アプリケーションノート｜MS1003SH / MS1004SH｜擬似共振＋スーパースタンバイで省電力・低ノイズを実現する電源制御IC

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 『製品及び製品仕様は、お断りなく変更する場合があります。ご了承下さい。』 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 1/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 使用上の注意 このたびは、弊社製品をご使用いただき誠にありがとうございます｡ 当 IC をご使用の際は、お客様の安全を確保するため下記の警告ならびに注意を必ず守ってご使用下さい｡ 警 誤った取り扱いをした時に死亡や重大な人身事故及び大きな物的損害に結びつく危険性のあるもの。 告 注 誤った取り扱いをした時に軽傷に結びつく恐れ、または軽微な物損事故に結びつく恐れのあるもの。 意 当 IC は、一般電子機器（事務機器・通信機器・計測機器・家電製品等）に使用されることを意図して 警 おります。誤動作や事故が直接人体や生命を脅かす恐れのある医療器、航空宇宙機、列車、輸送機器 告 （車載、船舶等）、原子力等の制御機器には使用しないで下さい｡一般電子機器以外にご使用になる場 合は弊社までご相談下さい｡ 修理や改造は、重大な事故につながりますので、絶対にやめて下さい｡ 《感電、破壊、火災、誤動作等の危険があります｡》 異常時は出力端子に過大電圧が発生したり、電圧低下となる場合があります｡ 異常時の、負荷の誤動 作や破壊等を想定した保護対策（過電圧保護、過電流保護等の保護対策）を最終機器に組み込んで下 さい。 注 意 入力端子、出力端子の極性を確認し誤接続の無いことを確認してから通電して下さい。 《保護素子が切れたり、発煙・発火の原因になります｡》 決められた入力電圧を必ず守っていただくとともに、入力ラインに必ず保護素子を挿入して下さい｡ 《異常時には発煙・発火の危険があります｡》 使用中に故障または、異常が発生した時は、すぐに入力を遮断して電源を停止させて下さい｡また、直 ちに弊社にご相談下さい｡ ●本資料に記載されている内容は、製品改良などのためお断りなしに変更することがありますのでご了承下さい｡ ●御使用頂く際には、仕様書の取り交わしをして頂けます様お願いします。 ●ここに記載されたすべての資料は正確かつ信頼し得るものでありますが、これらの資料の使用によって起因する損害ま たは特許権その他権利の侵害に関しては、当社は一切その責任を負いません｡ ●本資料によって第三者または当社の特許権その他権利の実施に対する保証または実施権の許諾を行うものではありません。 ●本資料の一部または全部を当社に無断で転載または複製することを堅くお断りいたします｡ 当社は、品質と信頼性の向上に絶えず努めていますが、半導体製品はある確率で故障が発生したり、誤動作する場合 があります。必要に応じ、安全性を考慮した冗長設計、延焼防止設計、誤動作防止設計等の手段により結果として人身事 故、火災事故、社会的な損害等が防止できるようご検討下さい。 本資料に記載されている当社半導体製品は、特別に高い品質・信頼性が要求され、その故障や誤動作が直接人命を脅 かしたり、人体に危害を及ぼす恐れのある機器あるいはシステムに用いられることを目的として設計、製造されたもので はありません。下記の特別用途、特定用途の機器、装置にご使用の場合には必ず当社へご連絡の上、確認を得て下さい。 特別用途 輸送機器（車載、船舶等）、基幹用通信機器、交通信号機器、防災/防犯機器、各種安全機器、医療機器 等 特定用途 原子力制御システム、航空機器、航空宇宙機器、海底中継器、生命維持のための装置 等 なお、IC 製品に関しては、特別用途・特定用途に限らず、連続運転を前提として長期製品寿命を期待される機器、装 置にご使用される場合に関しては当社へお問い合わせ下さい。 当社は IC 製品を安全に使っていただくために回路支援をしております。弊社担当営業または営業企画 にお問い合わせ下さい。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 2/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 目次 １：概要 … 4 ４：各端子の機能 … 17 1.1：はじめに … 4 4.1：Z/C 端子 … 17 1.2：特徴 … 4 4.2：F/B 端子 … 17 1.3：用途 … 4 4.3：GND 端子 … 17 1.4：外形寸法図 … 4 4.4：OCL 端子 … 17 1.5：基本構成回路 … 5 4.5：VG 端子 … 17 ２：ブロック図 … 6 4.6：Vcc 端子 … 17 2.1：ブロック図 … 6 4.8：Vin 端子 … 17 2.2：端子名称 … 6 ５：設計方法 … 18 ３：回路動作 … 7 5.1：設計フローチャート … 18 3.1：起動 … 7 5.2：メイントランス参考設計条件 … 19 3.1.1：起動回路 … 7 5.3：メイントランス設計計算式 … 19 3.1.2：ソフトスタート … 8 5.4：各動作点を確認する … 21 3.1.3：バイアスアシスト … 8 5.4.1：式中の記号 … 22 3.2：発振動作 … 9 5.4.2 谷飛び開始電力を … 22 3.2.1：オントリガ回路 … 9 求める計算式 3.2.2：擬似共振動作 … 9 5.4.3 谷飛び解除電力を … 22 3.2.3：ソフトドライブ … 10 求める計算式 3.2.4：谷飛び動作 … 10 5.4.4 オートバースト開始・解除 … 24 3.2.5：出力電圧制御 … 11 電力を求める計算式 3.3：バーストモード発振動作 … 11 5.4.5 垂下点電力を … 24 3.3.1:ｵｰﾄﾊﾞｰｽﾄ(自動ｽﾀﾝﾊﾞｲ)機能 … 11 求める計算式 3.3.2：スーパースタンバイモード … 13 5.5 各端子の設計 … 27 3.4：保護機能 … 14 5.5.1 Z/C 端子(1 番端子)周辺 … 27 3.4.1：Vcc過電圧保護ﾗｯﾁ(OVP) … 14 5.5.2 F/B 端子(2 番端子)周辺 … 29 3.4.2：過電流保護(OCP) … 14 5.5.3 OCL 端子(4 番端子)周辺 … 30 3.4.3：過負荷保護(ﾀｲﾏｰﾗｯﾁ) … 15 5.5.4 VG 端子(5 番端子)周辺 … 31 3.4.4：Vcc-GND 短絡保護 … 16 5.5.5 Vcc 端子(6 番端子)周辺 … 32 3.4.5：リーディングエッジブランク 16 5.5.6 共振コンデンサの設定 … 34 3.4.6：オントリガ誤動作防止回路 … 16 ６：参考回路 … 35 3.4.7：過熱保護(TSD) … 16 6.1：回路図 … 35 6.2：参考回路設計事例 … 35 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 3/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 １：概要 1.1 はじめに 近年、急速に求められている省電力化に応えるため微少負荷領域の効率を改善するスーパースタ ンバイモードを備えた MS1003SH、MS1004SH を開発しました。 MS1003SH、MS1004SH は、従来に比べ待機時の入力電力を削減し様々な機能を IC に内蔵するこ とで少ない外付け部品でより使いやすく簡単に電源設計を行うことができる高機能 IC です。 1.2 特徴 1)擬似共振動作により高効率・低ノイズ化に寄与 2) 4STEP ソフトスタート機能内蔵 3)起動抵抗が不要な起動回路を内蔵し、起動回路での損失を大幅に削減 4)自動谷飛び機能により発振周波数の上昇を抑制し軽負荷時効率を改善 5)部品追加なしに軽負荷領域の効率を改善するオートバースト機能 6)微少負荷領域の効率を改善するスーパースタンバイモードを装備 7)ノイズに有利なソフトドライブ回路を内蔵 8)過熱保護・過電圧保護・過負荷保護（タイマーラッチ）内蔵 9)1 次電流制限回路に入力電圧依存補正回路内蔵させ部品点数を削減 10)起動回路バイアスアシスト機能内蔵 11)Vcc-GND 短絡保護機能内蔵 12)小型化に有利な SOP8/7J パッケージを採用 1.3 用途 テレビ・レコーダー・白物家電などの待機電力の削減が求められる電源 1.4 外形寸法図 単位：mm 1.27 0.4 0.605 5.02 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 4/41 0.3 3.9 6.0

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 1.5 基本構成回路 (1)スーパースタンバイ機能未使用（オートスタンバイのみ使用時の回路例） Vin NC Vcc VG 8 7 6 5 MS1003SH、MS1004SH 1 2 3 4 Z/C F/B GND OCL (2)スーパースタンバイ機能使用 Vin NC Vcc 8 7 6 5 VG MS1003SH,MS1004SH 1 2 3 4 Z/C F/B GND OCL SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 5/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 ２：ブロック図 2.1 ブロック図 TIMER_ LONG TIMER COUNTER LATCH_ STBY_ CIR Ton_ ZCD_EDIGE_ Dead TRIGA Restart TSD Timer ONOFF_F/F SOFT Z/C 1 COUNTER DRIVER 5 VG LOGIC Z/C BOTTOM Q COMP S SKIP CIR R Q S