InnoSwitchTM-CH INN2003K 12W - PowerPower Integrations 5245 Hellyer Avenue, San Jose, CA 95138 USA....

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설계 예제 보고서

제목 InnoSwitchTM-CH INN2003K 를 사용하는 12W

고효율, 고역률, 절연 플라이백 파워 서플라이

사양 90VAC – 265VAC 입력,

30V, 400mA 출력

응용 분야 스마트 조명(Casambi CBM-001)

작성자 애플리케이션 엔지니어링 부서

문서 번호 DER-612

날짜 2017년 7월 24일

개정 1.0

요약 및 특징

정확한 정전압 레귤레이션

빠른 과도 부하 응답

고역률

높은 에너지 효율

낮은 대기 전력

적은 부품 수

내장된 보호 및 신뢰성 기능

출력 단락

라인 및 출력 OVP

라인 서지 또는 라인 과전압

히스테리시스 자동 전력 복구 기능이 포함된 과열 셧다운

라인 브라운아웃/브라운인 상태에서 손상 없음

IEC 2.5kV 링 웨이브, 2kV 디퍼렌셜 서지 충족

EN55015 전도성 EMI 충족

InnoSwitch-CH를 사용하는 DER-612 12W 고효율 절연 플라이백 2017/07/24

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특허 정보

본 문서에서 설명하는 제품 및 애플리케이션(제품의 외부 트랜스포머 구성 및 회로 포함)은 하나 이상의 미국 및 해외 특허

또는 파워 인테그레이션스(Power Integrations)에서 출원 중인 미국 및 해외 특허에 포함될 수 있습니다. 파워 인테그레이션스

(Power Integrations)의 전체 특허 목록은 www.powerint.com 에서 확인할 수 있습니다. 파워 인테그레이션스(Power Integrations)는

고객에게 <http://www.powerint.com/ip.htm> 에 명시된 특정 특허권에 따른 라이센스를 부여합니다.

http://www.powerint.com/

2017/07/24 InnoSwitch-CH를 사용하는 DER-612 12W 고효율 절연 플라이백

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목차 1 소개 .................................................................................................................. 6

2 파워 서플라이 사양 ............................................................................................ 8

3 회로도............................................................................................................... 9

4 회로 설명 ........................................................................................................ 10

4.1 입력 EMI 필터 및 정류기 ............................................................................ 10

4.2 밸리-필 PFC 회로 ....................................................................................... 10

4.3 InnoSwitch-CH 1차측 제어 ......................................................................... 11

4.4 InnoSwitch-CH 2차측 제어 ......................................................................... 12

5 PCB 레이아웃 .................................................................................................. 15

6 BOM ................................................................................................................ 16

6.1 기타 부품 .................................................................................................. 17

7 플라이백 트랜스포머 사양(T1) .......................................................................... 18

7.1 전기적 구성도 ........................................................................................... 18

7.2 전기적 사양 .............................................................................................. 18

7.3 재료 목록 .................................................................................................. 18

7.4 트랜스포머 구성 ........................................................................................ 19

7.5 권선 그림 .................................................................................................. 20

8 트랜스포머 스프레드시트 ................................................................................. 26

9 성능 데이터 ..................................................................................................... 29

9.1 시스템 효율 .............................................................................................. 29

9.2 출력 전압 레귤레이션 ................................................................................ 30

9.3 역률 ......................................................................................................... 31

9.4 %ATHD .................................................................................................... 32

9.5 무부하 입력 전력 ....................................................................................... 33

9.6 무부하 출력 전압 ....................................................................................... 34

10 테스트 데이터 .............................................................................................. 35

10.1 풀부하 시의 테스트 데이터 ..................................................................... 35

10.2 무부하 시의 테스트 데이터 ..................................................................... 35

11 부하 레귤레이션 성능 .................................................................................... 36

11.1 출력 전압 부하 레귤레이션 ..................................................................... 36

11.2 효율 vs. 부하 ......................................................................................... 37

11.3 평균 효율 .............................................................................................. 38

11.3.1 평균 효율 측정.................................................................................... 38

11.4 역률 vs. 부하 ......................................................................................... 39

11.5 %ATHD vs. 부하 ........................................................................................ 40

12 써멀 성능 ..................................................................................................... 41

12.1 25ºC 주변 온도에서 써멀 스캔 .................................................................... 41

12.1.1 90VAC 풀부하 시 써멀 스캔 ................................................................. 42

12.1.2 115VAC 풀부하 시 써멀 스캔 ................................................................ 43


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12.1.3 230VAC 풀부하 시 써멀 스캔 ............................................................... 44

12.1.4 265VAC 풀부하 시 써멀 스캔 ............................................................... 45

12.2 75ºC 주변 온도에서 써멀 테스트 ................................................................ 46

12.3 75ºC 주변 온도에서 써멀 테스트 데이터 ..................................................... 47

12.4 75ºC 주변 온도에서 전기적 테스트 데이터 .................................................. 47

13 파형 ............................................................................................................ 48

13.1 풀부하 시 입력 전압 및 입력 전류 ............................................................ 48

13.2 풀부하 시 스타트업 프로파일 .................................................................. 49

13.3 출력 전압 강하 ....................................................................................... 50

13.4 전력 사이클링 ........................................................................................ 51

13.5 과도 부하 응답 3Hz ................................................................................ 52

13.6 과도 부하 응답 100Hz ............................................................................. 53

13.7 InnoSwitch-CH 드레인 전압 및 전류 파형 .................................................... 54

13.8 InnoSwitch-CH 풀 스타트업 시 드레인 전압 및 전류 ..................................... 56

13.9 InnoSwitch-CH 출력 단락 동안 드레인 전압 및 전류 ..................................... 57

13.10 단락 시 입력 전력 .................................................................................. 57

13.11 출력 리플 전압 ....................................................................................... 58

14 전도성 EMI .................................................................................................. 59

14.1 테스트 Set-up ........................................................................................ 59

14.2 사용된 장비 및 부하 ............................................................................... 59

14.3 EMI 테스트 결과 ........................................................................................ 60

15 라인 서지 ..................................................................................................... 62

15.1 디퍼렌셜 서지 테스트 결과 ..................................................................... 62

15.2 링 웨이브 테스트 결과 ............................................................................ 63

15.3 디퍼렌셜 서지(1KV) ............................................................................... 64

15.4 링 웨이브 테스트(2.5kV) ......................................................................... 64

16 브라운인/브라운아웃 테스트 ......................................................................... 65

17 부록 ............................................................................................................ 66

17.1 애플리케이션 예제 ................................................................................. 66

17.1.1 BLE 컨트롤이 있는 스마트 RGBW 다운라이트 ........................................ 66

17.1.2 BLE 인터페이스 회로 ........................................................................... 66

17.2 RGBW LED 부하 엔진 ................................................................................. 70

17.3 Casambi CBM-001 모듈의 구성 방법 ........................................................... 73

17.4 애플리케이션의 조립 완성 예 .................................................................. 74

17.5 BOM – BLE 인터페이스 회로 ................................................................... 75

17.6 BOM – RGBW LED 엔진 .............................................................................. 76

18 개정 내역 ..................................................................................................... 77


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중요 사항: 이 기판은 안전 절연거리 요구 사항에 맞도록 디자인되었지만 엔지니어링 프로토타입은 아직

기관 승인을 받지 않은 상태입니다. 따라서 AC 입력을 프로토타입 보드에 제공하도록 절연 트랜스포머를

사용하여 모든 테스트를 수행해야 합니다.


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1 소개

이 엔지니어링 보고서는 스마트 조명 애플리케이션용 밸리-필 패시브 PFC(역률 보정)

회로가 있는 CV(정전압) 출력 12W 절연 플라이백 파워 서플라이에 대해 설명합니다. 이

파워 서플라이는 0mA~400mA의 출력 전류 부하와 90VAC~265VAC의 입력 전압에 걸쳐

30V의 정전압 출력을 제공하도록 설계되었습니다.

파워 서플라이 IC 컨트롤러 디바이스인 InnoSwitch-CH는 1차측, 2차측 및 피드백 회로를

하나의 표면 실장형 오프라인 플라이백 스위처 IC에 통합하고, 1차측 FET, 1차측 컨트롤러

및 2 차측 동기 정류 컨트롤러를 통합합니다. 또한 이 디바이스에는 혁신적인 새로운

기술인 FluxLink™가 포함되어 있습니다. 이 기술은 안전하게 절연 배리어를 브릿지하며

옵토커플러가 필요하지 않습니다.

추가된 밸리-필 패시브 PFC(역률 보정) 회로는 조명 애플리케이션의 역률 요구 사항을

충족할 수 있는 간단하고 경제적인 솔루션입니다.

