Noise analysis of FCC(Forward Coupling Converter ) using PSpice.

1. テーマ：PSPICE によるノイズ検証
－FCC(Forward Coupling Converter)回路の２次側整流ノイズ－
株式会社ビー・テクノロジー 堀米 毅(Tsuyoshi Horigome)
目的：FCC(Forward Coupling Converter)回路の２次側整流ノイズの検証をＰＳＰＩＣＥにて行う。
ノイズの原因の１つである整流側ダイオード及びフライホイル側ダイオードに注目し
た。
１．動作原理 FCC(Forward Coupling Converter)２次側回路
動作回路：EY128R5U (VIN 100V,VOUT 12V,8.5A,f=200kHz)

2. １次側のスイッチング・トランジスタがＯＮすると、整流側ダイオード（Ｄ１１）に電
流が流れ、１次側のスイッチング・トランジスタがＯＦＦすると、フライホイル側ダイオー
ド（Ｄ１２）に電流が流れる。
２．波形調査
２．１使用機器
・ＦＣＣ電源（新電元製ＥＹ１２８Ｒ５Ｕ）
・電流計
・電圧計
・オシロスコープ
２．２使用ダイオード
・Ｄ５ＬＣ２０Ｕ（新電元製）
・ＣＴＬ－３２Ｓ（サンケン製）
２．３トランス２次側入力波形
負荷抵抗を入れ、出力電圧１２Ｖ、出力電流２Ａに設定した。トランス２次側入力波形を
下記に示す。
20V 1μs
PHOTO1
ＰＳＰＩＣＥ解析時に使用する為、トランス２次側入力波形(PHOTO1)をパルス波形に置き
換える。
初期電圧(V1)：-28V
パルス電圧(V2)：50V
遅延値(Td)：0sec
立ち上がり時間(Tr)：50nsec

3. 立ち下がり時間(Tf)：100nsec
パルス幅(Pw)：1.2usec
周期値(Per)：5usec
３．ＰＳＰＩＣＥによるノイズの検証
ノイズ解析用回路図を以下のように設定した。
Ｌ６：リーケージ・インダクタンス追加
Ｃ１１：チョークコイル内部容量の追加
Ｃ４のＥＳＬ（Ｌ４）、ＥＳＲ（Ｒ６）の追加
tanδ=wCR
tanδ=2πfC(測定周波数 120Hz)
tanδ=0.16 （電解コンデンサ 耐圧２５Ｖ）でＥＳＲを計算した。また、ＥＳＬは配線長
（10nH/cm）で計算した。
D5LC20U MODEL PARAMETER
IS 7.034000E-09
N 1.51
ISR 100.000000E-12
IKF .2
BV 200
IBV 100.000000E-06
RS .0317
TT 5.000000E-09
CJO 150.800000E-12
VJ .563
M .4226

4. ３．１整流側ダイオード（Ｄ１１）、フライホイル側ダイオード（Ｄ１２）

5. フライホイールダイオード（Ｄ１２）の逆回復時間ｔｒｒの間だけ、整流側ダイオード
（Ｄ１１）、フライホイル側ダイオード（Ｄ１２）の経路で短絡電流 is が流れる為、ノイズ
の原因になる。よって、フライホイールダイオード（Ｄ１２）の方がノイズの影響が大きい。
ノイズ解消する為には、逆回復時間ｔｒｒの早い、高速のダイオードを使う必要がある。各
ダイオードの損失は以下の通りである。
ダイオードの損失（Ｄ１１＋Ｄ１２）=1.998W
整流側ダイオードの損失（Ｄ１１）=0.522W
フライホイル側ダイオードの損失（Ｄ１２）=1.477W

6. ３．２配線のライン・インピーダンス（Ｌ６）の影響
配線のライン・インピーダンス（Ｌ６）は配線の長さ（10nH/cm）に起因する。また、Ｄ１
１、Ｄ１２、ライン・インピーダンスが存在するので、 VL として電圧降下が発生する。
VF、 そ
の為に内部損失が発生する。

7. ３．３配線のライン・インピーダンス（Ｌ８）の影響

8. ３．４出力コンデンサー（Ｃ４）のＥＳＬ（Ｌ４）の影響