
기준값
VSD(L)
저전압 동작중지 기준점
77
79
81
VSD(H)의 %
RIN(OVUV)
G에 대한 OV/UV 핀 저항
TJ = 25 °C
4.0
5.0
6.0
MW
OV/UV 핀
입력 저항
OV/UV 핀 입력 저항
온도 계수
RIN(OVUVTC)
-0.4
%/°C
참조
레퍼런스 전압
VREF
VREF 핀의 전류 소스
용량
IREF
VREF 커패시턴스
CREF
IREF = 4mA
VREF 핀에 필요한 외부 커플링
3.20
3.40
3.50
V
4
mA
mF
1
LLC 오실레이터
주파수 범위
FRANGE
25
1000
kHz
FMIN(ACC)
RFB = 37.9kW ~ VREF , 180kHz
-5.0
5.0
FMIN(ACL)
RFB = 154kW ~ VREF , 48kHz
TJ = 25 °C
-7.5
7.5
FMAX(ACC)
IFB = IDT/BF, RFMAX = 12.5kW,
FMAX = 510kHz, TJ = 0 °C ~ 100 °C
-7.5
7.5
%
듀티 균형
DLLC
하프 브리지 파형의 듀티 대칭,
CFB = 4.7nF, CDT/BF = 4.7nF, 250kHz
권장 레이아웃 사용
49
51
%
데드 타임B
tD
RFMAX = 7kW, RBURST = 39.6kW
최소 주파수 제한의
정확도
최대 주파수 제한의
정확도
DT/BF 제어 전류 범위
IDT/BF
330
30
%
ns
430
mA
21
www.powerint.com
Rev. E 08/12
LCS700-708
파라미터
기호
조건
SOURCE = 0V,
TJ = -40 °C ~ 125 °C (D)
VCC = 12V, VCCH = 12V
최소
일반
최대
단위
(특별히 지정되지 않은 경우)
LLC 오실레이터(계속)
ISTOP1
버스트 설정 BT1을 위해 소프트 스타트 모
드를 종료한 후 기준값 적용
52.0
ISTOP2
버스트 설정 BT2를 위해 소프트 스타트 모
드를 종료한 후 기준값 적용
46.0
ISTOP3
버스트 설정 BT3을 위해 소프트 스타트 모
드를 종료한 후 기준값 적용
39.0
IBURST(HYST)
ISTART는 ISTOP보다 낮은 IBURST(HYST)임
5
6.8
8
VBT1
스타트업 시 버스트 설정 BT1을 사용하기
위해 필요한 VDT/BF
93.5
95
96.3
VBT2
스타트업 시 버스트 설정 BT2를 사용하기
위해 필요한 VDT/BF
88.5
90
91.3
VBT3
스타트업 시 버스트 설정 BT3을 사용하기
위해 필요한 VDT/BF
83.5
85
86.3
RCDT/BF
이 시정수는 버스트 모드의 올바른 설정을
위해 지정된 최대값보다 작아야 함
피드백 전류 최대값
IFB
IFB에 따라 설정될 수 있는
최대 제어 주파수를 결정함
피드백 제어 전류 범위
IFB
IFB는 DT/BF에 대한 전류에 의해 제한됨
피드백 기준 전압
VFB
FB 입력이 VFB, 30mA < IFB < IDT/BF와 직렬로
연결된 RIN(FB)으로 나타남
0.65
V
피드백 입력 저항
RIN(FB)
FB 입력이 VFB, 30mA < IFB < IDT/BF와 직렬로
연결된 RIN(FB)으로 나타남
2.5
kW
소프트 스타트 시 피드
백 입력 저항
RFB(SS)
소프트 스타트 지연 간격 동안, 혹은 OV/UV <
VSD 및 OV/UV > VOV의 경우 FB 입력이 VREF
와 직렬로 연결된 RFB(SS)로 나타남
750
W
LLC 스위칭을 중지하기
위한 IFB 기준값
IFB 기준값 히스테리시스
(Hysteresis)
버스트 설정을 프로그래
밍하기 위한 DT/BF
전압
DT/BF의 RFMAX, RBURST
및 디커플링 커패시터
조합에 대한 시정수
IDT/BF의 %
100
100
15
IDT/BF의 %
VREF의 %
ms
%IDT/BF
430
mA
과전류 보호
빠른 과전류 고장 전압
기준값4
VIS(F)
느린 과전류 고장 전압
기준값
VIS(S)
7 LLC 클락 사이클
tIS
최소 시간 VIS가 사이클당 VIS(F)/VIS(S)를 초과
하여 고장 보호 기능이 트리거됨
과전류 고장 펄스 폭
0.855
0.905
0.955
V
0.455
0.505
0.555
V
30
ns
125
°C
과열 보호
TOT
과열 셧다운 기준값A
참고:
A. 설계에 의해 보장됨
B. 공진 ZVS 조건에서 HB 핀에 일반적으로 나타나는 데드 타임
C. 데이터 시트 전력표에 지정된 전력 용량을 달성하기 위한 VCC/VCCH 작동 범위
D. 동작이 과열 셧다운에 따라 제한될 가능성이 있음
22
Rev. E 08/12
www.powerint.com
LCS700-708
일반적 성능 특성
PI-6181-022912
16
16
14
14
12
전류(mA)
10
8
6
10
8
6
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
4
2
0
100
200
300
400
500
600
700
2
0
800
주파수(kHz)
그림 27.
