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スイッチングコンバータDuty比について
- スイッチングコンバータのDuty比についてご質問です。コントロールICを使った昇圧DC/DC回路では負荷電流の増加によりスイッチングFETを駆動するゲート信号のDuty比は大きくなることが確認されました。
- 今回の実際の回路で確認したことによると、コントロールICが負荷電流の増加を察知し、出力電力を増やすためにFETのON時間を大きくするため、Duty比が変化することがわかりました。
- このため、本に書いてある式（降圧チョッパの[Vout/Vin]、昇圧チョッパの[(Vout-Vin)/Vout)]）との関連性について疑問が生じました。負荷電流によってDuty比が変わるため、式の意味や計算方法が分からなくなる可能性があります。
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こんばんわ。 まず、Duty比ですが、 >本で調べると降圧チョッパは[Vout/Vin], >昇圧チョッパは[(Vout-Vin)/Vout)]と記載がありました。 とありますが、これは逆です。降圧の場合が [(Vout-Vin)/Vout)] で昇圧の場合が [Vout/Vin] です。ただし、これらの関係が成立するのには条件があります。 制御のフィードバックが十分大きい場合と仮定すると、Dutyが変化する 一番大きな要因としては インダクタンスが電流の増加に対して変化（減少）してしまう場合です。 インダクタは電流が増大してコア（磁心）が飽和してくるとインダクタンス が減少してしまいます。インダクタンスが減少するとFETがONの期間にインダクタ に蓄えるエネルギーが減ってしまいますので、同じエネルギーをフィードバック・ループ で負荷に供給してますので、出力電圧を上げるために自動的にDutyを上げる方向に 動作します。インダクタの飽和しやすさは同じコア材料を使っていればサイズに 反比例しますので、大きなサイズのインダクタに交換して実験してみればすぐ確かめ られます。 インダクタのサイズは大きいとコストも上がるため、DDコンバータの設計では如何に インダクタのサイズを小さくするかが設計の重要なポイントになってますので必要な 負荷電流の最大量をぎりぎりで駆動できるように設計するのが普通です。ですから、 無理やり負荷を増やすと、Dutyが変化するのはよくあることです。
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- TT414
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本に書いてあるDuty比は完全なSWトランジスタ、ダイオード、コイル、コンデンサを前提にした値です。 普通の部品は抵抗などがあるため、計算どおりのDuty比より低電圧になります。部品の特性は設計者もコントロールICも分からないので、出力電圧などをみてコントロールしてます。
お礼
ご回答ありがとうございます。 やはり理論で設計するには限界がありますね。 なので、今では実機で確認を行いながら部品の選定は行っています。 お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。
お礼
お礼が大変遅くなり申し訳ございません。 コイル電流によってインダクタンス値が変化している影響は 考えていなかったです。 大変参考になりました！ ありがとうございました。