昇圧型DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀの効率解析 - Gunma University...概要 •...

昇圧型DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀの効率解析

群馬大学

松田順一

2015年6月14日

1

概要

• スイッチングレギュレータ概要

• 昇圧型DC-DCコンバータ解析（多灯白色LEDドライバー）

– 不連続、臨界、連続モードに於ける解析

• 主なエネルギー損失

• エネルギー効率計算手順とｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ結果

– 各ノードの電圧・電流の時間変化

– 各特性の周波数依存性 • 効率、ﾋﾟｰｸ電流/許容電流比、ﾋﾟｰｸ電流、ﾃﾞｭｰﾃｨ比、ﾘｯﾌﾟﾙ電圧、

スイッチングTr消費電力

– スイッチングTr特性のゲート幅依存性 • 消費電力とスイッチング用MOSFETのRON、効率とﾁｯﾌﾟ総原価

「群馬大学アナログ集積回路研究会第４９回講演会（2006年10月13日）」から作成

2

ｽｲｯﾁﾝｸﾞﾚｷﾞｭﾚｰﾀの基本構成

DC-DCコンバータ

ドライブ PWM 誤差増幅

VoVi

Vr

3

スイッチングによるコイルの起電力

-

+

電流+

-

電流

4

DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀの基本回路

ViVo

－

＋

ViVo

＋

－

ViVo

＋

－

降圧型昇圧型

昇降圧型 5

昇圧型DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀ回路図ー負荷：白色LEDー

L

SW Tr C

白色LED

ミラーTr

Vi

VOIi Io

VgSW

6

不連続モード時の電流の時間変化

IP

Ii

tTON TOFF

T

TF TON TOFF

T

VgSW

t

7

エネルギーの流れ

• TON時

– コイルへのエネルギー蓄積

• TOFF（TF）時

– TON時にコイルに蓄積されたエネルギーの放出

– 電源からのエネルギー供給

– ダイオードを通して負荷へのエネルギー供給

8

不連続モードの解析１（コイルのエネルギー蓄積と放出）

放出エネルギー　　　

れるエネルギー間にコイルから放出さ

　　　　　

流の間コイルに流れる電

　

らの供給エネルギー）るエネルギー（電源か間にコイルに蓄えられ

　　　　　　　


　

22

2

0

222

0

2

1

2

1

2

1

2

1

1,,

PFoi

T

ioiCF

F

oii

F

PioF

F

PF

ioi

F

PONi

T

iiON

ON

ONi

iiP

ON

Pi

ON

Pii

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LITL

VVdtIVVE

T

VVdt

dIL

T

I

L

VVtT

T

ItT

L

VVI

T

LITL

VdtIVE

T

Tf

T

TDV

dt

dIL

Lf

DVI

T

I

L

Vt

T

It

L

VI

T

F

ON

9

不連続モードの解析２（電源から供給されるエネルギー）

FONONi

FONi

ONi

FONIN

FON

ON

Pi

F

PioFON

iFPi

Fioi

T

Fio

i

T

iiF

F

P

ON

Pi

F

Pio

io

ONiF

F

TTTL

VTT

L

VT

L

VEEE

TT

T

I

L

V

T

I

L

VVTT

L

VTIV

TL

VVVdttT

L

VVVdtIVE

T

IT

I

L

V

T

I

L

VV

VV

TVT

T

FF

22

1

2

1

,2

1

2

1

2

,,

222

2

2

2

00

　　

ネルギー）るエネルギー（入力エ間に電源から供給されと

　　　　　　　

　

るエネルギー間に電源から供給され

消去　　　　　　　

は以下で与えられる。

10

不連続モードの解析３（出力電圧と負荷側消費電力）

oii

oiONi

o

oo

i

o

ii

o

ONio

oioONiF

FONONi

ooo

IN

IVLf

DVIV

LT

TVP

PI

VLfI

DVV

LTI

TVV

VVVTVT

TTTLT

VIVP

TE

22

22

2

2222

2222

2

　

の別の式が求まる。をかけるととなる。これに、

　

を求めると、を代入してとなる。上式に

　　　

費電力はれるとすると、その消の間に負荷側で消費さが

11

臨界モードの解析

となる。

　

から力電圧は、また、臨界モードの出

　　

以下で表される。

になる場合であり、がは不連続モードの臨界モードの

　

