AN1471
はじめに
スイッチング電源の設計では効率とコストが常にト レードオフの関係となり、同期降圧型コンバータもそ の例外ではありません。 今日ではディスクリート部品を極めて豊富に選べるた め、設計上の選択肢はほとんど無限です。加えて、開 発日程と予算が厳しく制限されるため、システムの性 能を素早く正確に予測する必要があります。回路の最 適化に要する設計変更の回数を削減するために、実際 の回路を組み始める前に計算による予測を行うと理想 的です。そのような予測計算では、回路が効率とコス トの要件を満たし、かつ電力損失が高い素子で過熱が 発生しない事を確認する必要があります。 本書では、同期降圧型コンバータを設計するお客様 に、システムの電力損失と総効率を素早く正確に計算 する方法を紹介します。標準的な同期降圧型コンバー タ (図 1) の電力損失は主に下記の素子で発生します。 • ハイサイド MOSFET • ローサイド MOSFET • インダクタ • MOSFET ドライバ 図 1: 標準的な同期降圧型コンバータ回路 Author: Joseph DepewMicrochip Technology Inc.
2 3 4 L
MCP14700-E/SN
GND
GND
GND
GNDV
IN VDD VDDC
INC
BOOTU1
HS MOSFET
V
OUTC
OUTLS MOSFET
R
DAMP(HS)R
DAMP(LS) PWM_L PWM_H PWMHI PWMLO BOOT HIGHDR PHASE LOWDRMicrosoft
®
Office
®
Excel
®
を使った損失計算ツールによる
ハイサイド MOSFET の損失
どのような MOSFET でも、総損失は伝導損失とスイッ チング損失の合計として求まります。低デューティで は、コ ン バ ー タ スイッチング損失がハイサイド MOSFET の支配的な損失要因となる傾向にあります。 降圧型コンバータのデューティサイクルは下式により 表せます。 デューティが低いと、1 周期中にハイサイド スイッチ が ON になる期間が短くなります。ハイサイド MOSFET のドレインは VINに接続され、ソースは位相 ノードに接続されます (図 1参照 )。ハイサイドのター ンオンが始まると、ローサイド MOSFET のボディダ イオードによって位相ノードはグランドよりも低いレ ベルにクランプされます。ハイサイド MOSFET がコ ンバータの全負荷電流をスイッチングする事に加え、 このようにドレイン - ソース間の電圧差が大きくなる 事によってもスイッチング損失が増加します。ハイサイド伝導損失
ハイサイド MOSFET の伝導損失は下式により表せま す。 式 1: この式では IDS(RMS)項を二乗している事に注意してく ださい。このため、負荷電流とデューティが増加する と、伝導損失の方がスイッチング損失よりも高くなる 可能性があります。 ドレイン - ソース間の実効値電流とインダクタ リップ ル電流の計算式は補遺 C: 「その他の計算式」に記載 しています。RDS(ON) はデバイスの接合部温度の影響 を受け、接合部温度が上昇すると損失は増加します。 このため繰り返し計算が必要です。この計算は、デバ イスの接合部温度が安定するまで(一般的に変化が1% 未満になるまで ) 繰り返す必要があります。ハイサイド スイッチング損失
図 2に、ハイサイド MOSFET のスイッチング損失の 挙動を示します。これは理想的な挙動であり、ゲート 電流は一定であると仮定しています。 図 2: ハイサイド MOSFET のスイッチング挙動 MOSFET ドライバが MOSFET のゲートに電流を供給 し始めると、ゲート - ソース間電圧 VGSが上昇します ( 初期上昇期間 t1)。この期間では、入力容量 CISS (CGS+ CGD) が充電され、MOSFET ドレイン - ソース 間電圧 VDSは一定です。MOSFET の寄生容量につい ては図 3を参照してください。この時点ではドレイン - ソース間電流は流れません。従って、この期間では スイッチング損失は発生しません。 VGSがゲートしきい値電圧 (VGS(TH)) に達すると期間 t2 が始まります。 