LLC 電流共振オフラインスイッチング電源用制御 IC データシート SSC9522S 概要 パッケージ SSC9522S は、ハイサイド・パワーMOSFET ドラ イブ用のフローティング･ドライブ回路を内蔵した 電流共振型(SMZ*方式)電源用制御 IC です。 デッドタイム自動調整機能や電流共振外れ検出 機能など、充実した保護機能により、構成部品が尐 なく、コストパフォーマンスの高い、高効率・低ノ イズな電源システムを容易に構成することができ ます。 *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動作) SOP18 特長 主要スペック ● ハイサイド・パワーMOSFET のフローティング･ ドライブ回路内蔵 ● ソフトスタート機能 ● 電流共振外れ検出機能（パルス・バイ・パルス） ● 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 ● 保護機能 ハイサイド・ドライバ UVLO 保護 外部ラッチ機能 過電流保護(OCP):過電流の状態に応じた 3 段階の 保護 過電圧保護(OVP) : ラッチ 過負荷保護(OLP) : ラッチ 過熱保護(TSD) : ラッチ ● 絶対最大定格 VCC = 35 V ● 最低発振周波数 f(MIN) = 28.3 kHz (typ.) ● 最大発振周波数 f(MAX) = 300 kHz (typ.) Not to Scale アプリケーション ● ● ● ● LCDTV、PDPTV などのデジタル家電 サーバー、多機能プリンタなどの OA 機器 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 R1 BR1 VAC C1 R2 R3 D1 R8 RB(H) DS(H) Q(H) 14 VB VGH REG VS SSC9522S RB(L) DS(L) U1 VGL VCC 11 2 D51 PC1 Q(L) C51 Cv RA(L) RGS(L) GND 4 R4 RGS(H) 15 VSEN 1 D2 T1 RA(H) 8 C9 C10 16 RV C2 FB CSS 3 5 OC 6 COM RC RC 7 R6 C4 PC1 C5 R7 C3 C6 C7 10 CRV Ci C11 外部 電源 R5 D52 9 ROCP C8 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 C12 1 SSC9522S 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 ---------------------------------------------------------------------------------- 6 4. 各端子機能 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 5. 応用回路例 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 6. 外形図 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 7. 捺印仕様 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 8. 動作説明 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 8.1 共振回路動作 ---------------------------------------------------------------------------------------- 9 8.2 起動動作 -------------------------------------------------------------------------------------------- 12 8.3 ソフトスタート機能 ----------------------------------------------------------------------------- 13 8.4 ハイサイド・ドライバ -------------------------------------------------------------------------- 13 8.5 定電圧制御動作 ----------------------------------------------------------------------------------- 13 8.6 デッドタイム自動調整機能 -------------------------------------------------------------------- 14 8.7 電流共振外れ検出機能 -------------------------------------------------------------------------- 15 8.8 ブラウンイン／ブラウンアウト機能 -------------------------------------------------------- 16 8.9 外部ラッチ機能 ----------------------------------------------------------------------------------- 17 8.10 過電流保護機能（OCP） ----------------------------------------------------------------------- 17 8.11 過負荷保護機能（OLP） ----------------------------------------------------------------------- 18 8.12 過電圧保護機能（OVP） ----------------------------------------------------------------------- 19 8.13 過熱保護機能（TSD） --------------------------------------------------------------------------- 19 9. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------------------------- 19 9.1 外付け部品 ----------------------------------------------------------------------------------------- 19 9.2 パターン設計 -------------------------------------------------------------------------------------- 20 使用上の注意 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 注意書き ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 2 SSC9522S 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 条件 端子 規格値 単位 VSEN 端子電圧 VSEN 1−4 − 0.3 ~ VREG V 制御部電源電圧 VCC 2−4 − 0.3 ~ 35 V FB 端子電圧 VFB 3−4 − 0.3 ~ 10 V CSS 端子電圧 VCSS 5−4 − 0.3 ~ 12 V OC 端子電圧 VOC 6−4 −6~6 V RC 端子電圧 VRC 7−4 −6~6 V REG 端子流出電流 IREG 8−4 − 20.0 mA RV 端子電流 IRV DC 9−4 −2~2 mA Pulse 40 ns 9−4 − 100 ~ 100 mA VGL 端子電圧 VGL 11 − 4 − 0.3 ~ VREG + 0.3 V VB−VS 14 − 15 − 0.3 ~ 15.0 V VS 端子電圧* VS 15 − 4 − 1 ~ 600 V VGH 端子電圧* VGH 16 − 4 VS − 0.3 ~ VB + 0.3 V 動作周囲温度 TOP − − 20 ~ 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。 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 3 SSC9522S 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 = 15 V 項目 記号 条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 VCC(ON) 2−4 10.2 11.8 13.0 V VCC(OFF) 2−4 8.8 9.8 10.9 V 動作時回路電流 ICC(ON) 2−4 − − 20.0 mA 非動作時回路電流 ICC(OFF) VCC = 9 V 2−4 − − 1.2 mA ICC(L) VCC = 11 V 2−4 − − 1.2 mA 5−4 − 0.21 − 0.18 − 0.15 mA 起動回路、回路電流 動作開始電源電圧 動作停止電源電圧 (1) ラッチ動作時回路電流 ソフトスタート CSS 端子チャージ電流 ICSS(C) CSS 端子リセット電流 ICSS(R) VCC = 9 V 5−4 1.0 1.8 2.4 mA VCSS(2) VSEN = 3 V VOC = 0 V 5−4 0.50 0.59 0.68 V 最低周波数 f(MIN) VCC = 9 V 26.2 28.3 31.2 kHz 最高周波数 f(MAX) IFB = − 2 mA 265 300 335 kHz 最大デットタイム td(MAX) VSEN = 3 V 1.90 2.45 3.00 μs 最小デットタイム td(MIN) IFB = − 2 mA 0.25 0.50 0.75 μs 5−4 70 105 130 Hz ON／OFF CSS 端子しきい電圧(2) 発振器 11 − 10 16 − 15 11 − 10 16 − 15 11 − 10 16 − 15 11 − 10 16 − 15 スタンバイ バースト周波数 fCSS IFB = – 3.5 mA フィードバック制御 バースト開始 FB 端子電流 ICONT(1) 3−4 − 2.9 − 2.5 − 2.1 mA 発振出力停止 FB 端子電流 ICONT(2) 3−4 − 3.7 − 3.1 − 2.5 mA 8−4 9.9 10.5 11.1 V VBUV(ON) 14 − 15 6.3 7.3 8.3 V VBUV(OFF) 14 − 15 5.5 6.4 7.2 V 11 − 10 16 − 15 − – 515 − mA 11 − 10 16 − 15 − 685 − mA ドライバ電源 ドライバ電源電圧 ハイサイド・ドライバ ハイサイド・ドライバ動作開始 電圧 ハイサイド・ドライバ動作停止 電圧 ドライブ回路 VREG 出力ソース電流 1 IGLSOURCE1 IGHSOURCE1 出力シンク電流 1 IGLSINK1 IGHSINK1 (1) IFB = – 2 mA VREG = 10.5V VB = 10.5 V VGL = 0 V VGH = 0 V VREG = 10.5V VB = 10.5 V VGL = 10.5 V VGH = 10.5 V VCC(OFF) < VCC(ON) SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 4 SSC9522S 項目 記号 出力ソース電流 2 IGLSOURCE2 IGHSOURCE2 出力シンク電流 2 IGLSINK2 IGHSINK2 条件 VREG = 12 V VB = 12 V VGL = 10.5 V VGH = 10.5 V VREG = 12 V VB = 12 V VGL = 1.5 V VGH = 1.5 V 端子 Min. Typ. Max. 単位 11 − 10 16 − 15 – 120 – 85 – 50 mA 11 − 10 16 − 15 70 113 160 mA ブラウンイン・ブラウンアウト機能 VSEN 端子しきい電圧(ON) VSEN(ON) 1−4 1.32 1.42 1.52 V VSEN 端子しきい電圧(OFF) VSEN(OFF) 1−4 1.08 1.16 1.24 V 電圧共振検出電圧(1) VRV(1) 9−4 3.8 4.9 5.4 V 電圧共振検出電圧(2) VRV(2) 9−4 1.20 1.77 2.30 V VRC 7−4 0.055 0.155 0.255 V – 0.255 – 0.155 – 0.055 V RC 端子しきい電圧(High speed) VRC(S) 7−4 2.15 2.35 2.55 V – 2.55 – 2.35 – 2.15 V OC 端子しきい電圧(Low) VOC(L) VCSS = 3 V 6−4 1.42 1.52 1.62 V OC 端子しきい電圧(High) OC 端子しきい電圧 (High speed) VOC(H) VCSS = 3 V 6−4 1.69 1.83 1.97 V VOC(S) VCSS = 5 V 6−4 2.15 2.35 2.55 V CSS 端子シンク電流(Low) ICSS(L) 5−4 1.0 1.8 2.4 mA CSS 端子シンク電流(High) ICSS(H) VCSS = 3 V VOC = 1.65 V VCSS = 3 V VOC = 2 V 5−4 12.0 20.0 28.0 mA CSS 端子シンク電流(High speed) ICSS(S) VRC = 2.8 V 5−4 11.0 18.3 25.0 mA VFB = 5 V 3−4 − 30.5 − 25.5 − 20.5 μA 電圧共振検出 電流共振検出、過電流保護 電流共振外れ検出電圧 OLP