昇圧コンバータのデューティ比計算
5 Vを12 Vに昇圧するには、デューティ比約0.5833が必要で、電圧ゲインは2.4になります。2つの電圧を入れるだけで両方が分かり、出力が入力より高くない組み合わせは知らせてくれます。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- Vin
- 5
- 出力電圧 (Vout)
- 12
- V in
- 5
- 入力電圧
- 5
- 出力V
- 12
- 出力電圧
- 12
昇圧コンバータのデューティ比計算機は、ステップアップ型スイッチングレギュレータの入力電圧と出力電圧から、理想的な連続導通モード解析が予測するスイッチオン時間の割合を求めます。Vin と Vout を同じボルト単位で入力すると、デューティ比 D（1 から Vin/Vout を引いた値）、デューティ百分率（100 倍の D）、電圧ゲイン M（Vout/Vin、かつ 1/(1−D) に等しい）、両電圧の固定精度エコー、SI 風の単位ラベル、読みやすい式文字列、宿題や単体テストに貼れる段階的な代入結果が返ります。Vout は Vin より厳密に大きくなければなりません。経路は純決定的な算術であり、ネットワークも乱数シードも壁時計依存もありません。実験室の検算、電源レールの事前見積もり、ソーラー昇圧の寸法決め、コーディングkata のフィクスチャはいずれも、完全な SPICE ネットリストや磁気部品のデータシートを開かずに、同じ D と M の組を必要とします。
昇圧コンバータにおけるデューティ比の意味
昇圧（ステップアップ）DC–DC コンバータは、パワースイッチがオンの間にインダクタへエネルギーを蓄え、スイッチがオフになると出力コンデンサと負荷へそのエネルギーを渡します。理想的なスイッチ・ダイオード・インダクタのもとでの連続導通モードでは、1 スイッチング周期にわたるインダクタのボルト秒バランスから、古典的な電圧変換則が得られます。
すなわち Vout/Vin は 1/(1−D) に等しく、D はスイッチが閉じている周期の割合です。Vin を固定して Vout を倍にすると D は 1 に近づき、Vin を Vout に近づけると D は 0 に下がります。有限の昇圧ゲインのため、デューティは 0 と 1 のあいだ（両端を含まない）に厳密に留まらなければなりません。
D が 0 のときは理想モデルで Vout が Vin に等しくなり、D が 1 では無限ゲインが必要になります。教室の数値は簡単です。 Vin が 5、Vout が 12 なら D は 1 − 5/12、およそ 0.5833、ゲインは 2.4 です。Vin が 12、Vout が 24 ならデューティ 50 パーセント、ゲイン 2 です。
教員と自動採点は算術と同様に非ブーストの拒否も重視します。Vout が Vin 以下を入れた生徒は理想ブースト式の定義域を外れており、黙って絶対値にフォールバックするとトポロジの誤りが隠れます。D を無次元、M を純電圧比に保つため、Vin と Vout には同じボルト単位を用いてください。
成功応答には常に手順が付き、Worker とブラウザのあいだで浮動小数点の曖昧さなくテストやワークシートで断言できます。
実務上の注意、限界、関連検索
比と補数が大きさ上限の下で有限に保たれるよう、Vin と Vout を公開された絶対範囲内に保ってください。実機コンバータにはデッドタイム、効率、不連続モード補正が必要です。
本ツールは理想 CCM 連続デューティのみを報告するため、90 パーセント付近の高い D は磁気設計そのものではなく、インダクタ電流リプルと MOSFET ストレスを再確認する警告として扱ってください。教えるときは例を対にしてください。
本ページは昇圧コンバータのデューティ比計算機、Vin と Vout からのステップアップスイッチングデューティ、オンラインの理想 CCM ブースト D を探す方を対象とします。バック計算機でも、周期からの PWM オン時間ツールでも、インダクタ電流リプル設計器でも、完全な SPICE 過渡シミュレータでもありません。
すでにスカラーの入出力電圧があり、理想の D と M だけが必要なときにこの機能を優先してください。計測効率曲線や不連続モード境界が入力源なら、まず有効な目標 Vout またはデューティへ変換します。
活用例
理想 CCM 昇圧デューティの宿題検算
受講者は教科書の昇圧問題から Vin と Vout を入力し、手計算の D・デューティ百分率・電圧ゲインを決定的な結果と比較します。
電源レール向けファームウェアと文書の単体テスト
既知の昇圧デューティとゲイン事例に加え、意図的な非ブースト拒否をコーディングkata やデータシート風の期待値として生成します。
ステップアップレールの事前見積もり
設計者は計画した電池電圧と安定化電圧から理想スイッチデューティを見積もり、その後インダクタ・MOSFET・ダイオードの予算を立てます。
よくある質問
昇圧コンバータのデューティ比はどう計算しますか？
デューティ百分率は 100 · D です。D を無次元に保つため Vin と Vout は同じ電圧単位にしてください。
電圧ゲインとデューティ比の関係は？
本ツールは M と 1/(1 − D) の確認の両方を返します。
Vout が Vin より大きくない場合はどうなりますか？
昇圧（ステップアップ）段は Vout > Vin を要求します。
12 Vを24 Vに昇圧するときのデューティ比はいくつですか？
デューティ比は50 %で、スイッチは各周期の半分だけオンになります。電圧ゲインは2です。損失やデッドタイムのない、理想的な連続導通モードでの値です。
効率を反映したデューティ比も求められますか？
