PWM オフラインスイッチング電源用パワーIC STR6A100HZ シリーズ データシート 概要 パッケージ STR6A100HZ 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。 効率を向上するため、本 IC は負荷に応じて動作 モードを、固定スイッチング周波数からスイッチン グ周波数制御、バースト発振動作に自動的に切り替 えます。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 シリーズラインアップ 代表特性 特長 fOSC(AVG) = 100 kHz ● 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 ● ブラウンイン・ブラウンアウト機能 ● 無負荷時入力電力 PIN < 25mW ● 負荷に応じて動作モードの自動切り替え 定常時：固定スイッチング周波数 100 kHz (typ.) 中～軽負荷時：グリーンモード 25 kHz (typ.)～100 kHz (typ.) 軽負荷時：バースト発振動作 ● 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 過熱保護(TSD)：ラッチ 応用回路例 VAC 原寸大ではありません。 BR1 D51 T1 P RA MOSFET 製品名 VDSS(min.) RDS(ON)(max.) 6.0 Ω STR6A169HZ STR6A161HZ 700 V 3.95 Ω 2.3 Ω STR6A163HZ 出力電力 POUT* アダプタ 製品名 オープンフレーム AC230V AC85 ~265V 30 W 19.5 W STR6A169HZ 17 W AC85 ~265V 11 W STR6A161HZ 20.5 W 15 W 35 W 23.5 W STR6A163HZ 25 W 20 W 40 W 28 W AC230V *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 ● ● ● ● ● 白物家電 OA 機器 AV 機器 産業機器 その他 SMPS C1 ROCP C4 RB U1 1 2 C3 3 D/ST BR D/ST GND S 7 5 4 FB/OLP C51 8 NC RC S/OCP D2 VCC STR6A100HZ C2 D PC1 CY TC_STR6A100xZ_1_R1 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 1 STR6A100HZ シリーズ 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------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 3.1. ディレーティング曲線 -----------------------------------------------------------------------------------------5 3.2. MOSFET ASO 曲線 ---------------------------------------------------------------------------------------------6 3.3. MOSFET TA-PD1 曲線 -------------------------------------------------------------------------------------------6 3.4. 過渡熱抵抗曲線---------------------------------------------------------------------------------------------------7 4. ブロックダイアグラム ------------------------------------------------------------------------------------- 8 5. 各端子機能 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 6. 応用回路例 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 7. 外形図 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 10 8. 捺印仕様---------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 9. 動作説明---------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 9.1. 起動動作---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 9.1.1. ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用しない場合 --------------------------------------- 11 9.1.2. ブラウンイン・ブラウンアウト機能を使用する場合 ------------------------------------------ 11 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 ------------------------------------------------------------------------------------------ 12 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. ステップドライブ制御 --------------------------------------------------------------------------------------- 14 9.9. 動作モード------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 9.10. ブラウンイン・ブラウンアウト機能 --------------------------------------------------------------------- 15 9.10.1. DC ライン側で検出する方法 ------------------------------------------------------------------------- 15 9.10.2. AC ライン側で検出する方法 ------------------------------------------------------------------------- 16 9.11. 過電流保護機能（OCP） ------------------------------------------------------------------------------------ 16 9.11.1. 過電流保護動作 ------------------------------------------------------------------------------------------ 16 9.11.2. 過電流保護入力補正機能 ------------------------------------------------------------------------------ 17 9.12. 過負荷保護機能（OLP） ------------------------------------------------------------------------------------ 17 9.13. 過電圧保護機能（OVP） ------------------------------------------------------------------------------------ 18 9.14. 