AND9206/D
NCP1256をした60W AC/DCの
TSOP6
パッケージに されたNCP1256
は、からパワー・コンバータのにに しています。では、 ネットブック
/
ノート ブックでにな60 W AC/DC
アダプタでのNCP1256
のを#します。アダプタの
$した%&を
Figure 1
にします。NCP1256
が、ブラウンアウト、)*、*の +を#する,に-まれていることがわかり ます。まず、ボード01から2していきます。
10 mH
のコモンモード・チョークで67されるEMI
フィルタをじて、ライン)が<ダイオード・
ブリッジに?@されます。このれインダクタンス をC11とみBわせて、CDモード・フィルタが67 されます。EF
(R
15、R27、R17、およびR20)
は、ブラ ウンアウトに@え、 コードがGりHさ れたときにX2
コンデンサをKするというL!のM Nを"たします。これらのEFは2らかに#$%Oを&'できるため、 IEC−950
PQR(を)たす ように*S+く,Tするがあります。PQUと サージにVするW-UをXYする./で、01/な プロトタイプの2U3[を4\する5にフィルタ を]6するために、7@フィルタリング・デバイス と*デバイスがになる(VDR
、スパークギャッ プ)
ことがあります。a、0.1
mF
のコンデンサX2
を$して、
EMI
フィルタをbのa8ですること もcです。このBは、KEFはもはやd であり、eを!9してブラウンアウト・セン シングEFをわずかにhきくすることができます。このコントローラは
5 A/650 V
パワーMOSFET
をPNP
トランジスタで:Dします。PNP
トラン ジスタは、ターンオフ;<をi=してj>を]kす るのにM?ちます。と
@D%は NCP1256
のAiBCのlDをEできます。このデバイスは0hが
10
mA
のmn な@DでDoを4\でき、このpはeに qです。このデモ・ボードでは、C16とC19のrF に#されているsU@D%を$しました。この%のBCは、バルク・コンデンサにGt tHするBにIべると、u#v
0
にJいpです。さらに、ラッチ;<がKLしたB、このデバイス のVCCはユーザがコンバータをGりHしたときより
Mでiyし、コントローラ1にあるV
CCコンデン サの)を7@でNzすることはできません。これは@DEFがバルク・コンデンサにtHされ、
オフOにバルク・コンデンサをOやかにK
し、リセットがKLするまでVCCコンデンサの)をPOQにわたってNzするRSとはTなります。
この%では、リセット・レベルが
UVLO
レベルよりU(で
250 mV
iく、 オフOのリセットOQをh~にVWします。わずかにMなリセットOQが なBは、XBよくVCCからグランドに
1 の 1 M
WEFをtHすることができます。これにより、sU@D%にYをきたすことなく、コントロ ーラをよりZMにリセットできます。,Tした%
では、0のラインで
3 [yの@Dシーケ
ンスを*できます。85 V rms
の)をけて3 A
を\するボードで、このシーケンスをテストし ました(Figure 2)
。このワースト・ケースで、 2 )を\cになるまでのOQは3 [の]
にまり、
100 V rms
の^pにVしてある_のマ ージンを`*できます。このテストの#は、@DOQがDしないように、オシロスコープや
のアクティブ$%に@するアースへの+aれ
を0]にえるがあることに*Sしてくだ
さい。@Dシーケンスは、
Vccコンデンサpにbcしま す。pがさいBは@DOQはVくなりますが、オンOに@DDoがdりeされるcUがく
なります。fgがコントローラに を\で きるようになるまで、このコンデンサが オンO ののエネルギー なので、なレベルのエネ ルギーをhiするがあります。NCP1256
でi )ロックアウト(UVLO)
がく されているjkは、 UVLO
がいときにlcなCV2lをhきく
するためです。これにより、@DOQを]kしなが らhiコンデンサのsをさくすることができ ます。mながらeOの )がiいRSで は、n$%oでスイッチング・パルスがdりeさ れるRがにPくなるcUがあります。このRSでは、cのパルスによって
