フライバックトランス設計支援ヘルプ

パラメータ入力

回路方式

全波整流、直流入力、ワンコンバータのいずれかを選択する。初期状態では全波整流が選択されている。

全波整流: 低力率(コンデンサインプット)の回路の場合に選択。
直流入力: 前段に別途直流電源が接続される場合に選択。
ワンコンバータ: 力率改善兼用の回路の場合に選択

！計算出力の「基本回路」図は、選択した回路方式に従って表示が変わる。

回路パラメータ

変換効率η: 予想される変換効率を入力する。1(=100%)以下を入力の事。1を越えて入力された場合、0.85(85%)に修正されるので注意。
入力力率φ: 予想される入力力率を入力する。1(=100%)以下を入力の事。回路方式にワンコンバータを選択したときのみ有効。1を越えて入力された場合は0.95に、0.5を下回って入力された場合は0.5に修正されるので注意。

入力パラメータ

入力電圧(最小値): 入力電圧の最小値を入力する。全波整流・ワンコンバータを選択している時は交流電圧値を(100Vacなら100)、直流入力を選択している時は直流電圧値を(200Vdcなら200)を入力する。
入力電圧(最大値): 入力電圧の最大値を入力する。入力値に関しては(最小値)と同じ。

！なお、入力電圧(最小値)・(最大値)を逆に入力しても自動的に修正される。最大・最小のいずれか片方のみしか入力されていない場合は、その値のみで計算するので注意。

入力電圧(最小値)・(最大値)ともに入力されず計算された場合、それぞれ85V,242Vとなるので注意。

出力パラメータ

出力電圧(最大)^※1: 出力したい電圧の最大値を入力する。
出力電圧(最小)^※1: 出力したい電圧の最小値を入力する。
出力電流: 出力したい電流値を入力する。mA単位なので注意。
整流ダイオードの降下電圧を考慮する(チェックボックス): チェックすると、出力電圧に整流ダイオードの順方向降下電圧(Vf)を加算して設計する。^※2

出力電圧(最小)(最大)を逆に入力しても自動的に修正される。最大・最小のいずれか片方のみしか入力されていない場合は、その値のみで計算される。補助巻線を算出する場合は、出力電圧(最小)が関係するので、必ず入力する事（出力電圧が最低の時にも、必要な補助巻線電圧を得るため）。
Vfの値は、出力電圧(最大)が50V以下は0.6V、150V以下は1.2V、それ以上は1.6Vと自動で割り振られる。自動で入力されるVf値以外を入力したい場合は、出力電圧(最大)(最小)にVfを加算した値を入力してもよい。
例：Vf=2V,出力電圧(最大)=50V ＝＞　欄に入力する値=52V

補助出力

制御電源等の補助出力電圧を入力する。

出力電圧1: 出力したい電圧値を入力する
出力電圧2: 出力したい電圧値を入力する

！この巻線で消費される電力は、1次側インダクタンス算出に反映されない。主出力に対して無視出来ない大きさの電力の場合は、出力パラメータの出力電流を大きくし、入力電力を調整すること。

！補助出力は、主出力が出力電圧(最小)の時に、指定された電圧が出力されるよう算出する。そのため、出力電圧(最大)の時は補助出力の電圧も上昇するので、接続される回路の電圧定格に気を付けること。

スイッチング条件

スイッチング周波数: 最小のスイッチング周波数を指定する。
部分共振スイッチングを考慮する(チェックボックス): 部分共振スイッチング動作を行う場合にチェックする。^※1
部分共振時間: 部分共振時間を入力する。上記のチェックボックスをチェックしていない場合は、数値を入力しても計算には反映されない。^※2

※1　これをチェックすると、スイッチング周期から部分共振に使われる時間を減じた上で、一次側インダクタンスを算出する。（部分共振に使われる時間は電力伝達出来ないため、一次側インダクタンスを決める際はこれを考慮する必要がある）
※2　入力された部分共振時間が周期全体の10%を超えた場合、自動的に周期全体の10%に訂正される

コア・その他

磁束変化: 許容するコアの磁束変化を指定する。
コア選択(プルダウンメニュー): コアのメーカー・形状を指定する。メーカーを変更した際は、必ず再度計算させること。
巻線電流密度: 巻線の電流密度を指定する。巻線の線径算出に使われるだけで、最も重要な一次側インダクタンスの算出には影響しない。
リッツ線を考慮する(チェックボックス): チェックすると、リッツ線仕様で巻線断面積を算出する。

[計算]ボタン: 計算を実行する。なお、上の機能で入力された値が自動的に訂正されても、特にその旨は表示されないので注意。
[パラメータクリア]ボタン: チェックボックス、プルダウンメニューを含む、入力されたパラメータを全てをクリアし、初期状態に戻る。