InnoSwitch-CH를 사용하는 DER-612는 빠른 과도 부하 응답으로 고효율 정전압 공급을

제공합니다. 이 설계는 로우 라인에서 높은 역률(0.9)을 달성합니다. 높은 효율, 최적화된

역률 및 적은 부품 수가 설계의 주요 목표였습니다.

이 문서에는 파워 서플라이 사양, 회로도, BOM, 트랜스포머 규격서, 인쇄 회로 기판, 설계

스프레드시트, 부록 섹션의 실제 애플리케이션 회로 샘플 및 성능 데이터가 들어 있습니다.

그림 1 – 장착된 회로 기판


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그림 2 – 장착된 회로 기판(Top면)

그림 3 – 장착된 회로 기판(Bottom면)


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2 파워 서플라이 사양

아래 표는 디자인의 최소 허용 성능을 나타냅니다. 실제 성능은 결과 섹션에 나열되어

있습니다.

설명 기호 최소 일반 최대 단위 참고

입력 115/60

230/50

전압 VIN 90 265 Vac/Hz 2선식 - P.E. 없음

주파수 fLINE

출력

출력 전압 VOUT 26.5 30 V

출력 전류(풀부하) IOUT 400 mA

출력 전력

연속 출력 전력 POUT 12 W

최대 부하시 효율 84

% 115V / 60Hz의 경우

89 230V / 50Hz의 경우

평균 효율 83 % DOE 레벨 VI.

환경

전도성 EMI CISPR 15B / EN55015B

안전 규격 절연

링 웨이브(100kHz)

디퍼렌셜 모드 서지(L1-L2)

2.5

1.0

kV

kV

역률 0.9 115V / 60Hz에서 측정

주변 온도 TAMB 70 oC 자유 대류, 임해 고도


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3 회로도

그림 4 – 회로도


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4 회로 설명

InnoSwitch-CH(INN2003K)는 1차측 FET, 1차측 컨트롤러 및 2차측 동기 정류 컨트롤러를

통합합니다. 또한 이 IC에는 혁신적인 새로운 기술인 FluxLink™가 포함되어 있습니다. 이

기술은 절연 배리어를 안전하게 브릿지하며 옵토커플러가 필요하지 않습니다. InnoSwitch-

CH는 90VAV~265VAC의 입력 범위에 걸쳐 고역률 30V 정전압 공급을 제공하는 밸리-필

패시브 PFC 회로가 추가된 12W 플라이백 파워 서플라이를 구동하도록 구성되었습니다.

4.1 입력 EMI 필터 및 정류기

입력 퓨즈 F1 은 부품 불량이 발생하지 않도록 안전 보호 기능을 제공합니다. 배리스터

RV1은 라인 과도 전압 서지 이벤트 도중 1차측의 전압 스파이크를 제한하는 전압 클램프

역할을 합니다. 지정된 최대 동작 입력 전압인 265V 보다 약간 높은 275V 정격 부품이

선택되었습니다. AC 입력 전압은 BR1에서 정류된 전파로 우수한 역률 및 낮은 THD를

제공합니다.

벌크 커패시터 C2 및 C3은 안정적인 플래이백 DC 공급 전압을 위해 입력 라인 리플 전압

필터링을 제공합니다.

커패시터 C1, L1, L2, C4, C15는 PFC 및 플라이백 스위칭 동작에 의해 발생하는 디퍼렌셜

모드 노이즈를 억제하기 위해 EMI 필터링을 제공합니다. 커먼 모드 노이즈는 Y-커패시터

C13 에 의해 억제됩니다. 이와 함께 InnoSwitch-CH 주파수 지터 및 전기적으로 조용한

소스 핀과 EN55015B를 준수합니다.

4.2 밸리-필 PFC 회로

PFC 가 없는 오프라인 플라이백 파워 서플라이는 일반적으로 입력 브리지 정류기와 그

뒤에 있는 스토리지 벌크 커패시터로 구성됩니다. 입력 라인 전류는 높은 입력 RMS 전류와

높은 고조파 왜곡을 초래하는 전압 파형 피크 근처의 높은 진폭의 좁은 펄스에서

끌어옵니다. 밸리-필 PFC는 역률을 개선하기 위한 간단하고 경제적인 솔루션입니다.


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그림 5 – 밸리-필 PFC

입력 정류된 AC 전압이 입력 전류 도통각을 증가시키는 VPEAK/2에 접근하는 동안 커패시터

C2 및 C3이 다이오드 D3을 통해 충전됩니다. 저항 R7은 RMS 전류 및 고조파 왜곡을

증가시키는 피크 전류를 줄입니다. 입력 정류된 AC 전압이 VPEAK/2보다 커지면 플라이백

컨버터가 입력 DC 버스 공급으로부터 직접 가져온 공급 전류로 전환합니다. 커패시터 C4

및 C15는 DC 버스 공급에 나타나는 스위칭 전압 스파이크를 필터링합니다. 입력 정류된

전압이 VPEAK의 절반보다 적어지면 다이오드 D1과 D2 는 전류가 C2와 C3에 충전되지

않도록 차단합니다. 입력 정류된 전압이 VPEAK/2 보다 낮아지면 커패시터 C2 와 C3 가

D1과 D2를 통해 전류를 공급합니다. 이 때 C2와 C3은 기본적으로 병렬 상태가 됩니다.

4.3 InnoSwitch-CH 1 차측 제어

절연 플라이백 파워 서플라이는 InnoSwitch-CH(INN2003K)에 의해 제어됩니다. 트랜스포머

(T1) 1차측의 한 쪽은 플러스 DC 버스 단자에 연결되고, 다른 쪽은 InnoSwitch-CH(U1)

내부 파워 MOSFET의 드레인 핀에 연결됩니다.

D4, R8, C5 및 R1로 구성된 저가의 RCD 클램프는 트랜스포머 누설 인덕턴스의 효과를 통해

피크 드레인 전압 스파이크를 제한합니다.

초기 파워 업 동안 내부 고전압 전류 소스가 1차측 제어를 통해 스위칭을 초기화하는 (BPP)

핀 커패시터(C7)를 충전합니다. 2차측은 정상 스위칭 동작을 시작하는 핸드셰이크 후에

제어된다고 가정합니다. 정상 동작 시 1차측 블록은 트랜스포머의 보조 권선에 의해 전력을

공급받습니다. 여기서 나온 출력은 플라이백 권선으로 구성되고 D5 및 C6에 의해 정류

및 필터링된 후 전류 제한 저항 R2를 통해 BPP 핀에 공급됩니다.


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ON/OFF 컨트롤을 사용하여 출력 레귤레이션이 이루어지고 활성화된 스위칭 사이클의

수는 출력 부하에 따라 조정됩니다. 고부하시에는 대부분의 스위칭 사이클이 활성화되고

경부하나 무부하시에는 대부분의 사이클이 비활성화되거나 스킵됩니다. 사이클이

활성화되면 파워 MOSFET은 1차측 전류가 특정 작동 상태의 디바이스 current limit에

이를 때까지 ON 으로 유지됩니다. 1 차측 전류 스위칭 패턴의 주파수 컨텐츠는

트랜스포머 자속 밀도 즉, 가청 노이즈의 발생이 매우 낮은 레벨에 있는 경부하에

이르기까지 가청 범위 밖에 남아 있도록 4가지 동작(current limit)이 있습니다.

4.4 InnoSwitch-CH 2 차측 제어

트랜스포머 2차측은 낮은 VF 쇼트키 다이오드 D7에 의해 정류되고 출력 커패시터 C10에

의해 필터링됩니다. R-C 스너버 R4 및 C9는 D7과 방사 EMI의 전압 스트레스를 줄입니다.

고출력 전압 설계를 위해서는 VO 핀 정격이 초과되지 않도록 하기 위해 저전압 2 차측

바이어스가 필요합니다. FWD 핀은 2 차측 바이어스 권선에 연결되고 VO 핀은 2 차측

바이어스 공급장치에 연결됩니다. 2차측 바이어스 권선 전압은 D6와 C8에 의해 정류되고

10V로 설정됩니다.

IC 의 2 차측은 2 차측 바이어스 권선 포워드 전압이나 10V 바이어스 서플라이를 통해

자체 전원을 공급받습니다. 1차측 MOSFET의 온 타임 동안, 2차측 바이어스 권선에서

나타나는 포워드 전압이 FWD 핀 저항(R3)과 내부 레귤레이터를 통해 BPS 커패시터

(C11)를 충전하는 데 사용됩니다. CV 동작 동안 10V의 2차측 바이어스가 2차측 제어를

위한 전력을 공급합니다. VO 핀 전압이 3V 아래로 떨어지면 오토-리스타트 상태가 됩니다.

