• Sep 11, 2018

    LDOの基本:熱 – 自分のアプリケーションはどれくらい熱いのか?

    低ドロップアウト(LDO)レギュレータの本質的な機能は、過剰な電力を熱に変換して電圧のレギュレーションを行うことです。そのような性質から、この集積回路は、低消費電力アプリケーションやVINからVOUTへの差動電圧が小さいアプリケーションに最適なソリューションとなっています。アプリケーションの性能を最大限に高めるためには、この点を考慮しつつ、適切なLDOを適切なパッケージと共に選択することが極めて重要です。使用可能な最小のパッケージが常に目的のアプリケーションに最適とは限らないため、設計者によって...
    • Sep 11, 2018

    LDOの基本:コンデンサと容量

    低ドロップアウト・レギュレータ(LDO)は、あらゆる種類のアプリケーションで電源として使用されます。ただし、LDOが正常に動作するためには、出力コンデンサが必要です。アプリケーション用にLDOを設計する際の一般的な問題の1つが、正しい出力コンデンサを選択することです。この記事では、出力コンデンサを選択する際のさまざまな考慮事項と、それがLDOに対してどのように影響するかについて検討します。 コンデンサとは何か コンデンサは、電荷を保持するために使用される素子であり、絶縁体によって隔てられた1つま...
    • Sep 11, 2018

    LDOの基本:逆電流の防止

    低ドロップアウト・レギュレータ(LDO)での電流の流れは、一方通行の道路と同じで、逆方向に流れれば大きな問題につながるおそれがあります。逆電流は、VINからVOUTへではなく、VOUTからVINへと流れる電流です。この電流は一般に、通常の導通チャネルの代わりにLDOのボディ・ダイオードを通って流れ、デバイスの長期的な信頼性に影響を及ぼしたり、デバイスに損傷を与えたりする可能性もあります。 LDOには3つの主要な構成要素があります(図1を参照)。バンドギャップ・リファレンス、誤差増幅器、パスFET...
    • Sep 11, 2018

    LDOの基本:静止電流の基本

    めったに使わない電子デバイスを使ってみようと手に取ったら、バッテリが切れていたり、ほとんど残っていなかったりして腹が立ったという経験はありませんか?そのデバイスが単にスタンバイ・モードやスリープ・モードになっていたのなら、原因は小さいながらも極めて重要な仕様である、静止電流かもしれません。 静止電流とは 静止は、「活動していない、または休止している状態や期間」と定義されています。つまり、静止電流(IQ)とは、スタンバイ・モード中の軽負荷や無負荷のシステムに流れる電流です。静止電流は、デバイスがオ...
    • Sep 11, 2018

    EMI を論理的かつ実践的に理解を深める

    ほとんどの電源アプリケーションにおいて、大電流や高速スイッチング DC/DC コンバータの電磁干渉(EMI)はますます重要かつ困難なテーマになっており、製品の設計および認定サイクルにおいて徐々に拡大している厄介な問題でもあります。 TI では、EMI を論理的かつ実践的に理解できるよう、特に伝導 EMI に重点をおいて詳しく解説した『 DC/DC コンバータの EMI に関するエンジニア向けガイド 』(日本語)を公開しました。本ガイドでは主に、DC/DC コンバータから発生する伝導 EMI の管理と...
    • Sep 10, 2018

    LDOの基本:ノイズ – 第2部

    前回のブログ、『 LDOの基本:ノイズ – 第1部 』では、コンデンサ(CNR/SS)を基準電圧と並列に使用し、出力ノイズの低減とスルーレートの制御を行う方法について説明しました。この記事では、別の出力ノイズ低減手法として、フィードフォワード・コンデンサ(CFF)を使用した方法について説明していきます。 フィードフォワード・コンデンサとは フィードフォワード・コンデンサは、図1に示す分圧抵抗回路の上側抵抗と並列に配置されるオプションのコンデンサです。 図1:フィードフォワード・コンデン...
    • May 17, 2018

