TOP252-261 TOPSwitch-HX ファミリー

TOP252-261
TOPSwitch-HX ファミリー
®
EcoSmart を強化、パワー領域を拡大した
®
オフライン・スイッチング電源用IC
製品ハイライト
低システムコスト、高い設計自由度
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
全負荷範囲で最大効率を実現するマルチモード動作
新しいeSIP-7Cパッケージにより、大電力及び高信頼性を実現
• ジャンクション-ケース間の熱抵抗が低い(2°
C/W)
• 低背型であり、
スペースに制限があるアダプタに最適
• 金具による簡単な取り付けにより、
製造コストを削減
ユニバーサル入力時35Wまで、AC230V入力時48Wまでヒート
シンク不要(P/G/Mパッケージ)
ラッチタイプあるいはAC高速リセットによる非ラッチタイプに設
定可能な出力過電圧保護(OVP)
• 一次側及び二次側センス相方に対応可
低入力電圧(UV)検出: ターンオフ時のグリッチを解消
過入力電圧(OV)シャットダウン: 入力サージ耐量を拡大
外部設定可能なカレントリミット
最適化されたライン・フィードフォワード: 入力リップルの低減
132kHz発振周波数(TOP254-258Yパッケージ及び全てのEパッ
ケージ): トランス及び電源の小型化
• 66kHz動作オプション(Yパッケージ): ビデオノイズを低減
周波数ジッター: EMIフィルターコストの低減
ヒートシンクがSOURCEピンに接続され、EMIを低減
改良したオートリスタート機能により、
ショート/オープンループ時
の最大電力を3%以下に低減
自動復帰タイプのヒステリシス付き過熱保護機能
ソフトスタート機能内蔵により、起動時の部品へのストレス低減
DRAINピンとそれ以外のピン間の広い沿面距離により、市場で
の信頼性を強化
出力電力テーブル
製品5
TOP252PN/GN
TOP252MN
TOP253PN/GN
TOP253MN
TOP254PN/GN
TOP254MN
TOP255PN/GN
TOP255MN
TOP256PN/GN
TOP256MN
TOP257PN/GN
TOP257MN
TOP258PN/GN
TOP258MN
230 VAC ±15%4
オープン
アダプタ1
ピーク3
フレーム2
21 W
9W
15 W
21 W
15 W
25 W
16 W
28 W
19 W
30 W
21 W
34 W
25 W
41 W
29 W
48 W
38 W
43 W
47 W
62 W
54 W
81 W
63 W
98 W
70 W
119 W
77 W
140 W
+
DC
OUT
-
AC
IN
S
11 W
20 W
13 W
22 W
15 W
26 W
19 W
30 W
22 W
35 W
X
C
F
PI-4510-100206
図1. 標準的フライバック回路例
EcoSmart – 高いエネルギー効率
®
•
•
•
全負荷範囲での高効率化
無負荷時消費電力
• AC265V入力時200mW以下(TOP256-258)
• AC265V入力時300mW以下(TOP259-261)
1W入力時の待機電力
• AC110V入力時、
600mW以下
• AC265V入力時、
500mW以下
概要
TOPSwitch-HXは低コストで700V高耐圧MOSFET、高電圧スイッ
チングカレントソース、PWMコントロール回路、発振器、過熱保
護、回路保護及びその他の制御回路をワンチップ上に集積した。
85-265 VAC
オープン
ピーク3
フレーム2
13 W
6W
10 W
13 W
15 W
CONTROL
TOPSwitch-HX
アダプタ1
9W
V
D
製品5
230 VAC ±15%
85-265 VAC
オープン
オープン
1
アダプタ
フレーム2
フレーム2
アダプタ1
TOP252EN
10 W
21 W
6W
13 W
TOP253EN
21 W
43 W
13 W
29 W
29 W
TOP254EN/YN
30 W
62 W
20 W
43 W
30 W
TOP255EN/YN
40 W
81 W
26 W
57 W
TOP256EN/YN
60 W
119 W
40 W
86 W
52 W
TOP257EN/YN
85 W
157 W
55 W
119 W
40 W
TOP258EN/YN
105 W
195 W
70 W
148 W
TOP259EN/YN
128 W
238 W
80 W
171 W
TOP260EN/YN
147 W
275 W
93 W
200 W
TOP261EN/YN
177 W
333 W
118 W
254 W
25 W
40 W
35 W
64 W
45 W
78 W
50 W
92 W
テーブル1. 出力電力テーブル (注は2頁を参照)
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TOP252-261
注:
1. 周囲温度50℃、換気無しのアダプターの最小連続定格。ヒートシンク使用で電力
アップが可能。
2. 周囲温度50℃、
オープンフレーム電源における最小連続定格。
3. 周囲温度50℃でのピーク最大電力。
4. AC230VまたはAC110/115Vの倍電圧。
5. パッケージ: P: DIP-8C、G: SMD-8C、M: SDIP-10C、Y: TO-220-7C。品番コード体系
TOP259-261、Yパッケージオプション
TOPSwitch-HXのYパッケージの耐ノイズ性を改善するために、Fピ
ンを削除し(TOP259-261YNは、スイッチング周波数は66kHzに固
定)、これをSIGNAL GROUND (G)ピンに置き換える。これにより、
CピンコンデンサとXピン抵抗に対するノイズが低減される。これ
は、TOP259-261YNパッケージにのみ適用される。
表を参照。
+
DC
OUT
-
AC
IN
V
D
CONTROL
TOPSwitch-HX
S
X
C
G
PI-4973-122607
図2. TOP259YN、TOP260YN 、TOP261YNの標準的フライバック回
路例
Rev. B 03/08
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TOP252-261
目次
機能ブロック図 ............................................................................................................................................................. 4
ピン機能説明 ............................................................................................................................................................... 6
TOPSwitch-HX ファミリー機能説明 ............................................................................................................................. 7
CONTROL (C) ピン動作............................................................................................................................................. 8
発振器とスイッチング周波数..................................................................................................................................... 8
PWM ....................................................................................................................................................................... 9
最大デューティーサイクル......................................................................................................................................... 9
エラーアンプ............................................................................................................................................................. 9
外部設定機能付き内蔵カレントリミット..................................................................................................................... 9
低入力電圧検知 (UV).............................................................................................................................................. 10
過入力電圧シャットダウン (OV)............................................................................................................................... 11
ヒステリシス付きあるいはラッチタイプ出力過電圧保護 (OVP)................................................................................ 11
DCMAX圧縮機能付きライン・フィードフォワード........................................................................................................ 13
リモートON/OFF及び同期....................................................................................................................................... 13
ソフトスタート........................................................................................................................................................ 13
シャットダウン/オートリスタート.............................................................................................................................. 13
自動復帰タイプ過熱保護機能................................................................................................................................. 13
バンドギャップ・リファレンス................................................................................................................................... 13
高圧バイアス電流源............................................................................................................................................... 13
FREQUENCY (F)ピンの標準的な使い方 ........................................................................................................................ 15
VOLTAGE MONITOR (V)とEXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピンの標準的な使い方 . ....................................................... 16
MULTI-FUNCTION (M)ピンの標準的な使い方 ............................................................................................................ 18
応用例 ....................................................................................................................................................................... 21
高効率、35W、2出力ユニバーサル入力電源............................................................................................................ 21
高効率、150W、DC250〜380V入力電源................................................................................................................... 22
高効率、20W連続、80Wピーク、ユニバーサル入力電源........................................................................................... 23
高効率、65W、ユニバーサル入力電源...................................................................................................................... 24
応用時の重要検討項目 . ............................................................................................................................................... 25
TOPSwitch-HX vs.TOPSwitch-GX........................................................................................................................ . 25
TOPSwitch-HX 設計検討項目 ................................................................................................................................ 26
TOPSwitch-HX のレイアウト検討............................................................................................................................ 27
設計チェックリスト.................................................................................................................................................. 31
設計ツール............................................................................................................................................................. 31
設計仕様と試験条件 . ................................................................................................................................................... 32
標準パフォーマンス特性 .............................................................................................................................................. 39
パッケージ仕様 . .......................................................................................................................................................... 43
品番コード体系表 . ....................................................................................................................................................... 46
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TOP252-261
VC
CONTROL (C)
0
ZC
1
-
SHUNT REGULATOR/
ERROR AMPLIFIER
+
5.8 V
4.8 V
-
5.8 V
+
+
SOFT START
-
INTERNAL UV
COMPARATOR
IFB
KPS(UPPER)
+
VI (LIMIT)
CURRENT
LIMIT
ADJUST
STOP LOGIC
OVP
SOFT
START
OSCILLATOR
WITH JITTER
DCMAX
DCMAX
CURRENT LIMIT
COMPARATOR
HYSTERETIC
THERMAL
SHUTDOWN
STOP
OV/
UV
+
SHUTDOWN/
AUTO-RESTART
MULTIFUNCTION (M)
LINE
SENSE
KPS(LOWER)
÷ 16
ON/OFF
VBG + VT
V
DRAIN (D)
INTERNAL
SUPPLY
SOURCE (S)
CONTROLLED
TURN-ON
GATE DRIVER
DMAX
CLOCK
F REDUCTION
S
Q
LEADING
EDGE
BLANKING
R
F REDUCTION
KPS(UPPER)
KPS(LOWER)
SOFT START
IFB
PWM
IPS(UPPER)
IPS(LOWER)
OFF
SOURCE (S)
PI-4508-120307
図3a. 機能ブロック図 (P/G パッケージ)
VC
CONTROL (C)
0
ZC
1
-
SHUNT REGULATOR/
ERROR AMPLIFIER
+
5.8 V
4.8 V
-
5.8 V
+
EXTERNAL
CURRENT
LIMIT (X)
SOFT START
-
KPS(UPPER)
VI (LIMIT)
OVP OV/
UV
DCMAX
DCMAX
CURRENT LIMIT
COMPARATOR
HYSTERETIC
THERMAL
SHUTDOWN
STOP
SOFT
START
OSCILLATOR
WITH JITTER
+
SHUTDOWN/
AUTO-RESTART
1V
LINE
SENSE
KPS(LOWER)
÷ 16
ON/OFF
STOP LOGIC
V
+
VBG + VT
VOLTAGE
MONITOR (V)
+
INTERNAL UV
COMPARATOR
IFB
CURRENT
LIMIT
ADJUST
DRAIN (D)
INTERNAL
SUPPLY
SOURCE (S)
CONTROLLED
TURN-ON
GATE DRIVER
DMAX
CLOCK
S
F REDUCTION
R
Q
LEADING
EDGE
BLANKING
F REDUCTION
KPS(UPPER)
KPS(LOWER)
SOFT START
IFB
PWM
IPS(UPPER)
IPS(LOWER)
OFF
SOURCE (S)
PI-4643-082907
図3b. 機能ブロック図 (Mパッケージ)
Rev. B 03/08
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VC
CONTROL (C)
0
ZC
1
-
SHUNT REGULATOR/
ERROR AMPLIFIER
+
5.8 V
4.8 V
5.8 V
+
EXTERNAL
CURRENT
LIMIT (X)
SOFT START
-
KPS(UPPER)
VI (LIMIT)
OVP OV/
UV
SOFT
START
OSCILLATOR
WITH JITTER
DCMAX
DCMAX
CURRENT LIMIT
COMPARATOR
HYSTERETIC
THERMAL
SHUTDOWN
STOP
66k/132k
+
SHUTDOWN/
AUTO-RESTART
STOP LOGIC
LINE
SENSE
KPS(LOWER)
÷ 16
ON/OFF
1V
V
+
VBG + VT
VOLTAGE
MONITOR (V)
+
INTERNAL UV
COMPARATOR
IFB
CURRENT
LIMIT
ADJUST
DRAIN (D)
INTERNAL
SUPPLY
SOURCE (S)
CONTROLLED
TURN-ON
GATE DRIVER
DMAX
CLOCK
S
F REDUCTION
Q
LEADING
EDGE
BLANKING
R
FREQUENCY
(F)
F REDUCTION
KPS(UPPER)
KPS(LOWER)
SOFT START
IFB
PWM
IPS(UPPER)
IPS(LOWER)
OFF
SOURCE (S)
PI-4511-082907
図3c. 機能ブロック図 (TOP254-258Yパッケージ/eSIPパッケージ)
VC
CONTROL (C)
0
ZC
1
-
SHUNT REGULATOR/
ERROR AMPLIFIER
+
5.8 V
4.8 V
-
5.8 V
+
EXTERNAL
CURRENT
LIMIT (X)
SOFT START
-
KPS(UPPER)
VI (LIMIT)
OVP OV/
UV
DCMAX
DCMAX
CURRENT LIMIT
COMPARATOR
HYSTERETIC
THERMAL
SHUTDOWN
STOP
SOFT
START
OSCILLATOR
WITH JITTER
+
SHUTDOWN/
AUTO-RESTART
STOP LOGIC
LINE
SENSE
KPS(LOWER)
÷ 16
ON/OFF
1V
V
+
VBG + VT
VOLTAGE
MONITOR (V)
+
INTERNAL UV
COMPARATOR
IFB
CURRENT
LIMIT
ADJUST
DRAIN (D)
INTERNAL
SUPPLY
SOURCE (S)
CONTROLLED
TURN-ON
GATE DRIVER
DMAX
CLOCK
S
F REDUCTION
R
Q
LEADING
EDGE
BLANKING
SOURCE (S)
F REDUCTION
KPS(UPPER)
KPS(LOWER)
SOFT START
IFB
PWM
IPS(UPPER)
IPS(LOWER)
OFF
PI-4974-122607
SIGNAL
GROUND (G)
図3d. 機能ブロック図 (TOP259YN、TOP260YN、TOP261YN)
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Rev. B 03/08
TOP252-261
ピン機能説明
MULTI-FUNCTION (M)ピン (P、Gパッケージのみ):
CONTROL(C)ピン:
デューティーサイクル制御用のエラーアンプとフィードバッ
ク電流入力ピン。通常動作時は、このピンに内蔵のシャント
レギュレータが内部バイアス電流を供給する。また、電源バ
イパス容量及びオートリスタート / 位相補償用コンデンサの
接続ピン。
+
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
外部カレントリミット設定、リモートON/OFF、同期動作の入
力ピン。SOURCEピンへ接続すると、このピンの全ての機能は
無効になる。
4 M7
RLS
EXTERNAL CURRENT LIMIT(X)ピン (Y、M、Eパッケージ):
DC
Input
Voltage
V
D
CONTROL
VOLTAGE MONITOR (V)ピン (Y、Mパッケージのみ):
OV、UV、DC MAX 圧縮機能付きラインフィードフォワード、出力過
電圧保護(OVP)、リモートON/OFF及びデバイスリセットの入力ピ
ン。SOURCEピンに接続すると、このピンでの全ての機能はディゼ
ーブルとなる。
Y Package (TO-220-7C)
E Package (eSIP-7C)
S
D
M Package
V
1
10 S
X
C
2
9
S
3
8
S
7
S
6
S
D
5
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
4 M7
M
1
8
S
C
2
7
S
4
6
S
5
S
V
D
CONTROL
S
X
DCMAX@100 VDC = 76%
DCMAX@375 VDC = 41%
C
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
ILIMITとRILの選択は、
図55bを参照。
図6. TOP259-261Y パッケージのラインセンスと外部カレントリミット
VUV = IUV × RLS + VM (IM = IUV)
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
4 M7
DC
Input
Voltage
D
M
CONTROL
12345 7
VXCS F D
-
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
DCMAX@100 VDC = 76%
DCMAX@375 VDC = 41%
C
S
PI-4712-120307
PI-4644-021408
図 4. ピン配置図 ( 表面図 )
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
RIL
12 k7
-
RLS
Ἰ㻝㻃㻷㻲㻳㻕㻘㻗㻐㻕㻘㻛㻃㻼䝕䝇䜵䞀䜼
For RLS = 4 M7
G
+
䝃䝚䛵හ㒂䛭
㻶㻲㻸㻵㻦㻨䝘䝷
䛱᥃⤾
P and G Package
D
Y Package
ILIMITとRILの選択は、
図55bを参照。
図 5. TOP254-258 Y及びM/Eパッケージのラインセンスとカレントリ
ミット外部設定.
