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2. 降圧型 DC-DC コンバータ 5.DC-DC コンバータ( 1 )

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Academic year: 2021

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(1)

5. DC-DCコンバータ(1)

5. DC-DC Converter ( 1 )

講義内容

1.

スイッチング方式DC-DCコンバータ

2.

降圧型DC-DCコンバータ

3.

昇圧型DC-DCコンバータ

(2)

DC-DCコンバータ(リニア/スイッチングレギュレータ)

2

直流安定化電源 DC-DCコンバータの

種類

リニア レギュレータ

スイッチング レギュレータ

シャント レギュレータ シリーズ レギュレータ

絶縁

非絶縁

降圧 のみ ・ 効率 低め ・ ノイズ 少ない

トランスで 絶縁 一般的 降圧 可能

効率 高め

ノイズ の問題あり 小型化 が可能

(3)

スイッチング方式DC-DCコンバータの応用先

3

スイッチング方式 DC-DCコンバータ

EV,PHV

MRI

VRM(Voltage Regulator Module) 段階に応じて 動作 切替

(4)

降圧型DC-DCコンバータ

4

Vi

+

Vo Co

D

L

Q iL

ON ON

iL

iQ

iD vGS

直流の入力電圧を 矩形波 状に

変形しその波形を後段の LCフィルタ 平滑 することで出力電圧を

入力電圧より 低く することが出来る

t

t

t

t

(5)

降圧型DC-DCコンバータ

5

ON ON

iL

iQ

iD vGS Vi

+

Vo Co

L

Q iL

+

Vo Co

D

L iL

ON

OFF

t

t

t

t

(6)

降圧コンバータの式

6

Vi

+

Vo Co

L Q iL

ON

dt t L di

V

V L ( )

o

i − =

+

Vo Co

D L iL

dt t L di

V L ( )

o = −

OFF

iL

t ΔIL

Ton Toff Ts

右図の条件を代入

on L o

i T

L I V

V

=

off L

o T

L I

V

=

ΔILは定常状態において等しいので

L T T

V L

T V L

T V

V ) ( )

( i o on o off o son

=

− =

これらをまとめると

on on s

o o i

T T T

V V

V

− =

より,

i o s

on

V V T

T =

(7)

昇圧型DC-DCコンバータ

7

ON ON

iL

t

t iQ

t iD

t vGS

Vi

+

Vo Co

L D

Q iL

オン 時に インダクタ にエネルギを 蓄積 させ オフ 時にそのエネルギを 出力側に 放出 することで出力電圧を

入力電圧よりも 高く することが出来る

(8)

昇圧型DC-DCコンバータ

8

ON ON

iL

iQ

iD vGS Vi

+

Vo Co

L

Q iL

ON

Vi

+

Vo Co

D L

iL

OFF

t

t

t

t

(9)

昇圧コンバータの式

9

dt t L di

V L( )

i =

dt t L di

V

V L( )

o

i − = −

iL

t ΔIL

Ton Toff Ts

右図の条件を代入

on L

i T

L I

V

=

off L i

o T

L I V

V

=

ΔILは定常状態において 等しいので

on s

on i

i o

T T

T V

V V

=

これらをまとめると

より,

o i s

off

V V T

T =

Vi

+

Vo Co

L

Q iL

Vi

+

Vo Co

L D iL

L

T T

V V

L T V V

L T

Vi on ( o i) off ( o i)( s on)

=

=

ON OFF

(10)

デューティ比(通流率・時比率)

10

Vi

+

Vo Co

D

L

Q iL

ON ON

t vGS

t

平均電圧 LCフィルタに入力される電圧

オンの時にしか入力と

出力が導通しないので r T

T =

s

on 通流率

と呼ぶ 又は回路の各状態を

時間の比率で表すので D T

T =

s

on 時比率

デューティ比 )と呼ぶ

Vi

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