• 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...
    • 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

    Power Tips: 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ド線図は...
    • Apr 11, 2017

    Power Tips: 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、...