アクティブクランプ・フォワードコンバータのパラメータ設計

アクティブクランプ・フォワードコンバータの設計で、

最大デューティ比、巻数比、

メインスイッチ、クランプスイッチ、

クランプ容量、デッドタイム、

などを決める上で、

わかりやすい資料とツールがあったので、

紹介しておきます。

 

AND8273/D Design of a 100 W ActiveClamp Forward DC-DCConverter for TelecomSystems Using the NCP1562

NCP1562 Design Worksheet

 

Application Noteの

ACTIVE CLAMP FORWARD TOPOLOGY

TRANSFORMER

ACTIVE CLAMP STAGE

MAIN SWITCH

Desigh Worksheetの

Step1: System Specifications

Step2: Power Stage

Step5: Active Clamp Stage and Soft Switching

が特に参考になります。

 

これらを踏まえて、

最大デューティ比=0.6、

巻数比=1.4、

メインスイッチ=IPA60R180P7S

クランプスイッチ=IPA60R600P7S

クランプ容量=6800pF、

デッドタイム=72ns

としました。

 

また、最大デューティ比と巻線比に応じて、

2次側の電圧が100Vを切ったので、

同期整流スイッチ=IPA086N10N3

としました。

 

300Wアクティブクランプ・フォワードコンバータの回路設計

300Wアクティブクランプ・フォワードコンバータの回路設計

をまとめておきます。

D級アンプ用に、入力AC100V, 出力DC+-50Vの正負電源を構成します。

 

フォワード・コントローラに

ADP1074

絶縁型ゲートドライバに

ADuM4120-1A

フォワードコンバータの

Nch MOSFETに

IRFP240

アクティブクランプの

Pch MOSFETに

IRFP9240

同期整流用のNch MOSFETに

IPA086N10N3

をそれぞれ用いています。

 

LTspiceによる回路図を示します。

ADP1074の2次側のグランドを-50Vにして、

+50Vの同期整流用のMOSFETを

ADuM4120-1Aで駆動しています。

 

起動時の過渡解析の結果を示します。

緑がDC+50V、青がDC-50Vの出力です。

アクティブクランプなので、

RCDスナバの抵抗の発熱の問題はなく、

プッシュプルと違って、

1次側のMOSFETの耐圧も入力電圧を基準にすればよいのですが、

スイッチングに伴うサージ耐量だけが気になります。