と同じで以下になる。は不連続モードの場合臨界モードの

ii

OFF

ONo

ioONiOFF

Pii

ONi

OFFONONi

o

OFFFo

iON

iP

P

VD

VT

TV

VVTVT

IVDLf

VT

L

VTTT

LT

VP

TTP

Lf

DVT

L

VI

I

1

11

2

1

222

222

12

連続モード時の電流の時間変化

T

TOFFTON

t

VgSW

T

TOFFTON

臨界モード

連続モードIP

IB

t

Ii

13

連続モードの解析１

（コイルのエネルギー蓄積と放出）

放出エネルギー　　　

れるエネルギー間にコイルから放出さ

　　　　　


　

らの供給エネルギー）るエネルギー（電源か間にコイルに蓄えられ

　　　　　　


　

22

0

22

0

2

1

2

1

2

1

BP

T

ioiCF

OFF

oii

OFF

BPio

OFF

BPP

ioPi

OFF

BPBPONi

T

iiON

ON

ii

ON

BPi

ON

BPB

iBi

ON

IILdtIVVE

T

VVdt

dIL

T

II

L

VVt

T

IIIt

L

VVII

T

IILIITVdtIVE

T

Vdt

dIL

T

II

L

Vt

T

IIIt

L

VII

T

OFF

ON

14

連続モードの解析２

（電源から供給されるエネルギー）

　　

費電力はれるとすると、その消の間に負荷側で消費さが

　　　

　

ネルギー）るエネルギー（入力エ間に電源から供給されと

　　　　　　

　　

るエネルギー間に電源から供給され

BPiooo

IN

BPi

OFFONIN

OFFON

ONOFF

ON

BPiBPBPi

BPOFFi

T

OFF

BPPi

T

iiOFF

OFF

IIVIVP

TE

TIIV

EEE

TT

TTTT

II

L

VIILTIIV

IITVdtt

T

IIIVdtIVE

T

OFFOFF

2

1

2

1

,2

1

2

1

2

22

00

15

連続モードの解析３（出力電圧とピーク電流）

ONi

i

oBON

i

i

oP

BPioONBP

ii

OFF

ONo

o

OFF

BPioOFF

ON

BPiON

OFFON

TL

V

V

PIT

L

V

V

PI

IIVPTII

VD

VT

TV

V

T

II

L

VVT

T

II

L

VT

TT

2,

2

2/

1

11

　　　

以下で表される。

から、　時の関係式とは、上記と

じ臨界モードの場合と同　　　

は、以下で表される。

時：、　時：　　

時の下記の関係から時と

16

主なエネルギー損失

• SW TrのRONによる損失

• SW Trのゲートへの充放電による損失

• SW Trのターンオフ時のもれ電流による損失

• SW Trのターンオン時のもれ電流による損失

• ミラーTrの消費電力による損失

• ダイオードの順方向消費電力による損失

• コイルの内部抵抗による損失

17

RONの導出

tGS

tGSeff

DS

DSON

ON

SDeff

ox

DStGS

tGSeff

DS

DSDS

VV

VV

I

VR

R

RR

L

WC

VVVVV

I

IV

0

00

00

0

1

1

MOSFET

　

は以下になる。となる。上式から

　　　

　　　

　

はの線型領域において、の低い

18

RDとRSがある場合の電流式

tGSeff

DStGS

tGSSD

DStGSDS

tGSSDtGS

tGS

DS

DS

DSdsgs

SDDSDSdsGSSDSGSgs

dstgs

tgs

DS

DSDSSD

VV

VVV

VVRR

VVVI

VVRRVV

VV

V

I

IVV

RRIVVVRIVV

VVVVV

I

VIRR

11

1

Tr

,

1

0

00

0

00

0

0

0

　　

　　

ると、の式に代入して整理すをとでは成立する。

る高耐圧側のみドリフト層のあ上記近似は、ドレイン

　　　　

　

以下になる。

ての低い線型領域においはがある場合、と

19

SW TrのRONとｹﾞｰﾄ容量による消費電力

　　　充電と放電の合計充電または放電時　

る消費電力のゲートの充放電によ

　　

　連続モードの場合

　　　　

