PWM オフラインスイッチング電源用パワーIC STR3A400 シリーズ データシート 概要 パッケージ STR3A400 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 ● 高放熱パッケージ ● 回路効率の向上（ステップドライブ制御により、 二次側整流ダイオードは従来より低耐圧品を選 定でき、低 VF 化が可能） ● 電流モード PWM 制御 ● ソフトスタート機能 ● オートスタンバイ機能 無負荷時入力電力 PIN < 15mW ● 動作モード 通常時 -----------------------------------------PWM モード 軽負荷時 --------------------------------- グリーンモード スタンバイ時 -------------------- バースト発振モード ● 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 ● 保護機能 過電流保護（OCP） ----------- パルス･バイ･パルス 2 種類の OCP を搭載、入力補正機能付き 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 or 自動復帰 過熱保護（TSD） ------------------------------------------ラッチ or ヒステリシス付き自動復帰 応用回路例 L51 BR1 D51 T1 VAC VOUT R1 C5 PC1 C1 P R55 C51 D1 S R54 R51 R52 C53 C52 R53 8 7 6 U51 5 D2 D/ST D/ST D/ST NC D/ST C4 R2 U1 原寸大ではありません。 シリーズラインアップ ● 代表特性 fOSC(AVG)(typ.) = 65 kHz VDSS(min.) = 650 V 製品名 OVP、TSD の動作 ラッチ STR3A45× 自動復帰 STR3A45×D ● MOSFET ON 抵抗、出力電力 POUT* 製品名 STR3A451 RDS(ON) (max.) POUT (Adapter) AC85 AC230V ~265V POUT (Open frame) AC85 AC230V ~265V 4.0 Ω 29.5 W 19.5 W 37 W 23 W 1.9 Ω 37 W 27.5 W 53 W 35 W 1.1 Ω 45 W 35 W 65 W 44 W STR3A451D STR3A453 STR3A453D STR3A455 STR3A455D * 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。 アプリケーション ● AC/DC アダプタ ● 白物家電 ● その他 SMPS R56 GND STR3A400 C2 D S/OCP VCC GND FB/OLP 1 2 ROCP 3 4 C3 PC1 CY TC_STR3A400_1_R2 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 1 STR3A400 シリーズ 目次 概要 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目次 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1. 絶対最大定格 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 2. 電気的特性 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3. 代表特性 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 3.1 ディレーティング曲線 ------------------------------------------------------------------------------------ 5 3.2 MOSFET ASO 曲線---------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.3 TA-PD1 曲線 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.4 過渡熱抵抗曲線 --------------------------------------------------------------------------------------------- 8 4. ブロックダイアグラム ------------------------------------------------------------------------------------------ 9 5. 各端子機能 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 6. 応用回路例 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 7. 外形図--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 8. 捺印仕様 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 9. 動作説明 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 9.1 起動動作 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 9.2 低入力時動作禁止回路（UVLO） -------------------------------------------------------------------- 12 9.3 バイアスアシスト機能 ----------------------------------------------------------------------------------- 12 9.4 ソフトスタート機能 -------------------------------------------------------------------------------------- 13 9.5 定電圧制御回路動作 -------------------------------------------------------------------------------------- 13 9.6 リーディング・エッジ・ブランキング機能 ------------------------------------------------------- 14 9.7 ランダムスイッチング機能 ----------------------------------------------------------------------------- 14 9.8 オートスタンバイ機能 ----------------------------------------------------------------------------------- 