VCC 전류와 주파수
그림 28.
PI-6183-022912
800
700
커패시턴스(pF)
전력(mW)
400
300
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
200
100
200
300
400
200
500
600
700
800
400
0
0
50
100
.80
그림 31.
일반화된 RDS(ON)와 온도
200
250
300
350
400
60
80
100
120
100
120
하프 브리지 소신호 커패시턴스와 하프 브리지 전압
PI-6759-050812
PI-6758-050812
1.00
온도(°C)
150
1.50
실온을 기준으로 한 FMIN(ACC) (%)
RDS(ON)
(실온으로 일반화)
1.20
40
800
600
800
1.40
20
700
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
그림 30.
1.60
0
600
하프 브리지 전압(V)
1.80
-20
500
200
제어 전력과 주파수
.60
-40
400
VCCH 전류와 주파수
주파수(kHz)
그림 29.
300
1000
500
100
100
1200
600
0
0
주파수(kHz)
900
0
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
4
PI-6184-112910
전류(mA)
12
0
PI-6182-022912
18
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50
-40
-20
0
20
40
60
80
온도(°C)
그림 32.
일반적 FMIN(ACC) 변이와 온도
23
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Rev. E 08/12
LCS700-708
526
524
522
520
518
516
514
512
-40
-20
0
20
40
60
80
100
4.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
일반화된 BVDSS와 온도
PI-6762-050812
그림 34.
1.50
0
20
40
RIN(OVUV) (MΩ)
-0.50
일반적 FMIN(ACL)과 온도
4.00
3.50
3.00
-1.50
2.50
-20
0
20
40
60
80
100
2.00
-40
120
-20
0
20
40
60
80
100
120
100
120
온도(°C)
온도(°C)
3.44
3.43
일반적 RIN(OVUV)과 온도
PI-6765-050812
그림 36.
PI-6764-051412
일반적 FMAX(ACC)와 온도
3.45
50.5
50.4
50.3
3.42
50.2
듀티 밸런스(%)
VREF (V)
120
4.50
-1.00
3.41
3.40
3.39
3.38
50.1
50.0
49.9
49.8
3.37
49.7
3.36
49.6
-20
0
20
40
온도(°C)
그림 37.
100
5.00
-0.00
3.35
-40
80
5.50
-0.50
그림 35.
60
6.00
1.00
-2.00
-40
-20
온도(°C)
2.00
실온을 기준으로 한 FMAX(ACC)(%)
2.00
-3.00
-40
120
온도(°C)
그림 33.
3.00
PI-6763-051412
BVDSS
(실온에서 530V로 일반화됨)
528
PI-6761-050812
532
530
실온을 기준으로 한 FMIN(ACL) (%)
PI-6760-050812
일반적 성능 특성
일반적 VREF와 온도
60
80
100
120
49.5
-40
-20
0
20
40
60
80
온도(°C)
그림 38.
