~パワエレ設計(スイッチング素子)~2018年1月24日ohara.yuji使用用途によりスイッチング素子は様々であり、ダイオード、サイリスタ、パワートランジスタをはじめ、IGBT、MOSFET等があります。パワエレの分野においては、スイッチングによる低損失な電力変換が最も重要となります。このスイッチング動作については、高周波成分の除去と損失の低減が課題となります。前者は、高い周波数で高速にON/OFFすることで、電流や電圧はパルス状の波形となり、必ず高調波成分が発生します。この高周波成分の除去には、LやCのフィルタが必ず必要となります。スイッチング周波数を高くすると、フィルタのカットオフ周波数も高く設定できます。フィルタのカットオフ周波数は、fc=1/2π√LCで決まるため、カットオフ周波数を大きくすると、LやCを小さくでき、小型化や高効率化に繋がります。後者は、損失の小さい素子を選定することが必要となります。スイッチング素子によって発生する損失は、導通損失とスイッチング損失の2つに分けられます。この2つの損失を合計したものが、スイッチング損失であり、素子の種類によって大きく変わります。■導通損失スイッチング素子がON状態であるときも、コレクタ-エミッタ間電圧は、ゼロになる訳ではありません。したがって、電流を流せば、必ず損失が発生し、次式で算出されます。Pon=Vce(sat)×Ic※Pon:導通損失(W)、Vce:コレクタ-エミッタ間の飽和電圧(V)、コレクタ電流(I)■スイッチング損失スイッチング素子が、ON/OFF時に電流や電圧が一瞬でゼロになる訳ではありません。したがって、切り替わりの際には、必ず損失が発生し、次式で算出されます。Psw=∫vce×icedt※Psw:スイッチング損失(W)、vce:コレクタ-エミッタ間電圧(V)、ic:コレクタ電流(A)これらを考慮した上で、仕様(性能/コスト)に見合う素子を選定する必要があります。»WTI社員と社長ブログ、テクノシェルパのブログです。お役立ち情報満載です。由来やロゴのコンセプトなどを掲載しています新卒採用情報はこちらへどうぞ中途採用情報はこちらへどうぞ技術者不足の時代、技術者は「雇う」から「創る」へわかりやすい技術解説です。