V XCSG D
Ἰ㻝㻃㻷㻲㻳㻕㻘㻜㻐㻕㻙㻔㻃㻼䝕䝇䜵䞀䜼
C
RIL
12 k7
-
DC
Input
Voltage
䝃䝚㻋⿤ഁ㻌䛵
හ㒂䛭㻶㻲㻸㻵㻦㻨
䝘䝷䛱᥃⤾
DCMAX@100 VDC = 76%
DCMAX@375 VDC = 41%
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
RLS
V XC F S
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
X
+
䝃䝚䛵හ㒂䛭
㻶㻲㻸㻵㻦㻨䝘䝷
䛱᥃⤾
For RLS = 4 M7
図7. P/Gパッケージのラインセンス
Rev. B 03/08
PI-4711-021308
高耐圧パワー MOSFET のドレインピン。内部起動用バイアス
電流は、切り替え式高圧電流源を通じこのピンから供給され
る。内蔵カレントリミットのドレイン電流検出ポイント。
YパッケージにおけるVOLTAGE MONITOR (V) とEXTERNAL
CURRENT LIMIT (X) ピンの機能をひとつにまとめたピン。
OV、UV、DCMAX圧縮機能付きラインフィードフォワード、出
力過電圧保護(OVP)、カレントリミット外部設定、リモート
ON/OFF及びデバイスリセットの入力ピン。SOURCEピンへの接続
で、このピンの全ての機能を無効にすると共に、TOPSwitch-HXを
(TOPSwitch-IIのような)従来の3端子動作にする
PI-4983-021308
DRAIN(D)ピン:
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TOP252-261
Auto-Restart
+
78
For RIL = 19 k7
ILIMIT = 37%
DC
Input
Voltage
ILIMITとRILの選択は、
図55bを参照。
D
-
M
CONTROL
RIL
Slope = PWM Gain
(constant over load range)
Duty Cycle (%)
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
C
CONTROL
Current
S
図8. P/G パッケージのカレントリミット外部設定
FREQUENCY (F)ピン(TOP254-258Y及びEパッケージ):
スイッチング周波数選択の入力ピン: SOURCEピンへ接続すれ
ば132kHz、CONTROLピンへ接続すれば66kHz。P、G、M及
びTOP259YN、TOP260YN、TOP261YNパッケージは
66kHz動作のみ。
Drain Peak Current
To Current Limit Ratio (%)
PI-4713-021308
100
55
25
CONTROL
Current
SIGNAL GROUND (G)ピン(TOP259YN、TOP260YN、
TOP261YN のみ):
Full Frequency Mode
CピンコンデンサとXピン抵抗のグランドピン。
132
出力 MOSFET のソースピン。一次側の制御回路のコモン及び
基準ポイント。
TOPSwitch-HX ファミリー機能説明
TOPSwitch-GXと同様に、TOPSwitch-HXは高集積スイッチング
電源ICで、制御入力電流をMOSFETのドレイン出力のデューテ
ィーへ変換する。通常動作では、図9にあるように
CONTROLピン電流が増加するに伴い、MOSFETのデューティ
ーサイクルは低減する。
従来の3端子TOPSwitchの特長; 高圧起動、サイクル・バイ・
サイクル・カレントリミット、帰還補償回路、オートリスタ
ート、過熱保護等に加えて、TOPSwitch-HXは、システムコス
トを削減し、電源のパフォーマンスと設計自由度を向上させ
る機能を内蔵している。特許である高耐圧CMOS技術により、
高耐圧パワーMOSFETと低圧の制御回路を、廉価でワンチップ
への集積を可能にした。
新 た な 機 能 の 為 に 3 つ の ピ ン : F R E Q U E N C Y 、 V O LT A G E MONITOR、EXTERNAL CURRENT LIMITピン (Y/Eパッケージ)、
2つのピン:VOLTAGE-MONITOR、EXTERNAL CURRENT LIMITピン
(Mパッケージのみ)、あるいは1つのピン:MULTI-FUNCTION(P/Gパ
ッケージのみ)を追加した。TOPSwitch-HXをTOPSwitchと同様の
3端子モード動作をさせるには、これらのピンをSOURCEピンに接
続する。しかし、この3端子モードの場合でも、TOPSwitch-
Frequency (kHz)
SOURCE(S) ピン :
Variable
Frequency
Mode
66
Low
Frequency
Mode
Multi-Cycle
Modulation
Jitter
30
ICD1 IB
IC01
IC02
IC03 ICOFF CONTROL
Current
PI-4645-041107
図9. コントロールピン特性(マルチモード動作)
HXは、何らの外付け部品も要せずに、多くの新たな以下の機
能、特長を提供する:
1. 内蔵の17msのソフトスタートにより、起動時にピーク電流及び
電圧を制限するため、
ローレベルからハイレベルにカレントリミ
ットと周波数をスイープさせ、ほとんどのアプリケーションに対
してオーバーシュートを低減する。
2. 最大デューティーサイクル(DC MAX)が78%であり、入力コンデ
ンサの小型化、低入力電圧対応、、更に高出力電力を可能
にする。
3. マルチモード動作により、全負荷領域で効率を最適化し、多出
力電源でも良好なクロスレギュレーションを維持する。
4. 132kHzの高スイッチング周波数で、EMIに大きな影響を与え
る事なく、
トランスを小さくできる。
5. 周波数ジッターにより、高出力電力時に、全周波数範囲におい
てEMIを低減する。
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Rev. B 03/08
TOP252-261
6. ヒステリシス過熱保護により、過熱シャットダウン状態から自
動復帰する。温度ヒステリシス幅が大きく、
プリント基板の過
熱を防ぐ。
7. ピンを削除またはフォーミングして、ドレインピンとの充
分な沿面距離を確保
8. オートリスタート時のデューティーサイクル及び周波数低下に
よる、
オープンループ、出力短絡あるいはレギュレーション範
囲を外れた時に電源と負荷の保護を強化。
9. I2f電力係数、
カレントリミット低減、PWMゲイン、及び過熱保
護シャットダウン・スレッシュホールドの公差を改善。
VOLTAGE-MONITOR(V)ピンは、通常4MWの抵抗を介して整流
後の高圧DCバスに接続、ラインセンシングし、OV、UV、そして
DCMAX 圧縮機能付きデュアルスロープ・ライン・フィードフォワー
ドの機能動作となる。このモードでは、抵抗値がOV/UVのスレッ
シュホールドを決定し、DCMAXはデュアルスロープでリニヤーに減
少する事で、ラインリップルを更に改善する。更に、ラッチタイプ
あるいは自動復帰タイプ出力過電圧保護(OVP)に対するスレッシ
ュホールドにもなる。このピンはまた、I UVスレッシュホールド機能
を使用する事で、リモートON/OFFとしても動作する。
EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピンは、通常、抵抗を介して
SOURCEピンに接続し、カレントリミット値を動作ピーク電
流に近い値に外部から調整できる。さらにこのピンは、リモ
ートON/OFFとしても動作する。
P/Gパッケージでは、VOLTAGE-MON I TORとEXTERNAL
CURRENT LIMITピンは、MULTI-FUNCTION(M)ピンに統合さ
れる。しかし、両方のピン機能は相互排他関係となる。
TOP254-258Y及びEパッケージのFREQUENCY (F)ピンは
SOURCEピンに接続してスイッチング周波数を規定値の
132kHzに設定する。CONTROLピンに接続すると、66kHzの
オプション動作を選択できる。このピンをオープンのままで
使用する事は、推奨しない。P、G、M及びTOP259-261Yパッケ
ージでは、最大周波数は66kHzに設定されている。
CONTROL (C)ピン動作
CONTROLピンのインピーダンスは低く、電源電流とフィード
バック電流の両方を受け付ける。通常動作では、シャントレ
ギュレータが、供給電流からフィードバック信号を分離す
る。CONTROLピン電圧VCは、MOSFETのゲートドライブ回路
を含めた制御回路への供給電圧である。外部バイパスコンデ
ンサは、CONTROLとSOURCEピンのできるだけ近い所に配置
し、瞬時のゲートドライブ電流を供給しなければならない。
またこのピンの総容量は、制御ループ補償及びオートリスタ
ートのタイミングも設定する。
MOSFETがオフ状態の起動時、DRAINピンに電圧が供給され
ると、内部でDRAINピンとCONTROLピンの間に接続された電
流源を通じ、CONTROLピンコンデンサが充電される。
CONTROLピン電圧VCが5.8Vに達した時、制御回路は動作を
開始し、ソフトスタートを始める。ソフトスタート回路は、
ドレインピーク電流とスイッチング周波数を起動時の値から
上げていき、17msで最大ドレインピーク電流と最大周波数に
なる。もし、ソフトスタートの終わりまでにフィードバック
や供給電流がCONTROLピンに供給されない場合、高圧電流源
はオフし、制御回路が供給電流を消費するにつれて、
CONTROLピンは放電を始める。電源設計に誤りが無ければ、
オープンループや出力ショート等の故障状態は存在せず、
CONTROLピン電圧が低スレッシュホールド電圧の4.8V(内部電
源の低電圧ロックアウト・スレッシュホールド値)まで放電す
る前に、フィードバックループは閉じ、外部CONTROLピン電
流が供給される。CONTROLピンに外部から電流が供給され、
シャントレギュレータ電圧が5.8Vになると、チップの所要電
流を超えた電流は、図3にあるようにカレントミラーを通じ、
SOURCEへ分流される。このNMOSカレントミラーを流れる電流
は、MOSFETのデューティーサイクルを制御し、閉ループを制
御する。シャントレギュレータは、有限低出力インピーダン
ス(ZC)のため、一次側フィードバック回路動作では、エラーア
ンプのゲインを設定する。CONTROLピンのダイナミックイン
ピーダンス(ZC)は、外部CONTROLピンコンデンサと共に制御
ループの主ポールを設定する。
オープンループや出力ショートのような故障状態が
CONTROLピンへの外部からの電流供給を妨げている場合、
CONTROLピンコンデンサは、4.8V方向へ放電する。4.8Vにな
った時オートリスタートモードになり、MOSFETはオフし、制
御回路は低電流スタンバイモードになる。高圧電流源はオン
し、再び外付けコンデンサを充電する。電流源がオン・オフ
する事で、内蔵ヒステリシス低電圧コンパレータは、V C を
4.8Vと5.8Vの間に保持する(図11参照)。オートリスタート回
路は16分周のカウンターで、充/放電が16サイクル終了するま
で、MOSFETをオフに保持する。16分周カウンターがフルカ
ウント(S15)に到達して、ようやくMOSFETがオンする。オー
トリスタートのデューティーサイクルは2%なので、
TOPSwitch-HXのMOSFETの消費電力は、ごく小さく抑えられ
る。オートリスタート・モードは、出力電圧が再び正常に制
御されるまで継続する。
発振器とスイッチング周波数
内蔵の発振器は、二つの異なった電圧間での内蔵コンデンサを
充放電させ、PWM 用のノコギリ波を生成する。発振器は、各
サイクルの初めに、PWM/ カレントリミット・ラッチをセッ
トする。
基本EMI周波数を150kHz以下に抑えつつ、トランスのサイズ
をできるだけ小さくするために、スイッチング周波数を
132kHz(typ.)にした。FREQUENCYピン(TOP254-258Y及びEパ
ッケージ)をCONTROLピンにショートすると、周波数は66kHzに
なり、ノイズに敏感なビデオ機器でのノイズ対策に有効とな
り、スタンバイモードでは効率を改善する。その他の場合、
FREQUENCYピンはSOURCEピンに接続し、既定値の132kHzで
動作させる。M、P、G及びTOP259-261Yパッケージでは、
PWM周波数は66kHzにセットされ、高効率、大電力仕様に対
応する。
さらにEMIのレベルを下げるためにスイッチング周波数を250Hz
(typ.)周期で、66kHz動作時には±2.5kHz、132kHz動作時には
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Switching
Frequency
PI-4530-041107
TOP252-261
fOSC +
fOSC 4 ms
VDRAIN
Time
図10.スイッチング周波数ジッター (模擬化されたVDRAIN波形)
±5kHzのジッター(周波数変調)をさせている(図10参照)。制御が
固定ピークドレイン電流可変周波数モードに入ると、ジッタリング
動作はオフとなる。
PWM
PWMは、CONTROLピンに流れ込む電流の内、内部消費電流
を超過した電流量に反比例したデューティーサイクルで
MOSFETを駆動するマルチモード制御である(図9参照)。電流
信号で作られるフィードバックエラー信号は、内部で
MOSFETゲートドライバーが発生させるチップ供給電流内のス
イッチングノイズの影響を軽減するために、コーナー周波数
7kHzのRC回路でフィルターされる。
電源の効率を最適化するために、4つの異なるコントロールモー
ドで動作する。最大負荷時には最大周波数で動作し、負荷が軽く
なるにつれ、自動的に動作モードが移行する。まず可変周波数
PWMモードになり、その後低周波数PWMモードとなる。軽負荷
時には、コントロール動作はPWMからマルチサイクル・モジュレ
ーションとなる。モード毎で動作は異なるが、お互いのモード移行
はスムーズであり、デューティーサイクルと図9に示すCONTROLピ
ンの超過電流の関係は簡素化され、3つの全てのPWMモードに
てこれは維持される。各モード間の移行動作については、以下の
項を参照して下さい。
最大周波数PWMモード: CONTROLピン電流(IC)がIBに達した時、
最大周波数PWMモードとなる。このモードでは、平均スイッチン
グ周波数はf OSCと同一になる(P/G/M及びTOP259-261Yパッケー
ジでは66kHz、Y/Eパッケージでは132kHzと66kHZに外部選択
可能)。ICが増加しI Bを超えた時、オン時間が低下し、デューティサ
イクルがDCMAXから下がる。この動作は、他の全てのTOPSwitchフ
ァミリーのPWM制御と同様である。k PS(UPPER)が55%(標準値)で
( X あるい は M ピン で 外 部 から設 定 され た カレントリミット
I LIMIT(set)の場合)、サイクル・バイ・サイクルのピークドレイン電流
がk PS(UPPER)×ILIMIT(set) 以下であれば、TOPSwitch-HXだけは、この
モードで動作する。
可変周波数PWMモード: 電源の負荷が小さくなり、ピークドレイ
ン電流がk PS(UPPER)×I LIMIT(set)より小さくなった場合、可変周波数
PWMモードに移行し、徐々に周波数ジッターは停止する。このモ
ードでは、ピークドレイン電流はk PS(UPPER)×I LIMIT(set)で一定とな
り、スイッチング周波数は初期最大周波数f OSC(132kHzあるいは
66kHz)から最小周波数f MCM(MIN)(30kHz、標準値)へ低下する。デ
ューティーサイクル低減はオフ時間を広げる事で行われる。
最小 周波 数 P W Mモ ード: スイッチング周波 数 が 最小 周波 数
f MCM(MIN)(30kHz、標準値)に達した場合、PWMモジュレーターは
最小周波数PWMモードへ移行する。このモードでは、スイッチン
グ周波数はf MCM(MIN)に固定され、最大周波数PWMモードと同様、
デュー ティー サイクル は 低下 する 。ピー クドレイン 電 流 は
k PS(UPPER)×I LIMIT(set)の初期値からk PS(LOWER)×I LIMIT(set)の最小値ま
で低下する。但し、k PS(LOWER)は25%(標準値)、I LIMIT(set)はXあるい
はMピン経由で外部からセットされたカレントリミットとする。
マ ル チ サ イク ル 変 調 モ ー ド : ピ ー クド レ イ ン 電 流 は 、
k PS(LOWER)×ILIMIT(set)に下がるとマルチサイクル変調モードとなる。
この モ ードでは、各ターンオン 時 に、ピークドレイン 電 流 を
k P S( L OW E R )×I L I M I T (s et )、スイッチング周波 数をf M C M( M I N )として
(30kHzの4あるいは5連続パルス)、T MCM(MIN)の期間スイッチング
を行い、CONTROLピン電流がIC(OFF)以下になるまでオフとなる。こ
のモードの動作では、ピークドレイン電流を低く抑えるだけで無
く、最低高調波周波数を6kHzから30kHzの間に抑える。このよう
にトランスの共振周波数を避ける事で、全ての潜在的なトランス
の音鳴りを大幅に抑制できる。
最大デューティーサイクル
最大デューティーサイクルDCMAX は、初期値として78%(標準値)に
セットされている。しかし、VOLTAGE-MONITORピンあるいは
M U LT I - F U N C T I O Nピン(パッケージに依る)を 最 適な抵 抗
(4MW)を介し、DC整流バスに接続する事で、最大デューティーサ
イクルは、デュアルゲインスロープに於いて入力電圧が88Vから
380Vに上昇すると、78%から40%(標準値)に下げる事ができる。
エラーアンプ
一次側フィードバック回路では、シャントレギュレータはエ
ラーアンプとして機能する。シャントレギュレータ電圧は、
温度補償されたバンドギャップ・リファレンスから精度良く
供給される。エラーアンプのゲインは、CONTROLピンのダイ
ナ ミ ッ ク イ ン ピ ー ダ ン ス Z Cに よ っ て セ ッ ト さ れ る 。
CONTROLピンは、外部回路の信号をVCにクランプする。供給
電流を超過したCONTROLピン電流は、シャントレギュレータ
で分割され、フィードバック電流はIfbになる。
外部設定機能付き内蔵カレントリミット
サイクル・バイ・サイクル・カレントリミットは、出力
MOSFETのオン抵抗を検出抵抗として利用している。カレント
リミット・コンパレータが、MOSFETのオン電圧とスレッシュ
ホールド電圧を比較する。ドレイン電流が大きいとVDS(ON)はス
レッシュホールド電圧を超え、次のサイクルが始まるまで
MOSFETをオフする。カレントリミット・コンパレータ・スレ
ッシュホールド電圧は、温度補償されているので、その温度
によるバラツキはMOSFETのRDS(ON)の温度変化より遥かに小さ
い。TOPSwitch-HXのカレントリミット値は、内部で予め設定
されているが、 EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピン(Y/E/Mパ
ッケージ)またはMULTI-FUNCTION(M)ピン(P/Gパッケージ)と
S OU R C Eピン( T OP 259 -261Yパッケージ、XピンはS IGN A L
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TOP252-261
~
~
~
~
VUV
~
~
~
~
~
~
VLINE
0V
S15 S14
S13
S12
S0
S14
S15
S13
S12
~
~
S0
S0
S15
S15
5.8 V
4.8 V
~
~
~
~
0V
S13 S12
~
~
S14
~
~
S15
VC
~
~
VDRAIN
0V
VOUT
1
2
3
~
~
~
~
~
~
