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・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。

 

LTC3721-1によるプッシュプル200W 50V正負電源の基板設計

LTC3721-1によるプッシュプル200W 50V正負電源の基板設計です。

こちらの資料が参考になります。

非絶縁型スイッチング電源のPCBレイアウトにおける考慮事項

電源レイアウトとEMI

リニア・レギュレータとスイッチング電源の基本概念

 

EAGLEの回路図はこちら。

基板設計はこちら。

上面のパターンはこちら。

下面のパターンはこちら。

トランス(HPH6-2400L)が面実装なのと、

ブリッジ整流(STTH1502FP)とコモンモードチョーク(744844470)など、

パワー系のパターンの引き回しに工夫が必要でしたが、

80x100mmのサイズに収まりました。

 

 

LTC3721-1によるプッシュプル200W 50V正負電源の回路設計

比較的簡単に作れる入力AC100V入力, 出力200W, DC+-50VのD級アンプ用プッシュプル電源を設計します。

まず、ループ補償の設計に必要な資料(AN149)と主な部品をあげておきます。

回路はLTC3721-1のデータシートに出ているものを踏襲しています。

Modeling and Loop Compensation Design of Switching Mode Power Supplies

LTC3721-1

LT4430

Si8710

HPH6-2400L

744844470

IPA95R450P7

STTH1502FP

GBU6J

 

つぎにLT Spiceでのシミュレーション用の回路図を示します。

最後に200W(50Ω, 2A, 100V(+-50V))負荷時の過渡応答を示します。

緑が出力電圧(+50V)、青がCMC(744844470)の電流、赤が2次側電圧のフィードバックです。