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
トランスの補助巻線による電源供給について補足です。
100-W Universal Line Input PFCBoost Converter Using theUCC38050
では、補助巻線の出力をC7:100 uF, R10: 220 Ohm 1W, C6: 100 uFでフィルターしています。
を用いて、
250m Ohm, 100uF, 220 Ohm 100uFで計算してみると、
fc=214Hz, -80dB@20kHzとなることがわかります。
比較のために、
を用いて、
250m Ohm, 220uFで計算してみると、
fc=2894Hz, -20dB@30kHzとなることがわかります。
LTspiceによるシミュレーションでも、
容易に確認できますが、
補助巻線の周波数が100kHzと高いため、
平滑コンデンサの分割(Split Reservoir Capacitor)による
フィルタ構成の効果が大きいことがわかります。
トランスの補助巻線による電源供給についてまとめておきます。
PFC Chokeを例にしています。
LT1249と760805410でLTspiceでシミュレーションしてみます。
まず、定常状態のAC半周期(50/2=25Hz=40ms)における補助巻線の電圧です。
巻線比が39:４で出力電圧が382Vなので、
382/39*4=39Vの矩形波電圧の包絡線の底が
-14Vまで下がるような形で変化することがわかります。
この補助巻線電圧にR=220 Ohm, C=0.015uFを介して、
ショットキーダイオードで整流して、
Chold=200uFのホールドキャパシタと
18VのZenerダイオード(1N4746A(Iz=14mA)など)で、
Vcc電圧にしています。
Vcc電流は(Vaux-Vz)*C*f=(39-18)*0.015u*100k=31.5mAに
Rで電流制限をかけた値になるようです。
次に、Vcc電圧の起動時の様子です。
PFCのスイッチングが始まる
Vcc Turn-On Threshold=16.5Vまでは、
ブリッジ整流器の出力から抵抗を介して、
トリクル充電されていき、
スイッチングが始まると、
一時的に電圧が下がるため、
Vcc Turn-Off Threshold=10.5V
を下回らないように、
RとCholdを調整すればよいようです。
最終的に、Zenerダイオードで18Vにシャントされます。
なお、UCC38050の場合は、
Vccが内部Zenerでクランプされているため、
Input current into VCC clamp=30mA
の最大定格を超えないようにする必要があります。
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。
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の回路設計をまとめておきます。
こちらが参考になります。
グリーン・エレクトロニクス No.13 ディジタル制御電源の実践研究
臨界モードPFCコントローラ UCC38050
電流臨界モードは、
整流ダイオードを流れる電流がゼロになったときに
スイッチング・トランジスタをONするため、
ダイオードのリバース・リカバリ電流が流れず、
ノイズが少ないのが特徴です。
一方、チョークコイルを流れる
ピーク電流は入力電流の２倍になるため、
リプル電流が大きく、
トランジスタの電流定格を大きくする必要があります。
WEBENCH Power Desginerで、
設計するとこんな感じです。
200Wで設計していますが、その他の主要部品としては
PFCチョーク：WE-PFC PFC Choke 760805410
整流ダイオード：Turbo 2 ultrafast high voltage rectifier STTH12S06
スイッチング・トランジスタ：600V CoolMOS P7 Power Device IPA60R060P7
を検討しています。
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