0V
2
4
Note: S0 through S15 are the output states of the auto-restart counter
PI-4531-121206
図11. (1) 起動、(2) 通常動作、(3) オートリスタート、(4) 電源オフ　各々の標準波形
GROUND(G)ピンに接続されている)の間に抵抗を挿入する事で、
既定値の30%から100%の間に、外部から設定できる。低いカ
レントリミット値に設定すると、所要電力に対して大きな
TOPSwitch-HXを使う事になるが、より低いオン抵抗となり効
率が改善し、ヒートシンクを小さくできる。TOPSwitch-HXの
Xピン(あるいはMピン)を経由した、カレントリミット低減の
初期公差は、TOPSwitch-GXと比べ大幅に改善した。もう一つ
抵抗をEXTERNAL CURRENT LIMIT(X)ピン(Y/E/Mパッケー
ジ)またはMULTI-FUNCTION(M)ピン(P/Gパッケージ)とDCバス
の間に接続すると、入力電圧の上昇に対しカレントリミットが下
がり、入力電圧変動に対するパワーリミッティング動作をす
る。RCDクランプでは、この方法が高入力電圧時に最大クラ
ンプ電圧を下げ、さらにクランプ回路の消費電力の低減と同
時に跳ね返り電圧の高いトランス設計ができる
リーディングエッジ・ブランキング回路は、MOSFET がオン
した後の少しの時間、カレントリミット・コンパレータを停
止させる。よって、電源が正しく設計されていれば、一次側
のキャパシタンスと二次側ダイオードの逆復帰時間が引き起
こすスパイク電流によるスイッチングパルスが、カレントリ
ミットの誤停止を起こす事はない。
リーディングエッジ・ブランキング時間のすぐ後では、カレ
ントリミット値が少し低くなる。これは、MOSFETのダイナミ
ック特性によるものである。起動及び異常動作時、スイッチング
周波数を下げる事で、過大なドレイン電流が流れる事を防ぐ。
低入力電圧検知 (UV)
起動時、UVは入力電圧がUVスレッシュホールドに到達するま
で、TOPSwitch-HXをオフに保つ。電源オフ時、UVは出力がレ
ギュレーションをはずれた後、オートリスタートしようとす
るのを防ぐ。大きな入力コンデンサの放電に時間がかかる場
合に起きる電源オフ時のグリッチが無くなる。VOLTAGEMONITORピン(Y/E/Mパッケージ)またはMULTI-FUNCTIONピン
(P/Gパッケージ)とDCバスとの間に抵抗を入れ、起動時のUVス
レッシュホールド値を設定する。一旦電源が正常に起動すれ
ば、UVスレッシュホールド値は、初期のUVスレッシュホール
ド値の44%まで低くなり、動作入力電圧範囲を広くできる
(UV低スレッシュホールド)。もし電源動作中にレギュレーシ
ョンが外れていないのに、UVスレッシュホールドをトリガー
した場合、TOPSwitch-HXは再びUV(高スレッシュホールド)に
到達するまで、オフし続ける。もしUV低スレッシュホールド
に達する前に電源のレギュレーションを外れた場合、デバイ
スはオートリスタートになる。オートリスタートの最後で
(S15)、UVコンパレータはイネーブルとなる。もし高スレッシ
ュホールドを超えない場合、MOSFETの次のサイクルはディゼ
ーブルとなる(図11参照)。UV機能は、OV機能とは独立してデ
ィゼーブルする事もできる。
過入力電圧シャットダウン (OV)
UVに使用される抵抗で、過電圧スレッシュホールドをセットする。
すなわち、一旦OV検出値を超えた場合、TOPSwitch-HXのスイッ
チングを即座に停止させる(一つのスイッチングサイクルの終了
後)。この状態が100ms以上継続すると、TOPSwitch-HXの出力は
オフとなる。しかしTOPSwitch-GXと異なり、ノイズによる誤動作
を防ぐため、OVスレッシュホールドわずかなヒステリシスを超え、
入力電圧が通常値に戻ると、ステートマシンはS13にセットされ、
TOPSwitch-HXはスイッチングを再開する前にオートリスタートモ
ードに入る。OVとUVスレッシュホールドの比は、図10にあるよう
に4.5にあらかじめセットされている。MOSFETがオフすると、ドレ
インに跳ね返り電圧とリーケージスパイクがないため、整流DC電
圧はMOSFETの定格(700V) まで可能となる。OV機能はUVと独立
10
Rev. B 03/08
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TOP252-261
してディゼーブルにする事もできる。
TOPSwitch-HXの無負荷時電力を下げるため、Vピン(Pパッケージ
ではMピン)は非常に小さい電流で動作する。これにより、基板設
計時にノイズによる誤動作を防ぐため、レイアウトに関して注意
が必要となる。Vピンに接続される部品及びパターンは、スイッチ
ング電流が流れるパターンに近づけてはならない。これは、ドレイ
ン、クランプ回路、バイアス巻線のリターン、あるいはそれ以外の
コンバータの電力パターンも含む。入力ラインセンス機能を使用
する場合、Vピンのノード領域を最小限に抑えるため、センス抵抗
はVピンから10mm以内の場所に配置する。DCバスのパターン
は、その後に、入力センス抵抗に配線する。外付けコンデンサは、
Vピンに関係する機能に誤動作を生じさせるので、接続しない。
ヒステリシス付きあるいはラッチタイプ出力過電圧保護 (OVP)
ヒステリシス付き、あるいはラッチタイプの出力過電 圧保 護
(OVP)は、入力ライン過電圧保護のトリガーを通じ検出される。
VピンあるいはMピン電圧は0.5Vに低下し、コントローラは電圧
の低下直後、外部に接続されているインピーダンスを測定する。
I VあるいはIMがIOV(LS)(336mA 標準値)を100ms以上超えた場合、
TOPSwitch-HXはラッチタイプOVPとなり、永久にラッチ停止とな
る。V VあるいはV Mが、1V以下あるいはVCが電源起動スレッシュホ
ールド電圧(VC(RESET))になると、ラッチ停止はリセットされ、通常動
作に戻る。
I VあるいはI MがIOV(LS)を超えないか、あるいは超えても100ms以下
の場合、TOPSwitch-HXは入力ライン過電圧となり、ヒステリシス
付きOVPとなる。この動作は、この前のセクションで説明した、入
力ライン過電圧シャットダウンと同じである。
図41、42及び43に示す回路例では、一次側センスの過電圧保護
を簡単に行う方法を紹介する。
フィードバックの欠落による異常発生時、出力電圧は通常の電圧
から急激に上昇し、これによりバイアス巻線の出力電圧も上昇す
る。バイアス巻線の出力と、Vピン(あるいはMピン)との間に接続
されたツェナーダイオードの定格電圧とVピン(あるいはMピン)電
圧の和を、バイアス巻線電圧が超え、Vピン(あるいはMピン)に
I VあるいはIMを超える電流が流れると、OVPにトリガーがかかる。
VOLTAGE MONITORピンとEXTERNAL CURRENT LIMITピンの組み合わせ表*
Figure Number
16
Three Terminal Operation
3
Line Undervoltage
Line Overvoltage
Line Feed-Forward (DCMAX)
17
18
19
20
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Output Overvoltage Protection
21
22
23
24
25
26
27
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Overload Power Limiting
External Current Limit
3
3
3
Remote ON/OFF
3
3
3
Device Reset
28
3
*VOLTAGE MONITORピンとEXTERNAL CURRENT LIMITピンの可能な組み合わせの一部のみを紹介している。
テーブル2.
VOLTAGE MONITOR (V) ピンとEXTERNAL CURRENT LIMIT (X) ピンの組み合わせ
MULTI-FUNCTIONピンの組み合わせ表*
Figure Number
29
Three Terminal Operation
3
Line Undervoltage
Line Overvoltage
Line Feed-Forward (DCMAX)
Output Overvoltage Protection
30
31
32
33
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
34
35
36
3
3
3
Remote ON/OFF
Device Reset
38
39
3
3
3
3
3
40
3
Overload Power Limiting
External Current Limit
37
3
*MULTI-FUNCTIONピンの可能な組み合わせの一部のみを紹介している。
テーブル3.
MULTI-FUNCTION (M)ピンの組み合わせ
11
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TOP252-261
M Pin
X Pin
V Pin
IREM(N)
(Enabled)
Output
MOSFET
Switching
IUV
IOV
IOV(LS)
(Non-Latching)
(Latching)
(Disabled)
Disabled when supply
output goes out of
regulation
ILIMIT (Default)
I
Current
Limit
I
DCMAX (78%)
Maximum
Duty Cycle
I
VBG
Pin Voltage
-250
-200
-150
-100
-50
0
25
50
75
100
125
336
I
X及びVピン (Y、E及びMパッケージ) とMピン(P及びGパッケージ)の電流 (µA)
注:
この図では、代表特性値による理想化された機能特性を表示。測定値については、データシートの
パラメータテーブルと標準特性の項を参照。各機能ピンの詳細については、データシートの機能説
明の項を参照。
PI-4646-010908
図12. MULTI-FUNCTION (P/Gパッケージ)、VOLTAGE MONITORピン、EXTERNAL CURRENT LIMIT (Y/E/Mパッケージ)ピンの特性
図41、42及び43に紹介されている一次側センスのOVP保護では、
出力電圧(すなわちバイアス巻線電圧)が大きく上昇すると、トリガ
がかかる。出力負荷が大きい場合や、入力電圧が低い場合、オー
プンループになっても出力電圧が大きく上昇しない場合がある。
このような場合、負荷や入力条件が変わるまで、ラッチ停止にはな
らない。しかしながら、入力や負荷条件が変わった時には出力電
圧の上昇を防ぐ、本来の保護動作となる。TOPSwitch-HXを使っ
た、通常の一次側センスOVP保護では、12V出力がオープンルー
プ時に20V以上に上昇する事を防ぐ。より精度が必要な場合、二
次側センスOVPを推奨する。
12
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TOP252-261
DCMAX 圧縮機能付きライン ・ フィードフォワード
UVとOVに使用する同じ抵抗は、ライン・フィードフォワード
機能も可能にし、出力ラインリップルを少なくし、電源出力
の入力ライン変動に対する感度を抑える。注: CONTROLピン
電流が同じ場合、入力電圧が高いとデューティーサイクルは
小さくなる。またDC MAXは、電圧がUVより少し高いところで
の78%(typ.)からOVでの30%まで減少する。高入力電圧時の
DCMAX36%は、通常動作でのTOPSwitch-HXの電力能力が、こ
の機能のために制限されないことを確実にするために選択し
た。TOPSwitch-HXは2つの低減スロープにより、理想的なフィ
ードフォワード特性を示す。すなわち、195V以下のバス電圧
に対し、1mAあたり−1%(4MWのラインインピーダンスの標準値)、
更に195V以上の場合は、1mAあたり−0.25%とする。この2つのライ
ンフィードフォワード・スロープにより、TOPSwitch-GXと比較した
場合、ラインリップルが大幅に改善する。
リモートON/OFF
TOPSwitch-HXは、VOLTAGE-MONITORピンへの電流流入量、ま
たはEXTERNAL CURRENT LIMITピン(Y/E/Mパッケージ)から
の電流流出量、MULTI-FUNCTIONピンへの電流流入出量(P/Gパ
ッケージ)を制御する事でオン/オフさせる事ができる(図12参照)。
更にVOLTAGE-MONITORピンは、そのピンに接続された1Vのコン
パレータを持ち、この電圧スレッシュホールドにより、リモート
ON/OFFコントロールを行う事もできる。
VOLTAGE-MONITORピン、EXTERNAL CURRENT LIMITピン
(Y/E/Mパッケージ)、MULTI-FUNCTIONピン(P/Gパッケージ)が、
OVやUV、リモートON/OFF信号を受けて、出力をディゼーブルし
た時、TOPSwitch-HXは出力が強制的にオフさせられる前に、必
ずその電流スイッチングサイクルを完了させる。
上述の通り、リモートON/OFF機能はTOPSwitch-HXをサイク
ル毎に非常に小さな遅れで瞬時にオン/オフできる。さらにリモ
ートON/OFFは、スタンバイやTOPSwitch-HXをオフさせそれを
長時間、低消費電力状態に保持する電源スイッチとしても使
える。もしTOPSwitch-HXがCONTROLピン電圧が内部供給電
圧の下限のスレッシュホールドである4.8Vまで放電する時
間、リモート・オフ状態が続いた場合(CONTROLピンコンデン
サが47µFでは約32ms)、CONTROLピンはヒステリシス・モー
ドに入る。このモードでは、CONTROLピンは4.8Vと5.8Vの間
で充放電を繰り返し(CONTROLピン動作説明の項を参照)、高
圧DC入力は完全にオフ状態で、非常に少ない消費電力となる
(MまたはXピンがオープンで、入力電圧が230VACの場合、
160mW)。この後、TOPSwitch-HXがリモート・オンした時、
CONTROLピンが5.8Vまで上昇し、通常のソフトスタートで起動す
る。最悪の場合のリモート・オンから起動までの遅れは、
CONTROLピンのフル充放電サイクルと同時間で、それは
CONTROLピンコンデンサが47µFの場合、約125msである。
この低消費リモート・オフにより、高価で信頼性の低いメカ
・スイッチは不要となる。さらに、インクジェットやレーザ
ープリンタで要求される、マイコンによるオン/オフ制御も可
能となる。
ソフトスタート
最小周波数PWMモードと最大周波数PWMモードへ移行する前
の可変周波数PWMモードでの動作に移行するために、17msのソ
フトスタートが、ドレイン電流とスイッチング周波数をリニアに最
小値から最大値にスイープさせる。起動時以外にも、オートリス
タートでの再起動、リモート・オフや過熱シャットダウン時
のCONTROLピン電圧(VC)のヒステリシス状態が終了した後の
再起動の時にも、ソフトスタートは機能する。この機能は、
起動時のMOSFET、クランプ回路、出力ダイオードにかかる電
流・電圧ストレスを軽減する。さらに、起動時の出力のオー
バーシュートを小さくし、トランスの飽和も防ぐ。
シャットダウン / オートリスタート
電源の故障状態でのTOPSwitch-HXの消費電力を抑えるため、
出力がレギュレーションをはずれた場合、シャットダウン/オ
ートリスタート回路は、2%(typ.)のオートリスタートデューテ
ィーサイクルで電源をオン/オフする。レギュレーションがは
ずれると、CONTROLピンへの外部からの電流供給が無くな
り、VCはシャントモードから上述のヒステリシスモードへ切
り替わる。故障状態が回復したとき、電源出力は安定化さ
れ、VCはシャントモードに戻り、電源も正常動作に戻る。
自動復帰タイプ過熱保護機能
MOSFETのジャンクション温度が過熱シャットダウン温度
(142℃ typ.)を超えると、高精度アナログ回路がMOSFETをオ
フさせる過熱保護機能を内蔵している。ジャンクション温度
がヒステリシス(自動復帰)温度まで低下したとき、通常動作に
自動復帰する。70℃(typ.)という大きなヒステリシスなので、
過熱状態の繰り返しによるプリント基板の過熱を回避でき
る 。 電 源 が オ フ し た 時 、 V Cは ヒ ス テ リ シ ス ・ モ ー ド で 、
CONTROLピンは4.8Vと5.8V(typ.)のノコギリ波となる。
バンドギャップ・リファレンス
TOPSwitch-HXの重要な内部電圧はすべて、温度補償されたバ
ンドギャップ基準回路から供給される。このリファレンス
は、スイッチング周波数、MOSFETゲートドライブ電流、カレ
ントリミット、ラインOV/UVスレッシュホールドを高精度に
設定するようトリミングされた基準電流の生成にも使用され
る。TOPSwitch-HXでは回路を改善し、上記のパラメータの絶
対公差と温度特性を改善した。
高圧バイアス電流源
この電流源は、DRAINピンからTOPSwitch-HXをバイアスし、
起動時やヒステリシス動作時のCONTROLピンコンデンサを充
電する。オートリスタート、リモート・オフ、過熱シャット
ダウン時にも、ヒステリシス動作になる。この動作モードで
は、電流源は約35%の実効デューティーサイクルでオン/オフ
する。このデューティーサイクルは、CONTROLピン充電電流
(IC)と放電電流(ICD1+ICD2)の比で決まる。この電流源は、
MOSFETがスイッチングしている通常動作では、オフしてい
る。電流源のスイッチングは、DRAIN電圧波形に多少影響が
見られるかもしれないが、それは正常である。
13
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Rev. B 03/08
TOP252-261
Y, E and M Package
CONTROL (C)
TOPSwitch-HX
200 MA
(Negative Current Sense - ON/OFF,
Current Limit Adjustment)
VBG + VT
EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)
(Voltage Sense)
VOLTAGE MONITOR (V)
VREF
1V
(Positive Current Sense - Undervoltage,
Overvoltage, ON/OFF, Maximum Duty
Cycle Reduction, Output Overvoltage Protection)
400 MA
PI-4714-010908
図13a.VOLTAGE MONITOR (V)ピン、EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) ピンの入力回路概略図
P and G Package
CONTROL (C)
TOPSwitch-HX
200 MA
(Negative Current Sense - ON/OFF,
Current Limit Adjustment)
VBG + VT
MULTI-FUNCTION (M)
VREF
(Positive Current Sense - Undervoltage,
Overvoltage, Maximum Duty Cycle Reduction,
Output Overvoltage Protection)
400 MA
PI-4715-120307
図13b.MULTI-FUNCTION (M)ピンの入力回路概略図
14
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TOP252-261
FREQUENCY(F) ピンの標準的な使い方
+
+
DC
Input
Voltage
DC
Input
Voltage
D
CONTROL
S
C