計算出力

基本回路

　選択された回路方式に従って基本回路を表示する。また、回路図上に入力・算出された数値を表示する。

一次側

フライバックトランス一次側の各計算結果を表示する。

インダクタンスLp: 一次側インダクタンスLpを表示する。表示単位[uH/mH/H]は計算結果によって自動的に変更されるので注意。
巻数Np: 一次側巻数Npを表示する。（1ターン以下は切り上げ）
ピーク電流i1p: 一次側を流れるピーク電流i1pを表示する。
実効電流i1rms: 一次側を流れる実効電流i1rmsを表示する。算出は単純にピーク電流i1pの√1/6である。
巻線線径: 実効電流i1rmsと、指定された電流密度から求めた線径を表示する。
直流抵抗: 一次側巻線の直流抵抗を表示する。なお、銅の抵抗率は2.23x10^-5Ωmm(＠100℃)とした。巻線の延長は指定されたコアに対応するボビンの平均巻線長xターン数であり、また、導線の断面積は上で算出された線径を用いている。表示単位[mΩ/Ω]は計算結果によって自動的に変更されるので注意。
巻線面積: 一次側巻線の占有する断面積を表示する。

Ns調整

フライバックトランス二次側の巻き数を調整する。断続/臨界動作は、次のonサイクルが来る前に、二次側にエネルギーを伝達し終わる必要がある。若しくは、伝達し終わってから次のonサイクルに移る（この場合は周波数変動）。

Ns入力枠: 二次側巻数を直接入力する。小数点以下が含まれた場合は、小数点以下は切り捨てられる。数値入力＋リターンキーでToffが即時再計算される。（以前は[Nsを変更]を押す必要があったが、現在は必須ではない）
[↑]ボタン: Ns入力枠に表示されている巻数を1つ増やす。Toffが即時再計算される。
[↓]ボタン: Ns入力枠に表示されている巻数を1つ減らす。Toffが即時再計算される。

二次側

インダクタンスLs: 二次側インダクタンスLsを表示する。コア・ギャップ長・巻数によって決まる副次的な値であり、フライバックトランス試作にあたっては指定しなくても良い。
巻数Ns: 二次側巻数Nsを表示する。（1ターン以下は切り上げ）^※1
ピーク電流i2p: 二次側を流れるピーク電流i2pを表示する。
実効電流i2rms: 二次側を流れる実効電流i2rmsを表示する。
巻線線径: 実効電流i2rmsと、指定された電流密度から求めた線径を表示する。
直流抵抗: 二次側巻線の直流抵抗を表示する。諸条件は一次側の直流抵抗と同じである。
巻線面積: 二次側巻線の占有する断面積を表示する。ただし、補助巻線は含まない。
補助出力巻数Ns2: 補助出力の巻数を表示する。(1ターン以下は切り上げ）
補助出力巻数Ns3: 補助出力の巻数を表示する。（1ターン以下は切り上げ）

※1 二次側巻数は一次側との結合を優先するか、変換効率を優先するかによって導出される数が異なる。
結合優先では一次側巻数との電圧比で算出される。
変換効率優先では、指定した負荷条件時に一次側－二次側の導通時間が50/50%となるよう、インダクタンス比から算出される。
二次側巻数Nsは、この両者で算出した巻数を”～”の範囲で表示しているので、この範囲の巻数でいくつか試作してみることをお勧めする。

コア・ギャップ

コア形状: 選択されたコア形状を表示する。
対応ボビン: 選択されたコアに対応するボビン^※1を表示する。
平均巻線長: 上で表示されたボビンの平均巻線長を表示する。
コアAe: 選択されたコアのAe値を表示する。
Al-value: 指定された磁束密度と他諸条件から算出したAl-valueを表示する。
NI-limit: コアメーカーの示す近似式から算出した、コア温度100℃に於けるNI-Limitを表示する。
コア形状の後ろに括弧書きでコア材の指定が有るものは、それぞれのコア材毎の近似式で算出。コア指定の無いものはPC47材のみ。一部コア（EC,EIC等）はデータシートに近似式の記載が無いので算出しない。
NI20%current: コアメーカーの示す近似式から算出した、コア温度100℃に於いてAL値が20%低下する電流を表示する。コア材についてはNI-Limit同様。
1次側ピーク電流を下回るような時は磁気飽和が懸念されるので、磁束変化ΔBを下げて再計算してみると良い。
ギャップ長: 指定されたコアのAeと必要な一次側インダクタンスから算出した、コアギャップ長を表示する。

※1　データベース構造の都合で、対応ボビンが複数ある場合でも代表的な1点のみ。他のボビンを使用したい場合、巻線がボビンに収まるかどうかは別途計算して確認すること。