ラッチ、外部ラッチ FB 端子流出電流 IFB FB 端子しきい電圧 VFB 3−4 6.55 7.05 7.55 V VCSS(1) 5−4 7.0 7.8 8.6 V VCC(LA_OFF) 2−4 6.7 8.2 9.5 V 2−4 28.0 31.0 34.0 V Tj (TSD) − 150 − − °C θj−A − − − 95 °C/W CSS 端子しきい電圧(1) ラッチ解除 VCC 電圧 (2) 過電圧保護、過熱保護 OVP 動作 VCC 電圧 熱保護動作温度 熱特性 ジャンクション－エアー間 熱抵抗 (2) VCC(OVP) VSEN = 3 V VCC(LA_OFF) < VCC(OFF) SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 5 SSC9522S 3. ブロックダイアグラム 14 VB VCC 2 UVLO Start/Stop Reg/Bias OVP/TSD/Latch 16 VGH Level shift 15 VS High-side driver GND 4 VCC VSEN 1 Input sense 8 REG Main logic 11 VGL OLP 10 COM FB 3 CSS 5 4. FB control Frequency control Dead time Freq. Max. Soft-start/OC Standby control RC detector 7 RC RV detector 9 RV OC detector 6 OC 各端子機能 1 VSEN (NC) 18 2 VCC (NC) 17 3 FB VGH 16 4 GND VS 15 5 CSS VB 14 6 OC (NC) 13 7 RC (NC) 12 8 REG VGL 11 9 RV COM 10 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12, 13 14 端子名 VSEN VCC FB GND CSS OC RC REG RV COM VGL (NC) VB 15 VS 16 17, 18 VGH (NC) 機能 AC 電圧検出端子 制御回路電源入力／過電圧保護信号入力 定電圧制御信号入力／過負荷保護信号入力 制御部グランド ソフトスタート用コンデンサ接続端子 過電流検出端子 共振電流検出端子 ハイサイド・ゲートドライブ回路用電源出力 電圧共振検出端子 パワー部グランド ローサイド・ゲートドライブ出力 − 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・ゲートドライブ出力 − SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 6 VAC BR1 C1 R4 R3 C2 C3 4 External power supply C9 2 1 8 D1 C4 R5 3 FB GND VCC VSEN REG 14 VB 6 OC C6 C7 5 CSS U1 SSC9522S PC1 C5 R6 R8 R7 COM C8 7 RC RV VGL VS VGH 10 9 11 15 16 RGS(H) RGS(L) CRV RA(L) RB(L) DS(L) RA(H) RB(H) DS(H) Q(L) Q(H) Ci Cv D2 ROCP C11 C10 C12 T1 D52 D51 C51 PC1 5. R2 R1 SSC9522S 応用回路例 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 7 SSC9522S 外形図 6. ● SOP18 備考： 1) 単位：mm 2) Pb フリー品(RoHS 対応) 捺印仕様 7. 18 SSC9522S 製品名 SKYMD XXXX 1 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 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 8 SSC9522S 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 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 S2 (−) ICi (3) S1 Ci IS2 図 8-3 電流共振電源回路図 9 SSC9522S 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 8.7 項参照）。 VGH VGL VDS(H) VIN+VF(H) ID(H) VDS(L) ID(L) ICi VCi VIN IS1 IS2 A B D E C 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。 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 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。 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 S2 Ci 図 8-6 期間 B の動作 10 SSC9522S 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) 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 とんどありせん。 LR OFF VIN S1 Cv ON 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 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 11 SSC9522S 8.2 起動動作 図 8-11、図 8-12 にブラウンイン・ブラウンアウ ト機能を使用した場合と、使用しない場合の VCC 端子周辺回路を示します（ブラウンイン・ブラウン アウト機能については、8.8 項を参照）。 VCC 端子は制御部電源端子で、外部電源から電圧 を供給します。VCC 端子は、図 8-13 のように、動 作開始電源電圧 VCC(ON) = 11.8 V に達すると、制御回 路が動作を開始し、動作停止電源電圧 VCC(OFF) = 9.8 V を下回ると、低入力時動作禁止回路 （UVLO：Undervoltage Lockout）により制御回路は 動作を停止し、再び起動前の状態に戻ります。 R1 外部電源 起動時、以下の条件を満たすとスイッチング動作 を開始します（図 8-14 参照）。 