臨界モード(CRM)型 力率改善用制御 IC データシート SSC2016S 概要 SSC2016S は臨界モード型(Critical Conduction Mode: CRM)の力率改善コンバータ用コントロー ル IC です。 入力電圧検出レス方式を採用しており、構成部品 が尐なく、低スタンバイ電力で高効率な PFC コン バータを容易に構成できます。 パッケージ SOIC8 特長 ● ● ● ● ● 低待機時消費電力(入力電圧検出レス方式の採用) 最高発振周波数制限機能 最大オン幅制限機能 リスタート機能 保護機能 過電流保護 1(OCP1)------------ パルス・バイ・パルス 過電流保護 2(OCP2)------------------------------- ラッチ 出力過電圧保護(OVP) ------------------------- 自動復帰 FB 端子低入力電圧保護(FB_UVP) --------- 自動復帰 ヒステリシス付き過熱保護(TSD) ---------- 自動復帰 FB 1 8 VCC CT 2 7 OUT COMP 3 6 GND CS 4 5 ZCD Not to Scale 代表特性 ● VCC 端子絶対最大定格 VCC = 28 V ● OUT 端子ソース電流 IOUT(SRC) = −500 mA ● OUT 端子シンク電流 IOUT(SNK) = 1000 mA アプリケーション 応用回路例 出力電力 200 W クラスまでの各種電子機器 DBYP BR1 DFW P VAC D1 T1 VOUT R2 Q1 D R3 C1 R4 C2 RVS1 R1 RCS LINE GND R5 U1 ● AC/DC 電源 ● デジタル家電(大画面 LCDTV など) ● OA 機器(コンピューター、サーバー、モニター など) ● 通信機器 ● その他 SMPS C5 ZCD 5 NC C6 GND 6 C7 External power supply 7 8 CS COMP OUT CT VCC FB SSC2016S 4 RS CS 3 CP 2 C4 1 C3 RVS2 TC_SSC2016S_1_R2 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 1 SSC2016S 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. ブロックダイアグラム ---------------------------------------------------------------------------------- 6 4. 各端子機能 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 5. 応用回路例 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 6. 外形図 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 7. 捺印仕様 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 8. 動作説明 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 8.1 臨界モード(CRM)動作 ------------------------------------------------------------------------ 9 8.2 起動動作 -------------------------------------------------------------------------------------------- 10 8.2.1 外部電源を使用する場合の起動動作--------------------------------------------------- 10 8.2.2 補助巻線から電源を供給する場合の起動動作 --------------------------------------- 10 8.3 リスタート回路 ----------------------------------------------------------------------------------- 11 8.4 最大オン時間の設定 ----------------------------------------------------------------------------- 11 8.5 ゼロ電流検出とボトムオンタイミング(遅延時間)の設定 --------------------------- 11 8.6 最高発振周波数制限機能 ----------------------------------------------------------------------- 12 8.7 過電流保護機能(OCP) ----------------------------------------------------------------------- 12 8.8 過電圧保護機能(OVP) ----------------------------------------------------------------------- 13 8.9 FB 端子低入力電圧保護機能(FB_UVP)-------------------------------------------------- 13 8.10 過熱保護機能(TSD) --------------------------------------------------------------------------- 13 9. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------------------------- 13 9.1 インダクタの設計 -------------------------------------------------------------------------------- 13 9.1.1 ブースト巻線 P ------------------------------------------------------------------------------ 14 9.1.2 補助巻線 D ----------------------------------------------------------------------------------- 14 9.2 外付け部品 ----------------------------------------------------------------------------------------- 16 9.2.1 FB 端子周辺(出力電圧検出)回路 ---------------------------------------------------- 16 9.2.2 COMP 端子周辺回路 RS、CS、CP ----------------------------------------------------- 16 9.2.3 CT 端子周辺回路 C4 ----------------------------------------------------------------------- 16 9.2.4 CS 端子周辺回路 RCS、R5、C5 -------------------------------------------------------- 16 9.2.5 ZCD 