14 9.9 ステップドライブ制御 ----------------------------------------------------------------------------------- 15 9.10 過電流保護機能（OCP） ------------------------------------------------------------------------------- 16 9.10.1 過電流保護動作 ------------------------------------------------------------------------------------- 16 9.10.2 過電流保護入力補正機能 ------------------------------------------------------------------------- 16 9.11 過負荷保護機能（OLP）-------------------------------------------------------------------------------- 17 9.12 過電圧保護機能（OVP） ------------------------------------------------------------------------------- 17 9.13 過熱保護機能(TSD) --------------------------------------------------------------------------------------- 18 10. 設計上の注意点 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 10.1 外付け部品 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 10.1.1 入力、出力の平滑用電解コンデンサ ---------------------------------------------------------- 18 10.1.2 S/OCP 端子周辺回路 ------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.3 VCC 端子周辺回路 --------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.4 FB/OLP 端子周辺回路 ----------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.5 スナバ回路-------------------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.6 二次側エラーアンプ周辺回路 ------------------------------------------------------------------- 19 10.1.7 トランス ----------------------------------------------------------------------------------------------- 19 10.2 パターン設計 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 20 11. パターンレイアウト例 ----------------------------------------------------------------------------------------- 22 12. 電源回路例 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 使用上の注意 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 注意書き ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 2 STR3A400 シリーズ 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、5 pin = 6 pin = 7 pin = 8 pin 項目 記号 測定条件 IDPEAK シングルパル ス 端子 定格 単位 3.6 ドレインピーク電流 (1) アバランシェエネルギ 耐量(2)(3) 8–1 ILPEAK = 2.13 A EAS ILPEAK = 2.46 A 8–1 ILPEAK = 3.05 A 5.2 3A451 / 51D A 3A455 / 55D 53 3A451 / 51D 72 mJ 110 1–3 −2~6 V 制御部電源電圧 VCC 2–3 32 V 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 VD/ST 8−3 −1 ~ VDSS V MOSFET 部許容損失 PD1 基板実装時 基 板 サ イ ズ 15mm×15mm 1.68 8–1 1.76 3A451 / 51D W 1.81 PD2 2–3 1.3 W 動作周囲温度 TOP − − 40 ~ 125 °C Tstg − − 40 ~ 125 °C Tch − 150 °C チャネル温度 (5) 3A453 / 53D 3A455 / 55D 制御部許容損失(MIC) 保存温度 3A453 / 53D 3A455 / 55D VS/OCP (4) 3A453 / 53D 7.2 S/OCP 端子電圧 D/ST 端子電圧 備考 VCC×ICC で規定 (1) 3.2 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) 3.3 Ta-PD1 曲線参照 (5) 動作時推奨フレーム温度 TF = 115 °C(max.) (2) STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 3 STR3A400 シリーズ 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 = 18 V、5 pin = 6 pin = 7 pin = 8 pin 項目 記 号 測定条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 VCC(ON) 2−3 13.8 15.0 16.2 V VCC(OFF) 2−3 7.6 8.5 9.2 V 2−3 − 1.7 3.0 mA 40 47 55 V − 4.5 − 2.5 − 1.2 mA 2−3 8.0 9.6 10.5 V fOSC(AVG) 8−3 58 65 72 kHz Δf 8−3 − 5.4 − kHz 4−3 − 110 − 72 − 40 µA − 21 − 13 −5 µA 2.64 3.30 3.96 2.40 3.00 3.60 2.40 3.00 3.60 2.10 2.62 3.14 23 30 37 1.40 1.53 1.66 1.25 1.37 1.49 