Recent blog posts
  • オートモーティブ
    • Aug 6, 2020

    [FAQ] ハイサイド・スイッチ(HSS)を使用してマルチモジュール車載LEDリア・ライト・システムにOFAF機能を組み込む方法

    この記事では、お客様から よく寄せられる質問とそれに対する回答 をまとめています。 図1のような標準的なLEDリア・ライトは、テール・ランプ、ブレーキ・ランプ、方向指示器といった複数の表示灯機能で構成されています。ランプの形やデザインに基づいて、複数のLEDドライバとLEDプリント基板(PCB)を使用してそれぞれの表示灯機能が実装されます。さらに、リア・ライトの各ランプは、車体制御モジュール(BCM)により個別に点灯/消灯します。 図1:リア・ライトとBCMとの接続 このような車載リア・ライト・シ...
  • 産業機器
    • Aug 4, 2020

    TIのミリ波占有センサを使用してエネルギー効率の良いスマート・エアコンを設計する

    先進国のみならず開発途上国でも、快適な居住環境を維持するために人々はこれまで以上にエアコンに頼るようになっており、エネルギー消費量が急速に増加しています。 国際エネルギー機関が発行した「 The Future of Cooling 」というレポートによると、現在の総エネルギー消費量のうちの10%をエアコンが占めています。エアコンの電気使用量は2050年までに3倍になると予測され、これは米国、EU、日本の現在の電力供給容量を合わせたものに匹敵します。住宅や商業ビルに設置されるエアコンの数は、現在の16億台から、2050年までに56億台に増加すると考えられており、今後30年間で、エアコンが1秒ごとに10台販売される計算になります。 エアコンの占有センシングの役割 人の存在を検知する占有センシングを利用して、室内の活動レベルに合わせて最も必要とされる場所に風を向けることで、エアコンはもっと賢くなり、エネルギー効率が向上します...
  • 産業機器
    • Aug 3, 2020

    PWMの手法による高性能流量トランスミッタの構築

    センサは工場環境内のプロセスに対して各種の測定を行い、それに基づいて、システム全体の状態をプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)により制御します。一般的な測定値は、温度、圧力、流量、液位などです。流量トランスミッタの設計時に使用できる手法はいくつかありますが、ここではPWMを取り上げます。 ここでご紹介するアプリケーション・ノートでは、「超低消費電力での高速セトリング・タイムといった機能の実現にPWMの手法を利用できるか?」という質問について解説しています。 ループ給電により4~20mAを出力するフィールド・トランスミッタは、プロセス・オートメーションのための事実上の業界標準です。フィールド・トランスミッタでPWMから4~20mAへの変換を行うのには、次のような理由があります。 単純さ 堅牢性 コスト最適化 新しいアプリケーションでは...
  • アナログ
    • Jul 28, 2020

    ウェアラブル体温センサによる個人に合わせた体温測定

    4つのバイタルサイン(生命兆候:呼吸、体温、血圧、脈拍)のうち、個人個人や測定のタイミングによるばらつきが最も少ないのが体温です。私たちは皆、平熱は37℃(98.6°F)だと教えられてきました。これが平均値であることは多くの人が理解していますが、集団に対する平均だと思っているでしょう。これが時間平均でもあると言うと、ほとんどの人が驚きます。私たちの体温は、身体活動、サーカディアン・リズム、ホルモン変動、体重、年齢によっても、常に変動しているのです。最近の出来事により、ウェアラブル体温センサへの関心が急速に高まっています。ユーザーが病気または感染症にかかったかもしれないことを直ちに知らせてくれるこの体温計のおかげで、感染症がそれ以上広まらないように自主隔離する余裕ができるからです。ウェアラブル体温センサによって初めて、ユーザーの体温サイクルに関する重要な知見も得られるようになったので、個人個人の正常状態に合わせてカスタマイズするようなアルゴリズムが可能になり...
  • アナログ
    • Jul 17, 2020

