Product Highlights Cost Effective Linear/RCC Replacement 가장저렴한비용과부품수, 정전압, 정전류 (CV/ CC) 솔루션 바이어스권선피드백으로최적화 75% 까지경량화된파워서플라이로선적비용절감 CV/CC 솔루션으로바이어스된 1 차측은 2 차측부품을 10 에서 20 여개를줄여시스템비용절감 단락회로와오픈루프고장보호용오토리스타트를완전히통합 외부부품비용을절감 EMI 를상당히감소시키도록최적화된스위칭특성을갖는 42 khz동작 저렴하고작은크기의 EE13 코아로 3W 출력 Much Higher Performance Over Linear/RCC 유니버셜입력범위로써전세계에서동작가능 전력손실을 70% 까지감소 케이스크기감소 2 차측피드백이없는 CC/CV 출력특성 시스템레벨온도보호와전류제한보호 바이어스커패시터하나를추가하여단일고장시요구사항을충족시킨다. CC 범위에서제어된전류는고유의소프트스타트를제공한다. 포토커플러피드백으로출력전압정밀도향상 EcoSmart Extremely Energy Efficient 무부하, 265VAC 에서 300mW 미만소비 Blue Angel, Energy Star, EC 요구사항충족 전류감지저항불필요 효율최대화 Applications 3W 이하어플리케이션에서리니어트랜스포머대체 셀룰러폰, 무선전화기, PA, 디지탈카메라, MP 3/ 휴대용오디오, 면도기등충전기 홈어플라이언스, 백색가전, 소비자가전 정출력전류 LE 조명어플리케이션 TV 스탠바이, 다른보조서플라이 escription LinkSwitch 는리니어트랜스포머 /RCC 충전기와아답터를대체하기위해같거나낮은시스템가격으로더높은성능과에너지효율을갖도록특별히디자인되었다. LNK520 은 LNK500 과동등하지만바이어스권선피드 Figure 1. (a) 일반적인어플리케이션 최적화된회로가아님. (b) 출력특성오차포락선 Table 1. Note : 1. 밀폐된아답터내에서설계된출력파워는주위온도 50 에서측정되었다. 2. 출력특성에서확인된 Min(CV 전용설계 ) 와 Typ(CV/CC 충전기설계 ) 파워점은그림 1(b) 를참조하라. 3. 파워를증가시키기위해서는더높은 reflected 전압트랜스포머디자인을사용하라 Key Application Consideration 섹션을참조하라. 4. Part Odering Information 을참조하라. 백의사용에대해최적화되었고 EMI 를감소시키기위한스위칭특성을향상시킨다. 게다가바이어스와출력권선이자기적으로잘커플링되면, 출력전압부하레귤레이션은향상될수있다. 75% 까지의효율과 300 mw 미만의무부하소비전력으로, LinkSwitch 솔루션은리니어디자인에비해최종유저의에너지를절감하여 1 년내에파워서플라이비용에대한댓가를충분히얻을수있다. LinkSwitch 는 700V 파워 MOSFET, PWM 컨트롤, 고전압스타트 - 업, 전류제한과서멀셧다운회로를하나의 IC 로통합하였다. ecember 2004
Figure 2. 블럭다이아그램 Pin Functional escription RAIN() Pin: 파워 MOSFET 드레인연결. 스타트 - 업에필요한내부동작전류공급. 드레인전류에대한내부전류제한감지포인트 CONTOL(C) Pin: 듀티싸이클과전류제한컨트롤에대한에러증폭기와피드백전류입력핀. 정상동작중에내부바이어스전류를공급하기위한내부션트레귤레이터연결. 또한, 서플라이바이패스와오토리스타트 / 보상커패시터와의연결점으로서사용된다. Figure 3. 핀배열 SOURCE(S) Pin: 고전압파워그라운드용출력 MOSFET 소스연결. 1 차측컨트롤회로접지와레퍼런스포인트. 2 12/04
