DC/DCコンバータの徹底理解講座 (LLCコンバータ)

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DC/DCコンバータは数Wから数100kWの容量まで広く実用化されています。使われる分野も家庭用から産業用まで広範囲に及んでいます。幅広い容量と様々な用途に対応して、たくさんの回路方式が研究され、実用化されてきました。それぞれの回路方式には固有の動作原理があり、独特の特性を持っています。DC/DCコンバータを使用する場合、特性をよく把握した上で回路方式を選択し、動作原理を完全に理解した上で設計する必要があります。  「DC/DCコンバータの徹底理解講座」では、DC/DCコンバータの重要な回路方式を次の6つのセミナーに分けて詳しく説明します:①フォワード型DC/DCコンバータ、②ブリッジ型DC/DCコンバータ、③電流型DC/DCコンバータと双方向DC/DCコンバータ、④PFCコンバータ、⑤LLCコンバータ、⑥DABコンバータ。それぞれのセミナーでは、各回路方式の基本となる動作原理をまず説明し、各種動作モードでの特有の振る舞いを解説します。その上で各回路方式の特徴を詳しく解説し、特性改善のための手法を紹介します。初心者の方は、各回路方式の動作原理と特徴の学習にご使用ください。ベテランの方は動作原理と特性の確認、および設計スキル向上のためにご参加ください。  LLCコンバータは、古くからあるDC/DCコンバータの回路方式ですが、近年「再発見」されて広く使用されるようになりました。主に数10Wから数100Wクラスで普及しています。しかし、その動作原理と特性は通常のDC/DCコンバータとは大きく異なり、使いこなすためには特別な学習が必要です。本セミナーではLLCコンバータの動作原理と特性を詳しく説明しますので、適切な設計を行うための技術を身につけることができます。  近年、LLCコンバータの高効率・低ノイズの特長を生かして、数kWクラスのDC/DCコンバータへの応用が期待されており、研究・開発が進展しています。本セミナーでは最近の研究・開発動向を紹介します。

  1. LLCコンバータの概要
    • 回路構成と特徴
    • 開発の経緯
    • ソフトスイッチングの基礎
    • 出力電圧特性の特徴
    • 動作周波数/出力電圧/負荷特性
    • 主要波形 (定格負荷時/軽負荷時)
    • LLC方式の長所・短所
    • 短所とその対策
    • LLC専用制御ICの動向
    • 3種類の主回路構成
    • 3種類の電流比較
  2. LLCコンバータの動作
    1. 動作モード
    2. 各種動作
      • 変圧器1次電圧と励磁電流
      • f >fr の時の動作
      • 電流共振としての特殊性
    3. 部分共振定番方式
    4. ソフトスイッチング失敗動作
      • DT過大時
      • 過負荷時
      • 制御ICでの対策
  3. LLCコンバータの設計方法
    • 出力電圧式の普通のDDコンバータとの比較
    • 出力電圧式の導出
    • 出力電圧の特性
    • 正弦波近似計算の誤差
    • 出力電圧特性と変圧比
    • 設計手順
    • CrとLrの配分方法
    • 設計例
    • 巻線方法と漏れ磁束
  4. 新しい回路方式・制御方式
    1. 出力電圧制御範囲拡大方式
    2. インターリーブ運転
    3. 双方向機能の実現
    4. 軽負荷時の効率改善
    5. 過電流保護
    6. 同期整流駆動回路
    7. その他

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