端子周辺回路 R1、C6 -------------------------------------------------------------- 17 9.2.6 OUT 端子周辺(ゲートドライブ)回路 ---------------------------------------------- 17 9.2.7 VCC 端子周辺回路 ------------------------------------------------------------------------- 17 9.2.8 パワーMOSFET Q1 ------------------------------------------------------------------------ 18 9.2.9 ブーストダイオード DFW ----------------------------------------------------------------- 18 9.2.10 バイパスダイオード DBYP ----------------------------------------------------------------- 18 9.2.11 出力側コンデンサ C2 --------------------------------------------------------------------- 18 9.3 パターン設計 -------------------------------------------------------------------------------------- 19 10. 電源回路例 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21 使用上の注意 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 23 注意書き ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 2 SSC2016S 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 項目 記号 条件 端子 定格 単位 FB 端子電圧 VFB 1–6 − 0.3~5 V CT 端子電圧 VCT 2–6 − 0.3~5 V COMP 端子電圧 VCOMP 3–6 − 0.3~5 V COMP 端子電流 ICOMP 3–6 − 100~100 µA VCS(DC) 4–6 − 0.3~5 V 4–6 − 2~5 V CS 端子電圧(DC) CS 端子電圧(Pulse) VCS(PULSE) パルス幅 1µs ZCD 端子電圧 VZCD 5–6 − 10~10 V ZCD 端子電流 IZCD 5–6 − 10~10 mA OUT 端子電圧 VOUT 7–6 − 0.3~VCC + 0.3 V OUT 端子ソース電流 IOUT(SRC) 7–6 − 500 mA OUT 端子シンク電流 IOUT(SNK) 7–6 1000 mA 制御部電源電圧 VCC 8–6 28 V 許容損失 PD − 0.5 W 動作周囲温度 TOP − −40~110 °C 保存温度 Tstg − −40~150 °C ジャンクション温度 Tj − 150 °C SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 備考 3 SSC2016S 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 = 14 V 項目 記 号 条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 電源起動動作 動作開始電源電圧 VCC(ON) 8–6 7.5 8.5 9.5 V 動作停止電源電圧 VCC(OFF) 8–6 6.5 7.5 8.5 V 動作開始停止ヒステリシス VCC(HYS) 8–6 0.5 1.0 1.5 V 動作時回路電流 ICC(ON) 8–6 1.2 2.1 3.2 mA 非動作時回路電流 ICC(OFF) 8–6 – 50 100 µA IFB 1–6 0.2 0.7 1.4 µA VREF 1–6 2.475 2.500 2.525 V 1–6 − 8.0 1.0 12.0 mV VCC = 7 V 周波数制御 FB 端子流入電流 フィードバック基準電圧 VREF ラインレギュレーション VREF(LR) VCC = 11.5 V ~ 28 V COMP 端子流出電流 1 ICOMP(SRC)1 VFB = 2.4 V 3–6 − 22 − 11 −1 µA COMP 端子流入電流 1 ICOMP(SNK)1 VFB = 2.6 V 3–6 1 11 22 µA COMP 端子流入電流 2 ICOMP(SNK)2 VFB = 2.7 V 15 35 55 µA 60 100 140 µS 0.50 0.65 0.90 V 誤差増幅器コンダクタンス gm ゼロデューティ COMP 電圧 VCOMP(ZD) 3–6 1–6 3–6 3–6 tRS 7–6 140 220 300 µs tON(RS) 7–6 0.5 1.7 2.9 µs ICT 2–6 − 165 − 150 − 135 µA リスタート時間 リスタート時オン時間 CT 端子流出電流 CT 端子しきい電圧 VCT(OFF) VCOMP = 4.5V 2–6 2.60 2.75 2.90 V CT 端子制御遅延時間 tDLY(PWM) VCOMP = 2.2V 2–6 − 120 220 ns 7–6 − 300 400 kHz 最高発振周波数 (1) fMAX ドライブ出力 ハイレベル出力電圧 VOH IOUT = –100 mA 7–6 10.0 12.0 13.5 V VOL IOUT = 200 mA 7–6 0.40 0.75 1.25 V 出力立ち上がり時間 (2) tr COUT = 1000 pF 7–6 − 60 120 ns 出力立ち下がり時間 (2) tf COUT = 1000 pF 7–6 − 20 70 ns ローレベル出力電圧 (1) (2) 設計保証項目 図 3-1 参照 90% VOUT 10% tr tf 図 3-1 スイッチング時間 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 4 SSC2016S シリーズ 項目 記 号 条件 端子 Min. Typ. Max. 単位 ゼロ電流検出 ZCD 端子しきい(High)電圧 VZCD(H) 5–6 1.25 1.40 1.55 V ZCD 端子しきい(Low)電圧 VZCD(L) 5–6 0.60 0.70 0.80 V tDLY(ZCD) 5–6 − 70 160 ns 5–6 6.5 7.7 9.0 V ゼロ電流検出遅延時間 (1) ZCD 端子クランプ電圧 VZCD(CL) IZCD=3mA 過電流保護機能 過電流保護しきい電圧 1 VCS(OCP1) 4–6 0.475 0.500 0.525 V 過電流保護しきい電圧 2 VCS(OCP2) 4–6 1.35 1.50 1.65 V 過電流保護遅延時間 tDLY(OCP) 4–6 90 215 340 ns ICS 4–6 − 40 − 20 − 10 µA VOVP 1–6 VOVP(HYS) 1–6 1.040 ×VREF 40 1.060 ×VREF 60 1.080 ×VREF 80 mV VUVP 1–6 200 300 400 mV VUVP(HYS) 1–6 70 110 150 mV Tj(TSD) – 135 150 – °C Tj(TSDHYS) – – 