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。

[Steve Roberts（RECOM），EDN Japan]

　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。

式6：出力インダクターの計算

　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。

式7：二次側ダイオードの逆耐電圧の計算係数1.5は電圧リンギングを許容し多少の余裕を与える

　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Vin_max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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執筆者プロフィール

Steve Roberts

英国生まれ。ロンドンのブルネル大学（現在はウエスト・ロンドン大学）で物理・電子工学の学士（理学）号を取得後、University College Hospitalに勤務。その後、科学博物館で12年間インタラクティブ部門担当主任として勤務する間に、University College Londonで修士（理学）号を取得。オーストリアに渡って、RECOMのテクニカル・サポート・チームに加わり、カスタム・コンバーターの開発とお客様対応を担当。その後、オーストリア、グムンデンの新本社で、RECOM Groupのテクニカル・ディレクタに就任。

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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。