スイッチング電源のリップル電圧

質問

ACDCコンバーターの出力リップル電圧には高周波分と低周波分があります。高周波分は出力コンデンサーのESRに依存しますが、低周波分の大きさは入力のバルクコンデンサーのESRが影響するのでしょうか？
出力リップル電圧のより小さい電源を検討しているのですが低周波分の低減には何が影響しているのか？なにに着目すれば良いのか教えていただけないでしょうか？
入力のバルクコンデンサーのESRと一次側ピーク電流で計算できるでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.2

bogen55 · ベストアンサー

コンデンサのデータシートを見れば，tanδ(Max)とゆう項目があります．
http://www.chemi-con.co.jp/catalog/pdf/al-j/al-sepa-j/005-snapin/al-lxslug-j-140701.pdf
tanδは，コンデンサのリアクタンスXcとESRの比で，
tanδ=ESR÷Xc
となり，しかも最大値だから，実際の値はこれより小さいです．
つまり|Xc|>>ESRだから，整流直後のリプル電圧は，ESRではなくコンデンサのリアクタンスが支配的です．
整流直後のリプル電圧が出力にどの程度現れるかは，定電圧制御系の負帰還量F(=1+Aβ)によります．
無帰還時の出力リプル電圧をVrとすると，負帰還時の出力リプル電圧はVr÷Fになります．
負帰還量の求め方は，プロの電気屋の読む雑誌「日経エレクトロニクス」に連載されていました．
ここに簡単な紹介がありますが，状態平均化法を適用して求めていました．
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/MAG/20141016/382994/
プロの電気屋が知り合いにいたら，見せてもらえば良いでしょう．
もしいなかったら，時間はかかりますが，この米国の大学教科書で勉強するてがあります．
「Fundamentals of Power Electronics」
http://www.amazon.co.jp/dp/147570559X
この本読めば，無帰還時の出力リプル電圧も簡単に求められます．

回答No.1

tadys

入力コンデンサーのESRの影響はほとんどありません。

低周波分のリップルの原因には、１：入力コンデンサのリップルが出力に現れる、２：回路が発振している、の２種類が考えられます。

１：については入力コンデンサの容量を増やすことで対策できますが、コストのアップと電源オン時のラッシュカレントに注意する必要が有ります。
他の方法としては、スイッチング周波数の高周波化やフィードバック回路の高速化などが有ります。
２：の原因はフィードバック回路の周波数特性にあります。
出力コンデンサの容量が大きすぎると発振しやすくなります。
負荷となる回路の入力に大容量のコンデンサがついている場合も同じです。
この問題についてはこちらを参考に
http://www.tij.co.jp/analog/jp/docs/analogsplash.tsp?contentId=147147#top

お礼

私への質問へのご回答、誠にありがとうございます。また、リンク先も参考にさせていただきます。お手数をおかけしました。
低周波リップルは100Hz、又は120Hz成分を指します。この場合はバルクコンデンサーの容量が影響するとのことですが、例えば出力リップル電圧の規定が100mVとした場合のリップル電圧の予測、つまり計算上どのようにして求まるかご存知でしょうか？
高周波分は出力コンデンサーのESRと二次側ダイオードのピーク電流から計算できますが、商用分のリップル電圧予測についてもしご存知でしたらお願いします。