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2021.06.23 AC/DC

션트 레귤레이터 회로부 : 주변 회로 부품 선정

AC/DC 컨버터의 효율을 향상시키는 2차측 동기정류 회로의 설계

지난 편까지는 사용하는 전원 IC BM1R00147F의 동기정류 회로부 주변 부품에 대해 설명했습니다. 이번에는 「션트 레귤레이터 회로부의 주변 부품」에 대해 설명하겠습니다.

복습을 겸하여 BM1R00147F의 구성 블록을 다시 확인하고 싶은 경우에는 「설계에 사용하는 IC」 편을 참조하여 주십시오.

션트 레귤레이터 회로부의 주변 부품

오른쪽 그림은 BM1R00147F의 내장 션트 레귤레이터부의 회로도와 필요한 주변 부품을 나타낸 것입니다.

먼저 출력전압 VOUT을 설정하는 저항 RFB1과 RFB2를 산출합니다. 내장 션트 레귤레이터는 CMOS 구성이므로, 내부 OP Amp 동작을 위한 입력 (SH_IN) 바이어스 전류를 확보할 필요가 없습니다. 따라서, RFB1과 RFB2는 높은 저항치로 구성할 수 있어 저항 RFB1과 RFB2에 흐르는 IFB를 최저한으로 설정함으로써, 대기 시 전력을 저감할 수 있습니다.

임피던스가 지나치게 높으면 노이즈에 민감해지는 등 불안정해질 가능성이 있으므로, 동작의 안정성을 고려하여 IFB=10µA 정도가 되도록 RFB1과 RFB2를 선정합니다. VOUT은 내장 션트 레귤레이터의 기준 전압 VREF=0.8V (Typ)를 바탕으로 하기 식을 통해 결정됩니다.

본 설계 사례에서 VOUT은 5V이므로 RFB1, RFB2는 하기 식과 같이 구할 수 있습니다.

VOUT=5V에서 IFB=10µA로 하기 위해 RFB1과 RFB2의 합계를 500kΩ으로 하고, 분압점 (SH_IN)의 전압이 0.8V가 되도록 RFB1과 RFB2의 비율을 구하면 됩니다.

다음으로, CFB1과 CFB2를 결정합니다. CFB1은 위상보상용 콘덴서로 1000pF 정도의 제품을 선정하는 것이 좋습니다. CFB2는 SH_IN 단자 노이즈 제거용 콘덴서입니다. 100~470pF 정도가 기준이 됩니다. 본 설계 사례에서는 220pF으로 선정하였습니다.

포토 커플러 PC1에 바이어스를 부가하는 저항 RSH1을 통해 출력 부하 응답을 조정할 수 있습니다. RSH1을 작게 하면 출력 부하 응답이 빨라지고, 출력전압의 부하 변동을 억제할 수 있습니다. 그러나, 부하 응답의 고속화와 안정성은 트레이드 오프 관계이므로, 충분한 검증이 필요합니다. 본 설계 사례에서는 510Ω으로 선정하였습니다.

저항 RSH2는 내장 션트 레귤레이터의 회로 전류를 설정합니다. SH_IN=Low일 때, SH_OUT 단자 전류의 최대치 ISH_OUT_max는 75µA입니다. 따라서, 포토 커플러 PC1의 Vf 최소치 Vf_min과 RSH2의 관계는 하기 식을 만족해야 합니다.

포토 커플러 PC1의 Vf_min=1.1V일 때, 하기 식에서 RSH2는 14.7kΩ 이하로 산출됩니다.

본 설계 사례에서는 마진을 고려하여 12kΩ을 선택하였습니다.

션트 레귤레이터 회로부의 주변 부품 선정에 대한 설명은 이것으로 마무리하겠습니다.

키 포인트

・BM1R00147F의 션트 레귤레이터 회로부의 주변 부품 설정을 통해 출력전압을 설정한다.

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