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2021.04.21 AC/DC

설계 순서

AC/DC 컨버터의 효율을 향상시키는 2차측 동기정류 회로의 설계

「AC/DC 컨버터의 효율을 향상시키는 2차측 동기정류 회로의 설계」를 주제로, 2차측 동기정류 컨트롤러 IC BM1R001xxF 시리즈를 사용하여, 다이오드 정류 방식의 AC/DC 컨버터를 동기정류화하는 설계 사례에 대해 설명하겠습니다. 먼저, 설계 순서입니다.

설계 순서

2차측 동기정류 컨트롤러 IC BM1R001xxF 시리즈를 사용하여, 다이오드 정류 방식의 AC/DC 컨버터를 동기정류화하는 설계 사례입니다.

이 설계의 취지는 AC/DC 컨버터에 있어서 2차측에 탑재된 정류 다이오드와 션트 레귤레이터를 2차측 동기정류 컨트롤러 IC인 BM1R001xxF 시리즈로 대체하여, AC/DC 컨버터의 효율을 향상시킨다는 것입니다. 설계는 하기 순서에 따라 실시합니다.

  1. 동기정류 회로부 설계
     1-1. 동기정류용 MOSFET 선정
     1-2. 제어 IC 선택
     1-3. 주변 부품 선정
  2. 션트 레귤레이터 회로부 설계
  3. 트러블 슈팅
  4. 특성 평가

1과 2의 회로 설계 개요에 대해 설명하겠습니다. 단, 본 설계 사례에 1차측은 포함되지 않으므로, 주의하여 주십시오.

1. 동기정류 회로부 설계의 개요
1-1. 동기정류용 MOSFET 선정

  • ・먼저 정류 다이오드를 대체할 동기정류용 MOSFET를 선정한다.
  • ・정류 다이오드에 발생하는 역방향 전압 VR, 순방향 전류 IF를 기준으로 하여, 대체할 MOSFET의 최대 드레인 – 소스 전압, 피크 전류, Ron으로 인한 손실, 패키지의 최대 허용 손실 등을 고려하여 선정한다.
  • ・확인 사항으로서, 반드시 제품에 탑재한 상태에서 동작을 확인하고, 필요에 따라 히트싱크 등의 방열 대책을 검토한다.

1-2. 제어 IC 선택

  • ・BM1R001xxF 시리즈는 다양한 전원에 대응 가능하도록 강제 OFF 시간 (Compulsion OFF Time) 제어를 채용하고 있음을 이해한다.
  • ・앞서 확인한 정류 다이오드에 발생하는 역방향 전압 VR, 순방향 전류 IF와, 2차측 MOSFET 최대 ON 시간 tMAX_ON을 산출하여 사용할 IC를 선택한다.
  • ・BM1R001xxF 시리즈는 동기정류용 MOSFET를 Low-side, High-side로 모두 구성할 수 있으므로, 양쪽 회로를 모두 검토한다.

1-3. 주변 부품 선정

  • ・MOSFET 스위칭 시 발생하는 서지 전압에서의 검출 오류를 방지하기 위해, 드레인 단자에 탑재할 대책 부품을 선정한다.
  • ・IC 전원 단자 VCC로의 전력 공급 회로를 설정한다.

2. 션트 레귤레이터 회로부 설계의 개요

  • ・BM1R001xxF 시리즈는 저소비 고정밀도의 션트 레귤레이터를 내장하여, 션트 레귤레이터부의 소비전력 삭감이 가능하다.
  • ・션트 레귤레이터는 동기정류 컨트롤러와 IC 내부에서 완전히 분리되어 있으므로, High-side 타입의 플라이백 어플리케이션에서도 션트 레귤레이터를 GND 기준으로 사용할 수 있는지 검토한다.
  • ・IC에 내장된 션트 레귤레이터를 사용하지 않는 것도 가능하므로, 해당 경우의 회로를 검토한다.

다음 편에서는 설계 사례에 사용하는 BM1R001xxF 시리즈에 대해 설명하겠습니다.

키 포인트

・설계 순서는 하기와 같다.
 1. 동기정류 회로부 설계 : 동기정류용 MOSFET 선정, 제어 IC 선택, 주변 부품 선정
 2. 션트 레귤레이터 회로부 설계
 3. 트러블 슈팅
 4. 특성 평가

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