AND9041JP - NCL30051を使用した高効率 LEDドライバ回路の設計
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(2) !設計,- 結果LEDD源既存 建築構造物!容易!後 R - AC pn;`o多"Q次 次間直 流的絶縁必要 G多"場T高調波c減
(3) |率!関$規格!準拠$必要S&' - !準拠$(!率補正（PFC）路 用G. はじめに. 照明界電消費
(4) 1/6 経済進業野照明 用 多 比率大幅!高"#$ %能性 &'( )*米照明!費+ ,-$./012 家庭消費34 28% &$ 推定,-照明!費+./01 2多"567898:;<小売店#= 業>?@A2BC<用,- 状況 従来D源 E程度照度達成$ E時 !./012消費大幅!抑F$新GD源! H./012消費I減追J$環境 意識G(手法非常!重要 高輝度LED (High Brightness LEDHB−LED)用 $K導照明高L率(02M</W)達成G 長寿NO証$ E時!O守P8:I減$ Q般的!#HR= S 業用照明! H非常!重要 業用途 用時間 長"多"場TO守目的照明 !>UV8$ 容易#%能性S&' , !Q部D源 異#'LED短時間 点灯G調DS容易#必要 ,-$明 ' 量
(5) '適W!F御RF御 容易# S./012節約$S 1X方法日 Y外D活用G用Y領Z!関$要[!T 3\D源F御R$ 白熱電球 異#'LED!"X 課題S& 'LED最適#]^実現$!DC安定_ 電流 必要&'AC;`< 電直接a給 $ R\b蛍D灯+c電defg<h; <?
(6) #iD源SAC;`< 電直接 a給$ R4AC;`<照明! H適 W#jk!変換$(磁気安定抵抗(電子 安定抵抗 必要LED新GU;8電子B 8lmX'LEDn;`o LED電源必要 G - 多"形態 種類p手R 広範q!3($r種照明>?@A2BC< 存 s$業用照明場T 特!当 '弓形天tf2hu`vw用>UV< :8xy:z{<h;`:建築物用
(7) | e`hu`#="XS}挙R>?@A2B. © Semiconductor Components Industries, LLC, 2014. February, 2014 − Rev. 2. - n;`o3X本的#l@!類 R • LED>9`駆]$ 意G(Q AC;`< 電a給$定電流 (Constant Current, CC)n;`o >9` Q8:@<LED(LED直}− }組T3\= S \b n;`o!定電d(Constant Voltage, CV)2n &'X'LED 注意接続解除,-(場T !n;`o最大電dF限G n;`o`?1n;`o |Figure 1 !示G • 2番目`?構成6f<:.<nLED電源 用G 電源AC;`<!接続G安定_ G(Y間o8電da給G次! o8 電d1X(複数DC−DCP<o2!a給 GDC−DCP<o2 Q8:@<LED 電流高精度F御G >?f2 高精度F御 柔軟性実現G 追 路 P8:要G `?Q般的# 弓形天t照明B8lm&'安#c 電do8(24 Vdc)#=r照明!a給G 構成`?2 | 文書残' 部' 文書 構成6f<:.<n!&$ AC−DCP<o2LED電源 |. 1. Publication Order Number: AND9041JP/D.
(8) AND9041/D • 3番目o@.2BC<採用頻度 高"&'. @<¢!独立G安定_,-$ 構成多"場T､100 W$LED駆] $必要&$>?@A2BC<採用,- ｡. \b 複数`?1n;`oQ !容Grn;`o Q8:@<駆] G 構成!
(9) 'LED8:@<} 接続! 電流 有¡題排除Gr8:.
(10) .
(11) . .
(12) . Figure 1. Single Stage Integrated LED Driver (Type 1). . . .
(13)
(14) . . !. !. !. Figure 2. Two-Stage LED Driver with Single Front-End Converter (LED Power Supply) – Type 2. • .Q次 次間直流的絶縁実現G • LED電d変]+1X(複数8:@<. LEDドライバの要件. LEDn;`o必要#02M<色長期 的#LED]^寿NO証$(!=構成 採用$場TS適W!安定_,-(DC電流 LED!a給$必要 &'標準的#AC電dp £LEDn;`o次要満(必要 &' • 選択G(構成高精度駆]電流LED!a給 G. • •. 発生$%能性&$短絡!対¤G安定_ 実現G & ¥$p電d9u0!対GLED電流規 定]^範q¦安定_G 過電d短絡過負荷
(15) | i異常]^ 条!対GO護実現G. http://onsemi.com 2.
(16) AND9041/D • 高調波c減 率補正(必要#場T)達成G •. 安定_9u0!&$ LED色温度維持, -調D実装$(!用R$i©ª 0変調方式S存sG À理¯ ©ª0調D場TLED順方電dQ 定! #'近"RMS接T部温度変_!
(17) H変 ]$ 白色©ª0調D場T(Q連8`y F 御 !
(18) ') 路 実 装 複 雑 , 増 G
(19) '改´,-(直線性
(20) 'Á測G+02 M<LED G適W!定義,-(;2hx `<: 顕著#«点 &'. 規F要満( 高変換L率]^G熱発生 温度昇抑 F$. 業用照明>?@A2BC<意G$n; `o場T 的#要 G広]^温度範q ]^ 長寿N挙$ R (§0F御B8lm 連携G(特殊#調D F御 課,-$%能性S&' 調光に関する考察. LED調D!2X本的#手法(>¨f © ª0) 存sGr手法!«点 欠点
(21) |n ;`o的#設計!J¬影響 &' LEDz`52n&'順方電d電流!対G 非直線的!変]GD電流!比G 電流特定領Z直線的#関®!近¯R 関®LEDM22~
(22) |LED 特定`?設計~ !異#'(温 度!
(23) H変]G°2±~
(24) |fy:~ ! S* XR &' >¨f調D場TD減 (! LEDn;`o電流減 G電流 減少 $ LED順方電d LED接T部温度 c²G 結果LED電流50%減 GS D 50%減少$ 限 4調D曲線直線 的&'\b, !電流約50%減 LED順方電dSc²$電I減 幅50%'G( H>¨f調D ³要#«点LED調D行 R!LEDL 率(l m/W) 改´,-$ µ 3 '( >¨f調D!
