カレントトランスを用いた同期整流DC-DCコンバータの実験

概要

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DC-DCコンバータは直流電圧をその値と異なる直流電圧に変換する変換器である。コンバータの技術動向はチューク氏によるテスラコンバータ方式を用いた製品において96.5%の高効率を実現している。この流れのほかに同期整流による高効率化を図る動きがある。同期整流はダイオードによる整流をMOSFETに置き換えて、ダイオードによる順方向電圧降下による損失を排除するものである。このためMOSFETの動作はダイオードと同様に電流の方向に応じてON/OFFを制御する必要がある。ここではMPPT(Maximum Power Point Tracker)のための降圧型コンバータ基板を用いて同期整流の検証実験を試みた。MOSFETを制御するための電流の方向と大きさの検出はカレントトランスを用いた。これによりMOSFETの動作は従来のダイオード整流と同様に制御することができるようになった。このためコンバータの動作は連続モード、臨界モードだけでなく不連続モードにおいても動作が確認できた。この結果、コンバータの電力変換効率は98%を超える状況となった。