電磁気学入門(9)フォワードコンバーターのトランス設計:DC-DCコンバーター活用講座(52)(4/4 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。フォワードコンバーターのトランス設計について解説します。
出力インダクターは、出力コンデンサーへのACリップル30%を許容しなければなりません。高電力設計では、大きなインダクターと小さなコンデンサーがコンデンサーのACリップルストレスを減らすのに都合が良く、10〜20%のリップル値が選択されます。
リップルのワーストケースは、デューティサイクルが最大のときで、出力インダクターは少なくても以下の計算以上である必要があります。
出力コンデンサーの算出は、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で示した降圧コンバーターの式3と同じです。
フォワードコンバーターに使用するダイオードは、リセット巻き線に1個、出力整流用に2個の計3個です。デューティサイクルが50%以下の条件では、導通時に二次側の各ダイオードは交互に出力電流を流します。二次側ダイオードそれぞれに等価連続電流は、出力電流を√2で除算した値で、この設計例では約0.7Aになります。
実用的ヒント
二次側ダイオードは、それぞれがデューティサイクルに依存する等価RMS出力電流を流せる定格が必要です(別の言い方をすれば、各ダイオードが出力電流の50%だけを流すと考えてはいけない)。全出力電流を流せるダイオードを、両方に選択することが良い設計につながります。高出力電流時の出力ダイオード損失を低減するのには、ショットキーダイオードか同期整流を使います。
出力ダイオードは、ピーク逆電圧にも耐えられる必要があります。
リセット巻き線に使うダイオードの電力消費は通常大きくはありませんが、少なくとも最大入力電圧の倍になるピーク逆電圧に耐える定格である必要があります。
実用的ヒント
リセット巻き線ダイオードは、低い順方向電圧と十分な逆電圧定格(通常Vinmaxの2.5〜3倍)をもつパワーダイオードでなければなりません。逆回復時間の速度は重要ではありません。
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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。
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