(25) HLED順方電d変] 生 ¶電流100% 10%!減 G( R!順方 電d変]約20~25%!#$ &') * ､ & $ 標 準 的 # 白 色LED 順 方 電 d 700 mA時!3.4 V70 mA時2.95 V!c²G >¨f調DS 1XF限広範q! 3(H電流変_,\( R!LED色 ; 2hx`<:hB6:引R起 %能性 &$ G( H色温度·格!F御$必要 &$>?@A2BC<>¨f調D用 標準的&'\b 2番目5?BC<©ª0調D&'安定_ 電流¸ 0間F御%能#©¹2l7hº`U 0用GLED電流高»波数°08a給G 連続°08»波数¼間目 振幅変 _ XR 認識R#½#高,&$ E 時!LEDn;`o電流安定性!影響J¬,# ½#c,S&'(通常200 Hz~数¾kHz 範q)調D°08©¹2l7hº`U0F 御$方法実現G(©¹2l7hº`U0 c ¿ = 調 D 進 ) PWM 調 D 場 T 駆]電流 (存sG$場T)常!Q定 X. LEDドライバIC、NCL30051. NCL30051QACp]^G率補正 高変換L率必要 $LED照明>?@A2B C<用!設計,-(製ÂNCL30051従来 £28l2ª電変換>2ÃlUÄ!比Å 革新的#F御MÆÇm採用GG( 独自 安定_手法特定>?@A2BC<! H 大幅#簡潔性S( G 従来£28l2ªhP<o2PFC8l2ª 降d8l2ª!対G独立G(F御02?用意 GrP<o2独自!安定_R$
(26) ! G G ( e 2 6 È @ y ª 振(Half-bridge ResonantHBR)P<o2h:xfª従来£ 6;`oyUh:xfª$非常!高L率 EMI « 点 ､ 第2 8 l 2 ª 変 換 ! S ( G (µGLLC
(27) #従来£HBR:xfª! 安定_$(8`y<»波数 変] 関®G 結果PFC−PWM複TP<:f 2; , !複雑!#HG( Q方NCL30051第28l2ªP<o2É 定»波数!設定$HBR>?f2実装$ >?f2大幅!簡略_GG( 純!第28l2ªP<o2 安定 _,-#É定比率電d変換2n]^ $
(28) !#H( 意ÊG >?f2 実装G(結果PFC6f<:.<nhP<o2 調整$ 必須安定_Å 実行$必要 生¶ >?f2«点 次
(29) !要約R • Ë<数少#P<:f2;!強#機能Vy: 統T • 少#外 部Â点数 • 調整要#G第28l2ªFET!
(30) $ZVS • 高L率!
(31) $熱特性改´ • É定»波数!
(32) $EMIc減 容易#670@ < • E期£整流F御設計支援 •
(33) '容易#磁気部Â設計 (特! 振:;<8 `<zU). http://onsemi.com 3.
(34) AND9041/D U掲載G - 示
(35) ! NCL30051>?f2Figure 1
(36) |2!掲載G (`?1 `?2= LEDn;`o構成 !S適用R. NCL30051詳細#]^À理©2hB2:! 掲載,- F i g u r e 3
(37) | 4! 従 来 £ F 御 方 式 NCL30051 採用G(F御方式違示Èfy. . & '($ ! ) #'$)% . " # $. %. " (
(38) *
(39)
(40) . . .
(41) *
(42) # + ,. + -%. Figure 3. Traditional Two Stage Approach for High−Efficiency LED Driver. . & '($ ! ) #'$)% . ). " # $. %. /01123 4
(43) !5
(44) "
(45) . . .
(46) *
(47) # + ,. + -%. Figure 4. Simplified Control Scheme Offered by NCL30051 NCL30051を使用したタイプ2のLEDドライバのフロント エンドの設計手順. NCL30051>2ÃlUÄ革新性設計手順 従来£28l2ª設計 異#$ 意ÊG `? 1 設計複雑性 増 最Ì
(48) '簡潔#5?BC<(`?2)!関$ 8ly?~ 設計手順示G 後
(49) '複雑 #5?BC<(`? 1)扱(µG必要# 詳細Å設計手順~ !独立G(形維持G = S自己完結£!G電K導経験 多"#読者`?2手順最Ì!読 通方 役立X%能性 &' -Í外読者 該当$設計手順!直接進Î SR. VUBC<NCL30051u28LED電源 !関$8ly?~ 設計手順説明G LEDn;`o(`?1路)設計$場T 文書後K扱 CCCV路
(50) |電d 変]!関G複雑, 増G E¶設計手順 À理 適用,- [注：LED電源v様 Ï!手!p$場T8l y?1Ð3読飛* SR]. http://onsemi.com 4.
(51) AND9041/D 8ly?1： 負荷要識Ñ 最Ì8ly?負荷特性理解$ 次^業 該当G • 用$LED識Ñ • rLED駆]$電流 • 必須D達成$(!採用$直}− }LED>9``?. Vo−ratio 計算!
