設計基礎技術講座・設計編
ｅラーニング講座
概要
設計基礎技術講座では、スイッチング電源の設計方法について学習します。実際に販売されているコーセル株式会社製のスイッチング電源LCA75S-12（入力電圧AC100V、出力電力75W、出力電圧12V）を教材として、使用されている部品の種類や特性、各部の機能、回路定数の計算方法などについて学習します。
設計基礎技術講座・設計編では、スイッチング電源の設計プロセスを理解し、回路定数の計算方法や製品の試験方法などについて学習します。
対象者
パワエレの基礎知識がある方。これからパワエレ製品の設計に関わる方。
学習時間
本ｅラーニング講座では、約２２０枚のスライドを使って学習を進めます。各章の終わりには選択式の設問があり、学習の理解度を確認することができます。
学習内容
| 章番号 | タイトル | スライド番号 | スライドタイトル |
| １ | 予備知識 |
１.１ | 波形の計算 |
| １.２ | 手計算できる波形 | ||
| １.３ | 時比率（Duty）を求める早見表 | ||
| １.４ | ピーク値（peak）を求める早見表 | ||
| １.５ | 平均値（ave）を求める早見表 | ||
| １.６ | 実効値（rms）を求める早見表 | ||
| ２.１ | 効率η | ||
| ２.２ | 効率で求められる入力電力Pi | ||
| ２.３ | 効率で求められる電源の損失PL | ||
| ３.１ | 力率の予備知識 | ||
| ３.２ | 力率とは（１） | ||
| ３.３ | 力率とは（２） | ||
| ３.４ | 力率と入力電流Ⅰｒｍｓ | ||
| ３.５ | 力率と入力電力の具体例 | ||
| ４.１ | 具体的に計算する電源の写真 | ||
| ４.２ | 具体的に計算する電源の回路図 | ||
| ４.３ | 回路をブロックに分ける | ||
| ５.１ | （設問） | ||
| ２ | 入力部（入力～整流器） |
１.１ | 入力電力と出力電力の関係 |
| １.２ | 入力電力と入力電流の関係 | ||
| １.３ | 損失（電力）最大となる入力電圧とは？ | ||
| １.４ | 入力電流波形 | ||
| １.５ | 入力電流の（最大）実効値の求め方 | ||
| １.６ | 入力電流の平均電流の考え方 | ||
| １.７ | 入力電流の（最大）平均値の求め方 | ||
| １.８ | 入力電流の（最大）ピーク値の求め方 | ||
| ２.１ | 入力コネクタ（CN1）の決め方 | ||
| ３.１ | ヒューズ（F11）の定格電圧の決め方 | ||
| ３.２ | ヒューズの定格電流 | ||
| ４.１ | 相間コンデンサ（C11） | ||
| ５.１ | 放電抵抗（R24）が無い場合 | ||
| ５.２ | 放電抵抗の働き | ||
| ５.３ | 放電抵抗の抵抗値を求める | ||
| ５.４ | 放電抵抗の電圧・電力 | ||
| ６.１ | ラインフィルタ（L11）の直流抵抗測定 | ||
| ６.２ | ラインフィルタの損失計算 | ||
| ６.３ | ラインフィルタの飽和 | ||
| ６.４ | ラインフィルタの飽和計算（入力電流） | ||
| ６.５ | ラインフィルタの飽和計算（公式） | ||
| ６.６ | ラインフィルタの飽和計算（実例） | ||
| ６.７ | ラインフィルタの飽和計算（判定と対策） | ||
| ７.１ | 入力整流器（SS11）の定格電圧 | ||
| ７.２ | 入力整流器の損失 | ||
| ７.３ | 入力整流器の発熱 | ||
| ８.１ | （設問） | ||
| ３ | 入力回路（整流後～平滑部） |
１.１ | パワーサーミスタ（TH1）とは |
| １.２ | パワーサーミスタが無かったら | ||
| １.３ | パワーサーミスタの働き | ||
| １.４ | Ｂ定数 | ||
| １.５ | 低温時の限界 | ||
| １.６ | 使用上の注意事項 | ||
| ２.１ | 接地コンデンサ(C13,C16)の働きイ | ||
| ２.２ | 接地コンデンサの欠点 | ||
| ２.３ | 漏洩電流の計算方法（基礎） | ||
| ２.４ | 漏洩電流の計算方法（応用） | ||
| ３.１ | 入力平滑コンデンサ（C15）の寿命 | ||
| ３.２ | 入力電解コンデンサの電圧 | ||
| ３.３ | 入力電解コンデンサのリップル電流（1） | ||
| ３.４ | 入力電解コンデンサのリップル電流（2） | ||
| ３.５ | 入力電解コンデンサの容量（1） | ||
| ３.６ | 入力電解コンデンサの容量（2） | ||
| ３.７ | 入力電解コンデンサの容量（3） | ||
| ３.８ | 入力電解コンデンサの容量（4） | ||
| ４.１ | （設問） | ||
| ４ | 出力トランス（T11） |
