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AC-DCコンバータとDC-DCコンバータの並列運転をしたいと考えております。目的としては、一つの負荷を駆動させる際、最初はAC-DCコンバータにて負荷を駆動し、その後DC-DCコンバータで負荷を駆動するように変更したいと考えており、AC-DCからDC-DCへ切り替える際に、一瞬でも停止区間を設けないようにする為に、AC-DCとDC-DCの並列区間を設けたいと考えております。市販品の電源装置を用いてこのようなことが可能でしょうか?
AC-DC、DC-DC共に負荷を十分補うことのできる容量のものを選定しています。
また、この方法が困難であれば、他に一瞬でも停止区間を設けないように切り替える方法は無いでしょうか?
お分かりの方がみえましたら御教示下さい。宜しく御願い致します。

A 回答 (7件)

>VFが小さいと逆電流が大きくオフ時の損失が大きくなる・・・


SBDは,VFと逆漏れ電流がトレードオフの関係にあります.
説明は,ここのp.7~にあります.
http://www.niec.co.jp/products/pdf/SBDFRD3.pdf

放熱については,ここのp.26に放熱設計があるから,
http://www.necel.com/nesdis/image/G12702JJAV0UM0 …
参照して必要な熱抵抗を出し,ヒ-トシンクのカタログからそれ以下の熱抵抗のものを探して使います.

電源の初歩的なことは,無料セミナーで教えてくれます.
初心者のための電源設計セミナー
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogspla …
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogspla …
受講して,直接講師に訊いてみたらどうでしょう.
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この回答へのお礼

貴重な御意見ありがとうございます。

基礎的なことから学んでいきたいと思います。

ありがとうございました。

お礼日時:2008/11/03 22:26

No.3です。


>双方のコンバータの出力に1個づつダイオードを接続し、結合するという理解で…
それでよいです。
なお、出力24V100Wでは4Aですから、ダイオードの規格としては、逆耐電圧24V以上、順電流4A以上となります。
ダイオード電力は、ダイオード順電圧(4A時)×4A≒4W以上が必要です。
長時間の使用であれば、ダイオードの放熱設計(放熱器の利用など)が必要です。熱に対する部品の安全性は、とりあえずは、「手で3秒以上触っていられる」が目安です。

この回答への補足

回答有難う御座います。

>ダイオード電力は、ダイオード順電圧(4A時)×4A≒4W以上が必要です。
この場合のダイオード順電圧は、概略1V程度と仮定しているとの理解で宜しかったでしょうか?
No.2にてコメント頂いた様に、順電圧が低いものを選定すれば損失を低くできるわけですね。

連続稼動させるシステムのためDC-DCは常に通電となりますので、放熱設計は必要ですね。(コンバータの並列期間は瞬停防止程度の一瞬です)
半導体の放熱設計は、どのように考えれば宜しいでしょうか?

補足日時:2008/11/02 22:17
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> AC-DCとDC-DCの並列期間は損失2.8Wで


ではなく,逆電圧が加わりませんから1.41Wです.

> それぞれの電源が単独で動作している場合は
> 順方向の電力損失1.41Wのみ考慮ということでしょうか?
動作していない電源出力が0Vのときの損失が2.8Wです.

SBDは逆漏れ電流が大きく,カソード24V,アノード0Vのときの損失は,最初に紹介したしたのでは6.4Wもあります.
市販の5V用ORing diodeは,20V耐圧で4倍です.
この場合も24*4≒100V使えばエエんですが,順損失が大きくなりすぎるんで40Vを薦めます.
余談ですが,SBDに貧弱なヒートシンクを付けると,よく逆電流で熱暴走して飛びます.
2番目に紹介したのは,熱暴走で飛ばないように対策されたものです.

> また、データシートに記載の通流角なるものはどういうものでしょうか?
順電流が流れている期間です.
順電流は正弦波(sine wave)ではなくゼロですから,rect180degつまり半分の期間(180°)逆電圧が印加されたときの損失の倍とします.
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この回答へのお礼

度々有難うございます。

かなり考え方が分かってきました。

No.2にて頂いた回答についてお聞きしたいのですが、
>VFが小さいと逆電流が大きくオフ時の損失が大きくなる・・・
とは、どういうことでしょうか?


あと、放熱についても考えておきたいのですが、
どのように考えればよいか御教示頂ければ幸いです。

お礼日時:2008/11/02 23:10

データシートを見たら,紹介したFCQ20U04は,止めた方が良さそうです.