電流がドレインからソースに流れ始 めますが、CISSの充電は続きます。この電流 IDSは、 インダクタ電流 ILに等しくなるまで直線的に増加しま す。MOSFET での電圧降下は VINに等しく、電流 IDS が流れるため、この期間では非常に大きなスイッチン グ損失が発生します。 期間 t3が始まると IDSは一定になり、 VDSが低下し始 めます。ドレイン - ソース間電圧が下降している間、 ほとんど全てのゲート電流が CGD の充電に使われま す。ゲート電流は CGS をほとんど充電しないため、 ゲート - ソース間電圧は「スイッチング ポイント」電 圧 (VSP) でほぼ一定です。この期間は一般的にミラー プラトーと呼ばれます。t2と同様にこの期間でも、ド レイン－ソース間で電圧降下が生じ、MOSFET には大 きな電流が流れます。このためスイッチングサイクル 中に期間 t3で高い損失が発生します。 VOUT = システム出力電圧 VIN = システム入力電圧DC
V
OUTV
IN---=
RDS(ON) = ドレイン - ソース間 ON 抵抗 IDS(RMS) = ドレイン - ソース間実効値電流 PHS COND( ) = RDS ON( )×IDS RMS( )2 VDS IDS t1 t2 t3 QGD QGD QG(SW) Switching Loss Area VGS(TH) VSP VGS Timet3が終わると、MOSFET チャンネルは VGSが最大値 に達するまで増加します。スイッチング損失の発生期 間は終わり、ハイサイド MOSFET がターンオフする まで伝導損失が発生します。ターンオフ イベントは、 ほぼターンオン イベントの逆の挙動を示します。 スイッチング サイクル中のハイサイド MOSFET の電 力損失は下式のように表せます。 式 2:
LOW から HIGH、HIGH から LOW へのスイッチング 時間は式 3と式4により計算できます。 式 3: 式 4: QG(SW)の値は、MOSFET のデータシートに記載され ている QG対 VGS特性グラフから求める事ができます (図 2参照 )。この値は、VGSを VGS(TH)からミラープ ラトーの最後まで移行させるために必要な電荷量で す。QG(TH)の値がデータシートに記載されている場合、 式 5を使って QG(SW) を求める事もできます。 式 5:
LOW から HIGH、HIGH から LOW への遷移における ドライバ電流を式 6と式7に示します。 式 6: 式 7: 図 3: MOSFET の寄生容量 PHS SWITCH( ) VIN×IOUT 2 ---×FSW×(tS LH( )+tS HL( )) = VIN = 入力電圧 FSW = スイッチング周波数 tS(LH) = スイッチング時間、LOW から HIGH tS(HL) = スイッチング時間、HIGH から LOW tS LH( ) QG SW( ) IDRVR LH( ) ---= QG(SW) = ゲート電荷量、スイッチング IDRVR(LH) = ドライバ電流、LOW から HIGH IDRVR(HL) = ドライバ電流、HIGH から LOW tS HL( ) QG SW( ) IDRVR HL( ) ---= QG SW( ) = (QGS+QGD) Q– G TH( ) IDRVR LH( ) VDD–VSP RDR PU( )+RG+RDAMP ---= VDD = ドライバ電圧 VSP = スイッチング ポイント電圧 RDR(PU) = ドライバプルアップ抵抗 RG = MOSFET ゲート抵抗 RDAMP = 外付け制限抵抗 IDRVR HL( ) VSP RDR PD( )+RG+RDAMP ---= RDR(PD) = ドライバ プルダウン抵抗
C
GSC
GDD
C
DSS
G
CISS = CGD+ CGS COSS = CGD+ CDS CRSS = CGDその他のハイサイド MOSFET
スイッチング損失
