オートメーションは、私たちの生活の一部である住宅、オフィス、工場に到来しています。スマート・ビルディングやスマート・ファクトリでは、機械や電化製品が自ら考えて相互に対話します。また、ビルの管理者やメーカーは、保有する設備が自律的に動作できるようになる日が来ることを夢見ています。しかし、これはビルや工場だけにとどまりません。自動車は、帰宅中に家の明かりを点けるように住宅に指示を出します。オフィスは、室内にいる人の数に応じて温度を調節します。交通信号は、自動車や歩行者の通行に応じて信号を変えるタイミングを判断します...
電源は製品の外部から見ることができませんが、昔のレンガのような大きさの携帯電話から重いテレビセットまで、エレクトロニクス製品の内部で大きな空間を占めていた歴史があり、現在でも、製品の内部では高い電力密度への要求が増加しています。
これらの古い製品は、シリコンベースの電源の革新によって、より扱いやすいサイズになりましたが、その向上も限界に突き当たります。シリコンベースのデバイスは、サイズを大きくしない限り、より高電力の供給に必要な高い周波数動作が不可能です。この制約は、5Gワイヤレス・ネットワークの展開、ロボティクスの発展や、再生可能エネルギーからデータ・センターまでの幅広いテクノロジにとって、無視できない問題となっています。
TIのプロダクト・マネージャであるMasoud Beheshtiは次のように述べています。「技術者は限界に達しました。彼らは製品内部の空間に、より高い電力を積め込むことも、その空間を拡げることもできなくなりました…
それほど遠くない職場へ車で通勤中、信号が青になるまで無駄に時間を取られるということはよくあります。
「自分の進行方向は赤信号なのに、どの方向からも誰も来ない。よく起こることなので、車に乗る前に気分を鎮めることにしています。」
そう語るのはTI産業用レーダ・グループのリーダーであるロバート・ファーガソン（Robert Ferguson）です。彼は、シンプルなレーダ・チップを使えば、信号機が状況を理解し、青に変えることが可能だと知っているため、すべての信号が、TIのミリ波センサを使い、情報に基づいて自ら判断をするようになる日が待ちきれません...
未来の自動車を想像した場合、おそらくみなさんは自律走行を思い浮かべるでしょう。しかし、私たちの運転の習慣が変わったときに、乗員としてはどのような変化があるでしょうか。両手が自由になり、両足もリラックスさせることができるでしょう。毎日の通勤は、単調で退屈なものから、罪悪感を抱かずに仕事をしたりビデオ・チャットやコンテンツのストリーミングを楽しんだりできする時間に変わるでしょう。
これはコネクテッド・カーにおけるテレマティクスの1つの未来像にすぎず、可能性は無限です。テレマティクスの将来の姿を知るためにも、現在のテレマティクスについて見ていきましょう。
テレマティクスの進化
2000年代初頭に、eCall（自動緊急通報システム）が登場しました。eCallは、安全性と緊急時の支援およびナビゲーション機能を提供するシステムで、ドライバーや同乗者をサポートする次世代テレマティクス・サービスとして大いに期待されています。この技術は主に、欧州のEuropean…
人と機械が継続して関わり合うとき、絶縁が重要な問題になります。電気自動車内のスイッチ、センサや高電圧モータなどをつなぐ配線の総延長は数マイルに達します。産業用コントローラは工場内に設置されたセンサとの間で、データやコマンドのやり取り、及び、電源を供給します。医療用の高電圧デバイスは病室や長期療養施設内の患者を監視します。USBインターフェイスは産業用機器とマイコンを接続します。スマート・コントローラはコマンドを受けて高電圧リレーを制御します。
産業用の機械システムが、電気モータ、センサやアクチュエータに置き換えられて行くに従って、上の例のような、機器同士や人と機器との関わり合いは、ますます拡大して行きます。無骨な機械式スイッチは、敏感で繊細なタッチ制御に置き換えられています。数多くの高電圧動作の電気モータが、急速に増加しています。高電圧で動作する半導体スイッチも頻繁に使われています。そして、これらのすべてが、スマート・コントローラやドライバと通信し…
『DLP® LightCrafter™ Display 2000評価モジュール（EVM）』は、スマート・ホーム・ディスプレイやヘッドアップ・ディスプレイ（HUD）、PicoプロジェクションなどのアプリケーションでDLPテクノロジの評価とプロトタイプの開発が可能な、堅牢性の高いエントリーレベルのプラットフォームです。
前世代のDLPテクノロジのEVM製品とは異なり、『DLP LightCrafter Display 2000 EVM』はさまざまな組込みホスト・プロセッサと互換性があり...
