애플리케이션노트 AN-68 핀기능설명 핀이름 BYPASS(BP) 핀 기능 5.22V 서플라이레일 t CC PI 표 1. MULTIFUNCTION (M) 핀 FEEDBACK(FB) 핀 DRAIN(D) 핀 SOURCE(S) 핀 핀기능설명 모드 1: M

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1 애플리케이션노트 AN-68 LYTSwitch-7 제품군 디자인안내서 배경 LED 가주류상품이되어가면서제조원가의절감이최우선적인과제가되었습니다. 일반적인 A19 전구의 DOE 원가분석에따르면 LED 드라이버가시스템원가의약 15% ~ 20% 를차지합니다. 따라서모든 LED OEM 은경쟁이심화되는시장에대처하기위해드라이버의 BOM 원가를절감할수있는방법을찾아야합니다. 소개 LYTSwitch -7 제품군은저렴한일체형 (single-stage), 높은 PF( 역률 ) 의정전류및댐퍼리스디머블 LED 전구에이상적입니다. 해당제품군은고전압 MOSFET 을가변온 - 타임 CrM(Critical Conduction Mode) 컨트롤러와통합했습니다. 최소한의외부부품을사용한다양한보호기능이업계최고의전력밀도와기능을제공합니다. 로우사이드구성을통해 DC 버스에서 BYPASS 핀까지단일풀업저항을사용할수있어서바이어스권선이불필요하고저비용기성품드럼초크의사용이가능합니다. 오토 - 리스타트가적용된보호기능에는입력및출력과전압보호, 출력쇼트보호및오픈루프보호가포함됩니다. 써멀폴드백을사용하여높은온도에서도조명이보장됩니다. 과열셧다운으로고장상태시보호기능을제공합니다. 제어알고리즘덕분에턴온이빠르고팝온이낮으며디밍비율이 10:1 보다좋고모노토닉디밍프로파일을가집니다. 범위 이애플리케이션노트는 LYTSwitch-7 디바이스제품군을사용하여비절연 AC-DC 벅파워서플라이를설계하는엔지니어를위해작성되었습니다. 모든회로부품의선택을위한단계별설계절차를제시합니다. 그림 1. 일반적인 A19 대체램프의원가분석 ( 출처 : DOE SSL 원탁회의및워크숍참가자모임 ) 디머블 LED 드라이버회로는일반적으로복잡하며, 백열전구와같은고전력저항부하용으로설계된레트로핏디머와의호환을위해많은부품을필요로합니다. LYTSwitch-7 IC 는저렴하지만안정적인솔루션의필요성을고려하면서디밍호환성을해결해줍니다. 이애플리케이션노트에서는설계프로세스중파워서플라이엔지니어에게더많은제어권을부여하는스프레드시트기반애플리케이션인 PIXls Designer 를이용합니다. 이소프트웨어는 에서다운로드할수있는 PI Expert 설계소프트웨어제품군의일부입니다. 본애플리케이션노트이외에도새로운설계의시작시아주유용하게사용될엔지니어링프로토타입보드, 보고서및디바이스샘플이포함된 LYTSwitch-7 RDK( 레퍼런스디자인키트 ) 를활용할수있습니다. L FILTER V OUT BR RFDAMP R DAMP R BP RV1 C FILTER1 C FILTER2 D BUCK R PRELOAD C OUT C DAMP R FB C BP BP S LYTSwitch-7 FB D L BUCK M C C PI 그림 2. 로우사이드벅구성의일반적인 LYTSwitch-7 회로도 R LOWER R UPPER 2016 년 9 월

2 애플리케이션노트 AN-68 핀기능설명 핀이름 BYPASS(BP) 핀 기능 5.22V 서플라이레일 t CC PI 표 1. MULTIFUNCTION (M) 핀 FEEDBACK(FB) 핀 DRAIN(D) 핀 SOURCE(S) 핀 핀기능설명 모드 1: MOSFET OFF CrM 을보장하기위해인덕터감자화 (ZCD) 감지 출력 OVP 센싱 안정상태작동전압범위 : [1V 2.4V] 모드 2: MOSFET ON 라인 OVP 센싱 외부전류센싱저항을사용한 MOSFET 전류센싱 정상작동전압범위 : [V FB(REF) 0V] 고전압내부 MOSFET 전력및신호그라운드 그림 5. LYTSwitch-7 정비율컨트롤구성 T DZ 페이즈컷입력으로작동하는 LYTSwitch-7 IC 는 T ON 을조정하여비율을 1 로유지합니다. 하지만 T ON(MAX) 에도달하면내츄럴디밍이따라옵니다. 즉, 도통각이변경되면평균인덕터전류가감소하여출력전류가낮아집니다. 그림 6 ~ 9 는 DER-539 에서 LYTSwitch-7 IC 로디밍이이루어지는방식을보여줍니다. 연결된디머가없을경우출력전류는최대값입니다. t CC /T DZ = 1. T ON < T ON(MAX). D Package (SO-8) BP M FB D S 7 S 6 S 5 S 그림 6. 완전 AC 도통에서입력및출력파형 그림 3. LYTSwitch-7 핀구성 LYTSwitch-7 작동 PI LYTSwitch-7 IC 는출력전류가평균인덕터전류와동일한 CrM(Critical Conduction Mode) 벅토폴로지에서작동합니다. 페이즈컷디밍, 150 도통각출력전류가자연스럽게감소하고 t CC /T DZ = 1 비율이유지됩니다. T ON < T ON(MAX). I L I LPK V IN - V O /L BUCK V O /L BUCK <I L > TSW T ON T OFF PI 그림 7. 도통각 150 에서입력및출력파형 그림 4. CrM(Critical Conduction Mode) 인덕터전류프로파일 연결된디머가없는경우 LYTSwitch-7 IC 는피크 Current Limit 을적용하고 T ON 를제어하여일정한 Current Limit 영역의시간 (t CC ) 과데드존의시간 (T DZ ) 간에일정한비율을유지함으로써정전류 (CC) 레귤레이션을유지합니다. 2 t T CC = DZ 1

