スイッチング方式のDC/DCコンバーターの昇圧回路 [無断転載禁止]©2ch.net

1幻実2016/06/08(水) 19:38:09.84ID:KtZpk1uf
スイッチング方式のDC/DCコンバータの昇圧の方の回路
よく考えてみるとすごい画期的なんだけど

あとで俺が訪問したサイトのURL貼るけど、電源があって電源に直列にコイルがあって、その後にトランジスタがコイルと反対極に接続してあり
(ゲートはスイッチング制御回路に接続)、
トランジスタの両脇から負荷に延びてる線に整流のため、ダイオード(直列)その後にコンデンサ(並列)な回路なんだが、

そもそもDC/DCコンバータは、スイッチングにより電圧をばらしてそれを継ぎ合わせることで昇圧降圧をなすもので

サイトの説明だと、トランジスタのスイッチングの閉じてる(トランジスタに電流が流れる)状態の時、電源からコイル、トランジスタまでの間に電流が流れ、
コイルに自己誘導による起電力がチャージされ、

スイッチングの開いてる(トランジスタに電流が流れない)状態、電源からコイルを経て、整流部も含む負荷側に電流が流れるが、コイルにチャージされてた
起電力が上乗せされて流れるという風に、

スイッチングの閉じてるとき、電源からコイル、トランジスタの経路でコイルに電圧がブーストされて、
開いたとき、負荷の経路で解放加算されて昇圧を果たすとのこと。

これについてよく考えてみると
スイッチングの閉じてるときコイルとトランジスタの経路はかなり低負荷の単回路となっているという点をみて、すごいと思った

というのは、俺が作ったスレ「抵抗について俺たちの認識は間違っていた……」に書いた、
ショート回路や繋いだ直後の回路のような
電圧に対して電流が上がりきっていない不平衡な回路において、電流グラフの急勾配な上がり方や電圧計の振れについて、
回路の抵抗力(抵抗率ではなく電源電圧を制動して平衡にする抵抗媒体の負電圧)が電流の少なさにより上がりきっていないことで、
電源電圧のポテンシャルが制動されてゼロになって戻らなく、繰り越して加算され昇圧されることがその原因と主張した話と照らし合わせて、

スイッチングの閉じてコイルとトランジスタに電流が流れているとき、ショート回路ではないが低負荷回路であるため、ショート回路が(しかもスイッチングする
一回一回繋ぎたてになる回路において)ただでさえ低負荷で平衡電流が高いのに、電圧ポテンシャルの繰り越しが起こり、それがコイルにブーストされ

スイッチングの開いてるとき(負荷に流れてるとき)それが電源に加算されて流れる仕組みは、

俺が前のスレを書く上で何度か考えた「ショート回路は電圧繰り越しにより電圧を内部だけでインフレーションさせ大きくすることができる。
が抵抗率の関係でそれを外部に持っていくことはできないからこれはショート内だけの話だな」という、外部に流せれば昇圧になるとの思考にまでは至らなかったショート回路のインフレーションを

スイッチングによりショート回路(ではないが)を繰り返し切断することで、外部経路へ流せるようにし、
なおかつそれだけではスイッチング(一回一回切る)することでショート回路の繰り越しがその都度リセットされてしまうのを
コイルによるブーストでメモリーさせ、あまつさえチャージ、持続電圧化(コイルがなければ一回一回一瞬の昇圧で終わる)、
そしてそれを電源に直列に加算させるという、

ショート(ではなく低負荷だが)のインフレーションという本来その中だけで取り出せないはずの大きな可能性を
スイッチングにより取り出し、コイルを使ってブーストに変えることで「直流の」昇圧を実現した
ショートを使えるものに転用し、スイッチングと合わせて、昇圧に昇華させ、あまつさえそれが直流を相手にしたものであるこの技術が、

「抵抗について俺たちの認識は間違っていた…」という、そこにつながる論を考えた俺には(俺だから)すごいものとして映った。

以上ポエムでした。

というわけでこのスレは直流コンバータ雑談スレです。自由に使ってね。

146774ワット発電中さん2018/10/21(日) 19:30:21.78ID:e3fY4DnW
インダクタは充放電で電圧は自由に変えられるが、電流は連続するので不連続には変えられない。
コンデンサはその逆なの。だからコンデンサを使ったDCDCコンは直列並列接続変換しかない。
というのが通説。今後は、第三の充放電新デバイスが発明できればノベル賞がもらえるかも

147774ワット発電中さん2018/10/21(日) 19:32:07.44ID:e3fY4DnW
第三のデバイス、コイルコンデンサ? インダクキャパシタ

148774ワット発電中さん2018/10/21(日) 19:36:49.23ID:ysxudQr8
>>144
選定をしてるから想定をしているんだと思いますけど?

