300Wハーフブリッジ・コンバータの基板設計

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。

 

500W フルブリッジPS-ZVSコンバータの回路設計

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、

500W フルブリッジ・コンバータの回路設計

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。

250W ZVS-PSFB 50V正負電源の設計

 

 

 

 

500W フルブリッジ・コンバータの回路設計

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、

500W ハーフブリッジ・コンバーターの回路設計

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。

 

500W ハーフブリッジ・コンバーターの回路設計

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、

500W 2スイッチ・フォワードコンバータの回路設計

を参考にしてください。

 

500W 2スイッチ・フォワードコンバータの回路設計

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。