    高電圧システム用電流センシング技術を正しく選択する方法

    EVの自動運転や電気飛行機が話題を集め、無人生産ラインの導入が進むなど、動力の電動化やオートメーション技術の進歩はめざましく、現在、私たちは、オートメーションとスマート・モニタリングを中心とする第四次産業革命( Industry 4.0 )の真っ只中にいます。電動化の動きが加速するなか、高効率かつ高性能を実現する高電圧システムの重要性は高まる一方です。この記事では高電圧用途を対象として電流センシング技術を正しく選択する方法について説明します。 高電圧ドメインに組み込まれるシステムでは、交流か直流かを問わず、高圧電源と負荷から人や回路を守るために信号と電源との十分な絶縁が必要です。また、システムに搭載される機能がますます増えるなか、性能を向上させつつ小型化を追求する取り組みも求められています。このようなニーズは、高密度フォーム・ファクタを採用する際のさまざまな問題を生じさせる一方で、低コストかつシンプルな設計で高性能を維持しています...
  • 電源 IC
    • Jul 17, 2020

    車載ディスプレイ・ソリューションのバックライトLEDドライバにかかわる課題を解決する

    電気自動車産業の急速な成長と共に、自動運転車や人と人との相互接続が出現しました。そのため、車のセンター・コンソールの機能が複雑さを増し、より高度なものが求められるようになった結果、図1のような大画面化が進んでいます。 図1:LCDスクリーンを利用した車載ディスプレイ・アプリケーション 大型化する車載ディスプレイ画面では、広範囲にわたるスムーズな輝度変化を消費者が望んでいるため、分解能が高くシームレスな動作が重要になります。車が置かれる厳しい環境を考えると、システムの信頼性と安全性も考慮すべきです。結果として設計者は、大画面向けに設計されたバックライトLEDソリューションを探しながら、高い調光率とシステムの安全性も実現するという課題を突き付けられることになります。 大型ディスプレイ画面を駆動するために、バックライトLEDドライバは、高い電流シンクと高い昇圧電源を備えていなければなりません...
  • 電源 IC
    • Jul 17, 2020

    最新の電圧リファレンスで設計サイズを縮小する方法

    電子製品を設計する場合には必ず、最新機能を追加することと、利用可能なスペースにすべてを収めようとすることの、どちらかを諦めることを強いられます。電子設計の進化に伴い、新技術が登場するたびに、より創造性を働かせることが求められてきました。複雑で新しい機能を追加すると同時に電力密度を高めて電源のサイズを縮小することが、最重要課題になっています。この問題はほとんどすべてのアプリケーションに及びますが、特に切実なのは、LED基板の幅やその周辺技術が制限される、LEDテープのようなすでに小型化が進んでいる設計や、効率と電力密度が緊密に関係するフライバック・コンバータを含む設計です。 図1は、シャント電圧リファレンスである『 TL431 』の内部を簡略化したものです。このデバイスにはバンドギャップとエラー・アンプが内蔵されていることから、LED照明アプリケーションを設計する場合によく用いられます。『 TL431 』は汎用性が高いので...
  • 電源 IC
    • Jul 15, 2020

    昇降圧充電とUSB Type C Power Deliveryで電力密度を最大化する

    昇降圧チャージャは、バッテリ電圧に対して入力電圧が高いか低いかに関係なく、ほぼすべての入力源からバッテリを充電できることから、近年人気が高まっています。 USB Type-Cが幅広く普及することによる重要なメリットの1つは、ユニバーサル・アダプタの実現と、それに伴う電気電子機器廃棄物の削減への現実的な道筋ができることです。USB Type-Cのコネクタは統一されていますが、従来の5V USBアダプタや5V~20Vの電圧供給能力があるUSB PDアダプタといったように、電力定格と電圧にはまだばらつきがあります。それに加えて、内蔵されるバッテリ・セルの数も携帯機器ごとに異なります。このように入力電圧とバッテリ電圧にばらつきがあることから、バッテリ・チャージャ集積回路(IC)には昇降圧トポロジが必要になります。電力密度の高い昇降圧チャージャには、一般的な充電機能ブロックを統合するだけでなく、システム設計の効率化、BOMコストの削減...
  • 電源 IC
    • Jul 10, 2020

