PWM オフラインスイッチング電源用パワーIC STR-A6000 Series 概要 パッケージ STR-A6000 シリーズは、パワーMOSFET と電流モー ド型 PWM 制御 IC を 1 パッケージにした PWM 型スイ ッチング電源用パワーIC です。 低消費電力および低スタンバイ電力に対応するため、 起動回路とスタンバイ機能を内蔵しています。通常動 作時は PWM 動作、軽負荷時はバースト動作へ自動的 に切り替わります。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電源システムを 容易に構成できます。 DIP8 特長 無負荷時入力電力 PIN < 25mW 動作モード 通常時動作------------------------------------ PWM モード 軽負荷時動作 ------------------------------- バースト発振 ランダムスイッチング機能 スロープ補正機能（サブハーモニック発振の防止） リーディング・エッジ・ブランキング機能 バイアスアシスト機能 スタンバイ動作時のトランスの音鳴り抑制 保護機能 過電流保護（OCP） ----------------- パルス･バイ･パルス 入力補正機能付き、 末尾 HD 品は 2 種類の OCP を搭載 タイマー内蔵過負荷保護（OLP） -------------- 自動復帰 過電圧保護（OVP） ---------------------------------- ラッチ 過熱保護（TSD） -------------------------------------- ラッチ BR1 L51 D51 T1 VOUT (+) PC1 C1 P S D2 800 V STR-A605×H 650 V STR-A606×H 700 V STR-A606×HD* 700 V 67 kHz 100 kHz 100 kHz * 末尾 HD 品は 2 種類の OCP を搭載 MOSFET オン抵抗、出力電力 POUT* 製品名 RDS(ON) (max.) POUT POUT (Adapter) (Open frame) AC85 AC85 AC230V AC230V ~265V ~265V fOSC(AVG) = 67 kHz STR-A6051M 3.95 Ω 18.5 W 14 W 31 W 21 W STR-A6052M 2.8 Ω 22 W 17.5W 35 W 24.5 W STR-A6053M 1.9 Ω 26 W 21W 40 W 28 W STR-A6079M 19.2 Ω 8W 6W 13 W 9W 6Ω 17 W 11 W 30 W 19.5 W 3.95Ω 20 W 15 W 35 W 23.5 W 2.8 Ω 23 W 18 W 38 W 26.5 W STR-A6063HD 2.3 Ω 25 W 20 W 40 W fOSC(AVG) = 100 kHz STR-A6059H NC U51 VCC C2 D STR-A6062H STR-A6062HD R56 * 周囲温度 50°C における実質的な連続出力電力です。最大出 力電力は連続出力電力の 120%～140%程度まで出力可能で す。ただし、コアサイズ、トランス設計時の ON Duty の設定、放 熱設計により、出力電力の制限を受けることがあります。 STR-A6000 S/OCP BR GND FB/OLP 3 4 C4 C3 PC1 ROCP 28 W (-) U1 2 STR-A6061H C53 C52 R53 R2 5 7 D/ST D/ST R52 RB RC STR-A607×M fOSC(AVG) R51 R55 C51 D1 1 650 V STR-A6061HD R54 R1 C6 C5 VDSS (min.) STR-A605×M STR-A6069HD VAC 8 代表特性 STR-A6069H 応用回路例 RA シリーズラインアップ 製品名 電流モード PWM 制御 ブラウンイン・ブラウンアウト機能 オートスタンバイ機能 Not to Scale CY TC_STR-A6000_1_R1 アプリケーション 低電力 AC/DC アダプタ 白物家電 補助電源 OA、AV、産業機器など STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. http://www.sanken-ele.co.jp 1 STR-A6000 Series 目次 概要 -------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1. 絶対最大定格 --------------------------------------------------------------------------- 3 2. 電気的特性 ------------------------------------------------------------------------------ 4 3. 代表特性 --------------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 ディレーティング曲線 --------------------------------------------------------- 6 3.2 TA-PD1 曲線 --------------------------------------------------------------------- 6 3.3 MOSFET ASO 曲線---------------------------------------------------------- 7 3.4 過渡熱抵抗曲線 --------------------------------------------------------------- 9 4. ブロックダイアグラム ------------------------------------------------------------------- 11 5. 各端子機能 ----------------------------------------------------------------------------- 11 6. 応用回路例 ----------------------------------------------------------------------------- 12 7. 外形図 ----------------------------------------------------------------------------------- 13 8. 捺印仕様 -------------------------------------------------------------------------------- 13 9. 動作説明 -------------------------------------------------------------------------------- 14 9.1 起動動作 ----------------------------------------------------------------------- 14 9.2 低入力時動作禁止回路（UVLO） ----------------------------------------- 15 9.3 バイアスアシスト機能 --------------------------------------------------------- 15 9.4 定電圧制御回路動作 -------------------------------------------------------- 15 9.5 リーディング・エッジ・ブランキング機能 ----------------------------------- 16 9.6 ランダムスイッチング機能 --------------------------------------------------- 16 9.7 オートスタンバイ機能--------------------------------------------------------- 16 9.8 ブラウンイン・ブラウンアウト機能 ------------------------------------------- 17 9.9 過電流保護機能（OCP） ---------------------------------------------------- 18 9.10 過負荷保護機能（OLP） ----------------------------------------------------- 19 9.11 過電圧保護機能（OVP） ---------------------------------------------------- 20 9.12 過熱保護機能(TSD) --------------------------------------------------------- 20 10. