13.56MHz出力スイッチング高周波電源を実現する周波数逓倍技術に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14635
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 折川 幸司 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (50781324)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 周波数逓倍 / 高周波出力 / トランス / 鉄損 / 巻線ガイド / 寄生容量 / 結合容量 / 漏れインダクタンス

研究成果の概要

本研究の目的はISMバンドである13.56MHzの高周波電力が出力可能な小型・高効率のスイッチング高周波電源を実現することである。提案するマルチコアトランスを用いた高周波出力電源は従来回路の絶縁トランスやインピーダンス整合回路に適用が困難とされていた高透磁率・高飽和磁束密度の磁性材料が適用可能であり，磁性材料の動作周波数の限界を超える周波数を出力可能である。本研究の成果は(1)高帯域なトランスを実現するための二次側巻線構造，（2)出力周波数成分が鉄損に与える影響と周波数逓倍回路の連続運転，(3)一次巻線-二次巻線間結合容量を管理しつつ漏れインダクタンスを調整可能な巻線ガイド，の実機検証である。

自由記述の分野

パワーエレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

電力変換回路に無くてはならない半導体素子の開発は今後更なる加速が求められる重要な産業であり，本研究の成果が半導体素子開発に必要な高周波出力電源の高効率化に寄与し，半導体素子の開発コスト低減や革新的半導体素子開発の一助になることが期待される。また，電力変換回路は磁性材料の動作周波数の限界によってその性能やアプリケーションが限定されてしまうことが多い。それに対して，本研究による成果によって磁性材料の動作周波数の限界に依らない電力変換回路の一例を示した点は学術的に大きな価値がある。