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CDEP147ME датащи(PDF) 22 Page - Sumida Corporation |
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CDEP147ME датащи(HTML) 22 Page - Sumida Corporation |
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22 / 156 page  22 DC-DC Converter Transformer 巻線部 EE core Drum + Ring core PWM PWM +B RL PWM / DC-DC コンバータ フェライトコアを大きく分類するとマンガン系とニッケル系に分かれます。 EEコアタイプはほぼ完全な閉磁路設計が可能です。 ドラム・リングコアタイプは、エアギャップが発生するため磁束が外部に漏れます。 コア材料 適応周波数 電力密度 価格 固有抵抗 Mn-Zn ∼1MHz 高価 低い Ni-Zn ∼300MHz 廉価 大 小 高い 磁気構造 コア材料 外形寸法 効率 コスト EE Mn-Zn ○ ○ △ Drum+Ring Ni-Zn △ △ ○ 2. 構成材料 3. 磁気構造 A. フェライト B. 電線 マンガン系コアの適応周波数は上限1MHz程度ですが、最近の発振周波数のトレンド は1MHzに近づいています。 ニッケル系コアの適応周波数は、2MHz∼3MHzです。 （高周波信号を扱うコアは 300MHz程度です。）ニッケル系コアは廉価でチョッパー方式に適しています。 トランスには通常ポリウレタン皮膜銅線が使用されています。 理由は絶縁皮膜が半田温度により溶解するため作業効率に優れるためです。 ポリウレタン皮膜銅線には皮膜厚さにより、0種、1種、2種、3種に分類されていま す。数字が大きくなれば皮膜が薄くなります。 皮膜が薄ければ、同じ巻き枠で多く巻けるため高インダクタンスが得られます。逆に 皮膜が厚ければ、高耐圧にする事が可能です。 ① 2種線がスタンダードタイプです。 ② 3種線は主に信号系フィルタに使用されます。 ③ 1種線は電源系トランスに使用されます。 更に高信頼性を要求される場合は、0種線又はポリアミド皮膜銅線などが使用されます。 また、電線の耐熱グレードは以下の様に分類されます。 C. 接着剤 フェライトコアとベース（ボビン）の熱収縮率が違うためクラックが発生し易くなる ため十分な検討が必要です。 エポキシ系、UV硬化系があります。UV硬化系は硬化しても粘性があるため熱収縮率 の異なる材料の接着に適しています。 コアを大きく分類するとマンガン系EEタイプとニッケル系ドラム・リングタイプに 分かれます。前者はコアの特性から効率が良く、小型にすることが可能です。 マンガン系コアは導電性があり、コアに直接巻き線する事が出来ません。 従って、ボビンに巻き線をするため製造工程が増えコスト高になります。 但し、構造上閉磁路に設計できるためノイズ低減が可能です。 ドラム・リングタイプは、 ドラムコアに直接巻き線が可能です。 また、コアが安価ですのでトランスも廉価に設計可能です。 ： 105℃ ： 120℃ ： 130℃ ： 155℃ A種 E種 B種 F種 リンギングチョーク方式 フォワード方式 チョッパー方式 （フライバック） PWM（パルス幅変調）方式が一般的です。 軽負荷時の効率向上と間欠発振防止に優れたPFM(パルス周波数変調)方式もあ ります。出力電圧の安定度が良くなります。 チョッパー方式の採用が可能です。2端子インダクタで回路構成可能（自励式は 4端子）です。 高効率、小型で廉価です。変圧比が大きい仕様や昇降圧併用タイプ、絶縁タイプは 出来ません。 ■ 他励式 ■ 単出力 C. 単出力・多出力 ■ 多出力 トランスの出力巻き線よりタップを取って多出力が可能。 出力電力の一番大きい端子からフィードバックを掛けると安定します。 多出力が可能な一般的なタイプです。部品点数が少なく制御が簡単です。 ■ フライバック方式 ■ フォアード方式 1. DC-DCコンバータの分類 A. 発振方式 1. 使用環境 2. 希望形名 3. 電気的特性 入力電圧 DC ± V∼ V (Typ. V) E. トランスの依頼をされる場合は下記項目をご提示下さい。 F. カタログ中の最大容量は下記の方法により算出したものです。 ■ 自励式（R.C.C.） B. 駆動方法 最大電力がフライバック方式に比べて約2倍扱うことが可能です。 入力電圧や負荷変動により周波数が変動します。 回路構成が簡単なので安価に出来ますが、ノイズは広帯域で放射されます。 V1 (AC, ＋. −) V2 (AC, ＋. −) V3 (AC, ＋. −) V4 (AC, ＋. −) ・使用電源 ・回路方式 ・使用半導体 フライバック方式入力電圧：＋12V 出力電圧：＋12V 効率：75％ 最大容量は使用条件により異なります。 項目 負荷電流範囲 最大出力電力 出力電力 Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. D. DC-DCコンバータ基本回路図 DC-DC Converter Transformer DC-DC Converter Transformer 1. Classification of DC-DC Converter Transformer A. Oscillation Configuration ■ Flyback Configuration (On-Off type) ■ R. C. C. Transformer can be configured to have multiple outputs. Fewer components are needed and design is easier to implement. Frequency is dependent on the input voltage and load fluctuation. Circuit design is easier and inexpensive, but noise radiation is larger. ■ IC controlled type PWM (Pulse Width Modulation) is one common method. PFM (Pulse Frequency Modulation) is an excellent method to improve efficiency and prevents the discontinuous oscillation under the condition of light load. The output voltage stability is very good. ■ Single output It can be designed the chopper circuit with inductor. It is inexpensive, high efficiency and a smaller footprint. However, it is not suitable for the application for large voltage gap between primary and secondary, step up & step (hybrid) type, and isolation type. ■ Multiple outputs You have an option of designing our transformers with multiple outputs. When considered feedback (From Secondary output to Primary Input), it's recommended that you select the output that has the largest wattage. ■ Forward Configuration (On-On type) Forward Configuration will perform twice as much of wattage output when compared to Flyback. B. Driving C. Single output/Multiple outputs Ringing choke method Forward method Chopper method (fry back) E. Please show us items below when ordering 1. Operating conditions. 