LTspiceによる回路シミュレーション、EagleによるPCB設計、試作、EMSによる頒布まで
LTC3721-1による300W ハーフブリッジ・コンバータの基板設計です。
SMPSトランスはPC40EER35-Z, BEER35-1112CPFR
絶縁型ゲートドライバはSi8235AB-D-IS1,
デジタル・アイソレータはSi8710AC-B-IS
を想定しています。
出力はDC+-50V,
入力はAC100V/200Vのユニバーサル対応としています。
EAGLEの回路図です。
配線図です。
上面のベタ・パターンです。
下面のベタ・パターンです。
100mm x 80mmの両面基板では、
実装面積が限られるので、
このあたりが限界のようです。
LTC3722-1 同期整流式デュアル・モード位相変調フルブリッジ・コントローラによる
500W フルブリッジコンバータの回路設計をまとめておきます。
LTspiceの回路図です。
LTspiceの過渡解析です。
緑：正側出力電圧（+50V)、青：正側CMC電流（5A負荷）
ほとんど、
と同じで、
コントローラおよび周辺回路の変更と
共振用のインダクタを追加するだけです。
以前、PFC、カレントセンストランス、パルストランスで設計したものを、
倍電圧整流、電流検出抵抗、絶縁型ゲートドライバに置き換えた形になっています。
LTC3721-1による500W フルブリッジ・コンバータの
回路設計をまとめておきます。
LTspiceの回路図です。
LTspiceの過渡解析です。
緑：正側出力電圧(+50V)、青：CMC電流(5A負荷）
ほとんど、
と同じで、
絶縁型ゲートドライバとハーフブリッジを追加するだけですが、
パワー（電流）が２倍になるため、
CS抵抗とスロープ補償抵抗を調整する必要があります。
また、ゲートドライバの消費電流も考慮する必要があります。
コアをさらに大きなものに変えて、
1kW程度の出力構成にするのが適切なようです。
Push-Pull PWM Controller LTC3721-1を用いて、
500W ハーフブリッジ・コンバーターによる
ユニバーサル・オフライン正負電源(AC100/200V->DC+-50V)を設計します。
LT3723-1/LTC3721-2 同期整流式プッシュプル PWMコントローラ
のデータシートには、
プッシュプル、フルブリッジ、ハーフブリッジおよび
フォワード･トポロジーをサポート
とあって、フルブリッジの標準的応用例が参考になります。
LTspiceの回路図はこちら。
LTspiceの過渡解析はこちら。
緑：正側出力電圧(+50V)、青：正側CMC電流(5A負荷)
回路構成として、
１次側は、
AC100V入力時、
倍電圧整流にして、
AC200Vの設計としています。
また、２次側は、
STTH15L06FPによるブリッジ整流としています。
LT4430のエラーアンプのゲインは10倍、
LT3723-1のRcxは30m Ohm、Rslopeは470 Ohm、
SSは68n, CTは330p(200kHz(ドライバ出力は100KHz))に
それぞれ、設定しています。
また、VCCのバイアス回路は、
15Vと3.3VのZenerで構成しています。
その他の主要部品などは、
を参考にしてください。
Single Switch PWMController with AuxiliaryBoost Converter
LT1950を用いて、500W 2スイッチ・フォワードコンバータの回路設計をしてみました。
主要部品として、
絶縁型ゲートドライバは、ADuM4120-1B、
MOSFETスイッチは、IPA60R280P7S、
トランスのコアは、PC40EER42/42/20-Z、
整流用ダイオードは、STPS20200CFP、
整流用CMCは、744844101、
オプトカプラ・ドライバは、LT4430、
オプトカプラは、HCPL-4506、
でシミュレーションしています。
LTspiceの回路図はこちら。
LTspiceの過渡解析はこちら。
緑：正側出力電圧(+50V)、赤：正側CMC電流(5A)
5A負荷時の出力の電圧降下が3.5V程度ありますが、
オーディオパワーアンプ用のオフラインの正負電源
(500W, 入力AC100V/出力DC+-50V)なので、
実用的には十分です。
以下に、回路の構成のポイントをまとめておきます。
2スイッチ・フォワードコンバータは、
デューティ比を50%未満にする必要があるので、
LT1950のVsecピンにRefピンから抵抗分圧で、
最大デューティ比を設定しています。
また、LT1950はブーストコンバータを内蔵していますが、
140mA程度の電源が必要なり、
コントローラ用の電源回路が複雑になるため使用していません。
かわりに、
抵抗とZenerダイオードによる5Vおよび12Vの電源回路だけとしています。
さらに、L1950のGateピンから抵抗分圧で、
ADuM4120-1Bの入力として
ハイサイドとローサイドのスイッチを同相で駆動しています。
オープンデザイン・オーディオ 