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 --------------------------------------------------------------- 19 10.1.2. S/OCP 端子周辺回路 ----------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.3. BR 端子周辺回路 ---------------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.4. FB/OLP 端子周辺回路 --------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.5. VCC 端子周辺回路 -------------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.6. スナバ回路 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 19 10.1.7. 位相補正 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 10.1.8. トランス --------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 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 注意書き -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 2 STR6A100HZ シリーズ 1. 絶対最大定格 ● 電流値の極性は、IC を基準として流入（シンク）が“＋”、流出（ソース）が“－”と規定 ● 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 規格値 単位 1.8 ドレインピーク電流 (1) 最大スイッチング電流 IDPEAK (2) IDMAX Single pulse TA = − 40 ~ 125 °C 8−1 8−1 ILPEAK=1.8A アバランシェエネルギ耐量 (3)(4) EAS ILPEAK=1.78A 8−1 2.5 STR6A169HZ A STR6A163HZ 1.8 STR6A169HZ 2.5 A STR6A163HZ 24 STR6A169HZ 36 mJ −2~6 V BR 端子電圧 VBR 2−3 − 0.3 ~ 7.5 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 VCC 端子電圧 VCC 5−3 −0.3 ~ 32 V D/ST 端子電圧 VD/ST 8−3 − 1 ~ VDSS V 8−1 1.35 W 15 mm × 15mm の PCB 基板搭 載時 STR6A161HZ STR6A163HZ 1−3 IFB ≤ 1mA STR6A161HZ 4.0 VS/OCP S/OCP 端子電圧 STR6A161HZ 4.0 53 ILPEAK=2.15A 備考 MOSFET 部許容損失(5) PD1 制御部許容損失 PD2 5−3 1.2 W 動作周囲温度 TOP − − 40 ~ 125 °C 保存温度 Tstg − − 40 ~ 125 °C ジャンクション温度 Tj − 150 °C (1) 3.2 項 MOSFET ASO 曲線参照 最大スイッチング電流とは、IC に内蔵している MOSFET のゲート－ソース間しきい電圧 VGS(th)と、IC 内部 で設定しているゲートドライブ電圧によって制限されるドレイン電流です。 (3) 図 3-2 アバランシェエネルギ耐量ディレーティング曲線参照 (4) Single pulse, VDD = 99 V, L = 20 mH (5) 3.3 項 TA-PD1 曲線参照 (2) STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 3 STR6A100HZ シリーズ 2. 電気的特性 ● 電流値の極性は、IC を基準として流入（シンク）が“＋”、流出（ソース）が“－”と規定 ● 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 備考 電源起動動作 動作開始電源電圧 VCC(ON) 5−3 13.8 15.0 16.2 V 動作停止電源電圧(1) VCC(OFF) 5−3 7.6 8.5 9.2 V 5−3 − 1.5 3.0 mA 動作時回路電流 ICC(ON) 最低起動電圧 VST(ON) 起動電流 起動電流供給しきい電圧 VCC = 12 V 8–3 40 47 55 V ICC(ST) VCC = 13.5 V VD/ST = 100 V 5−3 −4.05 −2.50 −1.08 mA VCC(BIAS) ICC = −500 µA 5−3 8.0 9.6 10.5 V fOSC(AVG) 8–3 90 100 110 kHz Δf 8−3 − 8.4 − kHz 4−3 −170 −130 −85 µA 4−3 −21 −13 −5 µA 定常動作 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) VCC = 12 V 軽負荷動作 周波数低減開始 FB/OLP 端 子電圧 周波数低減停止 FB/OLP 端 子電圧 最低発振周波数 VFB(FDS) fOSC(AVG)× 0.9 1−8 2.88 3.60 4.32 V VFB(FDE) fOSC(MIN)× 1.1 1−8 2.48 3.10 3.72 V fOSC(MIN) 5−8 18 25 32 kHz VFB(OFF) 4−3 1.61 1.77 1.92 V スタンバイ動作 発振停止 FB 電圧 ブラウンイン／ブラウンアウト機能 ブラウンインしきい電圧 VBR(IN) 2–3 5.43 5.60 5.77 V ブラウンアウトしきい電 圧 VBR(OUT) 2−3 4.65 4.80 4.95 V 2−3 6.5 6.9 7.3 V VBR(DIS) 2−3 0.4 0.6 0.8 V DMAX 8−3 70 75 80 % tBW − − 330 − ns DPC − − 25.8 − mV/μs DDPC − − 36 − % VOCP(L) 1−3 0.735 0.795 0.855 V BR 端子クランプ電圧 BR 機能無効しきい電圧 VBR(CLAMP) IBR = 100 µA 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 過電流補正値 過電流補正制限デューテ ィ ゼロオンデューティ時 OCP しきい電圧 (1) VCC(OFF) < VCC(BIAS) STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 4 STR6A100HZ シリーズ 項目 記 号 端子 Min. Typ. Max. 単位 VOCP(H) 1−3 0.843 0.888 0.933 V VOCP(LEB) 1−3 − 1.69 − V VFB(OLP) 4−3 6.8 7.3 7.8 V tOLP 4−3 55 75 90 ms ICC(OLP) 5−3 − 260 − µA VFB(CLAMP) 4−3 10.5 11.8 13.5 V OVP しきい電圧 VCC(OVP) 5−3 27.0 29.1 31.2 V 熱保護動作温度 Tj(TSD) − 125 145 − °C 36%duty 時 OCP しきい電 圧 LEB(tBW)時 OCP しきい電 圧 OLP しきい電圧 OLP 遅延時間 OLP 動作後回路電流 FB/OLP 端子クランプ電圧 測定条件 備考 MOSFET 部 ドレイン・ソース間電圧 VDSS IDS = 300 µA 8−1 700 − − V ドレイン漏れ電流 IDSS VDS = 700 V 8−1 − − 300 µA − − 6.0 Ω STR6A169HZ − − 3.95 Ω STR6A161HZ − − 2.3 Ω STR6A163HZ ON 抵抗 RDS(ON) IDS = 0.4 A 8−1 tf 8−1 − − 250 ns θch-C − − − 22 °C/W スイッチング・タイム 熱抵抗 チャネル – ケース間 ディレーティング曲線 ASO温度ディレーティング係数 (%) 3.1. 