UCC256612 コントローラでは、組み込みの HV ピンにより、X-cap 放電機能なしでの起動をサポートしています。HV ピンは、DC バスに直接 (または 2 つの抵抗を介して) 接続されています。内部の高電圧電流源は、システムのスタートアップ時に VCCP ピンを充電し、VCCP が VCCstartSelf (約 14V) と等しくなると、ピンをオフにします。

800V のスタートアップに対応するには、UCC256612 の内部定格 (640V) では不十分です。そのため、高電圧スタートアップを実装するには、HV ピンとスタックする追加の高電圧 MOSFET が必要です。ディプリーション モード N チャネル MOSFET を採用することで、ノーマリーオン構成を実現しているため、外付けのスタートアップ バイアス抵抗は不要です。スタートアップ電圧定格を拡張するために、BSS126 (SOT-23 パッケージ付き 600V ディプリーション MOSFET) または BSS135 (SOT-223 パッケージ付き BSS126 と同じパラメータ) を選択できます。

図 2-2 に示すように、パワーオン段において、VCCP が VCC_StartSelf より低い場合、HV ピンの内部電流源によって BSS126 のソースがゲートよりも低くプルされ、BSS126 がオンになります。内部の高電圧 (HV) 電流源は、VCCP コンデンサの充電電流を最大 10mA に制限します。VCCP が VCC_StartSelf をトリガすると、内部 HV 電流源がオフになり、HV ピンがフローティングのままになるため、BSS126 のソースはゲートより高くなり、VCCP が VCC_{StopSwitching} (9.5V) に放電されて HV ピンが再度オンになるまで BSS126 がオフになります。

システムを保護するには、BSS126 の Vgs 電圧が適切にクランプされるようにする必要があります。電圧ストレスを 1V と–12 V の間に制限するため、BSS126 の Vgs の間に 1 個の抵抗と 12V ツェナー ダイオードを並列に接続しています。これは、BSS126 の最大 Vgs 定格である ±20V を下回っています。

次の目的は、BSS126 と HV ピンの V_DS への電圧ストレスが許容範囲内であることを確認することです。BSS126 のゲートにプルアップ抵抗を取り付け、ツェナー ダイオードを使用して電圧をクランプします。600V の電圧定格をサポートするために、3 個の 1206 抵抗と、ゲート電圧を約 520V にクランプする 4 個の 130V ツェナー ダイオードを使用しています。抵抗の消費電力を削減するため、合計約 10MΩ のプルアップ抵抗を選択します。

図 2-2 スタートアップ能力を 800V に拡張。V_G がスタートアップ回路の測定ポイント

初めてシステムに電源を投入する前に、入力電圧をブラウンイン電圧より低くし、システム全体が損傷しないようにしてから、スタートアップ回路の動作を確認します。図 2-3 に、V_IN = 50V で動作するスタートアップ回路を示します。ここで、VCCP と V_G を確認します。

1. V_G の低下タイミングは、VCCP の充電期間と一致しています
2. V_G の電圧は V_IN の約半分です

スタートアップ回路を確認するために、VIN を段階的に増加させていきます。

実用的な設計では、VG ピンと HV ピンは非常に高いインピーダンスを示すため、干渉の影響を非常に受けやすくなります。そのため、ノイズ結合を最小限に抑えるため、これらのピンの周囲から高 di/dt または dv/dt 回路を離して、PCB レイアウトを安定させることが重要です。

図 2-3 スタートアップ波形、V_IN = 50V CH1：V_IN、CH2：V_G、CH3：V5P、CH4：VCCP

図 2-4 に、800V でのシステム スタートアップ時の波形を示します。ここでは、V_G が約 100ms にわたって 527V にクランプされることを示しています。その後、V_IN の約半分である 427V に低下します。この値は、設計目標と一致しています。

図 2-4 スタートアップ波形、_V IN = 800V、V_OUT = 48V – 6.5A CH1：V_IN、CH2：V_G、CH3：VCCP、CH4：LO、CH5：V_OUT、CH6：I_RES