1) VCC 端子電圧 ≥ VCC(ON) = 11.8 V 2) VSEN 端子電圧 ≥ VSEN(ON) = 1.42 V 3) CSS 端子電圧 ≥ VCSS(2) = 0.59 V VCC端子 電圧 VCC(ON) VSEN端子 電圧 VSEN(ON) CSS端子 電圧 VCSS(2) VGL端子 電圧 R2 C1 時間 U1 R3 VCC 2 1 図 8-14 起動時動作波形 VSEN CSS GND 4 5 R4 C2 C3 C6 図 8-11 ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用 した場合の VCC 端子周辺回路 本 IC の電源供給を外部電源で行う場合、VCC 端 子電圧が VCC(ON)に達してからスイッチング動作を 開始するまでの時間 tST は、次のように概算計算で きます。 ● ブラウンイン／ブラウンアウト機能を使用する 場合 外部電源 t ST t ST1 U1 C1 1 C6 VCSS ( 2) | I CSS ( C) | (7) VCC 2 ここで、VCSS(2) = 0.59 V、ICSS(C) = − 0.18 mA です。 C6 = 1 μF の場合、tST は約 3.3 ms になります。 VSEN CSS GND 4 5 C2 C3 C6 図 8-12 ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用 しない場合の VCC 端子周辺回路 回路電流 ICC ● ブラウンイン／ブラウンアウト機能を使用しな い場合 この場合、式(7)の tST1 に、次式(8)の tST2 を加算し ます。tST2 は VCC 端子が VCC(ON) に達してから VSEN 端子電圧が VSEN(ON) = 1.42 V になるまでの 時間です。 停止 起動 t ST 2 C2 380k VCC（OFF） VCC端子 VCC（ON） 電圧 (8) C6 = 1 μF、C2 = 0.01 μF の場合、tST2 は約 3.8 ms になるので、tST は以下の値になります。 tST = tST1 + tST2 = 3.3 (ms) + 3.8 (ms) = 約 7.1 ms 図 8-13 VCC 端子電圧と回路電流 ICC SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 12 SSC9522S 8.3 ソフトスタート機能 図 8-15 に起動時の CSS 端子の波形を示します。 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 CSS 端子チャージ電流 ICSS(C) = − 0.18 mA 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、周波数が徐々に低くなり、同時に出力電力 が増加します。出力電圧が増加するにつれ、IC はフ ィードバック制御による発振周波数で動作します。 なお、起動直後に過電流保護が動作して、CSS 端 子電圧が VCSS(2) = 0.59 V 以下になる期間は、スイッ チング動作が停止します。これにより、一次巻線の 電流ピークが高い期間を短くできるため、部品のス トレスが低減できます。 IC が以下のいずれかの条件を満たすと、CSS 端子 リセット電流 ICSS(R) = 1.8 mA で C6 を放電します。 イバ動作開始電圧 VBUV(ON) = 7.3 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、C10 がショートした場合の保護が可能です。 D1 は、リカバリー時間が短く、漏れ電流の尐な い超高速ダイオードを使用します（弊社ダイオード では、入力電圧が AC265V 上限時は Vrm = 600 V の AG01A を推奨）。 C10 は、低 ESR で漏れ電流が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。 D1 14 VB 約5.5V ソフトスタート 期間 VCSS(2)=0.59V -0.18mAでC6を充電 時間 １次側巻き線 電流 OCP制限 0A 時間 D2 Q(H) 15 REG VGL 11 Cv GND 4 U1 Q(L) 定電圧制御動作 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 により、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）。 軽負荷時、FB 端子電流がバースト開始 FB 端子電 流 ICONT(1) = − 2.5 mA 以下になると、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。フォ トカプラの二次側発光部は、CTR などの経年変化を 考慮し、制御に必要な電流（発振出力停止 FB 端子 電流 ICONT(2) = − 3.7 mA (min.)以下）を引き抜けるよ うに設定します。R6 の推奨定数は 560 Ω です。 U1 FB GND 3 ハイサイド・ドライバ 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 D1、R8、C10 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 C10 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 Ci COM 10 図 8-16 ブートストラップ回路 図 8-15 ソフトスタート動作波形 8.4 T1 VS 8 C9 8.5 OCP動作 フィードバック電流に 期間 よる周波数制御 C10 VGH 16 High- side Driver ● VCC 端子電圧 ≤ VCC(OFF)= 9.8 V ● VSEN 端子電圧 ≤ VSEN(OFF)= 1.16 V ● 外部ラッチ機能、または保護機能（OVP、OLP、 TSD）で IC がラッチ動作した場合 CSS端子 電圧 ブートストラップ回路 R8 C5 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 4 R5 R6 C4 PC1 図 8-17 FB 端子周辺回路 13 SSC9522S 8.6 デッドタイム自動調整機能 VIN Q(H) Dead time detection 電圧共振期間よりデッドタイムが短い場合は、 図 8-18 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。 Reg VGH SW2 VS T1 15 Q(L) Logic Cv VGL 11 VCV Ci SW1 COM RV 10 RC CRV 9 U1 図 8-19 RV 端子周辺およびデットタイム検出回路 VGL dt Q(L) D-S間電圧, VDS(L) VGH 16 デッドタイム dt dv time Q(H) D-S間電圧, VDS(H) ハードスイッチング により損失増大 微分電流Δi time 電圧共振期間 電圧共振期間 図 8-20 微分電流波形 図 8-18 ZVS 不具合波形 図 8-19 に RV 端子周辺回路と内部のデッドタイ ム検出回路を示します。本機能の外付け部品は高圧 セラミックコンデンサ CRV のみで、VS 端子と RV 端子の間に接続します。