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コンパクトEV電源設計に車載グレードフライバックトランスを使用 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 2063 2025. 9. 30 |
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コンパクトEV電源設計に車載グレードフライバックトランスを使用 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、フライバックコンバータの動作原理とBourns社製の車載用フライバックトランスについて解説した記事をご紹介します。 ■コンパクトEV電源設計に車載グレードフライバックトランスを使用 自動車に搭載される電子機器の増加に伴い、電源の重要性はますます高まっています。電源には、出力、効率、サイズ、信頼性といった性能の向上が求められており、用途に応じてさまざまな回路方式が採用されます。なかでも、100W以下の小型電源には、シンプルな構成と高い絶縁性能を備えたフライバック方式が一般的に採用されています。  フライバックコンバータの基本要素 フライバック(flyback)は「跳ね返り」を意味し、トランスにエネルギーを蓄積し、スイッチがオフになった瞬間にそのエネルギーを出力側へ放出する方式です。MOSFET、トランス、ダイオード、出力コンデンサのみで構成可能なため、部品点数が少なく、回路構成がシンプルになります。さらに、トランスを用いることで一次側と二次側をガルバニック絶縁でき、安全性の高い電源設計ができます。 フライバックトランスは、蓄積型インダクタに近い動作をします。磁気飽和を防ぎ、蓄積容量を高めるために、コアには意図的にエアギャップが設けられています。一次側と二次側の巻数比を調整することで昇圧と降圧が可能です。さらに、二次巻線を複数設けることで異なる電圧を同時に出力することができ、一般的に電子回路の駆動用として補助電圧も供給されます。 フライバックコンバータの基本回路はシンプルですが、寄生インダクタンスや寄生容量が発生し、トランスには漏れインダクタンスが伴います。これらの影響を抑えるために、クランプ回路やスナバ回路が用いられます。トランスの巻線を密に結合することで漏れインダクタンスを低減でき、スイッチング時の過渡電圧やEMIの抑制に効果があります。しかしその一方で、巻線間容量が増加し、高周波ノイズが二次側へ伝導しやすくなるため、これらの特性間のトレードオフを適切に設計することが重要です。 【アプリケーションラボ】の解説記事では、フライバックコンバータの動作原理ならびに望ましくない影響を及ぼす寄生インダクタンスや寄生容量への対策方法について解説した後、Bourns社製の車載用フライバックトランスを紹介しています。 このフライバックトランスは、車載グレードのAEC-Q200に準拠し、－40℃～＋155℃の温度範囲で動作します。8端子の表面実装部品で、サイズは9.5×10.3×13mmと非常に小型です。6V～27Vで動作するように設計されていますが、最大900Vの高電圧環境でも使用できます。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。  HVMA03F40C-ST10S
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