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クラス E DC-DC コンバーター

この例では、周波数制御付きのクラス E パワー コンバーターを示します。Simulink® の Controller ブロックには単純な積分制御が実装されており、5 Ω の負荷に 100 W を入力するよう設計されています。スイッチは LDMOS (非線形静電容量モデルを備えた高電圧トランジスタ) で、R Trans は変圧器の等価の直列抵抗です。Output スコープは、スイッチにかかる電圧ストレスを評価するためのドレイン電源電圧を示しています。トランジスタの非線形出力静電容量により、ピーク電圧ストレスは、出力静電容量が一定である場合に予想される値よりも大きくなることに注意してください。さらに、スコープには、周波数制御信号、出力電圧、および出力電圧の参照値が示されます。このモデルを使用して、回路のコンポーネントからの出力電力情報を計算できます。

モデル

Simscape ログからのシミュレーション結果

以下のプロットは、出力電圧と基準電圧の比較を示しています。また、スイッチング周波数の変化も示しています。これは、制御システムで出力電圧が基準電圧を追跡する様子です。

以下のプロットは、LDMOS にかかる電圧ストレスと、電源電圧との比較を示しています。パワー コンバーターのこのアーキテクチャは、2 つの半導体デバイスを使用するアーキテクチャに比べてはるかに高い電圧ストレスが必要です。

以下の表は、ee_converter_dcdc_class_e モデルの個々のコンポーネントによって消費される電力を示します。合計は、ログに記録された Simscape™ 変数と、損失計算ユーティリティ ee_getPowerLossSummary を使用して、シミュレーション結果から計算されています。負荷の合計出力電力が、損失とともに示されています。

Averaging power data from 0.0001s to 0.000125s.
Total efficiency = 90.4879% for an output power of 99.9026W.
Loss contributions are shown below.

                     LoggingNode                      Power
    ______________________________________________    _____

    {'ee_converter_dcdc_class_e.LDMOS'           }    3.49 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.R_Trans.Resistor'}    2.81 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.D2'              }     1.9 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.D1'              }    1.79 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.Cs'              }    0.26 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.Ls'              }    0.25 
    {'ee_converter_dcdc_class_e.Cout'            }       0