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20150627_KDシリーズ取扱説明書
Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual 1/16 Brick DC-DC パワーモジュール KD シリーズ (フルデジタル) 取扱い説明書 Ver 01.05 June 27, 2015 http://www.fdk.com Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual 1 端子配列 ................................................................................................................................................................................................. 2 2 標準接続方法 ....................................................................................................................................................................................... 3 2.1 (1) 正論理(P)品(FPKD48******P*) ..................................................................................................................................... 3 (2) 負論理(N)品(FPKD48******N*) ..................................................................................................................................... 3 2.2 3 ヒューズ ..................................................................................................................................................................................... 4 (2) 入力側外付けコンデンサ ................................................................................................................................................... 4 (3) 雑音端子電圧の低減 .......................................................................................................................................................... 4 (4) 逆接続の防止 ......................................................................................................................................................................... 5 出力側 ............................................................................................................................................................................................ 5 機能説明 ................................................................................................................................................................................................. 7 4.1 過電流保護と低電圧保護 ...................................................................................................................................................... 7 4.2 過電圧保護................................................................................................................................................................................... 7 4.3 過熱保護 ....................................................................................................................................................................................... 7 4.4 リモートコントロール .................................................................................................................................................................. 8 4.5 リモートセンシング ..................................................................................................................................................................... 9 (1) リモートセンシングを使用しない場合 ............................................................................................................................ 9 (2) リモートセンシングを使用する場合 ................................................................................................................................ 9 4.6 出力電圧可変 ........................................................................................................................................................................... 10 (1) 出力電圧を調整する場合(Vout ±10%の範囲内で調整する場合) ................................................................... 10 (2) 出力電圧を低く設定する場合 ....................................................................................................................................... 11 (3) 出力電圧を高く設定する場合 ....................................................................................................................................... 11 4.7 6 入力側 ............................................................................................................................................................................................ 4 (1) 3.2 5 ・ON/OFF と Vin(-)端子 ........................................................................................................................................................... 3 入出力ラインへの接続 ...................................................................................................................................................................... 4 3.1 4 ON/OFF 端子 .............................................................................................................................................................................. 3 入力電圧の UVLO .................................................................................................................................................................. 12 直列・並列・冗長運転 ...................................................................................................................................................................... 12 5.1 直列運転 .................................................................................................................................................................................... 12 5.2 並列・冗長運転 ........................................................................................................................................................................ 12 PMBus 通信 ........................................................................................................................................................................................ 