EPCOS / TDK 結合インダクタ

DC/DCコンバータトポロジ

下記は、5種類のDC/DCコンバータトポロジの概要です。

シングルエンド一次インダクタンスコンバータ（SEPIC）は、バッテリ駆動機器および車載アプリケーションに最適です。これらのコンバータは、入力電圧より高いまたは低い一定の非反転出力電圧を実現しており、バッテリ電圧の変動およびさまざまな負荷シナリオを補償できます。SEPIC技術にはバックおよびブーストコンバータが組み合わされているため、これが可能になります。この回路トポロジのもう1つのメリットは、C1およびL1で構成される入力フィルタと組み合わされた一定の入力電流であり、伝導干渉の大幅な低減をもたらします。結合インダクタを使用すると、リップル電流負荷とコア損失を低減できます。結合コンデンサC₂ には、入力と出力の間のいくつかの絶縁が備わっていますが、SEPICは非絶縁トポロジの1つです。

ZETAは、SEPICと類似の機能を基本的に実現しているマルチ巻線コンバータトポロジです。どちらのパワーコンバータも、入力電圧の昇圧および降圧を設定できるため、安定した非反転出力電圧を生成します。もう1つの共通点として、DC転送機能V_OUT = V_IN x D/ (1-D) があります。出力でL₂ およびC₃ のわずかに再配列された回路構成により、ZETAコンバータは、低リップルの連続出力電流を実現します。ZETAコンバータは、実際のバックブーストとは異なり、MOSFETを直接駆動するバックコントローラIC 1台しか必要としません。出力は入力から絶縁されていません。

Ćukコンバータは、SEPICおよびZETAトポロジのように、入力電圧を上回ってあるいは下回って電圧の安定化を図ることができます。一部のアプリケーションに必要となる特殊機能は、反転出力電圧です。EMIの観点から見た別のメリットとは、コンバータの入力側と出力側の両方でLCフィルタと組み合わせた連続電流フローです。これによって、リップル電流を極めて小さく抑えつつバッテリからの安定した電流ドレインを実現しています。出力は入力から絶縁されていません。

フライバックコンバータは、産業用電子機器および消費電力がさらに低い車載アプリケーションにおいてもっとも一般的に使用されているトポロジの1つです。これらのコンバータは、この回路トポロジの比較的シンプルで費用対効果が高い設計になっており、数個の部品しか必要としません。結合インダクタはストレージチョークとして機能するだけでなく、入力と出力の間のガルバニック絶縁にも対応します。エネルギー伝達は、MOSFETのオフ時間中に発生します。トポロジは、入力電圧より大幅に低い、あるいは入力電圧より大幅に高い非反転出力電圧を生成できます。コンバータの絶縁要件あるいはアプリケーションの安全規格に応じて、トランスまたは最高500Vまでの機能絶縁を備えた結合インダクタのいずれかを使用できます。フライバックコンバータは、複数の出力電圧を生成する能力も実現しています。このトポロジの欠点は、スイッチングトランジスタによって高電圧ピークが生成されてしまうことです。この伝導干渉を抑制するために、コンバータの入力でEMCフィルタが必要になる場合があります。

単一の降圧レギュレータのみを使用し、補助出力電圧あるいは二次出力電圧の作成それぞれに結合インダクタを活用することもできます。これは、回路の複雑性を低減することに貢献できるため、コストとボードのスペースを節約できます。

よくある質問

結合インダクタとは？
インダクタは、多相トポロジにおいて重要な役割を果たします。基本的にディスクリートインダクタを使用できますが、結合インダクタはボリュームの大幅な低減と回路の効率性の向上に役立ちます。結合インダクタでは、2つの巻線が共通のコアに巻かれています。そのため、L1およびL2は磁気的に結合されており、両方のコイルの間のコアに格納されているエネルギーを転送できます。一次巻線と二次巻線の間の磁気結合の効率性は、結合係数Kによって定義されます。

結合インダクタのメリットは何ですか？
インダクタは、SEPIC、ZETA、Ćukコンバータなどの多相電圧レギュレータの主要部品です。結合インダクタの使用は不要ですが、シングルインダクタ2個を使用することもできます。ただし、L1とL2が密接に結合されている場合はリップル電流がそれらの間で分割されるため、必要になるインダクタンス値は半分で済みます。2つのシングルパワーインダクタの代わりにデュアルインダクタを使用すると潜在的により小さなコンポーネントを使用できるようになり、貴重なボードスペースを節約できます。

結合係数とその計算方法は？
結合インダクタは、DC/DCコンバータトポロジで使用されます。結合インダクタの機能は、一般的に使用されるコアを介して一次巻線から二次巻線にエネルギーを転送することです。両方の巻線の間の磁気結合の効率性は、結合係数Kによって定義されています。結合係数Kは、下記の方程式を使用して計算できます。

サンプルキット

これらのキットは、2つの巻線をタイトに結合するために特殊な巻線技術を採用したSMTパワーインダクタが特徴です。インダクタは磁気的に密閉されています。

サンプルキットを表示:
B82472D6シリーズ - 3.9µH～ 47µHのLR
B82477D4 * M900シリーズ - 4.7µH ～ 47µHのLR
B82477D6シリーズ - 3.9µH ～ 47µHのLR