石くれと砂粒の世界

アクセスカウンタ

zoom RSS 変圧回路(その2)

<<   作成日時 : 2014/06/08 17:23   >>

ブログ気持玉 0 / トラックバック 0 / コメント 0

 今回は代表的なDC−DCコンバータの回路例とその動作原理を紹介します。

 前回、説明したようにコイルに急に電圧を加えると電流はゆっくり増加し、エネルギーが蓄積されます。また加えていた電圧をゼロに戻すと、電流はゆっくり現象し、蓄積されたエネルギーが放出されます。変圧回路はこの動作を巧みに応用しています。

 図Aに代表的回路の一つを示します。この回路でトランジスタがスイッチに相当します。ベースの電圧によってコレクタ−エミッタ間をオンオフ、つまり導通状態と非導通状態とを切り換えます。
画像

 このトランジスタをオンにすると、前回の回路同様に直流電源(電圧:V0)、コイルL、負荷抵抗RRが直列につながった回路ができて、コイルに電流が流れます(赤矢印)。このときコイルに流れる電流ILは図Bの赤線波形のように徐々に増加します。前回示したように電流が飽和するまでスイッチをオンにし続けず、tONを短くすると、図のように近似的に電流は時間に対して直線的に増加するとみなせます。
画像
トランジスタのエミッタ側にあるダイオードはエミッタ電圧が上昇しても逆バイアス状態になるので、電流は流れません。負荷と並列のコンデンサCは負荷両端にかかる電圧に充電されます。

 つぎにトランジスタをオフにすると、電源は切り離されます。コイルに蓄積されたエネルギーは負荷、ダイオードでできる閉回路を通して放出されます(図A青矢印)。負荷を流れる電流ILは図Bの青線波形のように徐々に減ります。電流が減りきらないうちにトランジスタをオンにすると負荷には電流が流れ続けます。

 負荷両端の電圧VRLはコイル両端に電流変化に比例した電圧が発生しているため、電源電圧より下がります。つまり降圧回路になります。この電圧はトランジスタをオンにしている時間tONとオフにしている時間tOFFの比(デューティー比)によって変えることができます。

負荷を発光ダイオードにした例が図Cです(特開2009-231644より)。
画像

 もう一つの代表例を図Dに示します。図Aとはスイッチングトランジスタの位置がちがっています。トランジスタをオンにするとトランジスタのコレクタ−エミッタ間はほぼ短絡状態になり、直流電源につながったコイルLにはトランジスタを通してエネルギーが蓄積されます(赤矢印)。電流ILは図Eの赤線波形のように徐々に増加します。ダイオードと負荷が直列につながった回路にはほとんど電圧がかからないので、最初は電流が流れません、
画像

 つぎにトランジスタをオフにすると、電源、コイルL、ダイオード、負荷RLが直列に接続された回路を通して電流が流れます(青矢印)。コイルに蓄積されたエネルギーはこの回路を通して放電されます。
画像
 つぎにもう一度、トランジスタをオンにすると、コイルに電流が流れるのは最初とおなじですが、今度はコンデンサCが充電されているので、これが負荷を通して放電され、負荷には電流が流れます(赤矢印)。ダイオードがあるのでこのときトランジスタ側には電流は流れません。

 この回路ではトランジスタがオフのとき、負荷にはほぼ電源電圧V0がかかります。そしてさらにコイルに発生する誘導電圧が同方向に加わりますから、負荷にかかる電圧は電源電圧より高くなります。つまり昇圧回路となります。電圧はオンオフのデューティー比によって変えることができます。

発光ダイオードに応用した例を図F(出典は上記に同じ)に示します。
画像

 上記の回路で使用したコイルはチョークコイルと呼ばれることがあります。チョーク(
Choke)とは「窒息する」とか「抑える」という意味ですが、コイルが電流の変化を遅くすることから電流を通さないようにするコイルという意味でこう呼ぶようです。またここで示したDC−DCコンバータはチョッパ型と呼ばれることがあります。直流をスイッチで切る(chop、チョップする)というところからこのような名前が付いています。スイッチングと似たような意味です。

テーマ

関連テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ

トラックバック(0件)

タイトル (本文) ブログ名/日時

トラックバック用URL help


自分のブログにトラックバック記事作成(会員用) help

タイトル
本 文

コメント(0件)

内 容 ニックネーム/日時

コメントする help

ニックネーム
本 文
変圧回路(その2) 石くれと砂粒の世界/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる