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LLC共振ハーフブリッジ・コンバータ

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。
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LLC共振ハーフブリッジ・コンバータ

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。
LLC共振ハーフブリッジ・コンバータ

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。
LLC共振ハーフブリッジ・コンバータ

臨界モードPFCの試作

LLC共振ハーフブリッジ・コンバータのフロントエンドに使う、

臨界モードPFCを試作しました。

ユニバーサル入力200Wの設計で、主要部品としては

臨界モードPFCコントローラ UCC38050

PFCチョーク：WE-PFC PFC Choke 760805410

ブースト・ダイオード：600 V, 8 A Ultrafast Boost Diode STTH8S06

スイッチング・トランジスタ：600V CoolMOS P7 Power Device IPA60R060P7

を使用しています。

実際に試作してみたところ、
WEBENCH Power Desginerの設計値は誤りが多く、
データシートの式で検算する必要がありました。
また、こちらの資料も参考になります。
製作自体は部品数も少なく簡単ですが、
商用電源AC100VからDC385Vに昇圧するので、
高電圧の取り扱いに注意が必要です。
また、突入電流も大きいので、
インレットノイズフィルタからの
L(電圧極)にNTCを入れています。
WEBENCHの設計値に従っていますが、
VXH 220uF 450V x3は、
大きすぎかもしれません。
後ほど投稿しますが、
LLCコンバータの試作へつづきます。
理想ダイオード正負電源、PSFB-ZVS、SiC SBD正負電源

LT1249によるPFCの基板設計

LT1249によるPFCの基板設計をまとめておきます。

LTC3722-1によるZVS-PSFB正負電源のプリレギュレータ

（商用電源(AC 100-230V)からバス電源（DC 382V））として使用します。

 

回路はLT1249のデータシートのものとほぼ同じです。

主要部品としては、

リングコアチョークにB82615B2602M001

スイッチングMOSFETにIPA60R280CFD7

整流ダイオードにSTTH8S06FP

を選択しています。

 

部品の配置はこんな感じになりました。

 

部品面のベタパターンです。

 

半田面のベタパターンです。

 

部品数が少ないので、比較的簡単ですが、

高電圧ノードとスイッチングノードに気をつける必要があります。