S Vｃｃ S 4 OCL R OVP Ton OFF COMP F/B 2 COMP Latch_F/F CIR1 IDP_Limit F/B Clamp OFF COMP OCL COMP CIR2 LEB Ton　 STBY_F/F TIMER Timer S Q VTRG3 IDP_burst VUL R COMP BURST START R COMP STOP COMP Stup_UVLO DRAIN COMP 8 KICK Vin BURST OFF　VFB Vcc_UVLO COMP TIMER AUTO COMP COUNT BURST 6 Vｃｃ LOGIC LOGIC VCC SPSTBY DETEC SPSTBY DUMY COMP UVLO ON COMP 3 GND SPSTBY CIR VTRG2 2.2 端子名称 Vin NC Vcc VG Z/C F/B GND OCL 端子番号 記号 端子名称 1 Z/C ゼロ電流検出端子 2 F/B フィードバック端子 3 GND グランド端子 4 OCL オーバーカレントリミット端子 5 VG VG 端子 6 Vcc Vcc端子 7 NC NO CONNECT 8 Vin Vin 端子 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 6/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 ３：回路動作 3.1 起動 起動シーケンスは下図にようになります。 Vin Nc巻線 なし あり なし あり なし あり なし あり ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ ﾉｰﾏﾙﾓｰﾄﾞ ｽﾀﾝﾊﾞｲﾓｰﾄﾞ ﾉｰﾏﾙﾓｰﾄﾞ ｽﾀﾝﾊﾞｲ VCC(start)= VCC(stup off)=12V VCC(stup on normal)=9V VCC(stop normal）=8V ﾉｰﾏﾙ閾値 VCC(stup on stby)=8V ｽﾀﾝﾊﾞｲ閾値 VCC(stop stby)=7V Vcc VccUVLO 起動 UVLO 起動シーケンス 3.1.1 起動回路 起動抵抗を必要としない起動回路を内蔵して Np いますので部品点数が少なく簡単に動作させ ることができます。右図は、起動回路略図です。 8 Vin端子 起動回路 起動するまでは、Vin 端子から Vcc 端子へ起動 回路電流 Icc(stup)により右図 C を充電します。 Vcc 電圧が発振開始電圧 VCC(start)=12V(typ)に Icc(stup) 達すると発振が開始され、起動回路がオフし起 6 Vcc端子 Nc 動回路電流 Icc(stup)を止めます。Vcc 端子は、 Ｃ VCC(start) で発振 開始し、発振停止電圧 VCC(stop stby)=7V(typ)もしくは VCC(stop normal)=8V(typ)で発振停止するヒステリシスを持ち、ま た Vcc 電圧をアシストする機能を持っていますので安全に起動させることができます。 バイアスアシスト機能については、3.1.3 項を参照してください。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 7/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.1.2 ソフトスタート 起動時には、OCL レベルが 4 段階に変わり、それに伴って主スイッチング(SW)素子に流れる電流 は段階的に増加します。この動作により主スイッチング素子に流れる電流の包絡線は 4step の形状 になりソフトに立ち上がります。 ソフトスタートの時間は Tss1～Tss3 で規定され、時間設定は IC 内部で決定しています。 VCC(start)=12V(typ) Vcc 通常OCL値 Vss3=350mV Vss2=150mV Vss1=55mV 　 　 主スイッチ電流 　 ID 　 　 Tss1=45ms Tss2=35ms Tss3=35ms 定常動作 SS reset SSreset 3.1.3 バイアスアシスト 起動時において、発振開始直後に電圧が下がる過程で発振停止電圧 VCC(stop stby)=7V(typ)もしく は VCC(stop normal)=8V を下回り発振停止してしまわないように Vcc へエネルギーを供給するア シスト機能が内蔵されています。この機能により、起動の失敗がありません。 下図は、この機能による Vcc の起動略図です。 VCC(stup on stby) VCC(Start) or VCC(stup on normal) アシスト機能あり VCC(stop stby) VCC(stop stby) or VCC(stop normal) or VCC(stop normal) Vcc Vcc 発振停止電圧を下回ることがないので 発振停止電圧を下回ると発振が停止する 発振停止期間がありません。 