(52) '(44.4/31.4 = 1.41)!#' . 記情Ò!Ó負荷電d
(53) |電流特 性
(54) '高精度特性_Gn;`o設計進 $ R Ͳ!1X示G(設計8ly?示( ! 設計手順 用G) • 用$LED： OSRAM Golden DRAGON Plus LW W5AM(白色LED) • LED~ 駆]電流： 350 mA [注： - LED 100 mA~1 A範q!&$=電流¸S駆] R 規定]^x`<:350 mA ] • LED8:@<： >?@A2BC< (m=)38:@< LED}!配置Gr8:@<!(n=)12 LED直}!配置G(>9`選択GG(結 果 GLEDn;`oT計電流(Iout) 1.05 A (3 × 0.35 A)!#' [ >?f2（`?2）Ñ8:@ <¦電流F御$(!r8:@<用 DC−DC8l2ª用G] I out + m @ I LED. V string*max + n. VF max. (eq. 2). V string*min + n. VF min. (eq. 3). V o*max + V string*max. (eq. 4). V o*min + V sstring*max * V margin. (eq. 5). V o*ratio +. V o*max (eq. 6). V o*min. LED電源電dDC−DCn;`o Vout 範qºx2:R$
(55) !選択$必要 &'
(56) '適W XQ般的!実装,-$DC−DC n;`o:xfªoyUhP<o2 ((µGÈ28:/oyUhÈ28:/SEPICro @.2BC<S用%能)oyUhP<o2 実装$場TLED電源(Vdc−bus)必4 Vout'選択G(DC−DCoyUh91¹9 2最大©¹2l7比!対G½#Õ2ª< 持XS!$必要 &'提示G( 最 大 © ¹ 2 l 7 h º ` U 0 0.9 想 定 G Vdc−bus¸50 V!設定G V dc*bus w. V o*max D max. (eq. 7). 8ly?3： LED電源電定格 次8ly?Vdc−bus
(57) |Iout計算¸!Ó R6f<:.<n電定格計算$ 6f<:.<nVdc−bus X高©¹2l7h º`U0状況定格電流(Iout)a給$ Á 期,-$T計電定格次式Ö) ×最大負荷時DC−DCP<o2 L率表G. (eq. 1). 8ly?2： n;`o電d範q LED電源 電d選択 LED - 駆]電流8:@<配置選 択G(後次8ly?n;`o電d範q 計算$ LEDv様!ÓR選択G (駆]電流!対応$選択G(LED¸[VFmin VFnom
(58) |VFmax]決定G提示G( 駆]電流 350 mA場T - ¸[2.7 3.2
(59) |3.7] VG( HVstring [min nominal
(60) |max]¸[n*VFmin n*VFnom
(61) |n*VFmax]X'[32.438.4
(62) |44.4] V !#' 結果n;`o最大電d 最小 電d44.4 V
(63) |32.4 V!#' - ¸ 350 mA 静的#LED駆]電流!Ó"S >¨f調D用$場T
(64) '広範 qVF¸適用R 場Tn;`o 範q 広 'LED電流 350 mA 50 mA!減少$ (10:1範q²$)Vf約 10~15% c²G , !Vf 温度Ô存S& '温度 25°C 100°C!昇$ VF¸ 約0.25Vc²G - Å要[!ÓR 記計算¸!比ÅVout 範q34 !広 $ 必 要 & ' Vout 範 q (Vo−min =) 31.4~(Vo−max =) 44.4 V ! 変 更 G . P o + I out. V dc*bus. D max B h. (eq. 8). 電定格(1.05 × 50 × 0.9)/0.95 = 55.3 W電損失 設計Õ2ª<考慮!p$ 6f<:.<n(pÈ@yª PFC路) 多少大R#電 60 W G設計$必 要 &' 8ly?4：p電d範q PFC電d(最小) 選択 次8ly?記情Ò!Óp電d 範q識ÑGPFC電d計画立$ 通常LEDn;`o次4Xp電d条 4- ]^$
(65) !設計G 1. Q(c)電d範q(85~135 Vac) h ¸Ø米+日本#=QÙ理的範 q持X市場!適用R 2. Q(高)電d範q(170~265 Vac) h ¸220/240 Vac;`<用 $欧州Y
(66) | iÙZ!適用 R. http://onsemi.com 5.
(67) AND9041/D 通常PFC>?@A2BC< 電d 380 V~400 V範q¦!&$É定電d!設定G 選択肢用$範q À[部Â8:98 !
(68) $顕著#L果 発生$ &'\b( µGNCL30051用$>?@A2BC< o@.2BC<!ÓVbulk範q 広 "#$%能性 &'最小電d G考) -$ Y最ScVbulk発点!$ 役立 考 ) -$Y最ScVbulk次式Ö) - . 3. 汎用p範q(85~265 Vac) h 範q界Y& ¥$ÙZ!T3 \設計標準_$目的用G 4. 2X電d範q(115 VacÚ宅用 277 Vac 業/産業用照明>?@A2BC< h範q8`y#GQn;`o!対G 結果 G生¶$範qÛ差要[ G考慮$ 90~305 Vac!#') 範q米用,-$
(69) '高 業用電d範qS網羅G Q電d範q(記1(2)!
(70) 'n; `o実装容易!Rc電d範q用 $ n;`oÅ8l2ª必要 ,$電d c²G高電d範q用$ ¤理 G
(71) $電流9u0 c²G(µG 現s多"設計汎用(2X電d範q 想定G規定,- '結果 G生¶$複雑, NCL30051
(72) #IC -¿=Ü難#"¤理 R$S条3 4!注目$ LEDn; `o最大pAC電d 265 Vac(Ú宅用>?@A2 BC<場T)(305 Vac(産業/業用照明場 T)!達$%能性 &$ 要約R 最大pAC電d >?@A2BC<PFC 電d最小¸(Vbulk)決定$!役立 ｡. V bulk*min + V in*max(rms). Ǹ2. (eq. 9). 式[265,305]VacVin−max !適用$ [375, 431] VdcVbulk−min 得 -&$程度 Õ2ª<)$ 選択$¸ -Ý-380 V
(73) |435 V!#' 考)方PFC Y!存s$@y?0観測GSEquation 9Ö ) -$最小o0U電d選択肢!ÞS影響J¬ ,# !関連G整流,-(;`<電 dË2U! $瞬時@y?0¸次!示 $
(74) !0&$ À[瞬時@y?0 谷;`<電d 0ß差G 45°後角度 発生GG( Hp 間È28: 関®Equation 9Ö) -$Vbulk 選択肢! 対G維持,-. Figure 5. Relationship Between PFC Output Ripple and Input Voltage. 8ly?5： 必要#PFC電d範q決定 次8ly?電d範q要満(( !必要#PFC電d範q確認$ LED電源(`?2>?@A2BC<)6f <:.<n PFC電d!関G大R#変] 観測,-\b安定_oyU.<n DC−DC8l2ª扱 PFC 電dEquation 9選択G(¸!対G比較的 Q定!近¸O HBR8l2ª損失 負. 荷変]!Ó設計対¤$必要&$ Vbulk&$程度変] 存sG 結果設 計Õ2ª<àVbulk−min
(75) '約15%高"#$
(76) !Vbulk−max¸選択$必要 &' V bulk*max + V bulk*min. 1.15. (eq. 10). á8ly?説明G(2X電d範q!対応$ Vbulk−max計算¸[437, 500] Vdc. http://onsemi.com 6.