D
CONTROL
S
F
F
-
-
PI-2655-071700
PI-2654-071700
図14. 最大周波数動作(132 kHz)
C
図15. ハーフ周波数動作(66 kHz)
15
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TOP252-261
VOLTAGE MONITOR (V)ピンとEXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピンの標準的な使い方
TOP252-258M
+
D
S
DC
Input
Voltage
S
D
X
V
S
S
S
VXCS F
+
TOP259-261Y
D
DC
Input
Voltage
S C
VXCSG
C
CONTROL
S
X
S D
CONTROL
C
F
S
-
D
V
D
V
D
-
C
TOP254-258Y
X
C
CS
D
G
PI-4716-020508
PI-4984-020708
図16a.TOP254-258 Yパッケージの三端子動作(VOLTAGE MONITORピ
ンとEXTERNAL CURRENT LIMITピン機能停止。FREQUENCY ピ
ンはSOURCEピンまたはCONTROLピンに接続)
図16b.TOP259-261 Yパッケージの三端子動作(VOLTAGE MONITORピ
ンとEXTERNAL CURRENT LIMITピン機能停止。)
+
+
eSIP
VXC FS
DC
Input
Voltage
C
S D
RLS
S
X
4 M7
DC
Input
Voltage
V
CONTROL
C
F
-
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
DCMAX@100 VDC = 76%
DCMAX@375 VDC = 41%
D
CONTROL
-
D
V
D
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
C
S
PI-4717-120307
PI-4956-020708
図16c.TOP252-261 Eパッケージの三端子動作(VOLTAGE MONITORピ
ンとEXTERNAL CURRENT LIMITピン機能停止。FREQUENCY ピ
ンはSOURCEピンまたはCONTROLピンに接続)
+
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
RLS
4 M7
DC
Input
Voltage
D
10 k7
Reset
-
V
CONTROL
QR
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
図17. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)及びライン・フィードフォワ
ード時のラインセンス
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
+
RLS
DC
Input
Voltage
4 M7
D
C
PI-4756-121007
図18. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及びラッチタイプ出力過電圧保護のラインセンス
ROVP
VROVP
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
V
CONTROL
S
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
C
ROVP >3k7
S
PI-4719-120307
図19. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及び自動復帰型出力過電圧保護のラインセンス
16
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TOP252-261
VOLTAGE MONITOR (V)ピンとEXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピンの標準的な使い方 (続き)
+
VUV = RLS × IUV + VV (IV = IUV)
4 M7
+
For Values Shown
VUV = 103.8 VDC
RLS
DC
Input
Voltage
55 k7
CONTROL
1N4148
V
D
V
6.2 V
-
RLS
DC
Input
Voltage
40 k7
D
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
4 M7
For Values Shown
VOV = 457.2 VDC
CONTROL
C
S
-
S
C
PI-4720-120307
図20. 低入力電圧(UV)のみのラインセンス(OV機能無し)
+
PI-4721-120307
図21. 過入力電圧(OV)のみのラインセンス(UV機能無し)。低入力電圧
時にデューティーサイクルは低減され、入力電圧上昇により更
に低減される
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
+
RLS
For RIL = 19 k7
ILIMIT = 37%
DC
Input
Voltage
他の抵抗値(RIL)の選択は、
図55bを参照。
D
CONTROL
S
C
TOP259-261YNはRILの
リターンとしてGピンの使
用可能。
X
RIL
-
DC
Input
Voltage
ILIMIT = 100% @ 100 VDC
ILIMIT = 53% @ 300 VDC
2.5 M7
TOP259-261YNはRILの
リターンとしてGピンの使
用可能。
D
CONTROL
S
C
X
RIL
6 k7
-
PI-4723-011008
PI-4722-021308
図22. 外部設定カレントリミット
図23. 入力電圧によるカレントリミット減少
+
DC
Input
Voltage
QR は、
フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
TOP259-261YNはQRの
リターンとしてGピンの
使用可能。
D
CONTROL
S
-
C
+
For RIL = 12 k7
DC
Input
Voltage
X
QR
QR は、
フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
CONTROL
S
47 K7
ON/OFF
PI-2625-011008
図24. アクティブ・オン (フェール・セーフ) 型リモート・オン/オフ
ILIMIT = 61%
D
For RIL = 19 k7
C
TOP259-261YNはQRの
リターンとしてGピンの
使用可能。
X
RIL
ILIMIT = 37%
QR
16 k7
ON/OFF
PI-4724-011008
図25. アクティブ・オン型外部設定カレントリミット付きリモート・オ
ン/オフ
17
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TOP252-261
+
TOP259-261YNはQRの
リターンとしてGピンの
使用可能。
CONTROL
C
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
X
RIL
-
QR
16 k7
4 M7
RLS
QR は、フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
V
D
S
VUV = IUV x RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV x RLS + VV (IV = IoV)
4 M7 DCMAX@100 VDC = 76%
DCMAX@375 VDC = 41%
RLS
DC
Input
Voltage
+
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IoV)
ON/OFF
DC
Input
Voltage
D
TOP259-261YNはRILの
リターンとしてGピンの
使用可能。
S
V
CONTROL
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
C
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
X
ILIMITとRILの選択は、
図55bを参照。
RIL
12 k7
-
PI-4725-011008
図26. アクティブ・オン型ラインセンス及び外部設定カレントリミット
付きリモート・オン/オフ
図27. ラインセンスと外部設定カレントリミット
+
VUV = IUV × RLS + VV (IV = IUV)
VOV = IOV × RLS + VV (IV = IOV)
RLS
4 M7
DC
Input
Voltage
D
10 k7
Reset
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
V
CONTROL
QR
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
C
S
-
PI-4756-121007
図28. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及びリセット機能付きラッチタイプ出力過電圧保護(OVP)の
ラインセンス
MULTI-FUNCTION (M)ピンの標準的な使い方
+
+
D
C
VUV = IUV × RLS + VM (IM = IUV)
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
M
RLS
S
DC
Input
Voltage
D
M
CONTROL
-
D
S
S
S
DC
Input
Voltage
S
D
C
PI-4727-061207
M
CONTROL
-
S
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
C
図29. 3端子動作(MULTI-FUNCTION機能無し)
4 M7
C
S
PI-4728-120307
図30. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)及びライン・フィードフォワ
ードのラインセンス
18
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VOLTAGE MONITOR (V)ピンとEXTERNAL CURRENT LIMIT (X)ピンの標準的な使い方 (続き)
TOP252-261
MULTI-FUNCTION (M)ピンの標準的な使い方 (続き)
+
VUV = IUV × RLS + VM (IM = IUV)
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
RLS
4 M7
DC
Input
Voltage
D
M
CONTROL
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
RLS
DC
Input
Voltage
4 M7
For RLS = 4 M7
VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
ROVP
VROVP
D
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
M
CONTROL
C
S
-
VUV = IUV × RLS + VM (IM = IUV)
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
+
C
ROVP >3k7
S
PI-4729-120307
図 31. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及びラッチタイプ出力過電圧保護のラインセンス
+
VUV = RLS × IUV + VM (IM = IUV)
4 M7
PI-4730-120307
図32. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及び非ラッチタイプ出力過電圧保護のラインセンス
+
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
4 M7
For Values Shown
VUV = 103.8 VDC
RLS
RLS
DC
Input
Voltage
DC
Input
Voltage
40 k7
D
CONTROL
D
1N4148
M
CONTROL
C
S
-
55 k7
M
6.2 V
For Values Shown
VOV = 457.2 VDC
C
S
-
PI-4732-120307
PI-4731-120307
図34. 過入力電圧(OV)のみのラインセンス(UV無し)。低入力電圧時、
最大デューティーサイクルは低減され、入力電圧上昇により更
に低減される
図33. 低入力電圧(UV)のみのラインセンス(OV無し)
+
For RIL = 12 k7
ILIMIT = 61%
For RIL = 19 k7
ILIMIT = 37%
DC
Input
Voltage
RILとILIMITの選択は、
図55bを参照。
D
-
RLS
ILIMIT = 100% @ 100 VDC
ILIMIT = 53% @ 300 VDC
2.5 M7
DC
Input
Voltage
M
CONTROL
RIL
+
D
RIL
C
S
PI-4733-021308
図35. 外部設定カレントリミット(通常は不要。Mピン動作の項参照)
M
CONTROL
6 k7
C
S
PI-4734-092107
図36. 入力電圧によるカレントリミット低減(通常は不要。Mピン動作の
項参照)
19
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TOP252-261
MULTI-FUNCTION (M)ピンの標準的な使い方 (続き)
+
+
QR は、
フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
QR は、フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
For RIL = 12 k7
DC
Input
Voltage
M
D
CONTROL
QR
ON/OFF
ILIMIT = 61%
DC
Input
Voltage
RIL
S
-
CONTROL
C
ON/OFF
47 k7
For RIL = 19 k7
16 k7
QR
-
ILIMIT = 37%
M
D
C
S
PI-2519-040501
図37. アクティブ・オン (フェール・セーフ) 型リモート・オン/オフ
+
DC
Input
Voltage
図38. 外部設定カレントリミット付きアクティブ・オン型リモート・オ
ン/オフ(Mピン動作の項参照)
+
QR は、フォトカプラ出力ある
いはマニュアルスイッチへの
変更 が可能。
ON/OFF
7 k7
D
RIL
-
PI-4735-092107
CONTROL
12 k7
RLS
QR
M
VUV = IUV × RLS + VM (IM = IUV)
VOV = IOV × RLS + VM (IM = IOV)
RMC
24 k7
RMC = 2RIL
DC
Input
Voltage
D
10 k7
Reset
C
S
PI-4736-060607
図39. 外部設定カレントリミット付きアクティブ・オフ型リモート・オン/
オフ(Mピン動作の項参照)
For RLS = 4 M7
4 M7 VUV = 102.8 VDC
VOV = 451 VDC
Sense Output Voltage
M
CONTROL
QR
DCMAX @ 100 VDC = 76%
DCMAX @ 375 VDC = 41%
C
S
PI-4757-120307
図40. 低入力電圧(UV)、過入力電圧(OV)、ライン・フィードフォワー
ド及びデバイスリセット付きラッチタイプ出力過電圧保護のラ
インセンス
20
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TOP252-261
応用例
抵抗値を20W以下とする。
高効率、35W、2出力ユニバーサル入力電源
図41の回路は、TOPSwitch-HXの優位点をいくつか利用してシス
テムコストを削減し、小型・高効率になっている。設計仕様は
35W連続出力電力、AC90〜265V入力電圧、周囲温度50℃でオ
ープンフレーム電源である。TOP258PNを使用し、全負荷時効率
は84%である。DIP-8パッケージで、ヒートシンクとして基板裏面の
パターン銅箔を使用するだけで、35W、連続出力電力に対応す
る。これまでのTOPSwitchと比較して、TOPSwitch-HXは動作モー
ドが異なり、無負荷時、待機時及び軽負荷時の性能が大幅に改善
した。
抵抗R3とR4でラインセンスを行い、DC100VでUVを、DC450Vで
OVをセットする。
抵抗R6、R7、コンデンサC6及びツェナーダイオードVR1と共に、
ダイオードD5はクランプ回路を形成し、MOSFETがターンオフし
た後、TOPSwitch-HXのドレイン電圧を制限する。T VSである
VR1は、最大クランプ電圧を規定し、通常過負荷のような異常動
作時にのみ導通する。これによりRCDクランプ(R6、R7、C6及び
D5)は、通常動作条件でサイズを決定でき、軽負荷時の効率を最
大にできる。フィードバック回路の異常時、電源の出力はレギュレ
ーション範囲を外れ、出力電圧が上昇し、その結果バイアス巻線
電圧も上昇する。ツェナーダイオード( V R2)が導通する事で、
TOPSwitch-HXのMピンに電流が流れ、オートリスタートモードの
ヒステリシス付き過電圧保護が動作する。抵抗R5はMピンへ流入
する電流を336 mA 以下に制限し、その結果ヒステリシス付き
OVPモードに設定する。ラッチタイプのOVPが必要な場合、R5の
R11
33 7
VR1
P6KE200A
R7
20 7
1/2 W
3
11
4
9
C16
470 pF
100 V
L1
6.8 mH
L
C14
C15
680 MF L2
220 MF
25 V 3.3 MH 25 V
L3
3.3 MH
C4
100 MF
400 V
R2
1 M7
R10
D6
FR106 4.7 7
5
C10
10 MF
50 V
RT1
10 7
t
O
D
E
N
90 - 265
VAC
R13
330 7
S
C8
100 nF
50 V
R8
6.8 7
C9
47 MF
16 V
R19
10 7
R14
22 7
C19
1.0 MF
50 V
VR3
BZX55B8V2
8.2 V
2%
R15
1 k7
U2B
PS25011-H-A
TOPSwitch-HX
U1
CONTROL TOP258PN
C
M
RTN
+5 V,
2.2 A
RTN
C17
2200 MF
10 V
C11
2.2 nF
250 VAC
VR2
1N5250B
R5
20 V
5.1 k7
C3
220 nF
275 VAC
+12 V,
2A
C18
220 MF
10 V
D8
SB530
R4
2.0 M7
R1
1 M7
F1
3.15 A
D5
FR106
R3
2.0 M7
D4
1N4007
C13
680 MF
25 V
R12
33 7
6
D3
1N4937
C12
470 pF
100 V
D7
SB560
T1
2 EER28 7
R6
22 k7
2W
D2
1N4007
抵抗R20、R21、R18は電圧分割ネットワークを形成する。この分
割ネットワークによる出力は、R20とR21によって形成される回路
に主に依存しており、出力ネットワークに抵抗R18が接続される事