레귤레이션 출력 전압의 경우, 출력 전압은 CV 동작 동안 저항 분배기 R5와 R6을 통해

감지되고 FB 핀의 레퍼런스 전압 1.265V와 비교됩니다. 필터 커패시터 C12가 R6양단에

추가되어 OVP 또는 증가된 리플 전압을 트리거할 수 있는 원치 않는 노이즈를 제거합니다.

출력 전류는 손실을 최소화하기 위해 35mV 의 기준점(Threshold)으로 IS 와 GND 핀

사이에서 내부적으로 감지됩니다. 내부 전류 센싱 기준점(Threshold)이 초과되면

디바이스에서 활성화된 스위칭 사이클의 수를 조정하여 고정된 출력 전류를 유지합니다.

다이오드 D8은 출력 단락 동안 높은 돌입 전류로부터 IS 핀을 보호합니다.

메인 입력이 OFF 상태가 된 후 일정 시간 동안 무선 모듈을 공급할 수 있도록 680F의

C8을 사용해야 합니다. 이를 통해 무선 모듈을 활성화하여 전원 OFF 감지 기능을 조정할

수 있습니다. 제너 다이오드 VR1 및 저항 R12는 피드백 폐루프가 메인 출력에 연결되어

있기 때문에 무선 모듈을 통해 LED 출력이 OFF 상태가 되는 경우 보조 파워 서플라이가

크게 떨어지지 않도록 합니다. VZ = (VOUT – V_AUX_NL) 공식에 따라 출력을 가져오고

V_AUX_FL과 V_AUX_NL 간의 차이가 제너 다이오드의 오차보다 클 때 전도되지 않도록

VR1의 값을 주의해서 선택해야 합니다.


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그림 6은 고려되고 있는 2차측 메인 출력과 보조 출력의 전압 수준을 보여줍니다. VOUT

은 메인 출력 전압이며 V_AUX_FL과 V_AUX_NL은 각각 메인 출력이 풀부하 상태인 경우

와 무부하 상태인 경우의 보조 출력입니다. 참고로, 메인 출력이 무부하 상태인

경우에도(LED 부하가 Casambi App 을 통해 OFF 상태가 될 때 발생) 2 차측 보조

서플라이는 BLE 모듈과 게이트 드라이버에 전원을 공급해야 합니다. V_AUX_NL 은 BLE

모듈에 공급하기에 충분한 수준으로 설정되어야 하며 InnoSwitch-CH IC가 낮은 BPS 핀

전압으로 인해 재설정되지 않도록 해야 합니다. 이 애플리케이션에서는 V_AUX_NL ≥

4.5V로 충분합니다.


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VOUT

V_AUX_FL

V_AUX_NL

GND

여기서,

Vout – 메인 출력 전압

V_AUX_FL – 메인 출력이 풀부

하일 때 2차측 보조 전압

V_AUX_NL – 메인 출력이 무부

하일 때 원하는 2차측 보조 전압

그림 6 - 2차측 출력 전압 레벨


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5 PCB 레이아웃

그림 7a – Top면

그림 7b – Bottom면


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6 BOM

Item Qty Ref Des

Description Mfg Part Number Mfg

1 1 BR1 1000V, 0.8A, Bridge Rectifier, SMD, MBS-1, 4-SOIC B10S-G Comchip

2 1 C1 100nF, 450V, Film MEXXD31004JJ1 Duratech

3 1 C2 27F, 200V, Electrolytic, (10 x 16), EKXJ201ELL270MJ16S Nippon Chemi-Con

4 1 C3 27F, 200V, Electrolytic, (10 x 16), EKXJ201ELL270MJ16S Nippon Chemi-Con


6 1 C5 1nF, 250V, Ceramic, X7R, 0805 GRM21AR72E102KW01D Murata

7 1 C6 22F, 16V, Ceramic, X5R, 0805 C2012X5R1C226K TDK

8 1 C7 1F,50V, Ceramic, X7R, 0805 C2012X7R1H105M085AC TDK

9 1 C8 680F, 16V, Electrolytic, (10 x 12.5) KMG16WV680UF10X12.5 Sam Young

10 1 C9 100pF, 500V, Ceramic, NPO, 0805 501R15N101KV4T Johanson Dielectrics

11 1 C10 470F, 35V, Electrolytic, Low ESR, 23m, (10 x 20) UHD35470MPD Nichicon

12 1 C11 2.2F, 25V, Ceramic, X7R, 0805 C2012X7R1E225M TDK

13 1 C12 100pF 100V 10 % X7R 0805 08051C101JAT2A AVX

14 1 C13 2.2nF, Ceramic, Y1 CD90ZU2GA222MYNKA TDK


16 1 D1 600V, 1A, Standard Recovery, SMA S1J-13-F Diodes, Inc.



19 1 D4 600V, 1A, Rectifier, Glass Passivated, POWERDI123 DFLR1600-7 Diodes, Inc.



22 1 D7 200V, 3A, DIODE SCHOTTKY 1 A 200 V, SMB SK3200B-LTP Micro Commercial

23 1 D8 30V, 1.5A, Schottky, Low Vf, DO-214AC SL13-E3/61T Vishay

24 1 F1 2A, 250V, Slow, Long Time Lag, RST RST 2 Belfuse

25 1 J1 CONN, Male, Vertical, 5 Positions, Header, 0.079" (2.00mm), TH, Tin

0894000510 Molex

26 1 L1 4.7mH, 240mA, 9 x 12.2mm H RLB9012-472KL Bourns

27 1 L2 4.7mH, 240mA, 9 x 12.2mm H RLB9012-472KL Bourns

28 1 R1 RES, 510k, 5%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6GEYJ514V Panasonic

29 1 R2 RES, 6.8k, 5%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6GEYJ682V Panasonic

30 1 R3 RES, 47.0, 1%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6ENF47R0V Panasonic

31 1 R4 RES, 20, 5%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6GEYJ200V Panasonic

32 1 R5 RES, 100k, 1%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6ENF1003V Panasonic

33 1 R6 RES, 4.99k, 1%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6ENF4991V Panasonic

34 1 R7 RES, 68, 5%, 3W, Wirewound, Axial, Flame

Retardant Coating, Fusible AC03000006809JACCS Vishay

35 1 R8 RES, 30, 5%, 1/4W, Thick Film, 1206 ERJ-8GEYJ300V Panasonic



38 1 R12 RES, 825, 1%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6ENF8250V Panasonic

39 1 RV1 275VAC, 23J, 7mm, RADIAL V275LA4P Littlefuse

40 1 T1 Bobbin, RM6_S/I, Vertical, 8 pins w 2 pin clip CPV-RM6S/I-1S-8PD Ferroxcube

41 1 U1 InnoSwitch-CH, Off-Line CV/CC Flyback Switcher, ReSOP-16B

INN2003K Power Integrations

42 1 VR1 19V, 5%, 500mW, DO-35 1N5249B-T Diodes, Inc.


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6.1 기타 부품

Item Qty Ref Description Mfg Part Number

Mfg

1 4 FL1, FL2, FL3, FL4

Flying Lead, Hole size 50mils N/A N/A

2 1 TP1 Test Point, WHT, THRU-HOLE MOUNT 5012 Keystone

3 1 TP2 Test Point, BLK, THRU-HOLE MOUNT 5011 Keystone

4 1 TP3 Test Point, BLK, Miniature THRU-HOLE MOUNT 5001 Keystone

5 1 TP4 Test Point, RED, Miniature THRU-HOLE MOUNT 5000 Keystone


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7 플라이백 트랜스포머 사양(T1)

7.1 전기적 구성도

그림 8 – 트랜스포머 전기적 구성도 그림 9 – 트랜스포머 기계적 구성도

7.2 전기적 사양

파라미터 조건 사양

공칭 1차측 인덕턴스 다른 모든 권선이 열린 상태로 핀 3과 핀 4 사이에서 1VPK-PK,

100kHz 스위칭 주파수에 측정 630H

오차 1차측 인덕턴스의 오차. ± 5%

7.3 재료 목록

Item Description

[1] Core: RM6 PC95.

[2] Bobbin, RM6_S/I, Vertical, 8 pins w 2 pin clip: 25-00915-00.

[3] Magnet Wire: #33 AWG.

[4] TIW: #25 AWG.

[5] TIW: #32 AWG.

[6] Polyester Tape: 6.5 mm.

[7] Mounting Clip: RM6 S/I.


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7.4 트랜스포머 구성

권선 방향 터미널 핀 1-4가 왼쪽에 있는 상태에서 보빈이 권선 지그 방향으로

지정됩니다. 권선 방향은 시계 방향입니다.