10 – °C θj-A – – – 180 °C/W CS 端子流出電流 FB 端子保護機能 過電圧保護しきい電圧 過電圧保護ヒステリシス 低電圧保護しきい電圧 低電圧保護ヒステリシス V 過熱保護機能 熱保護動作温度(1) 熱保護動作ヒステリシス温度 (1) 熱特性 ジャンクション-エアー間 熱抵抗(1) (1) 設計保証項目 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 5 SSC2016S シリーズ 3. ブロックダイアグラム OVP 8 VCC REG 1.060V×VREF UVLO 8.5V/7.5V UVP TSD 300mV /410mV 7 OUT Error Amp. FB 1 R Q S VREF=2.500V RAMP OSC CT 2 6 GND Restart timer VCC Negative clamp COMP 3 5 ZCD fMAX limit OCP1 CS 4 Down edge det 0.500V 1.40V /0.70V OCP2 S Q Power on reset 1.50V R BD_SSC2016S_R5 4. 各端子機能 FB 1 8 VCC CT 2 7 OUT COMP 3 6 GND CS 4 5 ZCD 端子番号 記号 機能 1 FB フィードバック信号入力/過電圧保護信号入力 /FB 端子低入力電圧保護信号入力 2 CT 発振コンデンサ接続端子 3 COMP 4 CS 5 ZCD ゼロ電流検出信号入力/ボトムオンタイミング 調整 6 GND グランド 7 OUT ゲートドライブ出力 8 VCC 制御回路電源入力 位相補償調整 過電流保護信号入力 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 6 SSC2016S シリーズ 5. 応用回路例 DBYP BR1 DFW P VAC D1 T1 VOUT R2 Q1 D R3 C1 R4 C2 RVS1 R1 RCS LINE GND R5 U1 C5 ZCD CS NC 5 C6 GND COMP OUT CT VCC FB 6 C7 7 External power supply 8 4 RS CS 3 CP 2 C4 1 C3 SSC2016S RVS2 TC_SSC2016S_1_R2 図 5-1 外部電源を使用する場合 DBYP BR1 DFW P VAC D1 T1 VOUT R2 Q1 D R3 C1 RST R4 C2 RVS1 RCS LINE GND R5 R1 U1 ZCD RZ C6 6 NC 5 C5 CS GND COMP OUT CT 4 CCP 7 DVCC DZVCC CVCC C7 8 VCC FB SSC2016S RS CS 3 CP 2 C4 1 C3 RVS2 TC_SSC2016S_2_R2 図 5-2 補助巻線から電源を供給する場合 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 7 SSC2016S シリーズ 外形図 6. 6.0±0.2 3.9±0.2 SOIC8 0 ~ 10° 0.605 TYP 0.15±0.05 1.5±0.05 5.02±0.2 1.27 0.60±0.2 0.4±0.05 0.15 NOTES: 1) 単位:mm 2) Pb フリー品(RoHS 対応) 捺印仕様 7. 8 SC2016 SKYMD 1 製品名 ロット番号 Y = 西暦下一桁(0 ~ 9) M = 月 (1 ~ 9, O, N, D) D=日 1 : 1 ~ 10 2 : 11 ~ 20 3 : 21 ~ 31 管理番号 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 8 SSC2016S シリーズ 8. 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。 臨界モード(CRM)動作 8.1 図 8-1、図 8-2 のように、本 IC は、スイッチン グ素子 Q1 のオン/オフをブースト巻線電流がゼロ になるタイミング(臨界モード)で行います。これ により、パワーMOSFET のターンオン時の di/dt を 低くできます。 また、VDS の自由発振波形のボトムポイントで ターンオン(擬似共振動作)するように調整ができ るため、低ノイズで高効率な PFC 回路が実現できま す。 作します。 オン時間の制御は次のように行います。 まず FB 端子の誤差増幅器(Error AMP)で RVS2 の検出電圧とフィードバック基準電圧 VREF = 2.500 V を比較します。この Error AMP の出 力を COMP 端子で平均化、および位相補償します。 さらに、COMP 端子電圧 VCOMP とランプ波形 VOSC を比較してオン時間を決めます。COMP 端子に接続 したコンデンサで、20 Hz 以下の低周波数に応答す るようにすることで、商用周期では、オン時間はほ ぼ一定になります(図 8-4)。 オフ時間は、ブースト巻線 P のゼロ電流を検出し て決めます。ゼロ電流は、補助巻線 D と ZCD 端子 で検出します。 DFW T1 P VOUT RVS1 D U1 Error AMP Q1 PWM COMP 7 OUT FB 1 VCOMP Q R S 2.500V VSET DFW T1 C3 VOSC ZCD 3 1.40 V Q1 C1 VAC COMP RCS /0.70 V IOFF OSC C2 D ZCD 5 R1 ION S CT 2 RS GND 6 CP C6 図 8-1 RVS2 C4 図 8-3 PFC 回路 CS CRM 制御 √2×VACRMS IL=ION+IOFF ILPEAK 1 I L平均 ILPEAK 2 VAC(t) ILPEAK IL(t) √2×IACRMS IAC(t) ION IOFF tON tOFF ボトムオン 自由発振 OFF OFF Q1 VDS VCOMP VOSC VSET ON ON ターンオン遅延時間 OUT端子電圧 ILPEAK(t) VAC(t) 図 8-2 IL平均(t) CRM 動作とボトムオン動作 本 IC の CRM 制御の内部ブロック図を、図 8-3 に示します。パワーMOSFET Q1 は、自励発振で動 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 図 8-4 動作波形 9 SSC2016S シリーズ 8.2 VCC(OFF) 起動動作 図 8-6 VCC 端子は、制御回路電源入力端子です。 図 8-5、図 8-7 に外部電源から電源を供給する場 合と、補助巻線から電源を供給する場合の VCC 端 子周辺回路を示します。 8.2.1 外部電源を使用する場合の起動動 作 図 8-5 のように外部電源を使用する場合、VCC 端子電圧が、動作開始電源電圧 VCC(ON) = 8.5 V まで 上昇すると、制御回路が動作を開始します(図 8-6)。 その後、COMP 端子がゼロデューティ COMP 電 圧 VCOMP(ZD) = 0.65 V に達すると、スイッチング動作 を開始します。制御回路動作後、動作停止電源電圧 VCC(OFF) = 7.5 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。 起動時は COMP 端子電圧がゼロから上昇するた め、図 8-3 の VCOMP 信号は低い状態から徐々に増加 します。このソフトスタート機能により、起動時は オン幅が徐々に増加して出力電力の上昇を抑え、部 品ストレスを軽減します。 