CRV の容量は 5 pF 程度です。 IC 内部のデッドタイム検出回路は、内部の基準電 圧 Reg と GND 端子間の電圧を抵抗分割し、RV 端 子に接続する構成です。図 8-20 のように、Q(L)のド レイン-ソース間電圧 VDS(L)が上昇するときに、微分 電流 Δi が CRV を通って流れます。この微分電流 Δi を RV 端子に入力し、VDS(L)の上昇時の傾き(dv/dt)を 検出します。また、検出に必要な期間のみ、SW1 と SW2 をオンにすることで、回路電流を低減し、 かつ微分回路の応答特性を確保しています。 微分電流 Δi は次式(9)で算出できます。過渡状態 を含むすべての電源の状態を確認し、|Δi|次式(10)の 範囲になるように、CRV の容量を調整します。Δi が 大きい場合は CRV の容量を小さくします。ただし、 dt が 40 ns 以下の場合は、Δi = ± 100 mA です。 dv Δi＝C RV dt Δi ≤ 100 (mA) × 40 (ns) dt (9) (10) 図 8-21 にデッドタイム自動調整機能の動作波形 を示します。Q(L)と Q(H)のターンオフ時、本機能は 以下のように動作します。 ● Q(L)ターンオフ時の動作 Q(L)がターンオフすると、SW1 をオンに維持した まま SW2 をオンにします。 共振電流は図 8-19 の CV、Ci、T1 を流れ、CV の 電圧 VCV は 0 V から上昇します。VCV が次式(11) になると、共振電流は Q(H)のボディーダイオード を流れて、VCV は VIN + VF(H)にクランプされます。 VCV が上昇し始めてから、VCV がクランプされる までの期間が電圧共振期間です。 VCV VIN VF( H) (11) ここで、 VIN ：入力電圧 VF(H) ：Q(H)のボディーダイオードの順方向電圧 このとき、CRV に微分電流 Δi が流れます。RV 端 子の電圧は、IC 内部で抵抗分割した電圧から上昇 し、IC 内部でクランプします。電圧共振が終了し、 Δi が流れなくなると、RV 端子電圧は低下します。 RV 端子電圧が、電圧共振検出電圧(1) VRV(1) = 4.9V になると、Q(H)をオン、SW1 をオフにします。SW2 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 14 SSC9522S がオンしてから、SW1 がオフするまでの期間が自 動調整したデッドタイムです。 ● Q(H)ターンオフ時の動作 Q(H)がターンオフすると、SW2 をオンに維持した まま、SW1 をオンにします。 共振電流は図 8-19 の CV、Ci、T1 を流れ、CV の 電圧 VCV は入力電圧 VIN から下降します。VCV が 次式(12)になると、共振電流は Q(L)のボディーダ イオードを流れて、VCV は− VF(L)にクランプされ ます。VCV が下降し始めてから、VCV がクランプ されるまでの期間が電圧共振期間です。 VCV VF( L) (12) ここで、 VF(L) ：Q(L)のボディーダイオードの順方向電圧 このとき CRV に微分電流 Δi が流れ、RV 端子の電 圧は、IC 内部で抵抗分割した電圧から下降し、ほ ぼ GND 電位にクランプします。電圧共振が終了 し、Δi が流れなくなると、RV 端子電圧は上昇し ま す 。 RV 端 子電 圧 が、電 圧 共 振検 出電 圧 (2) VRV(2) = 1.77 V になると、Q(L)をオン、SW2 をオフ にします。SW1 がオンしてから、SW2 がオフす るまでの期間が自動調整したデッドタイムです。 本 IC は、RV 端子に VRV(1)、VRV(2)に達する信号を 入力すると、デッドタイム自動調整機能により、常 に ZVS (Zero Voltage Switching)動作を行います。 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 8-21 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 1 μs 程度確保されているか）、実働で確認が必要です。 8.7 電流共振外れ検出機能 電流共振電源は、図 8-22 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。電流共振外れ検出機能は以下 のように動作します。 キャパシタンス 領域 SW1 ON ON OFF SW2 ON OFF OFF 電圧共振 期間 Q(H) D-S間電圧, VDS(H) インダクタンス 領域 インピーダンス 自動調整したデッドタイム 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 電圧共振期間 Q(L) D-S間電圧, VDS(L)=VCV OFF RV端子電圧 電流共振外れ VRV(1) VRV(2) 図 8-22 共振電源の動作領域 Q(H) ドレイン電流, ID(H) ボディーDiに流れる期間 1μs程度 図 8-21 デッドタイム自動調整機能動作波形 ● Q(H)がオンしている期間 図 8-23 にインダクタンス領域の RC 端子の波形、 図 8-24 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 端子電圧が電流共振外れ検出電圧 VRC = 0.155 V を下方向に横切ることはありま SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 15 SSC9522S せん（図 8-23）。これに対し、キャパシタンス領 域の場合は、VRC = 0.155 V 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 8-24）。 ● Q(L)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 RC 端子電圧が電流共振外 れ検出電圧 VRC= – 0.155 V 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。 VDS(H) RC 端子電圧が RC 端子しきい電圧(High speed) VRC(S) = 2.35 V 以上または VRC(S) = – 2.35 V 以下にな ると、過電流保護機能が動作します（詳細は 8.9 項 参照）。 VGH U1 VS 16 15 T1 ID(H) VGL RC COM GND CSS OC RC 6 5 7 4 C6 C7 C8 11 Cv ID(L) Ci 10 C11 R7 ROCP 図 8-25 RC 端子周辺回路 OFF ON RC端子 電圧 8.8 VRC+ 0 図 8-23 インダクタンス領域の RC 端子の波形 VDS(H) OFF ON 0 RC端子 電圧 VRC+ 共振外れ検出 0 図 8-24 キャパシタンス動作時の RC 端子の波形 電流共振外れの検出スピードを上げるため、RC 端子は OC 端子のフィルタ部の前段に接続します （図 8-25）。