ハイサイドMOSFETにおける電力損失の大部分は伝導 損失とスイッチング損失ですが、スイッチング サイク ル中にその他の小さな損失も生じます。そのような損 失の 1 つとして、MOSFET のゲートの充電に起因する 電力損失があります。この損失は下式により表せます。 式 8: QG(TOTAL)は VGSに応じて変化するため、MOSFET ド ライバのゲート駆動電圧 (VDD) に対応する値をデータ シートから求める必要があります。これらの損失は ゲート駆動回路内の全ての抵抗で発生します。そのよ うな抵抗には、MOSFET ドライバのプルアップまたは プルダウン抵抗 ( 遷移の方向によって決まる )、直列制 限抵抗 (RDAMP)、MOSFET のゲート抵抗 (RG) が含ま れます。 同期降圧型コンバータでは、ローサイド MOSFET の ボディダイオードの逆回復損失によっても損失が生じ ます。ハイサイド MOSFET のターンオンによってロー サイドのボディダイオードを回復させるため、この電 力損失はハイサイド MOSFET で発生する事に注意し てください。ボディダイオードの回復に必要な電荷量 は、MOSFET のデータシート内のダイオード特性に QRRとして記載されています。この損失は下式により 表せます。 式 9: さらに、各スイッチング サイクルでローサイドおよび ハイサイド MOSFET の出力容量 COSS (CGD+ CDS) を 充電するために損失が生じます。これらの損失は下式 により概算できます。 式 10:ローサイド MOSFET の損失
図 1に示すように、ローサイド MOSFET のドレイン は位相ノードに接続され、ソースはグランドに接続さ れています。ハイサイド MOSFET がターンオフした 後、電流はインダクタに流れ続ける必要があるため、 ローサイド MOSFET がターンオンする前にローサイ ド MOSFET 内のボディダイオードが導通し始めます。 ローサイド MOSFET のソースはグランドに接続され ているため、ボディダイオードが導通するには、位相 ノード電圧がグランドよりも順方向電圧降下分低くな る必要があります。従って、ローサイド スイッチの ターンオン時は、ボディダイオードの順方向電圧降下 に等しい電圧だけがローサイド スイッチにかかりま す。これによりスイッチング イベントは「緩やかに」 発生するため、本書ではこの損失を無視可能であると 見なします。 ハイサイド MOSFET と同様に、ローサイド MOSFET の損失もデューティサイクルと実効値電流に強く影響 を受けます。ローサイド MOSFET の電力損失は、ほ ぼ伝導損失のみによって生じます。この伝導損失は、 ローサイド MOSFET が ON 中にドレインからソース に流れる電流と、両 MOSFET が OFF 中にボディダイ オードを通してソースからドレインに流れる電流に よって発生します。ローサイド伝導損失
ローサイド MOSFET の伝導損失もハイサイドと同様 の式 ( 下式 ) で計算できます。 式 11: 同期降圧型コンバータのデューティサイクルは一般的 に低めであるため、ローサイド MOSFET のドレイン -ソース間の実効値電流は非常に高くなる可能性があり ます。負荷電流が高い場合、ローサイド MOSFET の 伝導損失が降圧型コンバータの損失の最大要因となる 事 が あ り ま す。ハ イ サ イ ド と 同 様 に ロ ー サ イ ド MOSFET でも、伝導損失を正確に見積もるには繰り返 し計算が必要です。 既に述べたように、同期降圧型コンバータでは、両方 のスイッチが OFF の時にローサイド MOSFET のボ ディダイオードがターンオンします。この期間をデッ ドタイム (DT) と呼び、ボディダイオードで伝導損失が 発生します。この損失は下式により表せます。 式 12: この式中の DT は、立ち上がりおよび立ち下がりエッ ジでのデッドタイムの合計値です。負荷電流が低い場 合、ローサイド MOSFET ではダイオード伝導損失が オンタイム伝導損失以上になる事がよくあります。 QG(TOTAL) = ゲート電荷量 PGATE = QG TOTAL( )×VDD×FSW QRR = ボディダイオード逆回復電荷量 PDIODE RR( ) = QRR×VIN×FSWPCOSS (COSSLS+COSSHS) (VIN)
