スイッチング電源用高周波磁気デバイスの損失評価

• Project/Area Number: 05750320
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電子デバイス・機器工学
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 原田 和郎 同志社大学, 工学部, 専任講師 (60238178)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1993: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: スイッチング電源 / DC-DCコンバータ / リアクトル / 磁心損失

Research Abstract

1.高周波電力損失測定システムの構築…デジダイジングオシロスコープにより測定試料の巻線電圧・電流を測定し、それを計測制御用ソフトウェアLabVIEW2を用いてパソコンに取り込み電力損失の計算を行うシステムを構築した。測定システムにおいては、MH_z短形波励磁における磁気デバイスの電力損失を正確に測定するため、以下の対策を施した。
(1)電流測定用シャント抵抗の周波数特性をあらかじめパソコンに取り込んでおき、測定値の補正を行った。(2)電圧測定用プローブと同位置にノイズ測定用プローブを置き、この測定ノイズ波形を差引くことにより、漏れ磁束等の影響により測定値に重畳するノイズを除去した。
2.高周波DC-DCコンバータにおける出力リアクトルの損失評価…DC-DCコンバータ用磁気デバイスのうち、特に出力リアクトルについてとりあげ、鉄損、銅損の磁束振幅、周波数、リアクトル電流、ギュップ間隔に対する依存性を測定により明らかにした。磁性材料としては高周波スイッチング電源に最も一般的に用いられるフエライト磁心PC40を用いた。得られた結果は以下の通り。(1)鉄損(渦電流損)については磁束振幅および周波数のほぼ2乗に比例して増大し、またリアクトル電流(直流分)の増加にともなって増大する。(2)銅損については通常の動作条件下ではリアクトル電流(直流分)の割合が大きく、磁束振幅、周波数による変化は小さい。(3)ギャップ間隔に関しては、あるギャップ間隔までは鉄損は減少、それ以降は増大し、鉄損を最小とするギャップ間隔が存在する。このときリアクトル電流リプルは最小、可逆透磁率は最大となる。