代表特性 100 100 EAS温度ディレーティング係数 (%) 3. 80 60 40 20 0 0 25 50 75 100 125 150 80 60 40 20 0 25 周囲温度 TA (°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テ ィング曲線 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 5 STR6A100HZ シリーズ 3.2. MOSFET ASO 曲線 1 1ms 0.1 10 0.1ms 1 S_STR6A163HZ_R1 ドレイン電流 ID (A) 0.1ms ドレイン電流 ID (A) 10 S_STR6A161HZ_R1 ● 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 です。 ● STR6A161HZ ● STR6A163HZ 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) ● STR6A169HZ ドレイン電流 ID (A) 0.1ms 1 S_STR6A169HZ_R1 10 1ms 0.1 0.01 1 10 100 1000 ドレイン･ソース間電圧(V) 3.3. MOSFET TA-PD1 曲線 許容損失PD1 (W) 1.4 PD1_STR6A100HZ_R2 1.6 PD1=1.35W 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 25 50 75 100 周囲温度 TA (°C ) 125 150 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 6 STR6A100HZ シリーズ 3.4. 過渡熱抵抗曲線 ● STR6A161HZ TR_STR6A161HZ_R1 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 100 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 10m 100m 1s 10m 100m 1s 10m 100m 1s 時間t (s) ● STR6A163HZ TR_STR6A163HZ_R1 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 100 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 時間t (s) ● STR6A169HZ TR_STR6A169HZ_R1 過渡熱抵抗 θch-c (°C/W) 100 10 1 0.1 0.01 1µ 10µ 100µ 1m 時間t (s) STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 7 STR6A100HZ シリーズ 4. ブロックダイアグラム VCC 5 Startup UVLO BR 2 REG VREG OVP D/ST 7,8 TSD Brown-in Brown-out DRV PWM OSC S Q R OCP VREG VCC Drain peak current compensation OLP Feedback control FB/OLP 4 LEB S/OCP 1 GND 3 Slope compensation BD_STR6A100xZ_R1 5. 各端子機能 S/OCP 1 8 D/ST BR 2 7 D/ST GND 3 6 FB/OLP 4 5 VCC 端子番号 記号 1 S/OCP 2 BR 3 GND 4 FB/OLP 5 VCC 6 − 7 8 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 8 STR6A100HZ シリーズ 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 C（RC） ダンパースナバ BR1 CRDクランプスナバ RA C1 L51 D51 T1 VAC VOUT (+) R54 R1 C6 PC1 C5 R51 P RB R55 C51 D1 U1 ROCP 1 C4 2 D/ST BR D/ST GND C53 C52 R53 7 D2 R2 U51 R56 (-) FB/OLP D C2 5 4 C3 S 8 NC RC 3 S/OCP R52 VCC STR6A100HZ PC1 CY TC_STR6A100xZ_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） C（RC） ダンパースナバ BR1 CRDクランプスナバ VAC C1 L51 D51 T1 VOUT (+) R54 R1 C6 PC1 C5 P R55 C51 D1 U1 ROCP 1 2 BR GND FB/OLP PC1 D/ST C53 8 C52 R53 7 D2 R2 U51 R56 (-) 5 4 C3 D/ST R52 NC 3 S/OCP S R51 C2 D VCC STR6A100HZ CY TC_STR6A100xZ_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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 9 STR6A100HZ シリーズ 7. 外形図 ● DIP8 NOTES: 1) 単位：mm 2) Pb フリー品(RoHS 対応) 8. 捺印仕様 8 6A1××H 製品名 SKYMD Z 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 10 STR6A100HZ シリーズ 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. 起動動作 図 9-1 に VCC 端子周辺回路を示します。 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) = 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) = −2.50 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 15 V～ 20 V 程度です。 ⇒ (1) BR 端 子 電 圧 が VBR(DIS) = 0.6 V よ り 高 く 、 VBR(IN) = 5.60 V 未満の範囲では、バイアスアシスト 機能（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 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) = 0.6 V 以下） T1 VAC C1 7､8 D/ST U1 VCC 5 D2 C2 BR 2 図 9-1 GND P R2 VD D 3 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) 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 9.10 項参照）の使用有無で 異なります。 9.1.1. ブラウンイン・ブラウンアウト機 能を使用する場合 9.1.2. ドレイン 電流, ID 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) 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。 tSTART 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) 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） STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 11 STR6A100HZ シリーズ 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) = 8.5 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。 