選定をしていなければ想定もありませんよ

149774ワット発電中さん2018/10/21(日) 19:37:52.52ID:ysxudQr8
>>145
どう混同をしているのか教えてもらえませんか?
自分でははっきり分けて話せていると思っているので
あなたの考えを説明してみてください

150774ワット発電中さん2018/10/21(日) 20:42:57.13ID:dSudywkn
ID:ysxudQr8さん。

>ICを見るとほとんど降圧するものしかないから
どのICを見ているのか書いてください。

>ICに乗っかってる方式
「乗っかっている方式」というコトバが曖昧です。
たぶんあなたの中には、「乗っかっている、とはこういうことだ」というイメージがあるのですがそれが、読み手によって解釈が分かれてしまいます。
ですから、あなたが見たICの型式を書いて、「これを指して乗っかっている方式と言っている」と書いてください。

>たとえスイッチングでも基本的に降圧しか出来ないってことですよね?
あなたが見た、経験した範囲でそんなふうに決めつけてはいけません。ご自分の経験則を信用するためにはあなたは多分、十分な知識を持っていません。

>なら、まれに昇圧できるICを見かけるから
そのICの型式を書いてください。

151774ワット発電中さん2018/10/21(日) 21:30:45.46ID:pnqtbxPD
>>143
> ICに乗っかってる方式ではたとえスイッチングでも
> 基本的に降圧しか出来ないってことですよね?
降圧で内蔵の奴、あったかな。俺が知らないだけ?

> DCDCコンバータで昇圧降圧できる方式では
> チョッパ方式しか知らないので、
チョッパ方式=スイッチング方式なので、それ以外だとシリーズになる気がする。

チョッパの定義がズレている気がする。

152774ワット発電中さん2018/10/22(月) 02:52:07.79ID:Umln3qCM
>>136
ICの中でやってるのはチャージポンプだろね

153名無しさん@そうだ選挙に行こう! Go to vote!2018/10/22(月) 08:44:28.67ID:7c+bM5I0
チャージポンプ?ハイサイドMOSFETのゲートドライバの話してんの?
会話が成り立ってるように見えない

154名無しさん@そうだ選挙に行こう! Go to vote!2018/10/22(月) 08:50:29.66ID:Umln3qCM

155名無しさん@そうだ選挙に行こう! Go to vote!2018/10/22(月) 10:00:00.50ID:Ic0jv5Hg
「ICの中」とか「ICにのってる」ってどういう状況を指して言ってるんだろな。

「大抵」のスイッチングレギュレータICは、インダクタを使うタイプのものは、インダクタが外付け。
チャージポンプ式のものならコンデンサが外付け。ICの中にはスイッチや制御回路が入ってる。
中には、インダクタやメインのコンデンサまでが内蔵されているものもあるけど。

具体的なICの型番を例に出してこない限り、議論はあいまいなままだ。

>>153の指摘に対して、
>>154は「>>153はチャージポンプの意味がわからないらしい」とぶっとんだ解釈をしてしまっているようだ。
わざと>>153を困らせるためにそう解釈したフリをしたのだろうか。それともナチュラルにそう思ったのだろうか。

156名無しさん@そうだ選挙に行こう! Go to vote!2018/10/22(月) 10:33:57.60ID:Z5DWGHS8
あれ? 今日は何処かで選挙だっけ?