    ロボット掃除機の充電でディスクリート・ソリューションを上回るチャージャICの価値

    技術の発展が進むにつれて、デバイス間の相互接続によるホーム・オートメーションが急速に進んでいます。ロボット掃除機の開発は、ワイヤレス接続とリモート・アクセスによる家電製品を操作する便利さへの着目から始まりました。 ロボット掃除機 は、室内の床を日常的に掃除するようスケジュールを設定し、人間の負担を少なくします。便利さと時間の節約に加えて、これらのコンパクトなロボット掃除機は、従来の重くてかさばる電気掃除機と違い、家具や壁の間や、部屋の隅などの狭い隙間にも簡単に入り込めるので、掃除機をかける労力が軽...
    • May 9, 2018

    パワー・モジュールのディレーティング曲線を読み解く

    エレクトロニクス製品がますます小型化するにつれて、設計者が電源を設計する際に、温度の限界を考慮することが必要となりました。より小型の電源でも、特定のアプリケーションにおいて、周囲温度も含む厳しい負荷条件での環境下で動作できないのならば、使えません。 主要な温度限界の一つは、ディレーティング曲線で表されます。この曲線は大多数のパワー・モジュール製品のデータシートに記載されています。ディレーティング曲線は、様々な周囲温度において、そのパワー・モジュールの規定の動作温度範囲内(通常は+125℃以下)...
    • Apr 17, 2018

    電源管理システムの効率を高め、小型化を実現するGaNの技術革新

    現在の2倍の速さで充電できる電気自動車用チャージャ、既存アプリケーションの半分のサイズでより効率の高いモーター・ドライブ、ポケットサイズの小型ノートブックPC向け電源アダプタなどを想像してみてください。電子機器の将来は、電源管理のイノベーションにかかっています。さらに、私たちが日々使用しているインターネット検索では、1つの問い合わせごとに、60ワット電球を17秒間灯せる電気が使用されています。この問い合わせが毎日、数十億回行われたとすると、数十億キロワット時の電力が消費されていることになります。...
    • Apr 16, 2018

    FPGA電源の簡易化:設計手順

    このシリーズの 過去3回の記事 では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)用の電源を作成するうえでの、設計上の基本的な考慮すべき点をいくつか説明しました。電源に対する要求の見極めと必要ないくつかの機能および性能仕様が確定しましたので、いつでも部品を選ぶことができます。 設計経験が浅い場合や時間に余裕がない場合のFPGA電源を簡易化する方法の1つに、電源モジュールを選択するという方法があります。最小限の設計で簡単なソリューションを構築するために、モジュールにはインダクタやその他の受動...
    • Apr 16, 2018

    FPGA電源の簡易化:シーケンシング

    電源のレール要件に関する 前回のブログ記事 はご覧いただけたでしょうか。今回は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)電源設計におけるもう1つの重要なトピックである、シーケンシングについて説明します。FPGAへの電源投入時/遮断時は、特定の順序で電源をオンにする必要があります。実際のシーケンシングの順序はさまざまですが、一般にコア・レールは最初にオンになり、かつ最初にオフになります。電源のオン動作は単調でなければなりません。つまり、FPGAに電力を供給する出力電圧は継続的に上昇する必...
    • Apr 16, 2018

    FPGA電源の簡易化:電源レール要件

    このシリーズの 第1回 では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)電源設計向けのシステム・アーキテクチャの選択肢と、電力要件の見積もり方法について確認しました。ベンダーのスプレッドシートから各レールの電圧および電流要件を把握したので、次は部品を選択する前に各レールの他の要件を確認する必要があります。この回では、基本の4種類のレールであるコア、トランシーバ、補助、入出力(I/O)の各レールに焦点を絞って見ていきます。実際に使用するFGPAのレールはこの4種類に含まれない可能性もありま...
    • Apr 16, 2018

    FPGA電源の簡易化:システム・アーキテクチャ

    フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)は、医療機器から有線通信、航空宇宙および防衛に至るまで、幅広いアプリケーションで利用されています。FPGAはプログラム可能な回路を提供することによって設計プロセスを簡易化します。継続的な再プログラミングが可能なので、プロトタイプをすばやく作成でき、カスタムの特定用途向け集積回路(ASIC)を作成する必要がありません。FPGAは少量でも比較的安く入手できるソリューションなので、規模の大小を問わず多くの企業で利用されています。ただし、図1に示すよ...
    • Apr 10, 2018

