JAJA732A February   2019  – January 2023 LM5155 , LM5155-Q1 , LM51551 , LM51551-Q1

 

  1.   LM5155 を使用して絶縁型フライバックを設計する方法
  2.   商標
  3. 1概要
  4. 2サンプル・アプリケーション
  5. 3計算と部品の選択
    1. 3.1 スイッチング周波数
    2. 3.2 トランスの選択
      1. 3.2.1 最大デューティ・サイクルと巻線比の選択
      2. 3.2.2 1 次巻線のインダクタンスの選択
    3. 3.3 電流検出抵抗の計算
      1. 3.3.1 電流検出抵抗とスロープ補償抵抗の選択
      2. 3.3.2 電流検出抵抗のフィルタの選択
    4. 3.4 MOSFET の選択
    5. 3.5 ダイオードの選択
    6. 3.6 出力コンデンサの選択
    7. 3.7 入力コンデンサの選択
    8. 3.8 UVLO 抵抗の選択
    9. 3.9 制御ループの補償
      1. 3.9.1 帰還抵抗の選択
      2. 3.9.2 RPULLUP の選択
      3. 3.9.3 フォトカプラの選択
      4. 3.9.4 RLED の選択
      5. 3.9.5 クロスオーバー周波数の選択
      6. 3.9.6 必要な RCOMP の判定
      7. 3.9.7 必要な CCOMP の判定
  6. 4部品の選択の概要
  7. 5小信号周波数解析
    1. 5.1 フライバック・レギュレータの変調器のモデル化
    2. 5.2 補償のモデル化
  8. 6改訂履歴

MOSFET の選択

フライバック・コントローラ用の MOSFET の選択では、消費電力と電圧定格を重視します。MOSFET の消費電力は、導通損失とスイッチング損失という 2 つの異なる部分で構成されます。導通損失は、主に MOSFET の RDS(ON) 抵抗によって決まります。N チャネル MOSFET がオン / オフするとき、スイッチ・ノードの立ち上がりおよび立ち下がりの間にスイッチング損失が発生します。立ち上がり時間と立ち下がり時間の間、MOSFET チャネルを流れる電流と、ドレインからソースへの大きな電圧降下が存在し、消費電力が発生します。スイッチ・ノードの立ち上がり時間と立ち下がり時間が長いほど、スイッチング損失は大きくなります。寄生容量を最小限に抑えた MOSFET を選択すると、スイッチング損失が低減されます。

合計ゲート電荷 (QG_total) は、内部 VCC レギュレータが電流制限に達するほど大きくしないことが必要です。特定の MOSFET の QG_total は、部品のデータシートに記載されています。選択したスイッチング周波数に対応する MOSFET の最大合計ゲート電荷は、Equation16 で得られます。選択した MOSFET の QG_total は 35nC です。

Equation16. GUID-BEE13B4D-18B5-45B3-B8CF-485E18C362F5-low.gif

MOSFET の RMS 電流は、Equation17 を使用して推定されます。スイッチの RMS 電流を推定することで、十分に小さい RDS(ON) の値を持つ MOSFET を選択できます。

Equation17. GUID-01F94C7B-6854-4045-9F94-96E422B789FD-low.gif

選択した MOSFET の RDS(ON) は 8.7mΩ です。

MOSFET のドレインからソースへのブレークダウン電圧定格は、Equation18 で計算される、反射 2 次側電圧と最大入力電圧を加算した値よりも高い必要があります。

Equation18. GUID-22E25C74-7879-4801-8532-55611495523F-low.gif

1 次巻線の寄生リーク・インダクタンスにより、スイッチ・ノードの電圧は、Equation18 で計算された値よりはるか上でリンギングします。スイッチ・ノードのリンギングを克服するために、電圧クランプを追加できます。このクランプの設計については、このアプリケーション・レポートでは説明しません。この設計では、電圧定格が 100V の MOSFET が選択されています。