(77) AND9041/D Vbulk−max ¸路PFCVUBC<!&$ ų要部Â!対$8:98h9u0決定G 500 V (305 VacVin−max!対応)場T600 V 定格©o`8(FET È28:hz`52n) 15%$Õ2ª<用R 9u0© 792l7<
(78) #>?@A2BC<通 常p-%能(µGo0UhP<©<º 定格考慮$必要 &' - >?@ A2BC<最SL率的#â@¹2BC<
(79) ' c定格(300/400 V)P<©<º直}!組T3 \$ 最大265 V>?@A2BC< Q450 V定格P<©<º用$ Õ2ª< 確OGp-%能NCL30051 電d9u0扱)$
(80) !設計,-. $電d定格!対応G600/650 VFET選択 G½#©792l7<確O$ R 8ly?9： PFC`<zU設計 PFC`<zU設計SCrM PFC!関$>? @A2BC<説明[2]用G(設計手順!従 æfUf8検(Zero Crossing Detection, ZCD) 行 (!PFC`<zU追巻線 必要 8ly?10： PFC路素子設計 直á3X設計8ly? E様 8ly?S 従 来 £ CrM P < : f 2 ; 設 計 ! 従 NCL30051PFCVUBC<NCP1608!¯$ 電流V<8672noyUZCD5<時間 F御#=!用$素子選択NCP1608>?@ A 2 B C < h ç 2 :[2] 設 計 手 順 ! 従 NCP1608用設計±20[3] >?@A2BC <用$素子適W#¸選択$(è(発点!#' 8ly? 11： HBRP<o2降d比計算 HBRP<o2降d比次式決定,- . 8ly?6： o0UhP<©<º設計 o0UhP<©<º設計Vbulk−max 選択肢 !従当然 Go0UhP<©< º電d定格Vbulk−max 次式Ö) -$ Ë2Uh±2hË2Uh@y?0電dK足G (¸H$必要 &' V ripp(p*p) +. Po (2 @ p @ f ). V bulk*max. C bulk. (eq. 11). 経験ã電1 W!XR約1 mFP <©<º用G 経験ã適用G >?@A2BC<47 mFP<©<º選択$ [437, 500] VVbulk−max!対応$Ë2Uh±2 hË2U@y?0 G[7.8, 8.8] V 得 - @y?0HBRP<o2!
(81) H減衰 G 結果6f<:.<nLED電源! $対応$@y?0 得 -HBR設 計 終3H(後o0UhP<©<º設計変更 G必須@y?0v様満(必要 &'o0UhP<©<ºrms電流[1]!記 載,- '選択G(P<©<º 温度昇#G 電流¤理R$
(82) !計算$必要 &' á8ly?説明G(
(83) !Vbulk−max ¸ 高場T電d定格
(84) 'c2P<© <º(100 mF300 V)2直}接続$ 望G " 場T等ä¸ G47 mF Ö) -. Ratio HBR +. Eff conv. V dc*bus. (eq. 13). Effconv HBRP<o2変換L率& '通常>0.95 -8`y<遷移 i寄生要[!
(85) $©¹2l7hº`U0損失 説明G提示G$V bulk−min [380, 435] 場THBR比[7.22, 8.26]!#' 安定_02?!
(86) '実際比(想定,-$変 換L率 最適#場TVdc−bus維持$
(87) !Vbulk (²!調整,- Vdc−bus@y?0(Equation 10Ö) $)o0U電d@y?0HBR比éH(¸!等G" #'`?2LED電源>?@A2BC< 2次DC−DC LEDn;`o! H必要#ê yn02m提a$最小電d ½#¸ &$限' @y?0 -¿=重要&' \b. 8ly?7： PFCz`52n設計 >?f2PFCz`52n設計!対 G·GF限課,-\bz`52n電流 0時点56!#'顕著#逆復現象!直面G # 提示G(設計½#設計Õ2 ª<持H600 V超高速z`52n選択R 必要#電流定格次式Ö) - I d(avg) + P ońV bulk*min. V bulk*min. 8ly?12： HBR:;<8設計 e26È@yª 振P<o2:;<8設計 á8ly?計算G(降d比!Ó実行G :;<8巻線比(e26È@yªhP< o2Kº`U0~ !p電dK!降d $)HBR比2é$ 導,-G( H 2 X : ; < 8 巻 線 比 [3.61, 4.13]!#'実際:;<8設計通 常ë復?fV8&'鉄心飽ì防止$( !特定鉄心!対G1次 2次必要#巻線 数選択G 後電流9u0!Ó必 要#巻線º`Ç決定G用%能#巻線範q! - 巻線 $ 確認G HBR:;<8場T磁_`<zU<8(Lm)
(88) |@2Uh`<zU<8(Llk)( 振 æf電. (eq. 12). L率改´$(!cVf 必要&'3 4 !電流定格高©o`8(提示G$>?@ A 2 B C < 場 T ) *3 A © o ` 8 MURS360)選択$ 達成R 8ly?8： PFC FET設計 PFC FET設計SCrM PFC設計用G(標 準的#手順!従 S提示G(!関. http://onsemi.com 7.
(89) AND9041/D d8`y<実現$)電流]^! H重大# 役é演¶$非常!重要#°;M2(µ G従来£>?f2通常巻線手法達成 R$Å@2Uh`<zU<8考慮G 目的性能達成R$
(90) ! 振<U(X' 振P<©<º)残'部設計G磁_` <zU<8減少,\$(!鉄心間隔変 更$5?BC< &'実験調整$ R >?f2:;<8複雑,抑) $ RNCL30051>?@A2BC< 非常!適W!機能GHBR8l2ª»波数変 調 存sG# . &$場T純#©78U@2:hg2:hn ;`o路設計!組込Î R 8ly?15： HBR整流選択 HBR:xfª¦整流V<2hy ?£K波整流2n]^G`<zU 存s\4r©o`8電d 2!3(H 自 Ë2U定格!達$観測G 150 V定格BCy:Ã整流 最´5?B C<提aG - 整流Vf c"逆 復現象 発生G# - ©o`8 電流定格:xfª 振 性質!
