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パワーエレクトロニクス変換器計算機

Buck / Boost / Buck-Boost DC-DCコンバータのデューティ比・電流リプル・電圧リプル・CCM/DCM動作モードをリアルタイム計算・波形表示。

回路パラメータ
コンバータ種類
入力電圧 Vin 12.0 V
出力電圧 Vout 5.0 V
スイッチング周波数 100 kHz
インダクタンス L 100 μH
コンデンサ C 100 μF
負荷抵抗 R 10.0 Ω
インダクタ電流波形(5サイクル)
CCM
デューティ比 D
IL平均値 (A)
IL リプル (A)
Vc リプル (mV)
推定効率 η
出力電力 (W)

理論メモ

Buck: $D = V_{out}/V_{in}$,  $\Delta i_L = \frac{(V_{in}-V_{out})D}{fL}$,  $\Delta V_C = \frac{\Delta i_L}{8fC}$

Boost: $D = 1 - V_{in}/V_{out}$,  $\Delta i_L = \frac{V_{in} D}{fL}$

CCM境界: $L_{crit} = \frac{(1-D)^2 R}{2f}$  →  $L < L_{crit}$ でDCMへ移行

設計メモ: 電流リプル率ΔiL/IL_avg ≤ 30% を目安にLを選定。スイッチング損失 P_sw ≈ 0.5×Coss×Vin²×f はMOSFET寄生容量Cossと周波数に比例して増大。高周波設計ではGaN/SiCデバイスが有利。

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