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AC/DC

SiC-MOSFETを使った絶縁型擬似共振コンバータの設計事例

トランスT1の設計 その1

今回からここの回路定数などを算出して具体的な設計に入ります。最初はトランスT1の設計です。算出手順は以下となります。これは、「絶縁型フライバックコンバータ回路設計:トランス設計(数値算出)」とほぼ同じ考え方なので、こちらも参照してください。

  • ①フライバック電圧VORの設定
  • ②一次側巻線インダクタンスLp、一次側の最大電流Ippkの算出
  • ③トランスサイズの決定
  • ④一次側巻線数Npの算出
  • ⑤二次側巻線数Nsの算出
  • ⑥VCC巻線数Ndの算出
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トランス設計のために導出しなければならないパラメータは、「コアサイズ」、「Lpのインダクタンス」、「Np/Ns/Ndの巻数」になります。

また、T1に与えられる条件は、出力24V1A、VIN(DC)=300V~900Vです。

回路図は、都度、前回示したものを参照願います。

①フライバック電圧VORの設定

フライバック電圧VORは、VO(二次側Vout+二次側ダイオードDN1のVF)に、トランスの巻線比Np:Nsを掛けた値です。VORを決定して、巻数比Np:NsおよびDuty比を求めます。基本式と例を示します。(回路図ではDN1の記載が抜けていますが、T1の二次側に接続されている2個のダイオードがDN1です)

20170817_graf_06

VORは、MOSFETの損失等を考慮して、Dutyが0.5以下になるようにVORを設定してください。グラフはMOSFETのVds波形です。

②一次側巻線インダクタンスLp、一次側の最大電流Ippkの算出

最低入力時(VIN=300V)、最大負荷時の最低発振周波数fswを決定して、一次巻線インダクタンスLpと一次側の最大電流Ippkを求めます。

最低入力時(VIN=300V)の最低発振周波数 fsw=92kHzとします。また、他のパラメータは以下とします。

  • ・Po=24V X 1A=24W より、過負荷保護等を考慮して、
     Po(max)=30W(ディレーティング:0.8)
  • ・トランス変換効率η=85%
  • ・共振用コンデンサ容量Cv=100pF
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③トランスコアサイズの決定

Po(max)=30Wから、少しマージンを取ってトランスのコアサイズはEFD30を選びます。以下の表は、出力電力Poに対して適切とされるコアサイズの目安です。詳細はトランスメーカー等に確認ください。

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これで、必要な、「コアサイズ」、「Lpのインダクタンス」が決まりました。「Np/Ns/Ndの巻数」は次回に算出します。

トランス設計に必要なパラメータ

トランスコアサイズEFD30(または互換品)
Lp(一次側巻線インダクタンス)1750µH
Np(一次側巻線数)(次回)
Ns(二次側巻線数)(次回)
Nd(VCC巻線数)(次回)

キーポイント

・トランスT1のコアサイズ、一次側インダクタンス、各巻数を手順に則り計算する。

・設計編第一弾の「絶縁型フライバックコンバータ回路設計」とほぼ同じ考え方で算出できる。


PWM方式フライバックコンバータ設計手法