電源設計の技術情報サイト

技術資料ダウンロード

AC/DC

AC/DC PWM方式フライバックコンバータ設計手法

絶縁型フライバックコンバータの基本:スイッチングAC/DC変換とは

最初に、スイッチング方式のAC/DC変換について簡単におさらいします。右の基本回路とその下の波形を参照して下さい。

ここでは、日本国内をイメージして入力電圧を100VACとします。この100VACを最初にダイオードブリッジで整流します。これは全波整流になります。100VACをそのまま整流しますので、ダイオードブリッジは高電圧に耐えうる仕様のものが必要になります。100VACはピーク値では140V程度になります。

次にコンデンサを使って平滑します。こちらも高電圧のものが必要になります。

原理的な意味では、この時点でAC/DC変換が行われていますが、一般のDC駆動回路が使えるDC電圧にするため、この後いくつかの工程を必要とします。

3A_basic_hdwr
3A_basic_wave

整流器とコンデンサで変換されたこの高圧のDC電圧は、スイッチング素子のオン/オフによってチョッピング(切り分け)され、高周波トランスを介して二次側にエネルギー伝達されます。スイッチング素子のオン/オフ周波数、つまりスイッチング(チョッピング)周波数は、例えば50kHzといった元の50/60Hzに比べかなり高い周波数を使います。また、チョッピングされたDC電圧は、図のような方形波のACになります。

この高周波のAC電圧は二次側の整流ダイオードで整流され、コンデンサで平滑され、DC出力電圧設定が12Vであれば、12VDCに変換されます。図では高周波ACの整流波形が省略されていますが、1個のダイオードによる半波整流になります。

ACからDCへの変換工程と動作を整理すると、一次側では100VACをそのまま整流-平滑して高圧のDC電圧に変換します。次にその高圧DC電圧をスイッチング素子を使い高周波の方形波に変換し、トランスを介して二次側に伝達します。二次側では高周波AC電圧が発生するので再び整流-平滑して所望のDC電圧に変換します。

この方式では、100VACを所望のDC電圧に変換するために、スイッチング素子のオン/オフ時間を制御する必要があるので、そのために制御回路(制御ICと帰還回路)を用います。これが基本的なスイッチング方式のAC/DC変換になります。

キーポイント

・スイッチング方式のAC/DC変換は、高電圧ACを直接高電圧DCに変換し、それを再びACに変換し低電圧DCに変換する。


PWM方式フライバックコンバータ設計手法