U1 8 VCC External power supply C7 3 RS COMP CP CS 図 8-5 VCC 端子周辺回路 (外部電源を使用する場合) 8.2.2 VCC(ON) VCC 端子電圧 VCC 端子電圧と回路電流 ICC 補助巻線から電源を供給する場合 の起動動作 図 8-7 のように、補助巻線から供給する場合、電 源起動時は、起動抵抗 RST を介して CVCC を充電し、 VCC(ON) = 8.5 V まで上昇すると、制御回路が動作を 開始します。 電源起動時の VCC 端子電圧波形例を図 8-8 に示 します。VCC 端子電圧が VCC(ON)に達すると、制御 回路が動作を開始して 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。このとき、VCC 端子電圧が VCC(OFF) より低くならないように、CVCC 容量や、補助巻線 D の巻数 ND とブースト巻線 P の巻数 NP の巻数比を決 めます(9.1.2 項参照)。 RST、CVCC が大きいと起動時間が長くなるため、 実働で確認および調整が必要です。 制御回路動作後、COMP 端子がゼロデューティ COMP 電圧 VCOMP(ZD) = 0.65 V に達すると、スイッ チング動作を開始します。 スイッチング動作を開始すると、補助巻線 D から 以下のように電流を供給します。 Q1 オン時の補助巻線電圧を VB、Q1 オフ時の補 助巻線電圧 VD とします。Q1 オン時に VB で CCP を 充電し、Q1 オフ時に VD + VB (=VCCP)で VCC 端子の コンデンサ CVCC を充電します。 VB は式(1)で算出できます。 GND 6 起動 回路電流 ICC 停止 CRM モードの昇圧方式のオフデューティ DOFF は、 時 間 ご と の 商 用 入 力 電 圧 を VAC(t) と す る と 、 DOFF(t) = VAC(t) / VOUT の関係があり、入力電圧に比 例します。 以上の制御により、図 8-4 のようにインダクタン ス電流 IL のピーク電流 ILPEAK は正弦波状になります。 入力部のローパスフィルタでリップル電流を削除 すると、入力電流は商用正弦波入力電圧に相似な波 形になり、高力率が実現できます。 VB VIN ND (V) NP (1) ここで、 VIN :C1 両端電圧 (V) NP :ブースト巻線 P の巻数 (turns) ND :補助巻線 D の巻数 (turns) SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 10 SSC2016S シリーズ VAC VOUT T1 P C1 DFW Q1 RST VIN D VD VB LINE GND VCC CVCC DVCC DZVCC U1 GND 6 図 8-7 VCC 端子周辺回路 (補助巻線から電源を供給する場合) 起動成功 IC動作開始 設定電圧 VCC(ON) 出力電圧立ち上がり による上昇 VCC(OFF) 起動不良時 時間 図 8-8 8.3 起動時の VCC 端子電圧波形 リスタート回路 本 IC は自励発振で、ZCD 端子によるゼロ電流検 出信号により、OUT 端子のオフ時間を決定していま す。ただし、OUT 端子のオフ時間がリスタート時間 tRS = 220 μs 以上継続すると、リスタート回路が動作 し、OUT 端子をターンオンします。このときの OUT 端子のオン時間は tON(RS) = 1.7μs です。起動時や軽負 荷時には、発振と停止を繰り返す間欠発振動作にな ります。間欠発振動作時は、リスタート回路が動作 し、スイッチング動作を安定にします。 tRS = 220 μs は動作周波数 6.25 kHz にあたるので、 インダクタンス値の設計の際は、最低動作周波数を 20 kHz より高い値(可聴周波数以上)に設定します。 8.4 C4 VCT ( OFF ) I CT (s) (2) ここで、 C4 :CT 端子のコンデンサ容量 (μF) VCT(OFF) :CT 端子しきい電圧 (V) ICT :CT 端子流出電流 (μA) CCP VCCP 8 t ON ( MAX ) RCS RZ VCC端子電圧 端子に接続するコンデンサ C4 の値で決まり、次式 で求めます。 tON(MAX)は式(5)で求める tON(SET)MAX より、大きな値 を選択します(9.1 項参照) 最大オン時間の設定 過渡状態時のトランスの音なりを抑制するため、 最大オン時間 tON(MAX)を設定します。tON(MAX)は CT 8.5 ゼロ電流検出とボトムオンタイミン グ(遅延時間)の設定 図 8-9 に ZCD 端子の周辺回路、図 8-10 に各端子 の動作波形を示します。オフ時間は、ブースト巻線 P のゼロ電流を補助巻線 D と ZCD 端子で検出して 決めます。トランス T1 の巻線 P と巻線 D は図 8-9 に示す極性です。 OUT 端子電圧が Low になりパワーMOSFET が ターンオフすると、補助巻線 D の電圧が ZCD 端子 に印加します(図 8-10)。ターンオフ後、ZCD 端 子電圧が VZCD(H) = 1.40 V を超えている間は OUT 端 子電圧を Low に維持します。ZCD 端子電圧が VZCD(L) = 0.70 V 以下になると、OUT 端子電圧が High になりパワーMOSFET がターンオンします。ターン オフ後の VDS 波形は、ブースト巻線電流がゼロにな ると、インダクタンス LP と、パワーMOSFET の出 力容量 COSS およびこれら周辺の寄生容量で決まる 周波数で自由発振します。VDS のボトムポイントは、 この自由発振の半周期で、次式で算出できます。 t HFP ≒ L P C V (s) (3) ここで、 tHFP :自由発振の半周期 (s) LP :ブースト巻線のインダクタンス (H) CV : パ ワ ー MOSFET 出 力 容 量 COSS と 、 これら周辺の寄生容量の合成容量 (F) 図 8-11 のように、ターンオンを VDS のボトムポ イントに設定するには、図 8-9 の C6、R1 を用いて tHFP 分のターンオン遅延時間を実働で調整します。 R1 は ZCD 端子の入出力電流の制限抵抗なので、ボ トムオンタイミングを R1 で調整しきれない場合は、 C6 で調整します。 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 11 SSC2016S シリーズ 8.6 VP P DFW VOUT T1 D C1 Q1 VD R1 7 OUT RCS U1 1.40V /0.70V OSC ZCD 5 CT GND 2 6 C6 臨界モードの PFC の場合、商用正弦波入力電圧の 1 周期でパワーMOSFET の発振周波数は変化します。 正弦波の波高部の周波数が最も低く、ボトム付近へ 行くほど高くなります。また、負荷が低下すると全 体的に周波数が上昇します。 本 IC はスイッチング損失を抑制するため最高発 振周波数制限機能を搭載し、発振周波数を fMAX = 300 kHz で制限します。 C4 8.7 図 8-9 ZCD 端子周辺回路 OUT端子電圧 L 巻線P電圧 VP H L H L 0 補助巻線D電圧 VD 0 ターンオンポイント ZCD端子電圧 VZCD(H) VZCD(L) 最高発振周波数制限機能 過電流保護機能(OCP) 図 8-12 に CS 端子の周辺回路と内部ブロック 図を示します。本 IC の過電流検出機能(OCP: Overcurrent Protection)は、インダクタ電流 IL を電流 検出抵抗 RCS で検出し、RCS の両端電圧 VRCS を CS 端子に入力します。 