回路設計アイデア(パワー関連と電源編)

スイッチング方式のDC-DCコンバータを中心に、ノイズの低減方法や保護回路などの例を取り上げています。

Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、ロジック信号によって負電圧電源を素早くオン/オフするときに役立つ回路を紹介する。

(2016年12月27日)
Design Ideas パワー関連と電源:

PDAやデジタルカメラなどの携帯型電子機器の電源を設計する際、重要度が高いパラメーターの1つは変換効率である。電源の変換効率は、負荷電流を徐々に変えながら測定、評価を行う。今回は、1000〜2000円の安価な部品コストで実現できる小型の電子負荷を提案する。

(2016年10月18日)
Design Ideas パワー関連と電源:

スイッチング電源は雑音の発生源として悪名が高い。いわゆるスイッチング雑音を発生するからだ。この雑音は配線パターンなどを介して放射電磁雑音(EMI)となり、電源回路の外部の周辺回路などに飛び込む。対策としては、EMIフィルターを使う方法が考えられるが、実装に要する基板面積が大きくなり、部品コストも増えてしまうため難しい。そこで、今回は、スイッチング電源のスイッチング周波数を変調することで、EMIを低減する方法を紹介する。

(2016年8月30日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、簡単なオペアンプ回路と組み合わせたデュアルスイッチング電源で、出力電圧のシーケンスを同時に制御できる回路を紹介する。この回路では、オン時に3つの出力電圧を制御する。

(2016年8月3日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、取り扱いが簡単なCMOS ICを使ってMOSFETを制御するコンバーター回路を紹介する。

(2016年5月12日)
Design Ideas パワー関連と電源:

今回は、降圧型のスイッチング電源(SMPS)ICとリニアレギュレーターが抱えるそれぞれの問題点を解決する回路を紹介する。それは、高効率のSMPSを使用し、そのSMPSの出力に含まれるノイズ、リップルをLDOリニアレギュレーターによって低減するという手法である。

(2016年4月5日)
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今回は、昇圧型コンバーターICで負電圧から正電圧を高い効率で作り出せる回路を紹介する。

(2016年2月26日)
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今回は、電流検出ICの電流スパイク耐性を、さまざまな側面から改善する回路を紹介する。

(2016年1月20日)
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PWM方式絶縁型DC/DCコンバータの高性能フィードバック回路は多くの場合、誤差増幅器が使用される。今回は、部品点数を削減し、安定性を高めることができるフィードバック回路を紹介する。

(2015年11月25日)
Design Ideas パワー関連と電源:

オフラインのスイッチング電源が放射する電磁雑音(EMI)は電源回路全体に影響を与えるため、さまざまな問題が発生する。基板レイアウトは特に重要だ。今回は、電圧と電流のスルーレートを閉ループ回路で制御することで雑音を低減する回路を紹介する。

(2015年10月13日)
Design Ideas パワー関連と電源:

リニアレギュレータの電圧出力端子とグラウンド端子との間に固定抵抗を挿入すると、簡単に定電流源を構成できる。レギュレータの出力は定電圧であり、抵抗値が固定であれば、その両端を流れる電流は一定となる。今回は、負荷の高電位側にも低電位側にも定電流源を配置できる回路を紹介する。

(2015年8月27日)
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仕事やくつろいでいるときなど、部屋のムードに合わせて、室内の明るさや温度を変えたいという人は多いだろう。今回は室内灯の明るさを制御し、2カ所の温度を検出する回路を紹介する。

(2015年8月25日)
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今回は、パルス発生器のパワー・ドライバーに使える回路を紹介する。単一電源、低消費電力のアナログ用途での、電源電圧を超える電圧を精密に制御するのに役立つ。

(2015年8月4日)
Design Ideas パワー関連と電源:

直流の定電圧3Vをそれより高い電源から得るときに、実験用回路では必要な電圧の直列型レギュレータがない場合、並列型レギュレータで代用してもよい。今回は、並列レギュレータよりも出力インピーダンスを低くできる、MOSFETを紹介する。

(2015年7月28日)
Design Ideas パワー関連と電源:

電池で駆動する電子機器は、消費電流の平均値はそれほど大きくない。しかし、瞬間的にでも大きな電流を供給するためには、エネルギーの大きな電池を用意する必要がある。そこで、エネルギー容量の大きな電池を使わなくて済む、電気2重層キャパシタを電池に組み合わせた電源回路を紹介する。

(2015年6月24日)
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ハイサイド・ドライバーは、片側を接地したソレノイド型コイルなどの負荷を駆動するために用いられている。そのようなドライバーでは、故障を避けるために短絡保護が必要だ。そこで小さな回路面積で、反応の早い保護回路付きハイサイド・ドライバー回路を紹介する。

