• Oct 13, 2017

    GaNの信頼性標準を定める画期的な出来事

    スペースの削減と増加する消費電力需要という課題に直面した設計エンジニアは、GaN技術を採用しています。新たなトポロジ、スイッチング周波数、磁気設計オプションを活用することにより、GaNは従来以上の水準の電力密度および効率を実現しました。しかし、これらのデザインは、MOSFETを使って、業界が求めるような信頼性、入手可能な実証済みソリューション、およびコスト・パリティが必要となります。 TIは、過酷な動作条件下でGaNデバイスの長時間にわたる信頼性の高い動作と寿命を実現する 包括的なメソドロジ の開発...
    • Sep 15, 2017

    超高速の内部補償型ACMトポロジ – その活用法

    内部補償型ACM(Advanced Current Mode)は、テキサス・インスツルメンツが開発した新しい制御トポロジであり、内部補償によって真の固定周波数の変調および同期をサポートします。これは基本的に、エミュレートされたPCM(Peak Current Mode)制御に似ています。PCMは入力電圧および出力電圧の範囲全体にわたって安定性を保持し、高速な過渡応答を実現します。ACMがPCMと違う点は、ランプ・ベースのピーク電流モード制御方式であり、外部補償は使用せずに、内部でランプを生成して...
    • Sep 4, 2017

    コントローラのパワーアップのためのユニークな手法

    ツールへの理解が深まれば深まるほど、ツールは強力になります。その一例がTektronix 576カーブトレーサーです。一見すると、3端子バイポーラ接合トランジスタ(BJT)あるいは電界効果トランジスタ(FET)の計測のためだけの機械に見えます。メーカーの技術資料には、そのように記載されていました。有能な製品/不良分析エンジニアがそうでないことを教えてくれるまでは、私もそう思っていました。そのエンジニアは、この機械が電流と電圧をMV/nA(メガボルト/ナノアンペア)に至るまで正確に測定できるまさに...
    • Jul 27, 2017

    電源設計のヒント: 車載システム向けのUSB Power Deliverについて

    新しいUSB Type-C™ 標準規格の最も優れた特長の一つに、Power Delivery(PD、電力供給)があります。USB Power Deliveryを使うことで、ケーブルに接続された各デバイスがより多くの電力を求めるネゴシエーションを行うことができ、これまで不可能だった新しい機能が可能になります。携帯、タブレットやラップトップPCなどのポータブル機器の充電を短時間で完了できます。モニタのような、より高い消費電力の機器への電力とデータも、1本のケーブルで供給できます。 USB...
    • Jul 24, 2017

    シェアリング自転車の電子錠を太陽光で充電

    世界各国の大都市では数年前から「自転車シェアリング」構想が始まっています。都市の様々な場所に設置されたドッキング・ステーションで、クレジットカードを使用して自転車を借りて、返却することができます。料金は自転車を借りた時間に応じて課金されます。 例えば、ロンドンでは、図1にあるようなドッキング・ステーション・キオスクでシェアリング自転車をレンタルし、同じ場所に返却します。これは、自転車で街中を周り、元の場所に戻る人には便利なサービスですが、近くにドッキング・ステーションがない日々の通勤者にとって利...
    • Jul 19, 2017

    デバイスの充電方法を変容させるTIの降昇圧型バッテリ充電IC

    現在、各市場では、 USB Type-C™ とUSB Power Delivery (PD)ポートを備えたエレクトロニクス製品が増加してきています。これらには、携帯、ノートブックPC、パワー・バンクからドローン、電動工具、スマート・ホームやポータブル・アプリケーションまで、多様な製品があります。USB PD標準規格はネゴシエーション動作の後に高電力の伝送が可能ですが、そのポートの背後に接続された充電ICには、新たな要件が課されます。 一方で、デバイス(機器側)としては、バッテリの充電...
    • Jul 14, 2017