3 AN-68 애플리케이션노트 페이즈컷디밍, 90 도통각페이즈컷으로인한출력전류의추가저하. t CC /T DZ 비율이 1 미만입니다. T ON = T ON(MAX). 스위칭은입력전압강하시입력전류를늘리는피크 - 전류를기반으로합니다. 페이즈컷디밍, 60 도통각 T ON 은 T ON(MAX) 에서유지됩니다. 출력전류는자연스럽게감소합니다. 입력이낮아지면입력전류가자연스럽게올라가면서 TRIAC 디머의정상작동을유지합니다. 그림 10 은 NEMA SSL7A-2015 표준을쉽게충족하는 LYTSwitch-7 IC 의일반적인디밍곡선입니다. 그림 8. 도통각 90 에서입력및출력파형 그림 9. 도통각 60 에서입력및출력파형 CC 레귤레이션 (%) NEMA SSL7A-2015 에따른최소 LED 조명엔진의조명출력허용범위 NEMA SSL7A-2015 에따른최대 LED 조명엔진의조명출력허용범위 LYTSwitch-7 디밍곡선 PI 도통각 (θ) 그림 10. LYTSwitch-7 디밍곡선과 SSL7A-2015 제한 3

4 애플리케이션노트 AN-68 단계별설계절차 1 단계 애플리케이션변수 VAC MIN, VAC TYP, VAC MAX, f L, V O, I O, V D, 최적화파라미터입력 애플리케이션변수입력 LINE VOLTAGE RANGE 로우라인 AC 입력전압범위 VACMIN 90 V 최소 AC 입력전압 VACTYP 115 V 일반적인 AC 입력전압 VACMAX 132 V 최대 AC 입력전압 FL 50 Hz AC 메인주파수 VO 50 V 출력전압 IO 160 ma 평균출력전류사양 EFFICIENCY 0.90 효율예상치 PO 8.00 W 연속출력전력 VD 0.70 V 출력다이오드순방향전압강하 그림 11. 설계스프레드시트의애플리케이션변수섹션 입력전압범위및라인주파수표 2 에서입력전압범위및라인주파수를결정합니다. 표 2. 입력전압 VAC MIN VAC TYP VAC MAX F L (Hz) 로우라인전용 / /60 하이라인전용 유니버셜입력용 / /60 입력라인전압범위및라인주파수 정격출력전압, V O (V) 표 3 에기반하여정격 LED 출력전압을입력합니다. 최적의디밍성능을위해권장 V O 열에서선택합니다. 확장 V O 열은권장값을넘어서는디바이스를사용할수있는유연성을제공합니다. 하지만디밍응답이보장되지않으며실제프로토타입에서검증되어야합니다. 정격출력전류, I O (ma) 정격출력전류를입력합니다. 허용되는최대출력전류는 LYT7504D 의경우 400mA, LYT7503D 의경우 265mA 이며이를통해디바이스가내부 Current Limit 에도달하는것을방지합니다. I O 와 I PK 간의관계는아래와같이산정됩니다. I PK, 36. # I 출력다이오드순방향전압강하, V D (V) 출력다이오드의평균순방향전압강하를입력합니다. V D 의기본값은 0.7V 입니다. O 입력전압범위 (V AC ) 권장됨 V O 확장 V O 로우라인또는유니버셜입력용 하이라인전용 표 3. 출력전압범위 4

