設計方法が分からない
うまく動かない
発振する
壊れる・・・

そんなあなたに朗報です!
最新のテクノロジーを満載した解説書が出ました!

それが「プロのためのスイッチングパワーアンプの設計法」です!
各種スイッチングパワーアンプのトポロジーとその特徴、制御理論と制御系設計、フィードバックの原理などが、分かり易く解説されています。回路例も数多く掲載されており、設計実務の即戦力になります。著者は、電源機器メーカー元常務取締役で、長年にわたり技術的な指導を続けてきました。本書はその知識・経験を凝縮した解説書で、さらに著者に直接質問ができる特典がついています。

本書の5大メリット

1.信頼性の高い高性能スイッチングパワーアンプの設計ができるようになる。
2.回路シミュレータによって、設計検証ができるようになる。
3.豊富な回路例と、それらの実行可能なシミュレーションファイルが添付されている。
4.不明な点があれば、著者に直接質問ができる(回数制限あり)。
5.スイッチングパワーアンプ開発のコンサルティングを著者に依頼できる(有料)。

プロのためのスイッチングパワーアンプの設計法

荒木邦彌 著
A4サイズ、約 270ページ
価格:税抜き 5万円

サンプル版(立ち読み用)
サンプル版取扱説明書

著者紹介

荒木 邦彌(あらき くにや)
1963年 (株)エヌエフ回路設計ブロック入社
・電子測定器・電源機器の開発,受注生産電子機器の設計に従事
・研究開発部長,システム技術研究所所長,技術担当常務取締役を歴任
・1992年 高速電力増幅器の開発で科学技術長官賞 受賞
2010年2月 同社退社
2006年~2010年 CQ出版(株) 編集顧問(非常勤)
2011年7月~2014年3月 東京大学大学院 工学系研究科 香取研究室(非常勤)
・光格子時計研究用電子機器の設計製作に従事
2014年4月~現在 国立研究開発法人 理化学研究所 香取量子計測研究室(非常勤)
・光格子時計研究用電子機器の設計製作に従事

キーワード

D級パワーアンプ、状態フィードバック、2自由度制御、フィードフォワード制御とフィードバック制御、D級スイッチングパワーアンプ、PWM(Pulse Width Modulation)方式、自励発振式、他励式、PWM波形の周波数スペクトル、三角波比較PWM、のこぎり波比較PWM、PDM(Pulse Density Modulation)方式、ノイズシェーピング、ハーフブリッジ、フルブリッジ、電圧モードと電流モード、保護装置、フィードバック制御系、ボード線図、ループゲイン、位相余裕とゲイン余裕、DC誤差とAC誤差、PID(比例・積分・微分)制御、ループ整形

シミュレーション例

Q&A

Q.読者対象はどんな人ですか?

A.スイッチングアンプの設計にかかわるメーカーの中堅エンジニアの方を念頭に置いています。

Q.モータ制御も含まれますか?

A.今回の版にはモータ制御は含まれません。

Q.シミュレータは何を使うのですか?

A.SIMetrix/SIMPLISです。多くのシミュレータはスイッチング回路のシミュレーションがうまくできませんが、このシミュレータではそれが可能です。

Q.媒体は何ですか?

A.電子書籍として、DVDで提供します。紙の書籍は添付されません。

目次

第1章 パワーアンプ概論
1.1 産業用パワーアンプのアプリケーション
1.2 定電圧及び定電流特性
1.3 バイポーラ出力
1.4 保護機能
1.4.1 パワーアンプ自身の保護
1.4.2 負荷の保護
1.5 パワーエレクトロニクス化
1.5.1 概要
1.5.2 リニアパワーアンプは広帯域,スイッチングパワーアンプは高効率
1.5.3 PWM (Pulse Width Modulation)とPDM (Pulse Density Modulation)
1.6 フィードバック制御が最適

第2章 増幅器から変換器へ
2.1 概要
2.2 B級アンプとD級アンプの損失の比較
2.2.1 概要
2.2.2 出力波形の品質
2.2.3 電源電圧の変動の影響(PSRR)
2.3 リニアパワーアンプの効率向上
2.3.2 スタティック方式
2.3.3 ダイナミック方式
2.3.4 スイッチングアンプとリニアアンプのハイブリッド方式
Appendix 2A B級アンプの効率計算
Appendix 2B 理想に近いバイアス特性を実現したAB級パワーアンプの例