    降圧レギュレータの出力リップルの理解と制御

    この技術記事は Dan Tooth との共著です。 設計者として、「今度の設計では、2倍の量の部品を半分のスペースに追加コストなしで収めないといけない」といったことはよくあるかもしれません。そのために、最小のPOL(ポイント・オブ・ロード)レギュレータを選択し、費用対効果が最も優れたパッシブ部品を使って、できる限り詰め込んだレイアウトを作りあげました。ここまではいいでしょう。ところが、重要な電源レールの出力リップルを見ると、予想したものと違います。どうなっているのでしょうか。 それではまず、降圧DC/DCレギュレータの出力リップルが何で構成されているかを理解するところから始めましょう。出力リップルは合成波形です。従来から、図1に示す3つの主要な要素のみが考慮されてきました。 インダクタの電流上昇が出力コンデンサの等価直列抵抗(ESR)に加わることで生じる三角波。22µF X5Rセラミック・コンデンサのESRは2mΩしかないことがあります...
  • 電源 IC
    • Jul 2, 2020

    スタック出力PSRフライバックDC/DCコンバータによりレギュレーション性能を高める方法

    車載トラクション・インバータ 用のゲート・ドライバ・バイアス電源や、 ファクトリ・オートメーション ・アプリケーション向けフィールド・トランスミッタの4~20mAループ・センサのように、製品ライフ・サイクルの長さが要求される低消費電力絶縁型設計では多くの場合、簡素で信頼性の高い1次側レギュレーション対応(PSR)のマルチ出力フライバック・コンバータが活用されます。PSRフライバックには、以下に示す2つの重要な特性があります。 絶縁バリアをまたぐ部品が電源トランス1つのみという、高い信頼性と利便性。フィードバック・レギュレーションにはフォトカプラ、補助巻線、信号トランス、または外部リファレンスが不要 総部品数が少なく、特に絶縁出力が複数必要な場合に有利 この技術記事では、レギュレーション性能の最適化につながるスタック出力のPSRフライバック設計について考察します。 スタックされた絶縁出力 2次側を柔軟に構成できる複数出力のPSRフライバック...
  • 電源 IC
    • Jun 30, 2020

    電源設計のヒント: 負の出力電圧を動的に調整する方法

    負の出力電圧を生成する標準的な手法はいくつかあり、一方で出力電圧を動的に調整するよく知られた手法もあります。この技術記事では、シンプルなレベルシフト回路を使ってこの2つの手法をつなぎ合わせる「ミッシング・リンク」について紹介します。 負電圧を出力する電源が必要なアプリケーションとしては、試験および測定、航空宇宙防衛、車載機器、医療機器などがあります。負電圧レールを生成する一般的な方法の1つが、普通の降圧コンバータを、反転昇降圧コンバータとして動かすことです[1]、[2]、[3]。降圧コンバ...
  • 電源 IC
    • Jun 29, 2020

    汎用高速充電 – バッテリ駆動アプリケーションの将来のトレンド

    今日の消費者は、ポータブル電子機器をどこにいても充電したいと考えています。例えば、旅行者が飛行機の搭乗前や列車の乗車前の待ち時間に、携帯電話やノートパソコン、ヘッドホンなどを充電している光景は日常的に見られます。しかしデバイスごとに充電方法が異なるため、消費者は複数のアダプタを持ち歩く必要があり、どれがどのデバイスのものかを覚えるのも一苦労です(図1参照)。そのような苦労を最小限で済ませるには、バッテリ充電システムの設計で各種の入力電源からの充電をサポートする必要があります。 USB Type-...
  • 組込みプロセッシング
    • Jun 24, 2020

    急速に高まる静電容量式タッチのトレンド

    消費者に強い第一印象を与えることは大切ですが、主に2つの要素によって左右されます。それは、製品の見た目とユーザーとの対話です。高性能の静電容量式タッチおよび近接センシングのテクノロジを利用すると製品の見た目だけでなく、ユーザーと製品とのインターフェイスも洗練され、消費者に強く印象付ける思い切った製品設計ができるようになります。 しかし、静電容量式タッチ設計を産業用アプリケーションに組み込む作業は、経験の浅い製品エンジニアにとって難易度が高いことで有名です。機械的な統合、ソフトウェア開発、ノイズ耐性や防湿性、コストといった、よくある設計課題は、未経験者にとって壁になります。そこで、静電容量式タッチ・アプリケーション向けのCapTIvate™テクノロジが助けになります。 『MSP430FR267x』、『MSP430FR263x』、『MSP430FR252x』、『MSP430FR251x』などのTIの静電容量式タッチ搭載マイコンと...
  • オートモーティブ
    • Jun 23, 2020