１.１ | コア材料の決定 |
| １.２ | コアサイズ | ||
| ２.１ | １次巻線の巻数 | ||
| ２.２ | １次巻線の巻数はまだ求まらない | ||
| ３.１ | ２次巻線の巻数 | ||
| ３.２ | 定格出力電圧が出せる巻数 | ||
| ３.３ | ２次巻数の大小によるメリット・デメリット | ||
| ３.４ | 試作する巻数決定 | ||
| ４.１ | １次巻線と２次巻線の磁気結合 | ||
| ４.２ | Ｔ型等価回路と結合係数ｋ | ||
| ４.３ | 巻数が異なる場合の等価回路 | ||
| ４.４ | 励磁電流と通過電流 | ||
| ４.５ | 結合係数ｋの測定方法 | ||
| ５.１ | １次巻線と２次巻線の静電結合 | ||
| ５.２ | 安定電位とは | ||
| ５.３ | 静電容量に流れる電流 | ||
| ５.４ | 巻線の表現方法 | ||
| ５.５ | 等価容量Ｃｏｔの考え方 | ||
| ５.６ | Ｃｏｔの低減方法 | ||
| ６.１ | １次巻線と２次巻線の関係 | ||
| ７.１ | （設問） | ||
| ５ | 出力部 |
１.１ | はじめに |
| ２.１ | ２次側整流ダイオード（SS51） | ||
| ２.２ | 耐圧 | ||
| ２.３ | 電流 | ||
| ２.４ | 損失 | ||
| ２.５ | 放熱計算 | ||
| ３.１ | 出力コイル（L54）のインダクタンス値 | ||
| ３.２ | 出力コイルの巻数 | ||
| ３.３ | 出力コイルの飽和特性 | ||
| ３.４ | フェライトコアのギャップ位置 | ||
| ４.１ | 出力電解コンデンサ（C53,C54） | ||
| ４.２ | 容量成分に発生する電圧の求め方 | ||
| ４.３ | ESR成分に発生する電圧の求め方 | ||
| ４.４ | ESL成分に発生する電圧の求め方 | ||
| ４.５ | 出力リップルまとめ | ||
| ５.１ | CRスナバ回路（C51,C52,R51） | ||
| ５.２ | CRスナバ回路の欠点 | ||
| ５.３ | CRスナバ回路の注意事項 | ||
| ６.１ | ブリーダ抵抗（R52）が無い場合 | ||
| ６.２ | ブリーダ抵抗が無いと負荷変動大 | ||
| ６.３ | ブリーダ抵抗が無ければ出力電圧可変不可 | ||
| ６.４ | ブリーダ抵抗設定方法 | ||
| ７.１ | ２次側接地コンデンサ（C55） | ||
| ７.２ | ２次側接地コンデンサの容量と耐圧 | ||
| ８.１ | 出力コネクタ（CN2） | ||
| ９.１ | （設問） | ||
| ６ | インバータ部 |
１.１ | インバータの動作 |
| ２.１ | インバータに流れる励磁電流 | ||
| ２.２ | インバータに流れる通過電流 | ||
| ２.３ | インバータに流れる電流 | ||
| ２.４ | インバータ電流の実効値計算 | ||
| ３.１ | インバータのオン損失計算 | ||
| ３.２ | インバータのクロス損失 | ||
| ３.３ | インバータの容量損失 | ||
| ３.４ | インバータの容量損失の容量 | ||
| ３.５ | インバータの容量損失計算 | ||
| ３.６ | インバータの容量損失の低減方法 | ||
| ４.１ | インバータオフ直後の電圧上昇 | ||
| ４.２ | ＬＣ直列共振波形 | ||
| ４.３ | インバータオフ時の電圧波形 | ||
| ４.４ | インバータオフ時の電圧波形から励磁電流を描く | ||
| ４.５ | 危険なインバータ電圧波形イ | ||
| ５.１ | 両対数グラフとは | ||
| ５.２ | ｄBμV表示 | ||
| ５.３ | 対数グラフの傾き | ||
| ５.４ | 電圧波形を周波数特性で表す | ||
| ５.５ | 具体的にインバータ電圧波形の周波数特性を描く | ||
| ５.６ | インバータ電圧波形の高域特性 | ||
| ６.１ | 異常発振防止 | ||
| ７.１ | （設問） | ||
| ７ | 制御系 |
１.１ | １次側制御ＩＣ |
| ２.１ | 制御ＩＣの起動・停止条件 | ||
| ２.２ | 起動回路 | ||
| ２.３ | 起動回路のばらつき | ||
| ２.４ | ＩＣが停止した時 | ||
| ２.５ | ＩＣに並列抵抗を接続 | ||
| ２.６ | 起動電圧のばらつき低減 | ||
| ２.７ | 電流源-電圧源変換 | ||
| ２.８ | ＲＬＣの分圧回路 | ||
| ２.９ | ＩＣが停止した時（ＩＣに並列抵抗有） | ||
| ３.１ | トランスからＩＣ電源供給（最小値） | ||
| ３.２ | 電源のヒステリシス特性 | ||
| ３.３ | ヒステリシス特性が無い場合 | ||
