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(コラム) 4スイッチDCDコンバーター

◆まえがき
 このブログは、主に自分でやった電子工作の内容を書いてきました、いわゆる製作記事というスタイルです。ただ、製作記事は実際に作った後でないと書けないので、ネタ切れになりやすいという悩みがあります。それに話題の範囲もどうしても狭くなります。
 そんなことで、少し記事のスタイルを増やして、日頃思っていることなどをコラムという形で書いてみることにしました。これなら工作しなくても記事が書けます。

 ということで、コラムの最初の記事はタイトルの通り4スイッチDCDCコンバーターです。

◆DCDCコンバーターの方式
 電子機器の電源にはスイッチング方式のDCDコンバーターがよく使われます。その回路の解説が雑誌の記事などによく取り上げられます。電源をきちんと理解しておくことは重要です。その記事の構成としては、まず昇圧コンバーター、降圧コンバータの解説から始まり、だんだん複雑な回路が出てきて、最後は昇降圧コンバーターで締めくくられることが多いです。

 ここで私が気になっているのは最後に出てくる昇降圧コンバーターです。現在一番性能の良い昇降圧コンバーターは4スイッチのコンバーターと思うのですが、雑誌の記事では無視されていたり、出て来てもちょっとした紹介に留まっています。その代わりに解説されているのはSEPICコンバーターです。こういう記事を見るたびに、えー、なんで4スイッチコンバーターの解説が無いの?といつも不思議(不満)に思っています。 

◆昇降圧コンバーターの回路
SEPICと4スイッチ
 上の図の左はSEPIC、右は4スイッチコンバーターの構成図です。SEPICの解説はあちこちに書かれているので、そちらを見てください。

 右の4スイッチコンバーターはトランジスタがたくさんあって複雑そうに見えます。でもSwitch3がOFF,Switch4がON固定なら降圧コンバーターです。また、Switch1がON、Switch2がOFF固定なら昇圧コンバーターです。どちらの場合も同期整流方式になっているので高い効率が期待出来ます。ということで、4スイッチコンバーターはとても優れた回路だと思います。問題はスイッチング素子の数が多いことと制御が複雑になることです。でも、デバイス技術の進歩でこういう点は問題にはならなくなっています。何しろ効率が高いので省エネの点でも優れています。

 ということで昇降圧コンバーターの回路としては4スイッチコンバーターが決定版だと思います。事実、市販されている携帯機器などでは広く使われています。

◆記事で4スイッチコンバーターをもっと紹介して欲しい
 ここで一番残念に思うのは、電子工作関係の雑誌などの記事ではほとんど取り上げられていないことです。考えられる一番の理由は、4スイッチコンバーターはSMDパッケージの物しか無い(たぶん)ので実験(実装)が大変、ということではないかと思います。

 ここは雑誌のライターさんに頑張っていただいて、4スイッチコンバーターをもっと試してもらいたいと思います。SEPICやCukしか取り上げないと時代遅れになっちゃいます。

◆事例、市販品
 私が4スイッチタイプの昇降圧コンバーター (LTC3112) を作って特性測定をやったのは約4年前。バラック配線なのでこのまま何かに組み込むことは難しいです。でも特性はちゃんとした物を作ることが出来ました。リニアテクノロジーから4スイッチコンバーター用のデバイスがいろいろ出ています。

 4スイッチの昇降圧コンバーターの完成モジュールで現在手に入る物を調べると、ストリナから下記のモジュールが販売されていました。丁寧に探せばもっとありそうです。こちらはTIのデバイスが使われています。ただモジュールの値段がまだ高いです。
  https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12060
  https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=16370
  https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12085

残念ながら秋月には現時点で取り扱いは無いようです。(スイッチトキャパシタタイプはあります)。秋月で入手出来るようになると4スイッチコンバーターはもっと存在感が上がると思うのですが残念です。 秋月で扱うようになるとストリナのモジュールの価格も下がるかも? あと、Aliexpress とか探すとあるのかも知れません。

 ん、コラムということで軽い記事を書くつもりだったのですが、長くなってしまいました。次回のコラムは短く書きたいと思います。

 あと、SEPICにも良いところはあるので、その存在を全く否定するものではありません。その点は誤解のないようにお願いします。
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続編が楽しみです!

コラムの今後の記事をとても楽しみにしています。
ラジオペンチさんの幅広い知識や探求心から出てくる製作記事以外の「ネタ」は大歓迎です。

ストリナの製品は知っていましたが高いので買うまでには至りませんでした。「4スイッチコンバーター」であるとは知りませんでした。

SEPICは昇圧コンバーターをちょっと改造するだけで実現できるという記事が結構見つかり、興味有って情報収集したのですが、最近はLEDのVfがどんどん下がっているのでリチウムイオン充電池の電圧だけで十分まかなえるため実用化せず仕舞いでした。

re:続編が楽しみです!

mytoshiさん、おはようございます。

はい。軽い読み物ということで、書いてみたいと思います。と言っても記事を書く頻度はあまり変わらないかもです。
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