전원 설계 기술 정보 사이트

기술 자료 다운로드

2020.04.08 AC/DC

절연형 플라이백 컨버터 회로 설계 : 주요 부품 선정 – IC의 설정, 기타

AC/DC PWM 방식 플라이백 컨버터 설계 방법

이제 본 설계 예제에서 사용한 스위칭 전원용 제어 IC, BM1P061FJ의 설정용 부품 선정에 대해 설명하겠습니다. AC/DC 컨버터 회로에는, 전원 회로로서의 기본 부품, 예를 들어 다이오드 브릿지나 트랜스와 같은 부품 이외에도 전원 IC의 보호 기능 동작 레벨이나 전류 제한치 등을 설정하기 위한 부품이 필요합니다. 이미 몇가지 부품에 대해 설명했으므로, 본 편에서는 기타 주요 부품에 대해 설명하겠습니다.

VH 단자 저항 R1

VH 단자는 IC에 탑재된 기동 회로 (Starter)의 전원 단자이며, 650V의 내압을 지닌 단자입니다. AC 전원이 입력되면, 입력 필터로부터 다이오드 D1과 D2를 통해 정류된 전압이 R1을 통해 VH 단자에 인가되어, IC 내부의 기동 회로가 동작합니다. 이에 따라, IC는 스위칭을 개시하고, 출력으로부터의 귀환을 통해 정상 동작합니다. 기동 회로는 어디까지나 기동을 위한 동작을 하는 것이므로, 정상 동작이 시작되면 필요가 없어 기동 후에는 idle 상태가 됩니다. 이렇게 기동 회로가 있기 때문에 매우 확실한 고속 기동이 가능해지며, 기동 후에는 idle 상태가 되므로 전력 소비를 저감합니다. 이러한 기능은 유사한 IC에 모두 탑재되어 있는 것은 아닙니다.

VH 단자에 유입되는 전류는, IC의 VCC 회로를 구성하는 C2와 함께 기동 시간을 설정하는 기능도 겸하고 있습니다 (「주요 부품 선정 – IC의 VCC 관련」 참조). VH 단자의 유입 전류는 데이터 시트의 「기동 전류 1」, 「기동 전류 2」, 「OFF 전류」라는 항목으로 규정되어 있으며, 최대치는 5mA입니다.

VH 단자 저항 R1은, 이러한 요건과 VH 단자가 GND에 단락되었을 때의 보호 (전류 제한)를 가미하여 정수를 결정합니다. 구체적으로는 VH에 인가되는 전압 (85~264VAC×√2)과 VH 단자가 필요로 하는 5mA, 단락 시의 전류 제한을 고려하여 5kΩ~60kΩ으로 합니다. 이 회로에서는 10kΩ을 선택하였습니다.

주의 사항으로서, R1은 고전압 (85~264VAC×√2)과 저항치×전류분의 전력을 허용할 수 있어야 합니다.

AC 기동 / 정지 전압 설정 R2, R3

이 전원 IC는 입력 AC 전압이 저하되는 경우에 동작을 정지하는 「브라운 아웃 기능」을 탑재하고 있습니다. 기동 및 정지 전압은 ACMONI 단자로 설정합니다.

ACMONI 단자는 전압 판정에 대한 임계치가 있으며, 그 표준치는 상승 시 1.0V, 하강 시 0.7V입니다. 입력전압은 VH 단자와 마찬가지로 AC 입력 필터로부터 다이오드 D1과 D2를 통해 정류된 전압으로, AC 입력전압×√2의 DC 전압입니다. 이것을 R2와 R3을 통해 분압하여 ACMONI 단자에 입력함으로써, AC 입력전압을 검출합니다. 하기는 계산식입니다.

경험치를 바탕으로, 기동 개시 전압을 72VAC, AC 전압 강하 시에 동작을 정지하는 전압을 50VAC로 하여 계산하면, R2=3.9MΩ, R3=39kΩ이 됩니다.

또한, 이러한 기능을 사용하지 않을 경우에는 ACMONI 단자의 전압이 항상 1V~5V 범위에 포함되도록 저항치를 결정합니다.


기타 부품

C5 : ACMONI 단자의 노이즈 저감용 콘덴서
노이즈를 바이패스하여, 기동 / 정지 전압을 안정화시킵니다.

C4 : FB 단자 안정화용 콘덴서
FB 단자 전압을 안정화시킵니다. 1000pF~0.01μF 정도를 권장합니다.

R10, C6 : CS 단자의 노이즈 대책
블랭킹 기능으로 노이즈를 모두 억제할 수 없는 경우에, 이 RC 필터를 추가합니다. 필터가 필요없는 경우에도 서지 대책으로서 R10 (1kΩ 정도)의 삽입을 권장합니다.

R14, R15, R16 : 출력전압 설정 저항
출력전압은 하기의 식을 통해 설정합니다.
※션트 레귤레이터 U2 : Vref=2.495V (typ)

C9, R13 : 위상보상 회로
귀환 루프의 위상을 조정하는 회로입니다.
C9=0.1μF, R13=10k~30kΩ 정도로 하여, 실제 기기에서 응답을 확인한 후 판단합니다.

R11 : 포토 커플러의 전류 제한 저항
1k~2kΩ으로 합니다.

R12 : 션트 레귤레이터 U2의 캐소드 전류 설정 저항
U2 TL431의 경우, 1mA를 확보합니다.
R12는 포토 커플러의 VF/1mA=1V/1mA=1kΩ으로 합니다.

키 포인트

・전원 IC를 사용하는 설계 시에는 기본 부품 (다이오드 브릿지, 트랜스 등) 이외에도 전원 IC의 기능 설정을 위해 필요한 부품이 있다.

・전원 IC를 위한 부품의 정수 등은 데이터 시트, 어플리케이션 노트, 설계 매뉴얼 등의 설명을 바탕으로 결정한다.

・이러한 부품은 보호회로의 차동 레벨이나 제한치 등의 설정용인 경우가 많으며, 주로 저항 및 콘덴서가 해당된다.

기술 자료 다운로드