5 AN-68 애플리케이션노트 2 단계 LYTSwitch-7 디바이스선택 " 자동 " 을선택하면 PIXIs 에서적절한디바이스크기를선택합니다. 수동선택의경우전력표에서디바이스를선택합니다. Power (W) LYT7504D PI-8009a 단계 출력인덕턴스결정 설계스프레드시트가사용할권장인덕터스, L P(TYP) 를계산합니다. 또한 L P(MIN) 와 L P(MAX) 사이의모든값을사용할수있도록인덕턴스범위를계산합니다. 계산시작동인덕턴스와관련하여최고의성능을위해다음의설계파라미터를고려합니다. 스위칭주파수 인덕턴스가높을수록피크스위칭주파수가낮아집니다. 이를통해사용자는더나은 EMI 성능을위해스위칭주파수를조정할수있습니다. 인덕터 / 보빈크기 인덕턴스가높을수록, 턴수가많고코어크기도더클수있음을의미합니다. 라인레귤레이션 인덕턴스가높을수록라인레귤레이션은편평해집니다. 4 단계 출력인덕터유형선택 사용자는보빈유형이나기성품드럼 - 코어인덕터를선택하여사용할수있습니다. 드럼 - 초크는보빈유형인덕터보다훨씬저렴합니다. Power (W) V OUT (V) LYT7503D V OUT (V) PI 비차폐드럼 - 코어출력인덕터사용팁 LYTSwitch-7 IC 로우사이드스위칭벅토폴로지를사용하면낮은 EMI 로비차폐드럼 - 초크를사용할수있습니다. 일관된성능을위해다음의팁을권장합니다. 시스템에서인덕터의위치 ( 즉, 메인및 EMI 인덕터 ) 와역할관리에대한기본개념은이러한인덕터사이의자속커플링과마그네틱자속이도통면에단락하는것을방지하는것입니다. 입력필터인덕터와출력인덕터가모두비차폐인경우이둘사이의간격이충분해야합니다. 커패시터의케이스는알루미늄금속이므로출력인덕터와출력전해커패시터사이에충분한간격을확보하십시오. 인덕터를 PCB 의중간에금속케이스와가능한멀리배치하십시오. 출력레귤레이션및 EMI 가금속케이스내드라이브의영향을받지않는지확인하십시오. 자속이서로반대가되도록인덕터방향을정하십시오. PCB 에삽입될때드럼 - 초크의방향이유지되도록권선의시작과끝을제어해야할수있습니다. PIXls 에서공통트랜스포머코어목록중선택하거나다른코어를사용하는경우 " 커스텀 " 을선택하고파라미터를채웁니다. 드럼 - 코어에대해 " 기성품 을선택합니다. 표준값에대해서는표 4 을참조하십시오. 그림 12. 출력전력표그래프 LYTSWITCH-7 변수입력 DEVICE BREAKDOWN VOLTAGE 725 V 이스프레드시트는 725V 디바이스만지원합니다. DEVICE 자동 LYT7503D 실제 LYTSwitch-7 디바이스 ILIMITMIN 1.06 A 최소 Current Limit ILIMITTYP 1.15 A 일반 Current Limit ILIMITMAX 1.24 A 최대 Current Limit TON 2.95 us VACTYP에서고정온-타임영역동안온-타임 FSW 103 khz VACTYP에서고정 Current Limit 영역의최대스위칭주파수 DMAX 2.40 고정온-타임영역에서가능한최대듀티사이클 그림 13. 설계스프레드시트의 LYTSwitch-7 변수섹션 인덕터설계파라미터 LP_MIN 290 uh 절대최소설계인덕턴스 LP_TYP 582 uh 일반적인인덕턴스 LP_TOLERANCE 10 % 설계인덕턴스의오차 LP_MAX 873 uh 절대최대설계인덕턴스 그림 14. 설계스프레드시트의인덕터설계섹션 5

6 애플리케이션노트 AN-68 5 단계 프리휠링다이오드선택 다음에기반하여프리휠링다이오드를선택합니다. 역리커버리시간, t RR CrM 작동을통해역리커버리가더느린출력다이오드를사용할수있습니다 ( 최대 250ns). 피크역전압, PIV D 피크입력전압보다최소 25% 높은마진을가진피크역전압 (PIV) 정격을선택합니다. 순방향전류, I F 출력전류 I O 를최소정격순방향전류로사용합니다. I O 가 300mA 미만인설계에는 1A 다이오드를권장합니다. 출력전류 (I O ) 가더높은경우에는순방향전류경감곡선을확인하여해당작동온도에 2A 다이오드가필요한지결정합니다. 6 단계 출력커패시터선택 470mH 560mH 680mH 820mH 1000mH 1200mH 1500mH 표준기성품인덕터값 1800mH 2200mH 2700mH 3300mH 3900mH 4700mH 5600mH LYTSwitch-7 IC 는리플전류가높아지는대신출력커패시터가없어도작동할수있습니다. 하지만 LED 안정성을높이고디밍도중쉬머 (shimmer) 현상방지를위해리플전류제한이필요한경우가있습니다. 리플전류는출력커패시턴스및 LED 벌크저항모두의특징입니다. 따라서실제 LED 부하에따라출력커패시턴스크기를정하고특정리플전류사양에필요한최소값을결정해야합니다. 출력 OVP 레벨보다높은정격전압을가진전해커패시터를권장합니다. 7 단계 더미부하저항선택 오픈부하조건에서출력커패시터전압의점진적증가를방지하려면더미부하저항이필요합니다. 최소권장값은다음식으로구할수있습니다. R PRELOAD 8 단계 바이패스커패시터선택 VO = 1 ma BYPASS 핀커패시터의값은특히순간입력전압이 V O 미만일경우 BYPASS 핀전압이 V BP 리셋밑으로떨어지는것을방지할수있을정도로커야합니다. 대부분의설계에는정격전압이 7V 보다큰 10mF 가권장됩니다. 표 4. 표준드럼코어인덕터값 인덕터코어 / 구성변수입력 CORE EE13 EE13 트랜스포머코어입력 CUSTOM CORE NAME 커스텀코어가사용되는경우 - 여기에부품이름입력 AE mm^2 코어유효단면적 LE mm 코어유효패턴길이 AL nh/turn^2 갭이없는코어유효인덕턴스 AW mm^2 보빈의권폭 BW 7.40 mm 보빈실제권선폭 레이어 6.0 레이어수 그림 15. 설계스프레드시트의인덕터코어 / 구성변수섹션 6

