Recent blog posts
  • オートモーティブ
    • Mar 26, 2020

    車載テレマティクス・アプリケーションでの暗電流測定

    現在の自動車は、20年前の携帯電話が持っていたよりも多くのインテリジェンスと接続性を備えています。これらの車は、サブスクリプション・ベースの通信サービスや組み込みのセルラー機能を介して、ほぼ常時、世界とつながった状態にあります。さらに将来は、車両間通信の導入も進むでしょう。外の世界との通信を制御する中心的な機器が、テレマティクス制御ユニット(TCU)です(図1)。 図1:車両を世界とつなぐ標準的な接続オプション 車両の走行中に行われる通信に加えて、車両の停止中にも、モジュール・ファームウェアのダウンロード、クラウド・サービスへの診断情報アップロード、ロケーション・サービスの通知など、各種の通信ニーズがあります。 内燃エンジンで走行する車両の場合、車両停止時の通信は常にバッテリを消費します。これは充電式の電気自動車では問題とならないかもしれませんが、非充電式の電気自動車は、内燃エンジン車両と同じ問題に直面します。通信でバッテリから消費される電力はそれほど大きくないとはいえ...
  • 電源 IC
    • Mar 24, 2020

    シングル・ボード・コンピュータの設計に高性能DC/DCを使用する方法

    産業用アプリケーションでのシングル・ボード・コンピュータは、かつてはヒューマン・マシン・インターフェイス(HMI)を処理するためのロジック・コントローラとしてのみ利用され、各種の制御機能やネットワーク通信を提供していました。現在、シングル・ボード・コンピュータは、産業用ロボット、マシン・ビジョン、ファクトリ・オートメーションなどで使用される複雑なシステムの頭脳として機能しています。 必要な処理を実現するために、最新世代のシングル・ボード・コンピュータは、16コアの中央処理装置(CPU)、256GBのDDR 4 メモリ、複数の10ギガビット Ethernet およびUSBポート、デジタルI/O、シリアルATAインターフェイスを搭載しています。次世代のシステムには、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、グラフィックス処理装置(GPU)、特定用途向け集積回路(ASIC)も搭載され、人工知能や機械学習アルゴリズムを使って音声制御...
  • オートモーティブ
    • Mar 24, 2020

    車載Bluetooth Low Energyに関するコネクティビティのトレンド

    世界中どこでもつながるという動きは、自動車業界でも間違いなく勢いを増しています。車のオーナーの多くは、車載ワイヤレス接続といえば、車内のインフォテインメント・システムと単純なやり取りをするものだと考えていますが、実はさまざまな新しい活用例が生まれています。たとえば、オーナーと車とのやり取りをパーソナライズしたり、キーオフ時に低電力で接続動作ができるパスを構築したり、スマートフォンをキーとして使用する Phone-as-a-Key(PaaK) アプリケーションでパッシブ・エントリを実現したり、といったことです。 この数年、 ヘッド・ユニット 、タイヤ圧力監視システム(TPMS)、 テレマティクス制御ユニット(TCU) 、 PaaKによるカー・アクセス 、およびその他のアクセサリなど、車に搭載されたいくつもの構成要素の接続に、TIの Bluetooth ® Low Energyテクノロジが使われています。 TIは2014年に...
  • プロセッサ
    • Mar 24, 2020

    機械的な衝撃や振動がある環境でTIのBAW共振器テクノロジを試す

    エンジンの機械的な振動や衝撃にさらされている車載部品の状態が分かったり、自動化された工場内の���しい機械的振動がある環境で動作するシステムの状態について情報を得ることができたりしたら、素晴らしいと思いませんか。このような情報があれば、予知保全を行って、疲労した部品が完全に壊れる前に取り換えることができ、車のトラブルや工場のダウンタイムをかなり減らせるでしょう。下記の ビデオ では、水晶振動子不要のTIのワイヤレスBAWテクノロジに関する試験のデモを紹介しています。今回の技術記事は、その詳細を説明します...
  • アナログ
    • Mar 23, 2020

