Power Analyzer by Keysight

Power integrity analysis at design time.

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パワーインテグリティ

電圧変動

電圧変動を防ぐ方法を知っていますか？電源の問題で最も一般的なタイプの一つが出力電圧の変動です。この問題は、入力電圧の変動、負荷電流の予期せぬ変化、フィードバック制御ループの不具合、スイッチング周波数の問題、コンポーネントの許容差、温度変動、および部品の経年劣化など、さまざまな要因によって引き起こされます。この記事では、出力電圧の変動の原因を簡単に探り、これらの問題を解決し、防止する方法についての洞察を提供します。入力電圧の変動電源（またはレギュレータチップ）への入力電圧は、レギュレータチップの絶対最大/最小限界を超える可能性があります。レギュレータ/コントローラチップはこれらの変動を処理できず、変動の頻度に応じて、出力電圧が低下したり、増加したり、または大量のリップルが発生する可能性があります。例えば、テキサス・インスツルメンツ社の有名なLM2576-5.0 [1] レギュレータチップのアプリケーション図（図1）をご覧ください。入力電圧の変動範囲は7-40V（HVバージョンでは60V）であることが明記されています。別の例として、Power Integrations社のLNK30Xチップ（図2）[2]があります。ここでは、入力AC電圧が265VACを超えてはならず、85VAC以下になってはならないと記載されています。そうでないと、特に負荷がかかった場合に出力電圧が変動する可能性があります。電源が、最小/最大範囲内であっても、入力で急激な大きな電圧変動に対処できない場合があることに注意する必要があります。これも出力電圧の変動を引き起こす可能性があります。図1 LM2576-5.0 バックコンバータチップのアプリケーション図図2 LinkSwitch-TN ユニバーサル入力、12V-120mA出力負荷変更電源は、負荷電流の急激な変化に対応できない場合があり、その結果出力電圧が変動することがあります。例えば、電源の電流供給能力が最大3Aで評価されている場合、負荷が突然4Aを引き出した場合、これが周期的に発生すると、出力電圧が低下し変動することになります。さらに、負荷の電流が限定された範囲内で変動する場合でも、電源は「負荷ステップ応答」に対して調整およびテストされなければなりません。これは、DC負荷を使用して行います。簡単に言うと、DC負荷は周期的に負荷パルス（例：低電流レベル：1A、高電流レベル：3A）を供給出力に適用し、出力電圧がリンギング（振動）を起こさないか監視します。これは、負荷電流が大幅に頻繁に変更される可能性があるアプリケーション、例えばドライバーがヘッドライト、加熱要素などを頻繁にON/OFFするかもしれない車などで、必要なテストです。図3は調整されていない電源[3]を、図4は負荷ステップ応答テストに合格した改良/調整された電源[3]を示しています。図3 調整されていない電源（ピンク：電流パルス、黄色：出力電圧、オレンジ：出力電圧（4P-平均）

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