7 AN-68 애플리케이션노트 9 단계 피드백저항결정다음공식을사용하여피드백센싱저항 R FB 를계산합니다. 참조 : 표 5. 권장 R UPPER 값 R FB VFB( REF) = 36. # IO R FB : 피드백센싱저항 V FB(REF) : FEEDBACK 핀레퍼런스전압 (-279 mv) I O : 출력전류 I O 를정격입력전압에맞추기위해 R FB 트리밍이필요할수있습니다. 10 단계 MULTI-FUNCTION 핀부품결정 R UPPER 선택아래표를사용하여기본 R UPPER 값을선택합니다. 입력전압범위 권장 R UPPER 로우라인전용 402kW, 1%, 0805 하이라인 / 유니버셜입력용 402kW, 1%, 1206 R LOWER 선택 R UPPER 및 R LOWER 는출력 OVP 기준점 (Threshold) VO OVP 를설정하는전압분배네트워크를구성합니다. 로우사이드구성에서출력전압은커플링커패시터를사용함으로써감지됩니다. 이방식에서는보조권선이사용되는트랜스포머기반벅인덕터가필요하지않습니다. 로우사이드구성에서 R LOWER 를선택할때는정상작동중출력 OVP 의거짓트리거를방지하도록각별히주의해야합니다. 피크 MULTIFUNCTION 핀전압은인덕턴스, V O 및입력전압의영향을받습니다. 아래의공식을사용하여로우사이드구성에서적절한 R LOWER 를계산합니다. 참조 : V R LOWER ^Low - Sideh= V MREF OUT # R - V UPPER MREF V MREF : 표 6 에제시된 MULTIFUNCTION 핀레퍼런스전압 V MREF ( 로우사이드구성 ), V 하이라인 로우라인 / 유니버셜입력용 F SW (khz) V O < 70V V O 70V > 표 6. 로우사이드구성에서레퍼런스 MULTIFUNCTION 핀전압 (V MREF ) 커플링커패시터선택커플링커패시터는로우사이드구성에서만적용할수있습니다. 100pF, COG 또는 NPO 유전체, 1kV, 세라믹커패시터를사용하십시오. LYTSWITCH 외부부품 FB 핀저항 RFB_T Ohms 피드백핀센싱저항의이론적계산 RFB Ohms 피드백핀센싱저항의표준 1% 값 M 핀부품 RUPPER kohms M-핀분배네트워크의상단저항 (E96/1%) RLOWER kohms M-핀분배네트워크의하단저항 (E96/1%) VO_OVP 62.8 V VO 과전압기준점 (Threshold) Line_OVP 452 V 라인과전압기준점 (Threshold) CC 100 pf 로우사이드벅구성용커플링커패시터 RPRELOAD 50 kohms 최소출력더미부하저항 CBP 10 uf BP 커패시터 RBP 140 kohms DC 버스에서 BP 핀까지권장풀업저항 그림 16. 설계스프레드시트의외부부품섹션 7

8 애플리케이션노트 AN 단계 디밍부품선택 최적화할메인디밍부품은표 17 에강조표시되어있습니다. Damper Resistor L VAC N R1 47 Ω 2 W RV1 140 VAC BR1 B10S-G 1000 V L1 3.3 mh C1 100 nf 250 V C2 120 nf 250 V R2 510 Ω 1 W C3 220 nf 250 V R Ω 1%, 1/8 W R Ω 1% 1/3 W R kω 1% 1/8 W C4 10 µf 16 V R6 150 kω BP S LYTSwitch-7 U1 LYT7503D Bypass Pull-up Resistor D1 US1G-13-F M FB D R7 402 kω 1% R8 100 kω L2 470 µh C5 100 pf 1000 V 52 V, 120 ma PI-8028a V C6 220 µf 63 V RTN EMI Filter RC Damper 그림 17. 로우사이드벅구성에서 LYT7503D 를사용하는 DER-539 로우라인입력 6.24W, 52V, 120mA 디머블비절연 A19 LED 드라이버 댐퍼저항댐퍼저항은디밍의댐퍼및안전보호를위한퓨즈역할을합니다 ( 안전정격퓨저블유형의저항을사용해야함 ). 그값은디머의유형, 입력전압, 출력전력및효율요구사항에따라다릅니다 High-Line Design PI 사용되는부품의차이때문에각디머마다서로다르게작동합니다. 높은래칭전류와홀딩전류가있는 TRIAC 를가진디머는일반적으로고출력부하용으로설계되었기때문에더까다롭습니다. 하이라인작동용설계역시특정출력전력에대해입력전류가로우라인에서보다낮기때문에더까다롭습니다. 그림 19 ~ 22 는저항값에따라입력전류에어떤영향을주는지보여줍니다. 이상적인파형의모양은그림 22 와같아야합니다. 하지만저항값이효율요구사항으로제한되는경우도있습니다. 지정된출력전력및입력전압에대한댐퍼저항의권장값은그림 18 에나와있습니다. 또한표 7 은다양한 LYTSwitch-7 DER 에사용되는실제디밍부품을보여줍니다. Damper Resistor (Ω) Low-Line Design DER # V O (V) I O (ma) P O (W) 라인 R DAMPER (W) R BLEED (W) C BLEED (W) 효율 (%) LL LL HL WR HL HL Output Power (W) 그림 18. 권장댐퍼레지스터값 그림 19 ~ 22 는 90 도통각의 DER-539 의입력전류에서여러댐퍼저항 (R1) 값의영향을보여줍니다. 값이증가하면댐핑효과가증가하므로링잉이억제됩니다. 표 7. LYTSwitch-7 DER 에서디밍부품값 8

