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  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2008年2月12日 (火)

昇圧形コンバータ

Photo_3 昇圧形DC-DCコンバータの基本回路図。

最近では5V給電,アナログ用の電源は通常15V。したがって,給電電圧を3倍まで昇圧する必要がある。

基本回路は図。見難いときには図をダブルクリックしてください。拡大表示されます。

この回路は,SW1がGND基準なので比較的簡単に回路を組める。

電源VPにL1,D1,C1が直列に接続され,負荷RLはC1に並列接続され,SWはL1とD1を短絡する位置に入っている。

この回路の基本解析は,状態平均化法と呼ばれる方法で多く解析される。

前提はC1が十分大きく,出力電圧変動が1周期の間変動せず,かつL1の電流が断続しないことである。

この前提を用いれば,SW1のオン期間中のL1電流増加はΔION=VpTON/L1となる。

OFF期間ではΔIOFF=(VP-Vo)TOFF/L1である。

定常状態では,電流の増減は無いのでΔTON=ΔTOFFである。

2式をVoについて解くと,Vo=Vp/(1-D)となる。DはSW1のオン期間の時比率である。ここまでの解析では回路定数を決めるには,条件が不足している。

前提となっているL1の電流が断続しない条件を調べる必要がある。

断続している時の挙動も示されることは少ない。私の著書{スイッチングコンバータ回路入門」ではこの辺も詳細に扱っているが,断続モードに入っている場合にはDは負荷に応じて絞られる。また解析方法も異なる。

インダクタンスにエネルギが蓄積されている以上,過渡応答にも特徴がある。ここまで解析してやっと回路定数を決めることができるアナログエンジニアである。DC-DCコンバータの設計技術は意外に根が深いのである。

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