で、15V出力の変化により、多少変動する。抵抗R19とツェナー
VR3は、5V出力のみに負荷が有る場合のクロスレギュレーション
を改善し、その結果、15V出力が仕様の上限電圧以下で動作する
事を可能にする。
C7
2.2 nF
250 VAC
C6
3.9 nF
1 kV
D1
1N4937
出力電圧は、シャントレギュレータIC TL431で制御される。ダイオ
ードD9、コンデンサC20と抵抗R16はソフトスタート回路を形成し
ている。起動時C20は放電されており、出力が立ち上がる際フォト
カプラ内部のダイオードU2A、抵抗R13及びダイオードD9に電流
が流れ、C20を充電する。これにより、一次側回路へのフィードバッ
クが行われる。フォトカプラのダイオードU2Aに流れる電流は、コ
ンデンサC20が充電され、アンプICであるU3が動作モードに入る
と減少する。これにより出力電圧はゆっくり上昇し、オーバーシュー
トせず規定値になる。抵抗R16は、コンデンサC20が起動後常に
充電が維持される事により動作し、起動後フィードバック回路から
C20を分離する。コンデンサC20は、電源停止時にR16経由で放電
する。
U2A
PS25011-H-A
R16
10 k7
C20
10 MF
50 V
D9
1N4148
U3
TL431
2%
R17
10 k7
R18
196 k7
1%
R20
12.4 k7
1%
C21
220 nF
50 V
R21
10 k7
1%
PI-4747-020508
図41. TOP258PN使用の35W、2出力電源
21
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TOP252-261
高効率、150 W、DC250〜380 V入力電源
HX MOSFETの電圧を700V以下に抑えるために、VR1とVR3は必
要である。回路図には、R20、R21、R22、D5及びC18で構成され
るターンオフ・スナバー 回 路が 追 加 されて いる。。これ は、
TOPSwitch-HXのターンオフ時の損失を低減するものである。
図42は、150W(19V @ 7.7A)、効率84%、TOP258Yを使用した、
入力DC250V〜380Vの回路である。DC入力であるが、通常この
電力では力率改善が電源の前段にあり、それがDC入力を供給す
る。C1は、デカップリング用コンデンサで、この電源がメインの
PFC出力コンデンサから離れている場合、必要となる。
二次側は、D2、D3、C5、C6、C7及びC8で整流平滑される。ダイオ
ードの損失を制限するため、D2及びD3による2回路で整流され
る。最大リップル電流規定を超えない様に、4個のコンデンサが
使用される。インダクタL1とコンデンサC15、C16が、スイッチング
ノイズ用フィルタを形成する。
出力電圧が高く、二次側のピーク電流が十分小さいので、適当な
サイズの出力ダイオードやコンデンサを使用できるため、フライバ
ック回路方式を採用できる。この例では、TOP258YNが電力的に
限界である。
出力電圧は、これをセンスするために電圧分割するR15、R16、
R17とTL431基準ICで制御される。抵抗とR12とR24は、共にフォ
トカプラに流れる電流を制限し、制御ループの直流ゲインを設定
する。制御ループ補正は、C12、C13、C20、R13により行われる。
ダイオードD6と抵抗R23、コンデンサC19は、ソフトスタート回路
を構成する。これにより、出力電圧がレギュレーション領域に入る
前にコントロールピンに電流を供給し、出力のオーバーシュートを
回避し、低入力電圧及び全負荷時の起動を確実にする。
抵抗R3、R6、R7により電力を制限し、入力範囲において一定の過
負荷電力を維持する。ラインセンスは、VピンからDCレールへ
4MWの抵抗が接続される。抵抗R4及びR5が、4MWラインセンス
抵抗である。DC入力電圧がDC450V以上になると、デバイスのダ
メージを避けるため、電圧が通常正常に戻るまで、スイッチング動
作を中止する。
一次側電流が大きいため、トランスの漏れンダクタンスは小さくな
くてはならない。従って、二次側を銅箔巻きとしたサンドイッチ巻
線が使用される。この方法を使っても、漏れインダクタンスのエネ
ルギーはツェナークランプ・ダイオード1個のの容量を超える。損
失を減らすためにツェナーダイオードであるTVSを2個使用し、
VR1とVR3に対して並列に、R1、R2、R3が追加される。通常動作
時、VR1とVR3の損失はほとんど無く、リーケージエネルギーは、
R1とR2で消費される。しかし、起動時や過負荷時にTOPSwitch-
2.2 nF
250 VAC
C4
R2
R1
68 k7 68 k7
2W 2W
250 - 380
VDC
F1
4A
全負荷、最低入力及び最大周囲温度での動作時に、TOPSwitchHXの温度を110℃以下に抑えるため、ヒートシンクが必要である。
大きなヒートシンクが使用できない場合、空冷が必要となる場合
もある。
RT1 O
57t
R6
4.7 M7
R4
2.0 M7
R7
4.7 M7
R5
2.0 -7
C3
4.7 nF
1 kV
D1
BYV26C
11
12
4
X
R18
22 7
0.5 W
R8
4.7 7
C17
47 pF
1 kV
R12
240 7
0.125 W
C9
10 MF
50 V
R23
15 k7
0.125 W
C11
100 nF
50 V
C20
1.0 MF
50 V
R24
30 7
0.125 W
R16
31.6 k7
1%
U2
PC817A
R11
C12
1 k7
4.7 nF
0.125 W 50 V
U2
PC817B
C
F
C18
120 pF
1 kV
RTN
D3
MBR20100CT
TOPSwitch-HX
U1
TOP258YN
CONTROL
S
R3
8.06 k7
1%
VR2
1N5258B
36 V
R19
4.7 7
R22
1.5 k7
2W
+19 V,
7.7 A
9,10
D5
1N4937
V
C15-C16
820 MF
25 V
L1
3.3 MH
T1
EI35
D
C5-C8
820 MF
25 V
D2
MBR20100CT
7
D4
1N4148
5
R20
1.5 k7
2W
R21
1.5 k7
2W
C14
47 pF
1 kV
13,14
1
VR1, VR3
P6KE100A
C1
22 MF
400 V
R14
22 7
0.5 W
R10
6.8 7
C10
47 MF
10 V
C19
10 MF
50 V
R13
56 k7
0.125 W
D6
1N4148
U3
TL431
2%
R17
562 7
1%
C13
100 nF
50 V
R15
4.75 k7
1%
PI-4795-092007
図42. TOP258YN使用の150 W、19.5 V電源
22
Rev. B 03/08
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TOP252-261
高効率、20W連続、80Wピーク、ユニバーサル入力電源
チ停止にトリガーがかかる。短時間の過負荷に対するトリガーを
防ぐため、R20、R22、C9で遅延回路を構成する。
図43の回路は、TOPSwitch-HX の優位点をいくつか利用してシス
テムコストを削減し、小型で短時間のピーク電力を伝送し、効率
を改善する。この設計は、連続20W、ピーク80W、32V出力で、
AC 9 0 〜26 4V入 力である。効 率は全 負荷 時に82 %であり、
TOP258MNを使用している。Mパッケージのデバイスは、短時間
の高電力に対応する電源設計が可能になるよう、カレントリミット
が最適化されている。
ラッチ停止した電源のリセットをするためには、Vピン電圧がリセ
ット・スレッシュホールド以下に低下しなければならない。入力コ
ンデンサの放電による長時間のリセット遅延を避けるため、高速
ACリセット回路を使用する。AC入力がが整流され、D13とC30で
平滑化される。AC電源がある場合、Q3はオン、Q1はオフとなり、
通常動作を行う。しかし、AC電源が無くなると、Q1がVピンをプ
ルダウンし、ラッチをリセットする。ACが再投入されると、電源は
通常動作に戻る。
抵抗R12はカレントリミットを設定する。抵抗R11とR14は、DCバ
ス電圧が上昇した際にカレントリミットを下げるラインフィードフ
ォワード信号を供給し、入力電圧が増えても過負荷電力を一定に
保つ。抵抗R1とR2は、 低入力電圧と過入力電圧機能を提供し、
更に出力波形の入力リップルを低減させるためのフィードフォワー
ド補償用ともなっている。過電圧保護は、700Vまで高電圧耐量
を広げ、デバイスが破損する事無く、入力サージの間TOPSwitchHXのスイッチングを停止させる。
トランジスタQ2は、R1、R2とVピンにより設定される、もう一つ
のUVスレッシュホールドとなる。低AC入力電圧時、Q2はターン
オフし、Xピンがフローティングになり、スイッチングがディゼー
ブルとなる。
簡単なフィードバック回路により、自動的に出力電圧を制御す
る。ツェナーダイオードVR3は、回路DCゲインをセットする電圧
降下直列抵抗R8と共に、出力電圧をセットする。抵抗R10と
C28は、ループ・バンド幅を改善するため、位相ブーストとなる。
VR7、R17、R25、C5、D2からなるスナバー回路により、最大ドレ
イン電圧を制限し、トランスT1の漏れインダクタンスにより発生し
たエネルギーを消費する。このクランプ回路は、TOPSwitchHX低周波動作モード時に、VR7の値以下にC5が放電する事を避
ける事で、エネルギー効率を最大にする。抵抗R25は高周波リン
ギングを抑え、EMIノイズを低減する。
ダイオードD6及びD7は、低損失ショットキーダイオードであり、
コンデンサC20は、出力フィルターコンデンサである。インダクタ
L3は、コモンモードインダクタであり、長い出力ケーブルが使用
されたり、出力のリターンが安全アースに接続された時に放射
EMIを制限する。インクジェットプリンタのようなPC周辺機器が、
このような現象が発生する代表例である。
出力過電圧及び過電力保護回路は、TOPSwitch-HXのラッチタイ
プシャットダウン特性と、R20、C9、R22、VR5により構成される。
出力過電力あるいはオープンループ異常(フォトカプラ破損)によ
りC13両端のバイアス巻線電圧が上昇し、VR5が導通するとラッ
C8
1 nF
250 VAC
1
R19 C26
68 7 100 pF
0.5 W 1 kV
C20
330 MF
50 V
10
C31
22 MF
50 V
L2
L3
32 V
625 mA, 2.5 APK
3.3 MH
D8
1N4007
D9
1N4007
C3
120 MF
400 V
R1
2 M7
to
D11
1N4007
D10
1N4007
RT1
10 7
L1
5.3 mH
R23
R24
1 M7
1 M7
C1
220 nF
275 VAC
F1
3.15 A
90 - 264
VAC
R17
1 k7
0.5 W
C5
10 nF
1 kV
2
NC
4
T1
EF25
D
R21
1 M7
0.125 W
VR5
1N5250B
20 V
V
R22
2 M7
C30
100 nF
400 V
R26
68 k7
D5
LL4148
R10
56 7
R12
7.5 k7
1%
C29
220 nF
50 V
R8
1.5 k7
C9
1 MF
100 V
R20
130 k7
U2A
PC817D
VR3
1N5255B
28 V
PI-4833-092007
X
TOPSwitch-HX
U4
TOP258MN
C6
100 nF
50 V
Q2
2N3904
Q3
2N3904
C10
1 nF
250 VAC
R9
2 k7
C
Q1
2N3904
C13
10 MF
50 V
C28
330 nF
50 V
CONTROL
S
RTN
47 MH
D2
FR107
R14
3.6 M7
R15
1 k7
D6-D7
STPS3150
9
5
3
R3
2 M7
R4
2 M7
R25
100 7
R11
3.6 M7
R2
2 M7
D13
1N4007
VR7
BZY97C150
150 V
R18
39 k7
R6
6.8 7
C7
47 MF
16 V
図43. TOP258MNを使用した、20 W連続、80 Wピーク、ユニバーサル電源
23
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TOP252-261
高効率、65W、ユニバーサル入力電源
なく、通常のRCDクランプ回路と比べ、効率を改善する。
トランス支出力からの二次側回路は、ダイオードD2で整流され、
コンデンサC13とC14で平滑化される。フェライトビーズL3とコン
デンサC15は2段フィルタを構成し、出力のスイッチングノイズを効
果的に低減する。
図44では、TOP260ENを使い、入力電圧範囲AC90V〜265V、
65W([email protected])、効率88%の回路を紹介する。
コンデンサC1、C3、C6、L1、L2はコモンモード及びディファレンシ
ャルモードのEMIフィルタである。コンデンサC2は入力バルクコ
ンデンサであり、フライバックコンバータにリップルの少ないDC電
圧を供給する。コンデンサC4はディファレンシャルモードEMIを
低減するためのスイッチング電流デカップリングコンデンサであ
る。
出力電圧はリファレンスIC LM431で規定され、抵抗R19とR20に
より出力電圧をセンスする分割抵抗を構成する。抵抗R16はフォ
トカプラに流れる電流を制限し、コントロールループ全体のDCゲ
インを設定する。コントロールループ補正は、C18とR21で行われ
る。一次側CONTROLピンに接続された部品、C8、C9及びR15は
コントロールループ応答を形成し、低周波ポールとゼロ点をセット
する。コンデンサC17は、起動時のソフトスタート回路であり、フォ
トカプラU2はフィードバック信号の絶縁に使用される。
この例では、TOP260EN はカレントリミットを低減し、効率を改
善する。
ダイオードD4とコンデンサC10は、バイアス巻線の整流・フィルタ
回路である。部品破損によりフィードバックループが切れると、バ
イアス巻線電圧が上昇し、ツェナーダイオードVR2が導通する。そ
の結果、過電圧保護が動作し、スイッチングを停止する。
R5、R6及びR7は電力制限用抵抗であり、入力電圧範囲において
一定な過負荷電力を維持する。VピンからDCレールに4MWの抵
抗を接続し、ラインセンスされる。この場合DC入力電圧が
450VDCを超えると、TOP Switch-HXは破損を防ぐため、入力電
圧が通常に戻るまで停止する。
オプションとして、二次側センスによる過電圧保護がある。これ
は、VR3、R18及びU3により構成され、バイアス巻線からセンスす
る方法と比べ、高精度の動作が可能である。出力電圧が上昇する
と、フォトカプラU3に電流が流れ、抵抗R13を経由してVピンに電
流が流れる。これにより、過電圧保護が動作する。
この回路では、ダイオードD1、ツェナーVR1、コンデンサC5、及び
抵抗R8とR9で構成される、高効率クランプ回路を特徴とする。ス
ナバークランプは、トランスのリーケージリアクタンスのエネルギ
ーを吸収する。軽負荷時、VR1により吸収されるエネルギーが少
C6
2.2 nF
250 VAC
C5
VR1
2.2 nF BZY97C180
1 kV
180 V
3KBP08M
BR1
C13
C14
470 MF 470 MF
25 V
25 V
T1
4 RM10 FL1
5
R8
100 7
C12
1 nF R16
100 V 33 7
R9
1 k7
C2
120 MF
400 V
R1
R2
2.2 M7 2.2 M7
F1
4A
D1
DL4937
R4
2.0 M7
2
R6
6.8 M7
D5
BAV19WS
C4
100 nF
400 V
C1
330 nF
275 VAC
D3
BAV19WS
TOPSwitch-HX
U1
V TOP260EN
D
L
CONTROL
E
N
90 - 265
VAC
S
C3
470 pF
250 VAC
R7
15 k7
1%
L2
Ferrite Bead
X
C
F
C8
100 nF
50 V
VR3
BZX79-C22
22 V
C11
100 nF
50 V
R11
2 M7
D4 BAV19WS
L1
12 mH
19 V, 3.42 A
RTN
C10
VR2
R10
22 MF
1N5248B
50 V 73.2 k7 18 V
3
R5
5.1 M7
C15
47 MF
25 V
D2
MBR20100CT
FL2
6
R3
2.0 M7
L3
Ferrite
Bead
R12
5.1 k7
R16
680 7
C7
100 nF
25 V
U2B
LTY817C
R13
5.1 7
U3A
PC357A
U2A
LTY817C
R14
100 7
R15
6.8 7
C9
47 MF
16 V
R18
47 7
U3B
PC357A
D6
1N4148
C16
1 MF
50 V
C18
100 nF
R19
68.1 k7
R21
1 k7
C17
33 MF
35 V
U4
LM431
2%
R20
10 k7
PI-4998-021408
図44. TOP260ENを使用した65W、19V電源
24
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TOP252-261
応用時の重要検討項目
TOPSwitch-HX vs. TOPSwitch-GX
テーブル4では、TOPSwitch-HXとTOPSwitch-GXの特長と性能を
比較する。多くの新しい特長により、ディスクリート部品を省略で
きる。また、トランスと電力部品にかかるコストを節約しつつ、高
信頼性の設計が可能である。
TOPSwitch-HX vs. TOPSwitch-GX
機能
TOPSwitch-GX
TOPSwitch-HX
EcoSmart
軽負荷時、30 kHzまで周波数
がリニヤーに低減 (132 kHz動
作時)し、デューティーサイクル
が10%以下
30 kHzまで周波数がリニヤー • 全負荷領域における効率の改善 (例: 25%負荷時等)
に低減 (132 kHz動作時)し、マ • 待機電力の改善
ルチサイクル変調によるマル • 無負荷時の電力消費の改善
チモード動作 (音鳴り無し)
出力過電圧保護 (OVP)
無し
ユーザー選択可能な一次側/ • 出力オープンループ時の電源の保護
二次側の自動復帰/ラッチ停 • 設計自由度を向上
止タイプのOVP
TOPSwitch-HXの優位点
DCMAX 圧縮機能付きラインフ リニヤーに低減
ィードフォワード
より高精度なデュアルスロー
プ低減
• 入力ラインリップルの低減
DIP-8パッケージのスイッチン 132 kHz
グ周波数s
66 kHz
• 効率の向上により、
同一のMOSFETサイズで出力電
DIP-8パッケージのMOSFET
抵抗
3.0 W (TOP246P)
1.8 W (TOP258P)
• 外付けヒートシンク無しの設計で、
出力電力を拡大
I2fトリミング
無し
-10% / +20%
• 同一コアサイズで出力電力を拡大
• 入力バスコンデンサ容量の低減
力を拡大
• 過負荷電力の低減
オートリスタートデューティー 5.6%
サイクル
2%
• オープンループ異常時の平均伝送電力の低減
周波数ジッター
±4 kHz @ 132 kHz
±2 kHz @ 66 kHz
±5 kHz @ 132 kHz
±2.5 kHz @ 66 kHz
• EMIフィルターコストを削減
過熱保護
130 °
C〜150 °
C
135 °
C〜150 °
C
• 設計マージンの向上
外部カレントリミット
ILIMITの30%〜100%
ILIMITの30%〜100%、
• カレントリミット外部設定時の公差を改善
(0.7 × ILIMITで追加トリミング)
入力ラインUV検知スレッシュ 50 mA (2 MWセンス抵抗)
ホールド
25 mA (4 MWセンス抵抗)
ソフトスタート
17 ms (マルチモード特性によ • 起動時、ピーク電流部品への電圧ストレスの低減
る)
• 出力電圧のスムーズな上昇
テーブル4.