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 ICC(ST) VCC = 13.5 V 2 − 3 起動電流供給しきい電圧 VCC(BIAS) VCC = 12 V ICC=−500µA 通常動作 平均発振周波数 発振周波数変動幅 最大フィードバック電流 IFB(MAX) 最小フィードバック電流 IFB(MIN) 4−3 周波数低減開始 FB/OLP 端 子電圧 VFB(FDS) 1−8 周波数低減停止 FB/OLP 端 子電圧 VFB(FDE) 最低発振周波数 fOSC(MIN) 5−8 VFB(OFF) 4−3 VCC = 12 V 軽負荷動作 1−8 V 3A451 / 51D 3A453 / 53D 3A455 / 55D V 3A451 / 51D 3A453 / 53D 3A455 / 55D kHz スタンバイ動作 発振停止 FB 電圧 V 3A451 / 51D 3A453 / 53D 3A455 / 55D 保護動作 最大オンデューティ幅 リーディング･エッジ･ブ ランキング時間 DMAX 8−3 70 75 80 % tBW − − 330 − ns 過電流補正値 DPC − − 17.3 − mV/μs 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 0.735 0.795 0.855 V 36%duty 時 OCP しきい電圧 VOCP(H) 1−3 0.843 0.888 0.933 V LEB(tBW)時 OCP しきい電圧 VOCP(LEB) 1−3 − 1.69 − V OLP しきい電圧 VFB(OLP) VCC = 32 V 4−3 6.8 7.3 7.8 V OLP 動作後回路電流 ICC(OLP) VCC = 12 V 2−3 − 260 − µA tOLP − 55 75 90 ms VFB(CLAMP) 4−3 10.5 11.8 13.5 V OLP 遅延時間 FB/OLP 端子クランプ電圧 (1) VCC(OFF) < VCC(BIAS) の関係が成り立つ STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 4 STR3A400 シリーズ 項目 記 号 測定条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 OVP しきい電圧 VCC(OVP) 2−3 27.0 29.1 31.2 V 熱保護動作温度 Tj(TSD) − 127 145 − °C Tj(TSD)HYS − − 80 − °C 熱保護動作温度ヒステリシ ス 備考 3A4××D MOSFET 部 ドレイン・ソース間電圧 VDSS IDS = 300 µA 8–1 650 − − V ドレイン漏れ電流 IDSS VDS = VDSS 8–1 − − 300 μA − − 4.0 − − 1.9 − − 1.1 − − 250 ns − − 18 °C/W 3A451 / 51D 3A453 / 53D − − 17 °C/W 3A455 / 55D ON 抵抗 RDS(ON) スイッチング・タイム IDS = 0.4 A 8–1 tf 8–1 θch-C − 3A451 / 51D Ω 3A453 / 53D 3A455 / 55D 熱抵抗 チャネル − ケース間(2) (2) 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 代表特性 3. 3.1 ディレーティング曲線 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 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 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 5 STR3A400 シリーズ 3.2 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は TA = 25 °C、Single pulse です。 ● STR3A453 / 53D 10 1 1ms 0.1 0.1ms ドレイン電流 ID (A) ドレイン電流 ID (A) 0.1ms S_STR3A451x_R1 10 1 S_STR3A453x_R1 ● STR3A451 / 51D 1ms 0.1 0.01 0.01 1 10 100 1 1000 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) ドレイン・ソース間電圧 (V) ● STR3A455 / 55D ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1 S_STR3A455x_R1 10 1ms 0.1 0.01 1 10 100 1000 ドレイン・ソース間電圧 (V) STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 6 STR3A400 シリーズ TA-PD1 曲線 PD1 = 1.68 W PD1_STR3A453x_R2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 ● STR3A453 / 53D PD1_STR3A451x_R2 許容損失PD1 (W) ● STR3A451 / 51D 2.0 PD1 = 1.76 W 1.8 1.6 許容損失PD1 (W) 3.3 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150 周囲温度 TA (°C ) 周囲温度 TA (°C ) ● STR3A455 / 55D PD1_STR3A455x_R2 2.0 PD1 = 1.81 W 1.8 許容損失PD1 (W) 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 25 50 75 100 125 150 周囲温度 TA (°C ) STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 7 STR3A400 シリーズ 過渡熱抵抗曲線 3.4 ● STR3A451 /51D 過渡熱抵抗 TR_STR3A451x_R1 θch-c (°C/W) 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 10m 100m 時間 t (s) TR_STR3A453x_R1 ● STR3A453 / 53D 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 10m 100m 1m 10m 100m 時間 t (s) TR_STR3A455x_R1 ● STR3A455 / 55D 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 時間 t (s) STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 8 STR3A400 シリーズ 4. ブロックダイアグラム VCC D/ST 2 STARTUP UVLO REG PWM OSC S Q VREG OVP 5~8 TSD DRV R OCP VCC OLP Feedback Control FB/OLP Drain Peak Current Compensation S/OCP LEB 4 1 GND Slope Compensation 3 BD_STR3A400_R1 5. 