VCCコンデンサの リフレッシュがpわれるので(
デバイスはスキップ・サイクルでDo
)
、VCCレベルがOやかにiyしてデ バイスのUVLO
ロー・レベルにqし、しい@Dシ ーケンスが4\されるcUがあります。VCCコン デンサをhきくすると、@DOQがPくなってしま います。cなrstをFigure 3
にします。この%ではコンデンサをNし、 1
ののダイオー ドでuをvwしています。APPLICATION NOTE
www.onsemi.jp
Figure 1. The Adapter Uses All the Features Brought by the NCP1256 to Implement a High-Performance 60 W Converter
Vbulk . . . C12 100uF C11 0.22uF
2 x 10mH Wurth 744822120
+
−
IN IC4 KBU4K
L1
X2 85−265 V rms
C8 1nF R5 33k
C2 10n R21 22
R11 47kR13 47k D4 1N4937
D5 MBR20200CT C5a 680uFC5b 680uF C4 100pF
R8 1kR12 10k R9 10k
C6 0.1uF
19 V / 3.3 A
L2 1uH C7 220uF C13 2.2nF Type = Y1
C17 47uF D6 C3 4.7uF
C15 220p
R23 910R6c 1 R6b 1
R6a 1
R1622
1N4148
T1 NpNs Naux U2 NCP431
Q1 2N2907 R18 47k
1 kV
R10 56k 1 2 3
6 45 F1 2 A T
R25 47
R26 47 C18 22pF 400 V 250 V
1 6
10−11−12 7−8−9 52
R15 2MegR27 2Meg R17 2MegR20 2Meg Q2
R1 0 R2 0 C1 0.47uF
R3 0 R4 10k
D2 BAV21 R28 NTC
D3 BAV21D7 1N966 D8 1N4148 R7 1k C9 0.1uF
SOT−23
C10 0.1uF
*
*
* ** * *****
* * 25 V
35 V *
U3A U3B
16 V
25 V 25 V
25 V
5 A
2 W2 WVertical mount
1 W SMD 1 W SMD 250 V 1 W SMD x 3
R14 33k D9x Red LED SMD Jumper
not wired
IPA65R190C7
R19 1.5k
NTCLE100 E3104JB0 5.8k@100°C **
** D1 BAV21 C14 1nFR22 10k
Jumper
OVP line U1 NCP1256
744772010 Wurth GND FB BOCSVccDRV
750314896 Wurth
R24 10k R29 10k
C16 4.7n C19 4.7n 630 V
630 V D11A BAW56W
D11B BAW56W
D10B BAV70 D10A BAV70 dual common anode SOT−23
dual common cathode SOT−23 SMD
SMD Film cap. no disc!
** *
Figure 2. The Start-up Sequence is below 3 s when Powered from a 85 V rms Input Voltage while Delivering 3 A. Here with a Capacitive Start-up Circuit
Power on
( )
v
CCt
( )
v
outt
Figure 3. The Split Supply Lets you Power the Controller with a Small VCC Capacitor, Decoupled from a Larger Value directly Connected to the Auxiliary Winding
D3
C17 D6
C3 R2 R3
VCC
.
aux.
