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» 2017年11月24日 11時00分 公開

DC-DCコンバーター活用講座(9) 電力安定化(9):DC-DCコンバーターのレギュレーション (2/4)

[Steve Roberts(RECOM),EDN Japan]

デュアル出力DC-DCコンバーターのレギュレーション

 選択肢の1つは、一方の出力(メイン出力)にのみレギュレーションを行って、他方の出力(補助出力)には行わないという方法です。負荷のバランスが取れていれば、入力電圧が変化しても両方の出力が安定するので、この方法も有効です(部分的レギュレーション)。図2にデュアル出力コンバーターの基本回路を示します。完全にレギュレーションされるのはメイン出力だけです。しかし、補助出力は1次側PWMコントローラーを共有しているので、レギュレーションされなくても、やはりメイン出力に比例します。

図2:デュアル出力でのレギュレーション(メイン+補助) 出典:RECOM(クリックで拡大)

 補助レールに求められる精度がメインレールより低い一部のアプリケーションでは、これが問題になることはありません。その一例が、+5Vにレギュレーションされたロジック回路用のメイン出力と、リレー電源用の+12V補助出力を必要とするスタンバイ電源回路です。

 ただし、メイン出力ではなく補助出力が短絡した場合でもコンバーターを安全に動作させることができるように、コンバーター短絡保護回路の設計には、やはりある程度の注意が必要です。

 もう1つの方法は、2次側に別のレギュレーション回路を設け、補助出力のポストレギュレーションを行うことです。変換効率がそれほど重視されない小電力コンバーターの場合、最も簡単なソリューションは、リニアレギュレーターを追加して補助出力のポストレギュレーションを行うとともに、短絡に対してある程度の保護を行うことです(図3を参照)。補助巻線の巻線比は、リニアレギュレーターがメイン出力の全負荷範囲にわたって適切なレギュレーションを行なえるだけの十分なヘッドルームを持つように、慎重に選ぶ必要があります。出力電流がより大きいアプリケーションや、コストよりも効率が重視されるようなアプリケーションでは、リニアレギュレーターの代わりに別のDC-DCコンバーターを使用することができます。

図3:デュアル出力でのレギュレーション(メイン+補助ポストレギュレーション) 出典:RECOM(クリックで拡大)

 3番目のオプションは、出力をスタック型にすることです。これは、補助出力電圧とメイン出力電圧の値が近い場合、例えばVAUX = 5V、VMAIN = 3.3Vのような場合に有効です。この場合、補助(AUX)巻線は1.7Vを受け持つだけで済みます。図4に出力スタック型コンバーターを示します。この配置の利点は補助出力に流れる電流がメイン出力と共有されることで、そのためレギュレーションも部分的なもので済みます。欠点は、メインの巻線とダイオードが、両方の出力の電流負荷を受け持たなければならないことです。

図4:デュアル出力でのレギュレーション(スタック型出力) 出典:RECOM(クリックで拡大)

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