10 ms (デューティーサイクル
とカレントリミット双方)
• 無負荷時待機電力を低減
TOPSwitch-GXとTOPSwitch-HXの比較
25
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Rev. B 03/08
TOP252-261
TOPSwitch-HX 設計検討項目
出力電力テーブル
本データシートの出力電力テーブル(テーブル1)は、以下の条件で
現実的な連続最大値を示す。
1. 12 V出力。
2. ショットキーあるいは高効率出力ダイオード
3. 跳ね返り電圧(VOR)135V、効率は推定値。
4. AC85〜265V入力時の最低電圧はDC100V、AC230V入力時
はDC250VDC。
5. デバイス温度を100℃以下に保つため、十分に大きなヒートシ
ンクを使用。
6. アダプタでは610g/m 2の銅箔を6.45cm 2を使用、オープンフ
レームでは19.4cm2を使用と仮定し、M/Pパッケージの電力を
表示。
ピーク電力は、各デバイスのカレントリミットから算出。
TOPSwitch-HX の選択
最適なTOPSwitch-HXの選択は、最大要求出力電力、効率、冷却
方法、システムからの要求内容、そしてコストによる。外部設定カ
レントリミットのオプションを使う場合は、低い出力電力に対して
Y、EまたはMパッケージのTOPSwitch-HXを使用する事で、効率
を改善したり、ヒートシンクを小さくできる。
入力コンデンサ
入力コンデンサの大きさは、TOPSwitch-HX電源仕様の最低入力
電圧時に最大出力電圧がとれるような最低DC入力電圧になる
ものを選ぶ。TOPSwitch-HXのDCMAXは高く、デュアルスロー
プ・ラインフィードフォワードにより、リップル低減が最適
化されているので、小さめのコンデンサを使える可能性があ
る。ユニバーサル入力でトランス設計が最適であれば、
TOPSwitch-HXでは2mF/Wで十分である。
一次側クランプと出力跳ね返り電圧 VOR
一次側クランプはTOPSwitch-HXのピークドレイン電圧を制限
するのに必要である。ツェナークランプ(図41、VR1参照)は部
品点数が少なく、ボードスペースも小さい。高効率化のため
には、クランプツェナーはVORの最低でも1.5倍のものを選択
し、リーケージスパイクの導通時間を短くする。ユニバーサ
ル入力のアプリケーションにツェナークランプを使用した場
合 、 ツ ェ ナ ー の 絶 対 公 差 や 温 度 特 性 を 考 慮 し て 、 V ORは
135Vより低くする事を奨める。これはクランプ回路の効率的
な動作を確実にし、さらに最大ドレイン電圧をTOPSwitch-HX
MOSFETのブレークダウン電圧よりも低く抑える。高いVORは
TOPSwitch-HXの広いDCMAXの利点を十二分に発揮するのに必
要である。RCDクランプはツェナークランプより精度の良い
クランプ電圧で、VORを150Vまで許容する。外部設定カレン
トリミットを入力電圧の関数として減少させる(図23、36参
照)ことで、RCDクランプの 消費電力を小さくできる。RCDク
ランプは、ツェナークランプよりも低コストだが、より慎重
な設計が要求される(設計チェックリスト参照)。
出力ダイオード
DCMAXが、出力電圧が15Vまでは80Vのショットキーダイオー
ドを使う事ができ、効率を改善できる(図41参照。)
バイアス巻線コンデンサ
無負荷時、低周波数動作には 10μF のバイアス巻線コンデンサ
を推奨する。
ソフトスタート
一般的な電源では、レギュレーションがとれる前の起動時の
ストレスが最大である。ターンオン時、内蔵ソフトスタート
は、17msかけてデューティーサイクルとスイッチング周波数
を起動時の値から最大値にリニヤーに上げ、一次側電流と出
力電圧がなだらかに上昇して、フィードバックループがデュ
ーティーサイクルを制御するまでの時間をかせぐ。これによ
りTOPSwitch-HX MOSFET、クランプ回路、出力ダイオードへ
のストレスを軽減し、起動時のトランスの飽和を防ぐ。さら
に出力電圧のオーバーシュート量を軽減し、大概のアプリケ
ーションではソフトスタート用コンデンサは不要となる
EMI
周波数ジッターとは、スイッチング周波数の高調波による雑
音端子電圧のピークを下げる方法として狭帯域でスイッチン
グ周波数を変調する事である。特にノイズの平均値を下げる
効果がある。図45で判るように、周波数偏差の増大によるス
イッチング高調波につれて、ジッター効果は増大する。
TOP258P、G、M及びTOP259-261YNは、66kHz動作であ
り、TOP254-258Y及びEパッケージはFREQUENCYピンでスイ
ッチング周波数を66kHzか132kHzに選択できる。高周波放射ノ
イズを抑えるためにドレインに大きなスナバーを必要とする
アプリケーション(例えばVCR、DVD、モニター、TV等ビデオ
ノイズに敏感な機器)では、66kHz動作によってスナバーを小
さくし、効率が改善する。さらにトランスのサイズにとらわ
れないアプリケーションでは、66kHz動作がノイズを抑え、
効率を改善する。注: 66kHzの第二次高調波はまだ150kHz以
下なので、上述の雑音端子電圧はさらに改善する。10Wまた
はそれ以下のアプリケーションでは、AC入力コモンモードチ
ョークの代わりに、簡単なインダクタで済ませることができ
る可能性がある。
トランス設計
トランスは、最大動作磁束密度を3000ガウス、最大カレント
リミット値でのピーク磁束密度を4200ガウスに設計するよう
推奨する。巻数比は、V OR がツェナークランプの場合には
135V以下、入力電圧変動対応のカレントリミット減少(過負荷
保護)のRCDクランプでは150V以下になるように決める動作電
流が既定のカレントリミット値よりもかなり低い設計には、
カレントリミット値を動作ピーク電流に近い点に外部から設定
し、ピーク磁束密度とピーク電力を下げる事を推奨する(図
22、35参照)。ほとんどのアプリケーションでは、
TOPSwitch-HXの持つ特長: 狭いカレントリミット公差、高い
スイッチング周波数、ソフトスタートが、TOPSwitch-GXとの
比較においてトランスの小型化に貢献する。
出力ダイオードは、アプリケーションのピーク逆電圧、出力
電流、放熱環境(ヒートシンクや空気の流れ等を含む)を考慮し
て選択する。適切なトランスの巻数比とTOPSwitch-HXの
26
Rev. B 03/08
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TOP252-261
PI-2576-010600
80
70
Amplitude (dBMV)
60
50
40
30
20
-10
0
EN55022B (QP)
EN55022B (AV)
-10
-20
0.15
1
10
30
Frequency (MHz)
図45a.固定周波数動作、ジッター無し
70
PI-2577-010600
80
TOPSwitch-HX (with jitter)
Amplitude (dBMV)
60
50
40
30
20
-10
0
EN55022B (QP)
EN55022B (AV)
-10
-20
0.15
1
10
一次側の配線
入 力 コ ン デ ン サ の マ イ ナ ス 端 子 は 、 T O P - S w i t c h - H Xの
SOURCEピン及びバイアス巻線の帰線とは一点(ケルビン)接続
する。サージ電流はバイアス巻線から直接入力コンデンサに
戻るので、サージ耐量が改善される。CONTROLピン・バイパ
スコンデンサは、SOURCEピンとCONTROLピンのできるだけ
近い場所に置き、そのSOURCEピンまでの配線はMOSFETのス
イ ッ チ ン グ 電 流 ル ー プ と 共 用 し て は な ら な い 。 M U LT I FUNCTION (M)ピン、VOLTAGE MONITOR (V)ピン、EXTERNAL
CURRENT LIMIT (X)ピンの各ピンに結線されるSOURCEピンを
基準とするすべての部品は、専用SOURCEピン配線で、
S O U R C E ピ ン と 各ピンの 近くに配 置 する。これらの 部 品 の
SOURCEへの接続パターンは、メインのMOSFETのスイッチング電
流が流れるパターンと分けるべきである。入力コンデンサのマイナ
ス端子に戻るSOURCEピンスイッチング電流は、CONTROLピン、
MULTI-FUNCTIONピン、VOLTAGE MONITORピン及びEXTERNAL
CURRENT LIMITピンに接続されている部品のパターンと分ける
事は、非常に重要である。これは、SOURCEピンが基準グランドピ
ンである事にもよる。M、V、Xの各ピンへの配線は、できるだけ
短く、更にノイズのカップリングを避けるためDRAIN配線か
らはできるだけ遠ざける。VOLTAGE MONITOR抵抗(図46の
R1及びR2、図47、48、49、50のR3及びR4)は、MまたはVピンの
そばに置いて、MまたはVピンの配線を短くする。M、V、Xピンに
接続される抵抗は、バルクコンデンサの+ピンにできるだけ接近
させ、パワー・スイッチング回路からはできるだけ離す。ノイズイ
ミュニティーの改善には、47μFのCONTROLピンコンデンサと
並列に高調波バイパスコンデンサを追加する。またフィード
バックのフォトカプラも、TOP-Switch-HXのCONTROLピンと
SOURCEピンにできるだけ近く配置する。
Y- コンデンサ
30
Frequency (MHz)
図45b.TOPSwitch-HXフルレンジEMIスキャン(132 kHz、ジッター有
り) 同一測定回路、条件による
スタンバイ時消費電力
周波数低減により、軽負荷/無負荷時の、特にツェナークラン
プを使った場合の、電力ロスが大幅に改善される。二次側の
電力消費を特に削減するためには、フィードバック回路に
TL431を使用する。TOPSwitch-HXは無負荷時にMCM(マルチ
モード・コントロール)になり、軽負荷時には低周波数モード
になる。その結果、無負荷あるいはスタンバイ時に、大幅に
消費電力を低減できる。
高出力設計
TOPSwitch-HXファミリーの利用で、最大333Wまでの出力が可
能になる。高出力設計には、特別な検討が必要となる。高出力設
計のためのヒントは、TOPSwitch-HXの設計ガイド(AN-43)にあ
る。
Y- コンデンサは、二次側出力のグランドピンとトランスの一
次側 DC 入力ピンの近くに配置する。
ヒートシンク
Yパッケージ(TO-220)及びEパッケージ(eSIP-7C)のフィンは、電気
的にSOURCEに接続されている。循環電流を避けるため、フィ
ンに取り付けたヒートシンクは、プリント基板上のいかなる
点とも電気的につなげてはいけない。P(DIP-8)、G(SMD-8)ま
たはM(DIP-10)パッケージの場合は、SOURCEピンにつなげる
パッケージの下の銅エリア(パターン)が、効率良いヒートシン
クの役目をする。両面基板では、表面と裏面をスルーホール
で接続することでヒートシンクの効果を上げる。さらに、出
力ダイオードのアノード、カソード両方の大きな銅エリアも
ヒートシンクとなる。図46〜50の出力整流器と出力フィルタ
ーコンデンサの間の狭いトレースは、コンデンサの過熱を防
ぐために熱伝導を低減する役割がある。
TOPSwitch-HX のレイアウト検討
TOPSwitch-HXは複数の動作ピンを持ち、より大電力での動作
となるので、以下のガイドラインを注意深く守って下さい。
27
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TOP252-261
Isolation Barrier
Optional PCB slot for external
heatsink in contact with
SOURCE pins
C2
VR1
Input Filter
Capacitor
Y1Capacitor
C6
R4
T1
C10
R3
R9
Output
Rectifier
D1
J1
D3
Transformer
+
S
-
S
C1
D
U1
C
S
JP1
L1
M
C4
C3
R8
C5
R2
C8
J2
R8
R7
D2
R6
R1
Maximize hatched copper
areas (
) for optimum
heat sinking
JP2
R14
S
R13
HV
Output Filter
Capacitor
C7
U3
R10
C9
U2
VR2
R11
R12
-
DC
+
Out
PI-4753-070307
図46. TOPSwitch-HXのPパッケージを使ったレイアウト例
Isolation Barrier
C2
Optional PCB slot for external
heatsink in contact with
SOURCE pins
Y1Capacitor
C6
R6
VR1
Input Filter
Capacitor
T1
R5
J1
D1
+
HV
-
D3
Transformer
R7
C3
R1
R2
R3
R4
Maximize hatched copper
areas (
) for optimum
heat sinking
R9
VR2
Output Filter
Capacitor
L1
C
X
V
C4
C9
C5
R8
R13
R14
D2
C8
U3
R11
JP1
C7
D
R10
S
S
S U1
S
S
C1
Output
Rectifier
R12
R15
JP2
U2
J2
R16
R17
- DC +
Out
PI-4752-070307
図47. TOPSwitch-HXのMパッケージを使ったレイアウト例
28
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TOP252-261
Isolation Barrier
C2
Y1Capacitor
C6
R4
VR1
Input Filter
Capacitor
T1
R3
R12
Output
Rectifier
C10
D1
J1
+
HV
-
HS1
S
U1
Transformer
D
Output Filter
Capacitor
D3
C7
F
L1
C
V
X
JP1
C4
R10
D2
R4
R9
R3
C5
U3
JP2
U2
VR2
R12
R13
C9
C8
R14
R2
R8
R1
R16
R7
R11
C1
J2
R15
R17
- DC +
Out
PI-4751-070307
図48. TOPSwitch-HXのTOP254-258 Yパッケージを使ったレイアウト例
Isolation Barrier
C6
Y1Capacitor
C7
R7
T1
Input Filter
Capacitor
R6
Output Filter
Capacitor
R12
D8
HS1
S
R3
R11
Transformer
D
G
C
U5
X
V
C8
R4
C9
C17
R22
R14
D6
R8
R9
R5
VR2
C10
R21
JP2
U2
L3
R20
U4 C21
R15
C4
+
HV
-
JP1
C16
R10
J1
VR1
D5
C18
R17
R13
J2
- DC +
Out
PI-4977-021408
図49. TOPSwitch-HXのTOP259-261 Yパッケージを使ったレイアウト例
29
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TOP252-261
Isolation Barrier
Input Filter
Capacitor
J1
+
HV
-
C6 R7
C4
T1
R6 D5
HS1
Y1Capacitor
C7
C16
R12
D8
H52
C8
S
F
X
C
R4
D
U1
Transformer
VR1
R22
Output Filter
Capacitor
C17
R8
V
R3
Output
Rectifier
L3
R11
R5
C10
D6
R14
C9
C18
U4
R10
R9
JP2
C19
C21
VR2
R20
J2
R17
U2
R13
R15
R21
- DC +
Out
PI-4975-022108
図50a.TOPSwitch-HXのEパッケージを使い、66KHz動作時のレイアウト例
Isolation Barrier
Input Filter
Capacitor
J1
+
HV
-
Y1Capacitor
C7
C6 R7
R6
H51
C4
C16
R12
D5
D8
C8
S
F
X
C
R4
D
C9
C17
R22
Output
Rectifier
Output Filter
Capacitor
Transformer
VR1
U1
H52
L3
V
R3
R11
R5
R8
R14
C10
D6
C18
U4
R10
VR2
C21
R9
JP2
R20
C19
J2
R17
U2
R15
R13
R21
- DC +
Out
PI-4976-022108
図50b.TOPSwitch-HXのEパッケージを使い、132KHz動作時のレイアウト例
30
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TOP252-261
設計チェックリスト
TOP-Switch-HXの無負荷時待機電力を低減するため、Vピン(Pパ
ッケージではMピン)は非常に小さい電流で動作する。従って、ノ
イズによる影響を防ぐため、基板設計の際には、レイアウトに対
して十分な配慮が必要となる。Vピンに接続される部品及びパター
ンは、スイッチング電流が流れるパターンからできるだけ離すべき
である。これには、ドレイン、クランプ回路、バイアス巻線のリター
ンあるいは別のコンバータの電力パターンも含まれる。入力ライ
ンセンス機能を使う場合、Vピンのノード領域を小さくするため、
Vピンから10mm以内にセンス抵抗を配置する。更に、DCバスか
らラインセンス抵抗はできるだけ離すようにする。また、Vピンに
関する機能の誤動作を防ぐため、Vピンにはコンデンサを接続し
ない。
いかなる電源設計についてもそうであるが、TOPSwitch-HX 電
源設計でも各使用部品のスペックが、電源の最悪条件下でも
問題ない事を確認する必要がある。最低限、以下のテスト、
確認は行って下さい。
2. 最大ドレイン電流 － 最高周囲温度、最高入力電圧、最大
出力負荷時の起動時ドレイン電流波形を観測し、トランス
の飽和やリーディングエッジ・スパイク電流の兆候を確認
する。TOPSwitch-HXのリーディング・エッジ・ブランキ
ング時間は220nsなので、スイッチングサイクルの起動不
全は避けやすい。リーディング・エッジ・スパイク電流
が、220nsのブランキング時間の終わりの点でのドレイン
電流波形のカレントリミット範囲(図53参照)に入っている
事を確認。
3. 放熱チェック － 最大出力電力、最小/最大入力電圧、最高
周囲温度時のTOPSwitch-HX、トランス、出力ダイオー
ド、出力コンデンサの温度が、スペック内であることを確
認。TOPSwitch-HXのスペックにあるRDS(ON)の部品間バラツ
キを許容する、熱マージンが必要である。所要マージンは
特性表中の公差から計算、またはDRAINピンに直列に、公
差に相当する値の抵抗を外付けし、それをTOPSwitchHXのヒートシンクに取り付けることで明らかになる。その
抵抗値は、テストしたデバイスの測定RDS(ON)と最悪時のス
ペックの最大値との差と等しくする。
設計ツール
1. 最大ドレイン電圧 － VDSが最大入力電圧で最大過負荷時に
675Vを超えていない事を確認。電源がオートリスタート
に入る直前の出力がそのレベルの過負荷になったとき、最
大出力過負荷状態が起きる(レギュレーションの無い状態)。
最新の設計ツールは、弊社ホームページ : www.powerint.com
に掲載。
31
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TOP252-261
絶対最大定格(2)
DRAINピーク電圧.......................................................................... -0.3 V〜700 V CURRENT LIMITピン電圧.........................................................-0.3 V to 4.5 V
DRAINピーク電流: TOP252...................................................................... 0.68 A MULTI-FUNCTIONピン電圧 .................................................-0.3 V to 9 V
DRAINピーク電流: TOP253....................................................................... 1.37 A FREQUENCYピン電圧 ...................................................................-0.3 V to 9 V
DRAINピーク電流: TOP254...................................................................... 2.08 A 保存温度 ......................................................................................-65 °C to 150 °C
DRAINピーク電流: TOP255.......................................................................2.72 A 動作ジャンクション温度...................................................... -40 °C to 150 °C
DRAINピーク電流: TOP256...................................................................... 4.08 A リード温度(1)......................................................................................................260 °C
DRAINピーク電流: TOP257....................................................................... 5.44 A
DRAINピーク電流: TOP258...................................................................... 6.88 A 注:
DRAINピーク電流: TOP259....................................................................... 7.73 A 1. ケースから1/16 インチの点で5秒間
DRAINピーク電流: TOP260...................................................................... 9.00 A 2. 記載の最大定格は、1回のみの印加であれば本製品にダメー
DRAINピーク電流: TOP261...................................................................... 11.10 A ジを与えることはないが、長期間、絶対最大定格を印加し
CONTROL電圧.......................................................................................-0.3 V〜9 V 続けた場合は、本製品の信頼性に影響する可能性がある。
CONTROL 電流.............................................................................................. 100 mA
VOLTAGE MONITORピン電圧......................................................-0.3 V〜9 V
熱抵抗
熱抵抗: Yパッケージ:
(qJA) ................................................................... 80 °C/W(1)
(qJC) ......................................................................2 °C/W(2)
P、GまたはMパッケージ:
(qJA) .........................................70 °C/W(3); 60 °C/W(4)
(qJC) ................................................................... 11 °C/W(5)
Eパッケージ:
(qJA) ................................................................105 °C/W(1)
