サブハーモニック発振（1）発振のメカニズム：たった2つの式で始めるDC/DCコンバーターの設計（25）（1/3 ページ）

今回から、サブハーモニック発振について説明をしていきたいと思います。

» 2026年01月29日 11時00分公開

　前回は3種のコンバーターのまとめの中で説明が遅れていた電流不連続モードの各種計算値について説明をしました。
　この説明をもって「3種のコンバーター」については区切りとし、今回からは今まで説明を後回しにしていたいくつかの事象について触れていきます。最初に連載第7回のステップダウン形DC/DCコンバーターの設計（5）で後日の説明を約束していたサブハーモニック発振について説明をしていきたいと思います。

サブハーモニック発振とは

　最初に「ステップダウン型DC/DCコンバーターの設計（5）」で取り上げた現象について枠内に抜粋して引用します（図番は元資料の番号）。

過電流保護回路の課題－2

　パルス・バイ・パルス方式の過電流保護回路の動作原理はピーク電流一定で制御します。この動作原理は制御電圧と電流波形を比較して制御するピーク電流制御形PWM方式と同じです。
　そしてこのピーク電流制御形PWM方式には図5に示す発振不安定問題があります。図5の条件は入力電圧Vcc=7.0V、出力電圧5V設定で過電流保護動作によって3.3Vに垂下した時の各部の信号波形です。

図5：過電流動作波形-1（Vcc=7.0V Vo=5V設定で3.3V垂下時）［クリックで拡大］

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実際のドレイン電流の波形は1周期ごとにふらついています。この現象をサブハーモニック現象と言います。
　このサブハーモニック現象はオン時間が一定周期でふらつくので一見すると制御系の問題のように思われますがこの動作には時定数を持つものは含まれてはおらず、発振を起こす要素は見当たりません。また電圧が垂下して時比率δが50%を下回ると図6に示すようにこの現象は発生しなくなります。