出版書誌データベース

スイッチング電源の制御設計に必要な内容を集約
豊富な図で基礎から分かりやすく説明
AI・EV時代の電源安定化を深掘り解説

本書は電源などのパワーエレクトロニクスを学ぶ学生や企業の技術者を対象にした専門書です。日経BPの技術系「教科書シリーズ」の18冊目となります。数式を使って理論的に解説しつつ、理解が深まるように図も多用した「プレミアム教科書」に仕上げました。

2015年3月に発行した「スイッチング電源制御設計の基礎」の増補改訂版であり、数式を使って理論的に解説しつつ、理解が深まるように図も多用しています。デザインを刷新し、新章（7章）も追加し、ページ数を2015年発行時の約160ページから224ページに増やすなど、内容をさらに充実させました。

新たに7章として、電源系の安定化に威力を発揮する「インピーダンス法」の解説を追加。理解が深まるように、代表的な3つの事例に基づいて、対策などを論じています。
　前書で掲載していた、既存の1章から6章に関してもデザインを刷新しました。1章ではスイッチング電源とその制御の歴史を紹介し、2章以降、スイッチング電源の基礎から設計までを数式と図を使いながら、解説していきます。

　具体的には、2章でスイッチング電源回路の基本トポロジーを、3章で「状態平均化法」を利用したDC-DCコンバータの解析について説明します。4章ではスイッチング電源の制御機構、5章では降圧型コンバータの制御系設計、6章では昇圧型コンバータの制御系設計を詳説しています。

第1章　スイッチング電源とその制御の歴史

第2章　スイッチング電源回路基本トポロジーの概要
2.1　基本的なコンバータ回路の説明
2.1.1 降圧型コンバータ
2.1.2 昇圧型コンバータ
2.1.3 反転昇降圧型コンバータ
2.1.4 昇圧型と昇降圧型に潜む不安定性

2.2 パワーステージの設計例
2.2.1 降圧型コンバータ
2.2.2 昇圧型コンバータ


第3章　状態平均化法によるコンバータの解析
3.1 降圧型コンバータの伝達関数の導出
3.2 昇圧型コンバータの伝達関数の導出
3.A 付録：負荷抵抗Ro を外部変数とする降圧型コンバータの伝達関数の導出

第4章　スイッチング電源の制御機構と三つの指標
4.1 制御機構概要
4.2 電源制御の三つの指標
4.3 一巡伝達関数による安定性の評価
4.3.1 負帰還制御系の安定性評価
4.3.2 スイッチング電源のボード線図による安定性評価

4.4 出力インピーダンス
4.5 入出力電圧特性（Audio Susceptibility）
4.A 付録：補償器

第5章　降圧型コンバータの制御系設計
5.1 電圧モード制御
5.1.1 基本的なPWM 動作の説明
5.1.2 一巡伝達関数と補償器
5.1.3 補償器の設計手順と回路定数への実装
5.1.4 設計例（TPS54350 標準評価基板）

5.2 ピーク電流モード制御
5.2.1 基本的なPWM 動作の説明
5.2.2 D ＞ 0.5 による発振現象
5.2.3 一巡伝達関数
5.2.4 補償器の設計手順と回路定数への実装
5.2.5 設計例（TPS54320EVM）

5.3 ヒステリシス制御、リップルレギュレータ
5.3.1 ヒステリシス制御の歴史
5.3.2 リップル注入型のリップルレギュレータ
5.3.3 実験による確認

第6章 昇圧型コンバータの制御系設計
6.1 電圧モード制御
6.1.1 基本的なPWM 動作の説明
6.1.2 一巡伝達関数と補償器
6.1.3 補償器の設計手順と回路定数への実装
6.1.4 設計例

6.2 ピーク電流モード制御
6.2.1 基本的なPWM 動作の説明
6.2.2 D ＞ 0.5 による発振現象
6.2.3 一巡伝達関数と補償器
6.2.4 補償器の設計手順と回路定数への実装
6.2.5 設計例（LM5122 標準評価基板）

第7章　系の安定性（インピーダンス法）
7.1 分散給電システムの安定性問題
7.2 分散給電のシステム構成と小信号ブロック図
7.3 POL コンバータの入力インピーダンスZin （s）の導出
7.4 バスコンバータの出力インピーダンスZo （s）の導出
7.5 系の安定性判別
7.6 （ 事例 1）48V 入力バスアーキテクチャ（バスコンバータ+POL）の場合
7.7 （ 事例 2）通信局舎における -48V 給電バスかく乱障害
7.8 （ 事例 3）POL の fbw が低い場合（簡易安定判別法とナイキスト判別法で確認）
7.A 付録1：縦続接続DC-DC コンバータの電圧伝達関数Gvv （s）の導出
7.B 付録2：外部要素理論を用いた入力インピーダンスZin（s）の導出