    クロック・ジェネレータを使用した車載アプリケーション用eAVBブリッジングの最適化

    車載ヘッド・ユニット などの車載インフォテインメント・システムで最大の成長分野の1つとなっているのが高品質オーディオです。特にオーディオ/ビデオ・ブリッジング(AVB)に注目が集まっています。この記事では、クロック供給ソリューションを通じてeAVBを最適化することにより、車内での高速データ転送を実現する方法について説明します。 Ethernet AVB ( eAVB )規格 AVBの実装は、IEEE(米国電気電子学会)が定める802.1AS、802.1Qat、802.1Qav、802.1BA、802.1Q、1722という6つの規格によって定義されています。これらの規格は以下に挙げるような機能に対応しているので、他のプロトコルでは保証できないレベルの低レイテンシで、イーサネットを介してオーディオ/ビデオ・コンテンツをリアルタイムに転送するシステムの設計に役立つほか、広帯域幅オーディオ/ビデオ・データをイーサネット・ネットワーク上で時間同期させて転送することも可能になります...
  • アナログ
    • Jun 22, 2020

    電力線通信用にOOK変調を備えたRS-485トランシーバでバス設計を簡素化しコストを削減する方法

    現代はエアコンのおかげで、夏真っ盛りの時期でもとても爽やかに過ごせます。ただリモコンのボタンを押すだけで、部屋がたちまち快適な温度になります。その間ずっと、リモコンから遠く離れた場所で、室外機が激しく稼働し続けています。このような高温の中で、信頼性の高い長距離接続が行われるのは、魔法のように見えるかもしれません。これは、比較的ありふれた通信規格の1つであるRS-485のおかげです。 4線式ワイヤから2線式ワイヤへ 電力線通信用のOOK変調を備えた 『T...
  • 電源 IC
    • Jun 19, 2020

    バッテリの安全性と精度を向上させるヒント

    お使いのバッテリ・モニタの精度に問題がありますか? バッテリ・パックとの間で流れる電流の量は、測定されて、さまざまな目的に使われます。例えば、電動工具の着脱可能なバッテリ・パックが誤ってショートすると、大電流が流れ、危険な状態になり得ます。あるいは、掃除機のようなバッテリが組み込まれた電化製品の内部で誤作動が起きた場合にも大電流が流れることがあり、場合によってはその設計で安全に対処できる電流レベルを超えるかもしれません。この2つの例を見ても、電流が過剰なレベルを超えていないか監視...
  • 産業機器
    • Jun 12, 2020

    分子検査技術を用いて、医師の迅速で正確な診断を支援

    (この技術記事は Eduardo Bartolome との共著です。) ポイント・オブ・ケア(PoC)分子診断市場の成長を後押しする主な要因は、感染症の有病率の高さ、オーダーメイド医療の認知と受容の拡大、そして、結果の正確さや可搬性の向上につながる分子技術の進歩です。PoC分子診断技術のおかげで、何日も検査結果を待たなくても初診時に迅速に診断して治療内容を決定できるので、医師はより良い標準治療を提供することが可能になります。この技術記事では、この種の検査について簡単に説明し、これらの機器の主要ブロックに使われる実際のいくつかのコンポーネントについて詳しく説明します。 図1:PoC分子診断アナライザ機能に関する一般的な表現 大まかに言うと、生体の検体には、光学蛍光で検出可能なほどの目標DNAが含まれていないことがあります。そのため、解析にはDNAの増幅(クローン化/増殖)が必要です。増幅技術には主に、ポリメラーゼ連鎖反応法...
  • アナログ
    • Jun 3, 2020

