KOKA020A February   2019  – January 2023 LM5155 , LM5155-Q1 , LM51551 , LM51551-Q1

 

  1.   LM5155를 사용하여 절연 플라이백을 설계하는 방법
  2.   상표
  3. 1머리말
  4. 2애플리케이션 예
  5. 3계산 및 부품 선택
    1. 3.1 스위칭 주파수
    2. 3.2 변압기 선택
      1. 3.2.1 최대 듀티 사이클 및 회전 비율 선택
      2. 3.2.2 1차 권선 인덕턴스 선택
    3. 3.3 전류 감지 저항 계산
      1. 3.3.1 전류 감지 저항 및 기울기 보상 저항 선택
      2. 3.3.2 전류 감지 저항 필터 선택
    4. 3.4 MOSFET 선택
    5. 3.5 다이오드 선택
    6. 3.6 출력 커패시터 선택
    7. 3.7 입력 커패시터 선택
    8. 3.8 UVLO 저항기 선택
    9. 3.9 제어 루프 보정
      1. 3.9.1 피드백 저항기 선택
      2. 3.9.2 RPULLUP 선택
      3. 3.9.3 옵토커플러 선택
      4. 3.9.4 RLED 선택
      5. 3.9.5 교차 주파수 선택
      6. 3.9.6 필요한 RCOMP 결정
      7. 3.9.7 필요한 CCOMP 결정
  6. 4구성 요소 선택 요약
  7. 5작은 신호 주파수 분석
    1. 5.1 플라이백 레귤레이터 변조기 모델링
    2. 5.2 보정 모델링
  8. 6개정 내역

1차 권선 인덕턴스 선택

1차 권선의 인덕턴스 값을 선택할 때는 1차 권선 전류 리플 비율(ILRR), 변압기 전류의 하강 기울기, 제어 루프의 우측 절반 평면 제로 주파수(ωZ_RHP) 등 세 가지 주요 매개 변수를 고려합니다. 이 세 가지 매개 변수 사이의 균형을 찾으면 나머지 설계 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

  • 1차 권선 전류 리플 비율은 변압기의 구리 손실과 코어 손실 간의 균형이 맞도록 선택합니다. 상대 리플 전류가 증가함에 따라 코어 손실이 증가하고 구리 손실은 감소합니다
  • 변압기 전류의 하강 기울기는 듀티 사이클이 50%를 초과하는 애플리케이션에서 하위 고조파 진동을 방지할 수 있을 만큼 충분히 작아야 합니다. 1차 권선의 인덕턴스 값이 상대적으로 크면 하강 기울기가 작아집니다. LM5155는 이러한 애플리케이션 용도로 고정 내부 기울기 보상과 프로그래밍 가능한 기울기 보상을 제공합니다.
  • 오른쪽 절반 평면 0은 높은 주파수에 배치하여 제어 루프의 더 높은 크로스오버 주파수를 허용할 수 있도록 해야 합니다. 1차 권선의 상대 인덕턴스 값이 감소하면 우측 반평면 제로 주파수가 증가합니다.

최대 리플율이 30%~70% 사이이면 변압기 전류의 하강 기울기가 내부 기울기 보상과 일치되고 우측 절반 평면 제로 주파수가 증가해 변압기의 총 전력 손실의 균형이 잘 이루어집니다. 인덕터 전류의 최대 리플 비율은 60%로 설정됩니다. CCM 작동에서 공급 전압이 최대값에 도달하면 최대 1차 권선 리플 전류가 발생합니다. CCM 작동을 위한 1차 권선 인덕턴스 값은 Equation6를 사용해 계산합니다.

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

여기서

  • ILRR은 리플율입니다.
  • VSUPPLY_max는 최대 공급 전류를 뜻합니다.
  • POUT_total은 플라이백 레귤레이터가 제공하는 최대 전력입니다.

1차 권선 인덕턴스는 21µH로 선택합니다. 1차 권선 리플 전류와 1차 권선 피크 전류는 각각 Equation7Equation8를 사용해 계산합니다. 피크 1차 권선 전류는 최소 공급 전압에서 발생합니다.

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

ILPEAK는 전류 감지 저항의 크기를 적절하게 조절하는 데 사용됩니다. 표 3-1에 보면 선택한 변압기의 주요 매개 변수가 요약되어 있습니다.

표 3-1 선택한 변압기 매개 변수
매개 변수 평가
회전율(NP:NS:NAUX) 1:0.5:1(2:1:2)
1차 권선 인덕턴스(LM) 21µH
1차 권선 포화 전류(ISAT) 6 A