5.1 まとめ
本論文では、分散型遺伝的アルゴリズムを用いて良好な電源特性をもつデジタルフィ ルタを自動設計する手法を提案した。良好な電源特性だと位置づける評価方法として、
Texas Instruments 社のデジタル制御電源に提供されているデジタルフィルタの特性と 自動設計したデジタルフィルタの特性をシミュレーションと実測の両方で比較した。そ の結果、シミュレーションと実測の両方で自動設計結果の優位性を確認できた。
また、Texas Instruments 社のデジタル電源に実装されているデジタルフィルタより も高次な次元である 3pole3zero、4pole4zero デジタルフィルタにおいても自動設計を 行った。その結果、シミュレーションと実測の両方で次元が上がればあがるほど電源特 性が向上していくことを確認できた。
5.2 今後の課題
今後の課題として 2 つの内容が挙げられる。1 つ目は、シミュレーションと実機の 整合性を合わせることだ。実機における損失を計算し、シミュレーション環境を調整 したことでかなり誤差は少なくなった。しかし、4pole4zero での実機特性を見てみる と負荷急変後の整定値が定常値よりわずかに低下している。これは、負荷急変応答特 性をよりよくするためにギリギリで設計しているため安定性が下がっているために起 きてしまった。一般的に安定性と応答性はトレードオフの関係にあり両者を同時に向 上するのは難しいが、用途に合わせて十分な安定性を確保した個体だけを最適化アル ゴリズムに適用することで応答性を向上しつつ確実な安定性を確保する必要がある。
２つ目は、デジタルフィルタの自由度を増やすことである。本論文では、自動設計す る対象を 2 次から４次 IIR フィルタで行ったが、それより高次な IIR フィルタおよび IIR フィルタの型にとらわれないで自動設計することで更なる高性能化が望まれる。
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謝辞
本研究を進めるにあたって、ご指導を頂いた所属研究室の髙井伸和准教授、サンケ ン電気株式会社の山崎尊永氏、下川宗一郎氏、竹本義孝氏、岩渕昭夫氏に感謝の意を 表します。また、有益な助言を頂いた同研究分野の永嶋宣彦氏、蓮沼尚也氏、同研究 室の猿田将大氏、今野哲史氏、齋藤彰寛氏、中島望夢氏、加藤博己氏、酒向諒氏に心 より感謝を申し上げます。また、論文審査をして頂きました橋本誠司教授、栗田伸幸 准教授に心より感謝申し上げます。
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参考文献
[1] 永嶋 宣彦, 髙井 伸和, 新井 信吾, ''デジタル制御電源のデジタルフィルタの自動設計及 び実機評価, '' 電気学会 電子回路研究会, ECT-020-045, Web開催 (2020年 6月) .
[2] S. Arai、 N. Takai、 Y. Kubo、 A. Iwabuchi、 S. Shimokawa、 Y. Takemoto、 T. Yamazaki、 ''Automatic design of higher-order transfer function of the control circuit of the step-down converter、 '' 電気学会 電子・情報・システム部門大会、 琉球大学、 Sep.2019.
[3] Y. Kubo、 N. Takai、 M. Fukuda、 T. Matsuba、 T. Yamazaki、 S. Shimokawa、 A. Iwabuchi、 ''Regression Analysis of Transfer Function of an Analog Filter from Circuit Characteristics Using Deep Learning、 '' 9th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering、 P064、 Kiryu、 Japan、 Dec. 2018.
[4] A.J.Forsyth and S.V.Mollov、 ''Modelling and control of DC-DC converters、 '' Power Engineering Journal、 Vol. 12、 No. 5、 229-236、 Oct 1998.
[5] Tech Web DC-DCコンバータ まとめ 損失の検討
https://techweb.rohm.co.jp/knowledge/dcdc/dcdc_sr/dcdc_sr02/8206
[6] 久保友助, 髙井伸和, 松場輝樹, 新井信吾, 永嶋宣彦, 山崎尊永, 下川宗一郎, 岩渕昭 夫, ''深層学習を用いた予測システムの構築による電源制御用フィルタ設計の簡易化, '' 第 10 回 電気学会 東京支部 栃木・群馬支所 合同研究発表会, ETG-20-26, pp. 70-73, 群 馬工業高等専門学校 (2020年 3月) .
[7] 永嶋宣彦, 髙井伸和, 新井信吾, 久保友助, 岩渕照夫, 下川宗一郎, 竹本義孝, 山崎尊 永, ''デジタル制御電源の制御器の自動設計及び実機評価, '' 第 10 回 電気学会 東京支部 栃 木 ・ 群 馬 支 所 合 同 研 究 発 表 会, ETG-20-66, pp. 195-198, 群 馬 工 業 高 等 専 門 学 校 (2020年 3月) .
[8] 三木 夏子, 新井 貴之, 浅石 恒洋, 築地 伸和, 孫 逸菲, 小堀 康功, 髙井 伸和, 小林 春夫, ''EMI ノイズ拡散スイッチング電源の出力リップル低減方式, '' 電気学会 電子回路 研究会, ECT-18-026, 日立製作所 (2018年 3月) .
[9] 新井 貴之, 三木 夏子, 浅石 恒洋, 孫 逸菲, 築地 伸和, 小堀 康功, akai, 小林 春 夫, ''EMI ノイズ低減方式におけるリプル補正スイッチング電源の検討, '' 第8回 電気学 会 東 京 支 部 栃 木 ・ 群 馬 支 所 合 同 研 究 発 表 会, ETG-18-80, pp. 248-251, 群 馬 大 学 (2018年 3月) .
[10] 吉澤 慧, 髙井 伸和, 大河内 一登, ''回路トポロジーの決定手法にゲーム木探索を適用し
た演算増幅器の自動設計, '' 電気学会 電子回路研究会, ECT-18-038, 日立製作所 (2018 年 3月)