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------- 21 10.1 外付け部品 -------------------------------------------------------------------- 21 10.2 パターン設計 ------------------------------------------------------------------ 22 11. パターンレイアウト例 ------------------------------------------------------------------ 24 12. 電源回路例 ----------------------------------------------------------------------------- 25 使用上の注意 ------------------------------------------------------------------------------- 27 注意書き-------------------------------------------------------------------------------------- 28 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2 STR-A6000 Series 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“－”と規定します 特記がない場合の条件 TA = 25 °C、7 pin = 8 pin 項目 記号 測定条件 端子 定格 単位 1.2 A6079M 1.8 ドレインピーク電流(1) IDPEAK シングルパルス 8–1 2.5 A 3.0 4.0 アバランシェエネルギ 耐量(2)(3) EAS ILPEAK=1.2A 7 A6079M ILPEAK=1.8A 24 A6059H / 69H / 69HD ILPEAK=2A 46 A6061H / 61HD ILPEAK=2A 8–1 47 mJ 56 A6062H / 62HD ILPEAK=2.3A 62 A6052M ILPEAK=2.5A 72 A6063HD ILPEAK=2.7A 86 A6053M − 2～6 V BR 端子電圧 VBR 2−3 − 0.3～7 V BR 端子流入電流 IBR 2−3 1.0 mA FB/OLP 端子電圧 VFB 4−3 − 0.3～14 V FB/OLP 端子流入電流 IFB 4−3 1.0 mA 制御部電源電圧 VCC 5−3 32 V MOSFET 部許容損失(4) PD1 8–1 1.35 W 制御部許容損失(MIC) PD2 5–3 1.2 W TOP − − 20～125 °C 保存温度 Tstg − − 40～125 °C チャネル温度 Tch − 150 °C 動作周囲温度 A6051M ILPEAK=2.2A 1−3 (5) A6059H / 69H / 69HD A6051M / 61H / 61HD A6052M / 62H / 62HD A6053M / 63HD VS/OCP S/OCP 端子電圧 備考 基板実装時 基板サイズ 15mm×15mm (1) 3.3 MOSFET ASO 曲線参照 図 3-2 アバランシェエネルギ耐量ディレーレィング曲線参照 (3) Single pulse, VDD = 99 V, L = 20 mH (4) 図 3-3 TA-PD1 曲線参照 (5) 動作時内部フレームの推奨動作温度は TF = 115 °C (max.) (2) STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 3 STR-A6000 Series 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“－”と規定します 特記がない場合の条件 TA = 25 °C、VCC = 18 V、7 pin = 8 pin 項目 記 号 測定条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 VCC(ON) 5−3 13.8 15.3 16.8 V VCC(OFF) 5−3 7.3 8.1 8.9 V 5−3 − − 2.5 mA − 38 − V − 3.7 − 2.5 − 1.5 mA 8.5 9.5 10.5 V 60 67 74 90 100 110 − 5 − − 8 − 77 83 89 − 540 − − 470 − − 340 − − 280 − − 20 − − 33 − 備考 電源起動動作 動作開始電源電圧 動作停止電源電圧 (1) 動作時回路電流 ICC(ON) 最低起動電圧 VST(ON) 8−3 起動電流 ISTARTUP VCC = 13.5 V 5 − 3 起動電流供給しきい電圧 VCC(BIAS) ICC = − 100 µA VCC = 12 V 5−3 定常動作 平均発振周波数 発振周波数変動幅 最大オンデューティ 最小 ON 時間 fOSC(AVG) 8−3 Δf 8−3 DMAX 8−3 tON(MIN) 8−3 tBW − DPC − A60××M kHz A60××H / HD A60××M kHz A60××H / HD % A60××M ns A60××H / HD 保護動作 リーディング･エッジ･ブラ ンキング時間 過電流補正値 A60××M ns A60××H / HD mV/μs A60××H / HD 過電流補正制限デューティ DDPC − − 36 − % ゼロオンデューティ時 OCP しきい電圧 VOCP(L) 1−3 0.70 0.78 0.86 V 36%duty 時 OCP しきい電圧 VOCP(H) 1−3 0.81 0.9 0.99 V LEB(tBW)時 OCP しきい電圧 VOCP(LEB) 1−3 1.32 1.55 1.78 V 最大フィードバック電流 IFB(MAX) 4−3 − 340 − 230 − 150 µA 最小フィードバック電流 IFB(MIN) 4−3 − 30 − 15 −7 µA 発振停止 FB/OLP しきい 電圧 VFB(STB) 4−3 0.85 0.95 1.05 V OLP しきい電圧 VFB(OLP) 4−3 7.3 8.1 8.9 V OLP 動作後回路電流 ICC(OLP) 5−3 − 300 600 µA tOLP − 54 68 82 ms VFB(CLAMP) 4−3 11 12.8 14 V 2−3 5.2 5.6 6 V OLP 遅延時間 FB/OLP 端子クランプ電圧 ブラウンインしきい電圧 (1) VBR(IN) VCC = 32 V VCC = 12 V VCC = 12 V VCC = 32 V A60××M A60××HD VCC(OFF) < VCC(BIAS) の関係が成り立つ STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 4 STR-A6000 Series 項目 ブラウンアウトしきい電圧 BR 端子クランプ電圧 記 号 測定条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 VBR(OUT) VCC = 32 V 2−3 4.45 4.8 5.15 V VBR(CLAMP) VCC = 32 V 2−3 6 6.4 7 V 2−3 0.3 0.48 0.7 V 5−3 26 29 32 V 5−3 − 700 − μA − 135 − − °C 650 − − 700 − − 800 − − − − 300 − − 19.2 − − 6 − − 3.95 − − 2.8 − − 2.3 A6063HD − − 1.9 A6053M − − 250 − − 400 − − 22 BR 機能無効しきい電圧 VBR(DIS) OVP しきい電圧 VCC(OVP) ラッチ回路保持電流 (2) 熱保護動作温度 ICC(LATCH) Tj(TSD) VCC = 32 V VCC = 9.5 V 備考 MOSFET 部 ドレイン・ソース間電圧 ドレイン漏れ電流 ON 抵抗 スイッチング・タイム 8–1 VDSS 8–1 IDSS RDS(ON) 8–1 tf 8–1 θch-C − A605× V A606× A607× μA A6079M Ω A6059H / 69H / 69HD A6051M / 61H / 61HD A6052M / 62H / 62HD ns A6053M 熱抵抗 チャネル − ケース間(3) (2) (3) °C/W ラッチ回路とは、OVP、TSD により動作する回路を示す MOSFET のチャネルとケース間の熱抵抗。