最近、新世代の自動運転車の開発やテストへの取り組みに関するニュースが大きく取り上げられています。先進運転支援システム（ADAS）の開発は、運転の安全性を高め、自動運転の可能性を切り拓く上で、自動車業界の重要なトレンドになっています。運転支援と自動化の進展のカギを握るのは、未来のクルマに設計段階で組み込まれるカメラ、レーダー、ライダー（LIDAR）などのさまざまなセンサです。
特にカメラ・モジュールは道路標識の読み取りなどの自律的な意思決定に重要なデータを提供することから、車載ビジョン・システムに対する要件が急速に進化し...
オートメーションは、ビル、住宅、都市など私たちの世界に革命をもたらしています。そして今日、工場ではインテリジェント・オートメーションが活用されています。プロセス・チェーンはより効率的になり、これまでよりも簡単に保守できるようになっています。ファクトリー・オートメーションでは、固定型と可動型の両方のロボットが、製造から梱包までさまざまな用途に使用されています。人間と機械が「手を携えて」行う作業が多い工程では、人間、自律走行車、動かない物体のような障害物が工場の作業現場に存在する可能性があります。このため、工場内のセーフティ・カーテンやエリア・スキャナなど、工程管理の安全保護による事故管理が必要になっています。図1のように、これらの安全保護によって、人間や物体がロボットの近くに存在しているかどうかを検知できます。
図1：人または物体とロボットの接近を判定するためにエリア・スキャナを必要とする機械の例
安全保護センサで考慮する必要がある主な機能は以下の通りです…
モーター・ドライバの中でも特に素晴らしいのはブラシレスDCモーターです。そう断言するのには理由があります。高効率、大電力、高トルク、低ノイズ、低電磁干渉（EMI）、低振動、長いバッテリ持続時間、長いモーター寿命、高速、優れた製品といったメリットが得られるだけでなく、感動を与える要素や遊び心、インテリジェンスを加えることができるからです。
図1：ブラシレスDCを実装したアプリケーションの例
ブラシレスDCモーター駆動の興味深い部分は、アルゴリズムです。センサあり/なしでの監視、台形波または正弦波制御、磁界方向制御（FOC）、ブロック整流といったアルゴリズムを実装できます。これから説明するのは、ステップ・ゼロ：モーター駆動システム向けのハードウェア設計についてです。
図2：電圧レベルとアナログ成分の増加に伴い快適度が直線的に低下
大多数のブラシレスDCモーター・システムは大電力や高効率を目的として設計されていることから、実装として最適なのは…
Part 1をまだお読みでない方はこちらから。
機能やメリットについて一日中話していてもいいのですが、エンジニアが本当に知りたいのは実際の回路です。この記事では、ディスクリート型と統合型のゲート・ドライバ・アーキテクチャを直接比較し、両者の基板レベルでの違いを示します。
回路図とレイアウトを比較するうえで重要な2つの指標が、部品数とソリューション・サイズです。1つ目の指標である部品数は、回路図が完成すると比較的簡単に確認できます。しかし、ソリューション・サイズを見積もる方法は、はるかに複雑です。ソリューション・サイズとして集積回路部品のサイズが記載されているのをよく見かけますが、これには外部部品や部品間に必要とされる間隔…
モーター制御は、30V～100VのディスクリートMOSFETのマーケットにおいて、大規模かつ急速に拡大している市場であり、特にDCモーターを駆動する多数のトポロジに利用されています。この記事では、エンド・アプリケーションでモーターを駆動するために使用されるFETをはじめとした、特定のエンド・アプリケーションで考慮すべき具体的な検討事項を紹介します。ここでは、ブラシ付きモーター、ブラシレス・モーター、ステッピング・モーターを駆動するFETを正しく選択することに重点を置いて説明していきます。厳格なルールはほとんどなく、選択手法は場合によっては無数にありますが、エンド・アプリケーションを考慮した場合にどこから始めるべきか、という点で、ヒントを提供できればと考えています。