期間が発生し再起動動作をします。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 8/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.2 発振動作 3.2.1 オントリガ回路 VZ/C 右図のようにZ/C端子電圧が立ち下がり(ネガテ =0.25V ィブエッジ)のゼロ検出電圧 VZ/C=0.25V(typ)に Z/C端子電圧 達するとゲート信号を出し、主スイッチング素 子をオンさせます。 エネルギー放出タイミングをコントロール巻線 ID (Nc)から検出し、主スイッチング素子をオンす ることで電流臨界動作を行っています｡ 2次整流ダイオード電流 Z/C端子電圧がHiからLowへの移行時に検出す るネガティブエッジ検出を採用することでノイ ズの影響を最小限に抑えています。また、 主スイッチ電圧 VZ/C=0.25V に対して 50mV のヒステリシスを VDS もたせることにより、さらに耐ノイズ性を高め ています｡ コントロール巻線電圧 3.2.2 擬似共振動作 主スイッチング素子のドレイン－ソース間に 右図のように共振コンデンサを付加した回路 Lp において、2 次側ダイオード電流が 0A になっ Vin端子 8 たときにメイントランスの 1 次インダクタン VG端子 Z/C端子 Cq 5 1 ス Lp と共振コンデンサ Cq による共振周波数 R での減衰振動が始まります。 3 C GND端子 Z/C端子に接続される右図CR時定数を調整す ることにより、減衰振動電圧の谷点で主スイ CとRの時定数で オンタイミングを遅らせる ッチング素子をターンオンさせることができ ます。 これにより、ターンオンロスを低減することができます｡ SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 9/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.2.3 ソフトドライブ ドレイン電流に合わせた ソフトドライブ回路により、ゲートドライブ電圧はオン直後に ゲート電圧供給 主スイッチング素子のゲートしきい値を少し越えるトリガ電 VGS 圧を与えます。その後、定電流駆動とする事で必要以上のゲー ト電圧供給を抑制しています。 急峻なゲートチャージ を低減 この動作によりゲートチャージ電圧による損失低減及び共振 IG コンデンサ放電電流ピークを抑制し、ノイズを低減させます。 軽負荷時の 無効電荷削減 共振コンデンサ放電電流の ダンピング ID 3.2.4 谷飛び動作 MS1003SH、MS1004SH は、スイッチング周期を監視しており、スイッチング周期が谷飛び開始周 期 T(bottom skip start) =7.5μs(typ)以下になると MS1003SH は、通常の擬似共振モードから 1 回谷飛びモード（谷点 2 回目オン） MS1004SH は、通常の擬似共振モードから 2 回谷飛びモード（谷点 3 回目オン） へ切替る事によりオフ時間を MS1003SH は、共振 1 周期分 MS1004SH は、共振 2 周期分 延長し周波数上昇を抑える機能を持っています。オフ時間を共振谷飛びモードに切り替わると周 期監視タイマー時間が変更され、オンしてから 1 回目の電圧谷点までの時間が、谷飛び停止周期 T(bottom skip stop)=13μs(typ)以上となった時に通常の擬似共振動作に戻ります。この様にヒステリ シスを確保する事により波形バタつきや音鳴きの対策を行っています。 VDS ID 谷飛び 動作 擬似共振 擬似共振 ﾓｰﾄﾞ ｵﾌ幅 監視 ﾀｲﾏ T(bottom skip start) T(bottom skip start) T(bottom skip stop) MS1003SH のシーケンス図 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 10/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.2.5 出力電圧制御 MS1003SH、MS1004SH は、F/B 端子電圧 VF/Bに比例し Vref たオン幅 TonF/B で出力電圧を制御しています。 IF/B VF/B が 1.5V の時に TonF/B が最小となり、VF/B が 4.5V 2 フォトカプラにより の時に TonF/B が最大となるようにリニアに制御されま F/B端子 出力電圧を制御 す。F/B 端子からは IF/B を流出しており、F/B－GND 出力電圧誤差検 端子間に外部接続されるフォトカプラトランジスタの 出帰還信号 インピーダンスが、2 次側出力検出回路からの制御信号 により変化することで、主スイッチング素子のオン幅 を制御し定電圧化しています。 