第3章 スイッチング(D級)パワーアンプの変調方式と主回路
3.1 スイッチングパワーアンプの変調方式にはPWMとPDMとがある
3.2 PWM方式スイッチングパワーアンプの原理
3.3 方形波変調方式PWMスイッチングパワーアンプ
3.4 電流モードPWMパワーアンプ
3.5 PWM波形の周波数スペクトル
3.6 主回路のトポロジーと変調方式
3.6.1 6種類のフルブリッジと変調波形との組合せ
3.6.2 2レベル フルブリッジ(略称:1E_2L_1S_1C,2E_2L_1S_1C)
3.6.3 入力信号二相,3レベル フルブリッジ(略称:1E_3L_2S_1C,2E_3L_2S_1C)
3.6.4 変調波二相 3レベル フルブリッジ(略称:1E_3L_1S_2C,2E_3L_1S_2C)
3.6.5 各トポロジーの周波数スペクトルを見る
3.7 PWMアンプは電源変動に弱い
3.8 デッドタイムとダイオードの逆回復時間がPWMアンプに与える影響
3.9 ソフトスイッチング ハーフブリッジ
3.10 復調用ローパスフィルタ(LPF)
3.11 LPFが二次形の場合のノーマルモードインダクタの値を決める
3.12 マルチフェーズ PWMパワーアンプ
3.12.1 マルチフェーズ PWMパワーアンプの特徴
3.12.2 電源を共通にすると還電流が流れる場合がある
Appendix 3A PDMと自励発振PWM スイッチングパワーアンプ
Appendix 3B ハーフブリッジのパンピング(Pumping)とその対策
Appendix 3C コモンモード成分を低減した3レベル フルブリッジPWM

第4章 フィードバック制御
4.1 スイッチングパワーアンプにおける制御装置の役割
4.2 一巡伝達関数
4.3 不安定なフィードバック制御システムにおける閉ループの周波数応答
4.4 位相余裕とゲイン余裕・・・・・(安定度を定量的に表現する)
4.5 DCの誤差(定常偏差)とACの誤差
4.6 PID制御
4.7 ループ整形
4.7.1 位相遅れ補償
4.7.2 位相進み補償
4.8 状態フィードバック
4.8.1 ILをフィードバックする・・・・・(電流状態フィードバック)
4.8.2 電圧状態フィードバックを施す
4.9 2自由度制御系
4.9.1 条件付きフィードバック構造の2自由度制御系
4.9.2 2自由度制御系の設計例
Appendix 4A 伝達関数とブロック線図
Appendix 4B 周波数応答とボード線図
Appendix 4C 一巡伝達関数の測定法
Appendix 4D 回路シミュレータで伝達関数を評価する
Appendix 4E Excelで伝達関数を評価する (清水 勇芳 著)
Appendix 4F 二次遅れ系の応答とその回路

第5章 スイッチングパワーアンプ設計の実際
5.1 概要
5.2 演習用スイッチングパワーアンプの仕様
5.3 方式検討
5.4 電力変換部の設計
5.4.1 概要
5.4.2 電源電圧を決める
5.4.3 LPFのカットオフ周波数とスイッチング周波数を決める
5.4.4 フルブリッジMOSFETの選択
5.4.5 MOSFETドライバの選択
5.4.6 変調波用三角波発生回路
5.4.7 PWM変調回路とデッドタイム生成回路
5.4.8 復調用LPFの設計
5.4.9 インダクタ電流検出
5.5 制御部設計
5.5.1 概要
5.5.2 電力変換部のゲイン
5.5.3 電力変換部の入力からLPFインダクタ電流出力までの周波数応答
5.5.4 電流状態フィードバックの設計
5.5.5 電圧状態フィードバックの設計
5.5.6 過電流保護
5.5.7 状態フィードバックセル
5.5.8 PI制御装置
5.5.9 状態フィードバックセルを組み込み,総合特性を見る
5.5.10 LPFを追加し,変調ノイズレベルを下げる
5.6 マルチフェーズ化
5.6.1 マルチフェーズ化で変調ノイズを低減する
5.6.2 P制御装置のゲインの決定
5.6.3 I制御装置のフィードバック係数,積分時定数及び入出力ゲインの決定
5.6.4 シミュレーションによる評価
Appendix 5A 2個のインダクタでLPFを作る
Appendix 5B シャント抵抗によるインダクタ電流の検出
Appendix 5C 2自由度制御系の設計例とそのシミュレーション結果

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