157774ワット発電中さん2018/10/23(火) 00:40:24.70ID:izJQZtYZ
>>155
>>>154は「>>153はチャージポンプの意味がわからないらしい」とぶっとんだ解釈をしてしまっているようだ。

>>153だけど、多分そう解釈されたんだろうな
バカにされたもんだな
まあおれも言葉足らずだったかもしれないけど

DCDCの話題だったから、てっきりハイサイドでNchMOSFETを使えるチャージポンプ内蔵DCDCコントローラのことでもいってるのかと思って>>153を書いた

>>136は例えば、電子ボリュームICとかでよくある出力段バッファアンプの電源電圧を作るための昇圧回路(主にチャージポンプ方式)のことを言ってるのかな

何れにしても話が唐突すぎて理解できなかったわ

158774ワット発電中さん2018/10/23(火) 14:01:04.35ID:ofKxdKdp
草津よいとこ一度は、おいで‥‥はぁー チョツパァ、チョツパァ、

1591362018/10/28(日) 12:26:27.76ID:/Wnl4QcY
なんかここまでバカにされる覚えもないので、これ以上質問するのはやめます
ここはマウント取りたい人の集まりなんですね

>>150
>>ICを見るとほとんど降圧するものしかないから
>どのICを見ているのか書いてください。
→その言い方だと私が1つだけしかICを見ていないって聞こえるんですけど?
10個20個と見てきたんですけどすべて列挙しろってことですか?
とても現実的ではないと思いますがバカにしてるんですか?
一般論の話がしたいのになぜIC固有の話をしようとするのか理解出来ません

>>ICに乗っかってる方式
>「乗っかっている方式」というコトバが曖昧です。
>たぶんあなたの中には、「乗っかっている、とはこういうことだ」というイメージがあるのですがそれが、読み手によって解釈が分かれてしまいます。
>ですから、あなたが見たICの型式を書いて、「これを指して乗っかっている方式と言っている」と書いてください。
→ICなんですから金属板の上にボンディング等で接着・接合し、
樹脂で固めたものですよね?
それは乗ってると表現する以外に何と表現するんでしょうか?

>>たとえスイッチングでも基本的に降圧しか出来ないってことですよね?
>あなたが見た、経験した範囲でそんなふうに決めつけてはいけません。ご自分の経験則を信用するためにはあなたは多分、十分な知識を持っていません。
→「基本的に」と書いてるじゃないですか
「『絶対に』降圧しか出来ない」決めつけていませんよ
あなたの自己解釈を付け加えて話すのやめてもらえませんか?
決めつけているのであればそもそもここに聞きに来ません

>>なら、まれに昇圧できるICを見かけるから
>そのICの型式を書いてください。
LTM8054


>>151
まるでチョッパ方式以外にもあるかのような記述を見つけたから、
それ以外にあるかどうか聞きに来たのに変なことにこだわって絡んでくるからさ

チョッパ式しか無いならコイルを使うことになって巨大になるはずだろ
なら、ICだけで完結する昇圧回路とかあり得ないわけで
外付けでコイルを付ける以外に無いじゃん?
それはコントローラなだけで厳密には昇圧回路のICじゃないよね?

160774ワット発電中さん2018/10/28(日) 12:47:37.59ID:bFP88XtJ
やめると言いながら長文の書き込み うざいわ

161774ワット発電中さん2018/10/28(日) 16:16:48.99ID:WA9vVJpg
>>159
俺は>>151だけど、

> まるでチョッパ方式以外にもあるかのような記述を見つけたから、
チョッパ=ぶった切るの意味だから、それ以外は無いと思うよ。

> チョッパ式しか無いならコイルを使うことになって
うぅん
他に2つ、スイッチドキャパシタ方式とダイオードとキャパシタの組合せ(名前忘れた)の2つがあるよ。
これらはキャパシタが小容量で済むなら、IC内部で完結するよ。

162774ワット発電中さん2018/10/28(日) 17:17:48.86ID:hnBqVr0D
逆水平チョップ
袈裟切りチョップ
ランニング式
マシンガンチョップ
ダブルチョップ
クロスチョップ
モンゴリアンチョップ

163774ワット発電中さん2018/10/28(日) 18:53:07.94ID:PztL1LGn
>>159
>>なら、まれに昇圧できるICを見かけるから
>そのICの型式を書いてください。
LTM8054

