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電源の制御回路設計に必要な伝達関数

こんにちは。電源設計課の久保です。第2回目の投稿となります。

立派なエンジニアを目指して、引き続き電源設計の技術習得に奮闘しています。前回のブログでは、勉強中だった位相補償に関するお話をさせていただきました。難しい内容でしたので、わかりづらい箇所もあったかと思いますが、その後更新された「位相補償が解れば電源の発振なんて怖くない」も併せて見ていただくと、位相とゲインが電源回路の安定動作に必要であることがより詳しく理解いただけるのではないかと思います。

今回の投稿では、前回軽く触れていた伝達関数に関わる話を進めていこうと思います。

伝達関数とは、表題にあるとおり電源の制御回路設計に必要な知識です。位相補償も、回路の発振を制御するという点から制御回路と言えます。図1に示したのは、伝達関数の簡単な概要についてまとめたものです。

 

図1. 伝達関数の概要

 

図1に示すとおり、伝達関数は入力と出力の関係を表す関数として用いられており、電気回路のラプラス変換で求められます。

ラプラス変換とは、時間領域の関数から別の異なる領域の関数に変換する操作のことで、電気回路においては複素周波数領域に変換されています。この変換により微積分方程式を、線形方程式で簡単に計算できることが伝達関数を用いるうえで最大のメリットになります。このメリットのおかげで、前回の投稿で位相補償を回路に組み込んだ、図2のような制御回路の設計が簡単になります。

 

図2. 位相補償を組み込んだ場合の伝達関数

 

また、伝達関数は複素周波数の関数になっているため、電気回路の周波数特性を調べることにも適しています。電気回路の周波数特性は、交流電流やノイズ(高周波領域)への耐性、位相などに関係しており、電気回路を設計するためにとても重要な特性となっています。

いかがでしたでしょうか。伝達関数の基本的な特徴に関してお話ししました。実際の設計では、計算や解析がもっと複雑になりますが、WTIには高度な知識やノウハウを持つ技術者が多く在籍しています。電源回路の設計あるいは電源の評価などでご相談があれば、お気軽にお問い合わせください。

 

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