各端子機能 S/OCP 1 8 D/ST VCC 2 7 D/ST GND 3 6 D/ST FB/OLP 4 5 D/ST 端子番号 端子名 機能 1 S/OCP パワーMOSFET ソース／過電流検出信号入力 2 VCC 制御回路電源入力／過電圧検出信号入力 3 GND グランド 4 FB /OLP 定電圧制御信号入力／過負荷保護信号入力 D/ST パワーMOSFET ドレイン／起動電流入力 5 6 7 8 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 9 STR3A400 シリーズ 6. 応用回路例 放熱効果を上げるため、D/ST 端子（5～8 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 L51 BR1 D51 T1 VAC VOUT R1 C5 PC1 C1 P R55 C51 D1 S R54 R51 R52 C53 C52 R53 8 7 6 U51 5 D2 D/ST D/ST D/ST NC D/ST C4 U1 R56 GND STR3A400 C（RC） ダンパースナバ R2 C2 D S/OCP VCC GND FB/OLP 1 2 ROCP 3 4 C3 CY PC1 TC_STR3A400_2_R2 図 6-1 応用回路例 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 10 STR3A400 シリーズ 7. 外形図 ● DIP8 備考 ● 単位：mm ● Pb フリー品(RoHS 対応) 8. 捺印仕様 8 製品名 (3A4×× / 3A4××D) YMD ロット番号 Y = 西暦下一桁 (0～9) 1 M = 月 (1~9、O、N、D) D =日 (1~3) 1 : 1～10 2 : 11～20 3 : 21～ 31 管理番号 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 11 STR3A400 シリーズ 動作説明 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 t START C2 × VCC ( ON )－VCC( INT ) (2) I CC(ST ) ここで、 tSTART ：IC の起動時間 (s) VCC(INT) ：VCC 端子の初期電圧 (V) 起動動作 VCC 端子周辺回路を図 9-1 に示します。 9.2 VCC 端子電圧と回路電流 ICC の関係を図 9-2 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) = 8.5 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。 T1 BR1 VAC C1 5-8 D/ST VCC 2 D2 図 9-1 R2 回路電流 ICC C2 GND P VD D 3 停止 U1 低入力時動作禁止回路（UVLO） VCC 端子周辺回路 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) = 47 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 ICC(ST) = − 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) = 15.0 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 18 V 程度です。 VCC( BIAS) (max .) VCC VCC(OVP ) (min .) ⇒10.5 (V) < VCC < 27.0 (V) (1) IC の起動時間は、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。 VCC（OFF） 図 9-2 9.3 起動 9. VCC（ON） VCC 端子電圧 VCC 端子電圧と回路電流 ICC バイアスアシスト機能 バイアスアシスト機能は、起動不良の抑制と、 ラッチ動作の保持をする機能です。 バイアスアシスト機能は、以下の条件で動作しま す。ここで、VFB(OFF)は発振停止 FB 電圧、VCC(BIAS) は起動電流供給しきい電圧です。 ● 自動復帰タイプ：STR3A4××D FB 端子電圧が VFB(OFF)以下のときに、VCC 端子電 圧が VCC(BIAS) = 9.6 V まで低下すると動作。 ● ラッチタイプ：STR3A4×× FB 端子電圧が VFB(OFF)以下、もしくは保護機能に より IC がラッチ状態のときに、VCC 端子電圧が VCC(BIAS) = 9.6 V まで低下すると動作。 バイアスアシスト機能が動作すると、起動回路か ら起動電流 ICC(ST)を供給し、VCC 端子電圧は VCC(BIAS) でほぼ一定になります。これにより VCC 端子電圧 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 12 STR3A400 シリーズ が VCC(OFF)まで低下しないようにします。 バイアスアシスト機能により起動不良を抑制で きるため、VCC 端子に接続するコンデンサ C2 の容 量を小さくできます。これにより、IC の起動時間と 過電圧保護機能(OVP)の応答時間の短縮が可能です。 電源起動時、バイアスアシスト機能は以下のよう に動作します。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。 電源起動時の VCC 端子電圧波形例を図 9-3 に示 します。起動時は、VCC 端子電圧が VCC(ON) = 15.0 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。 起動時、VCC 端子電圧が低下して VCC(OFF) = 8.5 V に達すると、制御回路が停止して起動不良になりま す。起動時の出力負荷が軽負荷の場合、フィード バック制御の応答遅れにより、出力電圧が設定電圧 以上になることがあります。このとき、フィード バック制御により FB 端子電圧が低下して VFB(OFF) 以下になると、IC が発振を停止し、VCC 端子電圧 が低下します。この状態で VCC 端子電圧が VCC(BIAS) に低下すると、バイアスアシスト機能が動作し、起 動不良を抑制します。 VCC端子 電圧 IC動作開始 ICの起動 電源の起動 定常状態 tSTART VCC(ON) VCC(OFF) 時間 ソフトスタート動作期間 約8.75 ms（内部固定） D/ST端子 電流, ID OCPで制限 tLIM < tOLP (min.) 