降圧コンバータやブーストコンバータなどのDC-DCコンバータタイプ

DC-DCコンバータは、DC入力電圧を受け入れ、DC出力電圧を提供するデバイスです。出力電圧は入力よりも大きくすることができ、その逆も可能です。これらは、負荷を電源に一致させるために使用されます。最も単純なDC-DCコンバータ回路は、電源への負荷の接続と切断を制御するスイッチで構成されています。

基本的なDC-DCコンバータは、トランジスタやダイオードなどのスイッチを介して、負荷からインダクタやコンデンサなどのエネルギー貯蔵デバイスに転送されるエネルギーで構成されます。これらは、リニア電圧レギュレータまたはスイッチモードレギュレータとして使用できます。リニア電圧レギュレータでは、トランジスタのベース電圧が制御回路によって駆動され、目的の出力電圧が得られます。スイッチモードレギュレータでは、トランジスタがスイッチとして使用されます。降圧コンバータまたは降圧コンバータでは、スイッチが閉じているとき、インダクタは電流を負荷に流すことができ、スイッチが開いているとき、インダクタは蓄積されたエネルギーを負荷に供給します。

DC-DCコンバーターの3つのカテゴリー

• 降圧コンバーター
• ブーストコンバーター
• バックブーストコンバーター

降圧コンバーター： 降圧コンバータは、高入力電圧を低出力電圧に変換するために使用されます。このコンバータでは、連続出力電流により出力電圧リップルが少なくなります。

ブーストコンバーター： ブーストコンバータは、低い入力電圧を高い出力電圧に変換するために使用されます。に ステップアップコンバーター またはブーストコンバーター、スイッチが閉じているとき、負荷はインダクターを通過する電流を介して充電するコンデンサーから電圧供給を受け、スイッチが開いているとき、負荷は入力段とインダクターから供給されます。

バックブーストコンバーター： バックブーストコンバータでは、出力はソース電圧に応じて高くまたは低く維持できます。ソース電圧が高い場合は出力電圧が低く、ソース電圧が低い場合は出力電圧が高くなります。

ブーストコンバーター

ここでは、ブーストコンバータの簡単な詳細について以下で説明します。

ブーストコンバーターはシンプルなコンバーターです。 DC電圧を低レベルから高レベルに変換するために使用されます。ブーストコンバータは、DC-DCコンバータとも呼ばれます。ブーストコンバーター（DC-DCコンバーター）は1960年代初頭に開発されました。これらのコンバータは、半導体スイッチングデバイスを使用して設計されています。

• ブーストコンバーターを使用しない場合： 半導体スイッチングデバイスでは、線形安定化回路（DC電力調整回路）が非安定化入力電源（AC電源）からの電圧にアクセスするため、電力損失が発生します。電力損失は電圧降下に比例します。
• ブーストコンバーターの使用： スイッチングデバイスでは、コンバータは調整されていないACまたはDC入力電圧を調整されたDC出力電圧に変換します。

ほとんどのブーストコンバータはSMPSデバイスで使用されます。 ACメインからの入力電源アクセスを備えたSMPSは、コンデンサと整流器を使用して入力電圧を整流およびフィルタリングします。

ブーストコンバータの動作原理：

電力回路の設計者は、電源電圧と比較して出力電圧が常に高いため、ほとんどの場合、ブーストモードコンバータを選択します。

1. この回路では、電力段は2つのモードの連続導通モード（CCM）で動作できます。
2. 不連続伝導モード（DCM）。

1.連続伝導モード：

ブーストコンバータ連続導通モード

ブーストコンバータの連続スイッチングモードは、インダクタ、コンデンサ、入力電圧源、および1つのスイッチングデバイスである特定のコンポーネントで構成されています。このインダクタでは、電力貯蔵要素として機能します。ブーストコンバータスイッチは、PWM（パルス幅変調器）によって制御されます。スイッチがオンの場合、エネルギーはインダクターで発生し、より多くのエネルギーが出力に供給されます。変換することが可能です 高電圧コンデンサ 低電圧入力ソースから。入力電圧は常に出力電圧よりも高くなります。連続導通モードでは、電流は入力電圧に対して増加します。

2.不連続伝導モード：

ブーストコンバータの不連続状態モード

不連続導通モード回路は、インダクタ、コンデンサ、スイッチングデバイス、および入力電圧源で構築されています 。 インダクタは、連続導通モードと同じ電力貯蔵要素です。不連続モードでは、スイッチがオンになると、エネルギーがインダクタに供給されます。また、スイッチがオフの場合、次のスイッチングサイクルがオンになるとインダクタ電流がゼロになります。出力コンデンサは、入力電圧に対して充電および放電しています。出力電圧は、連続モードと比較して低くなっています。

利点：

• 高い出力電圧を与えます
• 低動作デューティサイクル
• MOSFETの低電圧
• 歪みの少ない出力電圧
• ライン周波数が存在する場合でも、良質の波形が形成されます

アプリケーション：

• 自動車用途
• パワーアンプアプリケーション
• 適応制御アプリケーション
• バッテリー電源システム
• 家電
• 通信アプリケーションバッテリー充電回路
• ヒーターと溶接機で
• DCモータードライブ
• 力率補正回路
• 分散型電源アーキテクチャシステム

DC-DCコンバータの動作例

ここでは、さまざまなDC動作回路に電力を供給するための簡単なDC-DCコンバータ回路を紹介します。最大18ボルトDCのDC電源を供給できます。ツェナーダイオードZDの値を変えるだけで出力電圧を選択できます。この回路には、電圧と電流の両方のレギュレーションがあります。

回路部品：

• LED
• 18Vバッテリー
• 電圧レギュレータとして使用されるツェナーダイオード
• スイッチとして機能するトランジスタ。

システムの動作：

回路の入力電圧は、18ボルトの500mA変圧器ベースの電源から得られます。バッテリーからの入力電圧を使用することもできます。電源からの18ボルトのDCは、中電力トランジスタBD139（T1）のコレクタとベースに供給されます。抵抗R1はT1のベース電流を制限し、出力電圧が電流調整されるようにします。

ツェナーダイオードZDは出力電圧を調整します。ツェナーの適切な値を選択して、出力電圧を固定します。たとえば、ツェナーダイオードが12ボルトの場合、回路は出力に12ボルトのDCを供給します。ダイオードD1は極性プロテクターとして使用されます。LEDは電源オン状態を提供します。ここでは、ツェナーダイオードの電圧に応じて、トランジスタへのベース電圧を制御して目的の出力を得るリニアモードのDC-DCコンバータを使用しました。

DC-DCコンバータの種類とその種類のトピックを明確に理解していただければ幸いです。このトピックまたは電気および電子プロジェクトについて質問がある場合は、以下にコメントを残してください。