일반적 듀티 균형과 온도
24
Rev. E 08/12
www.powerint.com
LCS700-708
475
470
1.050
1.030
460
일반화된 ICC(ON)
ICC(INHIBIT) (µA)
465
PI-6767-050812
PI-6766-050812
일반적 성능 특성
455
450
445
440
1.010
0.990
0.970
435
430
425
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0.950
-40
120
-20
0
20
일반적 ICC(INHIBIT)와 온도
그림 40.
80
100
120
1.02
100
120
일반화된 ICC(ON)와 온도
10.8
10.6
VCC UVLO 기준값( V)
LCS700
LCS701
LCS702
LCS703
LCS705
LCS708
1.04
일반화된 ICCH(ON) (µA)
PI-6768-060712
1.06
1
0.98
0.96
10.4
10.2
VCC-UVLO(+)
VCC-UVLO(-)
10.0
9.8
9.6
9.4
0.94
-40
-20
0
20
40
60
80
100
9.2
-40
120
-20
0
20
온도(°C)
일반적 ICCH(ON)와 온도(실온으로 일반화됨)
그림 42.
60
80
일반적 VCC UVLO와 온도
8.8
8.6
VCCH UVLO 기준값( V)
40
온도(°C)
PI-6770-050812
그림 41.
60
PI-6769-050812
그림 39.
40
온도(°C)
온도(°C)
8.4
8.2
VCC-UVLO(+)
VCC-UVLO(-)
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
온도(°C)
그림 43.
일반적 VCCH UVLO와 온도
25
www.powerint.com
Rev. E 08/12
Rev. E 08/12
1
5
6
7 8
9
10 11
13 14
END VIEW
0.628 [15.95] Ref.
0.060 [1.52] Ref.
FRONT VIEW
0.038 [0.97]
3 4
0.653 [16.59]
0.647 [16.43]
Pin 1 I.D.
0.019 [0.48] Ref.
A
2
16
2
3
0.048 [1.22]
0.046 [1.17]
0.021 [0.53]
0.019 [0.48]
10° Ref.
All Around
0.056 [1.42] Ref.
0.325 [8.25]
0.320 [8.13]
B
SIDE VIEW
0.118 [3.00]
0.047 [1.19]
0.016 [0.41]
Ref.
0.290 (7.37]
Ref.
0.027 [0.70]
0.023 [0.58]
0.020 [0.50]
Detail A(Scale = 9×)
0.016 [0.41] 13×
0.011 [0.28]
0.020M 0.51M C
0.140 [3.56]
0.120 [3.05]
Detail A
0.081 [2.06]
0.077 [1.96]
C
eSIP-16J(H 패키지)
3
인치(mm) 단위 치수.
모든 치수는 참조용입니다.
PCB FOOT PRINT
0.118 (3.00)
0.029 DIA Hole
0.062 DIA Pad
BACK VIEW
4
0.024 [0.61] 13×
0.019 [0.48]
0.010M 0.25M C A B
0.207 [5.26]
0.187 [4.75]
참고:
1. ASME Y14.5M-1994당 치수 및 공차입니다.
2. 표시된 치수는 몰드 플래시(Mold Flash), 타이 바 버(Tie Bar Burr),
게이트 버(Gate Burr), 인터리드 플래시(Interlead Flash)를 포함하지
않는 플라스틱 본체의 치수이지만 플라스틱 본체의 윗면과 아랫면의
불일치한 요소가 포함됩니다. 최대 몰드 돌출은 측면당 0.007[0.18]
입니다.
3. 표시된 치수에는 도금 두께가 포함됩니다.
4. 인터리드 플래시(Interlead Flash) 또는 돌출이 포함되지않습니다.
5. 제어 치수 단위는 인치(Inch) 이며 밀리미터(mm) 치수는
괄호 안에 표시하였습니다.
PI-6632-120211
0.076 (1.93)
0.038 (0.97)
0.012 [0.30] Ref.
0.076 [1.93]
0.519 [13.18]
Ref.
LCS700-708
26
www.powerint.com
www.powerint.com
1
5
6
0.060(1.52) Ref.
11
13
0.056(1.42) Ref.
9
10
END VIEW
0.628(15.95) Ref.
FRONT VIEW
Typ. 9 Places
7
8
Pin 1 I.D.
0.038 (0.97)
3
4
0.019(0.48) Ref.