LinkSwitch functional escription 듀티싸이클, 전류제한과동작주파수와 CONTROL 핀과의관계는그림 4 에있다. 그림 5 는 LinkSwitch 동작을아래에설명하기위해사용된일반적인파워서플라이회로도아웃라인이다. Power Up 파워업하는동안 VIN 이처음공급되기때문에 ( 그림 5), CONTROL 핀커패시터 C1 은내부적으로 RAIN 핀과 SOURCE 핀에연결된고전압스위칭전류소스를통하여충전된다 ( 그림 2 참조 ). CONTROL 핀전압이 SO URCE 핀과약 5.6V 차이가나면, 고전압전류소스가오프되고, 내부컨트롤회로는활성화되며, 고전압내부 MOSFET 은스위칭을시작한다. 이포인트에서 C1 에축적된전하는칩의내부소비전력을공급하는데사용된다. Constant Current(CC) Operation 출력전압과트랜스포머바이어스권선사이에걸리는 reflected 전압이직선적으로증가함에따라, R1 을통해흐르는피드백 CONTROL 전류 IC 는증가한다. 그림 4 와같이, 내부전류제한은 IC 를증가시켜 IC 가 ICT 와같아질때 ILIM 에도달한다. 내부전류제한 vs. IC 특성은파워서플라이출력전압이상승해도일정한파워서플라이출력전류를공급하기위해디자인되었다. Constant Voltage(CV) Operation IC 가일반적으로 2mA( 그림 4) 인 ICS 를초과하면, 최대듀티싸이클은감소한다. 파워서플라이입력전압에의존하는 IC 값에서, 듀티싸이클제어는 LinkSwitch 피크전류를내부전류제한값이하로제한한다. 이포인트에서, 파워서플라이는 CC 에서 CV 동작으로전환한다. 일반적인유니버셜입력디자인의최소입력전압에서, 이변화는대략적으로 30% 듀티싸이클에서발생한다. 따라서 R1( 그림 5) 은 VOUT 이최소파워서플라이입력전압에서의도된값일때, IC 값이대략 ICT 와같은값으로이끌어내기위해선택된다. R1 의최종선택은회로디자인의나머지가완료되었을때한다. 듀티싸이클이대략 4% 아래로떨어질때, 주파수는감소하고, 감소된주파수는가벼운부하조건에서에너지소비를감소시킨다. Auto-Restart Operation 출력회로의쇼트또는오픈루프와같은고장상태가 CONTROL 핀으로의외부전류흐름을막을때, 커패시터 C1 은 4.7V 까지방전한다. 4.7V 에서, 오토리스타트는활성화되고, 이는 MOSFET 을오프시키고컨트롤회로를저전류고장보호모드로만든다. 오토리스타트에서, LinkSwitch 는고장상태가제거되었을때, 정상적인파워서플라이동작으로복구될수있도록주기적으로파워서플라이를리스타트한다. Figure 4. CONTROL 특성 Figure 5. 파워서플라이회로개요 12/04 3
Figure 6. 포토커플러피드백으로정밀한 CV 레귤레이션을제공하는파워서플라이회로개요 위에설명한특성은 2 차측전압또는전류피드백필요없이대략적인 CV/CC 파워서플라이출력을공급한다. 출력전압레귤레이션은 C2 에걸리는전압이 reflected 출력전압을얼마나잘따라가는가에영향을받는다. 이트랙킹은트랜스포머출력과바이어스권선간커플링의영향을받는다. 정밀한커플링은 CV 레귤레이션을향상시키고, 단지낮은값의저항 R2 만필요로한다. 나쁜커플링은 CV 레귤레이션을나쁘게하고바이어스권선전압파형에서누설인덕턴스스파이크를필터하기위해높은값의저항 R2 가필요하게된다. 표준트랜스포머구조기법이사용된이회로는리니어트랜스포머보다훨씬좋은출력부하레귤레이션을제공하고, 많은저전력어플리케이션에서이상적인파워서플라이솔루션을만들게한다. 더정밀한부하레귤레이션이필요하다면, LinkSwitch 에의해제공된정출력특성을사용할지라도, 포토커플러구성을사용할수있다. Optional Secondary Feedback 그림 6 은출력전압레귤레이션을향상시키기위해포토커플러피드백과같이 LinkSwitch 를사용한일반적인파워서플라이회로의아웃라인이다. 1 차측에서, 회로는그림 5 와단지포토커플러 U1 트랜지스터를 R1 에병렬로연결한것만다르다. 2 차측에서, 전압감지회로부품 R4, VR1 과 U1 LE 를추가하여전압피드백신호를공급한다. 향상된출력전압오차와케이블전압강하보상이필요하면더정밀한레퍼런스를필요로하지만, 예제에서는단일제너 (VR1) 레퍼런스를사용한다. R4 는 VR1 의바이어스를공급한다. 