インダイレクト型ハイブリッド回路の同期整流式絶縁型DC-DCコンバータへの応用

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本研究ではインダイレクト型ハイブリッド回路を同期整流式絶縁型DC-DCコンバータの二次側同期整流回路に応用することで，出力インダクタにおける大幅な損失低減を実現し，さらに，電源回路全体を小型・高効率化するための素子選定と回路設計に関する理論構築と実機実証に取り組んでいる。特に，本研究では以下に示す3つのテーマを実施しており，初年度で得られた成果を以下にまとめる。1．定常特性の理論解析とモデル化：インダイレクト型ハイブリッド回路を絶縁型DC-DCコンバータであるアクティブクランプフォワードコンバータの二次側同期整流回路として採用し，2つの回路状態における各電圧電流の振る舞いを解析し，デューティ比等に対する動作点を求める手法を確立した。さらに，インダイレクト型ハイブリッド回路の課題であったフライングキャパシタからの突入電流を抑制するための新たな回路トポロジーを提案し，実機実証を行った。このとき，主な回路状態は2つから4つに増加したが，同様な解析手法によってデューティ比等に対する動作点を求められることを示した。2．小型・高効率化を実現するための素子選定と回路設計：定常特性の理論解析とモデル化に基づいて素子選定に必要となる各素子にかかる電圧・電流等を明らかにし，インダイレクト型ハイブリッド回路の回路設計に必要となる情報を整理した。また，トランス巻き数比と降圧比の関係より，トランス巻き数比を削減することで小型・高効率化できる可能性を示した。さらに，フライングキャパシタからの突入電流を抑制することでキャパシタ容量を低減できる可能性があり，検討を進めている。3．負荷変動等を考慮したソフトスイッチング成立条件の明確化：トランスの励磁電流を利用した一次側回路のゼロ電圧スイッチングに着目し，各動作モードの詳細な回路解析を行い，負荷条件に対するソフトスイッチング動作の可否を検討した。