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動作とスナバ
2014.10.20
この記事のポイント
・基本動作と電流、電圧波形を理解する。
・スナバは基本的に必要になる。
フライバックコンバータの動作について少し詳しく説明します。回路はPWM制御のフライバックコンバータで、連続モード動作です。
まず、MOSFETがオンすると、トランスの極性が逆なのでトランスの一次側巻線に電流が流れ、エネルギーが蓄えられます。この時、ダイオードはオフです。次に、MOSFETがオフになると、蓄えられたエネルギーがトランスの二次側巻線からダイオードを通じて出力され、整流、平滑によりDC電圧を生成します。
この動作と各部の電圧、電流波形を以下に示します。
- ・MOSFETがオンすると、トランスの一次側巻線に電流が流れ、エネルギーが蓄えられる。この時、ダイオードはオフ
- ・MOSFETがオフすると、蓄えられたエネルギーがトランスの二次側巻線からダイオードを通じて出力される
・スナバ回路
フライバック方式では、トランスのコアにギャップを設けるため漏れ磁束が増加し、漏れインダクタンスが生じます。この漏れインダクタンスにもスイッチング電流が流れエネルギーが蓄積されますが、他の巻線と結合していないため電力移行がされず、サージ電圧が発生しMOSFETのドレイン-ソース間に加わります。上記のVdsの波形にそれが示されています。発生するサージ電圧がMOSFETの耐圧を超えると、MOSFETが破壊する可能性があります。これを防止するためにスナバ回路をつけてサージ電圧を抑制します。上記回路図の一次側にある、抵抗、ダイオード、コンデンサで構成された回路がスナバ回路です。スナバ回路は、フライバックコンバータでは基本的に必要になることが多い回路であることを覚えておいてください。
【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
実際の電源用ICを用いた設計手法の説明です。電源仕様の決定から電源ICの選択、レイアウト設計に関する内容の他、一般にあまり説明のないトランスの数値算出方法と構造設計の具体例を含んでいます。
AC-DC コンバータ
基礎編
設計編
-
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：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：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動作とスナバ
- 設計手順
- 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
- 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
-
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－DRAIN端子のD1、R1、R2
- 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
- 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
評価編
製品紹介
動画
- 【AC-DC変換の基礎】平滑後のDC-DC変換安定化方式
- 【絶縁型フライバックコンバータの性能評価とチェックポイント】絶縁型フライバックコンバータの性能評価
- 【PMW方式フライバックコンバータ設計手法】 AC-DCコンバータの設計手順＆例題の要求仕様と例題に使うICの選択
FAQ