効率的な電源設計のためのライブデジタルソリューション (パートII)


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本稿を読む前に、効率的な電源設計のためのライブデジタルソリューション (パートI) を必ずお読みください。

MPSのHR121x製品ファミリは、デジタルおよびアナログ機能が豊富です。これらのPFC + LLCコンボコントローラは高度に集積されており、消費電力が削減されるため、待機電力アプリケーションに最適です。これらは、不連続導通モード (DCM) または連続導通モード (CCM) のいずれかで動作して、軽負荷または重負荷の条件下でアプリケーションの部品をサポートできます。当製品ファミリはデジタルプログラミングが可能で、一部のエンジニアが設計を複雑にすると懸念する多くのアプリケーション要件を簡単にするほどのフレキシビリティを実現します。

本稿では、設計プロセスを簡素化するために作成されたMPSプログラムに焦点を当て、懸念事項を検証します。MPSは、エンジニアが設計を最適化するのに役立つ、強力で使いやすいグラフィックユーザーインタフェース (GUI) ツールを提供します。この例では、HR121xは複数のPFCおよびLLC制御モードを提供し、これらのモードは製品ファミリのどの製品を選択するかで異なります。これらのオプションは手ごわいように思えるかもしれませんが、GUIを使用するとこれらの製品を簡単にプログラムできます。対応する回路パラメータを入力し、設計目標に従ってスイッチング周波数を入力し、しきい値を切り替えるだけです。図1は、HR1210を使用してGUIシステムを使用する方法を示しています。

図1: HR1210を使用したMPS Programmable Power GUI

ICの基本的な制御モードを設定するのに数分しかかかりません。HR121xシリーズは、他の高度な機能もサポートしています。これについては、以下で詳しく説明します。

調整可能な8レベルのPFC出力電圧は、入力電圧と負荷条件に応じて自動的に調整できるため、全動作範囲にわたってさまざまな最適な動作点を見つけることができます (図2を参照)。この機能により、エンジニアは最適な出力電圧を決定する必要がなくなり、追加のテストが不要になるため、時間とコストが節約されます。

図2: HR1210の調整可能なPFC出力電圧

GUIを使用すると、設計者は入力コンデンサの無効電流をセクションごとに補正し、ボタンを押すだけで軽負荷状態での力率 (PF) の問題を解決できます (図3を参照)

図3: HR1210PF補正機能

設計者は、バースト周波数をプログラムして、軽負荷効率と可聴ノイズの最適なバランスを決定および達成することもできます (図4を参照)。この機能により、テスト時間が大幅に短縮され、エンジニアは他のパラメータを微調整するための帯域幅が広がります。

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図4: HR1210の昇圧モード機能

MPSのHR121x製品ファミリを使用することには多くの功名な利点もあります。UARTポートを介して通信することにより、これらの製品の電源の物理ハードウェアを自動テストシステムに接続できます。このようにHR121xのプログラム可能なメモリを使用することは、設計者が主要なパラメータをスキャンしてシステムの効率曲線を測定できることを意味します。次に、設計者はデータスイープを分析および比較して、システムに最適なパラメータ設定を決定できます。図5は、HR1210に対してプロットされた効率曲線を示しています。

図5: HR1210効率曲線

この自動化されたテストアプローチにより、ユーザーは追加の労力をかけずに設計を実験的に最適化できます。自動化が人的労力に取って代わり続けている時代において、適切なMPSデジタルソリューションを選択することで、設計時間を短縮し、機器のパフォーマンスをより適切に最適化し、市場投入までの時間を短縮できます。HR121x製品ファミリのコントローラはこれらのニーズに合致しており、またアプリケーションの空間的な制約に見合うように、それぞれの製品を複数のパッケージで用意しています。本稿ではHR1210について説明しましたが、現在HR121xファミリには他に4つの製品があり、さらに開発中です。HR121xファミリ全体の詳細については、MPSのビデオ「APEC2020デモ」をご覧ください。

 

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