の場合　不連続と臨界モード

による消費電力時

22

22

2

0

2

2

0

1

2

1

SWTr

3

1

3

1

ddGCddGC

GC

BBPPON

T

ON

BPB

ONRON

ONPON

T

ON

PONRON

RONONON

VCT

PVCT

P

P

DIIIIRdttT

III

T

RP

T

TDDIRdtt

T

I

T

RP

PRT

ON

ON

20

（注）この電力はSWTrを駆動するPre-Driverのオン抵抗で消費される

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の回路

SW TrPre-driver

Vg Vd

id

容量Cd

in

idSW

VdSW

ip

Vg Vd

t tt

VgSW

21

プリドライバーTrの入出力電圧

Vd Vg

Vd,Vg

tt1 t3t2t0 t6t5t4

Vcc

Vtn

|Vtp|

PTr offPTr飽和PTｒ線型

NTｒ飽和 NTｒ線型NTr off

Vg1

Vg4

Vg3

Vg2

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

① OFF 線型

② 飽和線型

③ 飽和飽和

④ 線型飽和

⑤ 線型 OFF

⑥ 線型 OFF

NTr PTr

22

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力導出概要

• 近似 – SWTrのゲート容量Cdの電荷はﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのみのONにより放電

（p-chTr：OFF）

• ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrの飽和電圧Vdsatを導出 – 3次方程式から導出

• ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのｹﾞｰﾄ電圧の時間変化（線型）に対するﾄﾞﾚｲﾝ電圧Vdの変化導出 – 飽和領域⇒線型領域（ Vdsatで場合分け）

• SWTrのｹﾞｰﾄ電圧Vgsw（=Vd）の時間変化に対するﾄﾞﾚｲﾝ電圧Vdswの変化導出 – 線型領域⇒飽和領域（ SWTｒ飽和電圧で場合分け）

• SWTｒの線型領域から飽和領域までのｴﾈﾙｷﾞｰ累積

23

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力１（１）－ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのVdsat導出１－

tg

dsatdsatdsatccd

tgdsatccd

V

Vgtg

t

ttg

V

Vdd

ox

F

ddtgdn

g

dsat

g

VVVV

aVVC

VVa

VVC

dVVVa

dtVVdVC

L

WC

dt

dVCVVii

atV

V

VccV

g

t

dsat

cc

332

3

3

22

2

6

6

22

,22

1,2

Tr 0

chTr-

33

1

飽和条件　　　　　　

　　　

　　　

　　　　　

　　

を求める。飽和電圧

線型　　動作領域：飽和　　：　

。のみの動作を考慮するイバーのｎ簡単化して、プリドラ

24

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力１（２）－ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのVdsat導出２－

ccdd

dsat

dsat

ccd

dsatd

dsat

dsat

VaC

qaC

p

pqq

z

pqq

y

zyV

V

VaC

VaC

V

V

22

3

32

3

32

22

3

6,

6

2

27

4

,2

27

4

066

　　　

　　　

　　

は以下の如くになる。３次方程式を解いて

　　　　

３次方程式になる。に関する式は、以下の

25

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力２（１）－ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのｹﾞｰﾄとﾄﾞﾚｲﾝ電圧時間変化－

sdlddld

lnln

ldld

lglg

ccddtg

tgn

gg

tdsatggt

llCQVV

tii

QQ

taVV

VVQVV

VVi

VaatV

VVVVV

,2,1,0/

SWT2

,0,

2

:

:

1,0,1,

,1,

,1,

,1,

0,0,0,

2

3

･･･　　　　

ｒゲート放電電荷　　　　

　　　

初期値　　　　　　

飽和領域での電流　　　　

）：ゲート電圧線型変化定数（　　　　

飽和領域

26

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力２（２）－ﾌﾟﾘﾄﾞﾗｲﾊﾞｰn-chTrのｹﾞｰﾄとﾄﾞﾚｲﾝ電圧時間変化－

ldmddmd

mnmn

mdmd

mgmg

lddlddlggg

ddtgn

ccgg

mmCQVV

tii

QQ

taVV

VVQQVVV

VVVVi

VVV

sss

,2,1,0/

SWT2

,,

2

:

1,0,1,

,1,

,1,

,1,

1,0,1,0,1,30,

2

3

･･･　　　　　　

ｒゲート放電電流　　　

　　

初期値　　　　

線型領域での電流　　　

線型領域

27

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力３（１）－SWTｒ ON時の回路方程式とSWTr線型領域の電流式－