2 FSW × × 2 ---= COSSLS = ローサイド MOSFET 出力容量 COSSHS = ハイサイド MOSFET 出力容量 PLS COND( ) = RDS ON( )×IDS RMS( )2 DT = デッドタイム、 立ち上がりおよび立ち下がりエッジ VSD = ダイオード順方向電圧 PDIODE = DT×FSW×VSD×IOUT
ローサイド MOSFET ゲート充電損失
ローサイド MOSFET での電力損失のその他の要因と して、ゲートの充電で生じる電力損失があります。こ の損失は小さく、ハイサイドと同じ式 (式 8) を使って 計算できます。インダクタ損失
高い負荷電流で動作する同期降圧型コンバータでは、 インダクタ巻き線の等価直列抵抗がシステム効率に大 きく影響します。この影響は下式により表せます。 式 13: インダクタは常時導通しているため、この電力損失は デューティに影響されない事に注意してください。負 荷電流が高い場合、インダクタの電力損失は MOSFET の損失に匹敵するため、同期降圧型コンバータの最適 化においてインダクタの選択は非常に重要です。 コア損失の計算は複雑になるため、本書では扱いませ ん。インダクタの伝導損失に比べてコア損失は一般的 に無視可能と見なせます。 ESRL = インダクタ等価直列抵抗 PINDUCTOR = ESRL×IOUT2MICROSOFT OFFICE EXCEL を使った
同期降圧型コンバータの損失計算
降圧型コンバータの損失計算式は十分に立証されてお り明解ですが、計算を 1 つずつ進めたのでは手間がか かります。特に複数の負荷レンジ、電圧、デバイスに 関して計算する場合の手間は甚大です。マイクロチッ プ社は同期降圧型コンバータのシステム設計を支援す るために、Microsoft Office Excelを使った損失カリキュ レータを提供しています。このツールはマイクロチッ プ社のウェブサイトからダウンロードできます。この カリキュレータを使うと、多数の MOSFET、インダク タ、MOSFET ドライバのデータを評価用に保存できま す。また、0 A から設計上の最大負荷電流まで、ステッ プ幅を指定して電力損失と効率を計算する事もできま す。このカリキュレータは、システム内の各損失の値 と、システム効率および 2 個の MOSFET のダイ温度 を表形式で表示します。また、最終的に生成される効 率グラフにより、負荷電流レンジ全体にわたるシステ ム性能を把握できます。このカリキュレータのレイア ウトと操作方法の詳細は補遺 B: 「Microsoft Office Excel を使った損失カリキュレータ のレイアウトと操 作方法」に記載しています。 以下では、損失カリキュレータの有効性を示すために、 表 1のパラメータを持つ同期降圧型コンバータの損失 と総効率を計算します。各計算結果を表2に示します。 表 1: システム パラメータの例 パラメータ 記号 値 単位 入力電圧 VIN 12 V 出力電圧 VOUT 1.2 V 負荷電流 IOUT 20 A スイッチング周波数 FSW 300000 Hz ドライバ VDD VDD 5 V 周囲温度 TA 25 ℃ ハイサイド MOSFET MCP87050 ローサイド MOSFET MCP87022 MOSFET ドライバ MCP14700 インダクタ XAL1010-102MEB ハイサイド制限抵抗 RDAMP(HS) 2 Ω ローサイド制限抵抗 RDAMP(LS) 2 Ω 表 2: 損失カリキュレータの結果 パラメータ 値 単位 ハイサイド伝導損失 .2725 W ローサイド伝導損失 1.0047 W ハイサイド スイッチング損失 .9979 W ダイオード伝導損失 .1536 W 逆回復損失 .1260 W 出力容量損失 .0339 W ハイサイドゲート駆動損失 .0188 W ローサイドゲート駆動損失 .0390 W インダクタ巻き線損失 .4400 W 出力電力 24.0000 W 入力電力 27.0864 W 効率 88.61 % ハイサイドダイ温度 95.09 ℃ ローサイドダイ温度 73.65 ℃本書で既に説明した式を 1 つずつ計算しても表 2と同 じ結果が得られます。図 4の円グラフは、既に説明し た各損失要因の総システム損失に占める割合を示して います。ハイサイド MOSFET のスイッチング損失と ローサイド MOSFET の伝導損失がシステム損失の約 65% を占めている事がわかります。また、当該システ ムにおいては、ハイサイドではスイッチング損失が支 配的であり、ローサイドでは伝導損失が支配的である 事もわかります。さらに、このシステムではハイサイ ド MOSFET が最大の損失要因であり、次にローサイ ド MOSFET、その次にインダクタが大きな割合を占め ています。 図 4: 損失カリキュレータの結果