    LDOの基本:ノイズ – 第1部

    LDOの基本に関する別のブログ記事 では、低ドロップアウト・レギュレータ(LDO)を使用し、スイッチング電源から発生するリップル電圧をフィルタ処理する方法について説明しました。しかし、クリーンなDC電源を実現するための条件は、これだけではありません。LDOは電子機器なので、それ自体から一定量のノイズが発生します。システムの性能を犠牲にすることのないクリーンな電源レールを作り出すには、低ノイズのLDOを選択し、内部ノイズの低減措置を講じることが不可欠です。 ノイズの特定 理想的なLDOと...
    • Jul 14, 2017

    LDOの基本:電流制限

    DC電力管理の最終目標は、システム内に数多く存在する電子機器に、レギュレートされた安定した電圧を供給することです。この点で特に重要になるのが、必要に応じて電流を供給しながら電圧をレギュレートできる低ドロップアウト・レギュレータ(LDO)です。 外的条件やシナリオによっては、LDOから予想外に大きな電流が流れる場合があります。このような大電流が、給電されている他の電子機器に供給された場合は、供給元の電力管理回路だけでなく、大部分の電子システムにも悪影響が及ぶことになります。短絡保護や電流制限機能を...
    • Jul 14, 2017

    LDOの基本:ドロップアウト

    低ドロップアウト(LDO)リニア電圧レギュレータ の本質的特性は、その名前や略語の元になっていることからも明らかなように、“ドロップアウト”です。 最も基本的なレベルでのドロップアウトとは、適切なレギュレーションに必要とされるVINとVOUTの間の最小電圧差のことです。しかし、これに変動要素を組み合わせると、微妙に意味の異なるものになります。ドロップアウトは、効率的な動作を実現し、制限のあるヘッドルームで電圧レールを生成するためには不可欠なものであり、ここではその仕組みを説...
    • Jul 14, 2017

    LDOの基本:電源除去比

    低ドロップアウト・リニア・レギュレータ(LDO)の最大の利点の1つとされているのが、スイッチング電源から発生する電圧リップルを減衰させることができるという点です。この点は、データ・コンバータ、フェーズロック・ループ(PLL)、クロックなど、ノイズの多い電源電圧により性能が低下する可能性のある信号コンディショニング・デバイスにおいては特に重要となります。TIのXavier Ramusによるブログ記事、『 Reducing high-speed signal chain power supply is...
    • Jun 22, 2017

    電力密度を向上するGaN半導体

    GaNデバイスは、MOSFETと比較して、より高速、より発熱が少なく、より小型のソリューションを提供する、高密度電力回路向けの新世代の半導体です。 パワー・エレクトロニクスの世界は、1959年にベル研究所のダーロン・カーング(Dawon Kahng) とマーティン・アタラ(Martin Atalla)がMOSFET(金属酸化物電界効果トランジスタ)を発明したことで、その画期的発展の第一歩をしるしました。その5年後に、最初の商用MOSFETの量産が開始され、その後、数々の世代のMOSFETトランジ...
    • Apr 21, 2017

    カーバッテリをより長く安定駆動させるための方法

    自動車システムは、広い温度範囲、入力の超高過渡電圧やその他のなどの干渉にも耐えられるように設計されています。クルマの中のほとんど全ての電子回路は厳しくテストされ、高品質システムの基準を満たし、AEC(Automotive Electronics Council)で規定された部品の品質基準を満たす必要があります。ほとんどのクルマは12Vの鉛蓄電池を電源にしていて、バッテリ電圧は周囲温度や負荷条件、駆動年数など想定されるあらゆる条件によって変動します。 通常の動作状態では、電圧は9V~16Vの範囲で...
    • Apr 13, 2017

    GaN半導体で電力密度を再検討

    ローレンス・バークレイ国立研究所(Lawrence Berkeley National Laboratory)が2016年に発表したレポートによると、全米中のデータセンタは2014年に700億kWhものエネルギーを消費していました。驚くことではありませんが、この産業は電力効率と密度を上げる方法を絶えず探しています。電力効率を上げることは、電気料金と冷却のような運用コストの両方の節約になります。運用するユーザにとっても高効率化は、ラック密度を高め、コンピュータを設置するスペースを広げ、コスト効率...
    • Apr 11, 2017