ケース温度(TC)は捺印面中央部の温度で規定 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 5 STR-A6000 Series 代表特性 3. ディレーティング曲線 3.1 100 EAS温度ディレーティング係数 (%) ASO温度ディレーティング係数 (%) 100 80 60 40 20 0 0 25 50 75 100 125 150 80 60 40 20 0 25 チャネル温度 Tch (°C) 図 3-1 ASO 温度ディレーティング係数曲線 3.2 50 75 100 125 150 チャネル温度 Tch (°C) 図 3-2 アバランシェエネルギ耐量ディレーレィング曲線 TA-PD1 曲線 1.6 1.4 1.35W 許容損失 PD1 (W) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 周囲温度 TA (°C ) 図 3-3 TA-PD1 曲線 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 6 STR-A6000 Series 3.3 MOSFET ASO 曲線 IC を使用する際は、図 3-1 より温度ディレーティング係数を求め、ASO 曲線のディレーティングを行い ます 破線は、オン抵抗による制限曲線です 特記がない場合の条件 TA = 25 °C、Single pulse STR-A6051M STR-A6052M 10 10 0.1ms ドレイン電流 ID (A) ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1 1ms 0.1 1 1ms 0.1 0.01 0.01 1 10 100 ドレイン・ソース間電圧 (V) 1 1000 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR-A6053M STR-A6079M 10 10 0.1ms 1 ドレイン電流 ID (A) ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1ms 0.1 0.01 1 1ms 0.1 0.01 1 10 100 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 1000 1 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 7 STR-A6000 Series STR-A6059H STR-A6061H / 61HD 10 10 0.1ms 0.1ms 1 ドレイン電流 ID (A) ドレイン電流 ID (A) 1 1ms 0.1 0.01 1ms 0.1 0.01 1 10 100 1000 1 ドレイン・ソース間電圧 (V) 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR-A6062H / 62HD STR-A6063HD 10 0.1ms 1 ドレイン電流 ID (A) ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1ms 0.1 1ms 0.01 1 10 100 ドレイン・ソース間電圧 (V) 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR-A6069H / 69HD 10 ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1 1ms 0.1 0.01 1 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 8 STR-A6000 Series 過渡熱抵抗曲線 3.4 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) STR-A6051M / 61H / 61HD 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ STR-A6252 100µ 1m 過渡熱抵抗曲線 時間t (s) curve Transient thermal resistance 10m 100m STR-A6052M / 62H / 62HD 過渡熱抵抗 θch-c[℃/W] (°C/W) 過渡熱抵抗 θch-cresistance Transient thermal 10 10 11 0.1 0.1 0.01 0.01 1µ 1.0E-06 10µ 1.0E-05 100µ 1.0E-04 STR-A6053M 1.0E-03 10m 1.0E-02 100m 1.0E-01 時間 t [sec] time 10 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 1m 時間 t (s) 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 10m 100m 1m 10m 100m 時間t (s) STR-A6059M / 69H / 69HD 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 時間 t (s) STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 9 STR-A6000 Series STR-A6079M 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 10 1 0.1 0.01 100n 1µ 10µ 100µ 1m 10m 100m STR-A6063HD 時間t (s) 過 渡 熱 抵 抗 曲 線 Transient thermal resistance curve STR-A6063HD 10 過渡熱抵抗 θch-c[℃/W] Transient thermal resistance 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 10 11 0.1 0.1 0.01 0.01 0.001 0.001 1µ 1.0E-06 10µ 1.0E-05 100µ 1.0E-04 1m 1.0E-03 10m 1.0E-02 100m 1.0E-01 時間 t (s) 時間 t [sec] time STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 10 STR-A6000 Series 4. ブロックダイアグラム VCC 5 D/ST 7,8 Startup UVLO BR 2 REG VREG OVP TSD Brown-in Brown-out 6.4V DRV PWM OSC S Q R OCP 7V VCC Drain peak current compensation OLP Feedback control FB/OLP 4 12.8V S/OCP 1 LEB GND 3 Slope compensation BD_STR-A6000_R1 5. 各端子機能 S/GND 1 8 D/ST BR 2 7 D/ST GND 3 6 FB/OLP 4 5 VCC 端子番号 端子名 1 S/OCP 2 BR 3 GND 4 FB /OLP 5 VCC 6 − 7 8 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 D/ST 機能 MOSFET ソース／過電流保護検出信号入力 ブラウンイン・ブラウンアウト検出信号入力 グランド 定電圧制御信号入力／過負荷保護信号入力 制御回路電源入力／過電圧保護信号入力 （抜きピン） MOSFET ドレイン／起動電流入力 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 11 STR-A6000 Series 6. 応用回路例 図 6-1、図 6-2 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回路図を示します。 放熱効果を上げるため、D/ST 端子（7、8 番ピン）のパターンは極力広くします D/ST 端子のサージ電圧が大きくなる電源仕様の場合は、P 巻線間に CRD クランプスナバ回路や、D/ST 端子 と S/OCP 端子間に C または RC ダンパースナバ回路を追加します CRDクランプスナバ BR1 VAC VOUT (+) R54 R1 C6 RA L51 D51 T1 PC1 C1 R51 P R55 C51 D1 RB D2 8 NC C53 C52 R53 R2 U51 5 7 D/ST D/ST C5 R52 S VCC R56 D C2 (-) U1 STR-A6000 S/OCP BR GND FB/OLP C（RC） ダンパースナバ 1 RC 2 3 4 C4 C3 PC1 ROCP CY TC_STR-A6000_2_R1 図 6-1 ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用した場合（DC ライン接続） CRDクランプスナバ BR1 L51 D51 T1 VAC VOUT (+) R54 R1 C6 PC1 C1 P R55 C51 D1 S D2 8 D/ST D/ST C5 NC R52 U51 VCC C2 C53 C52 R53 R2 5 7 R51 D R56 (-) U1 STR-A6000 S/OCP BR GND FB/OLP C（RC） ダンパースナバ 1 2 3 4 C3 ROCP PC1 CY TC_STR-A6000_3_R1 図 6-2 ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用しない場合 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 12 STR-A6000 Series 外形図 7. DIP8 以下は代表パッケージの外形寸法 NOTES: 1) 単位：mm 2) Pb フリー品(RoHS 対応)です 捺印仕様 8. STR-A60××M STR-A60××H 8 STR-A60××HD 8 A60××H A60××× Part Number SKYMDD SKYMD Lot Number 1 Lot Number Y is the Last digit of the year (0 to 9) M is the Month (1 to 9, O, N or D) 1 D is a period of days: 1 : 1st to 10th 2 : 11th to 20th st 3 : 21 to 31 Y is the Last digit of the year (0 to 9) M is the Month (1 to 9, O, N or D) D is a period of days: 1 : 1st to 10th 2 : 11th to 20th st 3 : 21st to 31st Sanken Control Number STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 Part Number SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. Sanken Control Number 13 STR-A6000 Series 動作説明 9. 