HS Conduction
Loss, 8.83%
LS Conduction Loss,
32.55%
HS Switching Loss,
32.33%
Diode Conduction
Loss, 4.98%
Reverse Recovery
Loss, 4.08%
Output Cap Loss,
1.10%
HS Gate Drive Loss,
0.61%
LS Gate Drive Loss,
1.26%
Inductor Winding
Loss, 14.26%
まとめ
損失カリキュレータの精度を検証するために、表 1の パラメータに基づく回路を実際に作製しました。シス テム効率は自動化された試験セットアップを使って計 測しました。この試験セットアップは、1 ～ 20 A の効 率を 1 A ステップで効率曲線に表示するために、 入力 電圧 / 電流と出力電圧 / 電流を自動的に設定します。ま た、計測と計測の間には十分な安定化時間を設け、 MOSFET ダイ温度の安定化を図りました。計測結果と 計算結果の比較を図 5に示します。この図から、計測 結果と計算結果の効率曲線は良好に一致していると言 えますが、少し差が見られます。この差は下記により 生じます。 • 基板の設計 • 計算で無視した各種の損失 • 計測誤差 プリント基板上の素子の配置と素子間の接続形態はシ ステムの動作と効率に非常に大きく影響します。この 影響は、特にスイッチング周波数と負荷電流が高くな るにつれ顕著となります。回路基板上の銅箔トレース によって寄生インダクタンスおよび容量が増加し、結 果とし損失が生じます。しかし、多くの場合、この損 失の計算は困難であり時間を浪費します。素子のパッ ケージングもシステムに寄生容量を追加する要因とな ります。電源素子が互いに接近していると、温度の影 響により電力損失が増加します。例えば、高温になる MOSFET をインダクタの近くに配置すると、インダク タの温度が上昇して直列抵抗値成分が増加し、結果と して電力損失が増加します。本書ではこれらの付加的 損失を考慮しておらず、本システムにおける効率の計 算値と計測値の差異の大部分はこれらの損失に起因し ます。 既に述べたように、本書ではローサイド MOSFET の スイッチング損失とインダクタのコア損失は無視可能 であると仮定しています。その他の電力損失要因 ( シ ステムの入力および出力コンデンサの損失、インダク タの温度上昇による電力損失の増加を含む ) も、本書 で言及した損失に比べると非常に微小です。本書では、 繰り返し計算せずにインダクタ損失を求めています。 従って、インダクタ温度の上昇にともなって実際の損 失は増加する可能性があります。これらの微小な損失 要因を全て合わせると、システムレベルで無視できな い電力損失となる場合があります。 計測精度も計測結果と計算結果の比較に影響します。 システムの運転と計測に使う全ての電源、マルチメー タ、電子的負荷、シャント抵抗には微小な誤差が含ま れます。特に、回路基板との接続に長いリード線を使 うと、これらの誤差は大きくなります。 計算値と計測値の間に小さな差異があっても、計算で 求めた効率曲線は回路設計に大いに役立ちます。これ らの曲線に基づいてシステムを変更する事により、素 早く効率的に回路を最適化できます。 図 5: 計測結果と計算結果の比較参考資料
• Anderson, L.B. and Anderson, R.L.-
“Fundamentals of Semiconductor Devices”, McGraw-Hill, ©2005.