CS 端子には R5、C5 の CR フィルタを接続します。 本 IC は 2 段階の過電流保護があります。 ● 過電流保護機能 1 VRCS が過電流保護しきい電圧 VCS(OCP1) = 0.500 V 以上になると、パルス・バイ・パルスで OUT 端 子の出力をオフにします。 0 ターンオン遅延時間 ドレイン‐ソース間 電圧VDS ドレイン電流 ID インダクタ電流 IL 図 8-10 ゼロ電流検出 ● 過電流保護機能 2 昇圧ダイオード DFW の短絡などのアブノーマル 動作時に働く過電流保護機能です。瞬間的に大電 流が流れ、CS 端子電圧が VCS(OSP2) = 1.50 V 以上 になる状態が、7 回連続すると、OUT 出力をオフ に固定します(ラッチ動作)。ラッチ動作の解除 は VCC 端子電圧を VCC(OFF)以下にすることで行い ます。 T1 P D Q1 DFW 7 U1 VOUT OUT OCP1 tDLY C2 4 CS VDSボトムポイント 自由発振 VCS(OCP1) = 0.500V R5 OCP2 RCS 適切な遅延時間 VRCS C5 VCS(OCP2) = 1.5V GND 6 遅延時間が短い →R1かC6を大きくする 図 8-11 遅延時間が長い →R1かC6を小さくする 図 8-12 CS 端子周辺回路および内部ブロック図 VDS ターンオンタイミング SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 12 SSC2016S シリーズ 8.8 過電圧保護機能(OVP) 8.10 過熱保護機能(TSD) 図 8-13 に過電圧保護(OVP:Overvoltage Protection) の動作波形を示します。FB 端子電圧が過電圧保護 しきい電圧 VOVP に達すると、瞬時に OUT 端子出力 をオフにし、スイッチング動作を停止します。これ により、出力電圧の上昇を防止します。VOVP はフ ィードバック制御電圧 VFB = 2.500 V の 1.060 倍です。 その後、FB 端子電圧が VOVP − VOVP(HYS) に下がると、 スイッチング動作を再開します。 FB端子電圧 VOVP VOVPHYS OUT端子電圧 <外部電源から電源を供給する場合> IC の 制 御 回 路 部 の 温 度 が 、 熱 保 護 動 作 温 度 Tj(TSD) = 150 °C 以上に達すると、過熱保護機能 (TSD:Thermal Shutdown)が動作し、発振を停止 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(TSDHYS)以下になると通常の動作に自 動復帰します。 <補助巻線から電源を供給する場合> TSD が動作して発振が停止すると、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、TSD 動作時は 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(TSDHYS)以下になると通 常の動作に復帰します。 図 8-13 過電圧保護動作波形 9. 8.9 FB 端子低入力電圧保護機能 (FB_UVP) FB 端子低入力電圧保護機能(FB_UVP:FB Pin Undervoltage Protection)は、フィードバックループ の異常(RVS1 オープンや、RVS2 ショート、FB 端子 オープンなど)で、FB 端子電圧が低下し、出力電 圧 VOUT が異常上昇した場合に動作します。図 8-14 に FB 端子周辺回路および内部ブロック図を示しま す。FB_UVP 機能は、フィードバックループの異常 で FB 端子電圧が VUVP = 300 mV 以下になると、瞬 時に OUT 端子電圧を Low にし、スイッチングを停 止します。これにより、VOUT の上昇を防止します。 異常要因を取り除き、FB 端子電圧が VUVP + VUVP(HYS) まで上昇すると、スイッチング動作を再開します。 9.1 設計上の注意点 インダクタの設計 インダクタ T1 は、ブースト巻線 P と補助巻線 D で構成します。 巻線 P は昇圧、 巻線 D はオフタイミン グの検出を行います。 以下に、巻線 P と巻線 D の計算方法を示します。 以下に示す計算式は近似式です。計算したインダク タンス値で実機の動作を確認すると、ピーク電流や 周波数などの値が、計算時の設定値と異なる場合が あります。そのため、最終的に電源の仕様に合わせ てインダクタンス値の調整が必要です。また、イン ダクタは、銅損・鉄損による温度上昇や磁気飽和に 対し、適宜マージンを設けます。 VOUT U1 Error AMP PWM COMP RVS1 FB IFB 1 RVS2 VREF = 2.500V VOSC OVP UVP GND C3 VOVP = 1.060×VREF VOVP(HYS) = 60mV VUVP = 300mV VUVP(HYS) = 110mV 6 図 8-14 FB 端子周辺回路および内部ブロック図 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 13 SSC2016S シリーズ 9.1.1 ブースト巻線 P CRM モードのインダクタの LP 値は、以下のよう に求めます。 1) 出力電圧 VOUT の設定 昇圧コンバータの出力電圧 VOUT は、次式に示す ように商用入力電圧上限における波高値より高 く設定します。 VOUT 2 VACRMS ( MAX ) VDIF (V) f SW (SET ) VOUT ILP 9.1.2 2) 動作周波数 fSW(SET)と最大オン時間 tON(SET)MAX の 設定 商用入力電圧の波高値部分における最低動作周 波数 fSW(SET)を決めます。 動作周波数は、商用入力電圧の波高値部分が最も 低く、入力電圧が低くなるにしたがい高くなりま す。波高値部分の動作周波数 fSW(SET)は、可聴周波 数 20 kHz より高く設定します。そのときの最大 オン時間 tON(SET)MAX は次式で求めます。なお、8.4 最大オン時間の設定項の最大オン時間 tON(MAX)は、 この tON(SET)MAX より大きい値に設定にします。 t ON (SET ) MAX 4) インダクタピーク電流 ILP の算出 商用入力電圧下限値の波高値部分のピーク電流 ILP は、次式で求めます。 2 2 POUT VACRMS ( MIN ) (A) (s) (5) 補助巻線 D ブースト巻線 P と補助巻線 D の極性は、図 9-1 に示すとおりです。 巻線 P と巻線 D の巻数比は、式(8)のように、パ ワーMOSFET がターンオフ後、ZCD 端子電圧が VZCD(H) = 1.40 V に対して十分高くなるように設定し ます。 VZCD( H ) ND N P VOUT 2 VACRMS ( MAX ) ここで NP ND VOUT VACRMS(MAX) ここで、 VOUT :出力電圧(V) VACRMS(MIN) :商用入力電圧下限の実効値(V) VOUT T1 P DFW 3) インダクタンス値 LP の算出 次式の VACRMS に商用入力電圧の上限と下限を代 入し、LP を求め、値の小さい方を用います。 