권선 1

마그네틱 와이어 항목 [3]을 사용합니다. 1차측 권선용으로 충분한 길이의

마그네틱 와이어를 준비합니다(56턴). 핀 3에서 권선 1을 시작하고 고르게

28턴을 감습니다. 남은 길이의 마그네틱 와이어를 왼쪽에 두고 권선 3용으로

남겨 둡니다. 와이어를 절단하지 않고 단자 핀 4에 임시로 고정해 권선 2 동안

풀리지 않도록 합니다.

절연 절연을 위해 1레이어의 폴리에스터 테이프(항목 [6])를 사용합니다.

권선 2

3중 절연 와이어인 항목 [4]를 사용합니다. 권선 2용 단자는 (FL1) 및 (FL2)로

표시된 플라이 와이어입니다. FL1에서 권선 2를 시작하고 2레이어로 고르게

17턴을 감습니다. FL2의 권선을 마칩니다.

임시로 보빈 단자를 사용하여 FL1 및 FL2 를 고정해 느슨해지지 않도록

합니다.


권선 3

왼쪽에 권선 3용으로 남겨둔 권선 1에서 나머지 마그네틱 와이어를

사용합니다. 그림에 표시된 대로 왼쪽에서 권선을 시작해 고르게 28턴을

감습니다. 핀 4에서 권선을 마칩니다.


권선 4 마그네틱 와이어 항목 [3]을 사용합니다. 핀 1에서 시작하고 단단하게 6턴을

감습니다. 핀 2에서 권선을 마칩니다.

권선 5

3중 절연 와이어인 항목 [5]를 사용합니다. 권선 5용 단자는 (FL3) 및 (FL4)로

표시된 플라이 와이어입니다. FL3에서 권선 5를 시작하고 권선 4 옆에

고르게 6턴을 감습니다. FL4의 권선을 마칩니다. 임시로 보빈 단자를

사용하여 플라이 와이어 단자 (FL3) 및 (FL4)를 고정해 느슨해지지 않도록

합니다.


TIW 와이어 꼬기 와이어 FL1/FL2 및 FL3/FL4를 꼬아서 EMI를 증가시킬 수 있는 루프를

최소화합니다.

코어 그라인딩 페라이트 코어의 센터 레그를 그라인드하여 620H의 정격 인덕턴스 사양을

충족합니다.

코어 고정 보빈에 페라이트 코어를 결합합니다. 마운팅 클립을 사용해 코어를

고정합니다.

핀 핀 6~8을 절단합니다. 핀 5를 수평으로 절단합니다. C13 가까이 왼쪽에 있는

마운팅 클립 단자 핀을 절단하지 마십시오.

마무리 완료된 트랜스포머를 2:1 광택 희석 용액에 담급니다.


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7.5 권선 그림

권선 방향

단자 핀 1-4가 왼쪽에 있는 상태에서 보빈이

권선 지그 방향으로 지정됩니다. 권선 방향은

시계 방향입니다.

권선 1

마그네틱 와이어 항목 3을 사용합니다. 1차측

권선용으로 충분한 길이의 마그네틱 와이어를

준비합니다(56턴). 핀 3에서 권선 1을

시작하고 고르게 28턴을 감습니다.

남은 길이의 마그네틱 와이어를 왼쪽에 두고

권선 3용으로 남겨 둡니다. 와이어를 절단하지

않고 단자 핀 4에 임시로 고정해 권선 2 동안

풀리지 않도록 합니다.

절연

절연을 위해 1레이어의 폴리에스터 테이프

(항목 [6])를 사용합니다.

핀 1

핀 3

핀 4

핀 3

핀 4

1 레이어 테이프

권선 3 용 마그네틱 와이어


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권선 2

3중 절연 와이어인 항목 [4]를 사용합니다.

권선 2를 위한 단자는 (FL1) 및 (FL2)로

표시된 플라이 와이어입니다. FL1에서 권선

2를 시작하고 2레이어로 고르게 17턴을

감습니다.

FL2의 권선을 마칩니다.

임시로 보빈 단자를 사용하여 FL1 및 FL2를

고정해 느슨해지지 않도록 합니다.

절연



FL1

FL1

FL2


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권선 3

왼쪽에 권선 3용으로 남겨둔 권선 1에서

나머지 마그네틱 와이어를 사용합니다.

그림에 표시된 대로 왼쪽에서 권선을 시작해

고르게 28턴을 감습니다.

핀 4에서 권선을 마쳤습니다.

절연



권선 3

핀 4

1 레이어 테이프


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권선 4

마그네틱 와이어 항목 (3)을 사용합니다. 핀

1에서 시작하고 단단하게 6턴을 감습니다.

핀 2에서 권선을 마칩니다.

핀 2

권선 4

핀 1


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권선 5

3중 절연 와이어인 항목 [5]를 사용합니다.

권선 5를 위한 단자는 (FL3) 및 (FL4)로

표시된 플라이 와이어입니다. FL3에서 권선

5를 시작하고 권선 4 옆에 고르게 6턴을

감습니다.

FL4의 권선을 마칩니다.

임시로 보빈 단자를 사용하여 플라이 와이어

단자 (FL3) 및 (FL4)를 고정해 느슨해지지

않도록 합니다.

절연



FL3

권선 4

FL4

권선 4

권선 5

FL3


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TIW 와이어 꼬기

와이어 FL1/FL2 및 FL3/FL4를 꼬아서 EMI

를 증가시킬 수 있는 루프를 최소화합니다.

코어 그라인딩

페라이트 코어의 센터 레그를 그라인드하여

620H의 정격 인덕턴스 사양을 충족합니다.

코어 고정

보빈에 페라이트 코어를 결합합니다. 마운팅

클립을 사용해 코어를 고정합니다.

핀

핀 6~8을 절단합니다.

핀 5를 수평으로 절단합니다.

마무리

완료된 트랜스포머를 2:1 광택 희석 용액에

담급니다.

권선 2 - 트위스트 FL1 및 FL2

마운팅 클립 터미널 핀을

절단하지 마십시오.

권선 5 - 트위스트 FL4 및 FL5

클립 핀 절단

핀 6~8 절단

핀 5

이 핀 절단


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8 트랜스포머 스프레드시트 ACDC_InnoSwitch-CH_031816; Rev.2.2; Copyright Power Integrations 2016

입력 정보 출력 단위

ACDC_InnoSwitch-CH_031816_Rev2-2;

InnoSwitch-CH 연속/불연속 플라이백 트랜스포머

설계 스프레드시트

애플리케이션 변수 입력

VACMIN 90

90 V 최소 AC 입력 전압

VACMAX 265

265 V 최대 AC 입력 전압

fL 60

60 Hz AC 메인 주파수

VO 30.00

30.00 V 출력 전압(케이블 끝의 연속 전력)

IO 0.40

0.40 A 파워 서플라이 출력 전류(피크 전력에 해당)

전력

12 W 연속 출력 전력(케이블 전압 강하 보정 포함)

N 0.80

0.80

출력단에서의 효율 예상치. 더 나은 데이터를 사용할

수 없는 경우 0.8 사용

Z 0.50

0.50

Z 계수. 파워 서플라이에서 2차측 전력 손실 대 총

전력. 더 나은 데이터를 사용할 수 없는 경우 0.5 사용

tC

3.00 mSeconds 브리지 정류기 전도 시간 예상치

CIN 22.00

22.00 uFarad 입력 커패시턴스

InnoSwitch-CH 변수 입력

InnoSwitch-CH 자동

INN20x3

InnoSwitch-CH 권장

케이블 전압 강하

보정 0%

0%

케이블 전압 강하 보정 옵션 선택

전체 부품 번호

INN2003K

패키지 포함 최종 부품 번호

구성 선택 INC

증가된 전류

제한

Reduced current limit을 위해서는 "RED"를 입력하고

(밀폐형 어댑터), standard current limit은 "STD",

increased current limit은 "INC"를 입력합니다(피크

또는 고전력 애플리케이션)

ILIMITMIN

0.682 A 최소 current limit

ILIMITTYP

0.750 A 일반 current limit

ILIMITMAX

0.818 A 최대 current limit

fSmin

93000 Hz 최소 디바이스 스위칭 주파수

I^2fmin

47.25 A^2kHz 온도 범위에 걸친 worst case I2F 파라미터

VOR 100

100 V 권선비에 의해 발생된 전압(VOR <= 100V 권장)

VDS

5.00 V InnoSwitch ON 상태 Drain 핀과 Source 핀 간 전압

KP

1.41

Vmin에서 피크 전류에 대한 리플 전류의 비,

ILIMITMIN 및 I2FMIN(KP < 6) 가정

KP_TRANSIENT

0.68

worst case 과도 현상 피크 전류에 대한 리플 전류의 비.

