パワーエレクトロニクス回路
DC-DCコンバータで、負荷の電流がとても小さいときに効率が大きく下がる主な理由と、その対策の組み合わせとして、正しいものはどれか。
- A軽い負荷ほど導通損失が電流の2乗に比例して大きくなるので、オン抵抗の大きいスイッチに替えて電流を抑える
- B軽い負荷ではインダクタの電流の脈動が0になって制御のループが止まってしまうので、インダクタンスを小さくして脈動を増やし、制御を続けさせる
- Cゲート駆動などの電流によらない損失の割合が増えるので、スイッチングの回数を減らすPFMやバーストモードに切り替える
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正解：C. ゲート駆動などの電流によらない損失の割合が増えるので、スイッチングの回数を減らすPFMやバーストモードに切り替える
導通損失は電流の2乗に比例するので、軽い負荷では小さくなります。一方、ゲートを充放電する損失や、スイッチング損失の一部、制御回路の消費電流は、負荷の電流によらずほぼ一定なので、出力電力が小さいと効率を大きく下げます。そこで軽い負荷では、周波数を下げるPFM(パルス周波数変調)や、何周期かまとめてスイッチングして休むバーストモードに切り替え、スイッチングの回数を減らします。そのかわり、出力の脈動の周波数が変わり、脈動も大きくなりやすくなります。
- A. 導通損失は、軽い負荷ではむしろ小さくなります。軽い負荷で目立つのは、電流によらない損失です。
- B. インダクタンスを小さくしても効率は上がりません。脈動が増えると、損失はむしろ増えます。
- C. 正しい。電流によらない損失を減らすために、スイッチングの回数を減らします。