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

[Steve Roberts（RECOM），EDN Japan]

アクティブクランプフォワードコンバーター

　トランスのリセットに、巻線の代わりにアクティブクランプ（FET）を使うフォワードコンバーターのバリエーションがあります。簡略回路図を以下に示します。

図3：アクティブクランプフォワードコンバーター出典：RECOM（クリックで拡大）

　S₂は十分なデッドスペースを取った逆位相のPWM信号で駆動されるので、両方のトランジスタが同時にオンすることはありません。波形はフォワードコンバーターと似ていますが、S₁両端の電圧が矩形（くけい）波である点が異なります。出力に流れる電流は同じです。出力波形が同じなのは、S₁が開くときに磁場が崩壊せず、1次巻線の電流がC₁とS₂を通って流れるので、徐々に減衰するためです。従って、伝達関数は同じです。

　アクティブクランプの追加には多くの利点があります。トランスのリセット巻線が不要になります。また、S₁の両端のピーク電圧はV_INであり、標準的なトポロジーのようにピーク電圧が2×V_INに達することはありません。ダイオード損失がなく、S₂を流れるのは反磁場電流だけなので、全体の効率が高くなります。さらに重要なのは、アクティブクランプにより、S₁の両端のピーク電圧を高くしなくても、高い巻数比を使って50％より高いデューティサイクルで動作できることです。

　アクティブクランプの短所は、そのためにもう1つのPWM信号を生成しなければならないことと、S₂がハイサイドドライバーを必要とすることです。しかし、必要なタイミング回路やハイサイドドライバーを内蔵するコントローラーICは数多く存在します。クランプコンデンサーC₁はリップル電流が大きいので、過熱しないように注意が必要です。クランプコンデンサー内の電流は次式で概算できます。

ここで、L_MAGはトランスの磁場インダクタンスです。

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執筆者プロフィール

Steve Roberts

英国生まれ。ロンドンのブルネル大学（現在はウエスト・ロンドン大学）で物理・電子工学の学士（理学）号を取得後、University College Hospitalに勤務。その後、科学博物館で12年間インタラクティブ部門担当主任として勤務する間に、University College Londonで修士（理学）号を取得。オーストリアに渡って、RECOMのテクニカル・サポート・チームに加わり、カスタム・コンバータの開発とお客様対応を担当。その後、オーストリア、グムンデンの新本社で、RECOM Groupのテクニカル・ディレクタに就任。

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※本連載は、RECOMが発行した「DC/DC知識の本　ユーザーのための実用的ヒント」（2014年）を転載しています。