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Reference Design

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高効率電源用 PFC制御IC FA1A60NLLC電流共振制御IC FA6B20N

電源設計例： 180W

1July,2017 RD_FA1A60N/FA6B20N_180W Rev1.0

1．概要本資料は、臨界モードPFC制御用IC FA1A60N及びLLC電流共振制御IC FA6B20Nを使用したLLC電流共振回路の設計例です。出力電力は180Wで構成されています。

FA6B20Nは電源回路の高信頼性を確保するため、共振はずれ防止機能や高精度な過負荷保護機能、遅延時間設定可能な過電流保護機能を備えています。また、モード切替により低待機動作を実現しており、補助電源の削減が可能です。

モード切替は自動切替方式と外部切替方式を状態設定機能により選択することができます。弊社臨界モード制御IC『FA1A60N』と組み合わせることでPFC回路の動作モード(連続、間欠、停止)をFA6B20Nで制御することができ、電源効率の向上、PFC動作の最適化、部品点数削減が可能です。

2．特長� FA6B20N

� 起動回路の内蔵により、電源回路の小型化、低消費電力化を実現� 通常動作モードと低待機モードの選択が可能� モード切替は「自動切替方式」と「外部切替方式」の選択が可能� 低待機モード時は、バースト動作により低待機電力化を実現� 入力フィルタXコンデンサ放電機能を内蔵し、放電抵抗による損失を低減� ICの低消費電流化、停止時VCC静止電流:0.80mA� パワーMOSFETを直結可能なハイサイドおよびローサイド・ドライブ回路内蔵、デューティ50%にて動作� IC内部で自動的にデッドタイムを設定することにより、共振外れ防止とハードスイッチング防止を実現� 過電流(IS端子)、過負荷(CA端子、FB端子)、過電圧(VCC端子)、過熱、MODE端子による保護の各種保護機能内蔵

� レベル固定ブラウンイン／アウト機能内蔵(VH端子)� 過電流保護(IS端子検出)遅延時間の設定、待機モード時の動作設定、自動切替方式時のモード切替電力設定など状態設定が可能

� 低電圧誤動作防止機能を内蔵(VCC端子、VB端子)� パッケージ：SOP-16 (JEDEC準拠)

� FA1A60N� FA6B20Nと連携動作によりバースト動作/通常動作の切替動作を行い軽負荷時の電源効率向上を実現。また入力電圧に応じた最適動作を行い広範囲入力で入力電流ひずみを改善

� 入力電圧検出レスにより低待機電力� 高精度電流検出：0.6V±2%� 周波数低減機能により軽負荷時の高効率化� オーバーシュート低減機能、ダイナミックOVP回路により音鳴りを軽減� 高耐圧CMOSプロセスにより、低消費電力化を実現� スタートアップ250µA(typ)、動作時0.8mA(typ)� パワーMOSFETを直接駆動可能� 出力ピーク電流：ソース0.5A /シンク1A� 二重過電圧保護回路により、出力電圧検出ラインに異常が発生した場合も、過電圧を防止し、出力電解コンデンサを保護。

� FBショート検出回路により、出力電圧検出部が異常になった場合、回路動作を停止� 低電圧誤動作防止回路内蔵� リスタートタイマー機能内蔵� パッケージ：SOP-8

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FA1A60N/FA6B20N Reference Design

/122July,2017 RD_FA1A60N/FA6B20N_180W Rev1.0

3．回路図

4．電源仕様

Item Value UnitInput voltage 90 to 264 Vac

Output1Voltage 12 VdcCurrent 5 A

Output2Voltage 150 VdcCurrent 0.8 A

5．代表特性(一覧)

Item 110Vac 230Vac

EfficiencyTyp Load(180W) 89.7% 92.0%Light Load(5W) 79.5% 81.9%

Input power Po=120mW 257mW 249mWOLP 275W




30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Effic

ienc

y [%

]

Output power [W]

Efficiency vs. Output powerVin=110Vac

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Effic

ienc

y [%

]

Output power [W]

Efficiency vs.Output powerVin=230Vac

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200

Effic

ienc

y [%

]

Output power [W]


30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200

Effic

ienc

y [%

]

Output power [W]


6．特性曲線� 効率特性

� 軽負荷時入力電力

0.00.20.40.60.81.01.21.41.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Inpu

t pow

er [

W]

Output power [W]

Input power vs. Output power

Vin=230Vac

Vin=110Vac

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1 2 3 4 5

Inpu

t pow

er [

W]

Output power [W]