(91) H Ö) -$½#Õ2ª<SàIout$必要 &'5 A(10 A定格©o`8 >?@A2BC<!非常!適G. 8ly?13： HBR 振路]^ 振»波数]^$LLC 振P<o2! 最小EMI
(92) |最高L率 «点 &' [4] 2n]^$(!直} 振 <U 振»波数!T3\8`y<»波数 É定$必要 &' »波数次式 Ö) - fs +. 8ly?16： HBRP<©<º選択 HBR路P<©<º大R#Ë2U電流 @y?0電流(
(93) E等6îï2nhP< o2振幅$大R,)!直面GY間` <zUL果#G P<©<º:;<8 ¦ 振電流670$必要 &$ 結果適W#電d定格満(GESR 非常! 小,"@y?0電流定格 大RP<©<º選 択$ 重要P<©<º! $実際 電d@y?0 -¿=重要&'\b P <©<º選択 適W#場T大R@y?0電 流損失自己発熱
(94) |寿N短縮!X# ' . 1 2 @ p @ ǸL ilk @ C r. (eq. 14). 式@2Uh`<zU<8¸ ½小 ,"外 振`<zU必要 G# 想定G 振<U真 振]^達成R$
(95) !NCL30051UfyU!
(96) H設定,-(»波数 ]^$必要 &'NCL30051 規定$ UfyU»波数範q約30 kHz~150 kHz(対応$ e26È@yªUfyU»波数範q15 kHz~ 75 kHz)&'QP<©<º用G設定 R)*35 kHze26È@yª»波数 選択G ¸非常!大R 振素子(L (C)!対$要求(»波数 非常!c場T) 生¶$%能性 高大R8`y<損失 鉄 心損失!対$要求(»波数 非常!高場T)間 !&$適W#妥í点示G Cr¸fsw Llk 決H(後記式 計 算R Llk100 mH&'Cr 計算¸0.2 mF!#' -p-%能#実際 的#¸. 8ly?17： CV用672noyUh02?設 計 LED電源672noyUh02?電d67 2noyU!Ó -672 noyUéTL431 RC補ð/y:ï2UàÎ 簡潔#素子用G簡!実装R補ð ,-(jk(誤差jk)通常5?:?;用 G1次!ñ達,- 8ly?18： 2次F御jk PFC672noy UjkT成 NCL30051独自F御方法!
(97) '誤差jk PFC02?!a給$ 電dF御R -!応¶o0U電d 調整,-1次 誤差jk逆OR接続,-(z`52n 通¶NCL30051PcontrolË<!a給,- PcontrolË<!SPFC.;2h><?!
(98) H生成 ,-$©6î0:誤差jk &' - 2 Xjk 小,方 支配的!#' VUBC<説明G(PFCÈfyUÉ定5<時 間設定R$
(99) !#'意,-$実 装NCL30051PFC.;2h><?電d 最大¸設定$ (条!Ó 2次672noyU 電d最大¸ c"F御R$ 目的 G構成$必要 &' 記8ly?系的#方法適用$ 設 計者NCL30051用G`?2LEDn;` o用$6f<:.<n電源容易!設計R. 8ly?14： HBRFET選択 HBR8l2ªFET選択明快FET電 d定格 Vbulk−max !等G Q般的!p手 %能#600/650 VFET選択$ 適W#© 792l7<達成R次検討w項 - FETRds/電流定格HBR:xfª 2<5<h8`y<損失 存sG# FET容量(Coss) FET選択妨$ &'\bG( H 点Rds−on 小,©o`8 è,-(µG2<5 6損失F限$(! :xfª高速# 2<56時間 必要NCL30051e26È @yªhn;`o駆]能(100 mAË2U)考慮 GFET選択$必要 &'©2hB2 :説明G$
(100) !駆]能強_$必要. http://onsemi.com 8.
(101) AND9041/D 高9u0集積 革新的#:xfª!
(102) ' >?@A2BC<! H非常!小規模 非常!L率高â@¹2BC<実現R (µG設計成ò,\最適_遂行$! 特定設計!T3\>?@A2BC<É有: 92n56見X必要 &' 点! 関G記8ly?設計ó`z<8(枠 組提a$!ô\b :92n56 設計選択肢`?1LEDn ;`oh>?@A2BC<NCL30051用$ 場T!
(103) '決定的#役é果(G. 結果 GLEDn;`oT計電流(Iout) 1.05 A (3 × 0.35 A)!#' I out + m. I LED. (eq. 15). 8ly?2： n;`o電d範q[`?2!比 Å短縮] LED - 駆]電流8:@<配置選 択G(後次8ly?n;`o電d範q 計算$ LEDv様!ÓR選択G (駆]電流!対応$選択G(LED¸[VFmin VFnom
(104) |VFmax]決定G提示G( 駆]電流 350 mA場T - ¸[2.7 3.2
(105) |3.7] VG( HVstring [min nominal
(106) |max]¸[n*VFmin n*VFnom
(107) |n*VFmax]X'[32.438.4
(108) |44.4] V !#' 結果n;`o最大電d 最小 電d44.4 V
(109) |32.4 V!#' - ¸ 350 mA 静的#LED駆]電流!Ó"S >¨f調D用$場T
(110) '広範 qVF¸適用R 場Tn;`o 範q 広 'LED電流 350 mA 50 mA!減少$ (10:1範q²$)Vf約 10~15% c ² G , !VF 温 度 Ô 存 S & '温度 25°C 100°C!昇$ Vf¸ 約0.25 Vc²G - Å要[!Ó R記計算¸!比ÅVout 範q34 ! 広$必要 &' Vout 範q (Vo−min =) 31.4~(Vo−max =) 44.4 V ! 変 更 G Vo−ratio 計算!
(111) '(44.4/31.4 = 1.41)!#' . NCL30051を使用したタイプ1のLEDドライバの設計手順. `?1LEDn;`oNCL30051設計>? f2'組Î必要&$2X 的#課題 投 1. LED順方電d変]!起[$電d 変]第28l2ªDC−DCP<o2 !
(112) Hoy6õ,-$ #"AC−DC LEDn;`o!