U1 2 Q1 OUT C1 R1 5 C6 VACRMS VOUT 2 VACRMS 2 POUT f SW (SET ) VOUT (8) :ブースト巻線 P の巻数 (turns) :補助巻線 D の巻数 (turns) :出力電圧 (V) :商用入力電圧の上限の実効値 (V) D LP (7) (4) ここで、 VACRMS(MAX) :商用入力電圧の上限値(V) VDIF :昇圧電圧(10V 程度) (V) VOUT 2 VACRMS ( MIN ) イオードの順方向降下電圧 VF に依存し、通常 0.90~0.97 の範囲です。) 7 ZCD CT 2 GND 6 RCS C4 (H) (6) ここで、 VACRMS:商用入力電圧の上限/下限の実効値 (V) POUT :出力電力 (W) fSW(SET) :商用入力電圧の波高値部分における最低 動作周波数(kHz) η :PFC の効率 (η はパワーMOSFET のオン抵抗 RDS(ON)と整流ダ SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 図 9-1 ZCD 端子周辺回路 14 SSC2016S シリーズ また、図 9-2 のように VCC 端子の供給を補助巻 線から行う場合は、式(12)も満足する巻数比に設定 します。 VAC DFW T1 P C1 VIN N VIN D NP D VD RCS RZ VFVCC CVCC U1 GND 10(V) + VFZVCC + VFVCC Q1 RST 8 6 10(V) + VFZVCC + VFVCC < VB + VD VFFW VB VCC VOUT 式(9)、(10)、(11)より、 LINE GND CCP ND VOUT VFFW NP VFZVCC と VFVCC を 1 V と仮定すると、 DVCC DZVCC VFZVCC 12(V) < 図 9-2 ND VOUT VIN VFFW NP 補助巻線から電源を供給する場合の VCC 端子周辺回路 ND (V + VFFW ) N P OUT ここで、VFFW は VOUT に対し非常に小さいため無 視すると、ND /NP は次式(12)になります。 スイッチング動作を開始すると、補助巻線 D から 以下のように電流を供給します。Q1 オン時の補助 巻線電圧を VB、Q1 オフ時の補助巻線電圧 VD とし ます。また、DZVCC の順方向電圧を VFZVCC、DVCC の 順方向電圧を VFVCC とします。 Q1 オン時に VB - VFZVCC で C を充電し、Q1 オフ N D 12(V) > N P VOUT (12) CP VB - VFZVCC VD - VFVCC で VCC 端子のコン 時に デンサ CVCC を充電します。VCC 端子電圧の推奨動 作範囲は、10 V~26 V です。VCC 端子の上限値は DZVCC のクランプ電圧で決まります。また、下限値 は、推奨動作範囲の 10 V より高く設定する必要が あるため、式(9)が成り立ちます。 10(V) < (VB - VFZVCC ) + (VD - VFVCC ) (9) C1 両端電圧を VIN とすると、VB、VD は次式で算 出できます。 VB VIN VD ND (V) NP ND VOUT VIN VFFW (V) NP (10) (11) ここで VFFW :DFW 順方向降下電圧(V) SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 15 SSC2016S シリーズ 9.2 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。 図 9-3 に IC の周辺回路を示します。 DBYP DFW P D1 T1 VOUT R2 Q1 D R3 C1 R4 C2 R1 RCS LINE GND CS、RS は、負荷に応じてオン時間を変動する際の 応答速度を調整します。コンデンサと抵抗の値はそ れぞれ CS = 1 μF、RS = 68 kΩ 程度を選定します。CS が大きすぎるとダイナミック変動時などの応答が 遅れ、出力電圧低下などの原因になります。また、 CS、RS は起動時のソフトスタート期間に影響するの で、最終的に実機で動作を確認し、定数の調整が必 要です。CP は主に出力リップルの平均化用で、小さ すぎると出力リップルの影響を受け不安定動作に なる可能性があります。CP の容量は 1 μF 程度を選 定します。 R5 U1 C5 ZCD 5 6 C7 External power supply 7 8 NC C6 CS GND COMP OUT CT VCC FB SSC2016S 図 9-3 9.2.1 4 RS 9.2.3 CS 図 9-3 の C4 は、最大オン時間 tON(MAX)設定用の コンデンサです。設定方法は 8.4 項を参照してくだ さい。 CP 2 C4 1 C3 RVS2 9.2.4 IC 周辺回路 FB 端子周辺(出力電圧検出)回路 図 9-3 の出力電圧設定値 VOUT は、検出抵抗 RVS1、 RVS2 で決まり、次式で求めます。 VOUT V FB I FB R VS1 VFB (V) R VS 2 (13) ここで、 VFB :フィードバック制御電圧 2.500 V IFB :バイアス電流 0.7 µA RVS1、RVS2:出力電圧設定値 VOUT となる抵抗値(Ω) RVS1 は、高圧の DC 電圧が印加する高抵抗のため、 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。 C3 はスイッチングノイズ低減用のコンデンサで、 100 pF~3300 pF 程度を接続します。 9.2.2 CT 端子周辺回路 C4 RVS1 3 COMP 端子周辺回路 RS、CS、CP FB 端子電圧は、内部の Error AMP に入力されま す。この Error AMP の出力を COMP 端子で平均化 します。この信号 VCOMP とランプ波形 VOSC を比較 してオン時間を制御します。 CS 端子周辺回路 RCS、R5、C5 図 9-3 の RCS は電流検出用の抵抗です。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。抵抗値は、過電流保護しきい電圧 VCS(OCP) = 0.500 V と式(7)より次式(14)で求めます。 R CS VCS( OCP ) I LP (Ω) (14) また、RCS の損失 PRCS は、式(15)のドレイン電流 実効値 IDRMS を用い、式(16)で算出できます。 I DRMS= 2 2 POUT VACRMS ( MIN ) 1 4 2 VACRMS(MIN) - 6 9 π VOUT PRCS I DRMS R CS 2 ここで、 VACRMS(MIN) VOUT POUT η SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 (W) (A) (15) (16) :商用入力電圧の下限の実効値 (V) :出力電圧(V) :出力電力 (W) :PFC の効率 16 SSC2016S シリーズ また、CS 端子には R5、C5 の CR フィルタを接続 します。CR フィルタは、パワーMOSFET のターン オン時のドレイン電流サージに OCP COMP が応答 し、IC が不安定な動作になるのを防止します。 R5 は、OCP 検出の検出精度に影響を与えるため、 47 Ω 程度を推奨します。C5 は、CR フィルタのカッ トオフ周波数が 0.5MHz~3.0 MHz 程度になるよう、 次式を満たす容量を推奨します。 C5 1 (F) 2 π110 6 R 5 (17) 式(17)より、R5 = 47 Ω のとき、C5 = 1000 pF~ 6800pF になります。最終的に実機で動作を確認し、 定数の調整が必要です。 