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» 2017年09月05日 11時00分 公開

DC-DCコンバーター活用講座(5) 電力安定化(5):絶縁型DC-DCコンバーターによる電力安定化 (1/4)

絶縁型DC-DCコンバーターでの電力安定化について、そのトポロジーごとに解説します。今回、取り上げるのは、フライバックとフォワードのコンバータートポロジーです。

[Steve Roberts(RECOM),EDN Japan]

絶縁型DC-DCコンバーター

 絶縁型DC-DCコンバーターファミリーには多様なトポロジーがありますが、モデムのDC-DCコンバーターに適用できるのはフライバック、フォワード、プッシュプルの3つだけです。今回の記事では、フライバックとフォワードのコンバータートポロジーについて解説し、プッシュプルのコンバータートポロジーは次回の記事で説明します。

 これらのタイプの絶縁型コンバーターでは、入力から出力へのエネルギー伝送はトランスを介して行われます。非絶縁型コンバーターと同じように、PWMコントローラーによってレギュレーションが行われた後、帰還ループ内の出力電圧をモニターすることによって同じようにレギュレーションが行われますが、絶縁ステージを介します。最適な部品が同じように使われます。

 トランスベースの絶縁型コンバーターが、前に説明した非絶縁型コンバーターと異なる点は他にもあります。絶縁型コンバーターでは降圧、昇圧、または昇降圧の機能をトランスの巻数比によって実現できるので、PWMドライバーは入力電圧と出力負荷の要件のみに応じて、入力から出力にエネルギーを伝送するシンプルなエネルギーパケットコントローラーとして動作します。

 トランスを使用することの短所は、1次巻線から2次巻線へのエネルギー伝送によって追加損失が生じることです。そのため、降圧レギュレーターが97%の変換効率を達成可能なのに対し、トランスベースのコンバーターは90%を超えるのに苦戦します。

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