このB、D6はKxみコンデンサC17を %
からデカップリングするため、@DOQにb¢す
るのはC3だけです。fgがC17を すると、コンデンサyの)はコントローラに£Qに を\するまでv¤します。eOには、%はC3
+ C
17にzしいコンデンサでデカップリングされ、n$%から#$%DoOに
VCCをNzできます。アプリケーション・ボードで、
4.7
mF
のコンデンサ をC3、100
mF
のコンデンサをC17に¥して、テスト にB2しました。@Dシーケンスにはの 4 ms
ソフトスタートもb§します。このとき、ピーク pは
にiいpから{scな0hpまでGg/に©@します。このソフトスタート%は|@DOにア クティブになり、またリスタート}pごとにもアク ティブになります
(
ªえば、~D%«Y¬モード)
。ノートブックけ
AC/DC
アダプタにされ る*がいくつかあります。これらをyに します。1. V*、 SCP :アダプタは1の®¯/
なVにも°されずにえなければなりま せん。Y¬がなくなると、アダプタは*モ ードから%«して±び 2を\する
があります。~D%« OCP
はNCP1256B (65
または100 kHz)
に#されています。アプリケーションによっては、VOに ラッチRをとします。このBは²³
´「
A
」をするがあります。2. )*、 OVP :ループがµされた
B、ªえばオプトカプラが°されたBやTL431
のデバイダ%が¶ をけたB、Gちにアダプタを·'させて、ユーザが
をれGしてリセットするまでこのR
にとどまるがあります。
OVP
は、BO
ピン をじて、あるいは¸がKLしたBは¹ にVCCピンをじてすることができます。3. *、 OTP :アダプタのが のr
-pをAえたBは°リスクがありま す。このようなuを%するために、サー マル・センサが®¯/にを9し、uが したv]をAえると、アダプタが®
¯/にシャットダウンします。このBも、
ユーザが をれGしてがiyす ると、アダプタはリセットされます。
4. *、 OPP : によっては、#5に Vするのではなく、0hがワース
ト・ケースoでºされている(
ªえば、$%が| をv%るを»きんでいると
き)
ことが!です。ここでGりvげたで は、^は3.2 A
であり、Q)oyで 4.5 A
yにとどまるがあります。
+のV¼a8を`してみましょう。
*は、ピン
4
のセンス½¾を9するこ とによって#;されます。この)がの0 h p(
iいライン)
でOPP
が#j
のBは0.8 V
、OPP
がjのBはそれ))
をv%ったBは、の
70 ms
タイマが\Dします。センス½¾が
8 cHクロックOQにわたっての0h pyに¿ると、タイマはリセットされます。
ªえば0レベルOにリップルが
FB
½¾に!な ったBは、この;<がKLするcUがありま す。タイマがサイクルを£Àすると、すなわちY¬VÁリセットなしで
70 ms
vY¬がHしたB、すべての:Dパルスはすぐに·'し、デバイスはB
Cを 400
mA
にi=します。
VCCがiyし、01/に UVLO
ロー・レベルである8.9 V
にqする と、±び@Dモードにります。BCは10
mA
)に¿り、
Vccが±びv¤して、18 V
にqすると、%はパルスをして±スタートを}みます。
あるaの~D%«バースト・モードになり、ÂÃ をiくえます。の
2
つのRSをÄ でき ます。1. fgとgがÅにBされている
B、ボードのJÆにある2 1でV
がKLすると、
1 1のfg)がiy
するcUがあります。これは、ªえば@D シーケンスに@こるケースです。その"、タイマが£ÀにqするOQがなく、
パルスは
UVLO
レベルでµされます。この DoをFigure 4
にします。~D%«バージョ ンでは、このデバイスは2
%のµDoで±スタートします。ラッチÇきバージョンで は、プリショートにより、0Èの オ ン・シーケンスで
UVLO
に0ÈにれたときFigure 4. The Auxiliary Winding Collapses in Presence of a Short-Circuit at the Board Output:
the Converter is well protected but the UVLO Trips First, not the Timer
( )
vcc t
( )
vDRV t
2.
