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DC/DCコンバータの徹底理解講座(ソフトスイッチングの動作原理と重要特性)

2025年11月4日(火) 13:00~17:30

 

特長
DC-DCコンバータの特性向上に必須のソフトスイッチング技術をわかりやすく解説します。
ソフトスイッチングの動作原理をしっかり理解した上で重要特性を検討します。
ソフトスイッチングの長所と同時に短所についても理解を深めます。
対象
・DC-DCコンバータの設計や開発に従事している方
・DC-DCコンバータの設計や開発にこれから取り組む方
・ソフトスイッチングの動作を基礎からしっかり理解したい方
・ソフトスイッチングの重要特性を把握したい方
学べること
・ソフトスイッチングの動作原理を理解し、重要特性をしっかり身に付けることができる。
概要
 ソフトスイッチングはDC-DCコンバータの小型軽量化、および高効率化のために重要な技術です。電圧共振、電流共振、部分共振の3種類がありますが、現在は部分共振が主流になっています。このセミナでは、部分共振の動作原理をわかりやすく説明します。絶縁型DC-DCコンバータでは、変圧器の励磁電流または漏れインダクタンスを利用して部分共振を実現します。変圧器の励磁電流には通常の電流とは異なるユニークな特徴があり、ソフトスイッチングの理解には励磁電流の振る舞いを正しく理解する必要があります。漏れインダクタンスはソフトスイッチングを実現するための重要な要素であると同時に、サージ電圧やスイッチング損失を発生させる「悪役」でもあります。このセミナでは第2章で、変圧器のインダクタンス成分がソフトスイッチングに与える影響を詳しく説明します。
 ソフトスイッチングはハードスイッチングの欠点を克服するために開発されたので、ハードスイッチングはスイッチング損失の大きな古い回路方式、ソフトスイッチングは新しい優れた回路方式、というイメージがあるようです。しかし、ソフトスイッチングの回路方式でもサージ電圧やサージ電流が発生する場合もあり、逆にハードスイッチングの回路方式でもスイッチング損失がほとんど発生しない場合もあります。回路方式を選択するにあたっては、ハードスイッチング・ソフトスイッチングと2者択一的に考えるのではなく、各種回路方式のスイッチング時の現象を詳しく検討して比較する必要があります。本セミナでは第3章で、各種回路方式のスイッチング時の動作を「ソフトさ比較」という視点で比較検討します。回路方式の選択に役立つことを期待します。

■徹底理解シリーズについて
  DC-DCコンバータは数Wから数100kWの容量まで広く実用化されています。使われる分野も家庭用から産業用まで広範囲に及んでいます。幅広い容量と様々な用途に対応して、たくさんの回路方式が研究され、実用化されてきました。それぞれの回路方式には固有の動作原理があり、独特の特性を持っています。DC-DCコンバータを使用する場合、特性をよく把握した上で回路方式を選択し、動作原理を完全に理解した上で設計する必要があります。
  「DC-DCコンバータの徹底理解講座」では、DC-DCコンバータの重要な回路方式を次の8つのセミナーに分けて詳しく説明します:①フォワード型DC-DCコンバータ、②ブリッジ型DC-DCコンバータ、③電流型DC-DCコンバータと双方向DC-DCコンバータ、④PFCコンバータ、⑤ソフトスイッチング、⑥共振型DC-DCコンバータ、⑦LLCコンバータ、⑧DABコンバータ。それぞれのセミナーでは、各回路方式の基本となる動作原理をまず説明し、各種動作モードでの特有の振る舞いを解説します。その上で各回路方式の特徴を詳しく解説し、特性改善のための手法を紹介します。初心者の方は、各回路方式の動作原理と特徴の学習にご使用ください。ベテランの方は動作原理と特性の確認、および設計スキル向上のためにご参加ください。

■徹底理解シリーズと対象アプリケーション一覧
セミナー
アプリケーション
通常の1石フォワード型は、200W以下程度の電源一般に広く使用
アクティブクランプ方式1石フォワード型は、数kWも可能でプリウスに使用されていることで有名
LLCコンバータやDABコンバータなどの絶縁型DC-DCコンバータの基礎となる回路方式
太陽電池の昇圧、燃料電池の昇圧、双方向型の一部
電池の充放電、2つの電力系統の相互電力融通、モータの力行/回生制御
交流を受電する電気製品すべてに使用。家電、OA機器、充電器、産業設備、その他
ソフトスイッチング
DC-DCコンバータ高性能化のための重要技術。LLC、DAB、フォワード型、ブリッジ型などに適用
小型軽量・高効率・低ノイズ電源、MHz以上の高周波電源、非接触給電などに使用
小型軽量、高効率、低ノイズ電源、家電、OA機器、充電器などに広く使用
電池の充放電、直流バスラインシステム、直流配電システム、2つの電力系統の相互電力融通
プログラム
1.ソフトスイッチングの基礎と動作原理
 ・通常のスイッチング(ハードスイッチング) とその問題点
 ・スイッチング損失の計算方法
 ・ソフトスイッチングの種類
 ・部分共振定番方式
 ・ソフトスイッチングの定義
 ・ソフトスイッチング演習問題