    PoweTips: システムの安定性評価のためのナイキスト線図の使い方

    ボード線図は、動的システムの安定性を判断する方法としてよく用いられますが、ボード線図が安定性を直接的に示さない場合もあります。 図1に、TIの TPS40425 同期降圧型コンバータのボード線図を示します。このアプリケーションでは、降圧型コンバータの出力段にπ型フィルタが使用されています。 図1: 出力段にπ型フィルタがある降圧型コンバータのボード線図 π型フィルタで使用されるフェライト・ビーズは負荷電流によってインダクタンスが変化するため、異なる負荷条件で測定されたボー...
    • Apr 11, 2017

    PowerTips: USB Type-C™アプリケーション用のPWM制御による出力電圧調整

    コンシューマ・アプリケーションでは、 USB Type-C™ などのさまざまな動作条件に対して、出力電圧の調整に対応した電源が必要になることがよくあります。そのために、出力電圧を簡単かつ効率的に調整できる方法が求められています。必要な出力電圧を設定するために、集積回路(IC)のフィードバック(FB)ピンをさまざまな方法で利用できます。たとえば、FBピンにトリム抵抗を付加し、電流を追加でソースまたはシンクするための電圧をFBピンの分圧抵抗回路に印加します。または、I2Cバスを使用して、FB...
    • Apr 11, 2017

    DC/DCコンバータの出力に電圧を加えることはできますか?

    TI E2E™コミュニティの非絶縁型DC/DCフォーラム でよく受ける質問に、「コンバータに入力電圧が印加されていない場合、DC/DCコンバータの出力側に電圧を加えることができますか?」というものがあります。そういったケースは、製造工程でプロセッサやマイコン(MCU)をプログラミングする場合によくあります。そのような場合、AC電源やバッテリーからシステムの入力電圧は通常与えられません。単に、プログラミング用にマイコンに給電するだけの目的で、出力側に外部電圧が印加されます。図1に、一般的...
    • Apr 11, 2017

    昇降圧型反転コンバータで成功する基板レイアウト

    DC/DCコンバータ分野では、 LM5017 ファミリのような降圧型コンバータや降圧型レギュレータにおいて、正極性の入力電圧VINから、負極性の出力電圧VOUTを作ることができることは、良く知られています。一見、昇降圧型反転コンバータの回路は降圧型コンバータと同じICを使っているように見えますが、実際には異なります (図 1a と 図1c)。これらの回路には、電圧レベル、電流レベル、スイッチング電流経路やプリント基板レイアウトなどで重要な違いがあります。 前の ブログ記事 ではVIN 範囲、VOUT 範...
    • Mar 29, 2017

    APECレポート:TIの革新的な産業用設計向け製品

    フロリダ州のタンパで毎年開催されるパワー・エレクトロニクスの展示会「APEC(Applied Power Electronics Conference)」は今年で32回目となります。この記事では今回TIが自社のブースで展示した、産業用システム向けの最新リファレンス・デザインについてご紹介します。 APEC全体の傾向として、ここ10年ほどはシステム技術やサブシステムの設計の劇的な台頭と集中が目立つようになってきました。参加各社は、システム設計の専門知識をベースに、サブシステムレベルで、...
    • Feb 20, 2017

    IoT機器の電源設計について

    IoT(モノのインターネット) という言葉には、寿命を終えた電化製品を救う甘い響きがあります。一度消え去ったデバイスが今は見られ、一度は通信できなくなったものがまた通信できるようになります。電化製品はこれらの機能により、電話などの家電製品とシームレスに互いに繋がり動作するようになりますが、それは簡単なことではありません。多機能化は、より多くの電力を必要とするためで、すべての注目が新しい通信機能に注がれている中、IoT機器を完全に動作させるためには電源の設計を見直さなければなりません。 残念ながら...
    • Feb 14, 2017