레귤레이션된출력전압은 VR1 제너전압과 U1 LE 의순방향전압강하의합과같다. R5 는출력리플때문에일어나는 U1 LE 피크전류를제한하기위한선택적인저저항이다. U1 전류와 VR1 의저항기 울기에대한제조업체의사양은 R5 의필요여부를결정하기위해검토되어져야한다. 파워서플라이가정전류범위에서동작할때, 예를들면배터리충전시스타트업에서, 출력전압은 U1 과 VR1 으로결정되는전압피드백경계값이하이고, 포토커플러는완전히오프된다. 이범위에서, 회로는그림 5 에서 C2 에인가되는전압을참조하여먼저설명한것과똑같이동작하고, 출력전압이증가함에따라 R1 에흐르는전류는증가하고, LinkSwitch 내부전류제한은비슷한 CC 출력특성을공급하기위해조정된다. 출력이 U1 과 VR1 에의해설정된전압피드백경계값에도달하면, 포토커플러는온된다. 파워서플라이출력전압이더이상증가하면 U1 트랜지스터전류가증가한다. LinkSwitch 에서 CONTROL 전류가증가한결과는그림 4 에따라서듀티싸이클이감소하고, 그에따라출력전압레귤레이션을유지한다. 그림 7 은출력특성에대한포토커플러의영향이다. 사선으로둘러싸인면적은포토커플러가사용되지않았을때가장악조건파워서플라이 C 출력전압과전류오차 (unit-to-unit 와입력전압범위이상 ) 를나타낸다. 고유한 ( 포토커플러가없는 ) 출력특성의일반적인예는점선이다. 이는 U1, R4, R5 VR1 이제거되었을때나타날수있는특성이다. 포토커플러피드백은그림에서실선으로표시된특성을나타낸다. 그림 7 의부하변화에대한화살표는배터리충전중에일반적으로나타나는출력특성의궤적이다. 두개의특성은출력전압이상승할때까지는똑같지만전압피드백경계값에도달되면그림에서보듯이분리된다. 이는그림 7 에서표시한고유한 CC 에서 CV 로변환점에서전압피드백경계값이출력전압이상일때볼수있는특성이다. 4 12/04
Figure 7. 포토커플러가파워서플라이출력특성에미치는영향 Figure 8. 포토커플러레귤레이션이있는출력특성 ( 전압피드백경계값이감소 ) 그림 8 은전압피드백경계값이고유 CC 에서 CV 변환점에서의전압보다낮게설정되어있는경우이다. 이경우, 출력전압이상승함에따라, 2 차측피드백회로는고유 CC 에서 CV 변환이발생하기전에제어한다. 실제배터리충전기어플리케이션에서, 이는간단하게출력전압을낮은값으로제한한다. 그러나실험벤치테스트에서는, 파워서플라이출력특성을낮은출력전류에서시작하여점차부하를증가시켜테스트하는것이종종더편리하다. 이경우, 포토커플러피드백은그림 8 에서처럼피크출력파워커브에도달될때까지출력전압을조절한다. 이조건하에서, 출력전류는피크파워포인트에도달되고, 포토커플러가오프될때까지상승시키기위해지속될것이다. 포토커플러가오프되면, CONTROL 핀피드백전류는 R1 에의해결정되고출력전류는그림에서처럼고유 CC 특성으로돌아간다. 부하변동의이러한형태는일반적으로배터리충전기에서는발생하지않기때문에, 실제어플리케이션에서는출력전류는결코고유의정전류값을오버슈트하지않는다. 몇몇어플리케이션에서는, 부하변동방향과관계없는약간의출력오버슈트를피하기위해서필요할수도있다. 이목적을이루기위해, 최소전압피드백경계값은 VO(MAX) 에설정되어야한다. 이는고유특성의 CC 에서 CV 로의변환점에서전압은항상전압피드백경계값이하에서발생할것을보장한다. 그러나, 고유 CV 특성 12/04 5
Figure 9. LNK520 을사용한고압측구성 : (a) 회로개요도 (b) 일반적인출력특성포락선 오차가포토커플러피드백회로의오차가추가되었기때문에, 출력전압의오차가증가된다. 또한 LNK520 은그림 9(a) 와같이고압측구성으로사용될수있다. 이구성은비슷한 CC/CV 파워서플라이특성이있는매우적은부품수의솔루션을제공한다. 일반적인출력특성곡선은은그림 9(b) 이다. 이구성은출력 CC 오차가크거나규정되어있지않은매우저렴한충전기와아답터어플리케이션에이상적이다. 일반적인어플리케이션은리니어트랜스포머의대체가요구되는저렴한충전기와아답터를포함한다. 고전압 C 입력이있는어플리케이션에서, 회로는입력정류용다이오드, EMI 필터쵸크와입력커패시터를제거하여훨씬간단해진다. 