電源設計

DC/DCコンバータをはじめLDOレギュレータ、IGBT、ダイオードなどパワーデバイス関連の話題をEDN Japan/EE Times Japanから集めています。電源設計に役立つ情報を随時、更新していきます。

Top Story

DC-DCコンバーター活用講座(1) 電力安定化(1):

DC-DCコンバーターをより深く理解するために、DC-DC回路とトポロジーについて解説する本連載。DC-DCコンバーターを使いこなすための実用的ヒントを要所要所にちりばめました。まずは、電力安定化について、トポロジーごとに解説していきます。

(2017年8月7日)

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折り曲げ、ねじりに耐える頑丈さを達成:

電池を内蔵し、ディスプレイや無線通信機能を備えるスマートカードが普及しつつある。その中でトレックス・セミコンダクターは、スマートカード向けに高さがわずか0.33mmのモールドパッケージ採用IC群を製品化した。通常、低背パッケージとしてはCSP(チップサイズパッケージ)が用いられるが、なぜワイヤーボンディングが必要になるため低背化は不利なモールドパッケージ品を開発したのか。製品化の理由とともに、高さ0.33mmのスマートカード向けアナログIC群を紹介していこう。

3つの進化を遂げた第2世代HiSAT-COTに迫る:

FPGAやマイコン、各種SoCは、さらなる低消費電力化に向け、動作電圧を下げつつある。近い将来、コア電圧は1.0V以下になることが予想され、こうしたデバイスに電源を供給するスイッチングレギュレーターは、一層の高精度、高速過渡応答特性が求められる。そうした中でトレックス・セミコンダクターは、コア電圧1.0V以下時代のニーズに応えられる制御技術「第2世代HiSAT-COT」を開発し、製品への搭載を開始した。第2世代HiSAT-COTとは、一体どのような技術なのか――。

最新! 電源関連ニュース

マキシム MAX77756:

Maxim Integrated Products(マキシム インテグレーテッド プロダクツ)は、最大出力電流500mAのステップダウンコンバーター「MAX77756」を発表した。同製品を使用することで、ポートコントローラー用の常時オン(1.8V、3.3V、5V)デジタル電源レイルを生成できる。

(2017年8月21日)
STマイクロ ESDZL5-1F4/ESDZV5-1BF4:

STマイクロエレクトロニクスは、小型0201パッケージのシングルラインESD保護ダイオード「ESDZL5-1F4」と「ESDZV5-1BF4」を発表した。スナップバック特性により、小型化が要求されるスマート機器において、優れた保護性能を発揮する。

(2017年8月15日)
バッテリー消費電流を1/30以下に:

トレックス・セミコンダクターは2017年8月8日、小型IoTデバイスやウェアラブル端末、スマートカードなど小容量のリチウム電池駆動機器に向けた充電ICとして、シンク電流(バッテリー消費電流)を従来比30分の1以下に抑えた「XC6808」を発売した。

(2017年8月10日)
ADI LTC7150S:

アナログ・デバイセズ(ADI)は、出力電圧の差動リモート検出機能を搭載した、モノリシック同期整流式降圧コンバーター「LTC7150S」を発表した。独自の「サイレントスイッチャー(Silent Switcher)2」技術により、EMIを低減する。

(2017年8月10日)
ADI LTC4091:

アナログ・デバイセズ(ADI)、長時間の主電源喪失時も3.45〜4.45Vの電源レールを供給する、36V降圧バッテリーチャージャー「LTC4091」を発売した。適応出力制御付きの36Vモノリシック降圧コンバーターを搭載し、システム負荷に電力を供給する。

(2017年8月3日)
車載向け降圧DC-DCコンバーター:

2MHzのスイッチング動作を行いながら、最大60Vの入力電圧を最小2.5Vの出力電圧に変換できる降圧DC-DCコンバーターを、ロームがマイルドハイブリッド自動車などの48V系電源システム向けに開発した。

(2017年7月31日)

電源入門記事

Wired, Weird:

今回は、“電源修理のコツ”を紹介したい。電源は「電解コンデンサーを全て交換すれば、修理できる」という極端な話もあるが、効率よく確実に電源を修理するためのポイントを実例を挙げながら説明していこう。

(2016年12月6日)
覚えておきたい「電源測定」のきほん手順(1):

電源設計に求められる要件は、多くなっています。高効率/高電力密度、迅速な市場投入、規格への対応、コストダウンなどを考慮せざるを得ず、電源設計におけるテスト要件も複雑化しています。そこで、本連載では、3回にわたって、複雑な電源設計プロセスの概要と、プロセスごとのテスト要件について説明していきます。

(2015年12月3日)
めざせ高効率! モーター駆動入門講座(2):

前回はモーターが回転する原理、モーターをどうやって回転させれば高効率化を実現できるかついて基本的知識を紹介した。2回目となる今回は、モーターの進化と種類に始まり、モーターを扱う技術者であれば避けては通れない“高効率・長寿命を実現できるブラシレスDCモーターの高効率駆動”に論点を当てる。

(2015年7月1日)
Q&Aで学ぶマイコン講座(15):