Input power vs. Output power

Vin=230Vac

Vin=110Vac

Burst Normal

NormalBurst

Burst Normal

NormalBurst

Po: down

Po: up

Po: down

Po: up




100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 1 2 3 4 5 6

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]

Output current (12V)[A]

Output voltage vs. Output current

Vin=110Vac150V_Io=0.8A

150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 1 2 3 4 5 6

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]



Vin=230Vac150V_Io=0A

150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 1 2 3 4 5 6

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]




150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]



Vin=110Vac12V_Io=5A

150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]



Vin=230Vac12V_Io=5A

150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]




150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]




150V

12V

� クロスレギュレーション特性

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

0 1 2 3 4 5 6

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]



Vin=110Vac150V_Io=0A

150V

12V




� 力率

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

50 150 250

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]

Input voltage [Vac]

Output voltage vs. Input voltage

12V_Io=5A150V_Io=0.8A

150V

12V

100

120

140

160

180

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

50 150 250

Out

put

volta

ge 1

50V

[V]

Out

put

volta

ge 1

2V [

V]

Input voltage [Vac]

Output voltage vs. Input voltage

12V_Io=0A150V_Io=0A

150V

12V

� ラインレギュレーション特性

0.600.650.700.750.800.850.900.951.00

0 50 100 150 200

PF

Output power [W]

PF vs. Output power

Vin=230Vac

Vin=110Vac

0.90

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

50 100 150 200 250 300

PF

Input voltage [Vac]

PF vs. Input voltagePo=180W




7．LLC動作波形

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(LLC) 100V/div 4us/div CH1 Vds(LLC) 100V/div 4us/divCH4 Icr 2A/div CH4 Icr 2A/div

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(LLC) 100V/div 800us/div CH1 Vds(LLC) 100V/div 800us/divCH4 Icr 2A/div CH4 Icr 2A/div

� スイッチング波形 (Po=180W)

� スイッチング波形 (Po=3.6W)

100kHz 100kHz

1.15kHz1.14kHz

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(LLC) 100V/div 10ms/div CH1 Vds(LLC) 100V/div 10ms/divCH4 Icr 2A/div CH4 Icr 2A/div

� スイッチング波形 (Po=0.12W)

97Hz 98Hz




8．PFC動作波形

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(PFC) 100V/div 4ms/div CH1 Vds(PFC) 100V/div 4ms/divCH4 Iin 2A/div CH4 Iin 2A/div

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(PFC) 100V/div 100ms/div CH1 Vds(PFC) 100V/div 100ms/divCH4 PFC Vo 50V/div CH4 PFC Vo 50V/div

� 入力電流波形 (Po=180W)

� PFC出力電圧波形 (Po=3.6W)

� PFC出力電圧波形 (Po=0.12W)

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(PFC) 100V/div 2s/div CH1 Vds(PFC) 100V/div 2s/divCH4 PFC Vo 50V/div CH4 PFC Vo 50V/div

386V

366V

3.4Hz

386V

366V

3.5Hz

386V

366V

386V

366V

0.29Hz0.27Hz




Vin=90V Vin=230V

CH1 LO 20V/div CH2 PFC Vo 100V/div 200ms/div CH1 LO 20V/div CH2 PFC Vo 100V/div 200ms/divCH3 12V 5V/div CH4 AC 200V/div CH3 12V 5V/div CH4 AC 200V/div

9．起動波形(Po=160W)

LO

12V OUT

PFC Vo

AC

LO

12V OUT

PFC Vo

AC

10．軽負荷時出力電圧波形

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(LLC) 100V/div 800us/div CH1 Vds(LLC) 100V/div 800us/divCH4 PFC Vo 0.5V/div Offset：10V CH4 PFC Vo 0.5V/div Offset：10V

� 12Ｖ出力電圧波形 (Po=3.6W)

� 12V出力電圧波形 (Po=0.12W)

Vin=110V Vin=230V

CH1 Vds(LLC) 100V/div 10ms/div CH1 Vds(LLC) 100V/div 10ms/divCH4 PFC Vo 0.5V/div Offset：10V CH4 PFC Vo 0.5V/div Offset：10V

