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DC/DC知識の本

RECOMの「DC/DC Book of Knowledge/ DC/DC知識の本」は、様々なDC/DCコンバータのトポロジー、帰還ループ(アナログおよびデジタル)、試験、測定、保護、フィルタリング、安全、信頼性、定電流デバイス、そしてDC/DCアプリケーションついての詳細な入門書です。技術的な知識は必要ですが、技術者、設計者、学生が読み通せる本です。

あらゆるAC/DCコンバータまたはDC/DCコンバータ・モジュールの機能は、以下のいずれかまたは複数の要件に合致します。

  • 2次負荷を1次電源と整合させること
  • 1次回路と2次回路間の絶縁を提供すること
  • 障害、短絡、または過熱の影響から保護すること
  • 安全性、性能、EMCに関する法令への準拠を容易にすること

 

是非読んでください。

第一章: 電力安定化概要

今日のAC/DCコンバータとDC/DCコンバータは、様々な電子機器、デバイス、システム向けに電力を効率よく変換し、制御され十分に安定化された安全なDC電源を供給するように設計されています。電力変換においてトランス、整流器、リニア・レギュレータが主要な技術であったのは、それほど前のことではありません。しかし、LEDが徐々に電球に代わりつつあるのと同様に、リニア・レギュレータはDC/DCコンバータに、1次側スイッチング・コントローラは50Hzの単純なACトランスに次第に取って代わろうとしています。

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第二章: 帰還ループ

DC/DC電力変換設計の中で最も重要な設計の一つに、帰還ループ補償の計算とその方法があります。帰還ループのパラメータが不適切だと、コンバータが不安定になったり、レギュレーションがうまくいかない可能性があります。DC/DCコンバータの帰還ループの役割は、出力を基準値のみに依存する、つまり、負荷、入力電圧、環境の変化の影響を受けない固定値に維持することです。

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第三章: データシートのパラメーターの理解

まともなメーカーであれば、必ず製品と一緒に技術的なデータシートを提供しています。データシートには、製品の詳細情報、最低でも基本的な動作パラメーターや全体の寸法、端子の接続が記載されます。しかし、データシートに記載された情報のみを参考にしながら、あるDC/DCコンバータを別のDC/DCコンバータと比較するためには、たいていの場合、単に数値を比較するだけでは意味がなく、数値の意味を正しく読みとる必要があります。

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第四章: DC/DCコンバータの保護

前書きに述べたように、DC/DCコンバータの役割のひとつはアプリケーションを保護することです。最も単純なレベルの保護は、負荷と1次電源を整合させることと、入力に低電圧や過電圧があっても出力電圧を安定させることですが、DC/DCコンバータは、システム故障を防ぐ重要な要素でもあります。たとえば、出力過電圧制限と短絡保護は、負荷に異常が生じた場合にコンバータの損傷を防ぐだけではなく

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第五章: 入力および出力フィルタリング

すべてのDC/DCコンバータには、出力コンデンサの充放電による出力リップル電圧が存在し、それぞれのエネルギーのパルスは内部発振器によるものです。この出力リップルの周波数はメイン振動数と同じか2倍で、これはトポロジによって異なります。また、通常は100~200kHzの範囲です。このリップル電圧に重なるのがスイッチング電圧スパイクで、周波数ははるかに高く、通常はMHz範囲です。

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第六章: 安全性

各種の安全規格や安全規則の主な目的は、次のような潜在的危険に対する保護レベルを定義して、負傷、死亡、物的損害を防ぐことにあります: 感電 , 危険エネルギー, 火災と煙, 身体的損傷, 放射線および化学的危険。「危険」を表す“danger”と”hazard”という言葉は、しばしば同様の意味で使用されます。

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第七章: 信頼性

電子機器の出現以来、ユーザーにとって、電子デバイスがどれくらいの期間、適切に動作するのかを知ることは極めて重要なことです。将来のことは誰にも分からないので、部品や組立品、あるいはデバイスの信頼性を予測する統計的手法が考えだされました。

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第八章: LEDの特性

戦いの第一のルールは「敵を知る」ことです。この原則はソリッドステート照明(SSL)にもあてはまります。LEDの挙動を理解しなければ、アプリケーションの成功はありません。LEDは非線形デバイスであり、低い電圧では導通しません。

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第九章: DC/DCアプリケーションの考え方

DC/DC変換を必要とするアプリケーションは多数あります。その数は非常に多く、世界での市場規模は2020年までに350億ドルを超える見込みです。しかし、多くの回路設計者にとってDC/DCコンバータは、インダクタやトランジスタなどの素子のように、1つの機能を果たす「ブラックボックス」と言えます。

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第10章: 電磁気学入門

第10章は、専門用語、コア飽和、エアーギャップインダクタ、コア形状、コア損失、表皮効果、近接効果を含むインダクタとトランスフォーマの基礎を扱っています。降圧および昇圧DC/DCコンバータ設計の例を使って、磁気部品の正しい寸法の決定やコアとスイッチング素子の損失計算について説明しています。

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