SW

ndSWtngSWtngSW

ndSW

oxSWndSWndSWtngSWSWndSW

dSW

lndSWi

ndSW

indSW

ndSW

iVVVVV

L

WCVVVVi

V

nnVVLdt

di

VVdt

diL

,

2

,,

,

2

,,,,

,

,

,

,

822

2

1

SWTr:,2

SWT

,2,1,0,1

ONSWT

　　　　

　　　

は以下になる。ｒのドレイン電圧線型領域での

･･･　　　　　　　

　　

になる。時の回路方程式は以下ｒが

28

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力３（２）－SWTr線型領域の消費エネルギー－

）　（　　

ーは、以下になる。後の累積消費エネルギ

を求める。から）と（

･･･　　　

める。後のドレイン電流を求時間ステップ

　　　　　　

電流の初期値ゲート電圧とドレイン

0,

,2,1,0,

,

0,1,1,,1,

1,1,,1,

,

,1,

0,

0,0,0,0,

SWOFFndSWndSWnSWOFFnSWOFF

ndSWndSWndngSW

l

ndSW

ndSWndSW

dSW

dSWPdSWccdgSW

EtViEE

t

ViVV

nntdt

diii

t

dt

diVIiVVV

29

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力３（３）ーSWTr飽和領域の電流式とドレイン電圧の近似－

　で近似　　　

電力が逆転）　（コイルにかかる起　　　

であるから、

の場合である。は初期値

･･･　　　

は以下になる。ドレイン電流

のの飽和領域　

omdSW

dSW

mdSWmdSWmgSWmgSW

ngSWmgSWdSW

stmgSWSW

mdSW

dSW

dSWdsatSWtgSW

VV

dt

di

iiVV

VVi

mmVVi

i

VVVV

l

1,

1,,1,,

1,,0,

2

,,

0

,2,1,0,2

SWTr

30

SW Trﾀｰﾝｵﾌ時の消費電力３（4）ーSWTr線型領域から飽和領域の消費エネルギー－

T

EP

E

mmtViEE

EE

t

s

s

l

mSWOFF

SWOFF

mSWOFF

somdSWmSWOFFmSWOFF

nSWOFFSWOFF

1,

1,

1,,1,

1,0,

SWTr

,2,1,0

,

SWT

　

以下になる。この場合の消費電力は

エネルギーになる。はターンオフ時の消費

まで累積を取ると、が充分ターンオフする

･･･　　　

　　

ーは以下になる。毎の累積消費エネルギ

領域までのｒの線型領域から飽和

31

ミラーTr消費電力

）列の　（　　　　　　

は、以下となる。の消費電力したがって、ミラー

　　　

は、以下で表される。この場合の飽和電圧

ミラー　　　　　

　　　　　

なる。のゲート電圧は以下とミラー

とすると、を流れる電流を一列の

LED

Tr

Tr:,2

,2

Tr

LED

2

mVmIPVIP

P

VVV

V

L

WCVVII

VI

V

I

dsatLEDTMRdsatLEDMR

MR

tgMR

dsat

dsat

oxMRtgMR

MRMRLED

t

MR

LEDgMR

LED

32

コイル内部抵抗の消費電力１（不連続モード）

DVV

VIRPPP

T

DVV

VIRdttT

T

I

T

RP

T

T

TDDIRdtt

T

I

T

RP

RT

io

oPCOILOFFCOILONCOILCOIL

io

iPCOIL

T

F

F

PCOILOFFCOIL

OFF

ONPCOIL

T

ON

PCOILONCOIL

ONON

F

ON

2

,,

2

2

0

,

2

2

0

,

3

1

3

1

3

1

SWTr

　

、以下で表される。の期間での消費電力は

　　

時

　　　

に以下になる。による消費電力と同様の時

不連続モードの場合

33

コイル内部抵抗の消費電力２（臨界モード）

2

,,

2

2

0

,

2

2

0

,

3

1

13

1

3

1

SWTr

PCOILOFFCOILONCOILCOIL

PCOIL

T

OFF

OFF

PCOILOFFCOIL

OFF

ONPCOIL

T

ON

PCOILONCOIL

ONON

IRPPP

T

DIRdttTT

I

T

RP

T

T

TDDIRdtt

T

I

T

RP

RT

OFF

ON

　


　　

時

　　　