最初に説明する、おそらく最も簡単に判断できる選択肢が、必要な降伏電圧です。モーター制御は低周波数になる傾向があり、結果として電源アプリケーションに比べて低リンギングになることから…
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、設計者によっては、この選択こそが悩みの種となる場合もあります。
LDOを選択する際に考慮すべき最も重要な特性の1つが、熱抵抗（RθJA）です。この特性は、特定のパッケージ内での放熱に関するLDOの効率性を表しています。高いRθJA値はパッケージの熱伝達の効率性があまり高くないことを示しており、反対に、低い値はデバイスがより効率的に熱を伝達していることを示しています…
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つまたは複数の導体ペアから構成されます。最も一般的なコンデンサは、アルミニウム、タンタル、またはセラミック製です。表1に示すように、これらの各材料には、システムで使用された場合、それぞれ長所と短所があります。一般的には、容量の変動が最小限で、コストも低いことから、セラミック・コンデンサを推奨します。
コンデンサの材料 長所 短所 ア…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（電界効果トランジスタ）です。標準的なアプリケーションでは、パスFETは通常のFETと同じように、ソースとドレインの間に電流を流します。FETのボディを形成するドープされた領域は、バルクと呼ばれ、ソースに接続されています。これにより、スレッショルド電圧の変化を小さく抑えます。
図1：LDOの機能ブロック図
バルクとソースを互いに接続することには…
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・コンデンサを使用したNMOS低ドロップアウト・レギュレータ（LDO）
ノイズ低減コンデンサ（CNR/SS）と同じように、フィードフォワード・コンデンサを追加した場合も複数の効果が得られます。これらの効果の中でも特に重要なものとしては、ノイズ、安定性、負荷応答、電源除去比（PSRR）の改善が挙げられます（アプリケーション・レポート、『低ドロップアウト…
音声コマンドは、市場で製品を差別化する機能として多くのアプリケーションで人気です。マイクロフォンは、音声や発話を使用するあらゆるシステムの基本コンポーネントであり、サイズ、コスト、性能の点でエレクトレット・マイクロフォンが広く採用されています。
このブログでは、非常に小型でコストを最適化したエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンのプリアンプ設計について説明します。この設計で使用する『TLV 9061』は、業界最小のオペアンプで、0.8mm × 0.8mmの超小型リードレス・パッケージ（X2SON）で提供されます。図1は、エレクトレット・マイクロフォンのアンプ回路構成を示しています。
図1：エレクトレット・マイクロフォンの非反転アンプ回路
ほとんどのエレクトレット・マイクロフォンは、2.2kΩのプルアップ抵抗でバイアスを加えたJFET（接合型電界効果トランジスタ）をバッファとして内蔵しています。音波がマイクロフォン…
モータ制御を必要とするアプリケーションには、通常、何らかの電流検出回路があります。モータを流れる電流を検出すれば、必要に応じて速度などの調整をモータに加えることができます。
例えば、ドローンでは、プロペラを制御する各モータが、ドローンの操縦、安定、離陸にローサイド電流検出回路を使用するのが一般的です。ドリルやレシプロソ（往復式のこぎり）などの電動工具では、ユーザがレバーを引く強さに応じて、ローサイド電流検出回路が工具の速度を制御します。このような製品は一般消費者向けに販売されているため、通常、コストを重視した設計を必要とします。今回は、コスト重視型のアプリケーションにおけるローサイド電流検出回路の設計について紹介します。