    DIN VDE V 0884-11:2017-01規格が絶縁設計に与える影響

    2020年1月時点で、DIN(ドイツ規格協会)V VDE(Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik)V 0884-10:2006-12は、磁気および容量性のガルバニック絶縁製品における固有の絶縁特性と高電圧性能の評価に使われる認証規格として有効ではなくなりました。これで、2017年にDIN VDE V 0884-11:2017-01更新規格が発表され���ときにICメーカーに与えられた、3年間の移行期間が終了したことになります。ICメーカーは今や��新しい認証要件にアップグレードするか、対象���データシートからVDE認証を削除する必要に迫られています。 この規格は、基本および強化型のデジタル・アイソレータ向けに作成された唯一のコンポーネント・レベル認証なので、認証があると、OEMメーカーと最終製品メーカーは、デジタル・アイソレータが自社のシステムの高電圧要件を満たし...
  • アナログ
    • Mar 23, 2020

    信号の分解:デルタ-シグマADCを使用するときの電源ノイズの影響の低減(第12部)

    第11部では、電源ノイズについて取り上げ、ノイズが多い電源になる原因や、A/Dコンバータ(ADC)に与える影響などにつ��て述べました。また、ノイズ除去において電源の影響の度合いを測定する方法として、電源除去(PSR)を紹介し、電源ノイズが各種のADC電源に与える影響を分析しました。 最終回となる第12部では、ADS127L01評価モジュール(EVM)を使用した設計例を用いて、引き続き電源ノイズについて考察します。この設計例を用いることで、システムのPSRを高めようとする際に、どの電源が最も重要かがわかりやすくなります。最後に、電源ノイズを低く保つベストプラクティスと、システムの総ノイ��特性を改善するデバッグのヒントについても説明します。 AVDD 、 DVDD 、 LVDD :一番重要なのはどの電源か 第11部では、TIの『 ADS127L01 』で使われる各電源のPSR比(PSRR)を確認し���した(図1)。多くのADCと同じように...
  • オートモーティブ
    • Mar 11, 2020

    ハイブリッド車/電気自動車向けワイヤレスBMSに関する3つの課題

    リチウム電池は、今も低価格化と電力密度の増加が続いており、ハイブリッド電気自動車(HEV)や電気自動車(EV)をより遠くまで、長時間走らせることができます。この進歩をうけて、設計者の関心は、 バッテリ管理システム(BMS) のサイズを縮小して軽量化することで、さらに効率化を図ることです。 バッテリ管理システムの背景については、「 HEV/EVのバッテリ管理システムの簡単な説明」(英語) をご覧ください。 従来からある有線BMSアーキテクチャは、ワイヤ・ハーネスを使ってデイジーチェーン構成でバッテリ・パックを接続します。そのため、製造が複雑で大掛かりになり、メンテナンスも頻繁に必要で、保守が困難です。 この課題を解決するために、ワイヤレスBMSへの進化が注目されています。このアーキテクチャでは、ワイアレス・チップセットがバッテリ・モニタと連携して、各バッテリ・セルから電圧や温度といったデータをシステムのメイン・マイコンに送信します...
  • アナログ
    • Mar 9, 2020

    SoC電源設計:3つのステップで熱最適化された電源を設計する方法

    この記事では、通信基地局や試験・計測機器、データ・センターといった、システム・オン・チップ(SoC)アプリケーションの電源設計について解説します。 熱最適化された電源設計が簡単だったことなどありませんが、最近のSoCに必要な電力要件により、ますます難しい作業になっています。20年ほど前に初めて市場に出たFET(電界効果トランジスタ)内蔵型の降圧コンバータは、基板面積の制限が厳しくなる一方で、より大きな電力をポイント・オブ・ロードで供給する必要があるという、産業界が直面し始めた大きな課題の解決を目指していました。この課題への取り組みが最優先なのは現在も変わりませんが、昨今の電源設計者は、増加し続けるSoCの電力要件、周囲温度の上昇、コンバータのスイッチング周波数の上昇という、熱管理がこれまで以上に重要となる流れにも直面しています。このような制約にきちんと対応できない電源設計では、必要な電力を供給できないおそれがあります。ここでは...
  • アナログ
    • Mar 6, 2020

