LLC共振コンバータ

LLC共振コンバータとSJ-MOSFETの相性

LLC共振コンバータは、インダクタ（L）2つとキャパシタ（C）1つを組み合わせた共振回路を利用するDC-DCコンバータの一種です。2026年現在の高効率電源（サーバー、EV充電器、産業用電源）において、もっとも標準的なトポロジの一つとなっています。

特に**CoolMOS™やPrestoMOS™**のようなスーパージャンクション（SJ）MOSFETは、LLC回路の特性を最大限に引き出すために不可欠な存在です。

1. LLC共振の仕組みとメリット

LLCコンバータの最大の特徴は、**「ソフトスイッチング」**を実現できる点にあります。

• ZVS (Zero Voltage Switching): MOSFETがオンになる瞬間に、ドレイン・ソース間電圧をゼロにする技術です。これによりスイッチング損失をほぼゼロに抑えられます。

• 高周波化: 損失が少ないため、動作周波数を高く設定できます。その結果、トランスやコンデンサなどの受動部品を劇的に小型化できます。

2. SJ-MOSFET（CoolMOS / PrestoMOS）をLLCで使う理由

LLC回路では、MOSFETの「寄生ダイオード（ボディダイオード）」と「出力容量（C_oss）」の振る舞いが非常に重要になります。

CoolMOS™ (Infineon) の役割：超高効率化

最新の CoolMOS 8 や CFD7 シリーズは、LLC回路の「デッドタイム」を短縮するために設計されています。

• 低 E_oss : 出力容量に蓄えられるエネルギーが小さいため、ZVSを達成するためのエネルギーが少なくて済み、軽負荷時の効率が向上します。

• 堅牢なボディダイオード: LLC回路では、異常動作時（起動時や短絡時）にボディダイオードに大きな逆回復電流が流れるリスクがあります。CFD7などのシリーズは、これに耐えうる高速なダイオード特性を備えています。

PrestoMOS™ (ROHM) の役割：信頼性とノイズ抑制

LLC共振回路において、寄生ダイオードの「リカバリ特性」は故障率に直結します。

• ソフトリカバリ特性: ボディダイオードがオフになる際の電流変化を滑らかにすることで、スパイクノイズやリンギングを抑制します。

• ハーフブリッジの安定性: 2つのMOSFETを交互に動かすハーフブリッジ構造において、PrestoMOSの高速リカバリ特性は、貫通電流（シュートスルー）のリスクを低減し、堅牢なシステムを構築できます。

3. 設計上の注意点（2026年現在のトレンド）

LLC回路でSJ-MOSFETを運用する際、最近は以下のポイントが特に注目されています。

• C_oss の非線形性: SJ構造は電圧によって C_oss が激しく変化します。低電圧域での容量が非常に大きいため、ZVSを確実に達成するためのデッドタイム設計には精緻なシミュレーションが必要です。

• 軽負荷時のバーストモード: 高効率を維持するため、負荷が軽い時には間欠運転（バーストモード）を行いますが、この際のノイズや過渡応答の制御に、MOSFETのゲート電荷量 (Q_g) の低さが寄与します。

まとめ：どちらを選ぶべきか？

• データセンター用電源（効率 96% 以上を狙う場合）:

  圧倒的な低オン抵抗と C_oss 特性を持つ CoolMOS™ CFD7 / CoolMOS 8 が有利です。

• 産業用ロボット・白物家電インバータ（ノイズと信頼性重視の場合）:

  ダイオードのリカバリによるトラブルを防ぎやすく、ノイズ設計が容易な PrestoMOS™ が適しています。

現在検討されている回路の出力電力（W）や、目標としているスイッチング周波数（kHz）などは決まっていますか？それらに合わせて、最適なデバイスのスペックをさらに具体化することも可能です。