直流コンバータの回路解析と実用設計コース

~スイッチング電源の回路解析と学習した日から使用できる実用設計手法をマスターする~

中級

費用 36,000円(税抜き)   対象製品 RX62G

開催日時/会場

  • 2019年 11月12日(火)~ 11月13日(水) 【1日目】10:00~17:30【2日目】9:30~17:00
  • 豊洲会場(豊洲フォレシア) 満席となりました

お申し込み受付の締切は、セミナー開催の前営業日17:00となります。

講師

田本貞治 工学博士 パワエレ技術研究所 所長

  1. 略歴
    ・2011年1月 ユタカ電機製作所退職 パワエレ技術研究所 創業現在に至る
    ・東京大学 大学院工学系研究科 IOE社会連携講座 特任研究員
  2. 専門分野
    ・UPS、インバータ、高精度交流電源の設計開発、デジタル電源の研究開発
  3. 主な著書
    ・2009年 トランジスタ技術増刊 『電源回路設計2009』(分担執筆)/CQ出版
    ・2011年 グリーンエレクトロニクスNo.5 太陽光発電のしくみと実例(分担執筆)/CQ出版
    ・2012年 トランジスタ技術SPECIAL 『はじめてのディジタル・パワー制御』(分担執筆)/CQ出版
    ・2013年 グリーンエレクトロニクスNo.12 マイコンによるデジタル制御電源の設計(分担執筆)/CQ出版

受講をお勧めしたい方

トランスやチョークコイルを含めた各種スイッチング電源回路の実用的な回路設計法を学びたい方。

受講に必要な前提知識

スイッチング電源について基本的な動作原理が分かっていると理解が進みます。

内容

スイッチングコンバータはいろいろな装置の内部に組み込まれて使用されることが多いです。そのため、性能、大きさ、コスト等を目標値に入れることが求められます。また短時間で製品開発する必要がり、試作回数を減らすことが重要になってきます。そこで、スイッチングコンバータを短時間で目標仕様を満足するためには、設計の完成度を高める必要があります。一方、どのような回路方式でどのような部品を使用すれば目標とする製品開発ができるかを検討する必要があり、回路方式や部品の知識が重要になってきます。

本コースでは、基本的な各種コンバータを網羅的に解説し、その動作特性が理解できるようにします。各種コンバータについて回路解析を行い、回路内部を流れる電流式を構築します。電流式ができると、リプル電流・リプル電圧や実効電流が求められ設計できるようになります。また、使用部品の特性にも触れ部品選定に関する知識が得られます。コンバータは変換効率が重要になりますが、回路設計ができた段階で変換効率の目安が得られるように損失計算方法を示しています。テキストは直流コンバータと1石式PFCについて網羅的に解説していますので、このテキストを机の片隅に置いて電源設計マニュアルとして活用できます。

