説明
はじめに
このリファレンスデザインは、プリンタヘッド電源用の可変高出力電圧を得るためのソリューションです。この設計は、完全な回路図、部品表(BOM)、効率測定、および試験結果を含んでいます。
プリンタ設計のいくつかの基本事項
プリンタスピードの増加は、プリントヘッド内部のより高い消費電力および、より高い温度をもたらしました。プリンタ内部の温度が十分に高くなる場合、インクは不鮮明になります。温度が低い場合、インクは読みにくくなります。そのため、プリントヘッドの温度管理は、高品質な印刷を保証するために重要です。マイクロコントローラは、印刷速度を調整し、これらの2つの制限内に動作温度を維持するために必要になります。プリンタのモータの速度は、可変DC電圧を供給することによって調節されます。
リファレンスデザインの概要
このリファレンスデザインは、電源コントローラのMAX15005を備え、プリンタのモータに動的なDC電圧(最大45V)を供給します。マイクロコントローラからのPWM信号をRCフィルタを通してMAX15005のSS端子に供給することによって、出力電圧を可変することができます。スタートアップの間に、プリンタのモータは、磁界を磁化するために、より多くの電流を消費します。MAX15005Aは、ヒカップモード保護を提供するため、特に有効です。MAX15005は、ヒカップモードに入り、すべての回路部品を保護するために減少した比率の電力を供給することができます。磁化が完了すると、モータは定常電流を消費し、コンバータはレギュレーションモードで動作します。
仕様およびデザイン設定
このリファレンスデザインは、以下の仕様を満たしています。
- 入力電圧：32V～45V
- 出力電圧：25V～45V (マイクロコントローラによる外部可変)
- 出力電流：0～2A
- 出力リップル：±0.5V
- 入力リップル：±100mV
- 効率：93%以上(全負荷)
- スイッチング周波数：400kHz
上記仕様の回路図を、図1に示します。この設計で、出力が入力電圧より低いまたは高い場合、MAX15005は、SEPIC構成で使用されます。
この設計の部品表(BOM)を、表１に提供します。
| Designator | Description | Comment | Footprint | Manufacturer | Quantity | Value |
| C1, C6 | Electrolytic Capacitor | EEVFK1H331Q | 12.5mm x 13.5mm | Panasonic® | 2 | 330µF/50V |
| C2, C4, C5, C7, C8, C9 | Capacitor | GRM32ER71H475KA88L | 1210 | Murata® | 6 | 4.7µF/50V |
| C3 | Capacitor | GRM31MR71H105KA88L | 1206 | Murata | 1 | 1µF/50V |
| C10, C12 | Capacitor | GRM188R71C105KA12D | 603 | Murata | 2 | 1µF/16V |
| C11 | Capacitor | GRM1885C1H181JA01D | 603 | Murata | 1 | 180pF |
| C13 | Capacitor | GRM1885C1H101JA01D | 603 | Murata | 1 | 100pF |
| C14 | Capacitor | GRM1885C1H271JA01D | 603 | Murata | 1 | 270pF |
| C15 | Capacitor | GRM188R71E474KA12D | 603 | Murata | 1 | 0.47µF |
| C16 | Capacitor | GRM188R71H102KA01D | 603 | Murata | 1 | 1000pF |
| C17 | Capacitor | GRM188R71H104KA93D | 603 | Murata | 1 | 100nF |
| C18 | Capacitor | GRM188R71H104KA93D | 603 | Murata | 1 | 100nF |
| C18 | Capacitor | GRM1885C1H331JA01D | 603 | Murata | 1 | 330pF |
| D1 | Zener Diode | CMMSZ10T1 | SOD-123 | ON Semiconductor® | 1 | 10V, 500mW Zener |
| D2 | Schottky Rectifier | FEPB6BT | D²PAK | Vishay | 1 | 100V/6A Schottky |
| L1, L2 | Inductor | D05040H-683MLD | D05040 | Coil Craft | 2 | 68µH |
| Q1, Q2 | n-Channel MOSFET | HUF76609D3S | DPAK | Fairchild Semiconductor® | 2 | 100v/10 MOSFET |
| R1 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 475kΩ |
| R2 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 2.61kΩ |
| R3 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 100kΩ |
| R4 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 2.61kΩ |
| R4 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 2.6kΩ |
| R5 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 2.2Ω |
| R6 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 7.87kΩ |
| R8, R9 | Resistor | LRCLR201001R075F | 2010 | IRC | 2 | 0.075Ω/1W |
| R10 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 774.8Ω |
| R11 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 15kΩ |
| R12 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 5kΩ |
| R13 | Resistor | ERJ-1TYJ5RO | 2512 | Panasonic | 1 | 5Ω/1W |
| R14 | Resistor | SMD 1% Resistor | 603 | Vishay | 1 | 10Ω |
| U1 | PWM Controller | MAX15005A | TSSOP-16-EP | Analog | 1 | -- |
効率曲線
効率対負荷電流の曲線は、図2および図3に提供されます。入力電圧は、VOUT = 25V (図
図2. VOUT = 25Vの場合の負荷電流対コンバータ効率
図3. VOUT = 45Vの場合の負荷電流対コンバータ効率
実験結果
異なる入力励起のコンバータ出力電圧、および負荷電流は、以下の図に示されています。
試験条件：VIN = 45VおよびVOUT = 45V
Ch1：出力電圧、Ch2：入力電圧、Ch3：MOSFETドレイン電圧、Ch4：出力電流
試験条件：VIN = 32VおよびVOUT = 45V
Ch1：出力電圧、Ch2：入力電圧、Ch3：MOSFETゲート電圧、Ch4：出力電流
試験条件：VIN = 45VおよびVOUT = 45V
Ch1：出力電圧、Ch2：入力電圧、Ch3：MOSFETゲート電圧、Ch4：出力電流
試験条件：VIN = 45VおよびVOUT = 25V
Ch1：出力電圧、Ch2：入力電圧、Ch3：MOSFETゲート電圧、Ch4：出力電流
この記事に関して
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