13 http://www.fdk.com Page 1 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 1 KD Series Manual 端子配列 ※TOP VIEW 端子番号 端子名 ① Vin (+) ② ON/OFF ③ Vin (-) DC 入力(-) ④ Vout (-) DC 出力(-) ⑤ SENSE (-) ⑥ TRIM ⑦ SENSE (+) ⑧ Vout (+) DC 出力(+) ⑨ ISHARE カレントバランス信号 ⑩ GND インタフェース用グラウンド ⑪ SDA PMBus 用データ信号 ⑫ SMBALERT# ⑬ SCL ⑭ Addr1 PMBus 用アドレス 1 入力 ⑮ Addr0 PMBus 用アドレス 0 入力 http://www.fdk.com 機 能 DC 入力(+) リモートコントロール リモートセンシング(-) 出力電圧可変 リモートセンシング(+) モジュール内部エラー信号 PMBus 用クロック信号 Page 2 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 2 KD Series Manual 標準接続方法 2.1 (1) ON/OFF 端子 正論理(P)品(FPKD48******P*) ■電源を使用するためには、図 2.1 の接続が必要です。 ■電源出力 ON するため以下の端子をオープンにしてください。 (2) 負論理(N)品(FPKD48******N*) ■電源を使用するためには、図 2.2 の接続が必要です。 ■電源出力 ON するため以下の端子間をショートしてください。 2.2 ・ON/OFF と Vin(-)端子 ■KD シリーズは DC 入力専用です。AC を直接入力すると電源が故障しますのでお避けください。 ヒューズ Vin(+) Vout(+) SENSE(+) Cin ON_OFF 負荷 負荷 SENSE(-) Vin(-) Vout(-) Cin:入力側外付けコンデンサ(33uF 以上のコンデンサを推奨いたします) 図 2.1 標準接続方法(オプション P 品) ヒューズ Vin(+) Vout(+) SENSE(+) Cin ON_OFF 負荷 負荷 SENSE(-) Vin(-) Vout(-) Cin:入力側外付けコンデンサ(33uF 以上のコンデンサを推奨いたします) 図 2.2 http://www.fdk.com 標準接続方法(オプション N 品) Page 3 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 3 KD Series Manual 入出力ラインへの接続 3.1 入力側 (1) ヒューズ ■KD シリーズは入力側にヒューズを内蔵しておりませんので、装置の安全性向上のため、入力回路の Vin(+)に普通溶断型のヒューズを実装してください。 ヒューズ推奨容量:6.3A ■1 台の直流電源から複数の電源入力電圧を供給する場合は、それぞれの電源の入力に普通溶断型 のヒューズを実装してください。 (2) 入力側外付けコンデンサ ■電源の安定動作のために、入力側 Vin(+)と Vin(-)間にコンデンサ Cin を接続してください。 ■コンデンサは、電源から 5cm 以内に接続して下さい。このコンデンサにはリップル電流が流れますの で、コンデンサのリップル電流定格にご注意ください。 ■電流入力端を直接スイッチでオン・オフするような場合には、入力ラインのインダクタンス分により入 力電圧の数倍のサージ電圧が発生し、電源が故障する恐れがあります。電源入力端子間に電解コン デンサを接続するなどして、サージを吸収してください。 (3) 雑音端子電圧の低減 図 3.1 の入力フィルタを接続することで、雑音端子電圧を低減することができます。 10uH Vin(+) Vout(+) SENSE(+) Co Cin 負荷 負荷 100uF 33uF SENSE(-) Vin(-) 図 3.1 http://www.fdk.com Vout(-) 雑音端子電圧低減用入力フィルタ Page 4 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual (4) 逆接続の防止 ■入力端子に極性逆の電圧が印加されると電源が故障する可能性があります。 極性逆の電圧が印加される可能性がある場合は図 3.2 のような保護用の回路を付けてください。 10uH Vin(+) Cin 負荷 100uF Vin(-) 保護用 ダイオード 図 3.2 3.2 入力逆接続保護回路 出力側 ■出力リップル低減のため、Vout(+)端子と Vout(-)端子の間にコンデンサ Co を接続してください。 推奨容量を表 3.1 に示します。 ■出力電流を急激に減少させると、出力電圧が過渡的に上昇し、過電圧保護回路が動作することがあ ります。このような場合には出力コンデンサの容量を上げてください。 ■コンデンサ Co は周波数特性がよく低 ESR のコンデンサを使用してください。コンデンサの ESR・ESL や配線インピーダンスによって出力リップル電圧に影響の出る場合があります。 ■コンデンサ Co には、リップル電流が流れます。コンデンサのリップル電流定格にご注意ください。 ■コンデンサ Co は、電源のできるだけ近くに接続してください。近くに配置する方が。輻射ノイズや電源 動作の安定度向上に効果的です。 項 出力電圧 出力負荷容量(Co) 1 3.3V 47～20000uF 2 6V 47～10000uF 3 12V 47～2200uF 4 18V 47～1000uF 表 3.2 出力側外付けコンデンサ推奨容量 ■出力リップル低減のため出力にインダクタを接続する場合、表 3.3 に記載する値以下のものを接続し てください。 Lo Vin(+) Vout(+) SENSE(+) Co 負荷 SENSE(-) Vin(-) Vout(-) 図 3.3 http://www.fdk.com 出力リップル低減回路 Page 5 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 項 KD Series Manual 出力電圧 出力負荷インダクタンス(Lo) 1 3.3V 1.0uH 以下 2 6V 3．3uH 以下 3 12V 4．7uH 以下 4 18V 3．3uH 以下 http://www.fdk.com Page 6 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 4 KD Series Manual 機能説明 4.1 過電流保護 ■過電流保護回路(定格電流の 125%以上で動作)を内蔵しておりますが、短絡・過電流での使用はお避けく ださい。過電流保護回路が動作した場合、設定により以下の 4 つのモードがあります。 ①過電流保護回路が動作したあと定電流制御になり、出力電圧が低下し出力可変範囲以下になると出力 を遮断します。(但しこのときは次項の低電圧保護機能が働きそのときの動作モードが優先されます) ②過電流保護回路が動作すると、即出力をシャットダウンします。 ③過電流保護回路が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、100msec 後再起動します。 ④過電流保護回路が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、異常が解除されると再起動します。 ※このモード選択は PMBus 経由で行うことができますが、デフォルトは④です。 ■過電流保護回路が動作し出力が遮断した場合は、DC 入力を遮断し再投入するか、リモートコントロール を OFF にし再復帰させることで電源を再投入することができます。 4.2 過電圧保護及び低電圧保護 ■過電圧保護回路(定格電圧の 130%以上で動作)及び低電圧保護(定格電圧の 40%以上で動作)を内蔵して おります。過電圧保護回路及び低電圧保護回路が動作した場合、設定により以下の 4 つのモードがありま す。 ①過電圧保護回路及び低電圧保護は働かず、連続で動作し続ける。 ②過電圧保護回路及び低電圧保護が動作すると、即出力をシャットダウンします。 ③過電圧保護回路及び低電圧保護が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、100msec 後再起動し ます。 ④過保護電圧回路及び低電圧保護が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、異常が解除されると 再起動します。 ※このモード選択は PMBus 経由で行うことができますが、デフォルトは③です。 ■過電圧保護機能及び低電圧保護機能が動作し出力が遮断した場合は、DC 入力を遮断し再投入するか、 リモートコントロールを OFF にし再復帰させることで電源を再投入することができます。 4.3 過熱保護 ■過熱保護機能が内蔵されています。電源基板温度が 125℃を超えた場合、過熱保護回路が動作して出 力を停止させることができます。過熱保護回路が動作した場合、設定により以下の 4 つのモードがありま す。 ①過熱保護回路は働かず、連続で動作し続ける。 ②過熱保護回路が動作すると、即出力をシャットダウンします。 ③過熱保護回路が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、100msec 後再起動します。 ④過熱電圧回路が動作すると、即出力をシャットダウンしますが、温度が低下すると再起動します。 ※このモード選択は PMBus 経由で行うことができますが、デフォルトは④です。 ■過熱保護機能が動作し出力が遮断した場合は、DC 入力を遮断し再投入するか、リモートコントロールを OFF にし再復帰させることで電源を再投入することができます。 http://www.fdk.com Page 7 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 4.4 KD Series Manual リモートコントロール ■ON/OFF 端子を用いることで、入力電源を投入・遮断することなく電源の出力を ON/OFF することができ ます。負論理制御が必要な場合は負論理(N)品をご使用ください。 正論理(P)品 負論理(N)品 ON/OFF 端子と Vin(-)間 出力電圧 開放または H レベル(3.0V～20.0V) ON 短絡または L レベル(-0.5～0.2V) OFF 開放または H レベル(3.0V～20.0V) OFF 短絡または L レベル(-0.5～0.2V) ON 表 4.1 リモートコントロール仕様 ■ON/OFF 端子の使用例を以下に示します。 ON/OFF ON/OFF Vin(-) Vin(-) フォトカプラ IC ON/OFF ON/OFF Vin(-) Vin(-) リレー /SW トランジスタ 図 4.1 ON/OFF 外部接続例 http://www.fdk.com Page 8 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 4.5 KD Series Manual リモートセンシング (1) リモートセンシングを使用しない場合 ■リモートセンシングを使用しない場合、Vout(+)と SENSE(+)、Vout(-)と SENSE(-)が各々の端子の直近で 短絡されていることを確認してください。 ■Vout(+)と SENSE(+)、Vout(-)と SENSE(-)間の配線はできるだけ短く、またループを作らないように配線く ださい。配線にノイズが乗ると電源動作が不安定になることがあります。 Vout(+) SENSE(+) 負荷 SENSE(-) Vout(-) ピンの根元でショート 図 4.2 リモートセンシングを行わない場合の接続例 (2) リモートセンシングを使用する場合 Vout(+) SENSE(+) 負荷 SENSE(-) Vout(-) SENSE(+)と SENSE(-)の配線はできるだけ近づける 図 4.3 リモートセンシングを行う場合の接続例 ■配線を長くしてリモートセンシングを使用する場合、出力電圧が不安定になることがあります。 このような使用方法については当社までお問い合わせください。 ■センシング線はできるだけ近づけて配線すること。電線を使用する場合はツイストペアまたはシールド線 を使用してください。 ■電源から負荷までの配線は、十分余裕のある広いパターン、太い電線を使用し、ラインドロップをできる だけ低くしてご使用ください。 ■センシングパターンを誤ってショートすると大電流が流れて断線する可能性があります。 ■配線や負荷のインピーダンスによって電源出力電圧に発振が発生したり、出力電圧変動が大きくなるこ とがありますので十分に評価の上ご使用ください。 http://www.fdk.com Page 9 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 4.6 KD Series Manual 出力電圧可変 (1) 出力電圧を調整する場合(Vout ±10%の範囲内で調整する場合) ■ボリューム(VR1)と抵抗(R1、R2)を図 4.4 のように接続することにより出力電圧を可変できます。 ボリュームは右回転で①-②間の抵抗値が小さくなるように接続すれば出力電圧が高くなります。 表 4.2 に外付け部品推奨値を示します。 