DC-DCコンバーターの効率の計算：DC-DCコンバーター活用講座（17） データシートの理解（3）（2/4 ページ）

実用的ヒント

　入力電流の負荷に依存する部分を読みとるのは難しいこともあります。主として入力電流は入力電圧に依存するので、最小入力電圧=最大入力電流という関係は成り立ちますが、負荷に対する効率はリニアな関係ではない（図1にあるように）ために、考察が難しくなります。よって、効率は出力電流と入力電圧の複素関数になります。最大入力電流を計算したいのなら、開発者は考え得る限りの最小入力電圧､その状況で発生し得る最大の負荷、これらの条件下でのコンバーターの効率を把握していなくてはなりません（例えば、図1のようなグラフから効率値を読みとるなどして）。データシートに書かれている全負荷効率を仮定して計算をすると、多くの場合、特に、全負荷と異なる負荷を仮定した場合、不正確な数値になります。

実用的ヒント

　多くの低消費電力の非安定型DC-DCコンバーターは短絡保護機能を備えていません。業界では、通例1秒間の短絡耐量が求められます。1秒というのは、内部部品がオーバーヒートして燃えるのにかかる標準的な時間です。よって、開発者は、短絡テストを行う前に、コンバーターが短絡保護機能を備えているかどうか、もし備えていたらどんなタイプの保護機能なのかを知っておく必要があります。つまり、サーマルシャットダウン付き電力制限なのか、電流フォールドバックなのか、あるいはヒカップなのかということです。過負荷保護は短絡保護とは異なります。もし出力電流が、出力定格の通常110％〜150％である設定限界値を超えると、電流制限付きコンバーターは出力電圧を低下させて、電流をその限界値に固定します。もしも負荷がさらに増え続けた場合、出力電圧はそれに比例して減少します。コンバーターは、一定電圧出力モードではなく一定電力出力モードで動作します。過負荷が取り除かれると、コンバーターは通常動作モードに戻りますが、過負荷が長時間続くと内部電力消費が増加し、コンバーターのオーバーヒートを引き起こし、最終的には機能停止またはサーマルシャットダウンに至ります。

　しかし、もし出力が短絡した場合は、出力電流は設定限界値に抑えられますが、出力電圧は非常に低くなり、完全な短絡の場合では理論上はゼロになり、実際には数ミリボルトになります。そうして出力電力もゼロに近づき、内部部品の定格電流がより高い場合に限り、コンバーターは無限に動き続けます。このように、コンバーターは過負荷状態で機能停止することもあれば、ダメージを受けることなく無限の短絡状態を乗り切ることもあり得るのです。電流制限保護の変形版に電流フォールドバック保護があります（図2）。

図2：出力電流制限とフォールドバックの特性 出典：RECOM