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 9.1 能（9.3 項参照）が無効になるため、VCC 端子電圧は 図 9-3 のように VCC(ON)と VCC(OFF)の間を上下します。 その後、BR 端子電圧が VBR(IN)以上になると、IC は 発振を開始します。 BR1 起動動作 T1 VAC 図 9-1 に VCC 端子周辺回路、図 9-2 に起動時の動 作波形を示します。 本 IC は起動回路を内蔵し､起動回路は D/ST 端子に 接続しています。D/ST 端子の電圧が最低起動電圧 VST(ON) = 38 V になると起動回路が動作します。 IC 内部で定電流化した起動電流 ISTARTUP = − 2.5 mA は、VCC 端子に接続した電解コンデンサ C2 を充電 し、VCC 端子電圧が動作開始電源電圧 VCC(ON) = 15.3 V まで上昇すると、制御回路が動作を開始します。制御 回路が動作すると、VCC 端子への印加電圧は、図 9-1 の補助巻線電圧 VD を整流平滑した電圧になります。 電源起動後、起動回路は自動的に IC 内部で遮断する ため、起動回路による電力消費はなくなります。 補助巻線 D の巻数は、電源仕様の入出力変動範囲 内で、VCC 端子電圧が次式(1)の範囲になるように、調 整します。補助巻線電圧の目安は 15 V～20 V 程度で す。 C1 7､8 D/ST U1 VCC 5 D2 C2 BR 2 GND P R2 VD D 3 図 9-1 VCC 端子周辺回路 （ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用しない場合） VCC端子 電圧 VCC(ON) VCC( BIAS) (max .) VCC VCC(OVP ) (min .) ⇒10.5 (V) VCC 26 (V) (1) IC の発振開始タイミングは、ブラウンイン・ブラウンア ウト機能（詳細は 9.8 項参照）の使用有無で異なります。 ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用しない場合 （BR 端子電圧が VBR(DIS) = 0.48 V 以下） 図 9-2 のように、VCC 端子電圧が VCC(ON)に達すると IC は発振を開始します。 IC の起動時間（図 9-2 参照）は C2 のコンデンサ容量 で決まり、起動時間の概算値は次式(2)で算出しま す。 t START C2 × VCC( ON )－VCC( INT ) I STRATUP tSTART 図 9-2 起動時の動作波形 (ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用しない場合) VCC端子 電圧 VCC(ON) VCC(OFF) BR端子 電圧 tSTART VBR(IN) (2) ドレイン 電流, ID ここで、 tSTART ：IC の起動時間 (s) VCC(INT) ：VCC 端子の初期電圧 (V) ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用する場合 BR 端 子 電 圧 が VBR(DIS) = 0.48 V よ り 高 く 、 VBR(ON) = 5.6 V 未満の範囲では、バイアスアシスト機 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 ドレイン 電流, ID 図 9-3 起動時の動作波形 (ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用する場合) SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 14 STR-A6000 Series 9.2 低入力時動作禁止回路（UVLO） VCC 端子電圧と回路電流 ICC の関係を図 9-4 に示し ます。制御回路動作後、VCC 端子電圧が動作停止し きい値 VCC(OFF) = 8.1 V に低下すると、低入力時動作 禁止（UVLO：Undervoltage Lockout）回路により、制 御回路は動作を停止し、再び起動前の状態に戻りま す。 回路電流 ICC 9.4 起動 停止 ICC（ON） VCC VCC（ON） 端子電圧 VCC（OFF） 図 9-4 VCC 端子電圧と回路電流 ICC 9.3 あります。これを防ぐため、VCC(BIAS) = 9.5 V に低下する と、バイアスアシスト機能が動作します。バイアスアシス ト機能が動作している間は、起動回路から起動電流を 供給し、VCC 端子電圧の低下を抑え、VCC 端子電圧 がほぼ一定電圧になるように動作します。 バイアスアシスト機能により、C2 は低い容量が使用で きるため、電源投入時の起動時間を短くできます。また、 出力過電圧時に VCC 端子電圧の上昇が早くなるため、 過電圧保護機能の応答時間も短縮できます。 なお、起動不良が起きないよう、最終的に実機で動 作を確認し、定数を調整します。 定電圧制御回路動作 出力電圧の定電圧制御は、過渡応答および安定性 に優れた電流モード制御（ピーク電流モード制御）を使 用しています。本 IC は､電流検出抵抗 ROCP の両端電 圧（VROCP ）と目標電圧（VSC ）を内部の FB コンパレータ で比較し、VROCP のピーク値が VSC に近づくように制御 し ま す 。 VSC は 、 FB/OLP 端 子 の 電 圧 を Feedback Control 回路 （4.ブロックダイアグラム参照）に入力し、 スロープ補正を加えて作ります（図 9-6、図 9-7 参照）。 バイアスアシスト機能 U1 電源起動時の VCC 端子電圧波形例を図 9-5 に示し ます。VCC 端子電圧が VCC(ON) = 15.3 V に達すると、IC が動作開始して IC の回路電流が増加するため、VCC 端子電圧が低下します。それと同時に補助巻線電圧 VD は出力電圧の立ち上がり電圧に比例して上昇しま す。これら電圧のバランスが VCC 端子電圧を作ります。 起動成功 VCC端子電圧 IC動作開始 VCC(ON) VCC(BIAS) S/OCP 1 3 4 PC1 VROCP ROCP C3 IFB 図 9-6 FB/OLP 端子周辺回路 設定電圧 出力電圧の 立ち上がりによる上昇 スロープ補正を 加えた目標電圧 バイアスアシスト期間 VCC(OFF) 起動不良時 時間 パワーMOSFET がターンオフした瞬間に発生する サージ電圧は、出力巻線に誘起します。起動時の出力 負荷が軽負 荷の場合 、こ の誘起し た電圧 が原因 で フィードバック制御がかかり、出力へ送る電力を抑制す る場合があります。出力電力が低下すると、VCC 端子 電圧も低下し、VCC 端子電圧が VCC(OFF) = 8.1 V に達 すると、制御回路が停止して起動不良が生じる場合が - VSC + VROCP FBコンパレータ 図 9-5 起動時の VCC 端子電圧 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 GND FB/OLP ROCPの両端電圧 ドレイン電流 ID 図 9-7 定常時の ID と FB コンパレータ動作 ＜軽負荷の場合＞ 負荷が軽くなると、出力電圧の上昇に伴い二次側エ ラーアンプのフィードバック電流が増加します。この SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 15 STR-A6000 Series 電流がフォトカプラを介して流れる IFB を FB/OLP 端 子から引き抜くことにより、FB/OLP 端子電圧は低下 します。これにより、目標電圧 VSC が下がるため、 VROCP のピーク値が低下するように制御を行います。 その結果、ドレイン電流のピーク値が減尐し、出力電 圧の上昇を抑えます。 ＜重負荷の場合＞ 負荷が重くなると、軽負荷時の逆の動作になり、FB コンパレータの目標電圧 VSC が高くなるため、ドレ イン電流のピーク値が増加し出力電圧の低下を抑え ます。 