386V 386V

12.12V

11.93V

12.08V

12.20V

11.93V

11.93V

12.08V

11.93V




11.部品表Component Item Value Part. No Maker NoteIC201 PFC IC FA1A60N FujiIC301 LLC IC FA6B20N FujiIC401 Regulator IC RT9H301C-T122-1 IsahayaQ201 MOSFET FMW60N190S2HF Fuji HETA SINKQ202 Transistor 50V,0.2AQ301,302 MOSFET FMD60N380S2HF FujiQ303 Transistor 100V,0.5AQ305 MOSFET 50V,0.1AD101 Diode Bridge D15JAB60V-7000 SHINDENGEN HETA SINKD102,103 Diode 600V,1A D1N60-5070 SHINDENGEND201 Diode YG972S6R Fuji HETA SINKD202 Diode UF5406-E3 VISHAYD203 Diode 200V,1A CRH01 ToshibaD301,302 Diode 200V,1A CRH01 ToshibaD303 Diode ERB91-02 FujiD304,305,307 Diode 200V,1A CRH01 ToshibaD306 Diode STTH1R06RL ST microD401 Diode FCF10A40 Kyocera HETA SINKD406 Diode FRF10A40 Kyocera HETA SINKD402,403 Diode YG862C04R Fuji HETA SINKD404,405 Diode 80V,0.1A 1SS400TE61 RHOMZD201 Zener Diode 200mW,30V UDZVTE-1730B RHOMZD301 Zener Diode 200mW,20V UDZVTE-1720B RHOMZD401 Zener Diode 200mW,16V UDZVTE-1716B RHOMZD402~404 Zener Diode 200mW,75V MM3Z75VC FairchildPC302,303 Photo Coupler TLP781F(GR,F) ToshibaT310 Transformer Lp=700uH SP17002-05-01CL101 Noise filter 4A,40uH IDB-T05-25 SEKISHINL102,103 Noise filter 6mH,3A SFC-1910C-03602-Y SEKISHINL201 Inductor 180uH SP16026-5-1BB201~204 Bead HF70BB2.5*2.2*0.8 TDKC101,106 Film capacitor 310V,0.22uF LE224-MX OKAYAC102~105 Ceramic capacitor CD12-E2GA222MYGSA TDKC201 Film capacitor 450V,1uF ECWF2W105KA PanasonicC202,203 Ceramic capacitor 1KV,220pF CK45-R3AD221K-VRA TDKC301,304 Ceramic capacitor 1KV,220pF CK45-R3AD221K-VRA TDKC305 Ceramic capacitor 1KV,220pF CK45-R3AD221K-VRA TDKC303 Film capacitor 800VDC,18nF ECWH8183HA PanasonicC323 Ceramic capacitor DE1B3KX471KA4BL01 MURATAC204 Ceramic capacitor 1000pFC205 Ceramic capacitor 0.47uFC206 Ceramic capacitor 0.1uFC207 Ceramic capacitor 10nFC208 Ceramic capacitor 1000pFC209 Ceramic capacitor 2200pFC210 Ceramic capacitor 0.1uFC211 Ceramic capacitor 1000pFC212 Electrolytic capacitor 50V,47uF 50ME47AX SUNCONC213,214 Electrolytic capacitor 450V,82uF UPZ2W820MHD6 nichiconC307 Ceramic capacitor 1000pFC308 Ceramic capacitor 1000pFC309 Ceramic capacitor 1000pFC310 Ceramic capacitor 0.47uFC311 Ceramic capacitor 10nFC312 Ceramic capacitor 0.47uFC313 Ceramic capacitor 100pFC314 Ceramic capacitor N.CC315 Ceramic capacitor 4700pFC318 Ceramic capacitor 0.1uFC319 Ceramic capacitor 0.1uF




Component Item Value Part. No Maker NoteC321,322 Electrolytic capacitor 50V,47uF 50ME47AX SUNCONC401,402 Electrolytic capacitor 350V,10uF 350ME10FH SUNCONC404~406 Electrolytic capacitor 25V,470uF 25ME470WA SUNCONC410 Ceramic capacitor N.CC411 Ceramic capacitor 0.1uFC412 Ceramic capacitor 0.1uFR201,201 Metal oxide resistor 2W,0.15Ω MOSX2C R15J KOAR203 Chip Resistor 22ΩR204 Chip Resistor 100ΩR205 Chip Resistor 47ΩR206 Chip Resistor 12kΩR207 Chip Resistor 68kΩR208 Resistor 47ΩR209~213 Chip Resistor 3.3MΩR214 Chip Resistor 100kΩR215 Chip Resistor 6.8kΩR216~220 Chip Resistor 3.3MΩR221 Chip Resistor 100kΩR222 Chip Resistor 0ΩR223 Chip Resistor 10kΩR224 Chip Resistor 1kΩR228 Jumper 0ΩR301,302 Chip Resistor 47kΩR303,305 Chip Resistor 100ΩR304,306 Chip Resistor 22ΩR307 Chip Resistor 75ΩR308 Chip Resistor 0ΩR309 Chip Resistor 1kΩR311~314 Chip Resistor 2.4kΩR318 Chip Resistor 1MΩR319 Chip Resistor 2.2MΩR320 Chip Resistor 300kΩR321 Chip Resistor 1kΩR322 Chip Resistor 12kΩR323 Chip Resistor 36kΩR325 Chip Resistor N.CR328 Chip Resistor 100ΩR331 Chip Resistor 15kΩR332 Chip Resistor 2.2kΩR333,334 Chip Resistor 1kΩR325 Chip Resistor 2.2ΩR401 Chip Resistor 18kΩR402 Chip Resistor 20kΩR403 Chip Resistor 10kΩR404 Chip Resistor 0ΩR406 Chip Resistor 47kΩR408 Chip Resistor 3.3kΩR409,410 Chip Resistor 1kΩR416,417 Chip Resistor 2.2kΩZT101 Surge Absorber TND14V-471KB00AAA0F101 Fuse 250V 5ATH101 Power Thermistor 10Ω,4A 10D2-13 SEMITECCN101 AC INLETCN401 Connector DF11-12DP-2DS(24) HRSCN401 Connector S07B-PASK-2 JST