2. Type of request. 3. Electrical specifications. Input voltage DC ± V∼ V (Typ. V) Item Min. Typ. Max. Output current (mA) Max. Output power Min. Typ. Max. V1 (AC, ＋. −) Output V2 (AC, ＋. −) voltage V3 (AC, ＋. −) V4 (AC, ＋. −) ・Kinds of power supply. ・Method of circuit. ・Semiconductor of use. F. Maximum power in this catalog works out the method below. Flyback method Vin :＋12V Maximum power is different depending on conditions. Vout :＋12V Efficiency :75% D. DC-DC CONVERTER BASIC CIRCUIT 2. Construction Materials A. Ferrite Advantages for using Manganese Versus Nickel Ferrite Core B. Wire The polyurethane copper wire has traditionally been used for transformers.The reason why we prefer to use the polyurethane copper wire is that it efficiently works better because of the ability to melt down the polyurethane by solder temperature. Please be advised that we may use various polyurethane copper wire that are classified by the thickness of the wire.They are classified as wire class 0, 1, 2, and 3. class 0 is the thinnest wire, while our class 3 is the thickest. When using thinner wire, higher inductance will be achieved by winding many turns in the same winding space. Additionally, when using a thicker wire, you will get the higher isolation voltage. ① Wire class 2 is a standard type. ② Wire class 3 is normally used in signal filter application. ③ Wire class 1 is normally used in power supply transformer application. If a higher reliability is required, we recommend you to use the wire class 0 or the polyamide covered copper wire. The temperature grades of the wire are also classified as follows; Wire Class A : 105˚C Wire Class E : 120˚C Wire Class B : 130˚C Wire Class F : 155˚C C. Glue 3. Core structure EE core type is completely shielded magnetically Drum and ring core type have the magnetic flux due to the having core gap. . Core structure Core material Dimensions Efficiency Price EE Mn-Zn ○ ○ △ Drum+Ring Ni-Zn △ △ ○ Ferrite Material Frequency Range Power Density Price Resistivity Mn-Zn ∼1MHz Large Expensive Low Ni-Zn ∼300MHz Small Imexpensive High We classify the ferrite core into two types, one is manganese and the other is nickel types. Manganese core for DC-DC can operate up to 1MHz. Nickel core for DC-DC can operate from 2MHz to 3MHz. The suitable frequency for nickel core type is 2MHz,3MHz. The maximum frequency in which the nickel core can operate is 300MHz. The nickel core type has a lower cost and is suitable for the chopper circuit. The types of glue that we use on our products are Epoxy and UV hard type glues. UV type is superior for using in higher heat environments. Due to the different heating points of contraction and expansion rates between ferrite core and base (bobbin), cracks may occur within the glue. To ensure not to occur this situation, it's important that our products don't exceed our specifications for operating and storage temperature. We use manganese core (EE type) and nickel core (drum & ring type). As manganese core is better efficiency, so we can design a transformer using a smaller platform to achieve an overall smaller footprint. The manganese core can achieve good characteristics of DC-DC converter. Due to the manganese conductivity, we can't wind directly around the core. Thus the plastic bobbin is required. It will increase cost, but we are able to design the magnetically shielded type for noise reduction. Regarding drum and ring type, we can directly wind to the drum core. It is inexpensive for transformer design because the core is a lower cost. Winding space EE core Drum + Ring core PWM PWM +B RL PWM / DC-DC コンバータ |
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