C8 は、ノイズによる誤動作防止用コン デンサで、100 pF 程度を接続します。ROCP と C11 の定数は、電流共振外れが生じやすい動作（起動、 入力電源オフ、出力短絡、ダイナミック負荷急変な ど）において、RC 端子の電圧が VRC = ± 0.155 V に 達するように調整します。ただし、RC 端子に印加 する電圧は、絶対最大定格± 6 V 以内になるよう調 整します。 ROCP と C11 は、過電流保護機能(OCP)の検出にも 使用するため、OCP も考慮した調整が必要です。 ブラウンイン／ブラウンアウト機能 ブラウンイン／ブラウンアウト機能は、電源の入 力電圧が低い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、図 8-26 の R1～R4 で設定します。VCC 端子電 圧が VCC(ON)以上のとき、IC は VSEN 端子電圧によっ て以下のように動作します。 ● VSEN 端子電圧が VSEN (ON) = 1.42 V 以上で IC 起動 ● VSEN 端子電圧が VSEN (OFF )= 1.16 V 以下でスイッ チング動作停止 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(13)、VIN(OFF)は式(14)で求められます。こ れより、VIN(ON)と VIN(OFF)の関係は式(15)のとおりで す。 VIN(ON) ≒ VSEN ( ON ) R1 R 2 R3 R 4 R4 VIN(OFF) ≒ VSEN ( OFF ) VIN(OFF) ≒ SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 V SEN ( OFF ) VSEN ( ON ) R1 R 2 R3 R 4 VIN(ON) R4 (13) (14) (15) 16 SSC9522S また、式(13)より、検出抵抗は次式で求めます。 R1 R 2 R 3 ≒ VIN(ON) VSEN ( ON ) VSEN ( ON ) R4 (16) U1 CSS 5 GND 4 外部回路 ● 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 図 8-26 の C2 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 程度が目安です。 R1～R4、C2 は、最終的に実働動作を確認して決 定します。 ブラウンイン／ブラウンアウト機能を使用しな い場合は R1、R2、R3、R4 を削除します。C2 はノ イズによる誤動作防止用に 0.01 μF 程度を接続しま す。 R1 VAC 図 8-27 CSS 端子の周辺回路例 8.10 過電流保護機能（OCP） 過電流保護機能（OCP：Overcurrent Protection）は、 パワーMOSFET のドレイン電流値をパルス・バイ・ パルス方式で検出して、電力を制限します。 過電流は OC 端子、または RC 端子で検出します。 図 8-28 に OC 端子、RC 端子の周辺回路を示します。 分流コンデンサ C11 は、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、検出抵抗 ROCP の検出電流が小さくなり、損失を低減できるた め、小形の抵抗が使用できます。 U1 Q(H) R2 VGH C1 R3 R4 1 C2 VS VSEN 16 ID(H) Q(L) VGL GND CSS OC RCRC COM 6 7 4 5 外部ラッチ機能 図 8-27 に CSS 端子の周辺回路例を示します。 外部ラッチ機能は、外部から CSS 端子に電圧を印 加すると、ラッチモードでスイッチング動作を停止 する機能です。ラッチの解除は、VCC 端子電圧を VCC(LA_OFF) = 8.2 V 以下にすることで行います。 外部ラッチ機能は、電源のアブノーマル時などの 保護として使用できます。 CSS 端子の印加電圧は、VCSS(1) = 8.6 V (max.)以上、 絶対最大定格 12 V 未満に設定します。 なお、過電流動作時には CSS 端子からシンク電流 が流れるため（8.10 項参照）、外部回路の電流供給 能力は、シンク電流（約 100 mA）以上に設定にし ます。 T1 15 U1 4 GND 図 8-26 VSEN 端子周辺回路 8.9 VCSS(1) ≤ VCSS <12V C6 R1、R2、R3 は高圧を印加するため、以下の考慮 が必要です。 11 10 Cv Ci C11 R7 C8 ROCP C7 C6 図 8-28 OC 端子、RC 端子周辺回路 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な方法がありません。そのた め、ROCP、C11 およびフィルタ部の R7、C7 の定数 は、実機の動作状態で調整する必要があります。 ROCP、C11、R7、C7 の定数は以下のように設定し ます。 ● ROCP、C11 ROCP は 100 Ω 前後、C11 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(17)で表せます。 ROCP の検出電圧は、8.7 項の電流共振外れの検出 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 17 SSC9522S 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、C11 を調整します。 R OCP ≒ V OC ( L ) C11 I D( H ) C11 Ci (17) ● R7、C7 高周波ノイズ除去用です。 R7 は 100 Ω～470 Ω、C7 は 100pF～1000 pF 程度 です。 OC 端子と RC 端子の過電流検出電圧、および CSS 端子のシンク電流を表 8-1 に示します。過電流保護 の動作は以下のように 3 段階あります。 1) 過電流検出（Low） OC 端子電圧が VOC(L)以上になると、CSS 端子に 接続した C6 をシンク電流 ICSS(L)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 の放電中に OC 端子電圧が VOC(L)より下がると、放電を停止します。 2) 過電流検出（High） OC 端子電圧が VOC(H)以上になると、CSS 端子に 接続した C6 をシンク電流 ICSS(H)で放電します。 ICSS(H)は ICSS(L)の約 11 倍のため、急速にスイッチン グ周波数が上昇して出力電力を抑えます。C6 の 放電中に OC 端子電圧が VOC(H)より下がると、前 項 1)の動作になります。 8.11 過負荷保護機能（OLP） 図 8-29 に FB 端子の周辺回路、図 8-30 に過負荷 保護機能（OLP：Overload Protection）動作時の FB 端子の波形を示します。