データシートより,順損失は0.44*3=1.32W(@3A),逆損失は3.2*2=6.4W(@360°)です.
約8Wの損失となって,中型のヒートシンクが必要で使いにくいです.

これだと,順損失は0.47*3=1.41W(@3A),逆損失は0.69*2=1.38W(@360°)です.
http://www.niec.co.jp/products/pdf/discrete/fch3 …
トータルの損失は2.8Wで,小型ヒートシンクか,銅箔広く取って基板にネジ止めでOKですね.

使い方は,両アノード((1),(3))に各電源を接続し,カソード((2))から出力します.

この回答への補足

わざわざ計算までして頂き有難う御座います。理解が深まり助かっております。

順方向の電力損失+逆方向の電力損失=ダイオードのトータル損失

ということですね。
であれば、AC-DCとDC-DCの並列期間は損失2.8Wで
それぞれの電源が単独で動作している場合は
順方向の電力損失1.41Wのみ考慮ということでしょうか?

また、データシートに記載の通流角なるものはどういうものでしょうか?
基本的なことなのかもしれませんが、よく分からず困っております。
(sine wave とrect180degの2つの場合のグラフがありますが、どういうことでしょうか?)

申し訳ありませんが、御教示を御願い致します。

補足日時:2008/11/02 18:52
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両者とも直流出力でよいですね?


出力をダイオードで結合させればそれでオッケーです。
ダイオードは、そのコンバータの最大出力電流、出力電圧を満足すれば大丈夫です(倍以上は余裕を見ましょう)。

切換えは、同時入力オンを経由するようにしましょう。
先ず、AC入力オン⇒DC入力オン(この時点で同時入力オン)⇒AC入力オフ、という手順ですね。
ダイオード接続先は出力を継続し、瞬断はありません。

この回答への補足

回答有難う御座います。

両者とも直流出力です。
出力をダイオードで結合するというのは、双方のコンバータの出力に1個づつダイオードを接続し、結合するという理解で宜しかったでしょうか?

補足日時:2008/11/01 22:34
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その手のダイオードは「ORing」ダイオードと呼ばれています.


ただし,メーカーがオアイング・ダイオードとして売ってるのは,5V以下の電源用です.
大抵,低VF(0.4V以下)のSBDです.
24Vと電圧が高いから,こんなのがエエと思います.
http://www.niec.co.jp/products/pdf/discrete/fcq2 …
選択の基準は,順電圧VFが小さく,逆電圧VRは40V,サージ電流IFSMは電源オンと切り換え時のサージ電流から決定します.
紹介したのは,IFSM=180Aですから,多分大丈夫でしょう.
VFが小さいと逆電流が大きくオフ時の損失が大きくなるんで,VRは30Vよりも40Vが適当です.

なお,この手は「ホットスワップ」と呼ばれていて,VFを小さくしたいときには,専用ICを使います.
一例はこれ.
http://focus.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/uc3914. …

この回答への補足

とても参考になる資料を有難う御座います。
教えて頂いた内容を元に勉強します。

また、分からない点があったら質問させて頂きます。

宜しくお願いいたします!!

補足日時:2008/11/01 22:56
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> 他に一瞬でも停止区間を設けないように切り替える方法は



2つのDC供給源それぞれにダイオードを入れればいいです。
切り替える時は、「同時ON」期間を設けます。

ダイオードで多少なりとも電圧降下が起こり、電圧が少し下がる、
大電流の場合は発熱・放熱にも注意が要ります。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
お手数ですが、もう少し御教示頂ければ幸いです。

2つのDC電源共にダイオードを入れて、切り替える時、「同時ON」期間に片方のDC電源からもう片方のDC電源に電流が流れることが無いようにすれば良いのですね。

・DC24V,負荷60Wmax
・AC-DCコンバータ(in:AC200V out:DC24V,100W)
・DC-DCコンバータ(in:DC12V out:DC24V,100W)

という条件です。共に負荷を余裕で補える選定で、
電流は3A以下となりますが、ダイオードはどのようなものを選定するのが一般的でしょうか?
また、DC負荷もある程度の入力許容範囲を持ちますのでダイオードによる若干の電圧降下は無視できる状態です。

宜しく御願い致します。

お礼日時:2008/11/01 12:12

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