AC-DC コンバータ|設計編
絶縁型フライバックコンバータの基本:フライバックコンバータの特徴とは
2014.08.29
この記事のポイント
・特徴を理解して使い分ける。
この設計事例には、フライバックと呼ばれる変換方式を使います。ここでは、フライバック方式の基本回路と特徴を説明します。
フライバックコンバータには、一般的なPWM制御の他に、自励型のRCC(Ringing Choke Converter)と、RCCに共振技術を利用した疑似共振タイプの3種類があり、100Wくらいまでのスイッチング電源によく使われています。
基本回路は図のようにシンプルで、少ない部品点数で構成できます。入力電圧(DC)をスイッチングトランジスタでチョッピングして、スイッチングトランスを介して二次側にエネルギーを伝達します。二次側ではそれを整流し平滑化して必要なDC電圧にします。実際の回路には、出力をモニタしてスイッチングトランジスタを制御する帰還および制御回路が追加になります。
フライバックコンバータは、降圧と昇圧のどちらにも構成でき、絶縁および非絶縁の両方に対応します。広い入力電圧範囲を確保できるメリットがありますが、比較的大きなピーク電流がスイッチング素子やダイオード、出力コンデンサに流れるので、それに対応できる部品が必要になるというデメリットがあります。
絶縁構成にする場合、二次側、つまり出力からの帰還をオプトカプラや三次巻線を使用して絶縁します。制御用ICによっては、出力からの帰還なしに安定化が可能です。以下に、フライバックコンバータの特徴をまとめました。
フライバックコンバータの特徴
- 降圧、昇圧構成が可能
- 絶縁、非絶縁構成が可能
- シンプル、最小の部品点数で構成可能
- 100W程度までのスイッチング電源に適する
- 入力電圧範囲を広くとれる
- フォワード方式に比べ容量の大きいコンデンサが必要
- 出力精度をあまり要求されない場合は、トランスの巻線比でおおよその出力を決定し、非安定出力電源としても利用可
【資料ダウンロード】PWM方式フライバックコンバータ設計手法
AC-DC コンバータ
- 基礎編
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設計編
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AC-DC PWM方式フライバックコンバータの設計手法概要
- 絶縁型フライバックコンバータの基本とは
- 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
- 絶縁型フライバックコンバータの基本:フライバックコンバータの特徴とは
- 絶縁型フライバックコンバータの基本:フライバックコンバータの動作とスナバ
- 絶縁型フライバックコンバータの基本:不連続モードと連続モードとは
- 設計手順
- 電源仕様の決定
- 設計に使うICの選択
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:トランス設計(構造設計)-その1
- 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)
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:トランス設計(構造設計)-その2
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-MOSFET関連 その1
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-MOSFET関連 その2
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-CINとスナバ
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-出力整流器とCout
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-ICのVCC関連
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:主要部品の選定-ICの設定、その他
- 絶縁型フライバックコンバータ回路設計:EMI対策および出力ノイズ対策
- 基板レイアウト例
- AC-DC PWM方式フライバックコンバータ設計手法 ーまとめー
- AC-DC 非絶縁型バックコンバータの設計事例概要
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AC-DCコンバータの効率を向上する二次側同期整流回路の設計
- 設計手順
- 設計に使うIC
- 電源仕様と置き換え回路
- 同期整流回路部:同期整流用MOSFETの選定
- 同期整流回路部:電源ICの選択
- 同期整流回路部:周辺回路部品の選定-MAX_TON端子のC1とR3、およびVCC端子
- 同期整流回路部:周辺回路部品の選定-DRAIN端子のD1、R1、R2
- シャントレギュレータ回路部:周辺回路部品の選定
- トラブルシューティング①:二次側MOSFETがすぐにOFFしてしまう場合
- トラブルシューティング ②:軽負荷時に二次側MOSFETが共振動作によりONしてしまう場合
- トラブルシューティング ③:サージの影響を受けVDS2が二次側MOSFETのVDS耐圧以上になる場合
- ダイオード整流と同期整流の効率比較
- 実装基板レイアウトに関する注意点
- AC-DCコンバータの効率を向上する二次側同期整流回路の設計 ーまとめー
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SiC-MOSFETを使った絶縁型擬似共振コンバータの設計事例
- 設計に使う電源IC:SiC-MOSFET用に最適化
- 設計事例回路
- トランスT1の設計 その1
- トランスT1の設計 その2
- 主要部品選定:MOSFET Q1
- 主要部品選定:入力コンデンサおよびバランス抵抗
- 主要部品選定:過負荷保護ポイントの切り替え設定抵抗
- 主要部品選定:電源ICのVCC関連部品
- 主要部品選定:電源ICのBO(ブラウンアウト)ピン関連部品
- 主要部品選定:スナバ回路関連部品
- 主要部品選定:MOSFETゲートドライブ調整回路
- 主要部品選定:出力整流ダイオード
- 主要部品選定:出力コンデンサ、出力設定および制御部品
- 主要部品選定:電流検出抵抗および各検出用端子関連部品
- 主要部品選定:EMIおよび出力ノイズ対策部品
- 基板レイアウト例
- 事例回路と部品リスト
- 評価結果:効率とスイッチング波形
- SiC-MOSFETを使った絶縁型擬似共振コンバータの設計事例 ーまとめー
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AC-DC PWM方式フライバックコンバータの設計手法概要
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