A
2
0.653 (16.59)
0.647 (16.43)
14
16
2
0.094 (2.40)
Detail A
0.048 (1.22)
0.046 (1.17)
0.021 (0.53)
0.019 (0.48)
R0.012 (0.30)
Typ., Ref.
0.016 (0.41) 13×
0.011 (0.28)
0.020M 0.51M C
10° Ref.
All Around
3
0.325 (8.25)
0.320 (8.13)
B
SIDE VIEW
0.027 (0.70)
0.023 (0.58)
0.020 (0.50)
0.128 (3.26)
0.122 (3.10)
0.144(3.66) Ref.
0.047(1.19) Ref.
0.050(1.26) Ref.
0.290 (7.37)
Ref.
Detail A(N.T.S.)
0.081 (2.06)
0.077 (1.96)
C
eSIP-16K(L 패키지)
14
13
11
10
BACK VIEW
3
5
4
4
3
1
0.173 (4.39)
0.163 (4.14)
0.024 (0.61) 13×
0.019 (0.48)
0.010M 0.25M C A B
7
6
0.076 (1.93)
0.038 (0.97)
9
8
인치(mm) 단위 치수.
모든 치수는 참조용입니다.
PCB FOOT PRINT
0.094 (2.40)
0.029 DIA Hole
0.062 DIA Pad
16
참고:
1. ASME Y14.5M-1994당 치수 및 공차입니다.
2. 표시된 치수는 몰드 플래시(Mold Flash), 타이 바 버(Tie Bar Burr),
게이트 버(Gate Burr), 인터리드 플래시(Interlead Flash)를 포함하지
않는 플라스틱 본체의 치수이지만 플라스틱 본체의 윗면과 아랫면의
불일치한 요소가 포함됩니다. 최대 몰드 돌출은 측면당 0.007[0.18]
입니다.
3. 표시된 치수에는 도금 두께가 포함됩니다.
4. 인터리드 플래시(Interlead Flash) 또는 돌출이 포함되지않습니다.
5. 제어 치수 단위는 인치(Inch)이며 밀리미터(mm) 치수는
괄호 안에 표시하였습니다.
PI-6454-020212
Typ. 3 Pieces
0.076 (1.93)
0.079 (1.99)
0.069 (1.74)
LCS700-708
Rev. E 08/12
27
LCS700-708
부품 주문 정보
• Hiper 제품군
• LCS 시리즈 번호
• 패키지 식별자
H
플라스틱 eSIP-16J
L
플라스틱 eSIP-16K
• 핀 마감
LCS 700
H G
G
할로겐 프리(Halogen Free)및 RoHS(Restriction of Hazardous Substances Directive)준수
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Rev. E 08/12
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LCS700-708
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www.powerint.com
Rev. E 08/12
개정
참고
날짜
B
최초 출시
C
L 벤드 부품이 추가됨
06/20/11
02/12
C1
뒷면의 금속 H 패키지 옵션이 제거됨
06/12
D
구현되지 않음
E
오버몰드 변경, 확장된 온도 범위 변경
E
BVDSS(TC) 단위, 정션 온도 범위 업데이트됨, 참고 7 추가됨
06/12
08/30/12
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특허 정보
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수명 유지 장치 사용 정책
POWER INTEGRATIONS의 제품은 POWER INTEGRATIONS 사장의 명백한 문서상의 허가가 없는 한 수명 유지 디바이스 또는 시스템의
핵심 부품으로 사용할 수 없습니다. 다음과 같이 사용되는 경우:
1. 수명 유지 디바이스 또는 시스템이란 (i)신체에 외과적 이식을 목적으로 하거나, (ii)수명 지원 또는 유지 및 (iii) 사용 지침에 따라 올바
로 사용하는 경우에도 동작의 실패가 사용자의 상당한 부상 또는 사망을 초래할 수 있는 장치 또는 시스템입니다.
2. 핵심 부품이란 부품의 동작 실패가 수명 유지 디바이스 또는 시스템의 동작 실패를 초래하거나, 해당 디바이스 또는 시스템의 안전
성 및 효율성에 영향을 줄 수 있는 수명 유지 디바이스 또는 시스템에 사용되는 모든 부품입니다.
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