回路電流 ICC 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、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。 起動成功 VCC端子電圧 VCC(ON) VCC(BIAS) 起動 停止 IC動作開始 設定電圧 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 VCC（OFF） 図 9-4 9.3. VCC VCC（ON） 端子電圧 時間 図 9-5 起動時の 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、起動不良の抑制をする 機能です。バイアスアシスト機能は、FB 端子電圧 が発振停止 FB 電圧 VFB(OFF)= 1.77 V 以下のときに、 VCC 端 子 電 圧 が 起 動 電 流 供 給 し き い 電 圧 VCC(BIAS) = 9.6 V まで低下すると動作します。 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様に 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 9-5 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。 9.4. ソフトスタート機能 図 9-6 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。 VCC端子 電圧 ICの起動 電源の起動 定常状態 tSTART VCC(ON) VCC(OFF) 時間 ドレイン電流, ID ソフトスタート動作期間 約8.75 ms（内部固定） OCPで制限 tLIM < tOLP (min.) 時間 図 9-6 起動時の動作波形 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 12 STR6A100HZ シリーズ ため、tBW = 330 ns 以下のオン時間となる場合があり 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、MOSFET のドレ イン電流 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。 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 9-7、図 9-8 参照）。 U1 S/OCP GND 3 1 FB/OLP 4 PC1 ROCP VROCP 図 9-7 C3 IFB ＜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。 ＜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 9-9 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/OLP 端子周辺回路 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） スロープ補正を 加えた目標電圧 - VSC + VROCP tON1 T FBコンパレータ tON2 T T ROCPの両端電圧 図 9-9 サブハーモニック発振時のドレイン電流波 形例 ドレイン電流 ID 図 9-8 定常時の ID と FB コンパレータ動作 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 13 STR6A100HZ シリーズ 9.6. 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 tBW = 330 ns を設けています。この期間 は、通常の過電流保護よりしきい電圧を高く設定し （VOCP(LEB) = 1.69 V）、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。（9.11 過 電流保護機能の項参照）。 9.7. 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. ステップドライブ制御 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 S1 C51 ID 5-8 U1 D/ST S/OCP 1 ROCP 図 9-10 フライバック方式 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 図 9-11 9.9. Time ステップドライブ制御 をしている場合 ID、VD51 波形 動作モード 図 9-12 に示すように、出力電力が減尐するとパ ワーMOSFET のドレイン電流の減尐と共に自動的 に、動作モードを、固定スイッチング周波数 (100 kHz)、スイッチング周波数制御のグリーンモー ド (25 kHz～100 kHz）、および内部発振器による バースト発振動作に切り替えます。 グリーンモードはスイッチング回数が減尐、バー スト発振動作は一定期間スイッチング動作が停止 することで、スイッチング損失を低減し、効率を改 善します。 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) = 3.60 V 以下になるとグリーンモードに 移 行 し 、 周 波 数 低 減 停 止 FB/OLP 端 子 電 圧 VFB(FDE) = 3.10 V になるまで周波数を低減させます。 このときの最低発振周波数は fOSC(MIN) = 25 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 9-13 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。 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バースト発 振動作時の 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 14 STR6A100HZ シリーズ 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 2 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）。 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。 BR端子電圧 VBR(IN) VBR(OUT) ドレイン電流ID 発振周波数 fOSC tOLP fOSC(AVG) 通常動作 fOSC(MIN) バースト 発振動作 軽負荷 グリーン モード 図 9-14 BR 端子電圧とスイッチング電流波形 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。 出力電力PO 9.10.1. DC ライン側で検出する方法 図 9-12 ID 負荷と発振周波数の関係 発振期間 発振停止期間 fOSC(MIN)で動作 図 9-13 時間 バースト発振動作波形 9.10. 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) = 0.6 V より高くなると、本機 能が有効になります。 図 9-14 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) = 4.80 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 = 75 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) = 5.60 V 以上になると、スイッチン グ動作を開始します。 