電磁気学入門（7）降圧コンバーターの設計事例や損失計算： DC-DCコンバーター活用講座（50）（2/4 ページ）

電磁気学入門講座。今回は、降圧コンバーターの設計事例や、損失計算について解説します。

[Steve Roberts（RECOM），EDN Japan]

降圧コンバーターの損失計算

　上記の降圧コンバーターの電力消費は、主に以下の3つの主要部品の損失によるものです。

1. インダクターの導通損失
2. MOSFETのスイッチングおよび導通損失
3. ダイオードの導通損失

インダクターの損失

　一般的なインダクターの電流波形を下図に示します。

図2：降圧コンバーターのインダクター電流（簡略図）

　インダクターの平均電力消費は以下の式で求められます。

式4：インダクターの電力消費

　ただし、

式5：インダクターの実効電流（係数12は三角波形状から）

　リップルをI_averageの30％として、式16はI²_{RMS_L}＝1.00375×I²_averageに簡略化できます。誤差の限界はわずか0.375％なので、出力の実効電流は差し支えなく平均出力電流を供給できます。

　ピーク電流は以下の式で計算できます。

式6：ピークインダクター電流

　この式は、インダクター実効電流はほとんど平均出力電流に依存し、出力リップルは無視できますが、そのリップルによるピークインダクター電流は15％大きいこと意味しています。