直流チョッパ(DC-DCコンバータ)

 

1. 降圧チョッパ

チョッパの出力電圧VD について、Eレベルと、0レベルをスイッチで切り替える。

平滑コンデンサは、負荷電圧をV0 レベルの直流に保つはたらきをする。

(1)  負荷電圧

 

 :デューティファクタ

 

 

(2)  リアクトル

リアクトルにかかる電圧は一周期トータルで0になる。

 

 

電流については、傾きを回路方程式から求め、脈流の振幅を計算する。

ただし、振幅の中心は、一周期の平均値なので、直流出力電流に等しく、

 

@ スイッチオンの時

 

A スイッチオフの時

 

 

 

(3)  電流経路

スイッチがオンのときには、電源から電流が供給され、オフの時にはダイオード部分を環流する。

 

(4)  コンデンサのリプル電流

コンデンサに流れる電流は一周期トータルで0になる。

 

(5)  チョッパの損失

スイッチング素子での電圧降下を考慮する場合、スイッチオン時のチョッパ出力電圧は、 となる。

ダイオードでの電圧降下を考慮する場合、スイッチオフ時のチョッパ出力電圧は、となる。

 

これら二つの要素によるチョッパ損失は、

 

 

2. 昇圧チョッパ

チョッパの出力電VS について、0レベルと、V0レベルをスイッチで切り替える。

平滑コンデンサは、負荷電圧をV0 レベルの直流に保つはたらきをする。

デューティ比を大きくし過ぎると、平滑コンデンサの能力ではカバーしきれなくなり、負荷電圧が変動してしまう。

(1)  負荷電圧

 

 

(2)  リアクトル

リアクトルにかかる電圧は一周期トータルで0になる。

 

(3)  電流経路

スイッチがオンのときには、電源からの電流はリアクトルのみに供給される。オフの時に電源から負荷に電流が供給される。

 

(4)  コンデンサのリプル電流

スイッチがオンのときに、負荷にはコンデンサから電流が供給される。オフの時に充電される。

 

 

3. 昇降圧チョッパ

チョッパの出力電VL について、−Eレベルと、V0レベルをスイッチで切り替える。

平滑コンデンサは、負荷電圧をV0 ベルの直流に保つはたらきをする。

出力が入力電源と逆向きになる。

デューティ比0.5超で昇圧、0.5未満で降圧コンバータになる。

昇圧チョッパ同様、デューティ比を大きくすると、負荷電圧が変動してしまう。

 

(1)  負荷電圧・リアクトル電圧

 

 

(2)  電流経路

スイッチがオンのときには、電源からの電流はリアクトルのみに供給される。オフの時にリアクトルから負荷に電流が供給される。

 

(3)  コンデンサのリプル電流

スイッチがオンのときに、負荷にはコンデンサから電流が供給される。オフの時に充電される。

 

 

 

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