時間 図 9-4 起動成功 VCC端子電圧 起動時の動作波形 設定電圧 VCC(ON) VCC(BIAS) 出力電圧の 立ち上がりによる上昇 バイアスアシスト期間 VCC(OFF) 起動不良時 時間 図 9-3 起動時の VCC 端子電圧 9.4 ります。また、ソフトスタート動作期間が終わり、 出力電圧が設定電圧になるまでの期間は、D/ST 端 子電流 ID を過電流保護機能（OCP）で制限します。 この期間を tLIM とします。本 IC は、tLIM が OLP 遅 延時間 tOLP 以上になると、過負荷保護動作（OLP） で出力電力を制限します。そのため、起動時におけ る tLIM は、tOLP = 55 ms (min.)未満になるように、出 力の電解コンデンサの容量や、トランスの D 巻線の 巻数比を調整します。 ソフトスタート機能 図 9-4 に起動時の動作波形を示します。本 IC は、 電源起動時にソフトスタート機能が動作します。ソ フトスタート動作期間は、IC 内部で約 8.75 ms に設 定しており、この期間に過電流しきい値が 7 段階で ステップアップします。これにより、パワー MOSFET および二次側整流ダイオードの、電圧・電 流ストレスを低減します。 ソフトスタート動作期間は、リーディング・エッ ジ・ブランキング機能（9.6 項参照）が無効になる ため、tBW = 330 ns 以下のオン時間となる場合があ 9.5 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 ラムの項参照）に入力し、スロープ補正を加えて作 ります（図 9-5、図 9-6 参照）。 ● 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。 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 13 STR3A400 シリーズ ● 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 9-7 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。 U1 S/OCP 1 GND FB/OLP 3 4 PC1 VROCP ROCP C3 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 図 9-7 9.6 スロープ補正を 加えた目標電圧 VSC + VROCP FBコンパレータ ROCPの両端電圧 ドレイン電流 ID 図 9-6 t サブハーモニック発振時のドレイン電流 波形例 リーディング・エッジ・ブランキン グ機能 IFB FB/OLP 端子周辺回路 - t 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 tBW = 330 ns を設けています。この期間 は、過電流の検出電圧が VOCP(LEB) = 1.69 V になり、 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（9.10 過電流保護機能の項参照）。 9.7 図 9-5 tON2 定常時の ID と FB コンパレータ動作 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。 9.8 オートスタンバイ機能 本 IC は、軽負荷時の効率を改善するため、オー トスタンバイ機能を搭載しています。オートスタン バイ機能とは、負荷に応じてグリーンモード、バー スト発振動作に自動的に切り替わる機能で、これに よりスイッチング損失を低減します（図 9-8 参照）。 負荷が軽くなると FB/OLP 端子電圧が低下します。 FB/OLP 端子電圧が周波数低減開始 FB/OLP 端子電 圧 VFB(FDS)以下になるとグリーンモードに移行し、 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 14 STR3A400 シリーズ 周波数低減停止 FB/OLP 端子電圧 VFB(FDE)になるま で周波数を低減させます（表 9-1 参照）。このとき の最低発振周波数は fOSC(MIN) = 30 kHz です。 さらに FB/OLP 端子電圧が低下し、FB/OLP 端子 電圧がスタンバイ動作点に達すると、バースト発振 動作に移行します。図 9-9 のように、バースト発振 動作時は発振期間と発振停止期間があります。発振 期間は fOSC(MIN)でスイッチング動作をします。 動電流 ICC(ST) を VCC 端子へ供給します。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（バースト発 振動作時を含む）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、トランスの補 助巻線と二次巻線の巻数比や VCC 端子に接続する 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”の項参照）。 発振周波数 fOSC fOSC(AVG) 通常動作 fOSC(MIN) バースト 発振動作 グリーン モード 出力電力PO 軽負荷 図 9-8 スタンバイ動作時の発振周波数 表 9-1 周波数低減開始/停止 FB/OLP 端子電圧 製品名 VFB(FDS) (Typ.) VFB(FDE) (Typ.) STR3A451 / 51D STR3A453 / 53D 3.30 V 3.00 V STR3A455 / 55D 3.00 V 2.62 V ステップドライブ制御 9.9 図 9-10 にフライバック方式の回路図を示します。 パワーMOSFET のターンオン時、二次側の整流ダイ オード D51 の両端にはサージ電圧が発生します。そ のため D51 はこのサージ電圧を考慮した耐圧を選 定する必要があります。本 IC は、負荷条件に応じ てパワーMOSFET のゲートドライブを内部で最適 に制御し（ステップドライブ制御）、ターンオン時 の D51 のサージ電圧を低減します（図 9-11 参照）。 これにより、D51 の耐圧は従来よりも低く設定でき るため、D51 の低コスト化と D51 の低 VF 化による 回路効率の向上が実現できます。 VD51 BR1 VAC T1 D51 P1 C1 ID 発振期間 発振停止期間 fOSC(MIN)で動作 C51 ID 5-8 U1 D/ST 時間 S1 S/OCP 1 ROCP 図 9-9 スタンバイ動作波形 図 9-10 フライバック方式 一般的に、軽負荷時の効率を改善するため、バー スト間隔は、数 kHz 以下にします。この低周波数動 作により、トランスから音鳴りが生じる場合があり ます。本 IC は、バースト発振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。一般的に、IC には応答遅れがあり、ドレイン電 流 ID の傾きは、電源入力電圧が高いほど急峻になり ます。このため、電源入力電圧が高い方がオートス タンバイ動作時の ID のピークは高くなります。すな わち、電源入力電圧が高くなるとバースト発振周波 数が下がるため、注意が必要です。 