デッドタイム補償とは？初心者にもわかる基本と使い方を徹底解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

デッドタイム補償とは？

デッドタイム補償とは、スイッチング回路で生じるデッドタイムの影響を小さくする工夫のことです。デッドタイムは、上側と下側のスイッチが同時に導通しないようにするための短い遅延時間であり、ショートを防ぐ安全機構として重要です。しかし、この遅延が長すぎたり短すぎたりすると、出力波形が歪んだり効率が落ちたりします。この記事では初心者にも分かりやすく、デッドタイム補償の基本と実践を解説します。

デッドタイムとは何か

デッドタイムは、例えばモータを制御するHブリッジにおいて、上のスイッチと下のスイッチが同時にオンになるのを防ぐために設定される短い時間です。この間、どちらのスイッチも導通していない状態になり、回路の過電流を防止します。

補償の目的と考え方

デッドタイム補償の目的は、デッドタイムによって生じる出力の歪みや遅れを補正することです。補償には、オープンループ補償とクローズドループ補償の2種類があります。オープンループは事前に決めたタイミングを使う方法で、初心者にも取り組みやすいです。クローズドループは実際の出力を測定して制御を変える方法で、精度を高めることができます。

実装の基本ステップ

初めて挑戦する場合の手順を簡単に紹介します。1)デッドタイムの現状を測定する。2)使っているドライバやMCUのデッドタイム設定を確認する。3)出力波形を観察して、必要に応じて補償値を調整する。4)温度変化や電源電圧の変動を考慮して再検証する。

注意点とヒント

補償値は回路や部品差、温度で変わるため、段階的なチューニングが大切です。過剰な補償は新たな歪みを生むことがあるので、小さなステップで少しずつ調整しましょう。また、実機での検証を忘れずに行い、極端な温度条件での挙動も確認してください。

要点の表

項目	説明
デッドタイム	上下のスイッチ間の遅延時間。ショートを防ぐ安全機構。
補償の目的	出力波形の歪みと損失を抑える。
補償の方法	タイミング補正、PWMデューティ補正、出力フィードバックを使った調整。
実践のポイント	温度変化や部品差を考慮して段階的に調整する。

このように、デッドタイム補償は機械や回路の性能を守りつつ、安定した動作を実現するための重要な技術です。初めは基本を押さえ、徐々に実装のコツを覚えていきましょう。

デッドタイム補償の同意語

デッドタイム補償: スイッチング回路におけるデッドタイムの影響を打ち消すための補償機構・手法。遅延のずれを補正して出力の追従性と安定性を高めます。
デッドタイム補正: デッドタイムの長さ・影響を補正する処理・設計手法。補償と同義で使われることが多い表現です。
デッドタイム調整: デッドタイムの値を実運用条件に合わせて設定・微調整する作業。
遅延補償: デッドタイムを含む全体の遅延を打ち消す、あるいは低減する補償。制御系の一般的な用語として使われます。
遅延補正: 遅延の影響を正すための補正処理。デッドタイム補償の一部として用いられることがあります。
遅延時間補償: 入力と出力の間に生じる遅延時間を補うこと。特に制御のタイミング合わせに用いられます。
タイムディレイ補償: Time delay（遅延）の補償。デッドタイム補償の文脈で使われる英語由来の表現です。
PWMデッドタイム補償: PWM（パルス幅変調）回路におけるデッドタイムを補償する機能・手法。出力波形の歪み低減が目的です。
デッドタイム補償機能: デッドタイム補償を実現する機能そのもの。制御系ソフトウェアやハードウェアに組み込まれます。
デッドタイム対策: デッドタイムによる問題を抑える取り組み全般。補償を含む対策を指すことがあります。
デッドタイムアルゴリズム: デッドタイム補償を実現するための計算・手順（アルゴリズム）。
デッドタイム誤差補償: デッドタイムによって生じる誤差を減らす補正・調整を指します。

デッドタイム補償の対義語・反対語

デッドタイムゼロ: デッドタイムが全く発生しない状態。スイッチの切替遅延を物理的に排除する設計・運用を指すことが多い。
無デッドタイム: デッドタイムが存在しないこと。遅延を伴わない、あるいは補償を必要としない状態。
デッドタイムなし: デッドタイムが発生しない、あるいは補償を使わない運用・設計を示す表現。
補償なし: デッドタイム補償を用いない状態。遅延の影響を補う措置を取らないことを意味する場合がある。
デッドタイム回避: デッドタイム自体を発生させないように設計・制御するアプローチ。
リアルタイム応答: 遅延補償を目的とせず、可能な限り実時間で応答する設計思想。
直結制御: デッドタイム補償を前提とせず、直接的な制御手法を用いる設計方針。
遅延受容型制御: 遅延を前提として動作する制御設計。補償を使わない、あるいは遅延を積極的に許容する考え方。