    アナログ回路設計者のためのヒント集:「ADC信号の分解」

    シグナルチェーン・ノイズやアナログ/デジタル変換に対する影響、およびその影響を最小限に抑える方法についての理解は、すべてのアナログ設計者にとって基本的な知識と言えます。 この「信号の分解」シリーズは、デルタ-シグマADCのノイズに関し、包括的な理解を提供することを目的としています。代表的なシグナル・チェーンの一般的なノイズ源を調べ、ノイズを低減して高精度の測定を維持する手法を、全12部にわたり解説します。 <デルタ - シグマ ADC 内のノイズの概要> ・ 第1部 ADCノイズの基本を重点的に見ていきながら、以下のようなトピックに関する疑問に答えて、詳しく説明していきます。 - ノイズとは何なのか? - 代表的なシグナルチェーンにおいてノイズはどこから発生するのか? - ADC内の固有ノイズの把握 - 高分解能ADCと低分解能ADCではノイズにどのような違いがあるか? ...
  • アナログ
    • May 26, 2020

    イーサネット設計を簡素化する 第1部:イーサネットPHYの基本と選択プロセス

    100BASE-T1、1000BASE-T、100BASE-TX、10BASE-T、10BASE-Teなど、イーサネットPHYの用語に不慣れな人にとって、いくつもある規格を見比べるのは大変でしょう。他にも下記のようなたくさんの疑問があることでしょう。 ・MII(Media Independent Interface)とは? ・車載PHYと産業用PHYとの違いは? ・インターネット・プロトコル・カメラ、テレマティクス制御ユニット、プログラマブル・ロジック・コントローラに最適なPHYを選択するためには、どうすればいいのか? ・すべてのPHYが、さまざまのフィールド・バス要件を満たしているのか? この「イーサネット設計を簡素化する」技術記事シリーズの第1部では、読者が最終アプリケーションに合ったPHYを選ぶことができるように、イーサネットPHYの基本を取り上げます。また、スムーズなPHY選択に便利なTIのPHY選択フローチャートも紹介します...
  • アナログ
    • May 25, 2020

    ラボに行かずに設計を続けるためのヒントとツール

    ハードウェア・エンジニアのみなさんは、仕事を部分的に自宅で行うのには慣れているかもしれません。しかし、ラボに行かずに設計を構築・検証・試験するのは、不可能ではないにしても難しいでしょう。 TIでは、調査・ブレインストーミングから設計、試験、サポートに至るまで、設計プロセスのそれぞれのフェーズに対応したオンライン・ツールやリソースを幅広く用意しています。今回はその豊富なTIのリソースをご紹介します。 フェーズ 1 :調査とブレインストーミング システム設計の期限が厳しくて、この設計が最も効率的なものなのか、問題を解決する別の方法はないのか、といったように、客観的な目で全体を見て検討することが難しい場合があります。 革新的な方法やコスト削減の方法を見つけたいのであれば特に、今のこの機会に、以下に挙げる例のような何か別のやり方を、時間をかけて調べてみると良いかもしれません。 自分のアプリケーションに合う試験済み設計例を探す...
  • 電源 IC
    • May 25, 2020

    拡張性の高いPMICの利用で車載カメラ・モジュール電源の再設計を省略

    車載カメラ・モジュールの設計者は、開発期間の短縮を目指す一方で、カメラ・モジュールをさらに小型化しつつ、高い拡張性も確保し、さまざまな種類の画像シリアライザやセンサに再利用できるようにする必要があります。この技術記事では、設計仕様やプラットフォームの拡張性など、車載カメラ・モジュール設計における設計上の重要な課題をいくつか取り上げます。 拡張性の高い PMIC を利用して設計を簡素化し、開発期間を短縮 共通した電源設計プラットフォームがあると、設計期間の短縮をはかることができ、製品化までの期間も短縮されます。電圧監視を内蔵しピン互換性のあるプログラム可能な電力管理IC(PMIC)を利用することで、電源回路を再設計しなくても、非機能安全性アプリケーション(サラウンドビュー・カメラなど)から機能安全性アプリケーション(自動運転車のドライバー監視、電子ミラー、カメラなど)へと拡張することが可能です。 プログラマブルPMICには...
  • 産業機器
    • May 22, 2020