(qJC) .....................................................................2 °C/W(2)
パラメータ
シンボル
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
制御機能
最大周波数モード時の
スイッチング周波数
(平均))
fOSC
周波数ジッター
Df
周波数ジッター 変調
率
fM
最大デューティー
サイクル
ソフトスタート時間
PWMゲイン
DCMAX
TJ = 25 °C
PWMゲイン
温度ドリフト
FREQUENCYピンを
SOURCEピンに接続
Eパッケージ及びTOP254TOP258 Yパッケージ
FREQUENCYピンを
CONTROLピンに接続
M/P/G/Y/Eパッケージ
132 kHz 動作時
66 kHz 動作時
IC = ICD1
tSOFT
DCreg
Min
Typ
Max
119
132
145
59.5
IV ≤ IV(DC) or IM ≤ IM(DC) or
VV, VM = 0 V
75
IV or IM = 95 mA
30
TOP252-255
TOP256-258
TOP259-261
TJ = 25 °C
IB
132 kHz 動作時
66
72.5
±5
±2.5
kHz
250
Hz
78
83
17
-31
-27
-25
注A参照
-25
-22
-20
0.9
1.0
1.1
1.0
1.3
1.6
1.5
1.6
1.7
1.6
1.9
2.2
%
ms
-20
-17
-15
-0.01
TOP252-255
TOP256-258
TOP259-261
TOP252-255
TOP256-258
TOP259-261
単位
kHz
TJ = 25 °C
66 kHz 動作時
外部バイアス電流
注:
1. ヒートシンク無しで配置
2. タブの裏面で測定
3. 0.36 sq. inch (232 mm2)、2oz. (610 gm/m2)銅面に半田付け
4. 1 sq. inch (645 mm2)、2oz. (610 gm/m2)銅面に半田付け
5. プラスチック・ボディに近いSOURCEピンで測定
%/mA
%/mA/°C
2.1
2.2
2.3
2.2
2.5
2.8
mA
32
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TOP252-261
パラメータ
シンボル
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
Min
Typ
Max
単位
4.4
4.7
5.1
4.6
5.1
5.9
5.8
6.1
6.5
6.0
6.5
7.3
mA
18
22
W
制御機能 (続き)
TOP252-255
TOP256-258
TOP259-261
TOP254-255
TOP256-258
TOP259-261
66 kHz 動作時
デューティーサイクル
0%時のCONTROL電流
IC(OFF)
132 kHz 動作時
ダイナミック
インピーダンス
ZC
IC = 4 mA; TJ = 25 °C, 図52参照
10
ダイナミックインピー
ダンス温度ドリフト
CONTROLピン内蔵
フィルターポール
0.18
%/°C
7
kHz
ハイレベル・カレントリ
ミット比
kPS(UPPER)
TJ = 25 °C
ローレベル・カレントリ
ミット比
kPS(LOWER)
TJ = 25 °C
25
%
マルチサイクル変調ス
イッチング周波数
fMCM(MIN)
TJ = 25 °C
30
kHz
マルチサイクル変調
最小期間
TMCM(MIN)
TJ = 25 °C
135
ms
50
55
60
%
シャットダウン/オートリスタート
CONTROLピン
充電電流
IC(CH)
TJ = 25 °C
充電電流温度ドリフト
VC = 0 V
-5.0
-3.5
-1.0
VC = 5 V
-3.0
-1.8
-0.6
注A参照
0.5
%/°C
5.8
V
オートリスタート上限
スレッシュホールド電圧
VC(AR)U
オートリスタート下限
スレッシュホールド電圧
VC(AR)L
オートリスタート・ヒス
テリシス電圧
VC(AR)hyst
オートリスタート・デュ
ーティーサイクル
DC(AR)
2
オートリスタート
周波数
f(AR)
0.5
UV検知スレッシュホー
ルド電流とヒステリシ
ス(MまたはVピン)
IUV
TJ = 25 °C
OV検知スレッシュホー
ルド電流とヒステリシ
ス(MまたはVピン)
IOV
TJ = 25 °C
4.5
mA
4.8
5.1
V
MULTI-FUNCTION (M)、VOLTAGE MONITOR (V) 及び EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) 入力
0.8
スレッシュホールド
22
ヒステリシス
スレッシュホールド
ヒステリシス
1.0
25
V
4
Hz
27
14
107
112
4
%
mA
mA
117
mA
mA
33
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TOP252-261
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
Min
IOV(LS)
TJ = 25 °C
269
336
403
mA
VまたはMピンリセット
電圧
VV(TH) or
VM(TH)
TJ = 25 °C
0.8
1.0
1.6
V
リモート・オン/オフ
負スレッシュホールド電
流とヒステリシス
(MまたはXピン)
-35
-27
-20
IREM (N)
TJ = 25 °C
V及びMピン短絡電流
IV(SC) or
IM(SC)
TJ = 25 °C
パラメータ
シンボル
Typ
Max
単位
MULTI-FUNCTION (M)、VOLTAGE MONITOR (V) 及び EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) 入力
出力過電圧ラッチ停止ス
レッシュホールド電流
X及びMピン短絡電流
スレッシュホールド
IX(SC) or
IM(SC)
V及びMピン電圧
(正電流)
VV or VM
V及びMピン電圧ヒステ
リシス(正電流)
VV(hyst) or
VM(hyst)
X及びMピン電圧
(負電流)
VX or VM
最大デューティーサイク
ル低減開始スレッシュホ
ールド電流
IV(DC) or
IM(DC)
最大デューティーサイク
ル低減スロープ
VX, VM = 0 V
IV or IM = IOV
mA
ヒステリシス
VV, VM = VC
300
400
500
通常モード
-260
-200
-140
オートリスタート・モード
-95
-75
-55
IV or IM = IUV
2.10
2.8
3.20
TOP252-TOP257
2.79
3.0
3.21
TOP258-TOP261
2.83
3.0
3.25
IV or IM = IOV
0.2
0.5
IX or IM = -50 mA
1.23
1.30
1.37
IX or IM = -150 mA
1.15
1.22
1.29
18.9
22.0
24.2
IC ≥ IB, TJ = 25 °C
TJ = 25 °C
-1.0
IV or IM ≥48 mA
-0.25
X, V または M ピン
フローティング
0.6
1.0
V またはMピンを
CONTROLにショート
1.0
1.6
ID(RMT)
リモート・オン遅延時間
tR(ON)
リモート・オンからドレインを
オン
注B参照
リモート・オフ・セット
アップ時間
tR(OFF)
ドレインをディゼーブルする
ため、
ドレインをオンするまで
の最少時間 注B参照
mA
mA
V
V
IV(DC) < IV <48 mA or
IM(DC) < IM <48 mA
リモート・オフ DRAIN
供給電流
VDRAIN = 150 V
5
V
mA
%/mA
mA
66 kHz
3.0
132 kHz
1.5
66 kHz
3.0
132 kHz
1.5
ms
ms
周波数入力
FREQUENCYピンスレッ
シュホールド電圧
VF
FREQUENCYピン入力
電流
IF
注B参照
TJ = 25 °C
2.9
VF = VC
10
55
V
90
mA
34
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TOP252-261
パラメータ
シンボル
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
Min
Typ
Max
単位
回路保護
ILIMIT
自己保護用
カレントリミット
(注C参照)
TOP252PN/GN/MN
TJ = 25 °C
di/dt = 45 mA/ms
0.400
0.43
0.460
TOP252EN
TJ = 25 °C
di/dt = 90 mA/ms
0.400
0.43
0.460
TOP253PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 80 mA/ms
0.697
0.75
0.803
TOP253MN
TJ = 25 °C
di/dt = 90 mA/ms
0.790
0.85
0.910
TOP253EN
TJ = 25 °C
di/dt = 180 mA/ms
0.790
0.85
0.910
TOP254PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 105 mA/ms
0.93
1.00
1.07
TOP254MN
TJ = 25 °C
di/dt = 135 mA/ms
1.209
1.30
1.391
TOP254YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 270 mA/ms
1.209
1.30
1.391
TOP255PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 120 mA/ms
1.069
1.15
1.231
TOP255MN
TJ = 25 °C
di/dt = 175 mA/ms
1.581
1.70
1.819
TOP255YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 350 mA/ms
1.581
1.70
1.819
TOP256PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 140 mA/ms
1.255
1.35
1.445
TOP256MN
TJ = 25 °C
di/dt = 220 mA/ms
1.953
2.10
2.247
TOP256YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 530 mA/ms
2.371
2.55
2.729
TOP257PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 155 mA/ms
1.395
1.50
1.605
TOP257MN
TJ = 25 °C
di/dt = 265 mA/ms
2.371
2.55
2.729
TOP257YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 705 mA/ms
3.162
3.40
3.638
TOP258PN/GN
TJ = 25 °C
di/dt = 170 mA/ms
1.534
1.65
1.766
TOP258MN
TJ = 25 °C
di/dt = 310 mA/ms
2.790
3.00
3.210
TOP258YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 890 mA/ms
3.999
4.30
4.601
TOP259YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 1065 mA/ms
4.790
5.15
5.511
TOP260YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 1240 mA/ms
5.580
6.00
6.420
TOP261YN/EN
TJ = 25 °C
di/dt = 1530 mA/ms
6.882
7.40
7.918
A
35
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Rev. B 03/08
TOP252-261
パラメータ
シンボル
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
Min
IINIT
注B参照
0.70 ×
ILIMIT(MIN)
Typ
Max
単位
回路保護 (続き)
初期カレントリミット
電力計数
PCOEFF
リーディングエッジ
ブランキング時間
tLEB
カレントリミット遅延時間
tIL(D)
TJ = 25 °C,
注D参照
IX or IM ≤ - 165 mA
0.9 × I2
I2f
1.2 × I2f
IX or IM ≤ - 117 mA
0.9 × I2
I2f
1.2 × I2f
TJ = 25 °C, 図53参照
過熱シャットダウン温度
135
過熱シャットダウン
ヒステリシス
起動リセットスレッシュ
ホールド電圧
A
220
ns
100
ns
142
150
75
VC(RESET)
図54参照 (S1オープン)
1.75
A2kHz
°C
°C
3.0
4.25
TJ = 25 °C
19.1
22.00
TJ = 100 °C
28.8
33.40
V
出力部
TOP252
ID = 50 mA
オン抵抗
RDS(ON)
TOP253
ID = 100 mA
TJ = 25 °C
8.8
10.10
TJ = 100 °C
13.1
15.20
TOP254
ID = 150 mA
TJ = 25 °C
5.4
6.25
TJ = 100 °C
8.35
9.70
TOP255
ID = 200 mA
TJ = 25 °C
4.1
4.70
TJ = 100 °C
6.3
7.30
TOP256
ID = 300 mA
TJ = 25 °C
2.8
3.20
TJ = 100 °C
4.1
4.75
TOP257
ID = 400 mA
TJ = 25 °C
2.0
2.30
TJ = 100 °C
3.1
3.60
TOP258
ID = 500 mA
TJ = 25 °C
1.7
1.95
TJ = 100 °C
2.5
2.90
TOP259
ID = 600 mA
TJ = 25 °C
1.45
1.70
TJ = 100 °C
2.25
2.60
TOP260
ID = 700 mA
TJ = 25 °C
1.20
1.40
TJ = 100 °C
1.80
2.10
TJ = 25 °C
1.05
1.20
TJ = 100 °C
1.55
1.80
TOP261
ID = 800 mA
DRAIN供給電圧
TJ ≤ 85 °C, 注E参照
18
36
W
V
36
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TOP252-261
パラメータ
シンボル
試験条件
SOURCE = 0 V; TJ = -40〜125 °C
図54参照
(特に記載の無い場合は)
IDSS
VV, VM = フローティング, IC = 4 mA,
VDS = 560 V, TJ = 125 °C
BVDSS
VV, VM = フローティング, IC = 4 mA,
TJ = 25 °C
注F参照
Min
Typ
Max
単位
470
mA
出力部 (続き)
OFF時ドレイン漏れ電流
ブレークダウン電圧
立ち上がり時間
tR
立ち下がり時間
tF
電源部特性
CONTROL電源/
放電電流
ICD1
700
標準的フライバックコンバータで測定
出力
MOSFET
イネーブル
VX, VV, VM =
0V
ICD2
66 kHz
動作
132 kHz
動作
V
100
ns
50
ns
TOP252-255
0.6
1.2
2.0
TOP256-258
0.9
1.4
2.3
TOP259-261
1.1
1.6
2.5
TOP252-255
0.8
1.3
2.2
TOP256-258
1.1
1.6
2.5
TOP259-261
1.5
2.0
2.9
0.3
0.6
1.3
出力MOSFETディゼーブル
VX, VV, VM = 0 V
mA
注:
A. マイナス値の仕様のものについて、マイナスの温度特性のものは、温度上昇につれてその値が増加し、プラスの温度特性の
ものは、温度上昇につれてその値が減少する。
B. 仕様に基づき保証。製品テストは行わない。
C. 外部設定のカレントリミット値については、図55a、55b(カレントリミットvs.外部カレントリミット抵抗)の標準パフォーマ
ンス特性のグラフ(カレントリミットvs.外部カレントリミット抵抗)を参照。図中の規定公差は、最大カレントリミットを使
用した場合にのみ有効。
D. I2fの計算は、ILIMIT 及びfOSCの、言い換えればILIMIT(TYP)2 × fOSC(66K, TYP) の標準値をベースに行う。
ここで fOSC(66K, TYP) = 66 kHz / 132 kHz 、
パッケージあるいはFピン接続による。詳細はfOSCの仕様を参照。
E. TOPSwitch-HXはドレイン電圧が18VDCで起動する。電解コンデンサの容量が0℃以下では大きく低下する。18V入力で、0℃より低い
温度で起動する場合は、起動を確実なものにするために回路上のコンデンサが要求値を満足する事を確認する。
F. ブレークダウン電圧は最小BVDSS 仕様に対してDRAINピン電圧をBVDSS 値を超えない程度まで上げることによって確認でき
る。
37
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TOP252-261
t2
HV
t1
90%
90%
DRAIN
VOLTAGE
D=
t1
t2
10%
0V
図51. デューティーサイクル測定
PI-4737-061207
100
︵ 正規値 ︶
D RA IN 電流
C ON TRO Lピン電流
(mA)
120
80
60
40
Dynamic
1
=
Impedance Slope
20
0
5
6
7
8
CONTROLピン電圧(V)
tLEB (Blanking Time)
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
IINIT(MIN)
0
9
図52. CONTROLピンI-V特性
PI-4758-061407
PI-2039-033001
0
1
2
3
4
5
時間 (µs)
6
7
8
図53. ドレイン電流動作
P or G Package (M Pin)
TOP254-258 Y, E or M Packages (X and V Pins)
S1
470 Ω
5W
0-300 kΩ
S5
0-300 kΩ
5-50 V
M
0-60 kΩ
5-50 V
40 V
TOPSwitch-HX
470 Ω
C
V
D
CONTROL
C
TOP259-261 Y (X and V Pins)
0-300 kΩ
S2
0-15 V
S4
47 µF
0.1 µF
F
S3
0-60 kΩ
X
D
S
5-50 V
CONTROL
G
C
X S
注: 1. この試験回路を、
カレントリミットや出力特性の測定には使用しないこと。
2. P、G、
Mパッケージの場合は、全てのSOURCEピンをショートする。
PI-4738-020508
図54. TOPSwitch-HXの基本的試験回路
38
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TOP252-261
標準パフォーマンス特性
PI-4754-120307
1.1
1
1.1
1
0.9
0.8
0.8
0.7
0.7
Typical
0.6
0.6
0.5
Minimum
0.4
0.4
0.3
0.3
注:
1. Maximum(最大)、
Minimum(最小)の
レベルは特性に基づく
2. T J = 0 OC to 125 OC
0.2
0.1
di/dt
0.5
正規値化した
正規値化したカレントリミット
Maximum
0.9
0
-200
0.2
0.1
0
-150
-100
-50
0
IX or IM ( µA )
図55a. 正規値化されたカレントリミット vs. XまたはMピン電流
PI-4755-120307
1.1
注:
Minimum(最小)の
1. Maximum(最大)、
レベルは特性に基づく
1
1
0.9
2. T J = 0 OC∼125 OC;
3. Xピン、
Mピンの電圧変動を含む
0.8
0.8
Maximum
0.7
0.7
0.6
Typical
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
di/dt
0.6
正規値化した
正規値化したカレントリミット
0.9
1.1
0.2
Minimum
0.1
0.1
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
RIL ( kΩ )
図55b. 正規値化されたカレントリミット vs. 外部カレントリミット抵抗
39
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TOP252-261
標準パフォーマンス特性(続き)
PI-4759-061407
PI-176B-033001
叽
叽 㻃
︵ 䉔吵ḿぜೋ໩ ︶
㻃ᅸ
咜咲咽呵咆呬咸㞹
25
1.2
︵ ℃で正規値化 ︶
発振周波数
1.1
25
1.0
0.8
0.6
1.0
0.4
㻋㻹㻌㻃
0.2
0.9
-50 -25
0
25
50
0
75 100 125 150
-50 -25
0
䜼䝧䝷䜳䜻䝫䝷Ὼᗐ㻋䉔㻌㻃
PI-4760-061407
0.8
1.0
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
25
50
75 100 125 150
0
-50 -25
ジャンクション温度 ( C)
50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図59. 外部カレントリミット vs. 温度 (RIL = 10.5 kW)
PI-4761-061407
︵ ℃で正規値化︶
過電圧スレッシュホールド
1.0
25
1.2
︵ ℃で正規値化︶
U Vスレッシュホールド
1.2
0
PI-4762-061407
-50 -25
図58. 内部カレントリミット vs. 温度
1.0
25 0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0
25
0.8
0.6
25
1.2
︵ ℃で正規値化︶
カレントリミット
℃で正規値化︶
︵
カレントリミット
1.0
0
75 100 125 150
図57. 周波数 vs. 温度
1.2
25
50
PI-4739-061507
図56. ブレークダウン電圧 vs. 温度
25
ジャンクション温度(℃)
0.2
0
-50 -25
0
25
50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図60. 過電圧スレッシュホールド vs. 温度
-50 -25
0
25
50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図61. UVスレッシュホールド vs. 温度
40
Rev. B 03/08
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TOP252-261
PI-4740-060607
4.5
4
3.5
3
V
2.5
2
0
100
200
300
400
㻹㻲㻯㻷㻤㻪㻨㻐㻰㻲㻱㻬㻷㻲㻵䝘䝷㞹Ὦ㻃(µA)
PI-4742-021308
4
3
2
V
拡大図参照
(図63b)
1
0
-200 -100
0
100
0.8
0.6
0.4
0.2
200 300 400 500
図63a.MULTI-FUNCTIONピン電圧 vs. 電流
PI-4763-021408
0.6
0.4
0.2
0
-50 -25
0
25
50
0
VM = 1.354 - 1147.5 × IM + 1.759 × 106 ×
(IM)2 with -180 µA < IM < -25 µA
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-200
-150
-100
-50
MULTI-FUNCTION ピン電流(µA)
0
図63b.MULTI-FUNCTIONピン電圧 vs. 電流 (拡大図)
Scaling Factors:
TOP261 1.62
TOP260 1.42
TOP259 1.17
TOP258 1.00
TOP257 0.85
TOP256 0.61
TOP255 0.42
TOP254 0.32
TOP253 0.20
TOP252 0.10
25 0.8
-50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図64. デューティーサイクル0%時のCONTROLピン出力電流 vs.