カリキュラム

  1. 電源回路の概要
    多くの電源回路では基本的な非絶縁型コンバータから派生した回路により構成されています。ここでは、基本的なコンバータからどのように応用回路に拡張されているか全体的に理解します。また、設計に際して共通的な事項について概要を説明し詳細設計に役立つ事項に目を通しておきます。
    ○非絶縁型コンバータにおける同期整流コンバータと非同期整流コンバータ ○コンバータにおける電流モード ○コンバータ回路をひとつの回路で統一的に表す ○非絶縁ンバータから絶縁コンバータへの拡張
  2. コンバータの回路解析
    降圧・昇圧・昇降圧コンバータの電流連続モード・電流臨界モード・電流不連続モードにおいて、回路を流れる電流式を構築します。電流モードが変わると流れる電流も変わってくるので、それぞれの電流モードについて設計に必要な回路設計式を導出します。
    ○コンバータの回路 ○コンバータの電流連続モードにおける回路解析 ○コンバータの電流臨界モードにおける回路解析 ○コンバータの電流不連続モードにおける回路解析
  3. 降圧コンバータをフォワードコンバータに拡張した回路解析
    降圧コンバータの応用としてフォワードコンバータの回路解析を行います。フォワードコンバータは降圧コンバータにトランスを挿入して一部回路を変更することによりできあがります。さらに、トランスの巻数比を適用してフォワードコンバータを等価変換してトランスを外した降圧コンバータとして解析できるようにします。その結果、解析の多くを降圧コンバータの解析式が適用でき、降圧系コンバータとして統一した回路設計ができるようになります。
    ○フォワードコンバータの回路 ○降圧コンバータからフォワードコンバータへの拡張フォワードコンバータを降圧コンバータに等価変換した回路解析 ○降圧コンバータからフォワードコンバータへの逆等価変換
  4. 昇降圧コンバータをフライバックコンバータに拡張した回路解析
    昇降圧コンバータの応用としてフライバックコンバータを回路解析します。フライバックコンバータは昇降圧コンバータのチョークコイルをトランス構造にしたもので、フォワードコンバータと同様にトランスの巻数比を適用して等価変換し、昇降圧コンバータの設計式が使えるようして各部の電流式を構築します。
    ○フライバックコンバータ回路 ○昇降圧コンバータからフライバックコンバータへの拡張 ○フライバックコンバータを昇降圧コンバータに等価変換した回路解析 ○昇降圧コンバータからフライバックコンバータへの逆等価変換
  5. 昇圧コンバータを1石式PFCに拡張した回路解析
    1石式PFCは電源回路の中で広く使われています。ここでは、昇圧コンバータの応用として回路解析を行い、昇圧コンバータの回路設計式を拡張して交流回路に対応します。その結果、PFC回路が論理的に設計できるようにします。
    ○1石式PFC回路 ○交流入力電圧と直流出力電圧と時比率の関係 ○昇圧コンバータをPFCに拡張した回路解析
  6. コンバータ各部を流れる実効電流の計算法
    第2章から第5章までで回路解析で得られた各部を流れる電流式から実効電流を算出します。1石式PFCでは直流回路で得られた実効電流式を拡張して交流回路に適合させます。
    ○チョークコイルの実効電流の計算 ○入力コンデンサのリプル電流の計算 ○トランジスタの実効電流の計算 ○ダイオードの実効電流の計算 ○出力コンデンサのリプル電流の計算 ○PFC各部の実効電流の計算
  7. コンデンサのリプル電圧の解析
    コンバータでは入力および出力コンデンサにリプル電流が流れます。このリプル電流によりリプル電圧が発生します。ここでは、流れるリプル電流からリプル電圧を計算で求め設計に使用できるようにします。
    ○入力コンデンサのリプル電圧の計算 ○出力コンデンサのリプル電圧の計算 ○PFCの入力コンデンサと出力コンデンサのリプル電圧計算/li>
  8. 各種コンバータに共通に使用できる回路設計法
    ここからは、いままで学習した設計式を適用して実際に設計する手法を理解します。回路方式が異なると設計式も変わってきますが、ここでは統一的に設計法を理解します。その結果、いろいろな回路について設計できるようになります。
    ○仕様書の作成 ○各コンバータ回路の設計式 ○各回路部品の余裕率の設定と定格の算出
  9. 各種コンバータに使用する部品の選定法
    コンバータに使用するトランジスタ、ダイオード、コンデンサ、チョークコイルの種類と特性を理解し回路特性に応じた部品選定方法を学習します。
    ○入出力コンデンサの選定 ○半導体の選定 ○チョークコイルの選定
  10. 各種コンバータの設計事例
    2章から5章までの回路解析結果と、6章と7章で求めた実効電流やリプル電圧の設計式を使用し、8章の設計手法を適用し、具体的な仕様に基づいた設計事例を示します。この設計事例を参考にすることにより、仕様が変わっても設計できるようになります。
    ○非絶縁コンバータの設計事例 ○フォワードコンバータの設計事例 ○フライバックコンバータの設計事例 ○1石式PFCの設計事例
  11. 各種コンバータ回路に使用するチョークコイルの設計法
    10章の設計事例で求めたチョークコイルの具体的な設計方法を解説します。
    ○フェライトコアを使用したチョークコイルの設計 ○ダストコアを使用したチョークコイルの設計
  12. 各種コンバータ回路に使用するトランスの設計法
    10章で示したフォワードコンバータとフライバックコンバータの設計事例で 使用するトランスの具体的な設計方法を解説します。
    ○フォワードコンバータトランスの設計 ○フライバックコンバータトランスの設計
  13. 使用部品の損失計算
    各種コンバータで使用するトランジスタ、ダイオード、チョークコイル、トランスの損失計算法を示します。10章に示した設計事例で求めた設計結果を適用して具体的な損失計算を行い、変換効率を求めます。
    ○トランジスタの損失計算 ○ダイオードの損失計算 ○チョークコイルの損失計算 ○トランスの損失計算 ○各種コンバータの損失計算事例
  14. 各種コンバータの設計演習
    各種コンバータの設計演習問題を示しています。

 ※カリキュラムの一部はお断りなく変更する場合があります。

テキスト立ち読み

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演習環境

机上演習となります。


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2019年 11月12日(火)~ 11月13日(水)