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2021.02.24 AC/DC

주요 부품 선정 : 출력 콘덴서, 출력 설정 및 제어 부품

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

주요 부품 선정 : 출력 정류 다이오드」 편에 이어, 2차측 (출력) 관련 부품 선정에 대해 설명하겠습니다.

출력 콘덴서 : Cout1, Cout2

출력 콘덴서의 역할에 대해 복습하겠습니다. MOSFET ON 시, 출력 다이오드 DN1은 OFF 상태가 됩니다. 이때, 출력 콘덴서로부터 부하로 전류가 공급됩니다. MOSFET OFF 시, 출력 다이오드 DN1은 ON 상태가 되고, 이때 출력 콘덴서는 충전과 동시에 부하 전류도 공급합니다.

출력 콘덴서는 출력 부하에서 허용 가능한 Peak-to-Peak의 리플 전압 (ΔVpp)과 리플 전류로 결정됩니다. 먼저, 콘덴서의 임피던스 Z_C를 구합니다.

ΔVpp=200mV일 때,

    

※60kHz (fsw min)에서

일반적인 스위칭 전원용 전해 콘덴서 (낮은 임피던스 제품)의 임피던스는 100kHz로 규정되어 있으므로, 100kHz로 환산합니다.

    

다음으로, 리플 전류 Is (rms)를 구합니다. Is는 하기 식으로 계산할 수 있습니다.

    

다음으로, 콘덴서의 내압은 출력전압의 2배 정도를 기준으로 합니다.

    

내압은 50V 이상을 선택합니다.

산출한 임피던스 이하, 리플 전류 정격은 산출치 이상, 내압은 50V 이상의 조건을 만족하는 전해 콘덴서를 선정합니다. 회로 예에서는 스위칭 전원용의 낮은 임피던스 타입으로 50V / 470µF×2 (병렬)로 하였습니다.

실제의 리플 전압과 리플 전류는 반드시 실제 기기에서 확인하여 주십시오.

출력전압 설정 저항 : R25, R26, R28, U3

출력전압은 하기 식으로 설정합니다. U3은 TL431 타입의 션트 레귤레이터로, 출력전압을 설정하기 위한 기준전압 Vref입니다. Vref는 2.495V로 합니다.

    

실제로는 출력전압에서 역산하여 주십시오.

귀환 신호 조정 부품 : R24, R27, R32, C15, U2

본 회로 예에서는 출력전압 Vout의 안정화를 위해 Vout을 오른쪽 회로에서 조정하고, 절연을 위해 포토 커플러를 통해 전원 IC의 FB 핀으로 피드백합니다.

R27, C15는 위상보상 회로입니다. R27=1k~30kΩ, C15=0.1µF 정도로 하여 실제 기기에서 응답을 확인하면서 조정하여 주십시오.

R32는 포토 커플러 U2의 전류 제한 저항입니다. 300~2kΩ 범위에서 조정하여 주십시오.

R24는 션트 레귤레이터 U3의 캐소드 전류 설정 저항입니다. U3의 TL431에서는 1mA를 확보할 필요가 있으므로, R24는 포토 커플러의 Vf/1mA=1kΩ으로 합니다.

키 포인트

・출력 콘덴서는 출력 부하에서 허용 가능한 Peak-to-Peak의 리플 전압 (ΔVpp)과 리플 전류로 결정된다.

・출력전압 설정 저항은 데이터시트에 기재되어 있는 식을 바탕으로 산출할 수 있다.

・귀환 신호 조정 부품은 데이터시트에 기재되어 있는 정수를 바탕으로 한다.

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