    新型コロナウイルス感染症と闘う医療従事者に向けてTIのお客様への支援

    「息苦しさはありませんか?」というメッセージで、 スマホのアプリが毎日ユーザーの状況を訊ねてきます。 しかし、医療従事者はすでに、ユーザーの健康状況を把握しています。患者個人が使用する新しいウェアラブル・テクノロジを利用して、血中酸素レベル、脈拍数、その他のバイタル・サインをモニタリングしているのです。このウェアラブル・デバイスは、患者の居場所に関係なく、もちろん自宅にいるときでも、呼吸器疾患を常に監視します。 医療従事者や患者、その他の人が新型コロナウイルスにできるだけ感染しないように厳重な対策を行っている病院にとって、これは革新的な技術です。TIの極めて小さい組込みチップを活用し、リストバンドにはめ込まれたデバイスは、患者が自宅待機をしているときでもバイタル・サイン・データを処理します。これは、世界規模の感染爆発に対抗する戦いを支援する、数多い当社のソリューションのうちの1つです。 カリフォルニア州アーバインを拠点とするグローバルな医療テクノロジ企業である...
  • 電源 IC
    • May 20, 2020

    [FAQ]車載用高電圧コンタクタ・エコノマイザに電流モードPWMコントローラを使用する方法について

    この記事では、お客様から よく寄せられる質問とそれに対する回答 をまとめています。 車載用高電圧コンタクタ・エコノマイザに電流モードPWMコントローラを使用する方法について HEV/EVの高電圧バッテリは、トラクション・インバータへの給電に加えて、ACコンプレッサなど他の高電圧負荷への給電にも使用されます。バッテリを負荷に接続するために、バッテリからの電力ラインは、コンタクタと呼ばれる電子制御の高電圧スイッチを通して配線されます。 図1に示すように、車載用の一般的な高電圧電源基板回路では、バッテリ切...
  • 電源 IC
    • May 17, 2020

    バッテリ・モニタリング・システムの電圧測定精度を改善する方法

    以前の技術記事 で確認したように、電気掃除機や、電動工具、電動自転車といったバッテリ駆動システムを安全に使用するためには、バッテリ電圧、電流、温度を正確にモニタリングする必要があります。今回は、リチウム・ベースのバッテリの電圧モニタリングに注目したいと思います。 リチウム・ベースのバッテリの安全規格で求められる重要な要件は、バッテリ・メーカーが指定した電圧範囲内でのみバッテリが動作するようにすることです。なぜこの要件が非常に重要なのかというと、この制限以上にリチウムイオン・バッテリ・パックを過充電すると、火災や爆発につながる恐れがあるからです。実際に過充電は、現実的な危険性をはらんでいます。バッテリ・パックを他のシステム用に作られた充電器につないでしまったがために、そのバッテリ・パックの許容電圧を超えても充電が続くかもしれません。システム全体の安全性を保証するには、バッテリ管理システムがバッテリ・パックの各セルの電圧をモニタリングして...
  • オートモーティブ
    • May 13, 2020

    パワートレイン・システムを統合してEVのコンボボックス・アーキテクチャを構築

    少ない部品数で高機能の車載アプリケーションを作ることができたら、重量とコストのどちらも削減できて、信頼性も向上するでしょう。これが、 電気自動車(EV)とハイブリッド電気自動車(HEV) の設計にコンボボックス・アーキテクチャを組み込もうとする意図です。 コンボボックス・アーキテクチャとは コンボボックス・アーキテクチャとは、オンボード・チャージャ(OBC)、高電圧DC/DC(HV DCDC)、インバータ、配電ユニット(PDU)といったパワートレイン最終製品を一体化したものです。図1に示すように、機械部分、制御、またはパワートレインのレベルで統合を行うことが可能です。 図 1 : EV 内の標準的アーキテクチャの概観図 コンボボックス・アーキテクチャが HEV/EV に適している理由 パワートレインの最終機器コンポーネントを一体化すると、以下のようなことを実現できます。 電力密度の向上 信頼性の向上...