例が出てきた。
これで、あなたが想定している「乗っかっている方式」が、インダクタを乗せたタイプの電源ICで
いかにもICの恰好をしているものだとわかった。

「ICに乗っているDCDC」だけだといろいろ解釈できる。
(1)MAX232のように、通信ICに昇圧、反転電源が乗っている
(2)アナログデバイセズのアイソレータICに乗ったisoPowerのようなもの
(3)一般的な電源IC。一部の部品は外付けだけど、これもICに電源回路が乗っている、と言える。
(4)ICのパッケージに普通のインダクタも収めたもの(アナログデバイセズ旧LTやTI、トレックスなど)
(5)SIPなどのキャラメル型パッケージに収まったもの

あなたは(4)に決まってるだろう、と思うかもしれないけど、そうとは限らない。
>>152はおそらく(1)を想定してしまっている。

164774ワット発電中さん2018/10/28(日) 19:05:31.47ID:PztL1LGn
>>143が質問としてまとまっているので
>ICを見るとほとんど降圧するものしかないから
>ICに乗っかってる方式ではたとえスイッチングでも
>基本的に降圧しか出来ないってことですよね?

「昇圧できるものがある」と、あなた自身が理解しているのに「基本的に降圧しか出来ない」と
思ってしまったのは、その種の電源ICに降圧タイプが多いからだと思う。

でも市場の現実をそのように解釈するのは違うと俺は思う。

圧倒的に降圧タイプの方が需要が大きい。
なので、技術的に降圧しかできないからではなくて、
降圧タイプの方がずっと商売になるから、ほとんどの製品が降圧タイプになっている。


>なら、まれに昇圧できるICを見かけるから
>昇圧できるICの方式はどうなっているのか聞いているのですが
>DCDCコンバータで昇圧降圧できる方式では
>チョッパ方式しか知らないので、
>それ以外に教えてくださいってことなのですが

上に書いたように、技術的には、普通に昇圧回路を組めば昇圧できるようになる。
あなたが知ってる昇圧チョッパを作るだけのこと。そういう製品がまれな存在なのは、需要が少ないからにすぎないよ。

>チョッパ方式なら、昇降圧回路は簡単に組めるのに
>ICだと昇圧か降圧かしかないからどうなっているのかも含めて聞いてます
「昇圧か降圧かしかない」は、あなたが見つけたLTM8054の存在で否定されますね。

165774ワット発電中さん2018/10/28(日) 19:13:08.54ID:PztL1LGn
>>159
>チョッパ式しか無いならコイルを使うことになって巨大になるはずだろ
>なら、ICだけで完結する昇圧回路とかあり得ないわけで
>外付けでコイルを付ける以外に無いじゃん?

LTM8054のデータシートはご覧になりましたか?
中にコイルが入ってますよ。
それゆえに、外付けのコイルなしで、ICだけで完結する昇降圧チョッパが作れています。

LTM8054じゃないですが、同じシリーズのICの透視イラストです。
パワーインダクタが見えますね。
https://special.nikkeibp.co.jp/atcl/TEC/15/lineartechnology1024/071400017/z2s.jpg

166774ワット発電中さん2018/10/29(月) 06:45:26.87ID:2x+O7JO/
単四電池を昇圧するコンバータにこれを愛用しているんですが
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-13354/
インダクタは何を使ってもあまり性能が変わらないように思えます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03966/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-10685/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-11511/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04807/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02621/
下ほど抵抗値が小さくなる(高級品)が、上を使っても波形や昇圧性能がほとんど
変わりません。それなら上ほど小型なのでなんでも上を使ったらいい。
インダクタってどういう基準で何をどう選択したらいいのでしょうか。

167774ワット発電中さん2018/10/29(月) 07:09:02.36ID:M443UsC4
>>166
飽和させない

168774ワット発電中さん2018/10/29(月) 07:55:05.42ID:XwC/H46i
>>166
スペック通りの抵抗値だと、効率に差が出てくるはず。
といってもあなたが書いている「ほとんど変わりません」に含まれるかも。

あとは、>>167さんが書かれている通り、飽和させない(このICの最大出力電流は、上のほうのインダクタでは満たせないはず)とか、
上のインダクタのリストは入ってないけど、まわりの回路への影響を抑えたいときはシールドされているものを選ぶとか。