ローサイド電流検出回路の設計においてをオペアンプ非反転構成で使用するのは、コスト効果の高い選択肢です。図1は、オペアンプを使用した一般的なローサイド電流検出回路の回路図です…
産業用スタック・ライトや競技場にある大型LEDディスプレイなどのライティング・アプリケーションやLEDサイネージには、電力消費が制限されているという共通の問題があります。産業用途において、これらのライトやサイネージが発する熱を放散し、LEDの寿命を最大限まで延ばすことが重要です。アプリケーションがリニアLEDドライバを使用する時には、リニアLEDドライバでの電圧降下を最小限に留めることが必要です。このためには、LEDの順電圧に基づいて供給するレギュレータの電圧を調整する必要があります。この技術は「ダイナミック・ヘッドルーム制御」と呼ばれます。
図1：RGB LEDドライバ
同一の電流であれば、LEDの電圧降下は温度やプロセスの変動に対して一定のままです。例えば、調整可能なレギュレータの帰還ネットワークを計算して、最小値を少しだけ上回る、0.5Vの残留電圧にできます。リニア・レギュレータが温度の変動やコンポートネントの許容範囲に対しても機能するように十分な電圧降下が必要です…
産業用イーサネット・デバイスに電力を供給するためには、産業用イーサネットと産業アプリケーションの特定の部分に対応する必要があります。標準のイーサネットと産業用イーサネットの最大の違いはトポロジです。詳しくは、図1をご覧ください。標準のイーサネットのトポロジはスター型ですが、産業用イーサネットの場合は、ライン型、ツリー型、リング型のいずれかとなります。
図1：2種類のイーサネット・トポロジ
トポロジ以外にも、ファクトリ・オートメーション・デバイスは24Vで動作するのに対し、通信デバイスに供給される電力は48Vという違いもあります。このようなバージョンの違いは以前からありますが、産業界向けイーサネット用の初の電力ソリューションであるEtherCAT Pがちょうどリリースされました。今回のブログ記事では、まずEtherCAT Pの内容について説明してから、1000BASE-Tやリングトポロジまたはシングル・ツイスト・ペア用の代替策を取り上げます…
差別化を図りたいと考えるのは基本的には人間であり、その欲望は絶えず増加傾向にあります。そのためパーソナライゼーションは生活の中で、ますます重要になっています。テキサス・インスツルメンツのDLP®テクノロジはこれらのニーズに対応するため、継続的な技術革新を進めています。
人は、自分の名前が添えられたコーヒーが出てくれば、うれしい気持ちになります。服に名前を入れるために、追加料金を支払う人もいます。ここで、自分の名前が刻印された指輪を想像してみてください。さらに良いことに、お店で買ったばかりの服に合った、あなたの好みに正確にデザインされた指輪を想像してみてください。未知の工場の誰かではなく、あなたによって設計され、作られた指輪を想像してみてください。これは、新しいDLP Pico™チップセットで実現可能な可能性であり、小規模でポータブルなアプリケーションに工業的パフォーマンスをもたらします。近い将来、自分の薬指の高精度3D画像を撮り…
車載ライティング市場は大幅な成長が予測されています。成長をけん引しているのは、自動車生産台数の増加、車載ライティング分野の技術的進化、夜間走行時の安全対策ニーズの増大です。LEDは白熱球に比べ柔軟性と効率が高く、コンパクトなソリューションを提供します。
TIの車載LEDライティング・システム向けCISPR 25 Class 5定格7.5Wテールランプのリファレンス・デザインは、最新のLEDアレイ向け電源の設計をサポートする車載テールランプ、方向指示器、ヘッドライトのためのリファレンス・デザインです（図1参照）。このリファレンス・デザインは最適化された電磁妨害（EMI）フィルタの後段でバッテリに接続されたメイン・レギュレータとしてLM 53601-Q1を使用しています。LM 53601-Q1 DC/DCコンバータの出力はその後、方向指示器のスイッチングやアンビエント照明などの効果のためのLEDライティング・ストリングの構築に使用さ…
