DCDCコンバータ|評価編

損失要因

2018.07.31

この記事のポイント

・動作条件によって全体的な損失を構成する特定の部位での損失が大きくなる。

・損失計算式からその要因を理解することで、仕様や条件変更の際の注意点がわかる。

今回は、動作条件と損失増加の関係について検討します。

損失要因

損失が電源回路の様々な場所で発生することを説明してきましたが、動作条件によって全体的な損失を構成する特定の部位での損失が大きくなります。したがって、動作条件による損失増加の要因を知っておく必要があります。以下に条件と関連する損失要因をまとめました。損失の計算式も示しましたので、より明確に関連が理解できると思います。

負荷電流 I_O の増加にともない大きくなる損失要因

・ハイサイド側のMOSFETのオン抵抗 P_ONH による伝導損失

    P_ONH=P_ONH×?I_O?^2×V_O/V_IN

・ローサイド側のMOSFETのオン抵抗 P_ONL による伝導損失

    P_ONL=P_ONL×?I_O?^2×(1-V_O/V_IN )

・インダクタ(コイル)のDCR RDC による導通損失

    P_COIL=R_DC×?I_O?^2

周波数 f_SW が高くなると大きくなる損失要因

・ゲートチャージ損失

    P_GATEH=?Qg?_H(total) ×V_Driver×f_SW P_GATEL=?Qg?_L(total) ×V_Driver×f_SW

負荷電流 I_O 、周波数f_SWの両方に影響を受ける損失要因

・スイッチング損失

    P_SWH=0.5×V_IN×I_O×(t_RISE+t_FALL )×f_SW

・Dead Time損失

    P_DT=2×V_F×I_O×t_(dead_time)×f_SW

これらは、電源回路の仕様変更や条件の変動に関わってくるものです。これらの関係を知っていれば、再検討する際の注意点がわかります。

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スイッチングレギュレータの採用検討や、設計した電源回路確認に必要なスイッチングレギュレータの特性を理解し評価する方法が示されています。

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