169774ワット発電中さん2018/10/29(月) 08:56:01.07ID:a4lBQ/uy
>>166
電流をどこまで取る必要があるかでかわる

170774ワット発電中さん2018/10/30(火) 06:09:08.27ID:jLRv74jh
皆さまご教示ありがとうございます。>>166です。
スイッチングの電圧コンバータのインダクタは、実際にどうやって機種選定するもの
なのでしょうか。
各ICメーカのデータシートを見てもインダクタンス値くらいしか指定がありません。
実際にテストしてみても、何を使っても有意な差がないのが実情です。
(限界条件で評価したわけではないので差がないというつもりはありません。)
結局はパスコンみたいに、経験で機種を選択して配置することになるのでしょうか。

171774ワット発電中さん2018/10/30(火) 06:32:02.23ID:XJY1q5lQ
限界条件でテストすればいいのに。
飽和とかで効率下がれば発熱するよ

172774ワット発電中さん2018/10/30(火) 06:51:10.71ID:vs4+lfU1
>>170
推奨値だけ?
普通、計算式が記載されているけど?

173774ワット発電中さん2018/10/30(火) 07:26:22.62ID:5ElpumgG
>>170
電源ならまず効率を測定したら有為な差がでるよ

174774ワット発電中さん2018/10/30(火) 07:55:15.21ID:jz+GWIke
>>170
↓HOLTEKのデータシートは、わかっている人が対象なので、これを見てても理解は難しいだろね。
http://akizukidenshi.com/download/ds/holtek/HT77xxa.pdf

昇圧スイッチング電源の基礎
https://cc.cqpub.co.jp/system/contents/1716/

TIのスイッチングレギュレータICだと、部品の選定について詳しく書いてあるものが多い。
方式が同じなら、基本は同じなので、他のメーカーのICを使う場合でも応用がきくと思う。

でもスイッチングレギュレータのコイルやコンデンサの選定については、最初は解説書を見た方がわかりやすいかも。
もうずいぶん古い本だけど、私が最初に見たのはこれ。
実用電源回路設計ハンドブック
https://www.amazon.co.jp/dp/478983168X

175774ワット発電中さん2018/10/30(火) 14:08:58.44ID:4hizMFwS
スイッチング動作の原理と仕組み、インダクタに掛かる電圧とインダクタ電流の状態遷移を理解していれば、
インダクタの選定に何が必要なのか分かるよ。オシロでインダクタ電流の波形を観察をしたことは無いの?

176774ワット発電中さん2018/10/30(火) 14:56:33.88ID:nM/mDqL9
話は外れるけど、
>>175
インダクタ電流、測ってるの?
電圧は見るけど電流なメンドイし、電流とは真面目だなと思って。

177774ワット発電中さん2018/10/30(火) 15:32:03.35ID:4hizMFwS
>>176
スイッチング回路ではインダクタのピーク電流を検知するシャント抵抗が経路に
設けられているはずだが、そのICだと内蔵されていて簡単ではないようだね。

概算でどうでしょうか?
インダクタ電流の充放電1サイクルは、半サイクルでノコギリ波(充電)+半サイクルのお休み(放電)。

 充電 /|_/|_/|_/|_
                      こんな感じ
 放電 _|\_|\_|\_|\

このうち、充電波形を平均化した値は、スイッチング回路の入力電流そのものになるよね。
つまり、インダクタ電流のピーク(ノコギリ波形の頂点)で、インダクタが磁気飽和しなければ良いのです。

178774ワット発電中さん2018/10/30(火) 17:26:39.05ID:N9pkXHRx
LI=Vt
くらいは頭に入れておこうな

179774ワット発電中さん2018/10/30(火) 19:22:54.20ID:bC35C+II
Φ=LI=∫Vdt=V*t  V=const・・・・・磁束なので充電(charge)とはこれいかに

180774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:10:31.05ID:ZAzZpMP2
>>177
勘違いしたみたいだけど、俺、>>166の質問者じゃないから。

もう一度聞くけど、インダクタ電流をいつも測って評価してんの?