• Mohan, N., Undeland, T.M. and Robbins, W.P.- “Power Electronics:Converters, Applications, and
Design”, John Wiley & Sons, ©2003 • Pressman, A.I., Billings, K. and Morey, T. -
“Switching Power Supply Design”, McGraw-Hill, ©2009. 00% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5 10 15 20 Efficiency
Load Current (A)
補遺 A: MICROSOFT OFFICE EXCEL
でマクロを有効にする方法
本書に記載した損失カリキュレータの各種機能を実行 するにはマクロが必要です。従って、損失カリキュレー タをご使用になる際に Microsoft Office Excel でマクロ を有効にする必要があります。Excel 2003 および 2007 でマクロを有効にする方法は以下の通りです。
A.1
Excel
®2003
Excel 2003 では下記の方法でマクロを有効にします。 1. [ ツール ] メニューを選択する 2. メニューリストから [ マクロ ] を選択する 3. [ セキュリティ ] を選択する 4. [ 中 ] オプションを選択する 5. [OK] をクリックするA.2
Excel
®2007
Excel 2007 では下記の方法でマクロを有効にします。 1. 左上の [Office] ボタンをクリックする 2. メニューの最下段にある [Excel のオプション ] ボ タンをクリックする 3. 「Excel のオプション」ダイアログの左側のパネル で[セキュリティ センター]ボタンをクリックする 4. 右側のパネルで [ セキュリティ センターの設定 ] ボタンをクリックする 5. 「セキュリティ センター」ウィンドウの左側のパ ネルで [ マクロの設定 ] を選択する 6. [ すべてのマクロを有効にする ...] を選択する 7. [OK] をクリックして設定を終了する補遺 B: MICROSOFT OFFICE EXCEL
を使った損失カリキュレータ
のレイアウトと操作方法
B.1
損失カリキュレータのレイアウト
損失カリキュレータ ツールは下記の 8 つのワークシー トにより構成されます。 • Instructions - Excel でマクロを有効にする手順、 ツール内の各ワークシートに関する簡単な説明、 MOSFET パラメータの定義を表示します。• Graph - 「Operating Conditions」シートでの計算 から生成した効率曲線を表示します。[Auto Clear Charts] チェックボックスを ON にするか [Clear Charts] ボタンを押さない限り、それまでに生成さ れた曲線は消去されません。 • GraphData - 「Graph」シートに表示されている全 てのグラフの数値データを表示します。このシート を使って同一ステップサイズを持つ他の効率曲線を 追加したり、計測した効率曲線を計算した曲線と比 較したりできます。このシートには各曲線の全ての システム パラメータが一覧表示されるため、複数の 曲線を容易に比較できます。 • Efficiency - 「RUN」ボタンをクリックすると、総 システム効率に加えて全てのシステム損失の計算結 果が表示されます。伝導損失は、RDS(on) とダイ温 度の関係を考慮した繰り返し計算により算出されま す。この計算では、RDS(on) と接合部温度は線形関 係にあると仮定しています。 • Operating Conditions - ツールのメインとなる シートです。このシートでは、電源の全ての動作条 件とデバイス パラメータを入力します。MOSFET、 ドライバ、インダクタは、それぞれ専用のワークシー トから選択します。 • MOSFETs - ツール内で現在利用可能な全ての MOSFET の一覧を表示します。ユーザはこのシート に新たな MOSFET を追加できます。「Operating Conditions」シートで使用する MOSFET を選択す るには、対応する製品番号を右クリックし、[Select as HS MOSFET...] または [Select as LS MOSFET...] を選択します。 • Drivers - ツール内で現在利用可能な全ての MOSFET ドライバの一覧を表示します。ユーザはこ のシートに新たな MOSFET ドライバを追加できま す。「Operating Conditions」シートで使用する MOSFET ドライバを選択するには、対応する製品番 号を右クリックし、[Select as Driver...] を選択しま す。 • Inductors - ツール内で現在利用可能な全てのイン ダクタの一覧を表示します。ユーザはこのシートに 新 た な イ ン ダ ク タ を 追 加 で き ま す。「Operating Conditions」シートで使用するインダクタを選択す るには、対応する製品番号を右クリックし、[Select as Inductor...] を選択します。