9 AN-68 애플리케이션노트 Undamped Under Damped 그림 19. 댐퍼저항없는입력전류 그림 W 댐퍼저항사용시입력전류 Normally Damped Ideally Damped 그림 W 댐퍼저항사용시입력전류 그림 W 댐퍼저항사용시입력전류 서지보호 MOV 는컨트롤러 (U1) 의내부 MOSFET 및브릿지정류기 (BR1) 에서의라인서지또는팽창때문에전압스트레스를제한하는전압클램프역할을합니다. EMI 필터권장 EMI 필터는저비용 pi(π) 구성을사용합니다. 필터설계는역률및디밍성능에직접영향을미치므로전체회로성능에도매우중요합니다. 입력전류에대한 1 차측커패시터 (C1) 의효과를그림 23 에서볼수있습니다. 커패시터는높은입력전류스파이크를만드는데, 이는 TRIAC 래칭전류에긍정적이지만이로인해생기는링잉이홀딩전류보다낮아져서, 특히커패시턴스가낮은경우깜박임현상을만들수있습니다. 입력전력이 5W 미만인경우 LC 필터만가지고 EMI 를통과시킬수있습니다. 하지만대개의경우 1 차측커패시터가필요하며 47nF ~ 100nF 사이의값이권장됩니다. 그림 23. 입력전류에서 1 차측필터커패시터의효과 9

10 애플리케이션노트 AN-68 2 차측입력필터커패시터 C2 에는 100nF ~ 220nF 사이의값이권장됩니다. 높은값은 TRIAC 입력전류링잉을댐핑하는데도움이되고호환성을높일수있습니다. 하지만 230V 에서 0.9 이상의 PF 가필요한경우에는총입력커패시턴스를빠르게선택하기위해 25nF/W 를사용하십시오. 로우라인설계에서는상대적으로높은입력커패시턴스로도높은 PF 를달성할수있습니다. 필터인덕터범위는 1mH ~ 4.7mH 입니다. 입력커패시턴스값을최대화하여가능한가장작은인덕턴스를사용하십시오. 이인덕터에적합한정격전류를선택하십시오. 특히 TRIAC 가켜질때돌입전류때문에포화되는경우가청노이즈디밍이생길수있습니다. RC 댐퍼선택 RC 댐퍼회로는디머스위치의 TRIAC 가켜질때 EMI 필터의공진으로인해생기는링잉댐핑에중요한역할을합니다. 입력전류가 TRIAC 홀딩전류 (I HOLD ) 아래에서링잉되는것을방지합니다. 그림 24 는 RC 댐퍼회로가디밍도중입력전류파형에미치는영향을보여줍니다. 대부분의설계에서 R 및 C 에대한일반적인유효값은각각 510W 및 220nF 입니다. 다양한 LYTSwitch-7 DER 에서사용되는실제 RC 댐퍼값에대한레퍼런스는표 7 을참조하십시오. 디머호환성을최적화할때이러한값을시작점으로사용하십시오. 그림 24. With RC Damper 입력전류링잉에서 RC 댐퍼의효과표시 Without RC Damper RC 댐퍼배치 RC 댐퍼 (R2 및 C3) 의일반적인배치는 pi(π) 필터의뒤입니다 ( 그림 17). 이구성은대부분의리딩엣지디머에서우수한디밍비율 (>10:1) 을제공합니다. 하지만특정 TRIAC 디머모델또는브랜드의최대도통각에따라, 이값이낮은경우 ( 예 : 도통각 150 미만 ) 이러한디머를사용한최대출력전류는디머가연결되지않았을때에비해낮을수있습니다. 전류를늘리려면 RC 댐퍼를브릿지앞에배치하여도통각을늘릴수있지만이경우디밍범위가감소합니다. 그림 25 는일반적인 TRIAC 디머를사용하는 DER-539 의디밍성능에있어 RC 배치와관련된출력전류의차이를보여줍니다. 바이패스풀업저항결정디밍도중도통각이작아지면드레인의전압이낮아지며비 - 스위칭시간 ( 데드존 ) 은드레인의내부공급이컨트롤러에대한바이패스공급을더이상유지하지못하는지점까지길어집니다. 언급된상태동안바이패스전압을 4.5V 위로유지해야하며, 유지하지못할경우 IC 가리셋되고스위칭이중지됩니다. Output Regulation (%) 그림 Slider Position (TRIAC Dimmer) % IC를작은도통각까지내려서적절하게작동하도록하기위해정류된 DC 버스부터 BYPASS 핀까지그림 17에보이는풀업저항 (R BP ) 또는 R6 를추가할것을권장합니다. 권장저항은공식 6(Eq.6) 을사용하여계산됩니다. 이를통해바이패스전압이딥디밍에서도항상 4.5V보다높게유지됩니다. VO # V R BP = 250 na (Eq.6) 최대입력전압에따라전력소모가높을수있기때문에저항전력정격의크기를하이라인작동에적절하게지정해야합니다. 공식 6 을기준값으로사용하고, 딥디밍에서바이패스전압을 4.5V 보다높게유지하면서전력손실을줄이기위해필요에따라저항을조정하십시오. 설계방법요약 1. PIXls를사용하여마그네틱을설계하고필요한부품을선택합니다. 2. EMI 최적화 입력커패시턴스가높을수록호환성에유리하므로 EMI에필요한최소커패시턴스를알면디머호환성에최적화된후 EMI 통과가확실시됩니다. 3. 호환성최적화 댐퍼저항선택 RC 댐퍼선택 R BP 결정 보호기능 R C Placed BEFORE the Bridge 디밍곡선에서 RC 댐퍼배치의효과 RC Placed AFTER the Bridge SOA 보호파워업, 출력과부하또는회로단락조건에서는출력전압이낮거나없을경우플라이휠도통중인덕터에저장된에너지가방전될시간이충분하지않기때문에 CCM(Continuous Conduction Mode) 이작동하며, MOSFET 전류가안전작동영역 (SOA) 제한을초과상승하여손상을초래할수있습니다. 벅토폴로지에서는이러한상황이다른토폴로지에서보다심각하게나타납니다. LYTSwitch-7 IC 에는이러한조건을피할수있는보호기능이있으며피크전류가 500ns 내에작동 Current Limit 에도달할경우 SOA 조건이감지됩니다. SOA 펄스가감지되면다음스위칭주기가활성화되기전에인덕터전류를 0 으로리셋하기위해 8 개의스위칭펄스 (F MIN 사이클 ) 를건너뜁니다. PI

11 AN-68 애플리케이션노트 Operating ILIMIT 500 ns 1s Skip 8 Cycles PI ms PI 그림 26. SOA 스킵사이클타이밍 그림 29. MULTIFUNCTION 핀저전압오토 - 리스타트타이밍 출력쇼트보호출력쇼트가발생한경우 SOA 이벤트가트리거될때펄스스키핑모드가활성화됩니다. 출력쇼트가 2 SOA 이벤트를초과하여지속되는경우다음스위칭시도전에 100ms 오토 - 리스타트딜레이가활성화됩니다. SOA 고장이두번의 100ms 오토 - 리스타트시도후에도지속되면딜레이가 1s 로증가합니다. 입력과전압보호 MOSFET 가켜질때 MULTIFUNCTION 핀은소스로실제단락되고 R UPPER 를통과하는전류가 1mA 를초과할경우라인 OVP 가트리거됩니다. 고장이트리거되고디바이스가오토 - 리스타트하면즉시스위칭이중지됩니다. VINOVP = 1 ma# RUPPER+ VOUT (Eq.7) Operating ILIMIT 8 Cycles 100 ms 그림 27. 3개의연속 SOA 이벤트타이밍 PI 출력과전압보호플라이휠다이오드도통시간중 MULTIFUNCTION 핀의전압이 500ms 동안 V OOV (2.4V) 를초과하면출력 OVP 가트리거되고장치가오토 - 리스타트합니다. V _ = VOUT # OUT OVP 24. V V MREF (Eq.8) 과전류보호 R FB 가단락되는경우처럼내부전류제한에도달하면장치가오토 - 리스타트합니다. Internal I LIMIT 100ms 100ms 1s Drain Currentr Operating I LIMIT Overload Region Auto-Restart PI Operating T ON PI 그림 28. 1s 오토 - 리스타트 장치가 3 회연속되는 SOA 이벤트를감지하지않는경우도있습니다. MULTIFUNCTION 핀저전압으로 2 차보호가구현됩니다. MULTIFUNCTION 핀저전압보호 MULTIFUNCTION 핀전압이 500ms 동안 1V 미만으로유지되면디바이스가 1s 오토 - 리스타트를트리거합니다. 출력이단락되면이러한상황이발생할수있습니다. 그림 29 MULTIFUNCTION 핀저전압오토 - 리스타트타이밍 그림 30. 과전류보호 써멀폴드백및과열셧다운정션온도가 145 C 를초과하면써멀폴드백이시작됩니다. 출력전류는 160 C 에서과열셧다운이트리거될때까지약 -2.5%/ C 로선형적으로낮아집니다. 온도가 85 C 까지낮아지면디바이스가자동복구됩니다. 11