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値 VCC(BIAS) = 9.6 V に低下すると、バイアスアシスト機能が動作し、起 ID Time Time サージ電圧を低減 VD51 Time ステップドライブ制御 をしていない場合 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 図 9-11 Time ステップドライブ制御 をしている場合 ID、VD51 波形 15 STR3A400 シリーズ 9.10.2 過電流保護入力補正機能 9.10.1 過電流保護動作 過電流保護機能(OCP：Overcurrent Protection)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 しきい電圧は、通常のしきい電圧より高い VOCP(LEB)= 1.69 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、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。 ターンオン時に S/OCP 端子に生じるサージ電圧 の幅は、図 9-12 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。10.2 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 9-13 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 約1.7V VOCP’ 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 9-14 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(3)になります。ただし、オンデューティーが 36 %以上は、VOCP(H) = 0.888 V 一定になります。 補正後のOCPしきい電圧 VOCP' 9.10 過電流保護機能（OCP） 1.0 VOCP(H) VOCP(L) DDPC=36% DMAX=75% 0.5 ターンオン時のサージ電圧幅 図 9-12 0 50 100 ON Duty (%) 図 9-14 S/OCP 端子電圧波形 C（CR） ダンパースナバ T1 オンデューティーと補正後の VOCP VOCP ' VOCP ( L) DPC ONTime D51 C1 C51 VOCP ( L ) DPC 5~8 D/ST U1 C（CR） ダンパースナバ S/OCP 1 ROCP 図 9-13 ダンパースナバ ONDuty f OSC ( AVG ) (3) ここで、 VOCP(L) ：ゼロオンデューティー時 OCP しきい 電圧 DPC ：過電流補正値 ONTime ：MOSFET のオン時間 ONDuty ：MOSFET のオンデューティー fOSC(AVG) ：平均発振周波数 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 16 STR3A400 シリーズ 9.11 過負荷保護機能（OLP） 図 9-15 に FB/OLP 端子の周辺回路、図 9-16 に過 負荷保護機能（OLP：Overload Protection）動作時の 波形を示します。 U1 GND FB/OLP 1 8 VCC 7 PC1 D2 R2 9.12 過電圧保護機能（OVP） C5 C4 VCC 端子と GND 端子間に、OVP しきい電圧 VCC(OVP) = 29.1 V 以上の電圧を印加すると、過電圧 保護機能(OVP：Overvoltage Protection)が動作します。 OVP 検出後の動作は、ラッチタイプと、自動復帰タ イプがあります。 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(4)で概略計算でき ます。 D 図 9-15 FB/OLP 端子周辺回路 発振停止期間 発振停止期間 VCC端子電圧 VCC(ON) VCC(OFF)SKP VCC(OFF) FB/OLP端子電圧 VCC 端子電圧が VCC(ON)に達すると、制御回路が 動作します。動作回路電流により VCC 端子電圧は 低下し、VCC(OFF) = 8.5 V に達すると制御回路は動作 を停止します。 このように、UVLO 動作（9.2 項参照）時に VCC(OFF) をスキップすることで、発振停止期間を長くし、間 欠発振動作時のパワーMOSFET の温度上昇を抑制 します。 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。 tOLP tOLP tOLP VFB(OLP) VOUT(OVP) ドレイン電流, ID VOUT ( NORMAL ) VCC( NORMAL ) ここで、 VOUT(NORMAL) VCC(NORMAL) 図 9-16 OLP 動作波形 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、二次側のフォトカプラに流れる電流がゼロに なります。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 C5 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) = 7.3 V を超えている状態を OLP 遅延時間 tOLP = 75 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止します。 OLP 動作時は、VCC 端子電圧による間欠発振動 作を行い、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。 OLP 動作後、IC のスイッチング動作が停止する と VCC 端子電圧が低下します。OLP 動作時はバイ アスアシスト機能が無効になり、VCC 端子電圧が VCC(OFF)SKP（約 9 V）になると、起動電流により VCC 端子電圧を上昇させます。 29.1 (V) (4) ：定常動作時の出力電圧 ：定常動作時の VCC 端子電 圧 ● ラッチタイプ（STR3A4××） OVP が動作すると、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)以下に下げることで行います。 ● 自動復帰タイプ（STR3A4××D） OVP が動作すると、スイッチング動作を停止しま す。OVP 動作時は、バイアスアシスト機能が無効 になり、UVLO による間欠発振動作を繰り返しま す（9.11 項参照）。過電圧の要因を取り除くと、 通常の動作に自動復帰します（図 9-17 参照）。 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 17 STR3A400 シリーズ VCC端子電圧 ジャンクション温度 Tj VCC(OVP) Tj(TSD) Tj(TSD)−Tj(TSD)HYS VCC(ON) VCC(OFF) バイアスアシスト 機能 ドレイン電流 ID ON ON OFF OFF VCC端子電圧 VCC(ON) VCC(BIAS) VCC(OFF) 図 9-17 OVP 動作波形 ドレイン電流 ID 9.13 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) = 145 °C 以上に達すると、過熱保護機能 (TSD：Thermal Shutdown)が動作します。