このツールが示すのは損失のない理想値だけです。効率を反映したい場合は、理想値を求めたあとで、1から効率とVin/Voutの積を引いて手計算してください。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/boost-duty \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"vin":5,"vout":12}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/boost-duty", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"vin": 5,
"vout": 12
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/elec/boost-duty",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"vin": 5,
"vout": 12
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/boost-duty", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"vin":5,"vout":12}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"vin":5,"vout":12}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/boost-duty", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"vin": 5,
"vout": 12
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.boost_duty",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
バック構成や等電圧の組み合わせはブースト領域外のため、API は非正のデューティを捏造せず明確な invalid_input を返します。そのため無料のブラウザ実行系と前払い API は、固定小数点丸めの後に毎回同じ JSON を返します。
昇圧コンバータにおけるデューティ比の意味
デューティについて解くと閉形式 D = 1 − Vin/Vout になります。検証経路は 1/(1−D) を再計算し、公開フィールドと同じ固定丸めで Vout/Vin と比較します。
API の呼び出し方と返却内容
両電圧は厳密に正でなければならず、絶対値が 1×10 の −15 乗以下は非正とみなして拒否します。クライアントを制御できる場合は書式付き文字列より数値を送ってください。数値文字列は、任意の科学記数法を含む厳密な有限数値パターンに一致する場合のみ受け付けます。必須の有限数 2 つを含む JSON 本体を送ってください。vin（別名 v_in、input_voltage、vin_v、v_source、source_voltage）はコンバータ入力（ボルト）、vout（別名 v_out、output_voltage、vout_v、v_load、load_voltage）は安定化出力（ボルト）です。中間比が Worker とブラウザの IEEE 倍精度で有限に保たれるよう、絶対値は公開上限の 1 兆以内に留めてください。出力は入力より厳密に大きくなければならず、等しいまたは低い Vout はこのブースト専用モデルでは invalid_input です。成功時は丸めた vin、v_in、input_voltage、vout、v_out、output_voltage をエコーし、duty・duty_cycle・duty_fraction を同じ無次元比に、duty_percent を 100 倍の D に、voltage_gain と conversion_ratio を Vout/Vin に、voltage_gain_from_duty を一貫性確認として 1/(1−D) に、formula を文書化された D と M の文字列に、equation を人間が読める代入行に、単位ラベルを比・パーセント・ボルト・V/V に、message を短い英語要約に、steps を与えられた値・式・デューティ・百分率・ゲイン・確認・要約の順序付き配列に設定します。欠落フィールド、非数値文字列、非有限数、絶対限界外、非正の Vin または Vout、Vout が Vin より大きくない場合など、検証失敗は invalid_input を返し課金されません。料金は成功リクエストあたり定額 $0.002（単位 item、限界単価ゼロ）です。
実務上の注意、限界、関連検索
USB 昇圧風レールなら 5 V 入力・12 V 出力、きれいな 50 パーセント例なら 12 V 入力・24 V 出力、そして意図的に Vout を Vin 以下にして硬い invalid_input 経路を示します。効率補正デューティが必要な場合は、理想結果のあと手計算で D = 1 − η·Vin/Vout を適用するか、別の損失モデルをつないでください。invalid_input を返す失敗タスクは前払い残高を消費しないため、学習者が意図的に Vout を Vin 未満にしても探索スクリプトの費用を抑えられます。往復検算は簡単です。 手計算で 1 − Vin/Vout と Vout/Vin を再計算し、公開された duty と voltage_gain が同じ 12 桁丸めで一致することを確認し、Vin と Vout を同じ正の係数でスケールしても式どおり D と M が不変であることも確認してください。
技術的な質問
効率や DCM は含まれますか？
いいえ。理想 CCM 連続デューティのみです。必要なら効率補正の D = 1 − η·Vin/Vout や不連続モードの式を別途適用してください。
昇圧デューティ比計算機は無料ですか？
ブラウザ版は無料でローカル実行です。API 呼び出しは成功リクエストあたり $0.002 の前払い KIT 残高を使い、失敗タスクは課金されません。