150W LLCコンバータの基板設計

HiperLCSによる120kHz 150W LLCコンバータの基板設計をまとめておきます。

AN-55 – HiperLCS Family Design Guide

PI Expert Suite

 

データシート、デザインガイド、設計ツールを利用して、

補助電源とグランドの分離(GNDとG)や

Yキャパシタの経路などを考慮して設計します。

 

また、レジスタ・ディバイダの抵抗比の合わせ込みや、

高電圧部の分離、共通コレクタ構成のフィードバック、

バイパスコンデンサの周波数による調整なども

考慮が必要です。

 

主要部品として、

LLCコントローラはLCS701

LLCトランスは760895451

1次側のHVスタートアップはIRS25751

デジタルアイソレータはSi8710AC-B-IS

2次側のオプトカプラドライバはLT4430

ブリッジダイオードはKMB220STR

インダクタはB78108E1151M009

を選択しています。

 

 

EAGLEの回路図です。

 

基板レイアウトです。

 

基板上面のベタパターンです。

 

基板下面のベタパターンです。

 

以降は、試作に続きます。

 

 

 

 

150W VF-CCM PFCの試作

HiperPFS-4によるVF-CCM(可変周波数連続導通モード) Universal PFCの試作をまとめておきます。

 

動作中の写真です。

PGとPGTの回路は撤去しました。
効率モードで動作していますが、
GaNアンプを鳴らす程度では、
発熱もほとんどありません。
PFS7626HとSTTH8S06FPはヒートシンクに固定しています。
注意としては、
760804310のEagleモデルのFoortprintに誤り(端子版の切り欠きと1番ピンが一致していない)があります。
PFCチョークの向きは、コイルの切り欠きからリッツ線が見えている方が一次側です。
また、NTCの動作によって、起動時にAUXおよびメイン出力の電圧が安定するまで時間がかかります。
IRS25751Lのスレッショルドは15V(LM78L12の最低入力電圧14.5V)から17V(AUXおよびZener電圧18V)程度でよいようです。
肝心のノイズは臨界モード(CRM)よりもVF-CCMの方が少ないようです。

150W VF-CCM PFCの基板設計

HiperPFS-4によるVF-CCM(可変周波数連続導通モード) Universal PFCの基板設計をまとめておきます。

 

EAGLEの回路図です。

配置図です。

上面のパターンです。

下面のパターンです。
部品点数が少ないので、
特に難しいところはないと思います。
以降は試作に続きます。

150W VF-CCM PFCの回路設計

HiperPFS-4によるVF-CCM(可変周波数連続導通モード) Universal PFCの回路設計をまとめておきます。

 

PI Expert Suite(設計ツール)で、パラメータを決めて、

データシートの手順に従えば、部品点数も少ないため、

簡単に設計できます。

 

回路図をデータシートから引用しておきます。

 

こちらのアプリケーションノートも参考になります。

AN-52: HiperPFS Family Design Guide

AN-53: Active Power Factor Correction – Basics

 

その他の主要部品もあげておきます。

HiperPFS-4: PFS7626H

PFC Choke: 76084310

PFC Diode: STTH8S06FP

HV Startup: IRS25751L

ヒートシンクの要件と入手性から、
PFS7626Hを選択しています。
補助回路としては、
PFC Chokeの補助巻き線から18Vが得られるまで、
ブリッジ整流器からHV Startupを利用して17Vでチャージして、
12Vの3端子レギュレータからPFCコントローラのVCCをバイアスします。
EMIフィルタはインレット一体型の外付けのものを利用します。
また、PGおよびPGTでリレー(NTCの切り離し)や
オプトカプラ(外部回路へのPG信号)を駆動する代わりに、
インディケータとしてLEDを点灯するようにします。
以降は基板設計に続きます。

250kHz 140W LLCコンバータの基板設計

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

AN-55 – HiperLCS Family Design Guide

データシートやデザインガイドにしたがって、

補助電源の接続やグランドの分離(GNDとG)などを考慮して設計します。

 

部品点数は少ないですが、リード部品中心で構成しているため、

データシートの面実装部品中心のレイアウトが

そのまま当てはまらない部分は工夫が必要です。

 

EAGLEの回路図です。

 

基板レイアウトです。

 

基板上面のベタパターンです。

 

基板下面のベタパターンです。

 

以降は、試作に続きます。