FEL研究室: 3月 2017

どうもKKTです。

もうすぐ年度が変わるわけですがちょっと忙しくなるかもしれないのでいやですね。

それと告知みたいなものですが、今年もNT京都2017に出展します。たぶんなかたくんも来ます。出展物がまだ完全には決まっていないのですが（）、なんか火花出るやつとか

こんな感じの奴を持っていく予定です。詳細は

http://wiki.nicotech.jp/nico_tech/index.php?NT%E4%BA%AC%E9%83%BD2017

を御覧ください。

さて本題ですが、題名通り秋月で取扱のあるNJM2375Mを使ったPFCを試作してみました。このICは臨界モードPFCを構成するための乗算器や過電圧コンパレータ、ゼロ電流検出、MOSFET駆動用バッファ等を備えていて、コンパチ品（完全互換では無いが）にMC33261やFA5500等があります。データシートは秋月の商品ページにあります。

臨界モードの特徴としては、ゼロ電流スイッチングのためスイッチング損失が少ない、ダイオードのリカバリ損失が無い、ノイズが少ないなどでしょうか。しかし連続モードに比べるとピーク電流が大きくインダクタの飽和電流が多めに必要だとか素子の導通損は大きくなってしまう等の問題もあります。まぁあまり深くは考えず8ピンで簡単に作れるようなのでやってみましょう。

回路図です。

ほとんどデータシートのパクリです。ICの動作としては、MUL端子とCOMP端子の電圧を乗算して、その出力がIsenceのしきい値になって、Q1がオフした後は部分共振の最適なタイミングでまたターンオンという感じだと思います。RCCのような感じです。ゼロ電流検出のタイミングはブーストインダクタの補助巻線の電圧がゼロになったらなのですが、ICのしきい値が1.6Vですからそのままでは少し速い可能性があります。そこでR2と図にはありませんがコンデンサも付けて補助巻線の電圧変化を少し遅らせて補償しようかと思ったのですが、コンデンサは100pでもちょっと大きいくらいだったので省きました。実際のターンオンはこんな感じになっています。

とても損失が少なそうで好感が持てます。

大体丁度電圧が一番低くなってる点でターンオンしていることがわかると思います。多分R2はショートでもいいと思います（なら書くな）。

R1は図の通りに計算すれば問題ありません。

Rsの計算も図の通りで良さそうだったのですが、実際動かしてみるといまいち電流制限のしきい値が1.5Vまで上がりません。僕が実験してる時はコアの飽和のせいの可能性が高かったですが、しきい値は1.2Vくらいで頭打ちになってしまっていました。今度コイル変えて再実験します。

補助巻線は主巻線の巻数から計算すれば良いのですが、電圧精度はどうでも良いので10回くらい巻いとけば問題無さそうです。巻きすぎるとスイッチングが開始すると同時にICがぶっ飛んだりしますので（経験済み）気をつけましょう。主巻線の巻数が少ないコイルなら5回くらいから試したほうが安全です。あと、補助巻線の方向ですが、主巻線と同じ方向に巻いて、主巻線の電源に繋がってるのと同じ方を5ピンにつなぎます。補助巻線からついでに回路の電源も供給しているのですが、ダイオードを通った後IC保護も兼ねて100Ωの抵抗を入れたほうが良いかもしれません。

Cinはチョップされた高周波電流を慣らす奴です。どっかのアプリケーションノートに容量計算方法が出ていましたが0.5～1uFくらいになると思います。AC入力のとこには書いてませんがノイズフィルタを入れまくりましょう。

実装した基板。