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フォワード型AC-DC電源

フォワード型AC-DC電源は、回路構成が比較的シンプルで数百Wクラスの電源回路として普及しています。フライバック方式に比較しトランスの利用効率が良く500 Wクラスまでの電源に仕様されている回路方式です。本方式に最適なVDSS=600V~800Vで幅広いMOSFET製品のラインアップがあります。

ブロック図

色つきのブロックをクリックすると、推奨製品がご覧いただけます。

フォワード型AC-DC電源の回路例

ブロッキング用ダイオード PFC制御用高耐圧MOSFET PFC制御IC メインスイッチ用高耐圧MOSFET フォトカプラ ゲートドライバ 整流用MOSFET

ドキュメント

ホワイトペーパー

Catalog
資料名 概要 発行年月
製品特長、従来品からの改善点 2017年9月
  • DTMOS応用(ノイズ改善)
ノイズ発生メカニズム解析、ノイズ改善手法紹介 coming soon

アプリケーションノート

Application note
資料名 概要 発行年月
ディスクリート半導体のシミュレーションによるチップ温度低減施策について説明します。 2018年1月
MOSFET のドレイン - ソース間の dv / dt が大きいことが問題を引き起こすことがあります。 この現象の発生要因とその対策について説明します。 2017年12月
アバランシェ現象のメカニズム、その定義、およびそれに対する対策について説明します。 2017年12月
ディスクリート半導体のチップ温度低減施策について説明します。 2017年12月
ディスクリート半導体の温度の算出方法について説明します。 2017年12月
MOSFET の安全動作領域の温度ディレーティング方法について説明します。 2017年12月
MOSFETのドレイン - ソース間に急激に上昇する電圧が印加されると、MOSFETが誤動作してオンする場合があり、そのメカニズムとその対策について説明します。 2017年12月
MOSFETをスイッチング用途として使用する場合の発振現象のメカニズムについて説明します。 2017年11月
MOSFET並列接続時の電流アンバランスと寄生発振のメカニズムについて説明します。 2017年11月
MOSFETをスイッチング用途で使用する際のゲート駆動回路設計の考え方、駆動回路例について説明します。 2017年11月
パワーMOSFETのプレーナー型、トレンチ型およびスーパージャンクション型について説明します。 2017年2月
パワーMOSFET の絶対最大定格項目および熱抵抗、安全動作領域について説明します。 2016年11月
データシート記載の各電気的特性について説明します。 2016年11月
パワーMOSFETの選び方、温度特性、配線の影響や寄生発振、アバランシェ耐量、スナバ回路等を説明します。 2016年11月
放熱等価回路・チャネル温度の計算例、放熱器を取り付ける場合の注意事項を説明します。 2016年11月

動画


  • 回路概要

    スイッチオンの時に、電力が2次側に移されます。

    フライバックとフォワードコンバータの違いはトランスの1次巻き線に対する2次巻線の極性(逆)であり、更にフォワードコンバータではインダクター:L とフリーホイールダイオードが必要です。


    出力電圧はトランスの巻き数比と、トランジスタのオン・オフの比率で決まります。

    Vo=(Ns/Np)[Ton/(Ton+Toff)]Vin
    (Ns:トランス二次側の巻き数  Np:トランス一次側の巻き数  Ton, Toff: トランジスタのオン、オフ時間)

    フォワードカップルドコンバータ(フォワードコンバータ)は数百Wのコンバータで用いられます。


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  • 動作説明

    一次側巻線のパワーはQ1がONしたのと同時に二次側に移されます。


    ① Q1 ON

    電流はNpに流れ同時に、エネルギーは二次側巻線に移され、電流はD2, L1を流れ、C1を充電します。

    パワートランジスタQ1がオンの時に出力に電力を供給するのでフォワードコンバータと呼ばれます。
    Vor(ダイオードのカソード側出力電圧)は下記のようになります。

    Vor=[(Vdc-VDS1(ON))(Nm/Np)]-Vd2

    VDS1 : Q1のドレイン・ソース間電圧

    Np : 一次側巻線数 

    VD2 : D2のアノードカソード間電圧

    Nm : 2次側巻線数

    ② Q1 OFF

    Q1 OFF時にD2を通る電流が減少するため、1次側/2次側とも丸印の無い側に対して負の電圧が発生します。トランスに蓄積された励磁エネルギーは、励磁電流としてD1を経由して流れトランスはリセットされます。この時、Nrの両端の電圧はVdc+0.7Vとなります。
    Npの両端の電圧は反転し、Nrの両端と同値の電圧が発生します。この為、Q1のドレイン・ソース間の電圧は2Vdc(2Vdc+0.7V≒2Vdc) となります。Q1のドレイン電圧(2Vdc)はA1=A2の時に保たれます。

    出力電圧

    出力電圧(Vo)は基準電津と比較し、その差分信号はエラーアンプを通り、可変PWM制御回路にてPWMパルス出力を得て、MOSFET(Q1)をスイッチングします。この負帰還ループによりVorは一定に保たれます。出力電圧は以下のように表されます。

    Vo=[(Vdc-VDS1(ON))(Nm/Np)-Vd2](Ton/T)
    T : 一周期  Ton : Q1の一周期のON時間


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·設計および使用に際しては、本製品に関する最新の情報および本製品が使用される機器の取扱説明書などをご確認の上、これに従ってください。