12 애플리케이션노트 AN % 85 C 145 C 브랜드 Lutron 모델번호 LGCL-153PLH-WH Lutron DVWCL-153PH-WH Lutron TGCL-153PH-WH 60 % 160 C Lutron Leviton CTCL-153PDH-WH IPL06 Output Current 표 8. Leviton 6674 LYTSwitch-7 을사용한 LED 드라이버호환로우라인디머의예 Temperature ( C) PI 일부디머가 LED 드라이버 " 친화적 " 이라는점을고려하여사용자는어떤디머가가장적합한지여러입력구성에서실험해볼수있습니다. 표 9 에서는그림 32 ~ 35 에표시된네가지회로구성에대한전체적인내용을요약합니다. 그림 31. 써멀폴드백및 OTP LED 호환디머에대한참고사항 백열등을더이상사용되지않게되고시판되는많은새로운디머들은 LED 친화적이므로신제품들이이러한최신디머에서만작동하는경우가많아졌습니다. 일부페이즈컷디머는디머블 LED 전구용으로설계됩니다. 이정보는일반적으로디머명판의 "LED" 표시로확인할수있습니다. 이러한디머의경우 RC 댐퍼를제거하여도호환이가능할수있습니다. 성능기준 중간 낮음 낮음 낮음 표 8에나오는일부디머는 RC 댐퍼없이 DER-539를사용하여정상적으로작동하는것이확인되었습니다. 표 9. LYTSwitch-7에대한여러입력회로구성의상대적성능비교 구성 1 구성 2 구성 3 구성 4 호환성높음중간낮음중간 효율중간중간높음낮음 BOM 원가높음높음낮음중간 디밍비율높음중간높음높음 최대도통에서디머사용시출력전류저하 12

13 AN-68 애플리케이션노트 R1 47 Ω 2 W BR1 L1 3.3 mh RC Damper C1 100 nf C2 120 nf R2 510 Ω C3 220 nf R1 47 Ω 2 W RC Damper R2 510 Ω C3 220 nf BR1 L1 3.3 mh C1 100 nf C2 120 nf PI PI 그림 32. 구성 1 DER-539 에따른레퍼런스 그림 33. 구성 2 브릿지앞에배치된 RC 댐퍼 L1 3.3 mh L1 3.3 mh RC Damper BR1 R Damper BR1 Input Filter R1 47 Ω 2 W C1 100 nf C2 120 nf R1 100 Ω 2 W C1 220 nf C2 120 nf PI PI 그림 34. 구성 3 RC 댐퍼없음 그림 35. RC 댐퍼없음, 더높은 R 댐퍼및 1 차커패시터값 13

14 애플리케이션노트 AN-68 PCB 레이아웃고려사항 그림 36 에서 EMI 필터부품은필터효율을향상시키기위해서로가까이에배치되어야합니다. EMI 필터부품 C1 및 L1 은회로기판의모든스위칭노드, 특히 U1 드레인노드, 출력다이오드 (D1), 인덕터 (T1) 로부터최대한멀리떨어진곳에배치해야합니다. 핵심 IC 부품 R3, R4, R5, R9, R10, C5 및 C4 를신중하게배치해야합니다. 이러한부품은안테나역할을하는긴패턴을최소화할수있도록컨트롤러 U1 의핀에매우가깝게, 그리고시스템동작에영향을줄수있는잠재적노이즈커플링을피할수있도록회로의고전압및 / 또는고전류스위칭노드에서가능한멀리배치하는것이좋습니다. 효과적인노이즈디커플링을위해서는바이패스서플라이커패시터 C4 를 U1 의 BYPASS 핀과 SOURCE 핀에직접배치해야합니다. 그림 8 에보이는다음스위칭회로요소의루프영역을최소화하면 EMI 생성이경감됩니다. 인덕터권선 (T1), 프리휠링정류기다이오드 (D1) 및출력커패시터 (C6) 로구성된루프영역 입력커패시터 (C2), 컨트롤러내부 MOSFET(U1), 프리휠링정류기다이오드 (D1) 및센싱저항 (R4, R5) 으로구성된루프영역 로우사이드구성의 LYTSwitch-7 IC 에는 SOURCE 핀이그라운드전위에서히트싱크로사용됩니다. 이를통해설계자는 EMI 증가없이우수한써멀관리를위한동판영역을최대화할수있습니다. EMI Filter Capacitor C1 and Inductor L1 RC Damper Resistor R2 and Capacitor C3 LYTSwitch-7 U1 Tight Loop Area Formed by the Free-Wheeling Diode (D1), Output Capacitor (C6), Inductor (T1) Fusible/Damper Resistor R1 Coupling Capacitor C5 and MULTIFUNCTION Pin Divider Resistors R5 and R9 INPUT OUTPUT Tight Loop Area Formed by Input Capacitor C2, Free-Wheeling Diode D1, MOSFET U1, Sense Resistor R3 and R4 BYPASS Pin Capacitor C4 Maximized Copper Heat Sink PI 그림 36. 벅구성에서 LYTSwitch-7 을사용한핵심루프영역을보여주는설계예제 DER-561 PCB 레이아웃 L1 4.7mH 60V, 125mA +V L VAC R1 47Ω 2W RV1 275VAC BR1 B10S-G 1000V C1 22nF 450V C2 120nF 450V R2 510Ω 2W C3 220nF 450V R10 51kΩ R6 51kΩ D1 US1J-13-F R8 100kΩ C6 220µF 80V N R4 51.1Ω 1%, 1/8W R3 0.68Ω 1% 1/3W R5 12.4kΩ 1% 1/8W C4 10µF 10V S BP LYTSwitch-7 U1 LYT7503D M FB D R9 402kΩ 1% T1 EE C5 100pF 1000V PI RTN 그림 37. 설계예제 DER-561 회로도 14