ケーブルyでVがKLしたBは、f)がiyせず、
2 1でがれていて
もコントローラがDoしHけるcUがあり ます。したがって、タイマは70 ms ( U( )
まで カウントアップでき、ÉÊながらよりP いOQの±Kで、デバイスを~D%«モード にpさせることができます。このDoをFigure 5
にします。ここでも、バースト・モードでのデューティIがiいため、iÂÃ
(0.07/1.94 = 3.6%)
が*されます。Figure 5. In this Case, the Timer Interrupts the Switching Pulses after 100 ms and the Part Enters
Auto-recovery
( )
v
cct
( )
v
DRVt
Vテストを#すると、 V
CCが¸し、コント ローラがラッチオフされるcUがあることに*S してください。れインダクタンスの˧がhきす ぎるBは、I
OUTが©@するとV
CCがh~にDす るcUがあります。このボードでのÌを%す るには、a) OVP
ジャンパをGりHすか、またはb)
ダ イオードD3とGÍにさなEFをÎしてれの¶をさくする、ことができます。 V
CCをツェナ )yにNzするにはWでです。また、V
CCが
BO
のラッチをトリップすることなくツェナ)にJÇいたB、
R7yの)がBO
スレッショルドを ÒすcUがあります。として、ワースト・ケ ースDoOでもV
CCがにツェナ)yになるよ うに、ツェナ)を,Tしなければなりません。ツ ェナがアクティブになるのはループがµされた Bのみです。!オプトカプラがÓしたBや、+Ôなドリフト
(
または%でどれかのEFがまたはったpを$
)
がÕでTL431
のデバイダ%が¶ をけたBは、)がÖで| される]から
するおそれがあります。これは)Rです。
ほとんどのB、このRはyの$%に×と
えられるので、アダプタは£Qにシャットオフしな ければなりません。
NCP1256
はlcなの2
つの,T によってこのÌにV¼します。 a) V
CCが¸し 26 V ( U( )
のv]にqする、b) DC )によって BO
ピンの)が4.5 V
をAえてデバイスがラッチオ フされる。これらaのソリューションがデモ・ボ ードに#されています。ラッチRでは、V
CCが vyのDをdりeし、このQすべてのパルスは#jになります。
V
CCがV
CCリセットp( U( 8.65 V)
を y%るか、BO )がサイクリングされる (
ユーザが コンバータの コードをGりHす)
とリセットがKLします。ただし、 BO
の サイクルをできる のは、IC
がDoしているBのみです。V
CCがv¤しているRで
BO
がリセットされても、QØのリセ ットはpわれません。V
CCの¡yを@Mさせる1
つの a8は、1 の 1 M
WEFをV
CCからグランドにtH することです。このÙ8をできるのは、a) BC がeのマージンにまる、 b)
な@Dが`*できる、Bのみです。
この%のDoをすために、いくつかのオシロ スコープ¢6をÚ¶しました。
Figure 7
に、@DOに2 1でオプトカプラ LED
がVしていたBにÛら れるV
CC¢6をします。)がv¤して 26 V
にq したODでデバイスがラッチオフします。Figure 6. Here the VCC Runs away at Start up and Activates the Controller Latch
( )
vcc t
( )
vDRV t
Figure 7
では、オプトカプラLED
がVし、コンバ ータは4ループでDoしています。V
OUTはv¤しま すが、fV
CCもツェナ・ダイオードD7がÜする までÊにv¤し、4 cHクロック・サイクルにわ
たってBO
ピンの)をくNzします。デバイスは ラッチオフし、BO
がリセットされるかV
CCサイクリ ングがKLするまでロックされたままです。Figure 7. The Optocoupler LED has been Shorted in the Secondary Side and Vout Increases. This Information is Detected in the Primary Side and
Latches off the Part via the BO Pin
( )
vout t
( )
vDS t
552 V
"
OTP
を#するために、fgからセンス・ピンに$の¢をzつEF
(NTC)
をtHする ことができます。Figure 1
のR28、R19、およびD2のrFでこの#をします。この£7では、がv
¤すると
NTC
のEFが=Ýし\め、オフOQにのみ ピン3
の)がv¤します(
ピークと\は¶ をけない
)
。レベルが3 V
にqしたODで、デバイスは¹¤にラッチオフし、±スタートするに はリセットを#pするがあります。ユーザが )をれGすとリセットがKLします。
Figure 8. OTP is Implemented in a Simple and Efficient Way
( )
v
CSt v
CS( ) t
¥でめたセットアップを¥してデモ・ボー
ドをテストしたところ、トリップ・ポイントが103
°C
ÇJであることがß2しました。これはà§にJい pです。モードの は、¨にÁじてイン