13.LLCトランス仕様

Windingorder

layer Wire type turnPin

Start Finish1 NP1 Litz Wire UEW 0.12/18×2 38 3 42 Nvcc TEX φ0.2 3 2 1

1 NS2 USTC 0.1/35 2 9 102 NS3 USTC 0.1/35 2 11 123 NS1 USTC 0.1/30 24 5 84 NS4 USTC 0.1/35 2 9 105 NS5 USTC 0.1/35 2 11 12

Note:NS2,NS3はバイファイラ巻core EE5214

inductance 3pin to 4pin 700uHLeakage inductance 3pin to 4pin 102uH

12.PFCコイル仕様

Windingorder

layer Wire type turnPin

Start Finish1 N1 2UEW 0.2/20 19 1 3

core ATQ32/13inductance 1pin to 3pin 150uH




� 本資料の内容は、改良などのために予告無く変更することがあります。

� 本資料に記載されている応用例や部品定数は、設計の補助を目的とするものであり、

部品バラツキや使用条件を充分に考慮したものではありません。

ご使用にあたっては、これら部品バラツキや使用条件等を考慮した設計をお願いします。

1. この資料の内容（製品の仕様、特性、データ、材料、構造など）は2017年7月現在のものです。この内容は製

品の仕様変更のため、または他の理由により事前の予告なく変更されることがあります。この資料に記載さ

れている製品を使用される場合には、その製品の最新版の仕様書を入手して、データを確認してください。

2. 本資料に記載してある応用例は、富士電機製品を使用した代表的な応用例を説明するものであり、本資料

によって工業所有権、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。

3. 富士電機（株）は絶えず製品の品質と信頼性の向上に努めています。しかし、半導体製品はある確率で故障

する可能性があります。

富士電機製半導体製品の故障が、結果として人身事故、火災等による財産に対する損害や、社会的な損

害を起こさぬように冗長設計、延焼防止設計、誤動作防止設計など安全確保のための手段を講じてくださ

い。

4. 本資料に記載している製品は、普通の信頼度が要求される下記のような電子機器や電気機器に使用される

ことを意図して造られています。

・コンピュータ・OA機器・通信機器（端末）・計測機器・工作機械

・オーディオビジュアル機器・家庭用電気製品・パーソナル機器・産業用ロボットなど

5. 本資料に記載の製品を、下記のような特に高い信頼度を持つ必要がある機器に使用をご予定のお客様は、

事前に富士電機（株）へ必ず連絡の上、了解を得てください。この資料の製品をこれらの機器に使用するに

は、そこに組み込まれた富士電機製半導体製品が故障しても、機器が誤動作しないように、バックアップ・シ

ステムなど、安全維持のための適切な手段を講じることが必要です。

・輸送機器（車載、舶用など）・幹線用通信機器・交通信号機器

・ガス漏れ検知及び遮断機・防災／防犯装置・安全確保のための各種装置

6. 極めて高い信頼性を要求される下記のような機器には、本資料に記載の製品を使用しないでください。

・宇宙機器・航空機搭載用機器・原子力制御機器・海底中継機器・医療機器

7. 本資料の一部または全部の転載複製については、文書による当社の承諾が必要です。

8. 本資料の内容にご不明の点がありましたら、製品を使用する前に富士電機（株）または、その販売店へ質問

してください。本注意書きの指示に従わないために生じたいかなる損害も富士電機（株）とその販売店は責

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ご注意

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