15 AN-68 애플리케이션노트 빠른디자인체크리스트 최대드레인전압피크드레인전압스트레스 (VDS) 가스타트업및고장상태를비롯한모든작동조건에서 725V 를초과하지않는지확인합니다. 최대드레인전류스타트업및고장상태를비롯한모든작동조건에서피크드레인전류를측정합니다. 인덕터포화가있는지확인합니다 ( 일반적으로제일높은동작주변온도에서발생 ). 피크전류가데이터시트에지정된최대정격절대값이하인지를확인합니다. 써멀검사최소및최대입력전압및최고주변온도모두에서최대출력파워시부품온도제한을초과하지않는지확인합니다. 설계도구 설계도구에대한최신정보는 Power Integrations 웹사이트 () 를참조하십시오. LYTSwitch-7 PIXls 설계스프레드시트는 PI Expert 를통해온라인으로 ( 액세스할수있습니다. 15

16 개정참고날짜 A 최초출시 9/16 최신업데이트에대한자세한내용은당사웹사이트를참고하십시오. Power Integrations 는안정성또는생산성향상을위하여언제든지당사제품을변경할수있는권한이있습니다. Power Integrations 는본문서에서설명하는디바이스나회로사용으로인해발생하는어떠한책임도지지않습니다. Power Integrations 는어떠한보증도제공하지않으며모든보증 ( 상품성에대한묵시적보증, 특정목적에의적합성및타사권리의비침해를포함하며이에국한되지않음 ) 을명백하게부인합니다. 특허정보본문서에서설명하는제품및애플리케이션 ( 제품의외부트랜스포머구성및회로포함 ) 은하나이상의미국및해외특허또는 Power Integrations 에서출원중인미국및해외특허에포함될수있습니다. Power Integrations 의전체특허목록은 에서확인할수있습니다. Power Integrations 는고객에게 에명시된특정특허권에따른라이센스를부여합니다. 수명유지장치사용정책 Power Integrations 의제품은 Power Integrations 사장의명백한문서상의허가가없는한수명유지장치또는시스템의핵심부품으로사용할수없습니다. 자세한정의는다음과같습니다. 1. 수명유지장치또는시스템이란 (i) 신체에외과적이식을목적으로하거나, (ii) 수명을지원또는유지하거나 (iii) 사용지침에따라올바로사용하는경우에도동작의실패가사용자의상당한부상또는사망을초래할수있는장치또는시스템입니다. 2. 핵심부품이란부품의동작실패가수명유지장치또는시스템의동작실패를초래하거나, 해당장치또는시스템의안전성및효율성에영향을줄수있는수명유지장치또는시스템에사용되는모든부품입니다. PI 로고, TOPSwitch, TinySwitch, SENZero, SCALE-iDriver, Qspeed, PeakSwitch, LYTSwitch, LinkZero, LinkSwitch, InnoSwitch, HiperTFS, HiperPFS, HiperLCS, DPA-Switch, CAPZero, Clampless, EcoSmart, E-Shield, Filterfuse, FluxLink, StakFET, PI Expert 및 PI FACTS 는 Power Integrations, Inc. 의상표입니다. 다른상표는각회사고유의자산입니다. 2016, Power Integrations, Inc. Power Integrations 전세계판매지원지역 본사 5245 Hellyer Avenue San Jose, CA 95138, USA. 본사전화 : 고객서비스 : 전화 : 팩스 : 전자메일 : usasales@power.com 중국 ( 상하이 ) Rm 2410, Charity Plaza, No. 88 North Caoxi Road Shanghai, PRC 전화 : 팩스 : 전자메일 : chinasales@power.com 독일 Lindwurmstrasse Munich Germany 전화 : 팩스 : 전자메일 : eurosales@power.com 독일 HellwegForum Ense Germany 전화 : igbt-driver.sales@power.com 이탈리아 Via Milanese 20, 3rd. Fl Sesto San Giovanni (MI) Italy 전화 : 팩스 : 전자메일 : eurosales@power.com 일본 Kosei Dai-3 Bldg , Shin-Yokohama, Kohoku-ku Yokohama-shi, Kanagawa Japan 전화 : 팩스 : 전자메일 : japansales@power.com 싱가포르 51 Newton Road #19-01/05 Goldhill Plaza Singapore, 전화 : 팩스 : 전자메일 : singaporesales@power.com 대만 5F, No. 318, Nei Hu Rd., Sec. 1 Nei Hu Dist. Taipei 11493, Taiwan R.O.C. 전화 : 팩스 : 전자메일 : taiwansales@power.com 중국 ( 센젠 ) 17/F, Hivac Building, No. 2, Keji Nan 8th Road, Nanshan District, Shenzhen, China, 전화 : 팩스 : 전자메일 : chinasales@power.com 인도 #1, 14th Main Road Vasanthanagar Bangalore India 전화 : 팩스 : 전자메일 : indiasales@power.com 대한민국 RM 602, 6FL Korea City Air Terminal B/D, Samsung-Dong, Kangnam-Gu, Seoul, , Korea 전화 : 팩스 : 전자메일 : koreasales@power.com 영국 Cambridge Semiconductor, a Power Integrations company Westbrook Centre, Block 5, 2nd Floor Milton Road Cambridge CB4 1YG 전화 : +44 (0) 전자메일 : eurosales@power.com