ACDC コンバータ|基礎編

Buck(降圧、非絶縁)方式とは

2014.05.27

この記事のポイント

・トランスがないことを除いてフォワード型と同じで、非絶縁DC/DCの基本形。

図 25:Buck 方式(連続モード時)

図 25:Buck 方式(連続モード時)

Buckはバックと発音し、降圧の意味です。Buckコンバータはダイオードで整流をおこなう降圧コンバータで、非絶縁の降圧スイッチングDC/DCコンバータに用いられる代表的な方式です。DC/DC変換の世界では、ダイオード整流式や非同期式と呼ばれることが多い方式です。先ほどのフォワード方式と比べると、トランスを使わないため一次側と二次側は絶縁されていません。絶縁が不要な時は、トランスを使用しないこの方式が簡単です。Buck方式は、トランスでの電圧調整がないので、MOSFETの制御だけで出力電圧が決定します。そのため、出力からの帰還は必ず必要になります(図では省略)。

図 26

図 26

Buck方式の特徴は、第一に回路構成が簡単なことです。また、小電力の電源を構成する場合にはフライバックよりもコスト的に有利です。そのため、家電製品のマイコン用電源などで使用されるようになってきています。ただ、トランスを介さないため、スイッチング素子に流れる電流は同じ出力電力のフライバック方式よりも大きくなるので、出力電力が大きい用途には向かず小電力用途向けといえます。

図27:Buck方式 各部の波形

図27:Buck方式 各部の波形

動作は、フォワード方式とほぼ同じです。フォワード方式のトランスを取り去り、D1がMOSFETに置き換えられた回路になります。MOSFETがONすると、インダクタを介して負荷に電流が流れ、インダクタにもエネルギーが蓄積されます。この時ダイオードはOFFです。MOSFETがOFFすると、インダクタに蓄えられたエネルギーをダイオードD2を通して負荷に供給します。MOSFETがフォワードコンバータのD1と同じようにON/OFFします。

 

 

 

図 28

図 28

AC/DC変換においては、スイッチング方式に使われる場合は非絶縁電源に限定されます。トランス方式に対しては、最も使い易いスイッチングDC/DCコンバータといえます。リニアレギュレータに比べると部品が増えコストも上がりますが、トランス方式を踏襲しながら効率を向上させることが可能です。しかしながら、AC入力からの効率を考えると、スイッチング方式のAC/DC変換構成には及びません。

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