に以下になる。による消費電力と同様の時

臨界モードの場合

34

コイル内部抵抗の消費電力３（連続モード）

22

,,

22

0

2

,

,

22

2

0

,

,

3

1

13

1

3

1

BBPPCOILOFFCOILONCOILCOIL

BBPPCOIL

T

OFF

OFF

BPB

COILOFFCOIL

OFFCOILCOILOFF

BBPPCOIL

T

ON

BPB

COILONCOIL

ONCOILCOILON

IIIIRPPP

T

DIIIIR

dttTT

III

T

RP

PRT

DIIIIRdttT

III

T

RP

PRT

OFF

ON

　　


　　　　　　

　　


　　


連続モードの場合

35

ダイオードの消費電力

と同じになる。

分して得られる結果を掛け、それを時間積を流れる電流に

オード、臨界、連続）でダイは、各モード（不連続上記

で表される。

　　

とすると、列）を流れる電流を全体（とし、

を一定は、順方向の電圧降下ダイオードの消費電力

F

D

FLEDD

LED

F

V

P

VmIP

mIm

V

LED

36

効率

制御部での消費電力　　　　

よる消費電力：コイルの内部抵抗に　　　　

費電力：ダイオードによる消　　　　

による消費電力全ミラー　　　　

電流による消費電力のターンオン時の漏れ

電流による消費電力のターンオフ時の漏れ　　　　

費電力のゲート容量による消：　　　　

による消費電力の：　　　　

）による消費電力出力部の負荷（　　　　

：入力電力　　　　

　　

は、以下で表される。全体の効率

:

Tr:

SWTr:

SWTr:

SWTr

SWTr

LED:

CTL

COIL

D

TMR

SWON

SWOFF

GC

ONRON

o

in

CTLCOILDTMRSWONSWOFFGCRONo

o

in

oT

T

P

P

P

P

P

P

P

RP

P

P

PPPPPPPPP

P

P

P

37

エネルギー効率計算手順概要

• 出力の消費電力算出

– LEDの場合：LEDの数（並列×直列）

• 出力電流×出力電圧＝負荷側（出力）の消費電力

• 臨界モードの周波数算出

– Lの入力⇒fｃｒの算出

• 各特性の周波数依存性の抽出

– f<fcr:不連続、 f=fcr:臨界、 f>fcr:連続

– デューティ比、ﾋﾟｰｸ電流

– エネルギー損失の抽出

– エネルギー効率の計算

38

臨界時の各特性の時間変化

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20

時間（ns）

Vg,

Vd,

Vds

w (

V)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

idsw

(A

)

Vg(V)

Vd(V)

Vdsw(V)

idsw(A)

39

連続時の各特性の時間変化

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20

時間（ns）

Vg,

Vd,

Vds

w (

V)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

idsw

(A

)

Vg(V)

Vd(V)

Vdsw(V)

idsw(A)

40

不連続時の各特性の時間変化

0

5

10

15

20

25

30

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

時間（ns）

Vg,

Vd,

Vds

w (

V)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

idsw

(A

)

Vg(V)

Vd(V)

Vdsw(V)

idsw(A)

41

効率の周波数依存性

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

100 1000 10000

効率

（％

）

周波数（ｋHz）

効率の周波数依存性（Vin=7V) ｺｲﾙDE2812C

効率(1.2)

効率(2)

効率(3.3)

効率(4.7)

効率(6.8)

効率(10)

42

インダクタンス

単位μH

効率の周波数依存性

効率の周波数依存性（Vin=12V) 　ｺｲﾙDE2812C

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

100 1000 10000

周波数　（ｋHz)

効率

　（％

）

効率(1.2)

効率(2)

効率(3.3)

効率(4.7)

効率(6.8)

効率(10)

43


単位μH

ﾋﾟｰｸ電流/許容電流比の周波数依存性

ﾋﾟｰｸ電流/許容電流比の周波数依存性　(Vin=7V)　ｺｲﾙDE2812C

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

350%

400%

450%

100 1000 10000

周波数　（ｋHz）

ﾋﾟｰ

ｸ電

流/許

容電

流比

　（％

）

電流比(1.2)

電流比(2)

電流比(3.3)

電流比(4.7)

電流比(6.8)

電流比(10)

44


単位μH

ﾋﾟｰｸ電流/許容電流比の周波数依存性

ﾋﾟｰｸ電流/許容電流比の周波数依存性　（Vin=12V)　ｺｲﾙDE2812C

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

350%

400%

450%

100 1000 10000


ﾋﾟｰ

ｸ電

流/許

容電

流比

　（％

）

電流比(1.2)

電流比(2)

