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DC-DCコンバータの選択方法

2021年5月25日 Ryan Dekmar著 - 5分の閲読

DC-DCコンバータの選択方法

システム電力要件

ほとんどの電源と同様、DC-DCコンバータを選択する際に重要な考慮事項としては、システムの出力負荷電力要件を決定することがあります。DC‑DCコンバータの出力要件には、コンバータによって供給される出力電圧と電流が含まれます。この出力電圧は、入力電圧、出力負荷電流、周囲温度などの環境条件に応じて、仕様に許容範囲がある場合があります。負荷電流要件の仕様には、最小値、最大値、および標準値を含める必要があります。

DC-DCコンバータのアプリケーション向けの要件仕様は、AC-DC電源の場合と同様、入力電圧が標準化されていないという点で、AC-DC電源の場合と比べてユニークです。DC-DCコンバータを選択する場合は、コンバータに印加される入力電圧の範囲を指定する必要があります。

DC-DCコンバータの図
図1:DC-DCコンバータ・システムに関する考慮事項

絶縁型構成と非絶縁型構成の比較

DC-DCコンバータは、絶縁型または非絶縁型の構成のいずれかで利用可能です。絶縁型コンバータは、入出力回路をガルバニックに絶縁して構築されており、入力と出力の間にDCパスはありません。これらのコンバータは、電気的ノイズまたは危険な電圧絶縁に対して入力回路と出力回路を分離するために使用されます。絶縁型コンバータは、単一コンバータからの複数の出力電圧で利用可能です。

非絶縁型コンバータには、入力回路と出力回路間の共通接地を通して、入力と出力の間にDC接続があります。このクラスのコンバータは、絶縁型コンバータよりも小型で低コストにすることができます。一部の非絶縁型コンバータは、正の入力電圧から負の出力電圧を生成することができます。

絶縁型コンバータ
図2:絶縁型コンバータ
非絶縁型コンバータ
図3:非絶縁型コンバータ

安定化出力電圧と非安定化出力電圧の比較

ほとんどのDC-DCコンバータは、AC-DC電源と同様に、厳密に調整された出力電圧を生成します。非安定化出力電圧に耐えることができるアプリケーションでは、小型のコンバータや低コストのコンバータが使用できます。安定化出力電圧か非安定化出力電圧の選択は、多くの場合、低電力コンバータでのみ可能です。

非安定化コンバータのIout対Voutのグラフ
図4:非安定化コンバータのIout対Voutのグラフ

パッケージとマウントのオプション

DC-DCコンバータには、さまざまなパッケージとマウントスタイルがあります。コンバータをPCBに直接取り付けるアプリケーションでは、サーフェイスマウント(SMT)またはスルーホール・マウント(THM)、さらにシングル・インライン・ピン(SIP)またはデュアル・インライン・ピン(DIP)構成から選択可能です。シャーシマウント型コンバータは、このマウントスタイルが必要なアプリケーションで使用できます。多くのコンバータでは、産業用アプリケーション向けにDINレールマウント構成があります。オープン・フレーム・コンバータとカプセル化型コンバータはいずれもほとんどのパッケージやマウント構成があります。

DC-DCコンバータ用パッケージとマウントのオプション
図5:DC-DCコンバータ用パッケージとマウントのオプション

EMIとEMCに関する懸念事項

販売用として提供されている多くの電子製品では、EMIおよびEMC(電磁干渉および電磁両立性)の規制要件を満たすことが求められています。規制要件事項は、製品が他の製品の動作を妨げないこと、そして外部の電気的ノイズによって認証済み製品が適切に動作するのを妨げないようにすることが目的です。DC-DCコンバータは規制要件に準拠している認定を受けることができすが、ほとんどのアプリケーションでは、完成品のシステムで認定がされており、内部サブ回路の認定は必要とされていません。

安全要件

EMIおよびEMCの規制要件と同様、販売されるほとんどの電子製品は、安全規制要件を満たすために必要です。EMIおよびEMCの規制認証と同様、製品は最終製品に対して安全性認証を受けており、多くの場合、内部サブコンポーネントは認証の必要はありませんが、必要に応じて取得できます。入力電圧定格が75V以上の、EUおよびUKで販売されているDC-DCコンバータには、安全認定書が必要です。その他の地域の要件については、販売担当者までお問い合わせください。また、DC-DC コンバータを使用して製品のユーザを危険な電圧から隔離する場合は、コンバータの安全認証を取得する必要があります。

その他の機能

上記のDC-DCコンバータの特性に加え、製品設計に有益または必要とされるその他の機能があります。一部のコンバータでは、外部抵抗を使用して出力電圧を調整できます。高電力コンバータは、コンバータの出力とコンバータの負荷との間の導体の電圧降下をコンバータが補正できるようにする、負荷電圧検出端子を多くの場合含んでいます。内蔵のリモートでのオン/オフ機能により、設計者は、電子信号でコンバータからの出力電圧を有効または無効にすることができます。

出力電圧トリム、パラレル出力、センスラインを示すアプリケーション回路
図6:出力電圧トリム、パラレル出力、センスラインを示すアプリケーション回路

結論

DC-DCコンバータに関連する基本的な問題に関する知識は、これらのコンポーネントの選択プロセスを簡素化するのに役立ちます。コンバータを選択する際は、前述に加えてその他の考慮事項もある場合があります。CUIをはじめとする経験豊富な電源サプライヤーと連携することで、選択プロセスを完了するのに要する労力を最小限に抑え、最適なDC-DCコンバータを特定することができます。

カテゴリ: 基礎製品の選択

その他のリソース


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Ryan Dekmar

Ryan Dekmar

製品マネージャー

CUI在籍中、Ryanは複数の製品ラインの製品マネージャーとしての職務を大いに楽しんできました。彼の経験は、AC-DCアダプタからDC-DCコンバータに至るまで多岐にわたり、業界に関するバランスのとれた深い知識を提供しています。職場以外でもRyanは、旅行や料理、友人や家族とのアウトドアなどを楽しむのが趣味です。

 
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