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グリーン・エレクトロニクス 【シリーズ一覧へ】

フリーの回路シミュレータで動かしながら検証する

グリーン・エレクトロニクス No.7

D級パワー・アンプの回路設計

トランジスタ技術SPECIAL編集部 編
B5判 128ページ(2C:96,1C:32)
CD-ROM付き
定価2,808円(税込)
JAN9784789848374

2012年1月1日発行

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 一般に電力増幅回路は,その動作級(operating class)によってA級,B級,C級に大別されてきました.A級動作は低ひずみですが効率が低く,C級動作は高効率ですがひずみが多いというようなトレードオフがあり,これらは用途によって使い分けられてきました.低ひずみ特性が重要な高級オーディオ・アンプにはA級,効率を考慮するならB級,位相特性などを重要視しない高周波パワー・アンプなどではC級…といった具合です.ところが近年,「D級アンプ」という新しい動作級による電力増幅方式が普及してきています.D級アンプの設計に際しては,従来の「電力増幅回路」という考えかたではなく,出力部を「電力変換回路」としてとらえる必要があります.
 特集では,このD級パワー・アンプの各種回路方式を取り上げて解説し,それぞれの動作をシミュレーションで検証しながら比較していきます.シミュレーションには,付属CD-ROMに収録している回路シミュレータ“SIMetrix/SIMPLIS Intro”を使用します.


目次

第1部 準備編

 シミュレータの種類から正しい使用法まで
第1章 パワー・エレクトロニクスのシミュレーション技術
 ■ PEシステムの特徴
 ■ PEシステムで使えるシミュレータ
 ■ PEシステムでシミュレータを使いこなす方法

 DC-DCコンバータの解析を例にして…
第2章 PE系回路シミュレータ“SIMPLIS”入門
 ■ シミュレーション回路の作成
 ■ シミュレーションの実行

 A級,B級,C級アンプとD級アンプの相違
第3章 増幅器から変換器への転換
 ■ D級アンプは電力変換器
 ■ シミュレーションで損失を比較する
 ■ コラム B級アンプの効率計算


第2部 実践編

 シミュレーションによる動作検証を行うまえに
プロローグ PWM方式D級パワー・アンプの構成と方式

 PWM波形のスペクトラム分析
第4章 PWM方式D級パワー・アンプの変調方式を検討する
 ■ 三角波比較型とのこぎり波比較型の変調ノイズ ?ハーフ・ブリッジPWM波形のスペクトラム分析
 ■ フル・ブリッジの変調ノイズを調べる ?フル・ブリッジPWM波形のスペクトル分析

 ハーフ・ブリッジD級パワー・アンプで検証する
第5章 デッド・タイムと高調波ひずみとPSRR
 ■ デッド・タイムで生じるひずみを自励発振式と三角波比較型他励発振式で比較
 ■ 自励発振式と他励発振式のPSRRを比較する
 ■ 方形波比較型他励式と三角波比較型他励式のPSRR
 ■ 電圧モード自励発振型のスイッチング周波数の変動を小さくする

 基本特性を電圧モードと比較しながら検討する
第6章 電流モードのハーフ・ブリッジD級パワー・アンプ
 ■ 電流モード自励発振式の基本特性
 ■ 電流モード三角波比較他励式の基本特性
 ■ 電流モードと電圧モード自励発振式のPSRR
 ■ 電流モード自励発振式を定電圧出力に変換する

 波形ひずみや素子の破壊を招く
第7章 電源電圧が変動するパンピング現象とその対策
 ■ パンピングのメカニズム
 ■ パンピングの対策方法

 制御部の設計が損失やEMCを左右する
第8章 フル・ブリッジ方式D級パワー・アンプの設計
 ■ フル・ブリッジ電力変換部の変換効率
 ■ 電力変換部を簡易モデル化する
 ■ 電流シャント・モニタとOPアンプの簡易モデル化
 ■ 制御部の設計
 ■ 過電流保護特性を改善する
 ■ コラム 位相余裕とゲイン余裕

Appendix-A SIMetrix/SIMPLIS Introのインストール手順と制限事項
 ■ インストールの手順
 ■ イントロ版の制限事項
Appendix-B 付属CD-ROMの内容と使用方法

 ディジタル・パワー・アンプへの応用も可能な
研究 ディジタル選択方式スイッチト・キャパシタ電源の設計
 ■ 寄生素子による電圧降下
 ■ 各種スイッチト・キャパシタ電源と特性解析
 ■ 2倍昇圧スイッチト・キャパシタ電源の試作
 ■ ディジタル選択方式スイッチト・キャパシタ電源
 ■ ディジタル・パワー・アンプへの応用

 高耐圧ならではの熱対策やサージ・ノイズ対策
デバイス 100-1200V耐圧のゲート・ドライバICの使い方
 ■ ブリッジ回路も1チップで簡単に駆動できる高耐圧ゲート・ドライバIC
 ■ ドライバIC一般のトラブル例:起動しない!
 ■ ドライバIC一般のトラブル例:出力波形が発振している!
 ■ 大電力を扱う際のトラブル例:チップ温度が定格温度以上になってしまう
 ■ 高耐圧ならではのトラブル例:サージ電圧で定格電圧を超えてしまう

 太陽電池の発電エネルギーを安定化して商用電源ラインに流し込む
解説 太陽電池用パワー・コンディショナの基礎知識
 ■ 働き
 ■ 分類
 ■ 特有の機能
 ■ 太陽電池の発電能力を100%引き出すMPPT制御
 ■ 電力系統を保護するために
 ■ 動作電圧の異なる太陽電池モジュールを接続する方法

 発光のしくみから寿命の長さまで
解説 照明用LEDの基礎知識
 ■ 人工光源のいろいろ
 ■ LEDの構造と発光のメカニズム
 ■ 高効率化の技術
 ■ 寿命の長さ

 放熱の必要性から故障率の考え方まで
解説 照明用LEDの発熱と寿命
 ■ LEDの効率
 ■ LEDの発熱と放熱
 ■ LEDのパッケージ
 ■ LEDの故障しにくさ
 ■ 一般照明用LEDパッケージの規格化



「D級/ディジタル・アンプの設計と製作」 (税込定価3,456円)
「電子回路シミュレータSIMetrix/SIMPLIS スペシャルパック」 (税込価格16,200円) 好評発売中!
「D級/ディジタル・アンプの設計と製作【オンデマンド版】」 (税込定価3,456円) 好評発売中!


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