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2021.01.13 AC/DC

주요 부품 선정 : 과부하 보호 포인트의 전환 설정 저항

SiC-MOSFET를 사용한 절연형 의사 공진 (Quasi-Resonant) 컨버터의 설계 사례

이번에는, 본 설계 사례에서 사용하는 전원 IC의 고유 기능인, 과부하 보호 보정 기능의 설정에 관한 저항치를 산출하겠습니다.

주요 부품 선정 : 과부하 보호 포인트의 전환 설정 저항 R20

먼저, 과부하 보호 포인트 전환 설정 저항 R20의 위치를 회로상에서 확인하여 주십시오. 이 회로도는 전체 회로도에서 해당 부분을 발췌한 것입니다. 회로 전체를 확인하고자 하는 경우에는 전체 회로도 (링크 클릭)를 참조하여 주십시오.

이번 설계 사례에서 사용하는 전원 IC, BD7682FJ는 입력전압의 변동에 따라 과부하 보호 포인트를 보정하는 기능이 있습니다.

입력전압이 높아지면, 과전류 제한이 일정한 경우에는 단순히 허용 전력이 증가하게 됩니다. 이 보정 기능은 입력전압이 설정치 이상이 되면 전류 제한 레벨을 낮춤으로써 손실 전력을 저감하여, 과부하 시의 보호를 더욱 강력하게 합니다.

하기는 계산 예입니다. 입력전압을 3상 380VAC로 하여 설계를 진행합니다. 3상 380VAC의 최대치는 √2×380VAC = 537VAC입니다. 이 수치에 약 50%의 마진을 더하여, 전환 전압을 DC800V로 설정합니다.

식의 Izt는 스위치 ON 시에 IC로부터 트랜스의 VCC 권선 Nd에 흐르는 전류입니다. Izt가 1mA를 초과하면 과전류 제한 레벨을 낮추어, 과부하 보호 포인트를 낮춥니다.

다음으로, 과부하 보호 포인트가 전환된 후, 정격 부하가 얻어지는지를 확인합니다. 과부하 보호 포인트가 전환되면, Vcs=1.0V가 0.70V로 바뀝니다. 이는 과전류 제한이 0.7배가 되는 것을 의미합니다. 이 조건에서의 각 파라미터를 하기와 같이 산출합니다.

트랜스의 변환 효율을 η=0.85로 하면, 과부하 전환 후의 출력전력은 하기 식을 통해 계산할 수 있습니다.

이 식에서, fsw’가 계산치의 158kHz가 아닌 120kHz인 이유는, 전원 IC의 최대 스위칭 주파수가 120kHz이기 때문입니다.

계산 결과와 같이, 입력전압 800VDC 이상에서는, 과부하 포인트가 변화하여 출력전력이 19.38W로 제한됩니다. 하기는 참고치로서 사례 회로에서의 실측치입니다. 단, 과부하 보호 포인트에 대해서는, 계산을 통한 산출뿐만 아니라 제품에 실장한 상태에서 확인해야 합니다.

과전류 검출 : 사례 회로에서의 실측치 (참고치)

키 포인트

・과부하 보호 보정 기능은 본 IC의 고유 기능으로, 입력전압이 설정치 이상이 되면, 전류 제한 레벨을 낮춤으로써 손실 전력을 저감시켜, 과부하 시의 보호를 더욱 강력하게 하는 기능이다.

・전환 전압은 제시된 식을 바탕으로 계산한 R20의 저항치에 따라 설정한다.

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