3種のDC/DCコンバーターのまとめ（2）ダイオードの選定&Mode IIについて：たった2つの式で始めるDC/DCコンバーターの設計（23）（3/4 ページ）

[加藤博二（Sifoen），EDN Japan]

2．Mode IIの境界電流

　ここで使用する記号と定義は前回と同じく次の通りです。

　　　tc：キャパシター充電時間　　　ton：コンバーター・オン時間　　　toff： コンバーター・オフ時間
　　　δ：tonの時比率　　　　　　　　1-δ：toffの時比率　　　　　　　　f：コンバーター動作周波数
　　　I_L：チョーク電流　　　　　　　I_LP：チョーク電流の最大値　　　　ΔIp：チョーク電流変化幅
　　　L：チョークのインダクタンス値　　　Vo：出力電圧　　　　　　　　Vcc：入力電圧
　　　Io：出力電流（DC）　　　　　Io₁：Mode I､Mode IIの境界電流　　Io₂：不連続臨界電流

　Mode IIはオンーオフ型DC/DCコンバーターがチョーク電流連続、かつtc＜toffで動作するモードです。このモードはtoff期間中にチョーク電流I_Lが直線的に減少することに起因し、toff終了時にチョーク電流I_Lが負荷電流Ioを下回ると平滑キャパシターCへの充電ができなくなるモードを生じます。ですからキャパシターCへの充電がton期間中に行われる降圧型コンバーターには原理的にこのモードが存在しません。

　Mode IIにおける各特性値を表2に示します。表2のリップル電圧の式に現れる昇圧型の（Vo−Vcc）の項はtoff期間にチョークに誘起される電圧そのものであり、反転型では出力電圧Vo相当します。両者の式は形が異なりますが基本的に同じことを表しています。

注）Mode IIに対して、多くの資料に記載されている通常の動作モードを本資料ではMode Iと称しています。

表2：Mode IIにおける各種特性値［クリックで拡大］

①項のモード II境界電流Io₁と④項の不連続モード臨界電流Io₂の比を採ると3式のようにδのみに左右される一定の比率であることが分かります。

　このように両者の間には密接な関係があり、不連続臨界電流Io₂が決まればMode II境界電流Io₁が自動的に決まります。しかし、実際の設計に当たって設計者が意識して設定するのは多くの場合、不連続臨界電流Io₂です。ここで取り上げたMode II境界電流Io₁を意識して設定することは少ないでしょう。
　コンバーター自身の周波数特性（過渡応答特性）も電流不連続モードを境に特性が変わるのでこの面からもMode IIの存在を考慮に入れる必要は少ないと言えます。