デッドタイム補償の共起語

デッドタイム補償: デッドタイムの影響を抑えるため、信号の遅延やゲート駆動を補正してクロスコンダクションを防ぐ技術・機構。
デッドタイム: パワーエレクトロニクスで、上側と下側のスイッチが同時に導通しないように挿入される短時間の待機時間。
PWM: パルス幅変調の略。電力を効率よく制御する基本的な信号方式。デッドタイム補償と組み合わせて使われる。
PWM信号: モーターや電源回路を制御するためのON/OFFパターンの信号。デッドタイム補償の対象になることが多い。
Hブリッジ: 4つのスイッチで構成される回路。モータ制御などでデッドタイム補償が必要になる場面が多い。
フルブリッジ: Hブリッジと同様の役割を果たす駆動回路構成。デッドタイム補償の対象となる。
高側MOSFET: 高い電位側を担当するMOSFET。デッドタイム補償の設計でタイミングを考慮する。
低側MOSFET: 低い電位側を担当するMOSFET。デッドタイム補償で対処する要素の一つ。
ゲートドライバ: ゲートへ適切な電圧・タイミングで信号を供給する回路。デッドタイム補償の要素。
ゲート電圧: MOSFETの導通条件となる入力電圧。補償設計で調整されることがある。
ドライバIC: ゲートドライバを集積したIC。デッドタイム補償の実装に用いられる。
クロスコンダクション: 両方のスイッチが同時にONになる現象。デッドタイム補償で防ぐべき問題点。
寄生容量: デバイスに内在する小さな容量。デッドタイム補償の精度に影響する要因。
寄生素子: 寄生容量・寄生インダクタンスなど、回路の理想モデルに含まれない要素。
スイッチング損失: ON/OFFの切替時に発生する電力損失。補償設計で抑える対象。
効率: 全体のエネルギー利用効率。デッドタイム補償の効果がここに現れやすい。
温度依存性: 温度によってデバイスの特性が変わること。補償パラメータを温度で調整することがある。
過渡応答: 入力の急な変化に対する出力の応答。デッドタイム補償で安定化を狙う対象。
回路設計: 補償機能を回路に組み込むための設計作業。
実測・評価: 実機で補償の性能を測定・評価する作業。
シミュレーション: 回路挙動を事前に模擬して補償の設計を検討する手法。

デッドタイム補償の関連用語

デッドタイム補償: PWMにおけるデッドタイムの影響を補正し、出力電圧・電流の誤差を抑えるためのアルゴリズム・設計手法。実測の波形を理想波形に近づけ、駆動効率の向上にも寄与します。
デッドタイム: 高側と低側のスイッチが同時に導通して回路が短絡するのを防ぐために、切替時に挿入される短い遅延時間。ショットスルーを防ぐ目的で設けられます。
ショットスルー防止: デッドタイムの主目的であり、両側の半導体が同時に導通して回路が短絡する現象を抑える設計・制御手法。
PWM: パルス幅変調。出力をON/OFFすることで平均電圧を実現する基本的な制御方式。デッドタイムの影響で波形に歪みが生じることがあります。
パワー半導体（IGBT/MOSFET）: インバータの出力を作る主要素子。デッドタイム補償の対象となり、温度やパラメータ変動で特性が変わります。
ドライバIC: IGBT/MOSFETを適切なタイミングで駆動する回路・IC。デッドタイムの設定や保護機能を提供します。
ハードウェアデッドタイム: 回路設計上、物理的に挿入されるデッドタイム。誤差の原因となることがあるため設計・調整の対象です。
ソフトウェアデッドタイム: マイコンやDSPなどのソフトウェア側で遅延を追加する手法。柔軟性が高いが制御ループに影響を与えることがあります。
三相インバータ: 3相出力を生成するインバータ。デッドタイム補償は各相に対して個別に適用されることが多いです。
デッドタイム誤差: デッドタイムの補償不足や過剰補償により、実測値と目標値の間にずれが生じる現象。
補償曲線: デッドタイム補償で用いられる補正量を決定する曲線。負荷・周波数・温度などの影響を反映させます。
補償係数: デッドタイム補償のゲインに相当する数値。実装や条件に応じて最適化します。
出力波形の歪み: デッドタイムの影響で理想的な波形からのずれが生じる現象。補償で低減します。
遅延補償: デッドタイムによる遅延を補う一般的な技術・考え方。制御系の安定性にも影響します。
デッドタイム測定方法: 現在のデッドタイムの長さを測定する手法。オシロスコープや信号比較、遅延測定を用います。
デッドタイム最適化: 負荷条件・周波数・温度などを考慮して最適なデッドタイム値を決定する手法。
温度依存性: デッドタイムの特性が温度変化により変わること。温度補償が必要になる場合があります。
周波数依存性: スイッチング周波数が変わるとデッドタイムの影響が変化すること。周波数設計の際に考慮します。
クロスコンダクション（ショットスルー）: デッドタイムが不適切な場合に高側・低側が同時導通して生じる短絡現象。安全対策と補償設計の理由となります。