181774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:23:30.57ID:jz+GWIke
>>176 = >>180 だろか。

>観察をしたことは無いの?
という、たった一度でも成立する経験の有無を問う話をした人に、

>測ってるの?
>いつも測って評価してんの?
と、習慣の話にしているのはなんでなんだろな。

182774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:27:01.98ID:OScQ7+8P
>>181
そのまんま
いつも測ってんのかと聞いてるだけ

183774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:32:35.29ID:jz+GWIke
みごとに話が通じてない。

184774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:45:17.37ID:OScQ7+8P
だったら絡むなよ

185774ワット発電中さん2018/10/30(火) 22:48:23.18ID:OScQ7+8P
>>183
わりぃ
さっきまで無茶ぶりする客の相手してたから、ちょっと荒んでた
絡んでるのは俺だね。謝る。すまん

186774ワット発電中さん2018/10/30(火) 23:08:16.42ID:jz+GWIke
>>185
どんまいです。

1871772018/10/30(火) 23:54:36.62ID:4hizMFwS
>>180
質問主じゃなかったですか、これはすまない。
インダクタ電流は設計時に見込み値を把握し、コア選定、コイル手巻きしてから回路全体を組んで
動作試験の際に実測してるよ。普段扱うのがDC140V 0.5〜4A位からの昇圧回路が多く、磁気飽和
なんてしたら、ヒューズが飛ぶ前にパワーMOSFETが弾け飛ぶからな。設計は細心の注意が要る。

188774ワット発電中さん2018/10/31(水) 00:29:31.86ID:TiSQI5DN
>>187
>>180だけど、手巻きだからか。なら納得。

俺の普通は製品だから手巻き論外で、飽和電流がカタログに記載されてる市販インダクタで設計。
設計保証で片付けるから、インダクタ電流測る習慣がないの。

それで測るのが常識で、俺が非常識なのかと思ってさ。

ちなみに確認は電子負荷で確認。
OKならインダクタ電流は測らない(笑)
NGな上に原因不明なら測るけど、パターン放熱も考慮してるし、無鉛ハンダの表面実装だから、外さずに済むならインダクタは外したくない部品(汗)

>>186
あらためてごめん

189774ワット発電中さん2018/10/31(水) 00:31:37.73ID:TiSQI5DN
>>187
DC140Vからの昇圧ってのも凄いな

190774ワット発電中さん2018/10/31(水) 00:45:55.20ID:CZNsSxU/
kVオーダーまで昇圧してるなら尊敬する

191774ワット発電中さん2018/10/31(水) 07:38:53.69ID:r1jt44fb
>>189
力率改善の為にAC100を整流した後に昇圧回路入れるのは良くある。

192774ワット発電中さん2018/10/31(水) 08:36:41.24ID:bY4ipxhy
ブラウン管テレビのフライバックトランスを連想した。

あれを使って持ち焼網を浮遊させるのが流行ったっけね。

193774ワット発電中さん2018/10/31(水) 08:40:32.30ID:wodTAvhf
>>191
それ、PFCでしょ。
>>76見てないの?
もう、その時代は終わりつつある認識

76 774ワット発電中さん sage 2018/01/25(木) 07:05:44.15 ID:8xL1NcpT
>>75
PFC回路=昇圧回路ではないのに、なぜそこだけに拘る?
LT3798とかでいいやん。

194774ワット発電中さん2018/10/31(水) 08:51:40.53ID:QkYNI3SL
>>193
見てないの? と詰問調。

だけど、
「良くある」という現状認識(1割〜9割ぐらいが採用してたら「良くある」でも話は通るだろうし)
と、
別のタイプの(あるいは新しいタイプの)ものがある
という話とは両立するのでは?

195774ワット発電中さん2018/10/31(水) 19:51:28.91ID:WvfdM5Eg
>>190
kVオーダーがコッククロフト・ウォルトン回路ならあっそ!って感じ。
プッシュプル回路だけでやってるならスゲーと思う。

昔のLCDのバックライトは冷局管で、その昇圧基板見て俺には作れねぇーと思った

196774ワット発電中さん2018/11/01(木) 10:13:47.51ID:CfMscc7X
>>195
回路は凄くシンプル。
トランスや基板の設計が難しいけど。

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