(113) H直接観測,- 結果
(114) '広電d範q!対応$必要 生¶Vo−ratio , !高"#' 2. `?26f<:.<n E様F御 電dF御#"LED負荷要求$ 複T的#定電流定電d(Constant Current/ Constant VoltageCCCV)F御!#' Ͳ設計手順`?1n;`o!適用,[簡!$(!`?2>?f2 紹öG(Å8ly?繰'返G2X手順 間 通性明示G] 8ly?1： 負荷要識Ñ h[`?2 E¶] 最Ì8ly?負荷特性理解$ 次^業 該当G • 用$LED識Ñ • LED駆]$電流 • 必須02M<達成$(!採用$直 }−}LED>9``?. V string*max + n. VF max. (eq. 16). V string*min + n. VF min. (eq. 17). V o*max + V string*max. (eq. 18). V o*min + V string*min * V margin. (eq. 19). V o*ratio +. 記情Ò!Ó負荷電d
(115) |電流特 性
(116) '高精度特性_Gn;`o設計進 $ R Ͳ!1X示G（設計8ly?示( ! 設計手順 用G） • 用$LED： OSRAM Golden DRAGON Plus LW W5AM（白色LED） • LED~ 駆]電流： 350 mA[注： - LED100 mA~1 A範q!&$=電 流¸S駆]R 規定]^x`<: 350 mA] • LED8:@<： >?@A2BC<(m=)38:@< LED}!配置Gr8:@<!(n=)12 LED直}!配置G(>9`選択GG(. V o*max V o*min. (eq. 20). 8ly?3： LEDn;`o電定格[`?2!類 ¯] 次8ly?Vo−max
(117) |Iout計算¸!Ó Rn;`o電定格計算$ P o + I out. V o*max. (eq. 21). 電定格44.4 × 1.05 = 46.6 W& '`?2路計算G(¸
(118) '小,"#H 電損失 設計Õ2ª<考慮!p-$ 6f<:.<n(pÈ@yª PFC路)多 少大R#電 50~55 W G設計$ 必要 &' 8ly?4： p電d範q PFC電d(最小) 選択[`?2 E¶]. http://onsemi.com 9.
(119) AND9041/D 次8ly?記情Ò!Óp電d 範q識ÑGPFC電d計画立$ 通常LEDn;`o次4Xp電d条 4- ]^$
(120) !設計G 1. Q(c)電d範q(85~135 Vac) h ¸Ø米+日本#=QÙ理的範 q持X市場!適用R 2. Q(高)電d範q(170~265 Vac) h ¸220/230 Vac;`<用$ 欧州Y
(121) | iÙZ!適用 R 3. 汎用p範q(85~265 Vac) h 範q界Y& ¥$ÙZ!T3 \設計標準_$目的用G 4. 2X電d範q(115 VacÚ宅用 277 Vac 業/産業用照明>?@A2BC< h範q8`y#GQn;`o!対G 結果 G生¶$範qÛ差要[ G 考慮$ 90~305 Vac!#') 範q米用,-$
(122) '高 業用電d範qS網羅G. 250 V (135 Vac Vin−max !対 応) 場 T 300 V( -$定格©o`8(FET È 28:hz`52n)約16.7%Õ2ª<用 R%用性 a給電!対$柔軟性高 $目的 -
(123) '高電dFET選択$ SR250 V$定格適W#©792 l7<!対応R$
(124) 'Q般的#P<©<º､ 350 V定格｡記計算LEDVF定格電流 対象!G$ !注意G"µ, >¨ f調D用$場T範q
(125) '広"#' 結果Vbulk−max¸ , !高"#' 8ly?6： o0UhP<©<º設計[`?2! 類¯] o0UhP<©<º設計Vbulk−max 選択肢 !従当然 Go0UhP<©< º電d定格Vbulk−max 次式Ö) -$ Ë2Uh±2hË2Uh@y?0電dK足G (¸H$必要 &' V ripp(p*p) +. Ǹ2. (eq. 22). 式 135 Vac Vin−max ! 適 用 $ 154 VdcVbulk−min 得 -&$程度Õ2ª <)$ 選択$¸160 V!#' 8ly?5： 必要#PFC電d範q決定[` ?2!比Å
(126) '大R#課題] 次8ly?電d範q要満(( !必要#PFC電d範q確認$ e26È@yª 振P<o2É定電d比P <o2 G]^$最大PFC電d純 !最小電d 電d比 $ 決定, V bulk− max + V bulk− min. V o−ratio. 1.10. V bulk*max. C bulk. (eq. 24). 経験ã電1 W!XR約1 mFP <©<º用G 経験ã適用G >?@A2BC< 47 mFP<©<º選択$ 257 VVbulk−max!対応$Ë2Uh±2hË2 U@y?0 G12.4 V 得 - @y ?0HBRP<o2!
(127) H減衰G 結果 LEDn;`o! $対応$@y?0 得 -HBR設計 終3H(後o0UhP <©<º設計変更G必須@y? 0v様満(必要 &'o0UhP<©< ºrms電流[1]!記載,- '選択G(P< ©<º 温度昇#G 電流¤理R$
(128) !計算$必要 &' 8ly?7： PFCz`52n設計[`?2!類¯] >?f2PFCz`52n設計!対 G·GF限課,-\bz`52n電流 0時点56!#'顕著#逆復現象!直面G # 提示G(設計約15%設計Õ 2ª<持H300 V( -$超高速z `52n選択R必要#電流定格次式 Ö) -. Q電d範q(記1(2)!
(129) 'n; `o実装容易!Rc電d範q用 $ n;`oÅ8l2ª必要 ,$電d c²G高電d範q用$ ¤理 G
(130) $電流9u0 c²G Q範qc電d³電源(85~135 Vac) 用 G設計手順示G 最大pAC電d >?@A2BC<PFC 電d最小¸(Vbulk )決定$!役立 (µGNCL30051用$>?@A2BC <o@.2BC<!ÓVbulk範q 広"#$%能性 &'最小電d G考) -$Y最ScVbulk 発点!$ 役立 考) -$Y最ScVbulk次式Ö) - V bulk− min + V in−max(rms). Po (2 @ p @ f ). I d(avg) + P ońV bulk− min. (eq. 25). L率改´$(!cVf 必要&'3 4 !電流定格高©o`8(提示G$>?@ A 2 B C < 場 T ) *3A © o ` 8 MURS340)選択$ 達成R 8ly?8： PFC FET設計[`?2!類¯] PFC FET設計SCrM PFC設計用G(標 準的#手順!従 S提示G(!関 $電d定格!対応G300 V( -$ FET選択G½#©792l7<確O$ R. (eq. 23). Vbulk−max計算¸248 Vdc&'簡!$ (!÷250 V!G Vbulk−max ¸路PFCVUBC<!&$ ų要部Â!対$8:98h9u0決定G. http://onsemi.com 10.