TSD 検出 後の動作は、ラッチタイプと、自動復帰タイプがあ ります。 ● ラッチタイプ（STR3A4××） TSD が動作すると、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)以下に下げることで行います。 図 9-18 TSD 動作波形（自動復帰タイプ） 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。 CRDクランプスナバ BR1 T1 VAC C5 C1 P D1 8 ● 自動復帰タイプ（STR3A4××D） 図 9-18 に自動復帰タイプの TSD 動作波形を示し ます。自動復帰タイプの TSD には温度ヒステリ シスがあります。TSD が動作すると、スイッチン グ動作を停止し、VCC 端子電圧が低下します。 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。 ジャンクション温度が Tj(TSD)−Tj(TSD)HYS 以下にな ると、バイアスアシスト機能は無効になり、VCC 端子電圧は低下します。VCC 端子電圧が VCC(OFF) になると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、過熱状態のときは、TSD と UVLO による間欠発振動作を繰り返します。 過熱の要因を取り除き、IC 制御回路部の温度が Tj(TSD)−Tj(TSD)HYS 以下になると通常の動作に自動 復帰します。 R1 C4 7 6 D2 5 R2 D/ST D/ST D/ST NC D/ST U1 C2 STR3A400 C（CR） ダンパースナバ D S/OCP VCC GND FB/OLP 1 2 ROCP 3 4 C3 PC1 図 10-1 IC 周辺回路 10.1.1 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。 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 18 STR3A400 シリーズ 10.1.2 S/OCP 端子周辺回路 10.1.6 二次側エラーアンプ周辺回路 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。 一般的なシャントレギュレータ（U51）を使用し た二次側エラーアンプ周辺回路を図 10-3 に示しま 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。 C52、R53 は、最終的に実機で動作を確認し、定 数の調整を行います。 10.1.3 VCC 端子周辺回路 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。 VCC端子電圧 R2がない場合 R2がある場合 出力電流IOUT 図 10-2 R2 による出力電流 IOUT－VCC 端子電圧 10.1.4 FB/OLP 端子周辺回路 図 10-1 に示す C3 は、高周波ノイズ除去、位相補 償用で、FB/OLP 端子と GND 端子近くに接続します。 C3 の容量は 2200 pF～0.01 μF 程度が目安です。C3 は最終的に実機で動作を確認し、定数を調整します。 10.1.5 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 ● D/ST 端子と S/OCP 端子間に C、または CR ダン パースナバ回路を追加 （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） L51 T1 VOUT (+) D51 PC1 R55 C51 S R54 R51 R52 C53 C52 R53 U51 R56 (-) 図 10-3 二次側シャントレギュレータ（U51）の周 辺回路 10.1.7 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 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 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 19 STR3A400 シリーズ 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 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。 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。 ● 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。 Bobbin Margin tape P1 S1 P2 S2 D Margin tape 巻線構造例① 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。 図 10-5 に IC 周辺回路の接続例を示します。 (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。 (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。 (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）。 (5) FB/OLP 端子周り FB/LP 端子の接続部品は IC の近くに配置し、最 短で FB/OLP 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。 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 20 STR3A400 シリーズ (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 C5 C1 P DST (7)D/ST端子 放熱のためパターンを広くする 8 7 D/ST D/ST C4 6 C51 D1 S 5 D2 NC D/ST D/ST R2 U1 STR3A400 C2 D S/OCP VCC GND FB/OLP 1 2 3 4 (3) 電源供給パターンは ループを小さく配線 ROCP PC1 C3 (5)FB/OLP端子の周辺部 品はICの近くに配置 し、最短で端子に接続 A (4)ROCPは、S/OCP端子の近くに配置。 CY (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 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 21 STR3A400 シリーズ 11. パターンレイアウト例 以下に、STR3A400 シリーズを使用した 2 出力タイプのパターンレイアウト例と、その回路図を示します。 