TonF/B (max) また、F/B 端子にはラッチカウント開始電圧 VF/B(latch count)=4.6V(typ)が設定されており、この電圧以上にな るとタイマーが動作し始めます。この状態をラッチカ ウント T(latch count)=2s(typ)維持すると IC はラッチ停 0 止します。 1.5 4.5 VF/B (Protect mode count) F/B端子電圧 VF/B［V］ 3.3 バーストモード発振動作 3.3.1 オートバースト(自動スタンバイ)機能 MS1003H・MS1004SH は、ノーマルモードとバーストモードを自動で切り替える事で、スタンバ イ用の外付部品を追加する事なく、スタンバイ時の低消費電力化が実現できます。 1)ノーマルモードからバーストモードへの切り替え動作 負荷が軽くなり、ドレイン電流を電流検出している OCL 端子電圧 VOCL が、スタンバイ切替電圧 VOCL(stby)=45mV(typ)以下の状態を、スタンバイ切替時間 Tstby=250ms(typ)以上継続させると、ノ ーマルモードからバーストモードへ自動で切り替わります。 Tstby=250ms(typ)以上 VOCL(stby) =45mV ID 動作 ﾉｰﾏﾙﾓｰﾄﾞ ﾊﾞｰｽﾄﾓｰﾄﾞ モード VF/B SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 11/41 F/Bオン幅 TonF/B［μs］

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 2)バーストモード制御 バーストモードでは、ドレイン電流を OCL 端子で検出しスタンバイ電流しきい値電圧 VTH(stby)=60mV(typ)に毎パルス制限することにより、発振を制御します。 出力電圧の制御は、ノーマルモード時のリニア制御から VF/B が発振開始電圧 VF/B(stby start)=1.8V(typ)で発振開始し、発振停止電圧 VF/B(stby stop)=0.8V(typ)で発振が停止する制御に変わ ります。この制御により出力電圧にリップルを持たせて間欠発振を行い、単位時間当たりのスイ ッチング損失を削減する事でスタンバイ時の消費電力低減を行っています。 又、ノーマルモード時のしきい値に対して下記のしきい値の切り替えを行っています。 ○発振停止電圧、起動回路 ON 電圧は、それぞれノーマルモードから 1V しきい値が下がり ます。 VCC(stop normal)=8V(typ)→VCC(stop stby)=7V(typ) VCC(startup on normal)=9V(typ)→VCC(startup on stby)=8V(typ) これにより、スタンバイ時の Vcc 設定の調整をし易くする事で更なる消費電力の削減が可能にな ります。 VTH(stby)=60mV ID VF/B(stby start)=1.8V VF/B(stby stop)=0.8V VF/B 3)バーストモードからノーマルモードへの切り替え 負荷が重くなり VF/Bが上昇し、スタンバイ解除 F/B 電圧 VF/B(stby reset)=3V(typ)を越えると、ノー マルモードへ自動切り替えを行います。 バーストモードからノーマルモードへ切り替るとスタンバイ時に切り替えていた各しきい値が戻 ると共に通常起動の約 1/70 の時間(Tss(stby return)1,2,3)にソフトスタートがかかり、切り替え時の 波形バタツキ等を抑えています。 通常起動の約1/70の時間のソフトスタート ID 3V VF/B(stby reset) 1.8V VF/B(stby start) 0.8V VF/B(stby stop) VF/B ﾊﾞｰｽﾄﾓｰﾄﾞ ﾉｰﾏﾙﾓｰﾄﾞ ｽﾀﾝﾊﾞｲ SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 12/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.3.2 スーパースタンバイモード スーパースタンバイモードは、微少負荷領域における電源損失を最小限に抑えることができる間 欠発振モードです。この機能を使うことにより入力電力を低く抑えることができます。 １）ノーマルモード・オートバーストモードからスーパースタンバイモードへの切り替え ノーマルモード・オートバーストモードからスーパースタンバイモードへの切り替えは Z/C 端子 電圧の外部クランプを信号により停止し、SP スタンバイ切替 Z/C 電圧 VZ/C(sp stby)=3V(typ)以上 印加することで行います。 スーパースタンバイモードに切り替わると制御 IC が Vcc 電圧を SP スタンバイ発振開始 VCC 電 圧 VCC(sp stby start)=8.7V(typ)まで速やかに下げ 6 Vcc端子 る事で、スムーズな直接制御から間接制御への切 1 Z/C端子 り替えを実現しています。 