ピーク電流モード制御の PWM 方式が連続モードで 動作すると、ドレイン電流波形が台形波状になります。 このモードは、制御量（目標電圧 VSC ）で決まるドレ インピーク電流値が一定でも、オン期間がドレイン電流 の初期値により変化するため、図 9-8 のようにサブハー モニック発振が生じます。サブハーモニック発振とは、 オン期間がスイッチング周期の整数倍で変動する動作 です。 これを防ぐため、FB/OLP 端子電圧信号にダ ウンスロープ補正信号（オンデューティーが広くなるほ どドレインピーク電流値を下げる信号）を加えて目標電 圧 VSC を作り、サブハーモニック発振を抑える制御を行 います。なお、フィードバック制御が外れる電源過渡状 態（電源起動時、負荷短絡時など）では、サブハーモニ ック発振が発生する場合がありますが、動作上の問題 はありません。 FBコンパレータによる目標電圧 （スロープ補正がない場合） tON1 T tON2 T T tBW（STR-A60××H は 340 ns、STR-A60××H / HD は 280 ns）を設けています。この期間は、ターンオン時のドレ イン電流サージに応答しないようにしています（9.9 過 電流保護機能の項参照）。 9.6 ランダムスイッチング機能 本 IC は、PWM 平均発振周波数 fOSC(AVG)に周波数 変動を重畳する機能を内蔵しています。スイッチング動 作中は、fOSC(AVG) に対してランダムに微変動します。こ れにより、この機能がない製品と比較し、雑音端子電圧 （コンダクションノイズ）が低減するため、入力部のノイズ フィルタなどを簡略化できます。 9.7 オートスタンバイ機能 オートスタンバイ機能とは、スタンバイ負荷時のドレ イン電流 ID が、最大ドレイン電流（過電流状態）の約 15 ～20 %以下に減尐すると、自動的にスタンバイモード に切り替わり、バースト動作を行う機能です（図 9-9）。 バースト動作は、スイッチング動作を停止する期間が あるため、スイッチング損失を低減し、軽負荷時の効率 改善ができます。一般的に、軽負荷時の効率をより改 善するため、バースト間隔は数 kHz 以下になります。本 IC は、バースト動作時のドレイン電流ピークを低く抑え、 トランスの音鳴りを抑制します。 バースト発振動作に切り替わる過渡期間に、VCC 端 子電圧が起動電流供給しきい電圧 VCC(BIAS) = 9.5 V に 低下すると、バイアスアシスト機能が動作し、起動電流 ISTARTUP を供給します。これにより VCC 端子電圧の低下 を抑え、安定したスタンバイ動作が行えます。 なお、定常動作時（バースト動作を含む）にバイアス アシスト機能が動作すると、消費電力が増加するため、 VCC 端子電圧は常に VCC(BIAS)より高くする必要があり、 トランスの巻数比や図 10-2 の R2 を小さくするなどの調 整が必要です。（R2 の詳細は”10.1 外付け部品”参照） 出力電流 IOUT バースト動作 図 9-8 サブハーモニック発振時のドレイン電流波形例 9.5 リーディング・エッジ・ブランキング機能 本 IC は出力電圧の定電圧制御にピーク電流モード 制御方式を使用しています。ピーク電流モード制御方 式の場合、パワーMOSFET がターンオンしたときに発 生する急峻なサージ電流により、FB コンパレータや過 電流保護回路(OCP)が応答し、パワーMOSFET がオフ する可能性があります。 この現象を防ぐため、パワーMOSFET がターンオン した瞬間から、リーディング・エッジ・ブランキング時間 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 数kHz以下 ドレイン 電流 ID 通常負荷 スタンバイ負荷 通常負荷 図 9-9 オートスタンバイ動作のタイミング波形 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 16 STR-A6000 Series 9.8 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、電源入力電圧が 低いとき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は、BR 端子で AC 入 力電圧を検出し、BR 端子電圧に応じて発振をオン／ オフします。BR 端子電圧が BR 機能無効しきい電圧 VBR(DIS) = 0.48 V より高くなると、本機能が有効になりま す。 図 9-10 に BR 端子電圧とスイッチング電流波形を示 します。定常動作状態から AC 入力電圧が低下し、BR 端子電圧がブラウンアウトしきい電圧 VBR(OUT) = 4.8 V 以下になると、IC が動作状態（VCC(OFF) ≤ VCC 端子電 圧の状態）でも、その状態が OLP 遅延時間 tOLP = 68 ms 継続すると、スイッチング動作を停止します。AC 入 力電圧が上昇し、IC が動作状態、かつ BR 端子電圧が ブラウンインしきい電圧 VBR(IN) = 5.6 V 以上になると、ス イッチング動作を開始します。 AC 入力検出機能には、DC ライン側で検出する方法 と、AC ライン側で検出する方法があります。 9.8.1 DC ライン側で検出する方法 図 9-11 に DC ライン接続の BR 端子の周辺回路を示 します。 C1 両端には商用周期の 1/2 のリップルがあります。 RC と C4 の時定数を入力商用周期の 1/2 倍に対し短く 設定することで、C1 両端の交流リップルの各ピーク値を 検出するようにします。 負荷が変動し、リップルのボトム部分だけが VBR(OUT) を下回っても、リップルの周期は tOLP より短いためスイッ チング動作は停止しません。 このように DC ラインで検出する方法は負荷の影響を 受けにくい検出ができます。 BR1 本機能を使用しない場合は、BR 端子を GND へ接続 し、BR 端子電圧を VBR(DIS) 以下に固定します。 VAC RA VDC バースト動作時のブラウンイン・ブラウンアウト機能は、 以下のように動作します。 STR-A60××M / H バースト発振動作時のスイッチング動作停止期間 は、ブラウンイン・ブラウンアウト機能は無効になり ます 。バー スト発 振動作 時 に BR 端子電圧が VBR(OUT)以下になった場合は、発振期間の合計が tOLP = 68 ms 以上になるとスイッチング動作を停止 します。 STR-A60××HD バースト動作時も BR 端子電圧が VBR(OUT) = 4.8 V 以下になり、その状態が tOLP = 68 ms 継続するとス イッチング動作を停止します。 BR端子電圧 U1 C1 RB 2 RC BR C4 GND 3 図 9-11 DC ライン接続 回路定数： RA、RB ：数 MΩ。 高圧を印加する高抵抗のため、 電源要求仕様に応じて、電食を考慮した 抵抗を選択したり、直列に抵抗を追加し て、個々の印加電圧を下げたりするなど の配慮をします RC ： 数 100 kΩ C4 ： 470 pF～2200 pF。高周波ノイズ除去用 VBR(IN) VBR(OUT) ドレイン電流ID ブラウンイン・ブラウンアウト機能が動作するときの C1 両端電圧の参考値は、入力部の抵抗成分や整流器の 順方向電圧の影響がないとすると、次式で算出できま す。 tOLP 図 9-10 BR 端子電圧とスイッチング電流波形 R RB VDC ( OP ) VBR ( TH) 1 A R C (3) ここで、 VDC(OP) ：ブラウンイン・ブラウンアウト機能が動作 するときの C1 両端電圧 VBR(TH) ：BR 端子のしきい電圧（表 9-1 参照） STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 17 STR-A6000 Series 表 9-1 BR 端子のしきい電圧 項目 ブラウンインしきい電圧 ブラウンアウトしきい電圧 VBR(TH) 値(Typ.) VBR(IN) 5.6 V VBR(OUT) 4.8 V VDC(OP)は、次式で AC 入力電圧の実効値に換算でき ます。 VAC ( OP ) RMS 1 2 VDC ( OP ) きいため、BR 端子電圧や、VCC 端子電圧が解除 電圧に低下するまでの時間が長くなります。 AC ラインで検出する方法の場合、電源入力電圧 VAC をオフすると BR 端子電圧が即座に低下してラ ッチを解除するため、ラッチの解除時間を大幅に 短縮できます。 回路定数： RA、RB ：数 MΩ。 高圧を印加する高抵抗のため、 電源要求仕様に応じて、電食を考慮した 抵抗を選択したり、直列に抵抗を追加し て、個々の印加電圧を下げたりするなど の配慮をします (4) RA、RB、RC、C4 は最終的に実機で動作を確認し、定 数を調整します。 RC ： 数 100 kΩ RS ： VCC 端子電圧が VCC(OFF) = 8.1 V のとき に、BR 端子電圧が VBR(DIS) = 0.48 V より 高くなるように調整します C4 ： 0.22 μF～1 μF。AC 入力電圧の平均化 および高周波ノイズ除去用 9.8.2 AC ライン側で検出する方法 図 9-12 に AC ライン接続の BR 端子の周辺回路を示 します。 