パターンレイアウト例は他 IC と共用です。図 11-2 に記載してある部品のみ使用します。 図 11-1 1 パターンレイアウト例 F1 L1 C10 C2 C1 D1 D2 TH1 D4 D3 L51 T1 CN51 D51 VOUT1 R5 C11 C4 3 R1 R54 R51 C56 R62 C3 J1 P1 R4 PC1 C51 R52 R53 U51 8 7 6 D/ST D/ST D/ST NC JW52 GND D/ST JW51 D6 S/OCP VCC 2 R60 JW53 STR3A400 1 C52 R56 5 U1 C8 C53 R57 S1 D5 R55 D52 R2 R58 R59 L52 GND FB/OLP 3 OUT2 4 C5 D C57 R63 C54 C55 R61 C7 R3 GND C6 図 11-2 PC1 C9 CN52 パターンレイアウト回路図 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 22 STR3A400 シリーズ 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 STR3A453D 入力電圧 AC85V～AC265V 最大出力電力 34.8 W (40.4 W peak) 出力 1 8 V / 0.5 A 出力 2 14 V / 2.2 A (2.6 A peak) ● 回路図 図 11-2 参照 ● 部品表 記号 F1 L1 TH1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 R1 R2 R3 R4 R5 PC1 U1 T1 部品名 (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (2) (2) (2) (3) 定格(1) Fuse CM inductor NTC thermistor General General General General General Fast recovery Film, X2 Electrolytic Electrolytic Ceramic Electrolytic Ceramic Ceramic Ceramic Ceramic, Y1 Ceramic Ceramic Metal oxide General General General Metal oxide Photo-coupler IC AC 250 V, 3 A 3.3 mH Short 600 V, 1 A 600 V, 1 A 600 V, 1 A 600 V, 1 A 800 V, 1.2 A 200 V, 1 A 0.1 μF, 275 V Open 150 μF, 400 V 1000 pF, 2 kV 22 μF, 50 V 0.01 μF Open 15 pF, 2 kV 2200 pF, 250 V Open Open 330 kΩ, 1 W 10 Ω 0.47 Ω, 1/2 W 47 Ω, 1 W Open PC123 相当 － Transformer トランス仕様参照 弊社 推奨部品 EM01A EM01A EM01A EM01A SARS01 AL01Z STR3A453D 記号 L51 L52 D51 D52 C51 C52 C53 C54 C55 C56 C57 R51 R52 R53 R54 R55 R56 R57 R58 R59 R60 R61 R62 R63 JW51 JW52 JW53 部品名 (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) U51 Inductor Inductor Schottky Schottky Electrolytic Ceramic Electrolytic Electrolytic Electrolytic Ceramic Ceramic General General General General, 1% General, 1% General, 1% General General General General, 1% General General General Shunt regulator 定格(1) Short Short 60 V, 1.5 A 100V, 10A 680 μF, 25 V 0.1 μF, 50 V 680 μF, 25 V 470 μF, 16 V Open Open Open Open 1.5 kΩ 100 kΩ Open Open 10 kΩ Open 1 kΩ 6.8 kΩ 39 kΩ Open Open Open Short Short Short VREF = 2.5 V 弊社 推奨部品 EK16 FMEN-210A TL431 相当 (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 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 (2) STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 23 STR3A400 シリーズ ● 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 一次巻線 VCC 用補助巻線 出力 1 巻線 出力 1 巻線 出力 2 巻線 出力 2 巻線 ：518 μH ：EER-28 ：245 nH/N2 （センターギャップ 0.56 mm） 記号 P1 P2 D S1-1 S1-2 S2-1 S2-2 巻数（T） 18 28 12 6 6 4 4 線形（mm） φ 0.23 × 2 φ 0.30 φ 0.30 × 2 φ 0.4 × 2 φ 0.4 × 2 φ 0.4 × 2 φ 0.4 × 2 形式 1 層密巻 1 層密巻 密巻 密巻 密巻 密巻 密巻 4mm 2mm VDC P2 8V D S2-1 S1-1 P2 P1 Pin side S2-2 S1-2 Margin tape Margin tape P1 S1-2 Drain 14V VCC D Bobbin Core S1-1 S2-1 S2-2 GND GND トランス断面図 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 ●印：巻き始め 24 STR3A400 シリーズ 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） 80 ± 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 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 25 STR3A400 シリーズ 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 STR3A400-DSJ Rev.2.1 サンケン電気株式会社 2015.09.18 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 26