図 9-15 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 VAC RA VDC U1 C1 RB RC 図 9-15 2 BR C4 GND 3 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 15 STR6A100HZ シリーズ 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。 (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） 表 9-1 BR 端子のしきい電圧 項目 VBR(TH) 値(Typ.) ブラウンインしきい電圧 VBR(IN) 5.60 V ブラウンアウトしきい電圧 VBR(OUT) 4.80 V 【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 RS ：VCC 端子電圧が VCC(OFF) = 8.5 V のとき に、BR 端子電圧が VBR(DIS) = 0.6 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 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。 (5) VDC(OP)は、次式で AC 入力電圧の実効値に換算で きます。 (4) 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） 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。 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。 9.10.2. AC ライン側で検出する方法 9.11. 過電流保護機能（OCP） 図 9-16 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（半波整流後）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、C1 の充放電時間や負 荷の影響を受けにくい検出ができます。 VAC BR1 RA 5 VCC RS VDC RB C1 2 RC 図 9-16 BR C4 U1 GND 3 AC ライン接続（半波整流後の検出） 9.11.1. 過電流保護動作 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 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 MOSFET のドレイン端子に生じ るサージ電圧の幅は、図 9-17 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 9-18 のようにダンパースナバ回路がある STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 16 STR6A100HZ シリーズ 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) (6) VOCP’ 図 9-17 S/OCP 端子電圧波形 C（RC） ダンパースナバ T1 D51 C1 C51 7,8 D/ST U1 C（RC） ダンパースナバ S/OCP 1 ROCP 補正後のOCPしきい電圧 VOCP' ターンオン時のサージ電圧幅 ここで、 VOCP(L) ：ゼロオンデューティ時 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 fOSC(AVG) ：平均発振周波数 1.0 VOCP(H) VOCP(L) DDPC=36% DMAX=75% 0.5 0 50 100 ON Duty (%) 図 9-18 ダンパースナバ 図 9-19 9.11.2. 過電流保護入力補正機能 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 9-19 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) = 0.888 V 一定になります。 オンデューティーと補正後の VOCP 9.12. 過負荷保護機能（OLP） 図 9-20 に FB/OLP 端子の周辺回路、図 9-21 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) = 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。VCC 端子電圧が VCC(ON) STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 17 STR6A100HZ シリーズ 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。 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。 (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 FB/OLP 4 3 VCC 5 PC1 C3 9.14. 過熱保護機能(TSD) D2 R2 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) が動作します。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。 C2 D 図 9-20 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 tOLP tOLP tOLP 10. 設計上の注意点 VFB(OLP) 10.1. 外付け部品 ドレイン電流, ID 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 図 9-21 OLP 動作波形 T1 VAC R1 C6 RA C1 9.13. 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) = 29.1 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。 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。 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、 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 1 RC 2 3 4 C4 C3 PC1 ROCP 図 10-1 IC 周辺回路 18 STR6A100HZ シリーズ 10.1.1. 入力、出力の平滑用電解コンデンサ R2がない場合 VCC端子電圧 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。 R2がある場合 出力電流IOUT 10.1.2. 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。 10.1.3. 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、9.10 項を参照してください。 10.1.4. FB/OLP 端子周辺回路 図 10-1 に示す FB/OLP 端子と GND 端子間のコン 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。 図 10-2 R2 による出力電流 IOUT－VCC 端子電圧 10.1.6. 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。 10.1.7. 位相補正 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 は位相補正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 を調整します。 L51 T1 VOUT (+) D51 10.1.5. 