AC ラインを BR 端子で検出するため、商用周期に対 し RC と C4 の時定数を長く設定します。 このため、BR 端子の検出応答速度は DC ラインで検 出する方法に比べ遅くなります。 AC ラインを検出するので、負荷の影響を受けにくい 検出ができます。また、C1 の充放電時間の影響を受け ないため DC ラインで検出する方法に比べ高速でラッ チを解除できます*。 VAC ブラウンイン・ブラウンアウト機能が動作するときの電 源入力電圧（実行値）の参考値は、入力部の抵抗成分 の影響がないとすると、次式で算出できます。 VAC ( OP ) RMS (5) ここで、 VAC(OP)RMS ：ブラウンイン・ブラウンアウト機能が動作 するときの電源入力電圧の実効値 VBR(TH) ：BR 端子のしきい電圧(表 9-1 参照) BR1 RA 5 VCC RS VDC R RB VBR ( TH) 1 A R C 2 RB C1 2 RC BR C4 U1 GND 3 図 9-12 AC ライン接続 * 高速ラッチ解除 過電圧保護（OVP）、過熱保護（TSD）の各動作時 は、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(OFF)以下に 下げるか、BR 端子電圧を VBR(OUT)以下にすること で行います。 DC ラインで検出する方法や、ブラウンイン・ブラ ウンアウト機能を使用しない場合は、ラッチの解除 時間が C1 放電時間で決まります。C1 は容量が大 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 RA、RB、RC、C4 は最終的に実機で動作を確認し、定 数を調整します。 9.9 過電流保護機能（OCP） 過電流保護機能(OCP)は、パワーMOSFET のドレ インピーク電流値が、OCP しきい電圧に達すると、パ ワーMOSFET をターンオフして電力を制限します（パル ス・バイ・パルス方式）。 リーディング・エッジ・ブランキング時間中の OCP 動 作は、末尾 HD 品と末尾 M、H 品で異なります。 STR-A60××HD リーディング・エッジ・ブランキング時間中の OCP しき い 電 圧が 、 通 常のし きい 電 圧 よ り 高い VOCP(LEB) = 1.55 V に設定されています。しきい電圧 を高くすることで、ターンオン時のドレイン電流サージ に応答しないようにしています。この過電流保護は、 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 18 STR-A6000 Series STR-A60××M、STR-A60××H リーディング・エッジ・ブランキング時間中の OCP は 無効になります。 なお、ターンオン時に S/OCP 端子に生じるサージ電 圧の幅は、図 9-13 のように tBW 以下にする必要がありま す。サージ電圧を抑えるため、電流検出抵抗 ROCP の パターンレイアウトは注意が必要です。 パターン設計 の項を参照し、レイアウトを設計します。 また、図 9-14 のようにダンパースナバ回路がある場 合、サージ電圧を抑えるため、コンデンサの容量を小さ くします。 tBW VOCP(LEB)(STR-A60××HD) VOCP’ のように、OCP のしきい電圧を補正する機能です。 入力電圧が低い（オンデューティーが広い）ときは、 OCP しきい電圧が高くなるように制御し、入力電圧が高 い（オンデューティーが狭い）ときとのドレイン電流ピー クの差を小さくします。 補正量はオンデューティー に依存し、オンデュー ティーに対する補正後の OCP しきい電圧 VOCP' は次式 (6)になります。ただし、オンデューティーが 36 %以上は、 VOCP(H) = 0.9 V 一定になります。 補正後のOCPしきい電圧 VOCP' 出力巻線の短絡時や、二次側整流ダイオードの耐 圧異常時などの保護として動作します。 1.0 VOCP(H) VOCP(L) DDPC 0.5 0 C（CR） ダンパースナバ T1 D51 C51 7,8 D/ST S/OCP 1 100 図 9-15 オンデューティーと補正後の VOCP 図 9-13 S/OCP 端子電圧波形 U1 50 ON Duty (%) ターンオン時のサージ電圧幅 C1 DMAX VOCP ' VOCP ( L) DPC ONTime VOCP ( L ) DPC ここで、 VOCP(L) DPC ONTime ONDuty fOSC(AVG) C（CR） ダンパースナバ ROCP ONDuty f OSC ( AVG ) (6) ： ゼロオンデューティー時 OCP しきい電圧 ： 過電流補正値 ： MOSFET のオン時間 ： MOSFET のオンデューティー ： 平均発振周波数 図 9-14 ダンパースナバ 9.10 過負荷保護機能（OLP） ＜入力補正機能＞ 一般的な PWM 制御 IC は、制御系を含めた回路に 伝播遅延時間があります。そのため、電源の入力電圧 が高く、ドレイン電流傾斜が急峻なほど、実際に流れる ドレイン電流のピークは高くなり、検出電圧は OCP しき い電圧よりも高くなります。このように、OCP 動作時のド レイン電流のピークは、入力電圧の変化に対してバラツ キが生じる傾向があります。このバラツキを低減するた め、本 IC は入力補正機能を内蔵しています。 入力補正機能とは、電源入力電圧に応じて、図 9-15 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 図 9-16 に FB/OLP 端子の周辺回路、図 9-17 に OLP 動作時の波形を示します。 過負荷状態（過電流動作によりドレインピーク電流値 を制限している状態）になると、出力電圧が低下し、二 次側のエラーアンプがカットオフします。そのため、 フィードバック電流 IFB は FB/OLP 端子に接続している C3 を充電し、FB/OLP 端子電圧が上昇します。FB/OLP 端子電圧が、OLP しきい電圧 VFB(OLP) = 8.1 V を超えて いる状態を OLP 遅延時間 tOLP = 68 ms 継続すると、過 負荷保護機能（OLP）が動作してスイッチング動作を停 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 19 STR-A6000 Series 止します。 OLP 動作時はバイアスアシスト機能が無効になりま す。そのため、VCC 端子電圧は VCC(OFF)まで低下し、制 御回路は動作を停止します。その後、VCC 端子電圧は 起動電流により上昇し、VCC(ON)に達すると、制御回路が 再び動作します。このように、過負荷状態のときは UVLO による間欠発振動作を繰り返します。 この間欠発振動作により、パワーMOSFET や二次側 整流ダイオードなどの部品ストレスを低減します。さらに、 スイッチング期間は、発振停止期間より短いため、間欠 動作中の消費電力を小さくできます。過負荷の要因を 取り除くと、通常の動作に自動復帰します。 FB/OLP 4 3 VCC 端子電圧をトランスの補助巻線から供給する場 合は、VCC 端子電圧が出力電圧に比例するため、出 力電圧検出回路オープン時などの二次側の過電圧を 検出できます。この場合、過電圧保護動作時の二次側 出力電圧 VOUT(OVP)は、次式(7)で概略計算できます。 VOUT(OVP) VOUT ( NORMAL ) VCC( NORMAL ) 29 (V) (7) ここで、 VOUT(NORMAL) ： 定常動作時の出力電圧 VCC(NORMAL) ： 定常動作時の VCC 端子電圧 U1 GND ラッチ状態の解除は、電源電圧をオフし、VCC 端子 電 圧 を VCC(OFF) 以 下 に 下 げ る か 、 BR 端 子 電 圧 を VBR(OUT)以下に下げることで行います。 VCC 5 9.12 過熱保護機能(TSD) D2 R2 PC1 C3 IC の 制 御 回 路 部 の 温 度 が 、 熱 保 護 動 作 温 度 Tj(TSD) = 135 °C (min.)以上に達すると、過熱保護機能 (TSD)が動作し、ラッチ状態でスイッチング動作を停止 します。スイッチング動作が停止すると、VCC 端子電圧 は下降します。ラッチ状態を保持するため、VCC 端子 電圧が VCC(BIAS)まで低下すると、バイアスアシスト機能 が動作し、VCC 端子電圧を VCC(OFF) 以上に保持しま す。 ラッチ状態の解除は、電源電圧をオフし、VCC 端子 電 圧 を VCC(OFF) 以 下 に 下 げ る か 、 BR 端 子 電 圧 を VBR(OUT)以下に下げることで行います。 C2 D 図 9-16 FB/OLP 端子周辺回路 発振停止期間 VCC端子電圧 VCC(ON) VCC(OFF) FB/OLP端子電圧 tOLP VFB(OLP) tOLP ドレイン電流 ID 図 9-17 OLP 動作波形 9.11 過電圧保護機能（OVP） VCC 端 子 と GND 端 子 間 に 、 OVP し き い 電 圧 VCC(OVP) = 29 V 以上の電圧を印加すると、過電圧保護 機能(OVP)が動作し、ラッチ状態でスイッチング動作を 停止します。スイッチング動作が停止すると、VCC 端子 電圧は下降します。ラッチ状態を保持するため、VCC 端子電圧が VCC(BIAS)まで低下すると、バイアスアシスト 機能が動作し、VCC 端子電圧を VCC(OFF)以上に保持し ます。 