    グレード0のデジタル・アイソレータにより高温絶縁設計の課題を解決する

    自動車業界がハイブリッド電気自動車(HEV)に48Vシステムを引き続き採用する中で、車内ネットワークでの信号絶縁の必要性がさらに重要になっています。低電圧回路に対して効果的で信頼性の高い保護を適用しなければ、高電圧の特長や利点は大きく損なわれてしまいます。 ただし、48V車両内での高電圧事象から信号を絶縁する必要性について理解することは、対策の半分にすぎません。完全な電気自動車(EV)とは異なり、HEVはバッテリ・システムに加えて従来の内燃エンジン(ICE)も搭載しています。ICEは高熱を発し、多くの場合は125°Cを超えます。そのような環境で確実に動作するために、車載システムおよびその構成部品は、AEC-Q100「故障メカニズムに基づくパッケージ集積回路のストレス試験認定」で定義される高い温度に耐えられる必要があります。 HEV システム内の温度が最大で 150°C ? 問題ありません。 ...
  • 電源 IC
    • Mar 6, 2020

    アプリケーションに適した絶縁ソリューションを見つける方法

    絶縁がどういうものかについて、すでによく理解していると思いますが、それぞれの種類については不明な点があるかもしれません。この技術記事では、絶縁の主な4つの種類の定義を述べてから、設計においてTIの新しい完全統合型トランス・テクノロジがどのように役立つかを説明したいと思います。このテクノロジには、他の強化絶縁ソリューションと比較して利点がいくつかあります。 簡単に言うと絶縁とは、システム内の分かれた部分同士の間で、不要な直流電流と交流電流を遮断しながら、必要な信号や電力を伝えることです。電源回路やモーター駆動回路のハイサイド・ゲート・ドライバへの電力供給、高電圧システム内の低電圧回路(例えば電気自動車システムのプロセッサ)の保護、電圧レベルが異なるシステム間での通信の分離、高電圧機器を扱うエンド・ユーザーの感電防止、といった目的のために、設計者は多くのアプリケーションで絶縁を施すことになります。���縁には、機能絶縁、基本絶縁、二重絶縁...
  • アナログ
    • Mar 5, 2020

    信号の分解:電源ノイズがデルタ-シグマADCに与える影響の理解(第11部)

    これまで「信号の分解」シリーズでは、A/Dコンバータ(ADC)の外付けあるいは内蔵のアナログ部品から生じるノイズに注目してきましたが、このシリーズの最後のトピックでは電源に起因するノイズを分析します。このノイズは、ADCの外側で発生します。ノイズの多い電源をクリーンにする低ドロップアウト(LDO)レギュレータや、入力電圧範囲を拡張するチャージ・ポンプといった、電源管理機能を内蔵するADCもありますが、これらの機能だけでなくADC自体にも、外部の電源からの給電が必要です。そして、ミクスト・シグナル...
  • その他産業用
    • Feb 20, 2020

    水晶を使わない業界初のワイヤレス・SimpleLinkマイコンで、設計戦略をサポート

    半導体業界のイノベーションは、多くの場合、既存製品に「足していく」ことですが、設計においては「引いていく」ことが重要視されます。TIでは、SimpleLink TM ワイヤレス・マイコン周辺の電子部品表(BOM)を詳しく調べて、機能を犠牲にせずに外付けの高周波水晶振動子を取り除けないかと考えました。こうして、革新的な BAW(バルク弾性波)共振器テクノロジ が登場しました。 設計スペースに限りのあるビル・セキュリティ・システムであれ、過酷な実環境で使われる電動工具であれ、BAW共振器テクノロジを活用することができます。 TIは、BAW共振器をマルチプロトコル2.4GHzマイコンに統合することで、水晶を使わない世界初のワイヤレス・マイコン・デバイス、 『CC2652RB』 を生み出しました。このデバイスは、BLE( Bluetooth® Low Energy)、ZigBee、Threadなどのプロトコルによる通信をサポートし...
  • アナログ
    • Feb 18, 2020

    信号の分解:クロックが高精度ADCに与える影響(第10部)