過負荷状態（過電流動作に よりドレイン電流を制限している状態）になると、 スイッチング周波数が上昇します。スイッチング周 波数が上昇すると、出力電圧が低下し、二次側のフ ォトカプラに流れる電流がゼロになります。これに より、FB 端子に接続するフォトカプラにフィード バック電流 IFB が流れなくなるため、FB 端子流出電 流 IFB = − 25.5 μA は FB 端子に接続している C4 を充 電し、FB 端子電圧が上昇します。この状態が継続 すると、FB 端子電圧が FB 端子しきい電圧 VFB = 7.05 V に達して、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 電 圧 を VCC(LA_OFF) = 8.2V 以下、または VSEN 端子電圧を VSEN(OFF) = 1.16 V 以下にすることで行います。 OLP 機能により、パワーMOSFET および二次側整 流ダイオードなどの部品ストレスを軽減します。 FB 端子電圧が VFB に達するまでの時間を OLP 遅 延時間 tDLY とすると（図 8-30 参照）、tDLY は式(18) で概算できます。 R5 = 47 kΩ、C4 = 4.7 μF の場合 tDLY は約 0.5 s です。 t DLY ≒ 4.05V R5 I C4 FB ここで、IFB は FB 端子流出電流 − 25.5 μA U1 FB 3) 過電流検出（High speed） 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。OC 端子電圧が VOC(S)以上、または RC 端 子 電 圧 が |VRC(S)| 以 上 に な る と 、 パ ワ ー MOSFET のオン／オフを反転します。これと同時 に、C6 をシンク電流 ICSS(S)で放電します。これに より、急速にスイッチング周波数が上昇して出力 電力を抑えます。出力電力を抑え、OC 端子電圧 が VOC(S)より下がるか、RC 端子電圧が |VRC(S)| 以 内になると、前項 1)、2)の動作になります。 (18) I FB 3 C5 GND 4 IFB R5 R6 C4 PC1 図 8-29 FB 端子周辺回路 FB端子電圧 VFB=7.05V IFBでC4を充電 表 8-1 過電流検出電圧と CSS 端子のシンク電流 過電流 保護 Low High High speed 端子 検出電圧 OC OC OC VOC(L) = 1.52 V VOC(H) = 1.83 V VOC(S) = 2.35 V VRC(S) = 2.35 V, – 2.35 V RC CSS 端子 シンク電流 ICSS(L) = 1.8 mA ICSS(H) = 20.0 mA 約3V IFBにより、R5の両端に生 じる電圧 正常状態 過負荷状態 時間 ラッチ OLP遅延時間tDLY ICSS(S) = 18.3 mA SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 図 8-30 OLP 動作 18 SSC9522S 8.12 過電圧保護機能（OVP） VCC 端子の電圧が、OVP 動作 VCC 電圧 VCC(OVP) = 31.0 V 以上になると、過電圧保護機能（OVP： Overvoltage Protection）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 端子電圧を VCC(LA_OFF) = 8.2V 以下、または VSEN 端子電圧を VSEN(OFF) = 1.16 V 以 下にすることで行います。 VCC 端子の印加電圧は、絶対最大定格 35 V 以下 になるように設定します。 8.13 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) = 150 °C (min.)に達すると、過熱保護機能（TSD： Thermal Shutdown）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 端子電圧を VCC(LA_OFF) = 8.2V 以下、または VSEN 端子電圧を VSEN(OFF) = 1.16 V 以 下にすることで行います。 ● 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。 ● 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、VGL 端子の ソース電流のピークは– 515 mA、シンク電流の ピークは 685 mA です。 図 9-1 の 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低減 など）、EMI ノイズにより調整します。 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 kΩ～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。 設計上の注意点 9. 9.1 RB RA 各部品は使用条件に適合したものを使用します。 ● 共振トランス 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。 ● 電流検出用抵抗 ROCP 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。 Drain Gate 外付け部品 ● 入力、出力の平滑用電解コンデンサ 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。 DS RGS Source 図 9-1 MOSFET ゲート周辺回路 High-side Gate Vth(min.) Low-side Gate デッドタイム デッドタイム Vth(min.) SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 図 9-2 デットタイムの確認 19 SSC9522S 9.2 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。 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。 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 C3 の距離が離れている場合 は、VCC 端子と GND 端子の近くにフィルムコン デンサ C（0.1μF～1.0μF 程度） などを追加します。 f 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。 Ci 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。 図 9-3 高周波電流ループ 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。 