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グリーン・エレクトロニクス 【シリーズ一覧へ】

付属デバイス“PrestoMOS"を実際に使いながら学ぶ…

グリーン・エレクトロニクス No.8

高速・高耐圧!パワーMOSFETの活用法

トランジスタ技術SPECIAL編集部 編
B5判 112ページ
デバイス3個付き
定価3,888円(税込)
JAN9784789848381

2012年6月1日発行

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 パワー・エレクトロニクスの分野では,スイッチング・ロスの低減や高温度環境下での動作特性に優れるデバイスが期待されています.産業機器やエアコン向けのインバータ,プラグイン・ハイブリッド・カーや電気自動車などに用いる充電器,さらに太陽光/風力発電などのDC-ACコンバータなど,多くの用途に向けた省電力化のキー・パーツとして,高速で高耐圧のパワー・デバイスが注目されているからです.
 本書に付属するPrestoMOS R5009FNX(ローム)は,低オン抵抗,低入力容量に加えて,内部ダイオードの高速化を実現したスーパージャンクションMOSFETです.内部ダイオードの高速化によって,外付けのファスト・リカバリ・ダイオードを削減することができ,回路動作の高速化と相まって機器の小型/軽量化が可能となります.
 本書では,付属のPrestoMOSを利用した回路を設計し,実際に動作させながら高速/高耐圧パワーMOSFETの活用法を解説します.

付属デバイス(実験用)
 スーパージャンクションMOSFET:PrestoMOS R5009FNX(ローム)×2個
 PWMコントローラIC:PWM01(CQ出版社)×1個

目次


高耐圧と高速性を両立させた新しいスーパージャンクションMOSFET
プロローグ PrestoMOSの特徴とラインナップ
■ 従来のスーパージャンクションMOSFETでの問題点…ボディ・ダイオード
■ PrestoMOSのメリット

ボディ・ダイオード特性を向上させたスーパージャンクションMOSFETが登場
第1章 MOSFETのボディ・ダイオードの重要性
■ スイッチング素子の選択
■ スーパージャンクションMOSFETの問題点…ボディ・ダイオード
■ インバータ回路におけるボディ・ダイオードの重要性

降圧/昇圧コンバータのスイッチング素子を例にして
第2章 パワー・エレクトロニクス回路で半導体素子に求められる特性
■ 代表的な役割は電力変換
■ 降圧コンバータを製作して動作させてみる
■ トランジスタを最新のMOSFET R5009FNXに交換して動作させる
■ スイッチング特性で他に重要な項目
■ 2SK1279は本当に効率が悪いのか

パワー・エレクトロニクス回路の変換効率を改善させる
第3章 同期整流回路とスイッチング・トランジスタの要求事項
■ 同期整流コンバータにはどのようなMOSFETを採用すればよいか
■ 同期整流型コンバータの特性を左右するMOSFETの逆導通ダイオードの特性を調べる
■ 逆導通ダイオードにリカバリ電流が流れるのはどのような条件か

パワー・エレクトロニクスの基本となるアーム回路を構成する
第4章 高効率スイッチングを実現するためのトランジスタ駆動回路
■ パワー・エレクトロニクス回路の基本を導き出す
■ トランジスタの駆動回路に要求される事項
■ 高電圧コンバータのハイ・サイド・トランジスタを駆動するための工夫

フォト・カプラや絶縁型駆動ICなどによる動作波形で見る
第5章 高電圧/高周波スイッチング回路に使用できるトランジスタ駆動回路
■ トランジスタ駆動回路の種類
■ MOSFET 駆動用フォト・カプラ
■ ハイ・サイド/ロー・サイド駆動専用IC
■ 1次-2次間が絶縁された高速スイッチングが可能な駆動IC

スナバ回路の実装とデッド・タイムの最適化
第6章 定数を最適化してスイッチング波形を整える
■ ゲート回路定数を整える
■ スナバ回路を整える
■ デッド・タイムを整える

DC200Vを50Hz/60HzのAC100Vに変換する
付属デバイス活用企画 PWM01とR5009FNXによるインバータ回路の設計
■ 回路構成と使用部品
■ MOSFETの損失をシミュレーションで予測する
■ 回路設計とシミュレーション
Appendix PWM01の仕様

発生のメカニズムと家庭用電気/電子機器の実態
電源高調波電流の解析
■ 1高調波電流と発生のメカニズム
■ 2高調波電流の大きさ
■ 3電力用コンデンサと第5次高調波電圧

高効率電源モジュールMPM01/04+部品3個で作れる
入力9〜40V,出力1.8〜24V/3AのコンパクトDC-DCコンバータ
■ 電源回路の種別
■ 降圧チョッパ型DC-DCコンバータ
■ DC-DCコンバータ・モジュールMPM01/04
■ MPM01/04を使用した電源ボードの製作

コイル搭載で2.5×2.0×1.0mm
DC-DCコンバータXCLシリーズの評価



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