    パワー・モジュールのデータシートを読み解く – パート2

    パート1 では、パワー・モジュールのデータシートの表紙の記載事項以外に、集積機能やソリューション・サイズに関した、総合的な情報を得ることが大切なことを説明しました。このパート2では、同様の問題として、パワー・モジュールの過渡応答特性と効率について説明します。 過渡応答特性は、パワー・モジュールのデータシートの表紙に記載された箇条書きのうち、最も読み取ることが困難なものの一つです。このせいで、「超高速の過渡応答」というメーカーの宣伝文句が全く無意味になる危険性もあります。敏感なデジタル負荷では、超...
    • Feb 14, 2017

    パワー・モジュールのデータシートを読み解く – パート1

    私たちが理解していると思っている規格や条件でも、本当の意味で理解されていないものがあります。時間をかけてまで、小さな文字で書かれた注釈を読みますか? 他の重要な資料と同様に、データシートにも注釈があります。良さそうなことだけを書いてあるデータシートの1ページ目の仕様に続いて、20ページもの注釈が付いていることもあります。これは特に、パワー・モジュールに当てはまります。それは多くの機能を集積することで、デバイスの重要な詳細事項が隠されてしまうことがあるためです。データシートの表紙だけを読んで評価を...
    • Feb 3, 2017

    「インピーダンス・トラック」を使う高精度な電池残量計IC、デジカメやマウスなどの新用途開拓に向けて低コスト版登場

    ノート・パソコンやスマートフォンなどの携帯型電子機器では、1%刻みの残量表示が当たり前だ。これを可能にしているのが「インピーダンス・トラック」と呼ぶ技術を採用した電池残量計ICである。このICの低コスト版が、新用途を開拓すべく登場した。次なるターゲットは、デジカメやマウス、携帯型血圧計だ。電池駆動時間の延長に貢献する。 ノート・パソコンやスマートフォン、タブレット端末などの携帯型電子機器に欠かせない存在である電池(バッテリ)。この電池を使って動かすことができる時間を「電池駆動時間(バッテリ・ライ...
    • Feb 3, 2017

    FPGAやSoC設計を容易にするパワーIC

    産業用電子機器は、より小型の基板、より洗練された形、さらに低コスト化へと向かっています。このようなトレンドがあるがゆえに、電子機器設計者はPCB(プリント回路基板)の小型化と低コスト化を進めなければなりません。FPGA(Field Programmable Gate Array)やSoC (System on Chip)を使う産業用システムでは、小型・低コストに挑戦しながら、多数の電源ラインを必要とします。柔軟なパワーICは、そのようなアプリケーションでかなりのコスト節約と小型化を実現します。 ...
    • Feb 2, 2017

    マルチセル残量計の選択法

    最新の多くのシステムでは、バッテリ・パックから利用できる電力量を計測するために、バッテリ残量計が不可欠になっています。バッテリがシステムの一次電力源であっても、バックアップ電力源であっても、ほとんどのシステムでは信頼性の高い動作が必要になります。多くの場合、バッテリ・パックの残量を見積もることはそれほど容易ではありません。システムに応じて適切なバッテリ残量計を選択するために、理解しなければならない要素はさまざまです。 マルチセル・バッテリはバッテリ・パック内で1つ以上の直列セルを使用することを意...
    • Dec 8, 2016

    出力電流を倍増、より高電力のPOL電源を提供するPowerStack パッケージ製品

    電圧レギュレータ、特に制御用のパワーMOSFETを集積したDC/DCコンバータは、入力電圧、出力電圧と出力電流で規定される低電力の簡単な電源レギュレータから、動作環境をモニタし、その条件に適応する機能を備えた高度で大幅に高電力なコンバータ製品へと発展してきました。 歴史的には、10A~15Aを超える電源電流が必要なアプリケーションは、必要な電力を賄うために、一般に外付けの制御用パワーMOSFETとコントローラ製品で構成されていました。より容易なレイアウトや、より少ない外付け部品点数によるより簡素...