GND端子 3 ・スタンバイ信号オン（フォトカプラ点灯）： Z/C 端子電圧クランプ⇒ ノーマルモード or オートバーストモード スタンバイ信号 ・スタンバイ信号オフ（フォトカプラ消灯）： （外部信号） Z/C 端子電圧クランプ停止⇒スーパースタンバイモード ２）スーパースタンバイ制御 スーパースタンバイモードでは、F/B 端子による直接制御から Vcc 端子による間接制御に切り替 わります。 SP スタンバイ発振開始 VCC 電圧 VCC(sp stby start)=8.7V(typ) SP スタンバイ発振停止 VCC 電圧 VCC(sp stby stop)=9.3V(typ) 通常動作時の Vcc より低い電圧で制御するため、出力電圧はレギュレーション電圧より低い電圧 に制御されますので、フィードバックフォトカプラは動作せず、消費電力が低減できます。 ｽｰﾊﾟｰｽﾀﾝﾊﾞｲ ｽｰﾊﾟｰｽﾀﾝﾊﾞｲ 開始 解除 VZ/C(sp stby)=3V Z/C端子 電圧 ID ｽｰﾊﾟｰ ﾉｰﾏﾙ ｽｰﾊﾟｰｽﾀﾝﾊﾞｲ ﾉｰﾏﾙ ｽﾀﾝﾊﾞｲ Vcc Vcc電圧による間接制御 Vcc(sp stby stop)=9.3V Vcc(sp stby start)=8.7V 出力電圧 Vout SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 13/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 ３）スーパースタンバイモードからノーマルモードへの切り替え スーパースタンバイモードの解除はZ/C端子電圧を外部信号により3V以下にクランプする事で行 います。 3.4 保護機能 3.4.1 Vcc 過電圧保護ラッチ(OVP) MS1003SH、MS1004SH には過電圧保護回路（OVP）が搭載されています。 Vcc 電圧が過電圧発振停止電圧 VOVP(STOP)=23V(typ)以上でラッチし、間接的に 2 次側出力 の過電圧保護を行っています。ラッチ解除は Vcc 電圧をラッチ解除電圧 VUL=3.2V(typ)以下に 一旦下げることで行います。 Vin Nc巻線 なし あり なし あり ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ 出力検出ｵｰﾌﾟﾝ等 わざとVCC電圧上昇 VOVP=26V VCC(start)=12V VCC(stup on stby) or VCC(stup on normal) VUL=3.2V Vcc VccUVLO 起動 UVLO ラッチ停止 ﾗｯﾁ ラッチ解除 ラッチ解除 VUL 3.4.2 過電流保護(OCP) OCL－GND 端子間に電流検出抵抗を接続することで主スイ Np ッチング素子のソース電流を検出し、オン幅によって決定さ VG端子 Vin端子 8 れるしきい値電圧により、パルス・バイ・パルス動作で主ス 5 イッチング素子の電流制限を行います。 4 この電流制限保護機能には、入力電圧依存を補正する機能が 電流検出 OCL端子 3 GND端子 内蔵されており、IC 内部の OCL しきい値を時間とともに 抵抗 VTH(OCL start)=0.38V(typ) ⇒ VTH(OCL)clamp=0.54V(typ)に リニアに変化させています。主スイッチング素子のドレイン電流の傾斜(di/dt)は、入力電圧に比例 することから、入力電圧が高くなるとより小さな IDP で OCL しきい値に達するようになり垂下が 補正されます。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 14/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 小 Vin 大 垂下点 VGS VTH(OCL)clamp =0.54V VTH(OCL start) =0.38V VOCL level TOCL 0 出力電流　Iout 大 Vin 小 3.4.3 過負荷保護(タイマーラッチ) 過負荷タイマーラッチ機能は、F/B 端子電圧 VTH(OCL)垂下電力制限以上に負荷を取ると、 出力電圧が降下しT(latch count)=2s(typ)経過で VF/B が VF/B(latch count)=4.6V 以上となる状態 ラッチ停止 を T(latch count)=2s 以上継続カウントした時に ラッチ停止する保護機能です。 過電流ﾘﾐｯﾄ VTH(OCL)で設定された垂下電力 ラッチ停止 以上の電力を取ると、保護による電力制限によ り、出力電圧が下がり始めるため、VF/Bは制御 範囲を超えて電圧が上昇し、VF/B が VF/B(latch count)=4.6V 以上になります。この電圧を検出 0 出力電流　Iout する事によりタイマーのカウントが始まりま す。 T(latch count)=2s 以上を継続カウントしラッチ停止する事で過負荷状態が継続する事を防止し、2s というロングタイマーにより誤検出を防止しています。 カウント中は VF/B が VF/B(latch count)=4.6V 未満となるか、Vcc 電圧がラッチ解除電圧 VUL=3.2V 以下になればカウントがリセットされます。また、ラッチ停止後は IC の発熱を軽減させるため起 動回路のバイアスアシスト機能を停止させます。 出力電流Io 垂下設定以上の過負荷 主SW素子 電流ID ﾗｯﾁ停止後は、ﾊﾞｲｱｽｱｼｽﾄ機能停止 Vcc VF/B(latch count)=4.6V VF/B SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 15/41 出力電圧　Vout 出力電圧　Vout