    信号の分解の 第9部 でも述べたように、データ収集(DAQ)システムにはすべて基準点が必要です。第9部でのその基準点は、出力コードの生成のためにアナログ入力信号と比較される電圧レベルでした。しかし、DAQシステムには別の種類の基準点も必要であり、それは必ずしも電圧に関連したものではありません。 DAQシステム内では、すべてのコンポーネントが同期して動作できるようにする時間的基準としてクロックが使用されます。A/Dコンバータ(ADC)に関して言えば、クロックが正確で安定していることによっ...
  • アナログ
    • Feb 4, 2020

    オペアンプとは?

    多くの教科書や参考書では、オペアンプは、増幅、加算、減算など、さまざまな機能や動作を行うICとして定義されています。この定義に同意はしますが、デバイスの入力ピン電圧の重要性にも着目する必要があります。 入力電圧が等しい場合、オペアンプは通常、線形動作をしています。オペアンプが前述の機能を正確に実行しているのは、この線形動作の間です。しかしながら、入力電圧を等しくするためにオペアンプができるのは、出力電圧を変えることだけです。従って、オペアンプ回路の出力は通常、何らかの形で入力に接続されています。これは一般的には電圧帰還と呼ばれています。 この記事では、汎用の電圧帰還オペアンプの基本動作を説明し、さらに詳しく学ぶための他のコンテン��を紹介します。 オペアンプによる設計 アナログ・カリキュラム:TIプレシジョン・ラボ 図1にオペアンプの標準的な回路記号を示します。入力端子が2個...
  • アナログ
    • Feb 4, 2020

    あなたが電源設計者かもしれない7つの特徴

    意欲的な電子工学の学生が何を専攻しようかと迷っているとき、私はパワー・エレクトロニクスを検討するよう強く勧めています。どんな新しい電気製品や電子機器にも電源は必要なので、仕事に困ることはありません。デバイスの小型化や高効率化への要求に伴い、この分野は手ごたえのある仕事や革新の機会に満ちあふれています。 デジタル設計者のように格好良くはないかもしれません。しかし、進む人が少ない分野を選べば、手ごたえのある革新的な仕事に恵まれ、最終的には、デジタルから離れた人々の緊密なコミュニティに身を置くことになるでしょう。 電源設計者にも、さまざまなタイプの人がいます。それでも、電源のコミュニティ全体を織り成す各設計者の行動や考え方には、いくつかの共通した特徴が見られます。 以下に挙げる条件に当てはまるなら、あなたは電源設計者かもしれません。 1.… I Q の低さを自慢する。 フォレスト・ガンプは、I Q の低さが必ずしも悪いことではないと教えてくれました...
  • オートモーティブ
    • Jan 27, 2020

    車両のADASテクノロジーをより身近なものに

    先進運転支援システム(ADAS)の機能は、事故を減らし、多くの人の命を救えることが実証されています。 Consumer Reports の記事によれば、Insurance Institute for Highway Safetyが調査した2017年の統計で、前方衝突警告および自動緊急ブレーキの技術を搭載した車両による追突事故は、それらのシステムを持たない車両と比べて50%少なかったことが示されています。悲しいことに、ほとんどの事故は、最も簡単なADASアプリケーションさえ備えていなかった車両のドライバーに起きています。 ADASは引き続き、自動車技術者協会(SAE)標準で定められたLevel 4およびLevel 5の自動運転車を中心に実装されていますが、より広い範囲の車両に使用できるADASテクノロジーを構築すれば、道路交通に大きなインパクトを与える機会となるでしょう。 すべての車両にADASテクノロジーを搭載するのは経済的に現実味がないとはいえ...
  • オートモーティブ
    • Jan 24, 2020