| ３.４ | トランスからのＩＣ電源供給（最大値） | ||
| ４.１ | ＩＣの発振回路 | ||
| ４.２ | ＩＣのＤｕｔｙ可変回路 | ||
| ５.１ | ＩＣのドライブ回路 | ||
| ５.２ | 外付けドライブ回路 | ||
| ６.１ | ＩＣの過電流保護回路（ＯＣＰ） | ||
| ７.１ | ＩＣの過電圧保護回路（ＯＶＰ） | ||
| ８.１ | ＩＣの短絡電流低減回路 | ||
| ９.１ | ２次側出力電圧制御回路 | ||
| ９.２ | 出力電圧設定 | ||
| ９.３ | カプラ電流制限抵抗（R53）の抵抗値計算 | ||
| ９.４ | カプラ電流制限抵抗（R53）の電力計算 | ||
| ９.５ | カプラ並列抵抗（R54）の抵抗値計算 | ||
| １０.１ | 配線の注意事項 | ||
| １０.２ | 過電圧保護回路の配線の注意事項 | ||
| １１.１ | 過電圧保護回路（ＯＶＰ）は確実に動作させる | ||
| １１.２ | 過電圧保護回路（ＯＶＰ）の設定方法 | ||
| １２.１ | 一巡伝達関数 | ||
| １２.２ | 測定方法 | ||
| １２.３ | 回路シミュレータの勧め | ||
| １２.４ | ボード線図の着眼点 | ||
| １３.１ | （設問） | ||
| ８ | 雑音端子電圧計算 |
１.１ | はじめに |
| １.２ | 出力ノイズ | ||
| １.３ | 雑音電界強度 | ||
| １.４ | 雑音電界強度の規格 | ||
| １.５ | 雑音端子電圧 | ||
| １.６ | 雑音端子電圧の規格 | ||
| ２.１ | 基礎知識（分圧計算） | ||
| ２.２ | 基礎知識（カットオフ周波数） | ||
| ２.３ | 基礎知識（発生源） | ||
| ３.１ | 等価回路化 | ||
| ３.２ | 等価回路化（モード毎に分ける） | ||
| ４.１ | 雑音端子電圧（ノーマルモード）の計算 | ||
| ４.２ | 発生源計算（インバータ電流） | ||
| ４.３ | 発生源計算（電圧） | ||
| ４.４ | 発生源計算（周波数特性） | ||
| ４.５ | 減衰量計算（カットオフ周波数ｆｐ） | ||
| ４.６ | 減衰量計算（減衰計算） | ||
| ４.７ | 検出部での減衰計算 | ||
| ４.８ | 雑音端子電圧（ノーマルモード）の計算まとめ | ||
| ５.１ | 雑音端子電圧（コモンモード）の計算 | ||
| ５.２ | 発生源計算 | ||
| ５.３ | コンデンサの分圧計算 | ||
| ５.４ | 検出と減衰の計算（カットオフ周波数ｆｐ） | ||
| ５.５ | 検出と減衰の計算（減衰計算） | ||
| ５.６ | 雑音端子電圧（コモンモード）の計算まとめ | ||
| ６.１ | 計算結果と規格値の比較 | ||
| ７.１ | （設問） | ||
| ９ | アブノーマル対策設計 |
１.１ | アブノーマル対策とは |
| １.２ | ＦＭＥＡとは | ||
| １.３ | アブノーマル試験とは | ||
| ２.１ | 製品としての異常試験 | ||
| ２.２ | 高温過負荷出力試験 | ||
| ２.３ | 電解コンデンサ容量抜け状態試験 | ||
| ２.４ | 高入力電圧試験 | ||
| ２.５ | 低入力電圧試験 | ||
| ２.６ | 入力オンオフくり返し試験 | ||
| ２.７ | 無通風試験 | ||
| ２.８ | 短絡投入試験 | ||
| ２.９ | 短絡放置試験 | ||
| ３.１ | アブノーマル対策事例紹介（D12） | ||
| ３.２ | アブノーマル対策事例紹介（ZD11） | ||
| ３.３ | 過電圧保護回路 | ||
| ４.１ | 他の信頼性試験 | ||
| ５.１ | （設問） | ||
| １０ | 表皮効果と近接効果 |
１.１ | はじめに |
| １.２ | 電磁気学 | ||
| ２.１ | 渦電流とは | ||
| ２.２ | 表皮効果のイメージ | ||
| ２.３ | 表皮効果の深さ | ||
| ３.１ | 近接効果（事前の約束事） | ||
| ３.２ | 近接効果とは | ||
| ３.３ | 近接効果のイメージ | ||
| ３.４ | 近接効果が大きく現れる例 | ||
| ３.５ | 近接効果の例（ギャップ無トランス） | ||
| ３.６ | 電流の流れていない巻線でも損失 | ||
| ３.７ | １ターンの違いによる損失 | ||
| ４.１ | 抵抗低減方法（リッツ線） | ||
| ４.２ | 抵抗低減方法（磁束の乱れ低減） | ||
| ５.１ | （設問） |
注意事項
| ● | 教材タイトルは、予告無く変更される場合があります。 |
| ● | 本ｅラーニング講座の利用は、利用者本人の個人的な範囲に限ります。 |