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

1 次巻線のインダクタンスの選択

インダクタンスの値を選択するときは、1 次巻線の電流リップル比 (ILRR)、トランスの電流の立ち下がりスロープ、制御ループの右半面のゼロ周波数 (ωZ_RHP) という 3 つの主要パラメータを考慮します。これら 3 つのパラメータのバランスを取ることで、設計プロセスの残りの部分を簡素化できます。

  • 1 次巻線の電流リップル比は、トランスの銅での損失とコアでの損失との間でバランスを取れるように選択します。相対リップル電流が増加すると、コアでの損失は増加し、銅での損失は減少します。
  • トランス電流の立ち下がりスロープは、デューティ・サイクルが 50% を超えるアプリケーションでは、分数調波の発振を防止できるよう十分に小さくする必要があります。1 次巻線のインダクタンス値が比較的大きいと、立ち下がりスロープは小さくなります。LM5155 は固定の内部スロープ補償に加えて、これらのアプリケーション用にスロープ補償をプログラムすることもできます。
  • 右半面のゼロは高い周波数に配置し、制御ループのクロスオーバー周波数が高くなるようにします。1 次巻線の相対インダクタンス値が減少すると、右半面のゼロ周波数が増加します。

最大リップル比が 30%~70% のとき、トランスの合計電力損失のバランスが良好になり、トランス電流の立ち下がりスロープが内部スロープ補償と一致し、右半面のゼロ周波数が高くなります。インダクタ電流の最大リップル比は 60% に設定されています。CCM 動作では、電源電圧が最大値のとき、1 次巻線のリップル電流も最大になります。CCM 動作の 1 次巻線インダクタンス値は、Equation6 を使用して計算します。

Equation6. GUID-1E73E310-5D7E-431F-BAD1-4EF713F32435-low.gifGUID-C39CFC92-74C4-4446-983A-38F0CE4FDB14-low.gif

ここで

  • ILRR はリップル比です
  • VSUPPLY_max は最大電源電流です
  • POUT_total は、フライバック・レギュレータが供給する最大電力です

1 次巻線のインダクタンスには 21μH を選択します。1 次巻線のリップル電流と 1 次巻線のピーク電流は、それぞれ Equation7Equation8 を使用して計算します。1 次側巻のピーク電流は、電源電圧が最低のときに発生します。

Equation7. GUID-29DFBBEA-681F-42D3-9EEE-6C408A07AA9D-low.gif
Equation8. GUID-00B7E9BE-7F85-46C3-8325-8B1519BB4C7B-low.gif

ILPEAK は、電流検出抵抗のサイズを正しく設定するために使用されます。選択されたトランスの主要なパラメータの要約を、表 3-1 に示します。

表 3-1 選択されたトランスのパラメータ
パラメータ
巻線比 (NP:NS:NAUX) 1:0.5:1(2:1:2)
1 次巻線のインダクタンス (LM) 21µH
1 次巻線の飽和電流 (ISAT) 6A