電流比(3.3)

電流比(4.7)

電流比(6.8)

電流比(10)

45


単位μH

ﾋﾟｰｸ電流の周波数依存性

ピーク電流の周波数依存性　(Vin=7V) ｺｲﾙDE2812C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

100 1000 10000


ピー

ク電

流　

（A

）ﾋﾟｰｸ電流(1.2)

ﾋﾟｰｸ電流(2)

ﾋﾟｰｸ電流(3.3)




46


単位μH

ピーク電流の周波数依存性

ピーク電流の周波数依存性　（Vin=12V)　ｺｲﾙDE2812C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

100 1000 10000


ピー

ク電

流　

（A

) ﾋﾟｰｸ電流(1.2)






47


単位μH

デューティ比の周波数依存性

デューティ比の周波数依存性　（Vin=7V) ｺｲﾙDE2812C

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

100 1000 10000


デュ

ーテ

ィ比

　（％

）ﾃﾞｭｰﾃｨ比(1.2)

ﾃﾞｭｰﾃｨ比(2)

ﾃﾞｭｰﾃｨ比(3.3)




48


単位μH

デューティ比の周波数依存性

デューティ比の周波数依存性（Vin=12V)　ｺｲﾙDE2812C

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

100 1000 10000


デュ

ーテ

ィ比

　（％

）ﾃﾞｭｰﾃｨ比(1.2)






49


単位μH

SW Tr消費電力の周波数依存性

SW Tr消費電力の周波数依存性　(Vin=7V)　ｺｲﾙDE2812C

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

100 1000 10000


SW

　T

r消費

電力

　（m

W)

SW Tr消費電力(1.2)

SW Tr消費電力(2)





インダクタンス単位μH

50

SW Tr消費電力の周波数依存性

SW Tr消費電力の周波数依存性　（Vin=12V)　ｺｲﾙDE2812C

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

100 1000 10000


SW

Tr消

費電

力　

（m

W)







51

インダクタンス単位μH

SW Tr消費電力とRONのゲート幅依存性

SW Tr消費電力とRONのゲート幅依存性（連続f=2MHz） (Vin=7V) DE2812C

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20

ゲート幅　（ｃｍ）

消費

電力

　（ｍ

W）

0

100

200

300

400

500

600

700

800

RO

N (mΩ

）

Tr(C)消費電力(連続）

Tr（R)消費電力（連続）

Tr off 消費電力（連続）

ﾐﾗｰTr消費電力

ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ消費電力（連続）

ｺｲﾙ消費電力（連続）

RON

D Tr GW=1500μ m

52

SW Tr消費電力とRONのｹﾞｰﾄ幅依存性

SW Tr消費電力とRONのゲート幅依存性　（不連続f=2MHz）　(Vin=12V) DE2812C

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20


消費

電力

　（ｍ

W）

0

100

200

300

400

500

600

700

800

RO

N （

mΩ

）

Tr(C)消費電力(不連続）

Tr（R)消費電力（不連続）

Tr off 消費電力（不連続）


ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ消費電力（不連続）

ｺｲﾙ消費電力（不連続）

RON

D Tr GW=1500μ m

53


SW Trの消費電力とRONのゲート幅依存性　(不連続f=2MHz) (Vin=12V) DE2812C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25


消費

電力

　（ｍ

W）

0

100

200

300

400

500

600

700

800

RO

N （

mΩ

）







RON

D Tr GW=3000μ m

54


SW Trの消費電力とRONのゲート幅依存性　(不連続f=1MHz) (Vin=12V) DE2812C

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25


消費

電力

　（ｍ

W)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

RO

N　

（mΩ

）







RON

D Tr GW=3000μ m

55

SW Tr効率とﾁｯﾌﾟ総原価のｹﾞｰﾄ幅依存性

SW Trの効率とチップ総原価のゲート幅依存性(不連続ｆ=2MHz)(Vin=12V) DE2812C

90%

91%

92%

93%

94%

95%

96%

97%

98%

99%

100%

0 5 10 15 20 25


効率

　（％

）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

チッ

プ総

原価

　（a.u

.）

ｴﾈﾙｷﾞｰ効率(Tr)（不連続）

ｴﾈﾙｷﾞｰ効率（不連続）

推定ﾁｯﾌﾟ総原価

D Tr GW=3000μ m

56

昇圧型DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀの効率解析 - Gunma University...概要 •...

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