降圧スイッチングレギュレータ：原理、性能、用途

降圧スイッチングレギュレータ（またはコンバータ）は、DC電圧を高いレベルから低いレベルに下げます。つまり、入力電圧を「降圧」し、極性を変更せずに出力で低い電圧を生成します。降圧レギュレータは、分散電源レールの降圧（例えば24Vから5V）など、局所的な電圧変換を必要とするシステムで広く使用されています。電子機器の電力管理やバッテリー駆動システムでの電圧調整など、さまざまな用途にとって不可欠です。

平均出力電圧は、PWM制御信号のデューティサイクルに入力電圧V_INを掛けたものとなります。図2は、この回路の特性波形を示しています。

降圧レギュレータのトポロジーは、他の電力変換トポロジーと比較していくつかの利点と欠点があります。

利点には以下のものがあります：

• 高効率：降圧コンバータは高効率を達成でき、97%になることも少なくありません。この効率は、特に同期設計で達成できます。
• 広範囲の入力電圧：降圧コンバータは、広範囲の入力電圧に対応できます。
• コンパクトな設計：外部コンポーネントを最小限に抑えるため、スペースが制限された用途に適しています。
• 柔軟な出力電圧：出力電圧は広い範囲で設定できます。

降圧スイッチングレギュレータの欠点には以下のものがあります：

• 負荷変動への応答の遅さ：電流モードの降圧コンバータは、特に低デューティサイクルでの急激な負荷変動に対して比較的遅く応答します。電力トランジスタS1がオフになると、次のクロックサイクルまでオフのままとなります。
• 出力電圧の変動：急激な負荷変動は、帯域幅の制限により重大な出力電圧の変動を引き起こす可能性があります。
• ノイズフィルタリングの課題：スイッチング動作によるパルス入力電流のため、降圧レギュレータはEMIを生成します。ノイズフィルタリングが必要になります。

降圧コンバーターは効率性とコンパクトさを提供しますが、負荷応答、ノイズ、およびインダクタ選択に関連する制限があります。

最適な性能を持つ降圧レギュレータを設計することは容易ではありませんが、RECOMは主要な要素を簡単に使用できるパワーモジュールにパッケージ化することでこれを達成しました。


RPH-3.0 シリーズは、効率と精度を兼ね備えたコンパクトで多用途なソリューションで、困難な電力変換ニーズに対応するよう設計されています。この降圧レギュレータパワーモジュールには、低EMIのためのシールドインダクタが内蔵されており、最適な性能と信頼性を確保するための多くの機能を備えています。最大入力電圧55Vを備えたこのモジュールは、さまざまな用途に対して堅牢なソリューションを提供し、安定した効率的な電圧調整を保証します。出力電圧は1～15Vの範囲で完全にプログラム可能で、それぞれのシステム要件を満たす柔軟性が備わっています。

最大出力電流3Aを供給するこのパワーモジュールは、さまざまな電子デバイスやシステムの電力供給に適しています。RPHシリーズには、短絡保護（SCP）、過電流保護（OCP）、過電圧保護（OVP）、および低電圧ロックアウト（UVLO）機能が装備されており、接続されたデバイスの寿命と保護を保証します。

コンパクトな10mm x 12mm x 4mmのQFNパッケージにより、RPHパワーモジュール はスペース制約がある用途に理想的であり、容易な統合を可能にします。フリップチップ技術の使用により熱管理が向上し、厳しい条件下でもモジュールが効率的に動作することを保証します。RPHの効率は最大91％で、この高効率はエネルギー消費の削減に寄与するだけでなく、発熱を最小限に抑え、モジュール全体の信頼性と寿命を向上させます。

RPH-3.0シリーズは、最新技術とコンパクトな設計、堅牢な保護機能を組み合わせた最先端のソリューションであり、すべての民生用電子機器、産業用途、および安定した効率的な性能を提供する信頼性の高いポイントオブロード電源を必要とするその他のプロジェクトに適しています。

降圧トポロジーに基づくパワーモジュールは非絶縁型であり、すなわち入力と出力の間をガルバニック絶縁するためのトランスを使用しません。データ収集、産業用のモノのインターネット（IIoT）、グリーンエネルギー、その他の分野における多くの用途ではガルバニック 絶縁が求められます。RECOMはこれらの用途向けに絶縁型パワーモジュールを幅広く提供しています。

降圧スイッチングレギュレータは、コンパクトで高効率な定評のあるソリューションです。降圧レギュレータを設計で使用する際には注意が必要ですが、RECOMのRPH-3.0ファミリーは、主要なコンポーネントをコンパクトで高性能なパワーモジュールに統合することにより、シンプルなソリューションを提供します。