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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

平素はアナログ電子回路コミュニティをご愛顧いただき誠にありがとうございます。

この度、アナログ電子回路コミュニティは2018年3月末日をもってサービスを終了することとなりました。それに伴いまして、本サービスへの新規会員登録は2月末日をもって締切りといたします。約10年という大変長い間、たくさんの皆様にコミュニティをご利用いただきましたこと、深く感謝申し上げます。

なお、コミュニティに掲載しているコンテンツは編集の上、アナログ・デバイセズ社のウェブサイトに随時掲載していく予定です。詳細は追って会員の皆様にお知らせいたします。

今後ともEDN Japanをご愛顧くださいますようお願い申し上げます。


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fas19df
タイトル
100%Duty, ブートストラップコンデンサ電力の枯渇
ポイント []
pt.
アクセス1182
カテゴリーパワーマネジメント
キーワード Boost Mode   H-idge型昇降圧コンバータ   UVLO(   ブートストラップコンデンサ電力   低電圧ロックアウト)   Powered by Yahoo
投稿日時17/08/28 16:30
いつもお世話になっています.私はH-bridge型昇降圧コンバータの研究をしています.H-bridge型昇降圧コンバータは添付の写真のような回路で,Buck, Buck-Boost, Boostの3つのModeがあり,Boost Mode動作の時,SW1=ON, SW2=OFF, SW3=SW4=ON or OFFです.つまりSW1=ON状態を実現するためにDuty100%が必要です.しかしハイサイドnmosをブートストラップ方式で駆動させようとすると,ブートストラップコンデンサ電力の枯渇が起きてしまい,Duty100%になりません.私の場合だとUVLO(低電圧ロックアウト)機能が働き,時々ハイサイドがオフして100%Dutyになりません.一応Boost Modeで動作するのですが,UVLO(低電圧ロックアウト)機能はノイズの原因になります.私はADI社からDuty100%対応のハイサイドゲートドライバLTC7001が発売されたことを知っています.ただし,既存のハーフブリッジゲートドライバに比べて値段が高く,パッケージも大きいです.そこで質問なのですが,
Duty100%対応のゲートドライバは他にあるのでしょうか?
Duty100%を達成するための他の方法.例えばチャージポンプ回路など別電源を付けてブートストラップコンデンサの電荷を放電させないなど.
LTC7001を使うのが,一番良い方法でしょうか?
私のアプリケーションはVin, Vout=3~20V, Iin, Iout=0~3A, マイコンによるディジタル制御です.PMOSはアプリケーションの都合から考えていません.
よろしくお願いします.
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fas19df 回答番号 16
タイトル
電流制限抵抗の値は試行錯誤する必要がありますね
ポイント
pt.
アクセス601
投稿日時17/10/01 19:21
MUSUSU2さん
返信ありがとうございます.電流制限抵抗の値は実機でいろいろ変えてみる必要がありますね.やはり100%Dutyは諦める方が良さそうです.定電流ダイオードと高目の抵抗の並列回路を挟んでみることも考慮します.ありがとうございました.

MUSUSU2 回答番号 15
タイトル
1mA*100kΩ=100V
ポイント
pt.
アクセス630
投稿日時17/10/01 18:03
fas19df さんへ

 ゲートドライバーに必要な電流の最悪値次第です。 でも100kΩだと、たとえ1mAでも100Vの電圧降下になります。
 ゲートドライバーに必要な電流の計算は、面倒かもしれませんが、少し多めに計算してもよいけれども最悪値が必要です。 また、ブーストモードだけでなくすべてのモードで通用する計算が必要です。先ずこの値を抑えることが必要。
 この最悪値で必要な電流値が得られた後の話ですが、それが数mA以下なら、抵抗ではなく、定電流ダイオードと高目の抵抗の並列回路を挟んではどうですか?

fas19df 回答番号 14
タイトル
V1とD1の間に100kΩのような電流制限抵抗を入れたら動きますか?
ポイント
pt.
アクセス623
投稿日時17/10/01 08:34
MUSUSU2さん
返信ありがとうございます.先の回路で,D1に過剰な電流が流れないように,V1とD1の間に100kΩのような電流制限抵抗を入れたら動きますか?

なるほど.仰る通り,結局外付けでDuty100%を達成する何かを取り付けても,その外付けで電力消費してしまったら,意味がないと思いました.S4だけオフにすればよいのですね.損失が減らせそうです.完全なDuty100%は諦める方向で行きたいと思います.ただ,興味本位で先で私が提案した回路が動くか気になります.ありがとうございます.よろしくお願いします.

MUSUSU2 回答番号 13
タイトル
このままではだめです
ポイント
pt.
アクセス626
投稿日時17/09/30 23:49
fas19dfさんへ
 V1が定電圧出力だとするとSW電圧ノードが低電圧の時にD1に過剰な電流が流れ、だめです。