9.2.5 ZCD 端子周辺回路 R1、C6 R1 は ZCD 端子の入出力電流の制限抵抗です。 ZCD 端子の入出力電流が、絶対最大定格を超えない ように選定します。ZCD 端子に流れる電流は 3 mA 以下を推奨します。 電流制限抵抗 R1 値は次式(18)と(19)双方を満足す る値を選定します。 また、R1 と C6 でボトムオンのタイミングを調整 します(8.5 項参照)。 9.2.6 OUT 端子周辺(ゲートドライブ)回 路 ゲートドライブの出力の OUT 端子は、外付けの パワーMOSFET を直接駆動できます。 OUT 端子の最大出力電圧は VCC 端子電圧、最大 出力電流はソース−500 mA、シンク 1000 mA です。 R3 はソース電流制限用の抵抗、R2、D1 はシンク 電流制限用の抵抗とダイオードです。これらは、 ゲート電圧のリンギングや EMI ノイズを低減する ために調整が必要で、数 Ω~数十 Ω 程度を接続しま す。 R4 は、パワーMOSFET ターンオフ時の急峻な dV/dt による誤動作を防止するための抵抗で、パ ワーMOSFET のゲートとソース近くに接続します。 R4 は 10 kΩ~100 kΩ 程度を接続します。 R2、R3、D1、R4 は、基板パターン、パワーMOSFET の端子間容量と関係があるため、実機で動作を確認 し、定数を調整します。 9.2.7 VCC 端子周辺回路 <外部電源から供給する場合> 図 9-4 に VCC 端子の周辺回路を示します。 C7 はノイズ除去用のコンデンサで、1000 pF 程度を 接続します。 1) ZCD 端子流出電流制限(パワーMOSFET オン時) 8 外部電源 R1 N 2 VACRMS ( MAX ) D NP 3 3 10 (A) C7 (Ω) (18) 2) ZCD 端子流入電流制限(パワーMOSFET オフ時) ND VZCD( CL ) NP 3 10 3 (A) R1 RS CS ここで、 VACRMS(MAX) :商用入力電圧の上限の実効値 (V) NP :ブースト巻線 P の巻数 (turns) ND :補助巻線 D の巻数 (turns) VOUT 3 (Ω) ここで、 VOUT :出力電圧(V) NP :ブースト巻線 P の巻数 (turns) ND :補助巻線 D の巻数 (turns) VZCD(CL) :ZCD 端子クランプ電圧 (7.7 V) (19) 図 9-4 CP VCC U1 COMP GND 6 VCC 端子周辺回路(外部電源を使用) <補助巻線から供給する場合> 図 9-5 に補助巻線から電源を供給する場合の VCC 端子周辺回路を示します。 ● RST 起動抵抗 RST は、起動時に VCC 端子へ非動作時 回路電流 ICC(OFF) = 100 µA (max.)を超える電流を 供給できる値にします。RST は式(20)で求めます。 RST は入力電圧仕様が AC 100 V とユニバーサル 入力の場合は、100 kΩ~220 kΩ、AC 230 V 入力 時は 180 kΩ~330 kΩ 程度を選定します。 RST は、入力電圧上限における RST の損失を考慮 し、定格を選定します。また、高圧の DC 電圧が SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 17 SSC2016S シリーズ 印加する高抵抗のため、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 VACRMS ( MIN ) VCC( ON )( MAX ) R ST I CC( OFF )( MAX ) (Ω) (20) ここで、 VACRMS(MIN):電源入力電圧下限時の実効値 (V) ● CVCC コンデンサ CVCC で起動時間を設定します。VCC 端子電圧の初期値がゼロの場合、起動時間は次式 で概算できます。 t START ≒ 2 VACRMS VCC ( ON ) R ST (s) (21) I CC ( OFF ) これより、一般的な電源仕様の場合、 CVCC は 22 µF~47 µF 程度になります。 ● RZ、CCP、DZVCC RZ、CCP、DZVCC は VCC 端子の昇圧回路です。 RZ は DZVCC がブレークした際の制限抵抗で、 150 Ω 程度を接続します。 CCP は Q1 がオンの際に充電します。容量は 22 nF 程度を接続します。 DZVCC は VCC 端子電圧が絶対最大定格 28 V を超 えないように、クランプ電圧を設定します。 ● C7 CVCC と VCC 端子が離れている場合などは、VCC 端子近傍に C7 を追加します。C7 はノイズ除去用 のコンデンサで、1000 pF 程度を接続します。 VAC VOUT T1 P DFW Q1 RST D VD VB C7 CVCC GND 図 9-5 (22) ここで、 RDS(ON)125°C:Tch = 125 °C におけるパワーMOSFET のオン抵抗値 (Ω) ブーストダイオード DFW ブーストダイオード DFW のピーク逆電圧 VRSM は、 出力電圧 VOUT に対し十分にマージンがあるものを 選定します。また、ノイズ、損失低減のため、逆回 復時間 trr の短い超高速ダイオードを推奨します。弊 社ラインアップについては弊社営業へお問合せく ださい。 放熱器のサイズは、順方向降下電圧 VF による損 失と、リカバリー電流による損失を考慮して選定し ます。VF による損失 PDFW は、次式で求めます。 P DFW VF I OUT (W) (23) ここで、 VF :ブーストダイオードの順方向降下電圧 (V) IOUT :出力電流 (A) 9.2.10 バイパスダイオード DBYP 突入電流などの過大電流に対し、ブーストダイ オード DFW を保護するバイパス用ダイオードです。 サージ電流耐量の高いダイオードを推奨します。弊 社ラインアップについては弊社営業へお問合せく ださい。 9.2.11 出力側コンデンサ C2 DVCC DZVCC U1 2 LINE GND CCP VCCP 8 PRDS (ON ) IDRSM R DS (ON )125 C (W) RCS RZ VCC パワーMOSFET Q1 パワーMOSFET の VDSS 電圧は、出力電圧 VOUT に 対し十分にマージンがあるものを選定します。 また、パワーMOSFET のスイッチング損失、およ びオン抵抗による損失を考慮し、放熱器サイズを選 定します。オン抵抗の損失 PRDS(ON)は、式(15)のドレ イン電流実効値 IDRMS を用い、式(22)で算出できます。 9.2.9 C7 VCC ( ON ) C1 9.2.8 6 VCC 端子周辺回路(補助巻線から電源供給) 出力の平滑コンデンサは、リップル電流・電圧・ 温度上昇に対し、適宜マージンを設けます。また、 スイッチング電源用の許容リップル電流が高い、低 インピーダンスタイプを使用します。 C2 の容量は、以下の式(24)、式(26)を計算し、大 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 18 SSC2016S シリーズ きい容量を選択します。 9.3 1) C2 のリップル電圧の考慮 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。 C2 > I OUT (F) 2 × π × f LINE × VOUT ( RI) (24) ここで、 VOUT(RI) :リップル電圧(例 10 VPP) fLINE :商用周波数 (Hz) IOUT :出力電流 (A) 図 9-6 に IC 周辺回路の接続例を示します。 