    Power Stage Designerで設計を開始する10以上の理由

    2011年以来、TIのPower Stage Designer TM は、異なる電源トポロジの電流と電圧を計算する際にとても役立つデザイン・ツールとして、多くの電気技師の間で使用されてきました。全ての計算がリアルタイムで実行され、直接フィードバックを得られることから、新しい電源デザインを容易に開始することができます。バージョン3.0から4.0に進化したことで、これまで以上に迅速に電源を設計できる全く新しい機能と3つのトポロジが追加され、これらの機能がツールボックスとして提供されます。 この新しいツールボックスには、FET(電界効果トランジスタ)損失計算機、並列コンデンサ向け電流共有計算機、AC/DCバルク・コンデンサ計算機、整流器全般の共鳴を減衰させるRC(抵抗・コンデンサ)スナバ計算機、フライバック・コンバータ向けRCD(抵抗・コンデンサ・ダイオード)スナバ計算機、出力電圧抵抗分配計算機、動的アナログおよびデジタル出力電圧スケーリング計算機...
    • Mar 28, 2018

    アクティブ・クランプ・フライバックのインテリジェント制御

    より小型のAC/DCコンバータを誰もが好みます。特に携帯電話やタブレットデバイス向けAC/DCコンバータはそうです。その簡素な作りから、フライバック・コンバータは、ほんのわずかなコンポーネントで効率的にACからDCに変換できるため、最適なトポロジだと言えます。ただし、トランスの漏れインダクタンスに関連する電力損失により、実用的サイズに制約が出てくるため、フライバックの小型化には限界があります。これまでは、どのデザインも漏れインダクタンスを最小化することで、この課題に対処してきました。しかし、アク...
    • Mar 26, 2018

    より高速なスイッチングを実現するGaNドライバ

    電源IC設計者は、ソリューション開発において高速性能と高性能が絶えず求められ、これまで以上の性能に取り組んでいます。旧世代のソリューションは、LIDARのようなアプリケーションにおいて数百キロヘルツでしか動作できませんでした。一方、より長距離に届き、より正確な測定が求められる新しいプラットフォームでは、5ナノ秒以下のレーザー・パルスを用い、10倍高速で動作することが求められます。 これまで以上に性能をあげるには、従来とは異なる技術が必要です。最適なパフォーマンスで高速性能を提供するには窒化ガリウ...
    • Mar 20, 2018

    APEC 2018ハイライト:TIのイノベーティブなパワー・ソリューション

    TIは先月米国テキサス州サンアントニオで開催された「APEC 2018」に出展しました。本記事ではTIがAPECのブースで紹介した、主要なアプリケーションの最新製品や便利な設計支援ツールについてご紹介します。 イノベーション: ・高解像度LIDARレーザー向けナノ秒GaNドライバ 業界初の小型、高速、高電力密度のGaN FET搭載LIDARレーザー・ドライバは、高解像度の産業用LIDARシステム向けに設計されています。このドライバは、1ナノ秒で100Wを提供し、300メートルの範囲まで届く、目に...
    • Feb 27, 2018

    反転型昇降圧トポロジによる出力電圧の変更

    今回は、反転型昇降圧トポロジにより可変出力電圧を提供する手法を紹介します。このトポロジでは、図1に示されるようにフィードバック電圧分配ネットワーク上の抵抗の選び方で出力電圧が決まります。 図1:反転型昇降圧コンバータの構成 異なる出力電圧を用いるには、異なる抵抗値を使用する必要があります。この時、もし出力電圧が常に変化するなら、面倒なプロセスを踏まねばなりません。これを避けるために、抵抗値を変えずに可変出力電圧を実現する電流注入手法について解説していきます。 電流注入手法は名前から分かるように、...
    • Feb 8, 2018

    降圧コントローラ用に外部バイアスを供給すべき状況と供給方法 – 第3部

    このシリーズの 第1部 では、外部バイアスの必要性と、どのような条件下で外部バイアスを検討する必要があるのかを説明しました。 第2部 では、外部バイアスを任意のコントローラに印加できるのかどうかを説明しました。最終回となるこの第3部では、任意のコントローラ用に外部バイアスを生成するために使用できる回路を検討します。このような回路は、外部バイアスの供給元として5Vバイアス・レールが使用できない場合に役立つことがあります。 図1では、網掛け部分がバイアス用の外部回路です。Ricは集積回路(IC)に流れる電流...
    • Feb 8, 2018