温度
1.2
︵ ℃で正規値化︶
開始スレッシュホールド電流
規
値
︶
℃ で正
︵ 化
CONTROL電流
1.0
-100
1.6
MULTI-FUNCTION ピン電流(MA)
1.2
-150
図62b. EXTERNAL CURRENT LIMITピン電圧 vs. 電流
M ULTI FU NC TIO N
叽 唑唒
ピン電圧
MULTI FUNCTION
ピン電圧　（）
V
1.0
㻨㻻㻷㻨㻵㻱㻤㻯㻃㻦㻸㻵㻵㻨㻱㻷㻃㻯㻬㻰㻬㻷䝘䝷㞹Ὦ㻋µ㻤㻌
図62a.VOLTAGE MONITORピン電圧 vs. 電流
5
1.2
0
-200
500
6
VX = 1.354 - 1147.5 × IX + 1.759 × 106 ×
(IX)2 with -180 µA < IX < -25 µA
1.4
PI-4743-061407
5
1.6
PI-4764-061407
5.5
㻨㻻㻷㻨㻵㻱㻤㻯 㻦㻃㻸㻵㻵㻨㻱㻷
㻯㻬㻰㻬㻷咚咸㞹叽
ᅸ唑 唒
㻹㻲㻯㻷㻤㻪㻨 㻰㻃㻲㻱㻬㻷㻲㻵
叽
咚咸㞹ᅸ 唑㻹
㻃㻃唒㻃
6
PI-4741-110907
標準パフォーマンス特性(続き)
1.0
25 0.8
0.6
0.4
0.2
0
-50 -25
0
25
50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図65. 最大デューティーサイクル低減開始スレッシュホールド
電流 vs. 温度
41
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TOP252-261
4
Scaling Factors:
TOP261 1.62
TOP260 1.42
TOP259 1,17
TOP258 1.00
TOP257 0.85
TOP256 0.61
TOP255 0.42
TCASE = 25 oC TOP254 0.32
TOP253 0.20
TCASE = 100 oC
TOP252 0.10
2
1
0
0
2
4
6
VC = 5 V
0.5
Scaling Factors:
TOP261 1.62
TOP260 1.42
TOP259 1,17
TOP258 1.00
TOP257 0.85
TOP256 0.61
TOP255 0.42
TOP254 0.32
TOP253 0.20
TOP252 0.10
0
-0.5
-1
A
1
-1.5
mA
-2
-2.5
8 10 12 14 16 18 20
DRAIN電圧(V)
0
20
40
60
図66. 出力特性
PI-4749-021408
400
mW
300
︶
100
Scaling Factors:
TOP261 1.62
TOP260 1.42
TOP259 1.17
TOP258 1.00
TOP257 0.85
TOP256 0.61
TOP255 0.42
TOP254 0.32
TOP253 0.20
TOP252 0.10
1000
500
電力︵
DRAINキャパシタンス
（）
Scaling Factors:
TOP261 1.62
TOP260 1.42
TOP259 1.17
TOP258 1.00
TOP257 0.85
TOP256 0.61
TOP255 0.42
TOP254 0.32
TOP253 0.20
TOP252 0.10
200
132 kHz
66 kHz
100
pF
0
100
100
図67. IC vs. DRAIN電圧
10000
10
80
DRAINピン電圧(V)
PI-4750-021408
3
CONTROLピン電流（ ）
DRAIN電流（ ）
PI-4748-021508
5
PI-4744-021408
標準パフォーマンス特性(続き)
200
300
400
500
0
600
0
100 200 300 400 500 600 700
DRAINピン電圧(V)
DRAINピン電圧(V)
図68. COSS vs. DRAIN電圧
図69. DRAINキャパシタンス電力
PI-4745-061407
︵ ℃で正規値化︶
リモートオフD RA IN供給電流
1.2
1.0
25 0.8
0.6
0.4
0.2
0
-50 -25
0
25
50
75 100 125 150
ジャンクション温度 ( C)
図70. リモート・オフDRAIN供給電流 vs. 温度
42
Rev. B 03/08
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TOP252-261
TO-220-7C (Yパッケージ)
.165 (4.19)
.185 (4.70)
.390 (9.91)
.420 (10.67)
.146 (3.71)
.156 (3.96)
.108 (2.74) REF
+
.234 (5.94)
.261 (6.63)
.461 (11.71)
.495 (12.57)
7° TYP.
.860 (21.84)
.880 (22.35)
.570 (14.48)
REF.
.670 (17.02)
REF.
.080 (2.03)
.120 (3.05)
.068 (1.73) MIN
.024 (.61)
.010 (.25) M
.034 (.86)
.050 (1.27) BSC
PIN 1
.150 (3.81) BSC
.050 (1.27)
.050 (1.27)
.050 (1.27)
.180 (4.58)
.200 (5.08)
.100 (2.54)
PIN 7
PIN 1
.150 (3.81)
PIN 2 & 4
PIN 1 & 7
.040 (1.02)
.060 (1.52)
.040 (1.02)
.060 (1.52)
.012 (.30)
.024 (.61)
.190 (4.83)
.210 (5.33)
.050 (1.27)
Y07C
.045 (1.14)
.055 (1.40)
注:
1. 寸法はインチ表示。
ミリによる寸法はかっこ内の数字。
2. ピン配置はピン1から始まり、正面から見て左から右へと続く。
3. 寸法図はモールドフラッシュや他の突出部を含まない。
モール
ドフラッシュや突出部は、
いかなる方向にも0.006インチ
(0.15mm)を超えない。
4. ピン5と7の最小距離はパッケージ上で0.068インチ(1.73mm)。
5. 端子の位置は、
パッケージから0.25インチ(6.35mm)下で測定。
6. 全ての端子は半田メッキされている。
.150 (3.81)
MOUNTING HOLE PATTERN
PI-2644-122004
43
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TOP252-261
DIP-8C (Pパッケージ)
⊕D S
-E-
注:
1. パッケージ寸法はJEDEC、
MS-001-AB(発行 B 7/85)のDIP
パッケージ基準、
0.300インチ配列に準拠する。
2. 寸法はインチ表示。
ミリによる寸法はかっこ内の数字。
3. 寸法図はモールドフラッシュや他の突出部を含まない。
モールドフ
ラッシュや突出部は、
いかなる方向にも0.006インチ(0.15mm)を
超えない。
4. ピン配置はピン1から始まり、
ピン8まで上から見て時計と逆回りに
続く。
ノッチと、
またはくぼみはピン1を指定する。
ピン3は無い。
5. ピン2と4の最小距離はパッケージ上で0.137インチ(3.48mm)。
6. リード幅はパッケージ上で測定。
7. リード間隔は平面Tに対して垂直にして測定。
.004 (.10)
.240 (6.10)
.260 (6.60)
Pin 1
.367 (9.32)
.387 (9.83)
-D-
.057 (1.45)
.068 (1.73)
(NOTE 6)
.125 (3.18)
.145 (3.68)
-T-
.015 (.38)
MINIMUM
SEATING
PLANE
.008 (.20)
.015 (.38)
.120 (3.05)
.140 (3.56)
.100 (2.54) BSC
.014 (.36)
.022 (.56)
.048 (1.22)
.053 (1.35)
⊕T E D
.300 (7.62) BSC
(NOTE 7)
.137 (3.48)
MINIMUM
.300 (7.62)
.390 (9.91)
S .010 (.25) M
P08C
PI-3933-100504
SDIP-10C (Mパッケージ)
10
6
-E-
.240 (6.10)
.260 (6.60)
1
注:
1. パッケージ寸法はJEDECの基準、
MS-019に準拠する。
2. 寸法はインチ表示。
ミリによる寸法はかっこ内の数字。
3. 寸法図はモールドフラッシュや他の突出部を含まない。
モールドフ
ラッシュや突出部は、
いかなる方向にも0.006インチ(0.15mm)を
超えない。
4. D、
E、Fは参考データ。
5. 寸法及び公差はASME Y14.5M-1994に準拠。
5
.367 (9.32)
.387 (9.83)
-D-
.300 (7.62)
.340 (8.64
.125 (3.18)
.145 (3.68)
.200 (5.08) Max
-F-
SEATING
PLANE
.020 (.51) Min
.008 (.20)
.015 (.38)
.120 (3.05)
.140 (3.56)
.070 (1.78) BSC
.030 (.76)
.040 (1.02)
.014 (.36)
.022 (.56)
.300 BSC
⊕ .010 (.25) M
FDE
.300 (7.62)
.390 (9.91)
P10C
PI-4648-041107
44
Rev. B 03/08
www.powerint.com
TOP252-261
SMD-8C (Gパッケージ)
⊕ D S .004 (.10)
.046 .060
.060 .046
-E-
.080
.086
Pin 1
.100 (2.54) (BSC)
-D-
.137 (3.48)
MINIMUM
.286
Pin 1
.420
Solder Pad Dimensions
.367 (9.32)
.387 (9.83)
.057 (1.45)
.068 (1.73)
(NOTE 5)
.125 (3.18)
.145 (3.68)
.032 (.81)
.037 (.94)
.186
.372 (9.45)
.388 (9.86)
⊕ E S .010 (.25)
.240 (6.10)
.260 (6.60)
注:
1. 寸法はインチ表示。
ミリによ る
寸法はかっこ内の数字。
2. 寸法図はモールドフラッシュや
他の突出部を含まない。
モールド
フラッシュや突出部は、
いかなる
方向にも0.006インチ(0.15mm)
を超えない。
3. ピン配置はピン1から始まり、
ピン
8まで上から見て時計と逆回りに
続く。
ピン3は無い。
4. ピン2と4の最小距離は、
パッ ケ
ージ上で0.137インチ(3.48mm)。
5. リード幅はパッケージ上で測定。
6. DとEは、
パッケージ上の参考
データࠊ
.048 (1.22)
.053 (1.35)
.009 (.23)
.004 (.10)
.004 (.10)
.012 (.30)
.036 (0.91)
.044 (1.12)
0°- 8°
G08C
PI-4015-013106
45
www.powerint.com
Rev. B 03/08
TOP252-261
eSIP-7C (Eパッケージ)
C
2
0.403 (10.24)
0.397 (10.08)
A
0.081 (2.06)
0.077 (1.96)
B
2
0.325 (8.25)
0.320 (8.13)
0.224 (5.69) Ref.
0.177 (4.50) Ref.
0.519 (13.18)
Ref.
Pin #1
I.D.
0.070 (1.78) Ref.
3
0.050 (1.27)
0.016 (0.41) 6×
0.011 (0.28)
0.020 M 0.51 M C
0.047 (1.19)
0.118 (3.00)
FRONT VIEW
0.100 (2.54)
SIDE VIEW
A A
3
4
0.033 (0.84) 6×
0.028 (0.71)
0.010 M 0.25 M C A B
BACK VIEW
注:
10° Ref.
All Around
3
0.021 (0.53)
0.019 (0.48)
0.378 (9.60)
Ref.
0.207 (5.26)
0.187 (4.75)
0.016 (0.41)
Ref.
0.140 (3.56)
0.120 (3.05)
0.033 (0.84)
0.028 (0.71)
0.060 (1.52)
Ref.
0.048 (1.22)
0.046 (1.17)
0.019 (0.48) Ref.
4
3
0.016 (0.41)
0.011 (0.28)
END VIEW
1. 寸法及び公差はASME Y14.5M-1994に準拠。
2. 記載寸法は、
プラスチック本体の最外部で規定さ
れ、
モールドフラッシュ、
タイバーバリ、
ゲートバリ
Base Metal
及びリード間フラッシュを除くが、
プラスチック本
0.012 (0.30) Ref.
体の上下のズレは含む。
3. 寸法は、
メッキ厚を含む。
4. リード間フラッシュや突起は含まない。
5. 単位はインチ表示。
ミリによる寸法はかっこ内。
0.030 (0.76) Ref.
Section A–A
PI-4917-123107
品番コード体系表
• TOPSwitch 製品ファミリー
• TOPSwitch-HX シリーズ品番
• パッケージコード
P
DIP-8C
G
SMD-8C (表面実装タイプDIP)
M
SDIP-10C
Y
TO-220-7C
E
eSIP-7C
• リード仕上げ
N
スズ100% (鉛フリー) (P、 G、M、E、Yパッケージ)
• パッケージ/ピンオプション
TOP 258
P N - TL
空白
TL
標準
テープ&リール　(Gパッケージ; 1,000個単位)
46
Rev. B 03/08
www.powerint.com
TOP252-261
47
www.powerint.com
Rev. B 03/08
Revision
B
Notes
Date
Added new part numbers.
03/08
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生命関連への応用について
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1. 生命維持装置またはシステムとは、(i) 体内に埋め込む、または (ii) 生命維持のための装置・システムのことで、(iii) 取り扱い説明書に従い適切に使
用している時でも、誤作動した場合に、明らかに使用者に重大な障害 / 損害を及ぼす可能性が見込まれる物を言う。
2. 重要部品とは、生命維持装置やシステムに使用され、誤作動した場合、その装置やシステムに使用され誤作動した場合、生命維持のための装置や
システムの重大な故障の原因になったり、その安全性や性能に重大な影響を与えうる、あらゆる部品の事を言う。
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