研究テーマ・2(詳論)

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研究名 ショットニー回路の同期整流高効率化
研究終了 2012年1月

内容説明

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☆.ブートストラップ

 

この説明には次の図を使います。

分かりやすくする為にTr922をスイッチにしました。

 

 

さて、MOSFETドライバIC921の電源電圧12VはD921を通して供給されます。

IC922はごく普通にR922を通して12Vが供給されます。

D921のアノードはR922の左端とつながっており、ここに電源から12Vが供給されています。

 

このような電源供給のやり方をブートストラップと言い、IC921の電源電圧はこのICの5番端子の電圧がゼロVと約140Vの間を往復するにもかかわらず、8番端子と5番端子の間は常に約12Vです。

 

別の言い方をすれば8番端子はアースラインに対し12Vと140V+12V=152Vの間を往復しています。

 

これはスイッチに書き替えたTr922がONした時にD921とTr922を通してC921が充電され、その後Tr922がOFFしてもC921のチャージがある間はD921が逆方向なのでチャージが逃げず、8番端子と5番端子の間の電圧が維持されるのです。

このため、見方によっては140V+12V=152Vに見えたりするのです。

 

同様の方法は他の部分でも採用しています。

この方法を多用する事で、アースフロートのドライブ電源の数を少なくしています。

 

3.次は充放電切替回路です。

 

 

ここは中段のTr942は充電時にON、上段下段のTr941とTr943は放電時にONすると言う事で、直列充電 並列放電を実行するところです。

 

充電時にTr942をONするタイミングは同期整流のTr922、Tr923と同じタイミングです。

 

放電時にONさせるTr941とTr943は、Tr943に電流が流れた時だけONすると言う事でFB型正弦波同期整流と同じ方法です。

 

ただし、いずれも出力が150W程度から下では検出出力が小さいため、MOSFETをONするには至らず、ボディダイオードとして動作します。

 

☆.ここで充放電切替回路で放電時に導通になるMOSFET、Tr941とTr943をONさせる信号の内の上段の分を掲載します。

 

掲載する波形は合成で、黄色がACゼロクロスで青色が上段回路の放電電流検出出力です。

放電電流検出出力は約400W出力時のものです。

 

 

 

放電電流検出出力の立ち上がりは黄色のACのゼロクロスより30μS早く、立ち下がりもゼロクロスより30μS早いです。

立ち上がりは極性検出出力とほゞ同じタイミング、立ち下がりは下段の立ち上がりとほゞ同じタイミングです。

極性検出出力とは異なるタイミングである事が分かります。

 

4.次は出力切替回路です。

 

 

この図のTr961、Tr963、Tr964及びTr965が正の半サイクルで同時にONします。

 

ただし、Tr964だけは充放電切替回路のTr943に放電電流が流れている時にONします。

これはTr964が逆流防止と感電防止のダイオードをMOSFET化したものであるためです。

 

上段と中段のTr963とTr964はプラスラインのスイッチで、下段のTr961とTr965がアースラインのスイッチです。

Tr961も逆流防止と感電防止用ですが、逆流防止はTr964でまかなっているので、ドライバを独立させませんでした。

 

そして、正の半サイクル時の出力がOUT65VとEと書いてある出力端子の間に出て来ます。

 

☆.出力は上に図示した正の半サイクルの出力と図示しない負の半サイクルの出力が交互に出力します。

次にこの出力のDC波形とリップル波形を図示します。

 

 

この図は約30Wを出力している時の波形で、黄色がDC出力、青色が拡大したリップル波形です。

 

                                 以上