[教育] スイッチング電源の基礎（７）～共振ハーフブリッジ(LLC)コンバータ～

高効率　DC-DCコンバータ「共振ハーフブリッジ(LLC)コンバータ」の動作を説明します

【書き起こし】(2) [教育] スイッチング電源の基礎（７）　～共振ハーフブリッジコンバータ～

(00:01) スイッチング電源の基礎として共振ハーフブリッジコンバーターについて説明します tc dc コンバーターにはつのようにいろいろな回路方式 トポロジが存在します 各トポロジは使用される用途や必要とされる電力容量によって選択されます 近年 tc dc コンバーターには 小型いっ 高効率 高出力 および低 emi が求められています このためには高周波スイッチングと高効率なトポロジが必要となります この目的に合致した共振ハーフブリッジコンバーターの動作を説明します 共振ハーフブリッジコンバーターはつのように スイッチング回路 n lc 共振回路 整流回路の 3つのブロックで構成されます入力された dc 電圧部員は q 1と q 2を交互にスイッチングすることで矩形波 vs を生成します
(01:08) この矩形波はジダンの l lc 共振回路に印加されますが共振回路を通過する電流 inr は 基本的に正弦波となります この電流による電力が2次側に伝送され 生乳回路によって tc 変換されます 共振ハーフブリッジ方式の動作を見てみましょう q 1と q 2が交互にオンします ここでは q 1と q 2のオンオフの状態 二次側に送信される共振電流トランスの励磁電流の超大により 12のタイミングに分けて説明します 一次側から二次側への電力伝送はさんタイミングずつ2つの区間になります 一つは q 1がオン急にがオフする区間で 電源から91を通ってトランスへ電流が流れ 二次側へ電力が伝送されます 伝送される電力の電流は lr と cr による共振電流となります またこの時当時に4 r が充電されます
(02:14) もう一つは急に顔ん q 1がオフする区間です この区間では cr に充電された電力により電流がトランスへ流れ 2次側に伝送されます この時流れる電流も同様に lr と 4 r による共振電流です 共振ハーフブリッジ方式では q 1と q 2が当時にオフするデッドタイムが設けられています これは q 1と q 2が当時にオンすると モス fat に非常に大きな貫通電流が流れ 破壊する可能性があるためです またこの期間でモス fet がソフトスイッチングで 1するための準備をします 共振ハーフブリッジ方式では 共振を利用したソフトスイッチングにより スイッチングロスを大幅に低減しています このため次のことが可能となります 1高効率 高周波化による回路の小型化
(03:18) 三皇子を含まない一次側の電流による低 mi また回路構成上級の高い emi filter の構成ができこれも体 emi に貢献しています 9タイミングでの動作を説明します 期間1です q 1が1します 赤線で示す lr と4 r による 共振電流が流れ始め トランスは pot 側が生となり t 1が恩師使用を充電します 一次側から二次側へ電力伝送が行われます また91が完全に立ち上がっていないため 青の破線で示す励磁電流は q 1のボディだヨード d 91と 91のドレインソースに並行して電流が流れます 励磁電流は出力電圧に比例するため 扇形に増加します 期間にです q 1は完全に立ち上がります
(04:23) ティにのタイミングで一次側の共振電流はピークを迎えます 励磁電流はマイナスからプラスへ極性が変わります 期間さんです 一次側の共振電流は減少し飛散のタイミングでゼロとなり1次側から二次側への電力 伝送は停止します 期間4です 共振電流は流れておらず励磁電流の皆がれています 励磁電流は t 4でピークを迎えます 帰還後です 91のトレインソース間電圧 v ds 1はゼロ電圧状態で q 1はオフとなります この期間は励磁電流のみ継続して流れます この電流で91の寄生容量使用 ss 1を充電 急にの寄生容量 coss にを放電します cos s 1がほぼ無音まで充電 coss にがほぼ0電圧まで放電されこの期間は終了します これがソフトスイッチングのための準備の一つとなります
(05:34) 期間6です 励磁電流による寄生容量の方充電は完了していますが この電流は継続して流れようとし q 2のボディだヨード dq にを通して流れます これにより vds にはほぼ0電圧となり ソフトスイッチングの準備が整います 期間7です q 2が1します 音階し時給にのポディだ用土 tq にがオンしています 急にのトレインソース間電圧 v ds にはほぼゼロなのでソフトスイッチングで1 します 期間なの間励磁電流は急にのドレインソース間と tq にに並行して流れます また cr に蓄積した添加により cr を電源とみなした共振電流が流れ始めます この期間で 停止していた一次側から二次側への電力伝送が再開します トランスの電圧はポッドの反対側が制となります
(06:41) 期間8です 急には完全にオンします t 8のタイミングで共振電流はピークを迎えます 励磁電流の極性が反転します 期間急です 共振電流は減少していき tq のタイミングで共振電流はゼロとなります 一次側から二次側への電力伝送は停止します 期間中です 共振電流は流れておらず励磁電流の皆がれます 励磁電流は t 中でピークを迎えます ピカン11です 急にがオフします 励磁電流は継続して流れ急にの寄生容量 coss にを充電 91の寄生容量 coss 1を放電します coss には無音まで充電 cos s 1はほぼ0電圧まで放電されこの期間は終了します 期間中にです
(07:44) 寄生容量の充放電は完了しています 励磁電流は q 1のボディだヨード dq 1を通して流れます これにより vds 市はほぼ0電圧となります 期間1です q 1がソフトスイッチングで1します 共振電流も流れ始め 停止していた一次側から二次側への電力伝送が再開します このように期間市から期間中にの動作を繰り返し ソフトスイッチングでモス fat がオンオフし 電力伝送が行われ効率の良い コンバーターを構成しています 以上で dc dc コンバーター共振ハーフブリッジ方式の説明を終わります

■東芝デバイス＆ストレージ公式ホームページ
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/top.html?utm_source=youtube&utm_campaign=learning&utm_content=switch7
■e-ラーニング
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/knowledge/e-learning.html?utm_source=youtube&utm_campaign=learning&utm_content=switch7
■新製品情報
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/company/news.html?utm_source=youtube&utm_campaign=learning&utm_content=switch7
■SNS
ニュースや新製品、イベント情報などを配信しています。
Facebook
https://www.facebook.com/ToshibaMicrocontroller
Twitter

■メルマガ
新製品などの情報を定期的にお届けしています。
以下URLをクリックすると登録画面に進みます。登録前に右上の「サンプルはこちら」をご覧になって頂き、ご興味がありましたら登録をお願いします。
https://mk01.toshiba.semicon-storage.com/mailmagazine-jp.html?utm_source=youtube&utm_campaign=learning&utm_content=switch7