이러한형태의일반적인어플리케이션은가정용가전과산업용설비보조서플라이를포함한다. 고압측구성에서, CONTROL 핀은 C2 에인가된전압에서발생된피드백전류를 R1 을통해받는다. 처음으로, 이전압은 LNK520 스위칭싸이클의오프타임동안 VOUT 이 1 차측에반영되고 C2 에인가되어나타나기때문에 VOUT 에비례한다. 따라서출력 CV 레귤레이션은 C2 에인가된전압이출력전압을얼마나잘따라가느냐에따라결정된다. 이트랙킹은에러를발생시키는트랜스포머누설인덕턴스에의해영향받는다. R2 와 C2 에의해부분적으로필터되는이에러는출력 CV 레귤레이션특성에서기울기를야기시킨다. LNK520 은피드백전압을트랙킹하는바이어스권선을가지고사용하는데있어최적화되어있고, 일반적으로출력전압은그림 9 (a) 의고압측구성보다더좋다. 결과적으로, 고압측구성에서증가된누설에러는그림 9(b) 의출력 CC 특성면적에의해표시된것처럼출력전류를증가시켜출력전압을떨어뜨린다. 한주의를기울여야한다. LNK520 내부 MOSFET 스위칭특성은특히방사스펙트럼 (>30 MHz ) 에서 EMI 를매우많이감소시키도록디자인되었다. 그러나, SOURCE 패턴면적은최소화되어야하고 EMI 필터는 SOURCE 노드로부터가능한멀리떨어져야한다. 고전압 C 입력전압이필요한어플리케이션에서시스템레벨 EMI 필터링은일반적으로파워서플라이에서멀리떨어져있고 PCB 레이아웃은덜치명적이다. Applications Example 그림 10 의회로는저압측구성에 LinkSwitch 를사용한유사한정전압 / 정전류 (CV/CC) 의일반적인구성이다. 이디자인은 5.5V 의정상피크파워에서의전압과 500 ma 의전류로 2.75W 를전달한다 ( 그림 11). 효율은 85 VAC~265VAC 의입력범위에서 65% 이상이다. 브릿지정류기 1~4 는 AC 입력을정류한다. 정류된 AC 는 C1, C2 에의해평활되고 L1 과같이파이 (π) 필터로디퍼런셜모드전도성 EMI 를필터한다. 저항 RF1 은 1 차측회로의쇼트와입력서지로부터회로를보호하기위해잘녹고불에타지않는타입이고부가적으로디퍼런셜 EMI 필터링을제공한다. 42 khz의스위칭주파수는 Y- 커패시터없이간단한 EMI 필터를사용할수있도록하면서국제적인 EMI 규격을충족시킨다. 파워가공급되면, 고전압 C 는 LinkSwitch(U1) 의 RA IN 핀에인가된다. 그리고 CONTROL 핀커패시터 C5 는내부적으로 RAIN 과 SOURCE 핀에연결된스위칭된고전압전류소스를통하여충전된다. CONTROL 핀이 SOURCE 핀과약 5.6V 의차이가나면, 내부전류소스는오프된다. 내부컨트롤회로는활성화되고, 고전압 MOSFET 은 IC 에파워를공급하기위해 C5 의에너지를사용하여스위칭을시작한다. 고압측구성에서, SOURCE 핀과회로의패턴은스위칭노드의형태를이룬다. EMI 성능을최적화하는데특별 6 12/04
Figure 10. LinkSwitch 를사용한 2.75W 정전압 / 정전류 (CV/CC) 충전기 Figure 11. 그림 10 회로에서측정된출력특성 트랜스포머의 2 차측은부하에 C 출력을공급하기위해 7 과 C6 에의해정류되고필터된다. LinkSwitch 는 1 차측에서정전압과정전류범위를컨트롤하여 2 차측을간단화시킨다. 이는 1 차측바이어스전압을모니터링하여실행된다. 다이오드 5, C4, R1 과 R2 는 1 차측클램프네트워크형태를이룬다. 이는누설인덕턴스로인한피크 RAI N 전압을제한한다. 저항 R2 는 U1 이온되었을때 5 를통하는역전류를제한하여느리고, 저렴한정류다이오드를사용할수있게한다. 슬로우다이오드의선정은 12/04 7