    常に正しく曲がるために:車載照明システムの障害検知回路の設計

    ���ステム障害をユーザーに知らせることは大変重要ですが、車のライトであればなおさらです。 車載リア・ライトの方向指示器を例として取り上げてみましょう。方向指示器は、運転手が車線変更や方向転換をしようと考えていることを知らせる合図です。方向指示器の光源として一般に使われ、今も増え続けているのがLEDです。LEDは、1段目が電圧レギュレータ、2段目が定電流リニアLEDドライバの、デュアル・ステージLEDドライバ回路トポロジで駆動されます。デュアル・ステージ・トポロジには、熱効率が良いという利点があります。 図1に示すLEDベースの方向指示器モジュールは、標準的な車載バッテリ、スイッチ、入力フィルタ、降圧レギュレータ、そして複数のLEDドライバで構成されます。では、ライトがうまく動かなくなったらどうなるのでしょう。故障が起きたことをどうやって知らせるのでしょうか。また、システムのどの部分が故障したのでしょうか。 図 1 :方向指示器モジュール...
  • アナログ
    • Jan 23, 2020

    クラスABからクラスDアンプへ変更する際のポイント     -懸念があってもご心配なく!-

    一見、難しすぎる作業に思えても、いざ実行してみると思っていたよりずっと簡単だったことに驚いたことはありませんか?最近、このような話を車載オーディオ設計のエンジニアから聞きました。カー・ラジオ・ソリューションのアンプを従来のクラスABからクラスDに変更したのです。 この記事では、主な2つの懸念点となる、プリント基板(PCB)のサイズへの影響と電磁干渉(EMI)について取り上げます。 懸念 1 :クラス D アンプでは PCB の面積が大きくなる 約400kHzでアンプのオン/オフのスイッチングを行う標準的なクラスDオーディオ・アンプでは、適切なオーディオ性能を得るために8.2µHまたは10µHのインダクタを使用する必要があります。 一方、TIのクラスDアンプ 『TPA6304-Q1』 のスイッチング周波数は2.1MHzです。このアンプではリップル電流が削減されるので、図1に示すようなずっと小型で軽量な3...
  • 電源 IC
    • Jan 22, 2020

    次世代バッテリ・モニタによりバッテリの精度を向上、 持続時間を延長し、同時に安全性を高める方法

    近年、掃除機や、 電動工具 (ドリル、のこぎり、ねじ回しなど)、 庭仕事の道具 ( 芝刈り機 、芝の縁刈り機、芝用トラクターなど)といった一般消費者向け製品は、電源コードを使ってコンセントから電源を取るものから、充電式バッテリ・パックの電力で動くコードレス方式へと変わってきています。自転車のような、これまでは電動ではなかった機器も、 バッテリ駆動の電動アシスト自転車や電動スクーター に移行しつつあります。 バッテリ・パックは通常、リチウムイオン、リチウム・ポリマー、またはリン酸鉄リチウムイオンを使用した個別の...
  • オートモーティブ
    • Jan 22, 2020

    車載演算ゲートウェイ・プラットフォームによりソフトウェア定義自動車(Software-defined car)を実現

    自動車分野には3つの明確なトレンドがあります。半自動または自動運転車への移行、データ帯域幅の増加によりクラウドとつながる車、そして車両の電化です。これらのトレンドは、車載アーキテクチャの変化も促しています。現在の車載アーキテクチャでは、増加し続ける多数のエンジン制御ユニット(ECU)が、低速のCAN(Controller Area Network)/LIN(Local Interconnect Network)通信バスでつながっています。しかし、このアーキテクチャには限界がいくつかあります。 例えば、ソフトウェアの開発、保守、検証は複雑です。各ECUのソフトウェアは、別々のサプライヤによって作られます。車載システムが効率的に作動するためには、車のシステム内全体でソフトウェアの整合が取れている必要があります。既存のシステムに機能を追加するのは、複雑で、時間がかかり、エラーが入り込みやすい作業です。車に機能や能力を新たに追加しながら自律性と接続性を実現することは...
  • その他産業用
    • Jan 20, 2020

