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フライバックコンバータカリキュレータ

絶縁型DC-DCコンバータ設計のフライバックコンバータ巻線比、1次側と2次側のピーク電流、および電力レベルを計算します。

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公式

N = \frac{V_{in} \cdot D}{V_{out}(1-D)},\quad I_{p,peak} = \frac{2 I_{in}}{D}

参考: Unitrode Power Supply Design Seminar SEM600

NTurns ratio Np/Ns
DDuty cycle
VinInput voltage (V)
VoutOutput voltage (V)

仕組み

フライバックコンバータは、トランスを使用してエネルギーを蓄え、入力回路と出力回路間で伝達するスイッチモード電源の一種です。スイッチがオンしている間、エネルギーはトランスの磁化インダクタンスに蓄積され、オフタイムには、蓄積されたエネルギーが出力に伝達されます。このトポロジーにより、効率的な電圧変換とガルバニック絶縁が可能になります。

計算例

問題: Vin = 12V、Vout = 5V、スイッチング周波数 fs = 100 kHz、デューティ・サイクル D = 0.4、ダイオードの順方向電圧 VD = 0.7 V のフライバック・コンバータを設計してください。
解決策: 1.巻数比を計算 N: N = (12V · 0.4)/((5V + 0.7V) · (1-0.4))) = 2.14
2.ピーク入力電流の計算: Iin = (5V · 1A) /12V = 0.417A
3.ピーク一次電流の計算: Ipk= 2 · 0.417/0.4 = 2.085A
4.出力電力の計算: Pout = 0.5 · Lm · (2.085) ² · 100 kHz · (2.14) ² = 5.14W

実践的なヒント

  • 高速スイッチング特性を備えた低損失MOSFETを選択
  • 順方向電圧降下を小さくするには、ショットキーダイオードを使用してください
  • 適切な熱管理を実施する
  • 透磁率の高い磁心材を選択

よくある間違い

  • 計算ではダイオードの順方向電圧降下を無視
  • 磁化インダクタンスの誤った推定
  • トランスコアの飽和は考慮されていません
  • 寄生抵抗と静電容量の見落とし

よくある質問

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