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 20 STR-A6000 Series 10. 設計上の注意点 10.1 外付け部品 各部品は使用条件に適合したものを使用します。 コンデンサ C3 は、高周波ノイズ除去、位相補償用 です。C3 の容量は 2200 pF～0.01 μF 程度が目安 で、FB/OLP 端子と GND 端子近くに接続します。 C3 は最終的に実機で動作を確認し、定数を調整 します。 VCC 端子周辺回路 CRDクランプスナバ BR1 T1 VAC R1 C6 RA C1 P D1 RB D2 8 D/ST D/ST C5 R2 5 7 NC VCC C2 D U1 S/OCP BR GND FB/OLP C(RC)ダンパースナバ 1 RC 2 3 4 C4 C3 PC1 ROCP 図 10-1 IC 周辺回路 一般的な電源仕様の場合、図 10-1 に示す C2 の 容量は 10 μF～47 μF 程度を接続します（C2 は起 動時間に影響するので、“9.1 起動動作”を参照）。 また、実際の電源回路は、図 10-2 のように二次側 出力電流 IOUT により VCC 端子電圧が増加し、過 電圧保護動作（OVP）になる場合があります。これ は、パワーMOSFET がターンオフした瞬間に発生 するサージ電圧が補助巻線にも誘起し、C2 をピー ク充電するためです。 これを防止するには、図 10-1 のように、整流用ダ イオード D2 と直列に、抵抗 R2（数 Ω～数十 Ω）の 追 加 が 有 効 で す 。た だ し、 出 力 電 流 に 対 す る VCC 端子電圧の変化は、使用するトランスの構造 により異なるため、実際に使用するトランスに合わ せて R2 の最適値を調整する必要があります。 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。 VCC端子電圧 R2がある場合 S/OCP 端子周辺回路 図 10-1 に示す ROCP は、電流検出用抵抗です。 高周波スイッチング電流が流れるので、、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。 BR 端子周辺回路 図 10-1 の RA、RB は高圧を印加するため、以下の 考慮が必要です。 ・ 電源要求仕様に応じて、電食を考慮した抵抗を選 択する ・ 直列に抵抗を追加して、個々の印加電圧を下げる AC 入力電圧検出の詳細および、BR 端子の周辺回 路定数は、9.5 項を参照してください。 ノイズの対策での BR 端子の周辺部品（RA、RB、RC、 C4）の値を変更する場合は注意が必要です。RA、 RB、RC の抵抗値を下げると効率が低下し、C4 の容 量を上げると BR 端子の検出の応答が遅くなりま す。 FB/OLP 端子周辺回路 図 10-1 に示す FB/OLP 端子と GND 端子間の STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 R2がない場合 出力電流IOUT 図 10-2 R2 による出力電流 IOUT－VCC 端子電圧 スナバ回路 VDS サージ電圧が大きくなる電源仕様の場合は以 下のような回路を追加します(図 10-1)。 ・ P 巻線間に CRD クランプスナバ回路を追加する ・ D/ST 端子と S/OCP 端子間に C、または RC ダン パースナバ回路を追加する ダンパースナバ回路を追加する場合は、D/ST 端 子と S/OCP 端子の直近に接続します。 二次側エラーアンプ周辺回路 図 10-3 に一般的なシャントレギュレータ（U51）を使 用した二次側検出回路を示します。 C52、R53 は位相補償用のコンデンサと抵抗です。 C52 の容量および抵抗 R53 の抵抗値は、それぞ れ 0.047 μF～0.47 μF、4.7 kΩ～470 kΩ 程度が目 安です。 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 21 STR-A6000 Series C52、R53 は、最終的に実機で動作を確認し、定 数を調整します。 電圧制御をしている出力ラインの巻線）S1 と、他出力 巻線（S2、S3…）の結合を良くする必要があります。 L51 これらを考慮した二出力のトランス参考例を図 10-4 に示します。 T1 VOUT (+) D51 PC1 R55 C51 S R54 R51 R52 C53 C52 R53 U51 R56 (-) ＜巻線構造例①＞ P1、P2 で S1 を挟み、P1、P2 と S1 の結合を良くし、P1、 P2 のサージを小さくする。 D を P1、P2 から離し、結合を悪くして、D のサージを 小さくする。 ＜巻線構造例②＞ P1、P2 と S1 を近くに巻き、結合を良くし、P1、P2 の サージを小さくする。 D と S2 を S1 で挟み、D と S1、S1 と S2 の結合を良く する。これにより D のサージが小さくなり、S2 出力電 圧のレギュレーション特性が向上する。 図 10-3 二次側シャントレギュレータ（U51）の周辺回路 以下の場合は VCC 端子のサージ電圧が大きくなりま す。 ・ 低出力電圧、大電流負荷仕様など一次側主巻線 P のサージ電圧が高い場合 ・ 補助巻線 D が一次側主巻線 P のサージの影響を 受けやすいトランス構造の場合 D 巻線のサージ電圧が大きいと、VCC 端子電圧が増 加し、過電圧保護動作（OVP）になる場合があります。 そこで、トランス設計時は、以下の内容を考慮する必 要があります。 ・ P 巻線と二次側出力巻線 S の結合を良くする（リー ケージインダクタンスを小さくする） ・ D 巻線と S 巻線の結合を良くする ・ D 巻線と P 巻線の結合を悪くする P1 S1 P2 S2 D Margin tape 巻線構造例① Margin tape Bobbin トランス トランスは、銅損・鉄損による温度上昇に対し、適宜 設計マージンを設けます。スイッチング電流は高周 波成分を含むため、表皮効果が影響する場合があり ます。 このためトランスに使用する巻線の線径は、動作電 流の実効値を考慮し、電流密度が 4～6 A/mm2 を目 安に選定します。表皮効果の影響などで、さらに温 度対策が必要な場合は、巻線表面積を増加させるた め、以下の内容を検討します。 ・ 巻線の本数を増やす ・ リッツ線を使用する ・ 線径を太くする Bobbin Margin tape P1 S1 D S2 S1 P2 Margin tape 巻線構造例② 図 10-4 巻線構造例 10.2 パターン設計 スイッチング電源は、高周波かつ高電圧の電流経路 が存在し、基板のパターンや部品の実装条件が、動作、 ノイズ、損失などに大きく影響します。そのため、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。 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。 また、多出力の場合は出力電圧のレギュレーション 特性を向上させるため、二次側安定化出力巻線（定 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 22 STR-A6000 Series 図 10-5 に IC 周辺回路の接続例を示します。 (4) 電流検出用抵抗 ROCP 周り ROCP は、S/OCP 端子の近くに配置します。主回路 系と制御系のグランドは ROCP 近傍で接続します（図 10-5 の A 点）。 (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。IC と入力電解コンデンサ C1 の距離が離れて いる場合は、高周波電流ループのインピーダンスを 下げるため、トランスもしくは IC の近くに、電解コン デンサやフィルムコンデンサ（0.1μF 程度）を追加し ます。 (5) IC の周辺部品 IC に接続する制御系の部品は IC の近くに配置し、 最短で各端子に接続します。 (6) 二次側整流平滑回路 このパターンは、スイッチング電流が流れる二次側 主回路パターンです。このパターンは極力太く、電 流ループを小さく配線します。 このパターンのインピーダンスを下げると、パワー MOSFET がターンオフする際に発生するサージ電 圧を減らすことができます。これにより、パワー MOSFET の耐圧マージンを増やし、クランプスナバ 回路のストレスや損失を低減できます。 (2) 制御系 GND パターン 制御系 GND パターンに主回路の大電流が流れる と、IC の動作に影響を与える可能性があります。制 御系の GND は専用パターンにし、ROCP のできるだ け近くに配線します（図 10-5 の A 点）。 (3) VCC 端子周り このパターンは、IC の電源供給用パターンのため、 極力電流ループを小さく配線します。 IC と電解コンデンサ C2 の距離が離れている場合は、 VCC 端子と GND 端子の近くにフィルムコンデンサ Cf（0.1μF～1.0μF 程度）などを追加します。 (7) 温度に関する注意事項 パワーMOSFET の ON 抵抗 RDS(ON) は、正の温度 係数のため、熱設計に注意が必要です。IC の下の パターンや、D/ST 端子のパターンは、放熱板として 機能するため、極力広く設計します。 (1) 主回路パターン 太く、ループを小さく配線 (6) 二次側主回路パターン 太く、ループを小さく配線 D51 T1 R1 C6 RA C1 P DST (7)D/ST端子 放熱のためパターンを広くする C51 D1 RB S D2 8 5 7 D/ST D/ST C5 R2 NC C2 VCC D U1 STR-A6000 (3) 電源供給パターンは ループを小さく配線 S/OCP BR GND FB/OLP 1 2 3 4 ROCP C3 C4 RC PC1 (5)ICに接続する部品は ICの近くに配置し、最 短で端子に接続 CY A (4)ROCPは、S/OCP端子の近くに配置。 (2)制御系GND 専用パターンで、ROCPの近くに一点で配線 図 10-5 電源 IC 周辺回路の接続例 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 23 STR-A6000 Series 11. パターンレイアウト例 以下に、STR-A6000 シリーズを使用したパターンレイアウト例と、その回路図を示します。 回路記号は図 11-1 のパターンレイアウト例に対応しています。図 11-2 の回路図に記載している部品のみ使用し ます。それ以外の部品はオープンにします。 図 11-1 パターンレイアウト例 T1 L52 D52 CN51 1 OUT2(+) 2 OUT2(-) 3 OUT1(+) 4 OUT1(-) R59 C57 R58 C55 R61 C56 R60 CN1 1 F1 L1 JW51 JW52 JW54 JW6 C1 C12 C2 C13 D1 D2 TH1 D4 D3 L51 L2 C3 D51 C4 P1 C5 R51 C54 R1 3 R55 R52 PC1 R2 S1 R54 C51 C53 D7 C52 U51 JW2 R57 R53 R56 R7 D2 JW10 R6 U1 8 7 D/ST D/ST 5 NC JW4 D8 R3 JW31 D1 C9 C8 STR-A6000 C31 C32 BR 1 2 GND FB/OLP C11 3 JW3 JW8 JW7 C6 C7 2 OUT4(-) JW21 U21 D21 1 IN R4 OUT4(+) JW53 4 JW11 R5 1 R31 C10 S/OCP CN31 D31 VCC CP1 JW9 C21 CN21 3 OUT GND 2 C22 1 OUT3(+) 2 OUT3(-) R21 図 11-2 パターンレイアウト回路図 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 24 STR-A6000 Series 12. 電源回路例 電源回路例として、電源仕様と、その回路図および部品表、トランス仕様を以下に示します。 電源仕様 使用 IC 入力電圧 最大出力電力 出力電圧 出力電流 STR-A6059H AC85V～AC265V 7.5W 5V 1.5A (max.) 回路図 1 F1 L1 D1 D2 D4 D3 L2 TH1 L51 T1 D51 C1 3 C4 R1 C3 R51 C55 R4 VOUT(+) 5V/1.5A 4 VOUT(-) S1 C2 R55 R52 PC1 D5 3 R54 R57 C51 P1 C53 R53 C52 S2 U51 8 D/ST R8 D/ST VCC S/OCP BR 1 2 R2 R56 D STR-A6000 GND FB/OLP 3 C7 R7 NC D6 C5 U1 C8 R9 5 7 4 C6 PC1 R3 C9 TC_STR-A6000_4_R1 部品表 記号 F1 L1 L2 TH1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 R1 R2 R3 定格(1) 部品名 (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) Fuse CM inductor Inductor NTC thermistor General General General General Fast recovery Fast recovery Film, X2 Electrolytic Electrolytic Ceramic Electrolytic Ceramic Ceramic Ceramic Ceramic, Y1 General AC250V, 3A 3.3mH 470μH Short 600V, 1A 600V, 1A 600V, 1A 600V, 1A 1000V, 0.5A 200V, 1A 0.047μF, 275V 10μF, 400V 10μF, 400V 1000pF, 630V 22μF, 50V 0.01μF 1000pF Open 2200pF, 250V Open General 4.7Ω General 1.5Ω, 1/2W 弊社 推奨部品 EM01A EM01A EM01A EM01A EG01C AL01Z 記号 R4 R7 R8 R9 PC1 U1 T1 L51 D51 C51 C52 C53 C55 R51 R52 R53 R54 R55 R56 R57 U51 部品名 (3) (3) (3) (2) (2) (2) Metal oxide General General General Photo-coupler IC Transformer Inductor Schottky Electrolytic Ceramic Electrolytic Ceramic General General General General, 1% General, 1% General, 1% General Shunt regulator 定格(1) 弊社 推奨部品 330kΩ, 1W 330kΩ 2.2MΩ 2.2MΩ PC123 相当 － トランス仕様参照 5μH 90V, 4A 680μF, 10V 0.1μF, 50V 330µF, 10V 1000pF, 1kV 220Ω 1.5kΩ 22kΩ Short 10kΩ 10kΩ Open VREF=2.5V TL431 相当 STR-A6059H FMB-G19L (1) 特記のない部品の定格は、コンデンサ：50 V 以下、抵抗：1/8 W 以下 (2) 実機評価で調整が必要な部品 (3) 高圧の DC 電圧が印加する高抵抗のため、電源要求仕様に応じて、電食を考慮した抵抗を選択したり、直列に抵抗を追 加して、個々の印加電圧を下げたりするなどの配慮をします STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 25 STR-A6000 Series トランス仕様 ▫ 一次側インダクタンス LP ▫ コアサイズ ▫ Al-value ▫ 巻線仕様 巻線名称 一次巻線 VCC 用補助巻線 出力巻線 1 出力巻線 2 ：704 μH ：EI-16 ：132 nH/N2 （センターギャップ 0.26 mm） 記号 P1 D S1 S2 巻数（T） 73 17 6 6 線径（mm） 2UEW-φ0.18 2UEW-φ0.18×2 TEX-φ0.3×2 TEX-φ0.3×2 VDC D S2 S1 P1 トランス断面図 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 VOUT(+) 5V P1 S1 VOUT(+) D/ST VCC D Bobbin 形式 2 層、整列巻 1 層、整列巻 1 層、整列巻 1 層、整列巻 S2 GND ●印：巻き始め SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 26 STR-A6000 Series 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 放熱用シリコーングリースを使用する場合の注意事項 放熱用シリコーングリースを使用する場合は、均一に薄く塗布してください。必要以上に塗布すると、無理な応力 を加えます 長時間放置した放熱用シリコーングリースは、ひび割れによる放熱効果の悪化や、ビス止め時にモールド樹脂ク ラックの原因となります 放熱用シリコーングリースの中には異物が入らないよう十分ご注意ください。異物が入ると放熱性を損ねたり、絶 縁板を使用する場合は絶縁板が傷つき絶縁不良を起こしたりする場合があります 放熱用シリコーングリースは樹脂封止型半導体への使用を推奨するものを使用してください。弊社では下記の放 熱用シリコーングリースおよびその同等品を推奨しております 品名 G746 YG6260 SC102 メーカー名 信越化学工業（株） モメンティブ･パフォーマンス･マテリアルズ･ジャパン合同会社 東レ･ダウコーニング（株） 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 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 27 STR-A6000 Series 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 STR-A6000 - DS Rev.4.3 Mar. 13, 2015 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 28