設計例 STR3A453D 使用 15W (15V/1A) オフライン降圧コンバータ設計例 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 1 DEJ0005 目次 1. まえがき ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2. 電源の特長 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3. 用途 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 4. 設計例外観 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 5. 設計例 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 5.1 電源仕様 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4 5.2 回路図 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 5.3 部品表 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 6. パターンレイアウト例 ---------------------------------------------------------------------------------- 6 7. 特性データ ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 7.1 ロードレギュレーション特性 ------------------------------------------------------------------- 7 7.2 効率 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 7.3 無負荷時入力電力 ---------------------------------------------------------------------------------- 9 注意書き ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 2 DEJ0005 まえがき 1. STR3A400 シリーズは、パワーMOSFET を内蔵した電流モード型 PWM 制御 IC で、絶縁フライバック コンバータ用の IC ですが、非絶縁降圧コンバータも構成できます。 本資料では、ユニバーサル入力、15W、1 出力（15V/1A）、降圧コンバータ方式の非絶縁型スイッチング 電源の設計例について示します。この電源設計例は STR3A453D を使用しています。 本資料では、設計例の仕様、回路、部品表、パターンレイアウト例、および評価結果を示します。 電源の特長 2. 非絶縁型バックコンバータ型電源 高いロードレギュレーション精度 全負荷高効率効率 STR3A400 シリーズは、軽負荷はグリーンモード制御、無負荷時はバースト発振動作に自動的に移行 用途 3. 4. 小型家電 白物 補助電源 モータ制御用電源 その他 SMPS 設計例外観 ◆上面図 55mm STR3A453D 90 mm DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 3 DEJ0005 設計例 5. 5.1 電源仕様 項目 記号 Min Typ. Max. 単位 VIN fLINE 85 47 50/60 265 63 V Hz 入力 入力電圧 周波数 出力 定格電圧 定格電流 出力電力 効率 平均効率 10%負荷時効率 無負荷時入力電力 5.2 VNP INP POUT 15 1 15 V A W η 84.0 81.2 34.5 % % mW η(10) P0 備考 TA = 25 °C, AC230V TA = 25 °C, AC230V TA = 25 °C, AC230V 回路図 D6 JW1 JW3 U1 D/ST VCC (FB/OLP) D/ST GND D/ST FB (VCC) 5 CN1 F1 L1 TH1 C6 C7 R4 R8 R3 D7 C3 R7 JW4* 2 C4 R2** 1 R1 D1 8 C5 3 6 7 C1 4 CN2 JW2** S/OCP D/ST (+) L2 ZD1 C2 C10 R5 D5 C11 C8 C9 R6 (-) JW21 JW22 JW23 JW24 R21 PC21 R22 R24 R25 C21 R23 U21 R26 PSA50116 Rev.2.0 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 4 DEJ0005 5.3 部品表 部品番号 F1 TH1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C21 D1 D5 D6 D7 ZD1 L1 L2 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R21 R22 R23 R24 R25 R26 U1 U21 PC21 JW1, JW2 JW3, JW4 JW21 ~ JW24 定格 部品 Fuse Power Thermistor Film capacitor Electrolytic capacitor Ceramic capacitor Ceramic capacitor Electrolytic capacitor Ceramic capacitor Ceramic capacitor Electrolytic capacitor Electrolytic capacitor Ceramic capacitor Ceramic capacitor Ceramic capacitor Diode bridge Fast recovery diode Fast recovery diode Fast recovery diode Zener diode CM inductor Inductor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor AC/DC convertor IC Shunt regulator Photo-coupler 250 V, 2 A Short 275 V, 0.1 μF 400 V, 56 μF 50 V, 1000 pF, 2012 Open 50 V, 22 μF Open Open 25 V, 330 μF 25 V, 330 μF Open 2 kV, 22 pF 50 V, 0.068μF, 2012 600 V, 1 A 600V, 3 A Short 600 V, 0.5 A Vz=22V, SOD-323 8.2 mH 180 μH 0.36 Ω, 1 W Open Open Open Open 0 Ω, 1/8 W, 1608 Open 0 Ω, 1/8 W, 1608 1.5 kΩ, 1/8 W, 1608 2.2 kΩ, 1/8 W, 1608 100 kΩ, 1/8 W, 1608 1.0 kΩ, 1/8 W, 1 %, 1608 33 kΩ, 1/8 W, 1 %, 1608 6.8 kΩ, 1/8 W, 1 %, 1608 650 V/1.9 Ω VREF = 2.5 V 品名 会社名 FTX2 CXW X7R WURTH RS AiSHi ZLX ZLX ルビコン ルビコン X7R S1NBC60 RL4A WURTH AG01A サンケン電気 16RHBP TOKO STR3A453D TL431 PC123 サンケン電気 テキサス シャープ ルビコン WURTH 新電元 サンケン電気 Open Short Short DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 5 DEJ0005 6. パターンレイアウト例 パターンレイアウト例の回路図は 5.2 項参照。 (a) 上面図 (a) 下面図 図 6-1 パターンレイアウト例 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 6 DEJ0005 特性データ 7. 本資料に記載の特性データは、室温、AC 電源周波数 50 Hz で測定したものです。 7.1 ロードレギュレーション特性 STR3A400 シリーズを用いたバックコンバータは、外付けのシャントレギュレータとフォトカプラで出力 電圧を制御するため、非常に安定したレギュレーション特性が得られます。 16.0 出力電圧(V) 15.5 15.0 14.5 14.0 0% 25% 50% 75% 100% 0W 3.75W 7.5W 11.25W 15W 出力電力 図 7-1 ロードレギュレーション(AC100V) 16.0 出力電圧(V) 15.5 15.0 14.5 14.0 0% 0W 25% 3.75W 50% 7.5W 出力電力 75% 11.25W 100% 15W 図 7-2 ロードレギュレーション(AC230V) DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 7 DEJ0005 7.2 効率 図 7-3、図 7-4 に定常動作時における電源効率の出力電力依存性を示します。 90 100VAC 230VAC 効率 (%) 85 80 75 70 65 60 0% 0W 25% 3.75W 50% 7.5W 75% 11.25W 100% 15W 出力電力 図 7-3 出力電力－効率 90 100VAC 230VAC 効率 (%) 85 80 75 70 65 60 0% 0W 5% 3.75W 10% 7.5W 15% 11.25W 20% 15W 出力電力 図 7-4 出力電力－効率（軽負荷時拡大） DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 8 DEJ0005 7.3 無負荷時入力電力 230VAC 140 入力電力 (mW) 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 出力電力 (mW) 図 7-5 入力電力－出力電力 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 9 DEJ0005 注意書き ● 本書に記載している製品（以下、「本製品」という）のデータ、図、表その他のすべての内容は本書発行 時点のものとなります。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）の部品に使用されること を意図しております。ご使用の際には、納入仕様書に署名または記名押印のうえご返却をお願いします。 高い信頼性が要求される装置（輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災・防犯装置、各種安全 装置など）への使用をご検討の際には、必ず事前にその使用の適否につき弊社販売窓口へご相談および納 入仕様書に署名または記名押印のうえご返却をお願いします。極めて高い信頼性が要求される装置（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、文書による弊社の承諾がない限り使用し ないでください。 ● 本製品の使用にあたり、本製品に他の製品・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必ずご検討のう え行ってください。 ● 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。本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、 故障発生率およびディレーティングなどを考慮のうえ、使用者の責任において、本製品が使用される装置 やシステム上で十分な安全設計および確認を含む予防措置を必ず行ってください。ディレーティングにつ いては、納入仕様書および弊社ホームページを参照してください。 ● 本製品は耐放射線設計をしておりません。 ● 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。 ● 本書に記載している回路定数、動作例、回路例、パターンレイアウト例、設計例、推奨例およびこれらに 基づく評価結果などは、使用上の参考として示したもので、これらに起因する使用者もしくは第三者のい かなる損害および知的財産権を含む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。 ● 本書に記載している技術情報（以下、「本技術情報」という）は、本製品の使用上の参考として示したも ので、弊社の所有する知的財産権その他権利の実施、使用を許諾するものではありません。 ● 使用者と弊社との間で別途文書による合意がない限り、弊社は、本製品の品質（商品性、および特定目的 または特別環境に対する適合性を含む）ならびに本書に記載の情報（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。 ● 本製品を使用する場合は、特定の物質の含有・使用を規制する RoHS 指令など、適用可能性がある環境関 連法令を十分に調査したうえで、当該法令に適合するよう使用してください。 ● 本製品および本技術情報を、大量破壊兵器の開発を含む、軍事用途や軍事利用の目的で使用しないでくだ さい。また、本製品および本技術情報を輸出または非居住者などに提供する場合は、「米国輸出管理規 則」、「外国為替及び外国貿易法」など、各国の適用のある輸出管理法令などを遵守してください。 ● 弊社物流網以外での本製品の落下などの輸送中のトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。 ● 本書は、正確を期すため慎重に製作したものですが、弊社は本書に誤りがないことを保証するものではな く、万一本書に記載している内容の誤りや欠落に起因して使用者に損害が生じた場合においても、弊社は 一切責任を負いません。 ● 本製品を使用するときに特に注意することは納入仕様書、一般的な使用上の注意は弊社ホームページを参 照してください。 DEJ0005_Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.01.29 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016 10