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。 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。 VAC (1)主回路パターン 太く、ループを小さく配線 BR1 (3)電源供給パターン ループを小さく配線 R1 外部電源 C3 R2 C1 (5)ブートストラップ回路 ループを小さく配線 R4 R3 C2 VSEN 1 18 2 17 3 16 (6)二次側主回路パターン 太く、ループを小さく配線 NC D1 VCC C5 GND C6 CSS C7 OC C8 C9 (4)制御系信号部品 はICの近くに配置 R7 RC REG RV ROCP 4 5 SSC9522S FB PC1 (2)制御GNDパターン 主回路パターンと分 けて、一点で配線 R8 Cf R5 R6 6 15 14 13 U1 C4 NC 7 8 9 12 11 10 T1 D51 Q(H) C51 VGH VS D2 VB NC CV C10 D52 NC Q(L) VGL Ci C11 COM CRV C12 図 9-4 電源 IC 周辺回路の接続例 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 20 SSC9522S 使用上の注意 弊社の製品を使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合、定格値に対するディレーティングを どの程度行うかにより、信頼性に大きく影響します。ディレーティングとは信頼性を確保または向上するた め、各定格値から負荷を軽減した動作範囲を設定したり、サージやノイズなどについて考慮したりすること です。ディレーティングを行う要素には、一般的に電圧、電流、電力などの電気的ストレス、周囲温度、湿 度などの環境ストレス、半導体製品の自己発熱による熱ストレスがあります。これらのストレスは、瞬間的 数値、あるいは最大値、最小値についても考慮する必要があります。 なお、パワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく接合部温度のディレーティングの程 度が、信頼性を大きく変える要素となるので十分に配慮してください。 保管環境、特性検査上の取り扱い方法によっては信頼度を損なう要因となるので、注意事項に留意してく ださい。 保管上の注意事項 ● 保管環境は、常温 （5～35°C）、常湿 （40～75%）中が望ましく、高温多湿の場所、温度や湿度の変化が 大きな場所を避けてください。 ● 腐食性ガスなどの有毒ガスが発生しない、塵埃の尐ない場所で、直射日光を避けて保管してください。 ● 長期保管したものは、使用前にはんだ付け性やリードの錆などについて再点検してください。 特性検査、取り扱い上の注意事項 受入検査などで特性検査を行う場合は、測定器からのサージ電圧の印加、端子間ショートや誤接続など に十分注意してください｡また定格以上の測定は避けてください。 はんだ付け方法 ● はんだ付けをする場合は、下記条件以内で、できるだけ短時間で作業してください。 260 ± 5 °C 10 ± 1 s （フロー、2 回） 380 ± 10 °C 3.5 ± 0.5 s （はんだごて、1 回） ● はんだ付けは製品本体より 1.5 mm のところまでとします。 静電気破壊防止のための取扱注意 ● 製品を取り扱う場合は、人体アースを取ってください。人体アースはリストストラップなどを用い、感電 防止のため、1MΩ の抵抗を人体に近い所へ入れてください。 ● 製品を取り扱う作業台は、導電性のテーブルマットやフロアマットなどを敷き、アースを取ってください ● カーブトレーサーなどの測定器を使う場合、測定器もアースを取ってください。 ● はんだ付けをする場合、はんだごてやディップ槽のリーク電圧が、製品に印加するのを防ぐため、はんだ ごての先やディップ槽のアースを取ってください。 ● 製品を入れる容器は、弊社出荷時の容器を用いるか、導電性容器やアルミ箔などで、静電対策をしてくだ さい。 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 21 SSC9522S 注意書き ● 本書に記載している内容は、改良などにより予告なく変更することがあります。ご使用の際には、最新の 情報であることを確認してください。 ● 本書に記載している動作例、回路例および推奨例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因す る弊社もしくは第三者の工業所有権、知的所有権、生命権、身体権、財産権、その他一切の権利の侵害問 題について弊社は一切責任を負いません。 ● 弊社の合意がない限り、弊社は、本書に含まれる本製品（商品適性および特定目的または特別環境に対す る適合性を含む）ならびに情報（正確性、有用性、信頼性を含む）について、明示的か黙示的かを問わず、 いかなる保証もしておりません。 ● 弊社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避けら れません。製品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害などが発生しないよう、使 用者の責任において、装置やシステム上で十分な安全設計および確認を行ってください。 ● 本書に記載している製品は、一般電子機器（家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など）に使用 することを意図しております。高い信頼性を要求する装置（輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、 防災・防火装置、各種安全装置など）への使用を検討、および一般電子機器であっても長寿命を要求する 場合は、必ず弊社販売窓口へ相談してください。極めて高い信頼性を要求する装置（航空宇宙機器、原子 力制御、生命維持のための医療機器など）には、弊社の文書による合意がない限り使用しないでください。 ● 本書に記載している製品の使用にあたり、本書に記載している製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、 あるいはこれらの製品に物理的、化学的、その他何らかの加工・処理を施す場合には、使用者の責任にお いてそのリスクを検討の上行ってください。 ● 本書に記載している製品は耐放射線設計をしておりません。 ● 弊社物流網以外での輸送、製品落下などによるトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。 ● 本書に記載している内容を、文書による弊社の承諾なしに転記・複製することを禁じます。 SSC9522S - DSJ Rev.1.2 サンケン電気株式会社 2015.09.10 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2010 22