방사 EMI 를향상시키고, 특히무부하에서 CV 레귤레이션을향상시킨다. CV 레귤레이션중에출력은턴비에의해증가된 1 차측바이어스전압과같아진다. 바이어스전압은 CONTRO L 핀전압 ( 약 5.7V), 바이어스피드백저항 R4 에인가된전압, 6B 의순방향전압의합이다. 저항 R3 은이저항에인가되는전압강하가작기때문에무시될수있다. CV 동작에서, R4 에인가된전압은 CONTROL 핀전류 ICT(2.15mA) 에 R4 의저항값을곱한것과같다. 출력부하가감소함에따라, 출력과바이어스전압이증가하고증가된전류가 CONTROL 핀에흐른다. CONT ROL 핀으로흐르는전류가 ICS(~2mA) 를초과하면, 듀티싸이클은출력의레귤레이션을유지하고 2.15mA 의 CONTROL 핀전류에서 30% 에도달하도록감소하기시작한다. 가벼운부하또는무부하상태에서, 듀티싸이클이약 4% 에도달하면, 스위칭주파수는더가벼운부하와무부하입력파워를공급하기위해 44 khz에서 29 khz로감소된다. 출력부하가증가하면, 피크파워지점 (0.5 LP I²LIM f) 은초과된다. 따라서출력전압과 1 차측바이어스전압은감소한다. 바이어스전압에서감소에비례하여내부 LinkSwitch 전류제한 ( 전류제한컨트롤 ) 을낮추는 CO NTROL 핀전류의감소를초래한다. 정전류 (CC) 동작은 1 차측전류제한을감소시켜 2 차측출력전류를컨트롤한다. 전류제한감소특성은출력전압과바이어스전압이감소할때, 거의일정한출력전류를유지하기위해최적화되어있다. 부하가훨씬증가하고 CONTROL 핀전류가약 0.8mA 이하로되면, CONTROL 핀커패시터 C5 는방전할것이고, LinkSwitch 는오토리스타트동작에진입할것이다. 전류제한컨트롤은 2 차측전류감지부품 ( 감지저항, 트랜지스터, 포토커플러와관련부품 ) 을필요없게한다. 2 차측감지회로를제거하면효율을상당히향상시키고, 케이스크기가감소되고그와관련된이익이발생한다. Key Application Considerations esign Output Power Table 1( 이전페이지 ) 은다음조건하에서얻을수있는최대연속출력파워이다. 1. 최소 C 입력버스전압은 90V 또는그이상이다. 이는유니버셜입력에서는 W 당 3uF, 더블러입력단인 230VAC 또는 115VAC 입력에서는 W 당 1uF 의필터커패시터에상응한다. 2. 디자인은 40V 에서 80V 범위에서일반적인 1 차측인덕턴스와 VOR 을갖는불연속모드플라이백컨버터이다. 3. 쇼트키정류다이오드가있는 5V 2 차측출력 4. 65% 의추정효율 5. 이부분은기능정지온도또는 100 이하를유지시키도록하는충분한구리면적을위해솔더된 SOU RCE 핀이실장된보드이다. 6. 총저항 2.2Ω 의출력케이블 게다가온도환경 ( 밀봉, 통풍, 오픈프레임등 ) 에서, 지정된어플리케이션에서 LinkSwitch 의최대출력파워성능은트랜스포머코아크기, 효율, 1 차측인덕턴스오차, 최소규정입력전압, 입력단커패시턴스, 출력전압, 출력다이오드순방향전압강하등에좌우되고, Table 1 에서의값과는다를수있다. Transformer esign 대략적으로 CV/CC 출력을공급하기위해서, 트랜스포머는불연속로디자인되어야한다. 트랜스포머에저장된모든에너지는 MOFET 오프타임동안에 2 차측으로전환된다. 불연속모드에서에너지변환은라인전압에독립적이다. 정전류동작진입보다우선인피크파워지점은트랜스포머가전달하는최대파워에의해정의된다. 전달되는파워 P 는 P=0.5 LP I² f 로표현된다. 여기서 LP 는 1 차측인덕턴스, I² 는 1 차측피크전류의제곱, f 는스위칭주파수이다. 분석을간단하게하기위해, 데이타시트파라미터테이블은 I²f 의계수로서술한다. 이는전류제한제곱과피드백파라미터 ICT 를정상화하는스위칭주파수의곱이다. 이는파워서플라이에서 LinkSwitch 로인한피크파워지점의변화를설명하는단일 term 을제공한다. 1 차측인덕턴스오차가피크출력파워지점 (CC 특성의시작 ) 을결정하는식의일부이기때문에, 이파라미터는적절히제어되어야한다. ±24% 의정전류오차를추정하기때문에, 1 차측인덕턴스오차는 ±7.5% 또는더좋아야한다. 이는표준저가형이고, 갭크기가보통 0.8 mm 또는그이상인경우, 센터갭기법을사용하여이룰수있다. 더작은갭인경우도가능하지만, 일반적이지않고, 더정밀한페라이트 AL 오차가필요하다. 필름갭과같은다른갭기법은피크파워지점오차에서성능향상과관련된더정밀한오차 (±7% 또는그이 8 12/04
