擬似共振コンバータにおける雑音ノイズと効率特性の解析

摘要

A quasi-resonant converter using flyback topology can be realized soft-switching with relatively simple circuit. However, a switching device with high withstand voltage is necessary to achieve complete zero voltage switching (ZVS) when the input voltage is high and it causes decrease of power efficiency because a switching device with high withstand voltage has relatively high on-voltage. Therefore, we analyzed efficiency and noise of a quasi-resonant converter with a low breakdown voltage and low on-voltage switching device under the condition of non-zero voltage switching (non-ZVS). We measured the noise and the efficiency of a quasi-resonant converter in the case of ZVS and non-ZVS using different types of transformer with several value of resonant capacitor. As to radiation noise over 30MHz, we found the followings by measurement: 1) Noise level over 30MHz becomes smaller as resonant capacitor becomes larger. 2) There is little difference of noise level over 30MHz between ZVS and non-ZVS.%フライバック方式を利用した共振コンバータは、比較的簡単な回路でソフトスイッチングが実現可能である。しかし、完全なゼロ電圧スイッチング（ZVS）を実現するためには、入力電圧によっては、耐圧の高い素子が必要となる。一般的に、耐圧の高い素子は比較的オン電圧が高く、電力効率低下の原因になる。そこで、低ノイズ化と高電力効率化の両立が可能な、非ゼロ電圧スイッチング（non-ZVS）について耐圧が低くオン電圧の低い素子をした場合、総合的にZVSのコンバータと比較して、すぐれた特性を示すことを以前に示した。本稿では、さらにその有効性を示すために解析を進めた。まず、いくつかのトランスと共振コンデンサを使い、ZVSの場合とnon-ZVS の場合の放射ノイズと電力効率を測定した。さらに、1次側のスイッチング素子の理想的な電圧波形にFFT 解析を行った。その結果、実測の場合と同様の傾向が得られることが分かった。以上より、擬似共振コンバータにおいてはnon-ZVS を使った場合に高電力効率と低ノイズが実現できる。