    降圧コントローラ用に外部バイアスを供給すべき状況と供給方法 – 第2部

    このシリーズの 第1部 では、外部バイアスの必要性と、どのような条件下で外部バイアスを検討する必要があるのかを説明しました。今回は、外部バイアスを任意のコントローラに印加できるのかどうかを見ていきます。 経験則から、制御電界効果トランジスタ(FET)(ハイサイドFETとも呼ばれます)に対する電流制限のあるコントローラには、外部バイアスを印加できません。つまり、問題は電流制限の実装方法です。 では、2つの例を見ていきましょう。1つ目のデバイスは、エミュレーテッド・ピーク電流モード降圧コントローラの LM...
    • Feb 8, 2018

    降圧コントローラ用に外部バイアスを供給すべき状況と供給方法 – 第1部

    マルチレール・システムの設計では、多くの場合、降圧コントローラ用の入力レールとしてどのレールを利用するか選択する必要があります。大抵は12Vまたは24Vレールから供給しますが、5Vまたは3.3Vレールから供給する場合もあります。この3部構成のシリーズの第1部では、外部バイアスを供給する必要性とメリットについて説明します。 さて、このような場合に考慮するのは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の曲線と、そのMOSFETを最適な条件で動作させることです。また、入力電圧も重要な要因で...
    • Feb 8, 2018

    Xilinx Ultrascale/Ultrascale+ FPGA向け電源ソリューションの簡単な選定方法

    一部のデータセンターや産業用アプリケーションでは、Xilinx® Ultrascale™およびUltrascale+フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)が、その性能と統合能力の高さから、エンタープライズ・スイッチ、サーバーのFPGAアクセラレータ・カード、テストおよび測定といった用途や宇宙、防衛分野に利用されています。 Zynqマルチプロセッサ・システム・オン・チップ(MPSoC)、Virtex、Kintexといった特定のUltrascale+ FPGAファ...
    • Dec 5, 2017

    センシティブな試験・測定システムにおける性能強化

    高性能の試験・測定機器を製作する際に、基板にどこから電源が供給されるかについて考えることはあまりないでしょう。しかし、信じ難いかもしれませんが、電源は、その供給先となる高性能な逐次比較型(SAR)A/Dコンバータ(ADC)の性能に多大な影響を与える場合があるのです。電磁気干渉(EMI)に対して最適化された電源を使用することは、データ収集システム、半導体試験機器、スペクトル・アナライザ、オシロスコープなどさまざまなアプリケーションで非常に重要な要件となることがあります。 標準的な降圧コンバータの代...
    • Dec 5, 2017

    産業用バッテリに対して適切なチャージャを選択する方法

    バッテリ技術の進歩による小サイズ化と大容量化に伴い、バッテリ駆動のデバイスは消費者向け製品だけでなく産業用システムにも見られるようになっています。設計者として考慮すべき最も重要な問題の1つは、充電システムの制御方法です。マイクロプロセッサ制御のチャージャと、スタンドアロン・チャージャのどちらを使用すべきでしょうか。 最も一般的な2つの制御方法は以下の通りです。 I2C(Inter-Integrated Circuit)制御: I2Cバスは、マスター・デバイス(1つまたは複数)とスレーブ・デバイ...
    • Dec 4, 2017

    Power Tips #76:フライバック・コンバータ設計の検討事項

    フライバック・コンバータには、コスト最小の絶縁型パワー・コンバータ、複数出力電圧への対応が容易、シンプルな一次側コントローラ、最大300Wまでの給電など、多くの利点があります。フライバック・コンバータは、テレビから携帯電話用充電器、電気通信、産業用アプリケーションまで、多くのオフライン・アプリケーションに使われています。その一方で、フライバック・コンバータは、その設計を経験したことのない人にとっては特に、基本動作が手ごわそうに見え、設計の選択肢も多岐にわたります。DC53V入力から12V 5Aを...