KP_TRANSIENT > 0.25 보장

바이어스 권선 변수 입력

VB

10.00 V 바이어스 권선 전압

VDB

0.70 V 바이어스 권선 다이오드 포워드 전압 강하

NB

5.65 V 바이어스 권선 턴 수

PIVB

64.92 V VACmax에서 바이어스 권선 피크 역 전압, VB*1.2

가정


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트랜스포머 코어/구성 변수 입력

코어 유형 RM6

RM6

트랜스포머 코어 입력

코어

PC47RM6Z-12

필요한 경우 코어 부품 번호 입력

보빈

BRM6-716SPFR

필요한 경우 보빈 부품 번호 입력

AE

0.366 cm^2 코어 유효 단면적

LE

2.86 cm 코어 유효 경로 길이

AL

1837 nH/T^2 갭이 없는 코어 유효 인덕턴스

BW

6.35 mm 보빈의 실제 권선 폭

M

0.00 mm 안전 마진 폭(1차와 2차 사이 연면 거리의 1/2)

L

3

1차측 레이어 수

NS

17

2차측 턴 수

DC 입력 전압 파라미터

VMIN

94 V 최소 DC 입력 전압

VMAX

375 V 최대 DC 입력 전압

전류 파형 파라미터

DMAX

0.53

풀부하 시 듀티 비, 최소 1차측 인덕턴스 및 최소 입력

전압

IAVG

0.15 A 평균 1차측 전류

IP

0.682 A ILIMITMIN을 가정한 1차측 피크 전류

IR

0.682 A ILIMITMIN 및 LPMIN을 가정한 1차측 리플 전류

IRMS

0.26 A ILIMITMIN 및 LPMIN을 가정한 1차측 RMS 전류

트랜스포머 1 차측 설계 파라미터

LP

635 uHenry 일반적인 1차측 인덕턴스. 571uH의 최소 1차측

인덕턴스를 보장하기 위한 +/- 10%

LP_TOLERANCE 10.0

10.0 % 1차측 인덕턴스 오차

NP

56

1차측 권선 턴 수

ALG

202 nH/T^2 갭 코어 유효 인덕턴스

BM

2962 Gauss 최대 동작 자속 밀도, BM<3000 권장

BAC

1481 Gauss 코어 손실 곡선의 AC 자속 밀도(0.5 X 피크 간)

Ur

1142

갭이 없는 코어의 상대 투자율

LG

0.20 mm 갭 길이(Lg > 0.1mm)

BWE

19.05 mm 유효 보빈 폭

OD

0.34 mm 최대 1차측 와이어 직경(절연 포함)

INS

0.06 mm 총 절연 예상 두께(= 2 * 필름 두께)

DIA

0.28 mm 베어 컨덕터 직경

AWG

30 AWG 1차측 전선 굵기(그 다음으로 작은 표준 AWG 값으로

반올림됨)

CM

102 Cmils 베어 컨덕터 유효 면적(Circular mils 단위)

CMA

388 Cmils/Amp 1차측 권선 전류 용량(200 < CMA < 500)


집중 파라미터

ISP

2.25 A 2차측 피크 전류, ILIMITMIN 가정

ISRMS

0.82 A 2차측 RMS 전류

IRIPPLE

0.71 A 출력 커패시터 RMS 리플 전류

CMS

163 Cmils 2차측 베어 컨덕터 최소 써큘러 밀


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전압 스트레스 파라미터

VDRAIN 525 V 최대 드레인 전압 예상

PIVS 191 V

출력 정류기 최대 피크 역 전압, 1차측에 VMAX보다 40%

높은 전압 스파이크와 VO*1.05가 있다고 가정


첫 번째 출력 VO1 30.00 V 출력 정류기 직후 메인 출력 전압

IO1 0.40 A 출력 DC 전류

PO1 12.00 W 출력 전력

VD1 0.10 V 출력 동기 정류 FET 포워드 전압 강하

NS1 17.00 턴 수 출력 권선 턴 수

ISRMS1 0.82 A 출력 권선 RMS 전류

IRIPPLE1 0.71 A 출력 커패시터 RMS 리플 전류

PIVS1 191 V

출력 정류기 최대 피크 역 전압, 1차측에 VMAX보다 40%

높은 전압 스파이크와 VO*1.05가 있다고 가정

권장 MOSFET Si7456 이 출력에 대한 권장 SR FET

RDSON_HOT 0.042 Ohm 100C에서 RDSon

VRATED 100 V 선택한 SR FET의 정격 전압

CMS1 163 Cmils 출력 권선 베어 컨덕터 최소 써큘러 밀

AWGS1 27 AWG 전선 게이지(그 다음으로 큰 표준 AWG 값으로 반올림됨)

DIAS1 0.36 mm 최소 베어 컨덕터 직경

ODS1 0.37 mm 3중 절연 와이어의 최대 외부 직경


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9 성능 데이터

모든 측정은 실내 온도에서 수행되었습니다.

9.1 시스템 효율

Set-up: 오픈 프레임 장치

부하: 400mA CC 부하

주변 온도: 25ºC

압력 유지 시간: 입력 라인당 60초

그림 10 – 효율 vs. 라인

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Eff

icie

ncy (

%)

Input Voltage (VAC)


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9.2 출력 전압 레귤레이션





그림 11 – 출력 전압 레귤레이션 vs. 라인

-5%

-4%

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

4%

5%

29.0

29.3

29.5

29.8

30.0

30.3

30.5

30.8

31.0

31.3

31.5

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Ou

tpu

t V

olt

ag

ae

(V

)

Input Voltage (VAC)


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9.3 역률





그림 12 – 역률 vs. 라인

0.75

0.77

0.79

0.81

0.83

0.85

0.87

0.89

0.91

0.93

0.95

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Po

we

r Fa

cto

r

Input Voltage (VAC)


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9.4 %ATHD





그림 13 – %ATHD vs. 라인

0

10

20

30

40

50

60

70

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

AT

HD

(%

)

Input Voltage (VAC)


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9.5 무부하 입력 전력


부하: 무부하


압력 유지 시간: 라인당 60초

그림 14 – 무부하 입력 전력 vs. 라인

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

No

-Lo

ad

In

pu

t P

ow

er

(mW

)

Input Voltage (VAC)


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9.6 무부하 출력 전압

그림 15 – 무부하 전압 vs. 라인

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

No

-Lo

ad

Ou

tpu

t V

olt

ag

e (

V)

Input Voltage (VAC)


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10 테스트 데이터

10.1 풀부하 시의 테스트 데이터

Input Input Measurement LED Load

Measurement Efficiency (%) VAC

(VRMS) Freq (Hz)

VIN (VRMS)

IIN (mARMS)

PIN (W)

PF %ATHD VOUT (VDC)

IOUT (mADC)

POUT (W)

90 60 89.97 0.18 14.94 0.910 35.34 30.35 0.40 12.12 81.15

100 60 99.93 0.16 14.83 0.905 37.57 30.48 0.40 12.17 82.10

115 60 114.95 0.14 14.46 0.903 37.36 30.50 0.40 12.18 84.25

120 60 119.92 0.13 14.36 0.901 37.25 30.51 0.40 12.19 84.89

132 60 131.93 0.12 14.16 0.898 37.87 30.51 0.40 12.19 86.04

185 50 184.93 0.08 13.77 0.877 43.95 30.52 0.40 12.19 88.56

200 50 199.94 0.08 13.71 0.866 45.41 30.53 0.40 12.19 88.92

230 50 229.95 0.07 13.63 0.843 48.31 30.54 0.40 12.19 89.46

240 50 239.99 0.07 13.62 0.835 49.28 30.54 0.40 12.20 89.56

265 50 264.97 0.06 13.61 0.815 51.59 30.55 0.40 12.20 89.64

10.2 무부하 시의 테스트 데이터

Input Input Measurement

VOUT (VDC)

VAC (VRMS)

Freq (Hz)

VIN (VRMS)

IIN (mARMS)

PIN (W)

90 60 90.01 1.88 28.90 30.62

100 60 99.95 1.80 29.50 30.62

115 60 114.97 1.62 29.50 30.63

120 60 119.94 1.54 29.10 30.63

132 60 131.95 1.41 27.70 30.63

185 50 184.93 1.05 27.50 30.63

200 50 199.94 1.05 27.70 30.63

230 50 229.96 0.94 27.90 30.63

240 50 240.00 0.96 29.00 30.62

265 50 264.97 0.91 30.00 30.63


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11 부하 레귤레이션 성능



압력 유지 시간: 부하 지점당 30초

11.1 출력 전압 부하 레귤레이션

그림 16 – 출력 전압 vs. 부하

-5%

-4%

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

4%

5%

29.0

29.3

29.5

29.8

30.0

30.3

30.5

30.8

31.0

31.3

31.5

31.8

32.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ou

tpu

t V

olt

ag

e (

V)