(2015年5月18日)
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機械式リレーを開状態から閉状態へ変化させると、接点は開閉のサイクルを数回繰り返す「接点バウンス」と呼ぶ状態を経てから最終的な状態へ移行し、導通を確保する。この接点バウンスは、機械式リレーの後段に接続した回路に何らかの影響を与えてしまう可能性がある。そこで、接点バウンスの影響を簡単に除去する方法を紹介する。

(2015年3月6日)
Design Ideas パワー関連と電源:

簡単な部品で構成した突入電流制限回路を紹介する。

(2015年2月27日)
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電圧レギュレーター回路に使われるPWM(パルス幅変調)コントローラーICに搭載されるパワーグッド信号出力機能とイネーブル制御機能を利用してラッチ・オフ機能を低コストで追加する回路を紹介する。

(2015年2月6日)
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スイッチング電源の多くは、電圧帰還によって出力を安定化するPWM(パルス幅変調)制御方式を採用している。タイマーICを用いれば、PWM制御回路を安価に実現できる。

(2014年12月24日)
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冷却ファンの制御回路としては、スイッチを使って単に低速と高速を切り替えるものや、デジタル制御による速度コントロール方式などがある。スイッチ方式はコストが安いが速度が大幅に変化することで発生する音が不快である。デジタル制御方式は高い性能を得られるが、回路コストも高い。そこでアナログ方式の冷却ファン速度制御回路を考えた。

(2014年11月28日)
Design Ideas パワー関連と電源:

システムを設計する場合、電源投入と電源切断のときに発生する、コア電圧(内部回路に供給する電源電圧)とI/O電圧(入出力回路に供給する電源電圧)のタイミングと、その電圧差に注意を払う必要がある。電源投入/切断時に3.3Vの入力電圧を1.8Vのコア電圧に変換し、I/O電圧は3.3Vを保つようにして、2つの電源電圧の差を最小に抑える回路を紹介する。

(2014年9月24日)
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小型モーターを含むシステムを開発する際には、速度の調整が可能な双方向モーター制御回路が役立つ。今回は、一般的なデバイスを使用し、低コストでありながら小型で、柔軟性が高く、すぐに活用できる双方向モーター制御回路の例を紹介する。

(2014年7月23日)
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高効率の電源を必要とするものの、高価なDC-DCコンバータICを使いたくない技術者に向けて、リニア・レギュレーターを使った安価なDC-DCコンバータを紹介する。

(2014年1月27日)
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今回は、機械式接点を用いるスイッチを使う際の突入電流を抑える方法を紹介する。スイッチング動作時だけ直列抵抗を挿入するものだ。

(2013年11月26日)
Design Ideas パワー関連と電源:

アナログ・スイッチを追加して、リレーを低電圧駆動する回路アイデアを紹介する。

(2013年11月7日)
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同期整流器を採用する際に問題になるのは、スイッチングのタイミング制御が複雑になることだ。本稿では、この動作タイミングを制御する回路を紹介する。

(2013年9月17日)
Design Ideas パワー関連と電源:

無線通信や光通信の駆動素子用電流源として役立つ、デジタル・プログラマブル電流源を紹介する。

(2013年3月5日)
Design Ideas パワー関連と電源:

低コストの電源レギュレーターICを使用して、オーディオ信号の伝送に役立つ回路を紹介する。

(2013年2月22日)
Design Ideas パワー関連と電源:

消費電力を一定にする安定化電源装置を使って素子を駆動し、過度の電力消費による素子損傷を防ぐ回路を紹介する。

(2013年2月8日)
Design Ideas パワー関連と電源:

SEPICレギュレータには、変換効率や磁性部品の点で欠点がある。そこで、SEPICレギュレータの代わりとして使える回路を提案する。

(2013年1月11日)
Design Ideas パワー関連と電源:

2個のトランジスタによるラッチが、電源オンの押しボタンスイッチとして動作する回路を紹介する。これによって、電池で動作する携帯機器の電源オンが確実になる。

(2012年12月28日)
Design Ideas パワー関連と電源:

低電力/中電力の電源システムに向けたパルス幅変調(PWM)器とハイサイド・スイッチのインターフェース回路を紹介する。FETを2つ使えば、大電力用途に対応することも可能だ。

(2012年12月18日)
Design Ideas:

LEDを利用した照明機器に対する注目が急速に高まっている。ただし、問題もある。LED用のドライバ回路の試験をどのようにして行えばよいのかということである。

(2011年2月1日)
Design Ideas:

ツェナーダイオードのツェナー電圧(降伏電圧)を計測するには、そのツェナー電圧よりも高いDC電圧が必要である。加えて、負荷に流れる電流についても考慮しなくてはならない。

(2010年10月1日)
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