(131) AND9041/D 8ly?9： PFC`<zU設計[`?2!類¯] PFC`<zU設計SCrM PFC!関$>? @A2BC<説明[2]用G(設計手順!従 æfUf8検(Zero Crossing Detection, ZCD) 行 (!PFC`<zU追巻線 必要 Vbulk¸ 大R"#$ E¶最小8`y< »波数!対GÕ2ª<（約10%）見込b µ
(132) '大R#`<zU<8¸ 必要!#' . G従来£>?f2通常巻線手法達成 R$Å@2Uh`<zU<8考慮G 目的性能達成R$
(133) ! 振<U(X' 振P<©<º)残'部設計G磁_` <zU<8減少,\$(!鉄心間隔変 更$5?BC< &'実験調整$ R >?f2:;<8複雑,抑) $ RNCL30051>?@A2BC< 非常!適W!機能GHBR8l2ª»波数変 調 存sG# . 8ly? 10： PFC路素子設計[`?2!類¯] 直á3X設計8ly? E様 8ly?S 従 来 £ CrM P < : f 2 ; 設 計 ! 従 NCL30051PFCVUBC<NCP1608!¯$ 電流V<8672noyUZCD5<時間 F御#=!用$素子選択NCP1608>?@ A 2 B C < h ç 2 :[2] 設 計 手 順 ! 従 NCP1608用設計±20[3] >?@A2BC <用$素子適W#¸選択$(è(発点!#' 8ly?11：HBRP<o2降d比計算[`? 2 異#$] HBRP<o2降d比次式決定,- Ratio HBR +. V bulk− min. Eff conv. V o− min. 8ly?13： HBR 振路]^[`?2!類¯] 振»波数]^$LLC 振P<o2! 最小EMI
(134) |最高L率 «点 &' [4] 2n]^$(!直} 振 <U 振»波数!T3\8`y<»波数 É定$必要 &' »波数次式 Ö) - fs +. 1 2 @ p @ ǸL lk @ C r. (eq. 27). 式@2Uh`<zU<8¸ ½小 ,"外 振`<zU必要 G# 想定G 振<U真 振]^達成R$
(135) !NCL30051UfyU!
(136) H設定,-(»波数 ]^$必要 &'NCL30051 規定$ UfyU»波数範q約30 kHz~150 kHz (対応$ e26È@yªUfyU»波数範q 15 kHz~75 kHz)&'QP<©<º用G 設定R)*35 kHze26È@yª »波数選択G ¸非常!大R 振 素子(L(C)!対$要求(»波数 非常!c場 T) 生¶$%能性 高大R8`y<損 失 鉄心損失!対$要求(»波数 非常!高場 T)間!&$適W#妥í点示G Cr¸fsw Llk 決H(後記式 計 算R Llk 100 mH&'､Cr 計算¸0.2 mF!#' -p-%能#実際 的#¸. (eq. 26). Effconv HBRP<o2変換L率& '通常>0.95 -8`y<遷移 i寄生要[!
(137) $©¹2l7hº`U0損失 説明G提示G$V bulk−min 160 V場THBR比4.8!#'安定_02 ?!
(138) '実際比(想定,-$変換L率 最 適#場TVo (Io 維持$
(139) !Vbulk (²!調整,- Vo @y?0(Equation 10Ö) -$) o0U電d@y?0HBR比éH(¸!等G"# 'LED>?@A2BC< @y? 0 -¿=重要#%能性S&' 8ly?12： HBR:;<8設計[`?2!類¯] e26È@yª 振P<o2:;<8設計 á8ly?計算G(降d比!Ó実行 G:;<8巻線比(e26È@yªhP <o2Kº`U0~ !p電dK!降d $ )HBR 比 2 é $ 導 , - G( H 計算!
(140) $:;<8 巻線比2.4!#'実際:;<8設計通 常ë復?fV8&'鉄心飽ì防止$( !特定鉄心!対G1次 2次必要#巻線 数選択G 後電流9u0!Ó必 要#巻線º`Ç決定G用%能#巻線範q! - 巻線 $ 確認G HBR:;<8場T磁_`<zU<8(Lm)
(141) |@2Uh`<zU<8(Llk)( 振 æf電 d8`y<実現$)電流]^! H重大# 役é演¶$非常!重要#°;M2(µ. 8ly?14： HBRFET選択[`?2!類¯] HBR8l2ªFET選択明快FET電 d定格 Vbulk−max !等G Q般的!p手 %能#300 V( -$FET選択$ 適W#©792l7<達成R次 検討w項 - FET R ds / 電流定格 HBR:xfª2<5<h8`y<損失 存sG#FET容量(Coss) FET選 択妨$ &'\bG( H 点 R ds−on 小,©o`8 è,- (µG2<56損失F限$(! : xfª高速#2<56時間 必要 NCL30051e26È@yªhn;`o駆]能 (100 mAË2U)考慮GFET選択$必要 & '. http://onsemi.com 11.
(142) AND9041/D 8ly?15： HBR整流選択[`?2!類¯] HBR:xfª¦整流V<2hy ?£K波整流2n]^G`<zU 存s\4r©o`8電d 2!3(H 自 Ë2U定格!達$観測G 150 V定格BCy:Ã整流 最´5?B C<提aG - 整流Vf c"逆 復現象 発生G# iLED選択G (結果Vo−max , !抑F,-(場T`?1 設計整流 100 V定格!c²$%能性S &' - ©o`8電流定格:xf ª 振 性質!
(143) HÖ) -$½#Õ2 ª<SàIout$必要 &'5 A( 10 A定格©o`8 >?@A2BC<! 非常!適G. <時間設定R$
(144) !#'意,- $実装NCL30051PFC.;2h><? 電d最大¸設定$ (条! Ó2次672noyU 電d最 大¸c"F御R$ 目的 G構成$必 要 &' 8ly?19： PWM調D[`?1新規] PWM調D適用$必要&$状況追 路 必要通常PWM調Djk外部 2次CCCVF御ÈfyU!a給,-PWMj koy6õ,-1次e26È@yª2 <5<
(145) |2<56,\$目的用,- PWM調D実行$場T正G"#672 noyUjk1次!a給$ 避$( !電流V<8路追平ú_路(º<?0＆ û20n) 必要!#' 路©hü2 nhÕƹ>0!示G PWM調D!関$1X 的#検討w項 PWM 56時間 HBRP<o28l2 8HBRP<o2É定比P<o2 G 設計,-»波数変調 存sG#PWM 5 6時間 振<U¦ #'大R#./0 12継続的!循環,\G( H #'大R# 無負荷時損失 発生G平úL率!影響J¬ !#'NCL30051PWM 56時間. 振P<:f2;遮断$手段提a$ ¡題!'組G(5?:>`â92 極性ë転路通¶(ë転,-()PWMjk NCL30051OSCË<!a給$ PWM56 時間 発振ý止$ R PWM56時間 過度!長場T除RPWMj k 5<h2n!#H(時点LLC 振þ座 !ÿ開,- 2n!