% Load

90 V 60 Hz115 V 60 Hz230 V 50 Hz265 V 50 Hz


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11.2 효율 vs. 부하

그림 17 – 효율 vs. 부하

76

78

80

82

84

86

88

90

92

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Eff

icie

ncy (

%)

% Load

90 V 60 Hz

115 V 60 Hz

230 V 50 Hz

265 V 50 Hz


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11.3 평균 효율

11.3.1 평균 효율 측정

% Load Efficiency (%)

115 V / 60 Hz 230V / 50 Hz

100 84.44 89.52

75 85.38 89.52

50 86.26 88.63

25 83.89 85.18

AVERAGE EFFICIENCY

84.99 88.21

DOE LEVEL VI Limit

82.96 %

참고: 단일 전압 외부 AC-DC 파워 서플라이의 DOE 레벨 VI 제한, 기본 전압

효율 제한 ≥ 0.071 × ln(POUT) - 0.0014 × POUT + 0.67


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11.4 역률 vs. 부하

그림 18 – 역률 vs. 부하

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Po

we

r Fa

cto

r (P

F)

% Load

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11.5 %ATHD vs. 부하

그림 19 – %ATHD vs. 부하

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

%A

TH

D (

%)

% Load

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12 써멀 성능

12.1 25ºC 주변 온도에서 써멀 스캔

그림 20 – 테스트 Set-up 사진 - 오픈 프레임

오픈 프레임의 장치는 써멀 측정에 영향을 줄 수 있는 공기 흐름을 차단하기 위해 아크릴

케이스 안에 배치되었습니다. FLIR 써멀 카메라를 사용해 온도를 측정했습니다.


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12.1.1 90VAC 풀부하 시 써멀 스캔

그림 21 – 90 VAC 60 Hz, Full Load.

InnoSwitch-CH (U1): 49.7 ºC.


Output Diode (D7): 51.9 ºC.


Power Transformer (T1): 46.7 ºC.


Inductor (L2): 63.1 ºC.


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InnoSwitch-CH (U1): 47.5 ºC






Inductor (L2): 48 ºC.


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Power Transformer (T1): 48 ºC.




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12.2 75ºC 주변 온도에서 써멀 테스트

Set-up: 장치: DER-612 오픈 프레임

테스트 챔버: Tenney

주변 온도: 75ºC(케이스 내부)

데이터 기록기: Yokogawa

열전대: Type T

그림 37 – 테스트 Set-up 사진. 공기 흐름 효과를 차단하기 위해 장치를 케이스 안에 배치했습니다


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12.3 75ºC 주변 온도에서 써멀 테스트 데이터

12.4 75ºC 주변 온도에서 전기적 테스트 데이터

Input Input Measurement Load Measurement Efficiency

(%) VAC

(VRMS) Freq (Hz)

VIN (VRMS)

IIN (ARMS)

PIN (W)

PF %ATHD VOUT (VDC)

IOUT (ADC)

POUT (W)

90 60 89.90 0.18 14.96 0.929 31.22 30.13 0.40 12.03 80.42

100 60 99.86 0.17 15.05 0.904 34.72 30.43 0.40 12.15 80.74

115 60 114.89 0.14 14.78 0.902 37.10 30.54 0.40 12.20 82.56

120 60 119.87 0.14 14.63 0.900 38.06 30.54 0.40 12.20 83.36

132 60 131.88 0.12 14.39 0.897 38.56 30.56 0.40 12.20 84.79

185 50 184.89 0.09 13.89 0.883 43.37 30.56 0.40 12.20 87.84

200 50 199.91 0.08 13.82 0.871 45.17 30.57 0.40 12.21 88.32

230 50 229.92 0.07 13.73 0.849 47.97 30.59 0.40 12.21 88.91

240 50 239.96 0.07 13.71 0.840 48.82 30.59 0.40 12.21 89.07

265 50 264.94 0.06 13.70 0.820 51.40 30.59 0.40 12.22 89.21

Item Description Thermal Data (ºC)

90 V 115V 230V 265V

1 Ambient 75.7 76.3 75.3 75.4

2 U1 - InnoSwitch-CH 107 105.2 95 95.2

3 C3 - BulK Capacitor 89.4 90.5 82.8 81.9

4 T1 - Transformer 99.7 99.9 96.5 95.9

5 L1 - Differential Choke 120 105.8 84 82.8

6 R7 - Current Limiting Resistor 96.4 100.9 85.8 84.7

7 D7 - Output Diode 101.1 101.2 97.9 97.6

8 C10 - Output Capacitor 86.2 86.4 84.3 84.4

9 D3 - Charging Diode 93.2 93 82.8 82.1


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13 파형

파형은 실내 온도(25ºC)에서 측정했습니다.

13.1 풀부하 시 입력 전압 및 입력 전류


Upper: IIN, 200 mA / div. Lower: VIN, 100 V / div., 10 ms / div.








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13.2 풀부하 시 스타트업 프로파일

그림 42 – 90 VAC 60 Hz, Full Load Start-up.

Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div. Turn-on Time: 46 ms.


Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div.

Turn-on Time: 40 ms.


Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div. Turn-on Time: 26 ms.


Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div. Turn-on Time: 25 ms


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13.3 출력 전압 강하

그림 46 – 90 VAC 60 Hz, Full Load, Output Fall.





Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div. Hold-up Time: 53 ms.


Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 50 ms / div. Hold-up Time: 74 ms.


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13.4 전력 사이클링

AC 전력 사이클링 동안 고전압 오버슈트 없음


2 s Off, 2 sec On. Upper: VOUT, 5 V / div. Lower: VIN, 100 V / div., 4 s / div.



그림 52 –115 VAC 60 Hz, Full Load.





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13.5 과도 부하 응답 3Hz

그림 54 – 115 VAC 60 Hz.

0% to 100% Load Change. 3 Hz, 50% Duty Cycle. Slew Rate: 800 mA / S.

Upper: VOUT, 5 V / div., 100 ms / div. Lower: IOUT, 100 mA / div.

그림 55 – 230 VAC 50 Hz.


Upper: VOUT, 5 V / div., 100 ms / div. Lower: Iout, 100 mA / div.

그림 56 – 115 VAC 60 Hz.



그림 57 – 230 VAC 50 Hz.




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13.6 과도 부하 응답 100Hz

그림 58 – 115 VAC 60 Hz.



그림 59 – 230 VAC 50 Hz.



그림 60 – 115 VAC 60 Hz.

50% to 100% Load Change. 100 Hz, 50% Duty Cycle.

Slew Rate: 800 mA / S.



50% to 100% Load Change. 100 Hz, 50% Duty Cycle.

Slew Rate: 800 mA / S.



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13.7 InnoSwitch-CH 드레인 전압 및 전류 파형

그림 62 – 90 VAC 60 Hz, Full Load Normal.

Upper: IDRAIN, 200 mA / div. Lower: VDRAIN, 50 V / div., 4 ms / div.


Upper: IDRAIN, 200 mA / div. Lower: VDRAIN, 50 V / div., 10 s / div.






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그림 67 – 230 VAC 50 Hz, Full Load Normal




그림 69 – 265 VAC, Full Load Normal.

Upper: IDRAIN, 200 mA / div.

Lower: VDRAIN, 100 V / div., 10 s / div.


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13.8 InnoSwitch-CH 풀 스타트업 시 드레인 전압 및 전류





그림 72 – 265 VAC, Full Load Start-up.


그림 73 – 265 VAC, Full Load Start-up.

Upper: IDRAIN, 200 mA / div. Lower: VDRAIN, 100 V / div., 5 s /div.


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13.9 InnoSwitch-CH 출력 단락 동안 드레인 전압 및 전류

그림 74 – 90 VAC 60 Hz, Output Shorted.


그림 75 – 90 VAC 60 Hz, Output Shorted.


그림 76 – 265 VAC, Output Shorted.


그림 77 – 265 VAC, Output Shorted.


13.10 단락 시 입력 전력

Input Input Measurement

VAC (VRMS)

Freq (Hz)

VIN (VRMS)

IIN (mARMS)

PIN (mW)

90 60 90.01 4.21 125.40

115 60 114.97 4.13 163.40

132 60 131.95 4.07 189.80

185 50 184.94 3.91 272.50

230 50 229.96 4.10 346.20

265 50 264.97 4.23 404.20

In


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13.11 출력 리플 전압


AC Coupling, 20 MHz Bandwidth. VOUT, 100 mV / div., 10 ms / div. Ripple Voltage: 648.2 mVP-P.








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14 전도성 EMI

14.1 테스트 Set-up

장치를 부하 금속 섀시 위에 둡니다.

14.2 사용된 장비 및 부하

1. Rohde 및 Schwarz ENV216 2라인 V-네트워크.

2. Rohde 및 Schwarz ESRP EMI 테스트 수신기.

3. Hioki 3322 전력 하이테스터.

4. 크로마 측정 테스트 고정 기구.