    豊富なセンサを備えたスマート・ストアで買い物がよりスムーズに

    スーパーに行ったら買おうと思っていた商品が品切れだったり、レジに行列ができていたりして、思ったよりも時間がかかってしまうことが多々あります。 データは光の速さで移動しますが、食料品はそうはいきません。張り巡らされた高速インターネットにより情報通信はますます高速化していますが、商品の売買に伴って必要になる物理的な業務の効率化は立ち遅れたままです。しかし、それも変わろうとしています。 ホワイト・ペーパー(英語)「最先端の小売と物流のオートメーションを実現」を読む TIのシステム・エンジニアのGustavo Martinezは次のように述べています。「規模の大小にかかわらず多くの企業が、センサ・テクノロジと機械学習を使用し、ショッピング体験の向上を目指しています。顧客は、レジ待ちの長い列に並ぶこと、買いたい商品が店にあるかどうか、あったとしても他よりも値段が高い、等ということにうんざりしています...
  • アナログ
    • Jan 20, 2020

    HEV/EVバッテリ管理システムの標準的なアンプ機能

    ハイブリッド型電気自動車(HEV)と電気自動車(EV)は、低またはゼロ排出、メンテナンス対象部品の少なさ、高効率、運転時の高パフォーマンスなどから、大きな注目を集めています。新しいHEV/EVメーカーが登場する一方で、既存の自動車会社もHEV/EVへの投資を増やして市場シェアを高めようとしています。 HEV/EVのパワートレインで最も重要な部分は、配電網から電気エネルギーを取り出してバッテリに蓄え、バッテリからエネルギーを取り出してモータを回転させ、車を動かすというシステムです。このシステムは、主に、オンボード充電器(OBC)、バッテリ管理システム(BMS)、DC/DCコンバータ(DC/DC)、インバータ/モータ制御(IMC)という4つのサブシステムで構成されています(図1参照)。HEV/EVのBMSでは、多くの場合、アンプの柔軟性とコスト・メリットが見過ごされています。そのため、本稿では、BMSに焦点を当て、このシステムで設計者がどのようにアンプを使用しているのかについて説明します...
  • アナログ
    • Jan 17, 2020

    オペアンプをコンパレータとして使用する際のヒント

    コンパレータは、例えば、過電圧状態では論理レベルのHigh(5V)、通常動作ではLow(0V)を出力するといったように、システムの2つの状態を比較するのによく使われます。専用のコンパレータもありますが、オペアンプをコンパレータとして機能するよう構成することも可能です。 オペアンプの場合、専用のコンパレータと比べて低コストで、必要なプリント基板(PCB)面積が最小限で済むなど、いくつかの利点があります。ただし、オペアンプをコンパレータとして構成するには、オペアンプのいくつかの仕様や特性を事前に検...
  • オートモーティブ
    • Jan 15, 2020

    未来のレーダー・プロセッシングに求められるもの

    レーダー(電波探知測距)システムは、何十年にもわたり、天気予報から防犯用途まであらゆるところで多方面に利用されてきましたが、21世紀に入る頃から自動車関連にも採用され始めました。この技術記事では、車載機器での典型的なユースケースとそれに関連したトレンドを詳しく見ていきます。 現在、路上には24GHzベースのレーダー・システムが何百万台も存在し、さらに、 TIのRFCMOS AWRx製品ライン など、次世代の76~81GHzをベースにしたシステムも登場しています。大まかにレーダー・システムの構成は図...
  • 電源 IC
    • Jan 10, 2020

    3つの簡単な降圧回路でのEMI低減手法

    電磁干渉(EMI)は、車載用電源の最終製品における恒常的な課題です。マイルド・ハイブリッド電気自動車(MHEV)ソリューションが台頭するにつれ、システム内の多くの電子回路でバッテリ電圧が12Vから48Vへと移行していることから、EMIは以前にも増して難しい課題となっています。 車載用回路を設計しているエンジニアの大部分は、フィルタ設計、レイアウト・ガイドライン、およびスペクトラム拡散やフリップチップ・パッケージなどを始めとする多数の管理機能を通じて、EMIを低減させる方法を知っています。しかし、あまり知られていない情報として、降圧コンバータ(およびその他のトポロジ)におけるEMIを、基板を設計し直すことなく大幅に向上させるのに役立つヒントがいくつかあります。それらのヒントが、10分でEMIテストに合格するか、それとも基板を一から設計し直す必要があるかの分岐点となるかもしれません。 以下のEMIに関する3つの単純なヒントを参考にして...