2023 Fiscal Year Research-status Report
Nonlinear phenomena in a gate driver circuit with passive element degradation
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22K12201
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| Research Institution | Chukyo University |
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Principal Investigator |
高坂 拓司 中京大学, 工学部, 教授 (80320034)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
麻原 寛之 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (50709615)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ハイサイドゲートドライバ回路 / チャタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GD回路は、回路を構成する受動素子の劣化に伴い、通常予期されていない振る舞いが生じる可能性がある。本研究は、受動素子の劣化を伴うGD回路に潜む非線形現象の解析を主目的として研究を行なっている。特に、高周波ハイサイドNチャネルMOSFETゲート・ドライブ回路LTC4440を用いて検討を進めた。前年度の進捗を踏まえ、今年度は以下を検討した:
1. 前年度の検討では、MOSFETがONになった際の挙動がLTspiceと数理モデル間で若干異なっていた。この理由は、MOSFETの寄生容量を鑑みていないためであると考えた。そこで、MOSFETをスイッチモデルを用いて等価回路として置き換え、モデル化した。
2. 実回路上でハイサイドゲートドライバ回路におけるチャタリング現象を確認した。ゲートドライバのキャパシタ電圧波形より、キャパシタ放電時、電圧の急激な降下およびキャパシタが劣化することによりチャタリングが発生した。さらに、劣化具合に応じてチャタリング回数が増加しており、回路シミュレータ上および1.で確認したキャパシタ電圧波形と同様の結果が得られた。
3. 解析手法を提案した。具体的には、本回路に生じるチャタリング現象解析のため回路方程式を導出し、得られた解軌道をゲートド ライバ IC の閾値で2次元的に離散化した。次に、離散式を用いて本回路を数値的に解析した。その結果、キャパシタの静電容量の低下およびデューティ比の増加に応じてチャタリング回数が増加することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
解析に関しては進展の余地があるため、「おおむね」とした。
この点については、推進方針で 示す。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.
チャタリング回数が変化する条件式を導出し、2パラメータ分岐図を作成する。この2パラメータ分岐図より、ゲートドライバ側キャパシタの劣化およびPulseのデューティ比が増加することでチャタリング回数が増加するこ とを、厳密解により明らかにする。
2.
チャタリングの発生およびその発生回数が主回路であるDC/DC コンバータの電圧変換率にどのような影響を及ぼすのかを調査。
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| Causes of Carryover |
所属部署内で回路実験実機を準備できたため、次年度使用額が生じている。次年度は研究を加速させるため、各種実験担当アルバイトを新たに雇用予定である。
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