5. 115VAC 60Hz 및 230VAC 60Hz로 설정된 입력 전압의 풀부하.

그림 82 – 전도성 EMI 테스트 Set-up


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14.3 EMI 테스트 결과

그림 83 – 풀부하, 115VAC 60 Hz 및 EN55015 B 제한 시 전도성 EMI QP

그림 84 – 115VAC 60Hz, 풀부하 시 전도성 EMI 데이터


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그림 85 – 풀부하, 230VAC 60Hz 및 EN55015 B 제한 시 전도성 EMI QP 스캔

그림 86 – 230VAC 60Hz, 풀부하 시 전도성 EMI 데이터


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15 라인 서지

이 장치에는 ± 2500V, 100kHz 링 웨이브와 각 조건마다 10번의 스트라이크를 사용하는

± 1000V 디퍼렌셜 서지가 적용됩니다. 출력 전압의 수리가 필요하거나 입력 전압을

재인가하는 경우를 테스트 실패로 정의하였습니다.

그림 87 – 서지 Set-up

15.1 디퍼렌셜 서지 테스트 결과

Surge Level (V)

Input Voltage (VAC)

Injection Location

Injection Phase

(°)

Test Result (Pass/Fail)

+1000

115

L to N 0 Pass

-1000 L to N 0 Pass

+1000 L to N 90 Pass

-1000 L to N 90 Pass

+1000 L to N 270 Pass

-1000 L to N 270 Pass

+1000

230

L to N 0 Pass

-1000 L to N 0 Pass



+1000 L to N 270 Pass

-1000 L to N 270 Pass


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15.2 링 웨이브 테스트 결과

Surge Level (V)

Input Voltage (VAC)

Injection Location

Injection Phase

(°)

Test Result (Pass/Fail)

+2500

115

L to N 0 Pass

-2500 L to N 0 Pass



+2500 L to N 270 Pass

-2500 L to N 270 Pass

+2500

230

L to N 0 Pass

-2500 L to N 0 Pass



+2500 L to N 270 Pass

-2500 L to N 270 Pass


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15.3 디퍼렌셜 서지(1KV)

InnoSwitch-CH의 드레인 전압은 1kV 디퍼렌셜 서지 테스트 동안 측정되었습니다.

그림 88 – (-)1 kV Differential Surge.

VIN=230 V, 90º Phase Angle. Lower: VDRAIN, 200 V / div., 10 ms / div. Peak VDRAIN: 516.67 V.

그림 89 – (+)1 kV Differential Surge.

VIN = 230 V, 90º Phase Angle. Lower: VDRAIN, 200 V / div., 10 ms / div. Peak VDRAIN: 508.33 V.

15.4 링 웨이브 테스트(2.5kV)

InnoSwitch-CH의 드레인 전압은 2.5kV 링 웨이브 테스트 동안 측정되었습니다.

그림 90 – (+)2.5 kV Ring Wave.

VIN = 230 V, 90º Phase Angle. Lower: VDRAIN, 200 V / div., 10 ms / div. Peak VDRAIN: 483.33 V.

그림 91 – (-)2.5 kV Ring Wave Surge.

VIN = 230 V, 90º Phase Angle. Lower: VDRAIN, 200 V / div., 10 ms / div. Peak VDRAIN: 450 V.


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16 브라운인/브라운아웃 테스트

0.5V / s 및 1V / s 브라운인 및 브라운아웃 테스트 동안, 그리고 이 테스트 이후에 아무런

이상 과열 또는 전압 오버슈트 / 언더슈트도 관찰되지 않았습니다.

그림 92 – Brown-in Test at 0.5 V / s.

Ch1: VOUT, 5 V / div. Ch2: VIN, 100 V / div. Time Scale: 50 s / div.

그림 93 – Brown-out Test at 0.5 V / s.


그림 94 – Brown-in Test at 1 V / s.


그림 95 – Brown-out Test at 1 V / s.

Ch1: VOUT, 5 V /div. Ch2: VIN, 100 V / div. Time Scale: 50 s / div.


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17 부록

17.1 애플리케이션 예제

17.1.1 BLE 컨트롤이 있는 스마트 RGBW 다운라이트

이 애플리케이션에서는 BLE(Bluetooth Low Energy) 모듈을 통해 제어되는 스마트 RGBW

LED 다운라이트에 전원을 공급하는 데 DER-612 를 사용했습니다. 사용된 BLE 모듈은

Casambi CBM-001입니다.

17.1.2 BLE 인터페이스 회로

BLE 인터페이스 회로는 3.3V 선형 레귤레이터, Zero Detect 회로, Casambi CBM-001 BLE

(Bluetooth Low Energy) 모듈, PWM 구동 MOSFET, RGBW LED 부하의 각 스트링에 대한

정전류 회로로 구성됩니다. 그림 96은 BLE 인터페이스 회로를 보여줍니다. U6은 입력 및

출력 바이패스 커패시터로 각각 C16과 C17이 있는 3.3V 선형 레귤레이터입니다. 3.3V

레귤레이터의 출력은 Casambi CBM-001 모듈(U8)의 VCC 핀에 연결됩니다. R24, R25,

C18은 BLE 모듈에 필요한 POR(Power-On Reset) 회로를 구성합니다. 또한, BLE 모듈은

입력이 OFF 상태가 되는 경우를 감지하기 위한 수단이 필요합니다(Zero Detect 회로).

2차측 보조 포워드 권선에서 나온 신호는 D22에 의해 정류되고 C19에 의해 필터링된

다음, 이러한 목적으로 VR5 에 의해 클램프됩니다. C19 는 입력이 OFF 상태가 되면

신속하게 방전되어야 하므로 정류된 신호를 평균화하고 노이즈를 필터링하기에 충분한

크기를 가져야 합니다. R37은 포워드 권선 신호로부터 원치 않는 노이즈를 최소화하는

데 도움을 주는 C19가 포함된 RC 필터를 형성합니다. R26 및 R27은 전류 리미터입니다.

입력이 OFF 상태가 되면 C19 전압은 DER-612에 있는 C8의 전압과 동일하게 되어 BLE

모듈(이번의 경우 GPIO9)의 설정된 Zero Detect 핀의 신호를 즉시 차단하고, VR4 전압은

C8의 정상 상태 전압보다 조금 높게 설정됩니다. R36도 BLE 모듈의 Zero Detect 핀에서

나온 신호를 더 빨리 감소시키는 데 도움을 줍니다. POR 및 Zero Detect 기능에 대한

자세한 내용은 Casambi CBM-001 데이터시트를 참조하십시오. U13, U14, U15, U16 은

BLE 모듈에서 나오는 PWM 입력을 갖는 게이트 드라이버로, 게이트 저항 R16, R17, R18,

R19 를 통해 각각 Q2, Q3, Q4, Q5 의 게이트를 구동하는 PWM 출력입니다. 각 LED

스트링에 대한 정전류 회로가 있습니다. Q6, U9, R12는 흰색 LED 스트링에 대한 회로,

Q7, U10, R33은 파란색 LED 스트링에 대한 회로, Q8, U11, R34는 녹색 LED 스트링에

대한 회로, Q9, U12, R35 는 빨간색 LED 스트링에 대한 회로입니다. R12, R33, R34,

R35 의 전압은 MOSFET 이 전도될 때 LMV431 레귤레이터 U9, U10, U11, U12 에 의해

변함없이 유지되며, 따라서 이미터 전류(콜렉터 전류와 LED 최대 전류도 마찬가지임)도

변함이 없습니다. 이런 이유로 각 스트링의 LED 전류는 설정된 PWM 듀티를 통해

평균화되고, 이에 따라 출력 색상, 밝기, 색상 온도는 각 RGBW LED 스트링의 듀티

사이클을 다르게 하여 설정될 수 있습니다. R28, R30, R31, R32 는 BJT 및 LMV431

레귤레이터를 바이어싱하기 위한 베이스 저항입니다. 이러한 베이스 저항의 값을 계산할

때는 BJT의 전류 게인과 LED 스트링에 대해 원하는 최대 전류를 고려해야 합니다.