これ以外の条件で使用する場合は当社までお問い合わせください。 ■ボリュームの配線はできるだけ短くしてください。 使用する抵抗とボリュームの抵抗体の種類によっては周囲温度変動特性が悪化する可能性がありますの で、以下のものを使用してください。 抵抗・・・・・・・・金属皮膜軽、温度係数±100ppm/℃以下 ボリューム・・・サーメット系、温度係数±300ppm/℃以下 ■出力電圧可変を行わない場合 TRIM 端子は開放にしてください。 ■出力電圧可変を行う場合、出力電圧の設定を高くしすぎたり、低くしすぎたりすると過電圧や低電圧保護 回路がはたらき出力が遮断することがありますのでご注意ください。 Vout(+) SENSE(+) R1 TRIM R2 VR1 SENSE(-) Vout(-) 図 4.4 外付け部品の接続例 出力電圧範囲 項 Vout Vout ±10% R1 R2 VR1 1 3.3V 2.2KΩ 22KΩ 5KΩ 2 6V 6.8KΩ 22KΩ 5KΩ 3 12V 18KΩ 22KΩ 5KΩ 4 18V 27Ω 22KΩ 5KΩ 表 4.2 外付け部品推奨値 http://www.fdk.com Page 10 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual (2) 出力電圧を低く設定する場合 ■図 4.5 のように接続することで、出力電圧を低く設定することができます。 外付け抵抗 RT-DWN は次の式によって計算できます。 R T -DWN 511 - 10.22 [k] (V - VO-NOM ) O-REQ 100 [%] VO-NOM VO-NOM = 定格出力電圧 [V] VO-REQ = 設定電圧 [V] Vout(+) SENSE(+) TRIM RT-DWN SENSE(-) Vout(-) 図 4.5 出力電圧を低く設定する場合 (3) 出力電圧を高く設定する場合 ■図 4.6 のように接続することで、出力電圧を高く設定することができます。 外付け抵抗 RT-UP は次の式によって計算できます R T-UP 5.11(100 )VO-NOM - 626 - 10.22 [k] 1.225 VO-NOM = 定格出力電圧 [V] (VO-REQ - VO-NOM ) 100 [%] VO-NOM VO-REQ = 設定電圧 [V] Vout(+) SENSE(+) TRIM RT-UP SENSE(-) Vout(-) 図 4.6 出力電圧を高く設定する場合 http://www.fdk.com Page 11 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 4.7 KD Series Manual 入力電圧の UVLO ■動作している状態で、入力電圧が TYP で 32.5V 未満になるとパワーモジュールは自動的に停止します。 また、入力電圧が TYP で 34.5V 以上になるとパワーモジュールは自動的に動作を開始します。 5 直列・並列・冗長運転 5.1 直列運転 ■直列運転が可能です。但し、出力電流は直列接続している電源のいずれか小さい方の定格電流以下と し、電源内部に定格以上の電流が流れ込まないようにしてください。 + 電源 - 負 荷 + 電源 - 図 5.1 直列運転例 ■直列運転時、出力電圧可変する場合及び PMBus 通信をする場合は外部回路が必要となります。 詳細は当社までお問い合わせください。 5.2 並列・冗長運転 ■電源にはカレントバランス機能を持っており、並列・冗長運転が可能です。 図 5.2 に並列運転の配線例、図 5.3 に冗長運転の配線例を示します。 電源の ISHARE 端子同士を接続することによりカレントバランスがとれるようになります。 並列・冗長運転時には TOTAL 出力電流が定格電流の 90%以下になるようにしてご使用ください。 (例:定格 10A の電源を 2 台並列の場合 TOTAL20A の 90%=18A 以下で使用) + 電源 ISHARE - 負 荷 + 電源 ISHARE - 図 5.2 並列運転例 http://www.fdk.com Page 12 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual + 電源 ISHARE - 負 荷 + 電源 ISHARE - 図 5.3 冗長運転例 ■並列・冗長運転時、リモートセンス、出力電圧可変及び PMBus 通信をする場合は外部回路が必要となり ます。 詳細は当社までお問い合わせください。 6 PMBus 通信 ■電源にはシステム電源装置と通信することができる、ディジタル PMBus インタフェースを装備しています。 電源は PMBus を備えることによって、システム管理側との構成やデータ情報交換をすることが出来て、バス 速度のスタンダートモード(100kbits)とファストモード(400kbit/s) の要求をサポートします。 PMBus の詳細なタイミングおよび電気的特性は、PMB パワー・マネージメント・プロトコル仕様、パート 1.2(http://pmbus.org で利用可能)に記載されています。 ■PMBus 使用時の一般的な接続方法を図 6.1 に示します。電源の SCL.SDA,GND 端子を下記の用に接続く ださい。また電源外部に SCL,SDA 端子と+3.3V 間にプルアップ抵抗を取り付けてください。このプルアップ抵 抗は 数 KΩ(推奨 4.7KΩ)ですが、使用する uP/マイコンのドライブ能力や SCL/SDA の配線長及び接続台数等 により波形になまりが生じる可能性がありますので十分評価の上決定下さいますようお願いいたします。 ■PMBus 通信を使用しない場合は SCL/SDA 端子は 100KΩでプルダウン下さい。 ■PMBus 通信で制御できる内容及びコマンド等については個別データシートを参照願います。 http://www.fdk.com Page 13 Ver 01.05 June 27, 2015 Delivering Next Generation Technology Series FPKD-USBADAP01 KD Series Manual +3.3V R1 R2 SCL SCL 電源1 SDA SDA Slave 1 GND GND uP/マイコン master SCL 電源２ SDA Slave 2 GND SCL 電源N SDA Slave N GND 図 6.1 PMBus 通信接続例 http://www.fdk.com Page 14 Ver 01.05 June 27, 2015