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 3.4.4 Vcc-GND 短絡保護 Vcc-GND を短絡すると、起動回路に電流が流れ続けるため IC が発熱してしまいます。この状態 を回避するため短絡時に Vcc 電流 ICC を低減する機能が内蔵されています。このことにより短絡 時の過大な発熱を抑えることができます。 3.4.5 リーディングエッジブランク MS1003SH、MS1004SH には主スイッチング素子がオンしてから一定時間ドレイン電流検出回路か らのトリガ信号を受け付けない期間を設定し、ノイズマージンを上げる機能“リーディングエッジ ブランク TLEB=300ns”を搭載しています。 これにより、主スイッチング素子がオンする瞬間のゲートドライブ電流や、共振コンデンサの放 電電流による誤検出を防ぎます。 3.4.6 オントリガ誤動作防止回路 起動・負荷短絡時には、出力電圧が設定電圧より極端に小 さくなるので、出力電圧に比例したコントロール巻線電圧 Tondead=2μs も非常に小さい値となり、オフ時のリンギング電圧により オントリガタイミングを誤検出し、電流臨界点よりはやく VZ/C=0.25V オンしてしまう可能性があります｡ Z/C端子電圧 起動・負荷短絡時のオントリガ誤動作防止回路を内蔵して ID います｡ 2次整流ダイオード電流 この機能は、IC 内部主スイッチング素子がオフしてからオ ントリガを禁止する期間 Tondead=2μs を設けることで、オフ時のリンギング電圧による誤検出を 防止します｡ 3.4.7 過熱保護(TSD) MS1003SH、MS1004SH には過熱保護回路（サーマルシャットダウン TSD）が搭載されています。 IC が 150℃(typ)になるとラッチし、発振動作を停止します。 ラッチ解除は Vcc 端子電圧を VUL 以下に一旦下げることで行います。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 16/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 ４：各端子の機能 4.1 Z/C 端子 Z/C 端子は、Nc 巻線電圧を検出しターンオン信号を出す端子です。次の機能を持ちます。 1)ゲートオントリガ 2)オントリガ誤動作防止(Tondead) 3)谷飛び機能 4)スーパースタンバイモード⇔ノーマルモードの切り替え 4.2 F/B 端子 F/B 端子は、定電圧制御におけるオン幅を決定する端子です。次の機能を持ちます。 1)F/B 端子電圧に対するオン幅を決定(ゲートオフトリガ) 2)無制御時のラッチ停止保護動作 4.3 GND 端子 IC のグランド基準となる端子です。 4.4 OCL 端子 検出抵抗を用いて 1 次電流制限をする端子です。次の機能を持ちます。 1)最大 1 次電流ピーク値を決定(パルスバイパルス方式) 2)4step ソフトスタート時の 1 次電流ピーク値を決定 3)オートバースト（自動スタンバイ）時の 1 次電流ピーク値を決定 4)リーディングエッジブランク機能 4.5 VG 端子 ゲート電圧を出力する端子です。ソフトドライブ機能を持ちます。 4.6 Vcc 端子 IC の電源端子です。次の機能を持ちます。 1)UVLO 機能 2) Vcc 過電圧保護(OVP ラッチ) 3) Vcc バイアスアシスト 4)起動回路のオン・オフ 5)ラッチ動作解除 6)Vcc-GND 短絡保護 7)スーパースタンバイ時の間接制御動作 4.8 Vin 端子 入力コンデンサの正側へ接続し、IC を起動させる端子です。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 17/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 5：設計方法 本項の設計方法は、電気的な設計方法の一例です。 絶縁材料、絶縁構成、構造などについては、必要に応じ公的機関の定める安全基準に沿って設計して ください。以下に計算式で使われているパラメータの単位系を一覧にしていますのでご参照ください。 ・本項の計算式で取り扱う単位一覧 名称 単位 名称 単位 電圧 V (ボルト) 時間 s (秒) 電流 A (アンペア) 長さ mm (ミリメートル) 電力 W (ワット) 面積 mm2(平方ミリメートル) A/ mm2 コンデンサ容量 F (ファラッド) 電流密度 (アンペア パー 平方ミリメートル) インダクタンス H (ヘンリー) 磁束密度 mT (ミリテスラー) 抵抗 Ω (オーム) 巻数 Turn (ターン) 5.1：設計フローチャート 仕様の決定 【5.2：メイントランス参考設計条件】 P.21 メイントランスの設計 【5.3：メイントランス参考設計計算式】 P.21 各動作点の確認 【5.4：各動作点を確認する】 P.23 再 検 主要回路部品の決定 【5.5：各端子の設計】 P.29 討 試作 動作確認 完成 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 18/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 5.2：メイントランス参考設計条件 参考値はあくまで目安です。負荷条件などにより調整してください。 名称 記号 単位 参考値 入力電圧範囲 VAC [V] 85～276 効率 η - 0.80～0.85 最低発振周波数 f(min) [kHz] 35～50 オンデューティ比 D - 0.4～0.6 共振コンデンサ容量 Cq [pF] 100～3300 コントロール巻線電圧 VNC [V] 15～20 磁束密度変化 ΔB [mT] 250―～ 300 巻線電流密度 α [A/mm2] 4～6 ※共振コンデンサの容量について、設定する共振コンデンサ容量に対して主 SW 素子の 出力容量(Coss)が無視できない場合は“共振コンデンサ容量＋Coss”を Cq としてください。 5.3：メイントランス設計計算式 1 最低直流入力電圧 VDC (min) =1.2 V [V] AC(min) 2 最大直流入力電圧 VDC (max) = 2 VAC (max) [V] 1 3 最大発振周期 T(max) = [s] f(min) D 4 最大オン幅 ton(max) 1 = [s] f(min) NS1 VDC (min)  ton(max) 1 5 最大オフ幅 toff (max) = + tq [s] Np  (VO1 +VF1) 6 擬似共振期間 tq =  Lp Cq [s] 7 最大負荷電力 PO(max) =Vo  IO(max) [W] 8 最大出力電力（目安） PL =1.2  PO(max) [W] 2  PL 9 主 SW 素子ピーク電流値 I DP = [A]  VDC (min) D SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 19/41

MS1003SH / MS1004SH Application Note Ver.3.2 CAT. No. 1D0200-3.2 VDC (min)  ton(max) 1 10 一次巻線インダクタンス Lp = [H] I DP V 11 一次巻線数 DC  t 9 (min) on(max) 1 10 Np = [Turn] B  Ae 4   Ae Np2 10−10 12 コアギャップ lg = ※ Ae：コアの断面積 [mm] Lp ※ギャップ lg はセンターギャップの値とします｡ ※ここで lg が 1mm 以上になった場合は、トランスコアサイズ、発振周波数などを見直して 再設計を検討してください｡ 1 Np  (VO1 +VF1)  ( − ton(max) 1 − tq) 13 制御系出力巻線数 f (min) [Turn] N S1 = VDC (min)  ton(max) 1 VO2 +V N = F 2 14 非制御系出力巻線数 S 2 NS1  [Turn] VO1 +VF1 V 15 コン = NC +VFNC トロール巻線数 Nc NS1  [Turn] VO1 +VF1 ※13 式～15 式で使われている記号 制御系巻線出力 制御系巻線 出力電圧 1 VO1 VF1 整流ダイオード順方向電圧 非制御系巻線出力 非制御系巻線 出力電圧 2 VO2 VF 2 整流ダイオード順方向電圧 コントロール巻線出力 コントロール巻線 出力電圧 1 VNC VFNC 整流ダイオード順方向電圧 ※コントロール巻線電圧 VNC のレギュレーションが悪い場合は低めに設定し、 スーパースタンバイ機能を効果的に利用するためには高めの電圧設定にします。 2  D Po 16 一次巻線サイズ A = [mm2 NP ]   3  VDC (min)  ton(max) 1  f(min) 2  Io  1−D − (tq  f(min) ) 17 二次巻線サイズ ANS = [mm2]   3  (toff (max) − tq)  f(min) ※NC 巻線は取り扱いなどの理由から、ANC=0.2mmφ 以上を推奨しています。 SHINDENGEN ELECTRIC MFG. CO. , LTD. 20/41