LTspiceによる回路シミュレーション、EagleによるPCB設計、試作、EMSによる頒布まで
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。
フォワードコンバータ用のトランスを試作しました。
ボビンのBEER35-1112CPFRに
P1: 49ターン、S1: 35ターン、S2: 35ターン
それぞれ２層巻で巻いて、
コアの PC40EER35-Zを
ボビンの上下から差し込んで仮止めしてみました。
銅の単線を手巻きして、
絶縁テープを巻くだけなんですが、
結構大変です。
AC50Hz/300VAのトロイダルトランスの大きさと
100kHz/300WのEERコアトランスを比較すると、
磁気部品のサイズは
周波数比の50Hz/100kHz=1/2,000になるという理屈なんですが、
重量比では94g:2.3kg=1/25になりました。
既製品のスイッチング電源用トランスでは、
オーディオパワーアンプ用の300W程度の電源
（入力：AC100V, 出力：DC+-50Vを想定)に
適したトランスが見つからないので、
自作するための設計をまとめておきます。
以下の文献が参考になります。
トランジスタ技術2003年８月号 実際のディジタル・アンプ用スイッチング電源
まず、コアとボビンですが、
100kHz 300Wのプッシュプルコンバータを想定して、
JIS FEER 35Aの規格品から、
を選択しました。
次に、巻線ですが、
許容電流と巻数を考慮して、
を選択しました。
次に、巻数ですが、
1次側電圧(Vp)=DC140V(max160/min120V)
2次側電圧(Vs)=DC50V(max80/min60V)
実行断面積(Ae)=107mm^2
AL値=4000nH/N^2(100kHz, 200mT)
飽和磁束密度(Bs)=max 200mT/min150mT
で、
Np=min38/max50 Turn
Ns=min19/max25 Turn
となりました。
最後に、巻き方は、プッシュプルコンバータ用なので、
Np1: 25×2層巻,
Ns1: 25×1層巻,
Ns2: 25×1層巻,
Np2: 25×2層巻,
のサンドイッチ巻にしたいと思います。
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