ダクタのピークを するa8でDoします。インダクタは、アダプタのセンスEFR6で )にáされます。ピーク pは、フィード バック・ループ・ピンに\されるC)によっ てsまります。ここで2するアダプタでは、これ は
2
1のTL431
に よ っ てX さ れ る で 、NCP1256
のピン2
をじて1 1にâãされます。
データシートで©されているように、%の
pはピン 2
のレベルを3
でNったpにRづきま す。Y¬Rでは、ループがäわれるとフィードバ ック・レベルは0h4V
にqするcUがあります。¸を%するために、0h) pはPQ
に
0.8 V
にクランプされます。åªæ[1]
は、;<について2し、コンバータが\できる0h を]するa8をGりvげている«uです。
NCP1256
では、オフセットはCS
ピンで67され、BO
レベルによってTなります。0ライン)85 V rms
では、オフセットはほぼ0
にzしく0h が{
sされます。)がv¤すると、Figure 1
にしたGÍEFR23とのb¢によりオフセ ットが67されます。のデータは々な) でÛられた"をします。Figure 9. Maximum Delivered Output Current as a Function on the Input Line 3
3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6
85 135 185 235
Output current (A)
Input voltage (V rms)
2#$のフィードバック
フィードバックはç¬の
TL431
%のrFでp われます。~DYスプレッドシートを¥し、1 kHz
のèé~ターゲットにRづき、コンポーネントのp を3[しました。このÙ8にbするrは[2]
に«されています。#$%Oのeをさらにë=す るために、
NCP431
rFに®~のì8を#しまし た。バイアスはすでにさなpですが、データ シートでは0100
mA
が| されています。、この0バイアスは 1 のEFを¯a¡y 1 V
のオプトカプラLED
にíÍtHしてq7されま す。レベルにおいて、このîながコン バータUにjなMNを"たすB、«ªの19 V
では®¯/にmW
のを»きむため、eが©@することが2らかです。./は$%が
°±に±tHされたBに、²Á³に¶ を§え
ることなく、eモードでこのバイアスをGり´く ことです。$した®~の£ÄをFigure 10
にしま す。Õjはきわめてµ¹です。コンデンサC5は、0h$%Oのにzしい)、つまり 19 V
を\し ま す 。 こ れ ら の
19 V
を ¥し 、R19をじ てNCP431
にバイアスを\します。$%がnくなる
と、コントローラはスキップ・サイクル・モードに ります。C5と、R19および
TL431
のバイアスで67 されるO では、C5yの)はNzできませ ん。そのÂÃpはiyし、NCP431
のバイアスはB¶します。$%が°±±tHされたBは、コントロ ーラがデューティIを²hしてバイアスはD/に±
L7されます。Á³は¶ をけません。 19 V
のB、このì8は1 1から·て mW
の¸に˧します。
Figure 10. Simple Peak Rectifier Generates a Voltage Across C5 whose Amplitude Falls down as
the Controller Starts to Skip Cycle
.
out
.
75
19
8 5
5
,-.
NCP1256
は、j>とeのDでïれています。ð¹されたアダプタで、ライン)とiライン )のaを¥して、cのテストを#しました。
)はボードので§ されています。"を
yにします。
Table 1. EFFICIENCY PERFORMANCE Output Power
Efficiency − Vin = 110 V rms (%)
Efficiency − Vin = 230 V rms (%)
15 W − 25% 89.4 88.8
30 W − 50% 89.5 89.7
45 W − 75% 89.7 89.7
60 W − 100% 89.2 90.1
Average efficiency 89.4 89.6
Table 2. NO-LOAD STANDBY POWER, LED IS OFF
Output Power
Input Power − Vin = 100 V rms (mW)
Input Power − Vin = 230 V rms (mW)
0 30 50
Table 3. NO−LOAD STANDBY POWER, LED IS ON
Output Power
Input Power − Vin = 100 V rms (mW)
Input Power − Vin = 230 V rms (mW)
0 42 60
Table 4. LIGHT LOAD EFFICIENCY Output Power
Input Power − Vin = 100 V rms (W)
Input Power − Vin = 230 V rms (W)
0.5 W 0.66 0.67
0.6 W 0.79 0.80
0.7 W 0.90 0.92
Uはr¢フォールドバックと、 ピーク Oのスキップ・サイクルDoのみBわせにbcし ます。#$%Oのeには、フィルタにò まれる