상 ) 를가능하게한다. 이에대해서는트랜스포머업체와상의하라. 코아갭은평탄해야한다. 특히작은갭에서울퉁불퉁한코아갭은 1 차측인덕턴스에서자속밀도의변화를야기시키고 ( 부분포화 ), 정전류범위을비선형적이게한다. 균일한갭을확인하기위해서, C 소스에서서플라이로공급하는동안에 1 차측전류파형의모양을검사하는것을권장한다. 기울기는 di/dt=v/l 로정의되고, MOSFET 온타임내내일정하게유지되어야한다. 전류증가의기울기에서약간의변화는균일하지않은갭을나타낸다. LCR 브릿지를사용하여만든측정기를단독으로믿어서는안된다. 일반적으로이러한장비들은단지수밀리암페어의전류로측정하기때문이다. 이는코아에서균일하지않은갭을보여주는높은자속밀도를발생시키기에불충분하다. 센터갭을사용하는일반적인 EE16 또는 EE13 코아에서, 0.08mm 갭은표준고용량제품에서 10% 의 1 차측인덕턴스오차를유지되도록한다. 이는 EE13 코아가무부하소비전력이 300mW 미만인 2.75W 까지디자인에사용될수있게한다. 바깥쪽에필름갭을사용하면 3W 까지디자인에서인덕턴스오차를 ±7% 또는그이상으로감소시킬수있다. 더큰 EE16 을사용하면 3W 출력에서센터갭을할수있다. EE13 코아크기는공간이제한된디자인에매력적이거나 EE16 에비해가격잇점이있다. 트랜스포머턴비는 40V 에서 80V 의 VOR( 턴비에 2 차측에의해 1 차측으로유기되는 reflected 출력전압 ) 을공급하도록선택되어야한다. 높은 VOR 은 LinkSwitch 의출력파워성능을증가시키지만또한무부하소비전력도증가시킨다. 이것은더높은값도무부하소비전력이관련없는디자인에사용할수있게한다. 그러나충전기어플리케이션에사용될때출력특성의상한값에서디바이스의온도상승이수용가능한지주의해야한다. 모든경우에서, 불연속모드동작은유지되어야하고파워서플라이출력특성의 CC 범위에서의선형성은바이어스전압의영향을받는다. 이것이어플리케이션에서중요한측면이라면, 출력특성은디자인을마무리하기전에확인되어야한다. Output Characteristic Variation 디바이스오차와외부회로는 LinkSwitch 파워서플라이출력특성의전체적인오차를좌우한다. LNK520, 2.75 W 디자인에대한추정피크파워지점의오차는대량생산에서전체변화에대해전압한계는 ±10%, 전류한계는 ±24% 이다. 이는디바이스와트랜스포머오차 (± 7.5% 추정 ), 라인변동을포함한다. 더낮은파워디자인은더나쁜정전류선형성을가질수있다. 피크파워지점에서부터출력부하가감소함에따라트랙킹에러가부하터미널과비교하기때문에출력전압은상승할것이다. 이러한에러의원인은, 주원인인누설인덕턴스를포함하여케이블전압강하, 출력다이오드순방향전압강하이다. 부하가감소하면, 1 차측동작피크전류는감소하고더불어클램프커패시터의피크충전을감소시키는누설인덕턴스에너지를감소시킨다. 일반적으로출력전류가 2mA 보다적은, 매우적은또는무부하에서, 출력전압은 2 차측의누설인덕턴스피크충전때문에상승한다. 이전압상승은무부하소비전력을거의변화시키지않는작은더미부하로감소시킬수있다. 출력전압부하변동은포토커플러와 2 차측레퍼런스를추가하여전체부하범위에대해향상시킬수있다 ( 그림 6). 2 차측레퍼런스는오로지올바른정전류특성을유지하는정상피크파워지점에서전압이상의피드백을공급하기위해서디자인되었다. Component Selection 그림 10 의회로는 LinkSwitch 서플라이에필요한중요부품의아웃라인이다. Clamp iode 5 다이오드 5 는정격전압이 600V 또는그이상인울트라 - 패스트 (trr<50ns), 패스트 (trr<250ns) 또는표준리커버리다이오드를쓸수있다. 표준리커버리다이오드는 CV 특성을향상시키기때문에권장되지만, 정확한역회복시간을보장하기위해 glass-passivated 형태 (1N 400xGP) 이어야한다. Clamp Capacitor C4 커패시터 C4 는 500V, 100pF 에서 1000pF 범위내의커패시터이어야한다. 