V1を一定電圧の電圧源とせずに定電流源のように作れば、動作はする回路になると思いますが、設計次第では、無駄な電力が多く消費されます。

 もともとが、ブーストモードで動かす時のためにS4を100%dutyで動かしたいとのことだったと思います。 追加の部品やコストの増加を抑えたいのであれば、先の回答で言ったように、100%を諦めて、最大95%くらいでよしとできないですか?
 L1に電流が流れてブーストしている時にS4をOFFにすると、SW電圧ノードの電圧が下がり、S3のFETをOFF制御のままにしてもS3のバックダイオード経由で電流が流れます。C2の充電が十分になるタイミングで、S4をOFFに制御すれば、そのままブーストモードを継続するでしょう。

fas19df 回答番号 12
タイトル
以下の回路,動くと思いますか?
ポイント
pt.
アクセス641
投稿日時17/09/30 01:51
100%Duty動作を目指す以下の添付の回路は正しく動作すると思いますか?ありえないですか?100%Duty動作が必要な背景はこのスレッドの質問文に書いてあります.よろしくお願いします.
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fas19df 回答番号 11
タイトル
NAKA様
ポイント
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アクセス896
投稿日時17/09/03 01:42
この前返信した時は,私の知識がないため,完全に理解できていませんでしたが,勉強してみると,NAKA様の提案は素晴らしい提案だと思い,改めてありがとうございます.自分では考えられませんでした.
iCoupler技術はすごいですね.1MHzまでスイッチングできるかもしれないため驚きました.私のアプリケーションでは500kHz程度なためiCoupler技術を用いたドライバを使うかもしれません.

fas19df 回答番号 10
タイトル
MUSUSU2様
ポイント
pt.
アクセス909
投稿日時17/09/03 01:14
返信が遅くなりたいへん申し訳ございません.私のアプリケーションのスイッチング周波数を書き忘れていました.約500kHzです.仰る通り,OFFをきちんと維持できるか気になります.私の知識不足で,PhotoVOL, PhotoMOSという用語が詳しくは分からないのですが,フォトカプラを使うというアイデアはすごい良いと思います.ありがとうございます.

MUSUSU2 回答番号 9
タイトル
光もありですか
ポイント
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アクセス965
投稿日時17/08/31 22:16
fas19df様 NAKA様、
 PhotoVOL, PhotoMOSを考えてみましたが、すぐそばで、高速のスイッチングが行われるので、少し怖く感じました。
ONの時はともかく、OFFをきちんと維持できるか気になります。 ただ、後から考えてみると、今回の回路は20V程度の電圧なので、ドレイン-ゲート間の結合容量からのチャージ注入は多くはなさそう。杞憂かもしれないですね。
 回路の体積は増えますね。

fas19df 回答番号 8
タイトル
NAKA様
ポイント
pt.
アクセス1026
投稿日時17/08/30 10:01
返信ありがとうございます.ナルホド.私が知識不足なため,参考になりました.ありがとうございました.よろしくお願いします.

NAKA 回答番号 7
タイトル
よかったら過去の投稿を見てみてください
ポイント
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アクセス1062
投稿日時17/08/30 09:34
fas19dfさま おはようございます。NAKAです。

ちょっと不親切でしたのでイメージを添付します。

もし、そのFETのスイッチングが遅くても良いなら(このFETはON状態で他のFETでPWM制御が可能)、フォトボルを使ってもいいかもですね?絶縁されていれば、ハイサイドもローサイドも関係ないですものね!

そうそう、過去にみなさんにアドバイスいただいた以下の投稿も、もしよろしければ見てみてください。
https://bbs.ednjapan.com/ADI/index.php?bid=4&v=1357888694FLTEDY

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fas19df 回答番号 6
タイトル
MUSUSU2様
ポイント
pt.
アクセス1070
投稿日時17/08/30 08:49
返信ありがとうございます.アドバイスいただいた通り,良いICがない場合,その方法でやってみたいと思います.ありがとうございます.ただ,その場合,4つのスイッチをオンオフさせるため,スイッチング損失が大きくなってしまいます.難しい問題です.どれを優先すべきか考えるべきだと思いました.よろしくお願いします.

fas19df 回答番号 5
タイトル
NAKA様
ポイント
pt.
アクセス1046
投稿日時17/08/30 08:46
初心者なため,isoPOWERとiCoupler技術を今調べているところですので,間違っているかもしれませんが,トランスを使うということですよね.有効な方法だと思います.ただおっしゃる通り大きさが気になります.ありがとうございました.

fas19df 回答番号 4
タイトル
リカルド様
ポイント
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アクセス1076
投稿日時17/08/30 08:42
返信が遅くなってすいません.パッと見,100%Duty対応のドライバはないですね.頑張って探してみます.ありがとうございます.

MUSUSU2 回答番号 3
タイトル
良いICがない場合
ポイント
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アクセス1078
投稿日時17/08/29 22:07
 100%ないし100%に近いゲートドライブは悩ましいですね。 「LTC7001が大きすぎる」として、他を探しても良いICが見つからない場合の1案ですが。

 duty100%をあきらめて、SW1に短時間OFF期間を入れてはどうですか。ブースト中にSW1をoffにすると、電流はSW2のボディダイオード、逆並列ダイオードからの経路に切り替わります。 マイクロコントローラでの制御なら、プログラムで対応できると思います。
 伝達関数が少し変わってしまうと思いますが、機能しないということはないと思います。

 

NAKA 回答番号 2
タイトル
ADさまのiCoupulerを使ってみたりして
ポイント
pt.
アクセス1167
投稿日時17/08/29 17:41
こんにちはNAKAといいます。

>既存のハーフブリッジゲートドライバに比べて値段が高く,パッケージも大きいです。
⇒とのことなのでまったくダメダメなアイデアですが(すごくコストが上がり体格も大きくなる)、一般的なゲートドライバー(例えばUCC27517)をADさまお得意のisoPOWERとiCoupler技術を使って(例えばADUM6132)ハイサイドゲートドライバへの電力供給と信号をアイソレーションでやってしまうとか!!

笑って許して!

リカルド 回答番号 1
タイトル
「ハイサイド ゲートドライバ」で検索
ポイント
pt.
アクセス1265
投稿日時17/08/28 16:54
「ハイサイド ゲートドライバ」で検索すれば、適当なのが見つかると思います。

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