スイッチング電源のリップル発生を防ぐ方法
SWITCHの切り替えに伴い、インダクタLの電流も出力電流の実効値に応じて上下に変動します。そのため、出力端にもSWITCHと同じ周波数のリップルが発生します。これを一般にリップルと呼びます。これは出力コンデンサの容量とESRに関係します。
スイッチング電源のリップルの発生を抑えるにはどうすればよいでしょうか。スイッチング電源のリップル発生に対する当社の最終目標は、出力リップルを許容できるレベルまで低減することです。この目標を達成するための最も基本的な解決策は次のとおりです。
スイッチング電源のリップル発生
私たちの目標は、出力リップルを許容できるレベルまで低減することです。この目標を達成するための最も基本的な解決策は、リップルの発生を回避することです。まず、スイッチング電源のリップルの種類と原因を明確に理解する必要があります。
SWITCHの切り替えに伴い、インダクタLの電流も出力電流の実効値に応じて上下に変動します。そのため、出力端にはSWITCHと同じ周波数のリップルも発生します。これを一般にリップルと呼びます。出力コンデンサの容量とESRに関係します。このリップルの周波数はスイッチング電源の周波数と同じで、数十～数百KHzです。
また、スイッチは一般的にバイポーラトランジスタやMOSFETを使用しますが、どちらを使用しても、オンとオフのときに立ち上がり時間と立ち下がり時間があります。このとき、回路にはスイッチの立ち上がり時間と立ち下がり時間と同じ周波数または奇数倍のノイズが発生し、通常は数十MHzです。同様に、ダイオードDの逆回復の瞬間、その等価回路は抵抗器、コンデンサ、インダクタの直列接続であり、共振を引き起こし、数十MHzの周波数のノイズが発生します。これらの2種類のノイズは一般に高周波ノイズと呼ばれ、その振幅は通常リップルよりもはるかに大きくなります。
AC/DCコンバータの場合、上記2つのリップル（ノイズ）の他に、ACノイズもあります。周波数は入力AC電源の周波数で、約50～60Hzです。また、シェルをヒートシンクとして利用する多くのスイッチング電源のパワーデバイスによって発生する等価容量によって発生する一種のコモンモードノイズもあります。私は車載エレクトロニクスの研究開発に携わっているため、後者の2種類のノイズに触れる機会は少ないので、当面は考慮しません。