0.22
mF
のX2
コンデンサのyにíÍにº»さ れた4 M
WのKEFストリングがòまれていること に*Sしてください。@D%をóえたi)コン トローラとして、これらはïれたpです。/01ループの½¾Á³を§ しºするa8につい ては、ôのアプリケーション・ノートがありま す。©¼については、
[2]
をå½してください。ルー プのP Uは!ulであり、 プロジェクトに Gりむときは¾õにするがあります。²Á³を¿§しながらラボで}pÀをdりeす
ことはけてください。ただし、ループにbしてö÷/におよびÁをpったøは、いくつかの
²テストを#すればùもÌがないことを`で
きます。«ªでは、にスルーレート1 A/
ms
、ステップ 0.1
〜3.5 A
の$%をtHしました。)として 100 V rms
と230 V rms
の2
つをしまし た。このようにúい$%ステップの¥はかなりû しいテストですが、Figure 11
にすように、ボード・レベルでのÁ³は^)
19 V
の2%
にまり ました。Figure 11. The Transient Response at Low Line and High Line are almost Identical and do not Show Signs of Instabilities
230 V rms 100 V rms
( )
v
outt
400 mVv
out( ) t
390 mV&の01に·られるリップルは、$%が したときに、バルク・コンデンサで°±©@するリ ップルに@するものです。
まとめこのア プ リ ケ ー シ ョ ン・ ノ ー トで は 、
Ã
,NCP1256
を¥して、j>にbするしいÄをすべてrsする
AC/DC
コンバータの£Åa8について2しました。 TSOP−6
パッケージでピンも]られていますが、のÃ,にÆüしたcのオプシ ョンをðし、#sýな*をþすること により、01/なボードUは、よりÇÈなの%
にVFできるÉ(にqしています。これにより、
NCP1256
はスペースの、U、およびコストが!なulであるBに0な,T になりま
す。4567
[1] C. Basso, “Switch Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs”, McGraw−Hill, 2012
[2] AND8453, “Loop Control Design of an ac−dc Adapter Using the NCP1250”, www.onsemi.com
ON SemiconductorびON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはその のび/またはの におけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()との に!する"を# します。ON Semiconductorの$%/ の&'!(リストについては、*+のリンクからご-いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは./なしで、0123の$%の45を 6うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる7の8での$%の&9:について#;しておらず、また、お<=の$%において>?の@'や'からAじたBC、
に、DE、FE、GHなIJなどKLのIJに!して、いかなるBCもMうことはできません。お<=は、ON SemiconductorによってNOされたサポートやアプリケー ションSTのUVにかかわらず、すべてのWX、YZ、[\:の]^あるいは_の`aをbむ、ON Semiconductor$%を'したお<=の$%とアプリケーションについてK LのBCをMうものとします。ON Semiconductorデータシートやd=1にeされるfg:のある「_」パラメータは、アプリケーションによってはkなることもあり、lm の:gもnFのopにより4qするfg:があります。「_」パラメータをbむすべてのrパラメータは、ご'になるアプリケーションに@じて、お<=のstuvw においてxyz;されるようお{い|します。ON Semiconductorは、そのやそのの"の+、いかなるライセンスも}しません。ON Semiconductor$%は、A~
や、いかなるFDA (% %)クラス3の、FDAがしないにおいてKもしくはのものとyされる、あるいは、へのを!(
としたにおける]%などへの'をしたはされておらず、また、これらを'!(としておりません。お<=が、このようなされたものではない、fさ れていないアプリケーション'にON Semiconductor$%をまたは'した9、たとえ、ON Semiconductorがその%のまたは$にしてp があったと¡¢され たとしても、そのようなせぬ'、また£fの'に¤した¥¦§から、DE、¨はFEにAじるすべてのクレーム、ª'、IJ、oª、および«¬®などを、
お<=のBCにおいて¯°をお{いいたします。また、ON Semiconductorとその±²、³²、 、¤ 、´µ¶に!して、いかなるIJも·えないものとします。
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