2.ソフトスイッチングの重要特性    
   ・ソフトスイッチングの歴史 ・ソフトスイッチングの得意分野と不得意分野
 ・リアクトルの重要な性質 ・変圧器の原理と等価回路
 2-1 励磁電流によるZVS(ゼロ電圧スイッチング)
  ・励磁電流の重要特性 ・励磁電流によるZVSの特徴
  ・各種回路方式での動作(アクティブクランプ方式、LLCコンバータ、位相シフトフルブリッジ方式)
  ・励磁電流の2次側への転流  ・励磁電流の径路の考え方
 2-2 漏れインダクタンスの影響
  ・漏れインダクタンスの発生原理と性質 ・漏れインダクタンスによるZVSの特徴
  ・漏れインダクタンスによるZVSの例(位相ソフトフルブリッジ方式、DABコンバータ、LLCコンバータ)
  ・漏れインダクタンスによるサージ電圧の発生原理
  ・漏れインダクタンスによるサージ電圧の例
        (1石フォワード方式と2石フォワード方式、位相シフトフルブリッジ方式、フライバックコンバータ、電流型DC-DCコンバータ)  
   2-3 変圧器によらないソフトスイッチング
  ・変圧器によらないソフトスイッチングの特徴
  ・変圧器によらないソフトスイッチングの例(電流境界モード昇圧チョッパ、ARCP方式)
 2-4 電圧共振と電流共振
  ・電圧共振、電流共振の近年の動向・電圧共振と非接触給電

3.スイッチング品質とソフトさ比較
 3-1 各種回路方式のソフトさ比較
  ・アクティブクランプ方式の理想と現実
  ・位相シフトフルブリッジ方式のサージ電圧
  ・1石フォワード方式と2石フォワード方式のソフトさ比較
  ・「ソフトさ」の検討の必要性
 3-2 ソフトさ比較一覧表
  ・ソフトさの評価指数
  ・各種回路方式のソフトさ比較
講師
メーカで電源設計豊富な講師が適切な設計を行うための技術を説明します!
技術コンサルタント事務所 平地研究室 平地 克也 先生 技術コンサルタント事務所 平地研究室

1954年生まれ。
1979年京都大学工学部電気工学科卒業、同年株式会社GSユアサ入社、各種パワーエレクトロニクス応用製品の研究開発に従事。
2004年国立舞鶴工業高等専門学校赴任、電気情報工学科学科長、電子制御工学科学科長、副校長、などを経て現在名誉教授。
電気学会上級会員、工学博士。
受講特典
ソフトスイッチングの基礎から応用まで
ソフトスイッチングの基礎から応用まで

ソフトスイッチング各種回路方式の動作原理と特徴を詳細に説明!

ソフトスイッチングは、DC-DCコンバータなど電力変換装置の小型軽量化と高効率化のための重要技術である。1980年代から研究・開発が始まり、たくさんの回路方式が実用化されてきた。しかし、ソフトスイッチングの回路方式は動作が複雑で、正確な理解は簡単ではない。本書では、たくさんの回路方式を体系的に整理し、ソフトスイッチングの基本原理から各種回路方式への応用までを、わかりやすく理論的に説明している。パワエレ技術者必読の書である。

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日程・受講料
開催日
【web】2025年11月4日(火)
期間
半日
時間
13:00 ~ 17:30
受講料
30,000円 (税別) / 33,000円 (税込)
当日までのご準備
1.Webセミナーアプリ(Zoom)のインストール
  ・インストールはこちらから。
  ・Zoomの仕様や推奨環境についてはこちらから。
  ・Zoomの利用方法はこちらから。
  アプリのインストールが難しい場合、ブラウザでの参加も可能です。詳しくはこちらをご覧ください。
当日の持ち物
1.マイク機能付きパソコン
2.講義資料(事前に協会より郵送します。)
3.筆記用具
4.電卓
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主催
日本パワーエレクトロニクス協会
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