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그림 96 – BLE 인터페이스 보드의 Top면 그림 97 – BLE 인터페이스 보드의 Bottom면

그림 98 – BLE 인터페이스 회로


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그림 99 – BLE 인터페이스 보드: 부품 쪽


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그림 100 – BLE 인터페이스 보드: 두 번째 레이어

그림 101 – BLE 인터페이스 보드: 세 번째 레이어


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그림 102 – BLE 인터페이스 보드: 납땜 쪽

17.2 RGBW LED 부하 엔진

그림 101은 RGBW LED 부하 회로입니다. 이 회로를 구성하는 12개의 단일 패키지 RGBW

LED가 각 색상의 스트링 전압을 최적화할 수 있도록 배열되어 있습니다. 즉, 각 스트링의

총 전압은 가능한 한 서로 비슷해야 합니다. 이런 이유로 빨간색 LED 스트링은 다이오드와

직렬로 연결된 12개의 LED로 구성되고, 녹색 LED 스트링은 다이오드와 직렬로 연결된

8개의 LED로 구성되며, 파란색 및 흰색 LED 스트링은 9개의 LED로 구성됩니다. 이러한

최적화는 정전류 회로에서 BJT 의 전력 손실을 최소화하기 위한 것입니다. 또한, PCB

보드의 LED 배열은 배광 출력을 달성하고 색상 혼합을 더욱 효과적으로 만들 수 있도록

고려되어야 합니다.


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그림 103 – RGBW LED 엔진 - Top면 그림 104 – RGBW LED 엔진 - Bottom면

그림 105 – RGBW LED 부하 엔진


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그림 106 – RGBW LED 보드: 부품 쪽

그림 107 – RGBW LED 보드: 납땜 쪽


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17.3 Casambi CBM-001 모듈의 구성 방법

CBM-001 모듈은 기본 구성에서 Casambi 펌웨어와 함께 미리 로드됩니다. 모듈을 보고

제어하려면 레퍼런스 디자인에 따라 전원을 켜고, Android 디바이스의 경우 Google Play에서,

iOS 디바이스의 경우 Apple의 App Store에서 Casambi 앱을 다운로드합니다.

모듈 근처에서 모바일 디바이스의 Casambi 앱을 사용하면 해당 모듈이 Casambi 앱 안의

"근처 디바이스(Nearby devices)" 목록에 표시됩니다. 화면에 나온 지침에 따라 네트워크를

생성하고, 이 네트워크에 모듈을 추가합니다. 해당 모듈은 Casambi 앱 내의 Luminaires 탭에

표시됩니다.

다음과 같이 최소 4가지 방법으로 모듈을 조작할 수 있습니다.

- 모듈 아이콘을 한 번만 탭해서 모든 채널의 ON/OFF 상태를 전환할 수 있음

- 모듈 아이콘에서 손가락을 왼쪽에서 오른쪽으로 드래그하면 밝기 레벨이 높아짐

- 모듈 아이콘을 두 번 탭하면 모듈에 대한 추가 정보를 제공하는 팝업 화면이 나타남

- 모듈 아이콘을 길게 누르면 개별 채널을 조정할 수 있는 팝업 화면이 나타남

Casambi 사용에 관한 자세한 정보와 CBM-001의 기술 정보는 WWW.Casambi.com에서

확인할 수 있습니다.

Casambi는 설계에 필요한 경우 펌웨어 수정 도구를 제공합니다. 펌웨어 수정은 두 단계로

이루어집니다. 첫 번째 단계는 Casambi 웹 포털을 사용해 다운로드 가능한 파일을 만드는

것입니다. 이 웹 포털은 메뉴 방식으로 구성되어 있습니다. 두 번째 단계는 Casambi의

유틸리티 앱을 사용해 무선으로 모듈에 새 펌웨어를 불러오는 것입니다.

이러한 도구를 사용하려면 Casambi에서 제공한 사용자 ID와 비밀번호가 필요합니다. 계정

생성은 [email protected]으로 이메일을 보내 요청할 수 있습니다. 회사 이름, 주소와

웹사이트, 연락처 정보 및 직함과 함께 개발 프로젝트에 대한 간략한 설명을 입력하십시오.

그러면 Admin.Casambi.com에 로그인할 수 있는 메일을 보내드립니다.

Casambi의 관리자 웹사이트 안에는 데이터시트, 기술 가이드 및 사용자 가이드를 찾을 수

있는 "다운로드(Downloads)" 탭이 있습니다. 모듈 펌웨어를 수정한 후 모듈에 해당 구성을

업로드하는 방법에 대한 정보는 CBM-001 데이터시트, 기술 가이드 CBM 모듈 구성(Technical

Guide CBM Module Configuration) 도구, 기술 가이드 유틸리티(Technical Guide Utility) 앱을

참조하십시오.

Casambi 앱과 별개인 Casambi Utility 앱은 iOS 디바이스만 지원하므로 모듈에 모듈 구성을

업로드하려면 iOS 디바이스가 필요하며, iOS 8.2 이상이어야 합니다.


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17.4 애플리케이션의 조립 완성 예

그림 108 – 다운라이트 조립 완성품

그림 109 – 다운라이트 하우징 / 히트싱크에 장착된

RGBW 조명 엔진

그림 110 – 다운라이트 하우징 / 히트싱크에 장착된

메인 드라이버 및 BLE 인터페이스 보드


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17.5 BOM – BLE 인터페이스 회로

Item Qty Ref Description Mfg Part Number Mfg

1 1 C16 10F, ± 10%, 16V, X7R, Ceramic Capacitor, -55°C ~

125°C, 0805 CL21B106KOQNNNE Samsung



4 1 C19 1F,100V, Ceramic, X7R, 1206 HMK316B7105KL-T Taiyo Yuden


6 1 J4 12 positions, Horizontal, Female, Header, Connector, 0.050" (1.27mm), SMD, Gold

Y02443-0112CNG1ZUT01 Yinghua

7 1 Q2

MOSFET, N-Channel, 100V, 1.5A (Tc), 2W (Ta), 3.1W

(Tc), 540m @ 900mA @ 5V, -55°C ~ 150°C (TJ),

SOT-223

IRLL110TRPBF Vishay

8 1 Q3


(Tc), 540m @ 900mA @ 5V, -55°C ~ 150°C (TJ),

SOT-223

IRLL110TRPBF Vishay

9 1 Q4


(Tc), 540m @ 900mA @ 5V, -55°C ~ 150°C (TJ),

SOT-223

IRLL110TRPBF Vishay

10 1 Q5 MOSFET, N-Channel, 100V, 1.5A (Tc), 2W (Ta), 3.1W (Tc), 540 mOhm @ 900mA @ 5V, -55°C ~ 150°C (TJ), SOT-223

IRLL110TRPBF Vishay

11 1 Q6 NPN, Power BJT, 70V, 1A, TO-92 ZTX692B Zetex




15 1 R12 RES, 12.4, ± 1%, 0.5W, ½ W, 1210 (3225 Metric) ERJ-14NF12R4U Panasonic

16 1 R16 RES, 10, 1%, 1/16W, Thick Film, 0603 ERJ-3EKF10R0V Panasonic




20 1 R20 RES, 20k, 1%, 1/16W, Thick Film, 0603 ERJ-3EKF2002V Panasonic












32 1 R33 RES, 12.4 ± 1%, 0.5W, 1/2W, 1210 ERJ-14NF12R4U Panasonic

33 1 R34 RES, 12.4, ± 1%, 0.5W, 1/2W, 1210 ERJ-14NF12R4U Panasonic

34 1 R35 RES, 12.4, ± 1%, 0.5W, 1/2W, 1210 ERJ-14NF12R4U Panasonic


36 1 R37 RES, 47.0, 1%, 1/8W, Thick Film, 0805 ERJ-6ENF47R0V Panasonic

37 1 U6 IC, REG, LDO, 3.3V, 0.3A, SOT23-3 P2210N-3.3TRG1 Diodes, Inc.

38 1 U8 RF TXRX MOD, BLUETOOTH, TRACE ANT CBM-001 Casambi

39 1 U9 1.24V Shunt Regulator IC, 1%, -40 to 85 C, SOT23-3 LMV431AIMF National Semi




43 1 U13 IC, GATE DVR, LOW SIDE, 1CH, SOT23-6 UCC27511DBVR Texas Instruments



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47 1 VR4 DIODE ZENER 11V 500MW SOD123 MMSZ5241B-7-F Diodes, Inc.

48 1 VR5 DIODE, ZENER, 3.6V, ± 5%, 500mW, SOD123, 150°C MMSZ4685-TP Micro Commercial

17.6 BOM – RGBW LED 엔진

Item Qty Ref Description Mfg Part Number Mfg

1 1 D1 LED, Lighting, Color, XLamp® XM-L, Red, Green, Blue, White - Cool (RGBW), 625nm Red, 528nm Green, 458nm Blue, 6850K White, 2020 (5050 Metric)

XMLCTW-A0-0000-00C3ABB02

CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE



CREE

13 1 D13 50 V, 1 A, DO-214AC GS1A-LTP Micro Commercial Co

14 1 D14 50 V, 1 A, DO-214AC GS1A-LTP Micro Commercial Co

15 1 J1 12 positions, Header, Connector, 0.050" (1.27mm), Through Hole, Gold

GRPB121VWVN-RC Sullins


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