タップ式高入力コンバーター（1）基本回路とその動作：たった2つの式で始めるDC/DCコンバーターの設計（31）（2/3 ページ）

[加藤博二（Sifoen），EDN Japan]

タップ式DC/DCコンバーター

　図1に基本回路図を示します。基本回路はステップダウン式DC/DCコンバーターですがチョークにタップを設けることで高入力に対応しています。

チョークL1とL2は磁気結合し、結合係数Kは1としてあります。実際は0.998〜0.999程度です。
　チョークL1のインダクタンス値は中堅技術者に贈る電子部品“徹底”活用講座：フェライト（5） ―― 磁気回路の基本式の6式に示した通り、巻き回数はN1とN2ですからL1とL2のインダクタンス比は、

になります。図1中のインダクタンスの〇マークは極性マークで、トランスを構成する2つのインダクターの誘起電圧の極性を表しています。

図1：タップ式DC/DCコンバーター［クリックで拡大］

動作解析

【1】N1とN2によるN2の分圧比をαとします

【2】オン時のL2の電流増加　ΔI_ON

【3】オフ時のL2の電流減少　ΔI_OFF

【4】チョークの定常状態
　　チョークが飽和せず定常であるためには1式と2式が等しくなければなりません。

　　　　　ΔI_ON＝ΔI_OFF

【5】チョーク電流の平衡条件

【6】出力電圧Voを求める
　　3式をVoについて解きます。

　　（L1がなくα＝1の時、Vo＝Vcc･δ）

【7】許容δから変圧比αを求める
　　3式をαについて解きます。

【8】時比率δを求める
　　3式をδについて解きます。

　6式には分母がVccの項だけではなく、Voの項も組み込まれていてVccの変化によるδの変化が緩和されていることが分かります。