C2 の両端圧 VC2 は式(25)になるため、リップル電 圧が大きい場合、VC2 の最大値付近で過電圧保護 しきい電圧 VOVP に達したり、VC2 の最小値付近で 昇圧動作が停止し、入力電流波形が歪んだりする 場合があります。このような場合は、C2 を大き くしたり、出力電圧設定値(昇圧電圧値)を変更 したりする必要があります。 VC 2 VOUT VOUT ( RI ) 2 (V) (25) 2) 出力保持時間の考慮 CO 2 POUT t HOLD VOUT VOUT ( MIN ) 2 2 (F) パターン設計 (26) ここで、 tHOLD :出力保持時間 (s) VOUT(MIN) :出力保持時の C2 許容最低出力電圧(V) 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。 2) GND 端子周り 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、RCS の できるだけ近くに配線します(図 9-6 の A 点)。 3) 電流検出用抵抗 RCS 周り RCS は、MOSFET のソースと CS 端子の近くに配 置します。CS 端子の周辺部品への配線は、専用 パターンで RCS の根元から接続します。 主回路系と制御系のグランドは RCS 近傍で接続 します 4) IC 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。 tHOLD を 20 ms、PO = 200 W、効率 η = 90 %、出力 電圧を 330 V~390 V とすると、Co = 205 μF なの で、220 μF 程度を接続します。 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 19 SSC2016S シリーズ (1) 主回路パターン 太く、ループを小さく配線 DBYP BR1 DFW P VOUT VAC T1 D1 R2 D Q1 R3 C1 C2 R4 RCS (3)RCSは、ソース端 子の近くに配置 LINE GND A (3)RCS の根元から専 用パターンで接続 (2)制御系GND 専用パターンで、RCSの 近くに一点で配線 R1 U1 ZCD C6 6 C7 7 NC 5 R5 CS GND COMP OUT CT VCC FB C5 4 RS 3 CP 2 C4 CS RVS1 External power supply 8 1 SSC2016S C3 RVS2 (4)ICに接続する部品はICの近くに配置し、最短で各端子に接続 図 9-6 IC 周辺回路の接続例 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 20 SSC2016S シリーズ 10. 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 最小周波数 SSC2016S AC 85 V to AC 265 V 100 W (390V, 0.256 A) 45 kHz ● 回路図 F1 L1 DB1 VAC D1 D2 C2 C1 VOUT P T1 C3 D R10 R13 R8 1 VCC FB U1 2 CT C5 R11 R12 4 C6 R1 C7 7 NC COMP D3 8 OUT 3 R14 R9 SSC2016S C11 C12 C13 C4 DZ1 R16 R3 D4 Q1 6 GND R17 R5 5 CS R15 R18 R4 ZCD C8 C9 R2 C10 R6 R7 LINE GND ● 部品表 定格(1) 記号 F1 L1 DB1 D1 D2 D3 D4 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 DZ1 (2) (2) (2) (2) (2) Fuse, AC250 V, 4 A CM inductor, 12 mH Bridge diode, 600 V, 4 A 600 V, 3 A Fast recovery, 600 V, 5 A Fast recovery, 200V, 1A Schottky, 40 V, 1 A Film, 0.22 μF, 310 V Film, 0.22 μF, 310 V Ceramic, 0.82 μF, 450V Electrolytic, 120 μF, 450 V Ceramic, 0.01 μF Ceramic, 1000 pF Ceramic, 0.47 μF Ceramic, 1 μF Ceramic, 3300 pF Ceramic, Open Ceramic, Open Electrolytic, 47 μF, 35V Ceramic, 22 nF Zener, 15 V 弊社 推奨部品 RM 4A FMX-G16S AL01Z AK 04 定格(1) 記号 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 Q1 T1 U1 (2) (2) (2) (3) (2) (3) (3) (3) (3) (2)(3) (2)(3) 68 kΩ 47 Ω 10 Ω 100 Ω 10 kΩ 0.18 Ω, 1 W 0.18 Ω, 1 W 150 Ω 47 kΩ Metal oxide, 220k Ω, 1W 22 kΩ, ± 1 % 2 kΩ, ± 1 % 750 kΩ, ± 1 % 750 kΩ, ± 1 % 750 kΩ, ± 1 % 750 kΩ, ± 1 % 750 kΩ, ± 1 % 30 kΩ, ± 1 % Power MOSFET, 600 V,10A, < 0.75 Ω トランス仕様参照 IC 弊社 推奨部品 SSC2016S (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が必要 (2) SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 21 SSC2016S シリーズ ● トランス仕様 1 次側インダクタンス LP :290 μH コアサイズ :EER28 AL-Value :92.5 nH/N2 ギャップ :1.2 mm(センターギャップ) 巻線仕様 巻線名称 記号 巻数(turns) 線形(mm) P1 56 φ 0.20 × 10 1 次巻線 D 8 φ 0.32 補助巻線 D AC input 備考 リッツ線 VCC, ZCD P1 P1 Bobbin 形式 整列巻 整列巻 Drain トランス断面図 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 D GND ●印:巻き始め 22 SSC2016S 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。 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) 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。 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 23 SSC2016S 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。 SSC2016S-DSJ Rev.1.1 サンケン電気株式会社 2016.03.02 http://www.sanken-ele.co.jp © SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2015 24