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 項の起動動作”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。 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 19 STR6A100HZ シリーズ 10.1.8. トランス Margin tape Bobbin 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、次を検討します。 Margin tape 巻線構造例① Bobbin Margin tape ● 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 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。 P1 S1 D S2 S1 P2 Margin tape 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 P1 S1 P2 S2 D 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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 20 STR6A100HZ シリーズ Cf（0.1μF～1.0μF 程度）などを追加します。 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。 (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) 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。 (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。 (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 (1) 主回路パターン 太く、ループを小さく配線 (4)ROCPは、S/OCP端子の近くに配置。 (6) 2次側主回路パターン 太く、ループを小さく配線 T1 C1 (7)D/ST端子 放熱のためパターンを広くする RA D51 R1 C6 P C5 RB A ROCP C4 1 S/OCP D/ST 2 BR D/ST 7 D2 GND 5 4 FB/OLP R2 NC 3 S 8 RC (2)制御系GND 専用パターンで、ROCP の近くに一点で配線 C51 D1 U1 VCC C2 PC1 C3 D CY (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 (3) 電源供給パターンはループを小さく配線 図 10-5 電源 IC 周辺回路の接続例 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 21 STR6A100HZ シリーズ 11. パターンレイアウト例 以下に、STR6A100HZ 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。 図 11-1 1 L1 C1 パターンレイアウト例 P2 BR1 T1 D51 JP3 R1 2 C2 F1 R51 C54 C4 C3 P1 D1 C52 D2 D/ST JP2 NC VCC U1 C9 U2 R2 5 D/ST R6 S/OCP BR 1 2 R56 C7 GND FB/OLP 3 4 JP5 R7 R53 D C8 STR6A100 C53 C51 JP1 7 VOUT(-) PC1 JP4 8 2 R55 R52 R5 VOUT(+) S P1 R4 1 R54 R3 C5 C6 図 11-2 PC1 JP6 C10 PSA50123 rev.1.0 パターンレイアウト回路図 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 22 STR6A100HZ 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 入力電圧 最大出力電力 出力電圧 出力電流 STR6A163HZ AC85V～AC265V 21 W 14 V 1.5 A (max.) ● 回路図 図 11-2 参照 ● トランス仕様 ▫ 一次側インダクタンス LP ：700 μH ▫ コアサイズ ：EI-22 ▫ Al-value ：231 nH/N2 （センターギャップ 0.23 mm） ▫ 巻線仕様 巻線名称 記号 巻数（T） 線形（mm） P1 30 2UEW-φ0.23 一次巻線 1 P2 25 2UEW-φ0.23 一次巻線 2 D 10 2UEW-φ0.23 VCC 用補助巻線 S1 9 TEX-φ0.0.26 × 2 出力巻線 1 S2 9 TEX-φ0.0.26 × 2 出力巻線 2 VDC P1 S2 D S1 P2 Bobbin 形式 1 層密巻 1 層密巻 スペース巻 1 層密巻 1 層密巻 (+) 14V P1 S1 P2 (-) D/ST VCC D VOUT S2 GND トランス断面図 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 ●印：巻き始め 23 STR6A100HZ シリーズ 部品表 記号 BR1 C1 (2) 定格(1) 部品名 弊社 推奨部品 記号 Diode bridge 600 V, 1 A L1 Film, X2 0.1 μF, 275 V PC1 部品名 (2) (3) 定格(1) CM inductor 10 mH Photo-coupler PC123 相当 Metal oxide 470 kΩ, 1 W C2 Electrolytic 82 μF, 400 V R1 C3 Electrolytic Open R2 General 4.7 Ω C4 Ceramic 1000 pF, 630 V R3 General 1 Ω, 1 W R4 (3) General 2.2 MΩ C5 C6 Ceramic (2) C7 1000 pF Ceramic 0.01 μF R5 (3) General 2.2 MΩ Electrolytic 22 μF, 50 V R6 (3) General Short (3) General 330 kΩ C8 (2) Ceramic Open R7 C9 (2) Ceramic Open R51 General 2.2 kΩ Ceramic, Y1 2200pF, 250VAC R52 General 1.5 kΩ General 10 kΩ C10 (2) C51 Electrolytic 1000 μF, 25V R53 C52 Ceramic 0.22 μF, 50V R54 General, 1% 6.8 kΩ C53 Electrolytic Open R55 General, 1% 39 kΩ C54 Ceramic Open R56 General, 1% 10 kΩ D1 Fast recovery 1000V, 0.5A EG01C T1 Transformer D2 Fast recovery 200 V, 1 A D51 Schottky 100 V, 10 A AL01Z U1 FMEN-210 U2 A F1 Fuse AC250V, 2 A 弊社 推奨部品 トランス仕様参 照 IC STR6A163HZ － VREF=2.5V Shunt regulator 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 (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 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 24 STR6A100HZ シリーズ 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。 STR6A100HZ-DSJ Rev.1.0 サンケン電気株式会社 2016.03.25 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 25