250kHz 140W LLCコンバータの回路設計

HiperLCSによる250kHz 140W LLCコンバータの回路設計をまとめておきます。

 

HiperLCSの特徴を引用しておきます。

• コントローラ、ハイサイド/ローサイド ゲート ドライブ、高耐圧パワー MOSFET を組み込んだ LLC ハーフブリッジ コンバータ
• 外付け部品点数を最大 30 個削減可能
• 最大動作周波数 1 MHz
• 最大 500 kHz の定格定常動作
• 磁性部品のサイズを大幅に削減し、SMD セラミック出力コンデンサが使用可能
• 精密なデューティの対称性により、出力ダイオード電流が均等になり効率を改善
• 通常 300 kHz で 50% ± 0.3%
• 包括的な異常時の保護動作と電流制限動作
• プログラム可能な起動/停止スレッシュホールド及びヒステリシス
• 低電圧 (UV) 及び過電圧 (OV) 保護
• ユーザー設定可能な過電流保護 (OCP)
• 短絡保護 (SCP)
• 過熱保護 (OTP)
• 最適設計のためのユーザー設定可能なデッドタイム
• ユーザー設定可能なバースト モードにより無負荷時のレギュレーションを維持し、軽負荷時効率を改善
• ユーザー設定可能なソフトスタート時間及びソフトスタート開始ディレー タイム
• ユーザー設定可能かつ高精度な最小及び最大の周波数制御
• 高出力及び高周波用に設計された単一パッケージ
• 組立コストを削減し基板レイアウト ループ エリアを削減
• ヒートシンクへの簡単な取り付け
• ピン配列を交互にずらすことで、プリント基板の配線が簡素化し高電圧動作の沿面要件にも対応
• HiperPFS PFC 製品と併用することで、完全かつ高効率でありながら部品点数の少ない PSU ソリューションが得られる

 

設計手順としては、

AN-55 – HiperLCS Family Design Guide

デザインガイドに沿って、

PI Expert Suite

ツールで主要パラメータを決定していくだけです。

 

設計例としては、こちらのレポートが参考になります。

RDR-239 – HiperLCS を使用した 150 W LLC 高電圧 DC-DC 共振コンバータのデザイン例レポート

回路図を引用しておきます。

 

今回の設計目標は、

出力: DC +-48Vで、

入力: PFC 400V、

補助電源: 18V(PFCより)

を想定しています。

 

トランスは250kHzで駆動できるものとして、

平面トランス(Lpar: PH0802CNL)とトロイダルトランス（Lser: CTX50-1-52-R)で構成します。

PH08XXCNL Series: Planar Transformer Continues Cost-Down Initiative

LCPI Inductor

2次側は、

フルブリッジ構成にして、DC+-48Vを得ます。

ポストフィルタのインダクタ(B78108E1151M009)は、

Inductors RF chokes, BC+ series

フィードバック回路は、

LT4430

Si8710AC-B-IS

で構成します。

 

以降は、基板設計に続きます。