(146) '循環損失c "抑)L率改´!役立$ R. 8ly?16：HBRP<©<º選択[`?2! 類¯] HBR路P<©<º大R#Ë2U電流 @y?0電流(
(147) E等6îï2nhP< o2振幅$大R,) 通過GY間` <zUL果#G P<©<º:;<8 ¦ 振電流670$必要 &$ 結果適W#電d定格満(GESR 非常! 小,"@y?0電流定格 大RP<©<º選 択$ 重要P<©<º! $実際 電d@y?0 -¿=重要&'\b P <©<º選択 適W#場T大R@y?0電 流損失自己発熱
(148) |寿N短縮!X# ' 8ly?17： CCCV用672noyUh02? 設計[`?2!比Å
(149) '大R#課題] LEDF御用672noyU路2}0 2?形成,-(2次5ø><?( 専用IC用G実装G)1X02?電流 F御02?&'LED電流規定¸!安定_G LED電流F御負荷# -通常状 況支配的#02?(µG 的#電d 02?LED52?<h6î20: 発生G( (PWM調D 適用,-$条²電d 抑F!役立 2}02?2 c方 è,-$
(150) !構成,-$ CC]^ CV]^間ù滑#遷移 実行,補ð,-(jk(誤差jk)通常5?: ?;用G1次!ñ達,-. 要約. VUBC<ACpLEDn;`oh >?@A2BC<NCL30051用$(! 8ly?~ 詳細#設計手順説明GG( 2X³要#>2ÃlUÄ(`?1 `?2)両 方必要 ,-$詳細,説明GG(`? 2>2ÃlUÄ比較的簡潔#最Ì!扱 G((µG`?1
(151) '高度!組織_,(魅的#>?f2設計手順 示G (
(152) !`?1>?@A2BC<多"状況 NCL30051非常!P<°U:実用性高 â@¹2BC<提aGNCL30051>2Ã lUÄ設計手順強調G(
(153) !過酷#条 ²S`?1>?f2!対G"X F約課G\b - F約!X理解 G設計適W#:92n56適用$ NCL30051用G(最適#LEDn;`o設計導" R 結果高率高j頼 性高L率cTHD
(154) |cP8:達成R . 8ly?18： 2次F御jk PFC672noy UjkT成[`?2!類¯] NCL30051独自F御方法!
(155) '誤差jk PFC02?!a給$ 電d/電流F御 R -!応¶o0U電d 調整,-1次 誤差jk逆OR接続,-(z`52 n通¶NCL30051PcontrolË<!a給,- PcontrolË<!SPFC.;2h><?!
(156) H 生成,-$©6î0:誤差jk &' 2Xjk 小,方 支配的!#' VUBC<説明G(PFCÈfyUÉ定5. http://onsemi.com 12.
(157) AND9041/D 参考文献. 1. AND8123/D 2. AND8396/D 3. NCP1608 Design Worksheet, http://www.onsemi.com/PowerSolutions/supportD oc.do?type=tools&rpn=NCP1608 4. AND8311/D. ON Semiconductor及びONのロゴはSemiconductor Components Industries, LLC (SCILLC) の登録商標です。SCILLCは特許、商標、著作権、トレードシークレット(営業秘密)と他 の知的所有権に対する権利を保有します。SCILLCの製品/特許の適用対象リストについては、以下のリンクからご覧いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent-Marking.pdf. SCILLCは通告なしで、本書記載の製品の変更を行うことがあります。SCILLCは、いかなる特定の目的での製品の適合性について保証しておらず、また、お客様の製品において 回路の応用や使用から生じた責任、特に、直接的、間接的、偶発的な損害に対して、いかなる責任も負うことはできません。SCILLCデータシートや仕様書に示される可能性のあ る「標準的」パラメータは、アプリケーションによっては異なることもあり、実際の性能も時間の経過により変化する可能性があります。「標準的」パラメータを含むすべての 動作パラメータは、ご使用になるアプリケーションに応じて、お客様の専門技術者において十分検証されるようお願い致します。SCILLCは、その特許権やその他の権利の下、い か な る ラ イ セ ン ス も 許 諾 し ま せ ん 。SCILLC 製 品 は 、 人 体 へ の 外 科 的 移 植 を 目 的 と す る シ ス テ ム へ の 使 用 、 生 命 維 持 を 目 的 と し た ア プ リ ケ ー シ ョ ン 、 ま た 、 SCILLC製品の不具合による死傷等の事故が起こり得るようなアプリケーションなどへの使用を意図した設計はされておらず、また、これらを使用対象としておりません。お客様 が、このような意図されたものではない、許可されていないアプリケーション用にSCILLC製品を購入または使用した場合、たとえ、SCILLCがその部品の設計または製造に関し て過失があったと主張されたとしても、そのような意図せぬ使用、また未許可の使用に関連した死傷等から、直接、又は間接的に生じるすべてのクレーム、費用、損害、経費、 および弁護士料などを、お客様の責任において補償をお願いいたします。また、SCILLCとその役員、従業員、子会社、関連会社、代理店に対して、いかなる損害も与えないもの とします。SCILLCは雇用機会均等/差別撤廃雇用主です。この資料は適用されるあらゆる著作権法の対象となっており、いかなる方法によっても再販することはできません。. PUBLICATION ORDERING INFORMATION LITERATURE FULFILLMENT: Literature Distribution Center for ON Semiconductor P.O. Box 5163, Denver, Colorado 80217 USA Phone: 303−675−2175 or 800−344−3860 Toll Free USA/Canada Fax: 303−675−2176 or 800−344−3867 Toll Free USA/Canada Email: orderlit@onsemi.com. N. American Technical Support: 800−282−9855 Toll Free USA/Canada Europe, Middle East and Africa Technical Support: Phone: 421 33 790 2910 Japan Customer Focus Center Phone: 81−3−5817−1050. http://onsemi.com 13. ON Semiconductor Website: www.onsemi.com Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit For additional information, please contact your local Sales Representative. AND9041JP/D.
(158)
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