저가세라믹디스크를권장한다. 이부품의오차는출력특성에미미한영향을주기때문에표준 ±5%, ±10%, ±20% 오차어느것이든가능하다. 330pF 은 R1 으로반복하여얻은좋은초기값이다. Clamp Resistor R1 R1 의값은고압측에서 RAIN BVSS 정격에적당한마진이있는가장높은값으로선택하여야한다. 일반적으로, C4 의값은최소화되어야하고 R1 값은최대화되어야한다. CONTROL Pin Capacitor C5 커패시터 C1 은스타트 - 업하는동안 LinkSwitch 에전력을공급하기위해사용되고, 오토리스타트주파수를설정한다. 배터리부하를가지고있는디자인에서, 이부품은 0.22 μf의값을가져야하며, 저항부하에대해서는 1 μf이어야한다. 이는스타트 - 업하는동안출력전압이레귤레이션에도달하는충분한시간임을보장한다. 정격전압이 10V 또는그이상인어떤커패시터타입도사용가능하다. 12/04 9
Bias Capacitor C3 커패시터 C3 은 1uF, 50V 전해커패시터타입이어야한다. 정격전압은바이어스권선에인가된 20V 부터 30V 까지유지한다. 더낮은값은불충분한레귤레이션을유발한다. Flyback Resistor R4 R1 의값은서플라이의피크출력파워지점에서약 2.15mA 피드백전류를 CONTROL 핀으로공급하기위해선택한다. 실제값은디자인하는동안선택하는, 일반적으로 20V 에서 35V 범위인, 바이어스전압에의해좌우된다. 더높은바이어스전압값은무부하소비전력을증가시킬것이다. 1%, 0.25W 의어떤저항도적합하다. Output iode 7 PN 패스트, PN 울트라 - 패스트또는쇼트키다이오드들은서플라이의효율목표에따라서사용될수있다. 쇼트키다이오드는 PN 다이오드보다높은효율을제공한다. 이다이오드의정격전압은출력전압에턴비를통해변환된입력전압의합을견딜수있도록충분해야한다 ( 일반적으로 50V 의 VOR 은 50V 의다이오드 PIV 가필요하다 ). 슬로우리커버리다이오드는권장하지않는다 (1N400x 타입 ). Output Capacitor C6 커패시터 C6 은자체전압과리플전류사양을초과하지않도록선택하여야한다. 낮은등가직렬저항 (ESR) 인커패시터의선택은출력리플의피크 - 피크를감소시키고, 전체적인서플라이동작효율을향상시킬것이다. LinkSwitch Layout Considerations Primary Side Connections SOURCE 와연결된구리면적은 LinkSwitch 디바이스의온도상승을최소화시키기위해최대화되어야한다. CONTROL 핀커패시터 C5 는 SOURCE 와 CONTROL 핀에가능한가깝게위치되어야한다. 1 차측의스위칭노드에서부터 2 차측과 AC 입력까지의 EMI 커플링을최소화하기위해, LinkSwitch 는트랜스포머의 2 차측과 AC 입력에서떨어진곳에위치되어야한다. 스위칭 RAIN 노드에연결된모든 PCB 패턴의길이와구리면적은 EMI 방사를제한하기위해최소값을유지하여야한다. Y-capacitor Y- 커패시터가필요하면, Y- 커패시터는트랜스포머 2 차측출력그라운드핀과 1 차측대용량커패시터의 (+) 단자에가깝게연결되어야한다. 이런위치는 Y- 커패시터의 EMI 효과를최대화하고, 컴몬모드서지테스트에서의문제발생을막는다. Quick esign Checklist 어떠한파워서플라이디자인에서, 모든 LinkSwitch 디자인은가장악조건에서부품사양을초과하지않는다는것을확인한것에대해증명되어야한다. 다음에오는실행가능한테스트의최소설정을강력히권장한다. 1. 최대드레인전압 최대입력전압과피크출력파워에서 VS 가 675V 를초과하지않음을검증하라. 2. 최대드레인전류 최대주위온도, 최대입력전압과피크출력파워에서, 스타트 - 업시드레인전류파형이트랜스포머의포화또는 leading edge 전류스파이크를초과하는어떤징후가있는지검증하라. LinkSwitch 는온 - 싸이클의조기종료를방지하기위해 200ns 의최소 leading edge 공백시간을가지고있다. Leading edge 전류스파이크결과가 200ns 공백주기의끝부분에서전류제한값이하임을검증하라. 