その他

銅損: 一次側巻線・二次側巻線を合計した銅損を表示する。一次側・二次側ともに巻線の直流抵抗と実効電流値から求めた値。
反射電圧Vr: 二次側が出力電圧(最大)時の、一次側反射電圧を表示する。反射電圧とは、二次側の巻線に電流が流れている区間に、一次側巻線に誘起される電圧の事。
Sw素子電圧(最大): スイッチング素子に印加される最大の電圧を表示する。入力電圧の最大値(ピーク)に反射電圧Vrを加算した値^※1。スイッチングに使う素子は、少なくとも、この電圧には耐えられなければならない。
ダイオード逆電圧Vdr: 二次側整流ダイオードに印加される逆電圧^※2を表示する。

※1　例えば一次側のピーク電圧が100Vで、二次側の最大電圧が50V。これで一次-二次の巻き数比が2:1だった場合、逆電圧は50Vx2/1=100V。Sw素子電圧(最大)は、100V+(50Vx2/1)=200Vとなる。従って、入力電圧が高いほど、出力電圧も高いほど、Sw素子に印加される電圧は大きくなることに注意。
※2　Sw素子電圧(最大)とは逆に、一次側に電流が流れている区間に、二次側に誘起される電圧。出力電圧(最大)に一次側のピーク電圧と一次-二次間の巻き数比で計算される。二次側(負荷)の最大電圧が60Vだとしても、ダイオードに掛かる逆電圧は、それを大きく超える値であることに注意。

更新履歴

2021/03/30: Ns調整でインダクタンスLsがmHを超える時に桁が1桁間違っていたのを修正
2017/02/10: NI-LimitとAL値20%ダウン電流を算出するよう機能追加
（PC47材の近似式を利用しているので、それ以外のコア材利用の場合は別に計算すること）
2016/07/09: JFEフェライト、日本セラミックのコアデータに追加
JFEフェライトの一部のコアでボビン型名を引けるよう変更
2016/06/21: コア選択のプルダウンメニューをメーカー毎に切り替えられるように変更
2016/06/15: ワンコンバータ、断続・臨界モード選択時に、最大OnDuty値が一次側ピーク電流算出に反映されていなかった(50%固定だった)のを修正
同様に二次側インダクタンス算出を修正
二次側ピーク電流算出を修正
2016/06/14: [コア材質選択]から戻る時にパラメータが抜け落ちるのを修正（メイン側の拡張に対応していなかった）
Ton+Toff表示に部分共振時間を加算するように変更
メモ用のテキストエリアを新設
2016/06/13: Ns調整時にTon+Toffを計算・表示されるようにした
Nsに小数点を含む数値を入力出来ていたのを、整数部のみ入力されるよう変更
Nsにゼロを手動入力された時の注意表示を追加
Ns調整にアップダウンのボタンを新設　即Toffの再計算が実行される仕様
Nsの手動入力後、リターンキー入力でonChangeハンドリングして、即Toff計算が実行されるよう変更
データベースからコア巻枠が抽出出来ていなかった不備を解消
2016/05/25: 初回ロード時に初期値宣言されていなくて内部Errorになっていた変数に初期値を設定
Ns調整のインダクタンスLs表示の単位をmH,uH,nHで切り替わるように拡張
2013/02/04: Ns調整の部分で「断続/連続モード選択時は～」になっていたのを「断続/臨界～」に訂正
2012/11/13: 動作モード（断続/臨界　or　連続）選択機能を追加
計算出力の1次・2次側インダクタの桁数を増加(2次側は単位自動変更も追加)
2012/07/07: 最大Onデューティ比を指定出来るよう変更
部分共振に割く時間を指定出来るよう変更
2次側巻き数Nsの調整確認機能を追加
2011/06/17: 入力枠にcssを適用,パラメータクリアの方法をJavaScriptに変更
2011/06/02: 印刷時、回路図からパラメータがずれる問題を修正
一次側インダクタンスLpの単位表示を自動変更化
全波整流時に、入力力率φが計算に含まれていたのを修正(無効化)

問題点・追加機能など

電流密度指定に上下限を設ける事(2016/06/21)
1，2次ピーク電流の計算処理を見直す事(2016/06/14)
~~データベースから持ってくる巻枠断面積にAl-Valueがくっついてくるのを修正すること~~ 修正済み (2016/06/13)
~~NS調整のform出力でインダクタンスの単位が自動的に変わるようにすること~~ 変更済み(2016/05/25)
結合(巻数比)を優先して計算出来る機能の追加
素の線径からUEW~~とTEX-E~~の仕上がり外径が引けるようにする(優先順位↑)
補助巻線の結合を選択出来るようにする(forward結合)
計算結果をメールで送信出来るようにする
Al-value,Npの調整ページを作る

2021年03月30日版

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