10 © 2012 Microchip T echnolo gy Inc. 損失カリキュレータを開くと、ワークブック内の「Operating Conditions」シー トが表示されます。このシートは実質的にカリキュレータのコントロール パネ ルとして機能します (図 B-1参照 )。このシートには、システムの全ての動作条 件 ( 入力電圧、出力電圧、最大負荷電流、ステップサイズ、スイッチング周波 数、ドライバ VDD、周囲温度、制限抵抗等 ) を入力する必要があります。ハイ スを選択するには、対応するワークシート内の該当するデバイス行を右クリッ クし、[Select as [device type]...] を選択します ([device type] は HS MOSFET、LS MOSFET、Driver、Inductor のいずれか )。すると、そのデバイスが自動的に 「Operating Conditions」シートに追加されます (図 B-1参照 )。 図 B-1: 「OPERATING CONDITIONS」ワークシートで使用するデバイスの選択 「Operating Conditions」シート 「MOSFETs」シートから デバイスを選択する
「Operating Conditions」シートには下記を操作でき ます。
• [RUN] ボタン • [Clear Charts] ボタン
• [Auto Clear Charts] チェックボックス
[RUN] ボタンをクリックするとメインマクロが起動し、 ユーザが入力したパラメータに基づいて全てのシステ ム損失と効率を計算します。このマクロは 2 つの効率 グラフも生成します。1 つは「Operating Conditions」 シートに表示され、もう 1 つは全画面グラフとして 「Graph」シートに表示されます。ユーザは素子の組 み合わせを変更しながら何回でも計算を実行でき、そ れらの効率データは全てグラフ上で消去されずに保 持され、データ値は全て [GraphData] シートに保存 されます。1 つのグラフに複数の効率曲線を表示して 比較できるため、素子を変更した事によるシステムへ の影響を簡単に評価できます。また重要なシステム パラメータも全て「GraphData」シート内の所定の セル領域に保存されます。このため、表示中の各効率 曲線の計算に使った素子とパラメータを調べる事が できます。図 B-2 に、2 つの効率グラフを表示した 「GraphData」シートのスクリーンショットを示しま す。2 つの効率曲線の差異は、使用インダクタの違い によるものであり、システム内の他のパラメータは全 て同じです。 [Clear Charts] ボタンをクリックすると、2 つのグラ フと「GraphData」シートから全てのデータが消去さ れます。[Auto Clear Charts] チェックボックスを ON にしておくと、[RUN] ボタンをクリックするたびにグ ラフデータが自動的に消去されます。
グラフに表示中のデータが存在する場合、「Operating Conditions」シートの「Maximum Load Current」セ ルと「Step Size」セルはロックされます。これにより、 後からグラフに追加される全ての曲線のスケールとス テップ数が固定されます。[Clear Charts] ボタンをク リックしてグラフをクリアすると、これらのセルの ロックは解除されます。 「Operating Conditions」シートに必要な全ての値を 入力しない限り、カリキュレータは動作しません。シ ステム パラメータに関しては、全てのセルに値を入力 する必要があります。デバイスに関しては、背景色が 灰のセルが実行に必要なセルです。その他のセルもデ バイスに関する重要な情報ですが、値を入力しなくて も計算の実行は可能です。
40%
60%
80%
100%
Efficiency
0%
20%
0
5
10
15
20
Load Current (A)
(1) MCP87050 MCP87022
(2) MCP87050 MCP87022
補遺 C: その他の計算式