3. 온도체크 피크출력파워, 최소입력전압과최대주위온도에서, 온도규정이 LinkSwitch, 트랜스포머, 출력다이오드와출력커패시터를초과하지않는지를검증하라. 충분한온도마진은데이타시트에명기된 LinkSwitch 의 RS(ON) 의부품간변화를허용한다. 로우라인, 피크파워에서, 100 의최대 Link Switch SOURCE 핀온도는이러한변화를허용할수있도록권장된다. 4. 중앙출력특성 로우라인과하이라인중간값에서일반적인 1 차측인덕턴스를가진트랜스포머를이용하여, 피크파워지점이정확한출력전압에서의도된정상출력전류의 4% 내에서발생함을검증하라. 피크파워지점이발생하지않으면, 디자인은전체오차한계가충족하는것을보장하기위해개량 (LP 를증가시켜 ) 되어야한다. Selecting Between LNK500 and LNK520 LNK500 과 LNK520 은 LinkSwitch 디바이스의회로위치가다르다. LNK500 은고압측동작용으로디자인되었고, LNK520 은저압측동작용으로디자인되었다. 그러나 LNK520 어떤어플리케이션에서는고압측구성에사용될수있다. 그림 9 와부연설명을참조하라. Table 2 는디바이스를사용하기위해선정하는데필요한고려사항을요약한것이다. esign Tools 디자인에대한최신정보는 Power Integrations 웹싸이트에서찾을수있다. : www.powerint.com 10 12/04
Figure 12. LNK520 을사용한 LinkSwitch 용 PCB 권장레이아웃 12/04 11
Table 2. LNK500 과 LNK520 비교 Figure 13. 방사 EMI 에서약 5dBuV 차이를보여주는 LNK520 과 LNK500 비교 12 12/04
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NOTE: A. 음의값을가진사양에서, 음의온도계수는온도가증가함에따라크기가증가하는것이고, 양의온도계수는온도가증가함에따라크기가감소하는것이다. B. IC 는 90mA/us 의 di/dt 에서최대전류제한을얻기위해점진적으로증가된다. 더많은 IC 증가는듀티싸이클컨트롤을통해싸이클을종료시킨다 C. 이파라미터는파워서플라이출력전류를서로관련짓는 ICT 로정상화되지않는다 (ICT( 정상 )/ICT 에의해증가한다 ).. 브레이크다운전압은 RAIN 핀전압이최소 BVSS 를초과하지않게직선적으로증가되는것으로최소 BVSS 사양에대해확인되어야한다. E. RAIN 전압이 36V 이하에서 LinkSwitch 의스타트 - 업과동작이가능하다. 그러나 CONTROL 핀충전전류는감소하여스타트 - 업시간, 오토리스타트주파수, 오토리스타트듀티싸이클에영향을미친다. 저전압동작특성에서 CONTROL 핀충전전류 (IC) vs. RAIN 전압 ( 그림 13) 의특성그래프를참조하라. 12/04 15
Figure 14. LinkSwitch 일반적인테스트회로 Typical Performance Characteristics Figure 15. 듀티싸이클측정 Figure 16. IC vs. RAIN 전압 Figure 17. CONTROL 핀 I-V 특성 16 12/04
Typical Performance Characteristics(Cont.) Figure 18. 듀티싸이클 vs. CONTROL 핀전류 Figure 19. 절연파괴전압 vs. 온도 Figure 20. 스위칭주파수 vs. 온도 Figure 21. 전류제한 vs. 온도 Figure 22. I²f 계수 vs. 온도 Figure 23. ICT vs. 온도 12/04 17
Typical Performance Characteristics(Cont.) Figure 24. PWM 게인 vs. 온도 Figure 25. 출력특성 (RAIN 전류 vs. RAIN 전압 ) 18 12/04
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