スマートフォンのアプリでタクシーを呼ぶと、数分後には無人のタクシーが到着し、ドアは自動に開き、すでにあなたの好みに合わせて設定されたシートに乗り込みます。混雑する朝の道路を難なく進む車内で、スクリーンに映し出されたニュースを横目に、メールをチェックしながら到着時間をタクシーに尋ねると、「午前8時30分に到着予定で、予測される遅延はありません」と返事が返ってきます。
こんな場面が10 年以内に現実になる可能性があります。自律走行車がよりユビキタスになるにつれ、乗客はまた、他の機能が自律的に動作することを期待するようになります。
現在の最新自動車には、30個以上のボディ系のモータが搭載されており、ウインドウ・レギュレータ、ミラー、電動シートから、サンルーフ、照明、エアコン・システムまで、さまざまな用途で使われています。快適性のために必要とされるこれらのシステムは、乗客の好みに合わせてプログラミングされ、自動化されるようになっています…
デバイスが、組込みプロセッサと同じように複雑化し、機能が豊かになっている今、1つですべてに対応できるという万能なものは存在しなくなっています。これは特に産業製品において顕著であり、たとえば、自宅で使うロボット掃除機と、工場で使われるヒューマン・マシン・インターフェイス（HMI）では、要件に大きな違いがあります。システム要件が多岐にわたることによって、対応する機能、コスト、将来的な備えなどに関連する多くの課題が生じます。
TI Sitara™プロセッサのポートフォリオは、このような課題を解消します。高品質の最終製品を開発し、迅速に市場へ投入するために、TIのプロセッサのソフトウェア開発キット（プロセッサSDK）は、全てのSitaraプロセッサ・ファミリを通じて共通するソフトウェア開発環境となっています。プロセッサSDKは、Linux、リアルタイム・オペレーティング・システム（RTOS）およびAndroidに対応しているため、アプリケーションの開発や製品の差別化に集中することができます…
TIは今月、デザインを刷新したWEBENCH® Power Designer用のHTML5アプリケーションを発表し、より使いやすいオンライン設計のインターフェイスを導入しました。今回の記事では、電源設計をより迅速かつ簡単に実行できるようにデザインされた、新たな機能強化について紹介していきます。
入力フォーム
まず、図1のように、入力フォームのデザインが刷新されています。このフォームでは、想定しているTIのデバイスを簡単に見つけたり、基本的な入力内容を利用して検索を開始したりすることができます。あらゆる基準を満たす設計に対応できるよう、高度な設定が編成され、最適化ノブが設計検討トグルとなりました。
図1：刷新された入力フォーム
デザイン画面の選択
電源設計プロセスではまず、設計を選択します。WEBENCH Power Designerでは、これまでは、動作値を計算し、どのような回路図になるか、サムネイルを生成していましたが…
TI最高技術責任者（CTO）アハマド・バハイ（Ahmad Bahai）
テクノロジ業界をリードする多くの企業が、高精度かつ環境ノイズの影響を受けない、高度に統合されたレーダ・ビジョンの実現を長年にわたって夢見てきました。「レーダ」と聞いて思い浮かべるのは、巨大な飛行機が小さな点で表示される昔ながらのレーダ画面かもしれません。一方、TIが独自にアプローチするミリ波センサは、物体の輪郭を詳細に捉え、分類することができます。
たとえば、粉塵、暗闇、霧、雨などの条件下でも障害物を回避でき、機敏に動き回るマシンや、壁越しに侵入者を視認できるセキュリティ・システム、肉眼では見えない架線を検出するドローン、手術器具の先端でバイオマスを検出する小型レーダ、あるいは動脈壁や声帯の動きを監視できる小型センサなどが、TIミリ波センサを導入することで実現できます。
車載機器、ファクトリ・オートメーション、ビルディング・オートメーション、医療機器などのアプリケーションにおいては…