式 C-1: ハイサイド MOSFET の実効値電流 式 C-2: ローサイド MOSFET の実効値電流 式 C-3: リップル電流 IDS RMS( ) 13--- DC IOUT IRIP 2 ---+ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞2 I OUT IRIP 2 ---– ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ I OUT IRIP 2 ---+ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ I OUT IRIP 2 ---– ⎝ ⎠ ⎛ ⎞2 + × + × × = DC = デューティサイクル IOUT = 出力電流 IRIP = リップル電流 IDS RMS( ) 13--- (1–DC) IOUT IRIP 2 ---+ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞2 I OUT IRIP 2 ---– ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ I OUT IRIP 2 ---+ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ I OUT IRIP 2 ---– ⎝ ⎠ ⎛ ⎞2 + × + × × = IRIP (VIN–VOUT) DC× L×FSW ---= L = インダクタンス本書に記載されているデバイス アプリケーション等に関する 情報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであ り、更新によって無効とされる事があります。お客様のアプ リケーションが仕様を満たす事を保証する責任は、お客様に あります。マイクロチップ社は、明示的、暗黙的、書面、口 頭、法定のいずれであるかを問わず、本書に記載されている 情報に関して、状態、品質、性能、商品性、特定目的への適 合性をはじめとする、いかなる類の表明も保証も行いません。 マイクロチップ社は、本書の情報およびその使用に起因する 一切の責任を否認します。マイクロチップ社の明示的な書面 による承認なしに、生命維持装置あるいは生命安全用途にマ イクロチップ社の製品を使用する事は全て購入者のリスクと し、また購入者はこれによって発生したあらゆる損害、クレー ム、訴訟、費用に関して、マイクロチップ社は擁護され、免 責され、損害をうけない事に同意するものとします。暗黙的 あるいは明示的を問わず、マイクロチップ社が知的財産権を 保有しているライセンスは一切譲渡されません。 商標 マイクロチップ社の名称とMicrochipロゴ、dsPIC、FlashFlex、 KEELOQ、KEELOQロゴ、MPLAB、PIC、PICmicro、PICSTART、 PIC32ロゴ、rfPIC、SST、SST ロゴ、SuperFlash、UNI/O は、 米国およびその他の国におけるマイクロチップ・テクノロ ジー社の登録商標です。
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その他、本書に記載されている商標は各社に帰属します。 ©2012, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved.
ISBN: 978-1-62076-707 -8 在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。 • しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の理解ではこうした手法は、 マイクロチップ社データシートにある動作仕様書以外の方法でマイクロチップ社製品を使用する事になります。このような行 為は知的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます。 • マイクロチップ社は、コードの保全性に懸念を抱くお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。 • マイクロチップ社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません。コー ド保護機能とは、マイクロチップ社が製品を「解読不能」として保証するものではありません。 コード保護機能は常に進歩しています。マイクロチップ社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます。マイクロ チップ社のコード保護機能の侵害は、デジタル ミレニアム著作権法に違反します。そのような行為によってソフトウェアまたはそ の他の著作物に不正なアクセスを受けた場合は、デジタル ミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利が マイクロチップ社では、Chandler および Tempe ( アリゾナ州 )、 Gresham ( オレゴン州 ) の本部、設計部およびウェハー製造工場そし て カ リ フ ォ ル ニ ア 州 と イ ン ド の デ ザ イ ン セ ン タ ー が ISO/TS-16949:2009 認証を取得しています。マイクロチップ社の品質システ
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