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、初級者の方からよく質問される「マイコン周辺部品の選び方――電源編」です。

(2015年6月16日)
めざせ高効率! モーター駆動入門講座(1):

モーターの高効率化を実現するためには、モーター構造や、構造体の材料、駆動方式、駆動デバイスなど多くの要素を考慮する必要がある。これから数回にわたって、モーターをより高効率に駆動させるための基本的知識を紹介していく。1回目は、モーターがなぜ回るのか、そしてモーターをどうやって回せば高効率駆動できるのかに論点を当てる。

(2015年4月28日)
しっかり分かる“USB パワーデリバリ”入門:

USB Power Delivery(USB PD)をご存じでしょうか? 100Wまでの給電を全てUSBケーブルで行ってしまうという新しいUSB規格。既にUSB PDの仕組みを搭載したPCも発売されています。ここでは、あらゆる機器の給電スタイルを一新する可能性のあるUSB PDがどのような規格で、どんなことができるかなどを解説していきます。

(2015年5月21日)

電源設計テクニック!

電池管理IC、双方向DC-DC:

ハイブリッド車や電気自動車をはじめとして自動車でのバッテリー搭載が進んでいます。また、自動車の電源電圧の48V化も進みつつあります。そうした自動車市場のトレンドを見ながら、どのようなバッテリーマネジメントICや電源ICが求められているのか考察していきます。

(2017年8月4日)
電源設計のヒント:

USBの電力供給に関する仕様「USB Power Delivery」(USB PD)に対応した機器は今後、増加する見込みで、その利用シーンも拡大します。当然、自動車内でUSB PDを仕様するケースも生じてきます。そこで、車載システムにおけるUSB PD対応について考察していきます。

(2017年7月25日)
信号と電源の絶縁をワンチップで:

絶縁を行うと、コモンノード電流の大きなリターンループが生じ、絶縁システムで放射が起きる。今回の記事では、完全統合型の信号/電源絶縁ソリュ−ションを使用して放射を小さくする方法について説明する。

(2017年6月19日)
クイックスタートガイド:

データの損失を防ぐため、最新のデジタルシステムには停電時にバックアップを行う機能が欠かせない。その際に重要なのが、入力がなくても出力が維持される時間(ホールドアップ時間)だ。今回の記事では、3つの簡単な電源ホールドアップ解決策を紹介する。

(2017年6月16日)
ウェアラブル、IoT向け:

Maxim Integrated Products(マキシム)は2017年3月14日、ウェアラブル機器など向けに自己消費電流300nAの昇圧型レギュレーターを開発したと発表した。

(2017年3月14日)
1V以下動作FPGA、マイコン向け:

トレックス・セミコンダクターは2017年2月20日、1.0V以下のコア電圧で動作する最先端FPGAやマイコンなどのデバイス向けに高速過渡応答を特長にした同期整流降圧DC-DCコンバーター「XC9273シリーズ」を製品化したと発表した。独自のDC-DCコンバーター制御技術「HiSAT-COT」の第2世代技術を搭載し、高速過渡応答と高精度電圧出力などを実現した。

(2017年2月20日)
電源設計:

この連載の最終回にあたる第3回では、電圧モードで動作し漏れインダクタンスの影響を受けるCCMフライバックコンバーターの小信号応答について検討します。第2回で紹介した更新後の大信号モデルから、最も簡潔なリニアバージョンを確立する目標に向けてステップ形式で作業を進め、徐々に簡略化した小信号回路図を導き出します。この最終的な回路に基づいて、制御側から出力側への伝達関数を抽出し、漏れインダクタンスが伝達関数の分母である品質係数にどのような影響を及ぼすかを示します。

(2017年3月16日)
電源設計:

本連載の第1回では、漏れインダクタンスによってもたらされるスイッチング効果について説明しました。実効デューティ比の低下により、2次側ダイオードの導通時間が長くなり、メインスイッチがターンオフした後、2次側電流が変化するまでの遅延が発生します。その結果、元の式による予測値よりも出力電圧が低くなり、RCDクランピングネットワークでの消費電力が増加します。動作波形において漏れに関連する項が及ぼす影響を考慮した場合、フライバックコンバーターの小信号応答に与える漏れの影響を検討するのは興味深いことです。ただし、小信号分析を実行する前に、適切な平均モデルが必要になります。

(2017年1月30日)
Wired, Weird:

今回は、出力電圧や極性を変更できる便利なACアダプターを修理する。今は亡き父親が愛用していた品。父との思い出のためにも、ぜひとも再び動くようにしたい。

(2017年1月11日)
電源設計:

電圧モード(VM)で動作し、連続導通モード(CCM)で駆動されるフライバックコンバーターの周波数応答は、2次システムの応答に相当します。解析結果の大部分から、伝達関数の品質係数が各種損失(経路の抵抗成分、磁気損失、リカバリー時間に関連する損失など)によってのみ影響を受けることが予測される場合、漏れインダクタンスに起因する減衰効果がもたらす影響は非常に限定的です。ただし、過渡シミュレーションでは、漏れインダクタンスが増大すると出力発振が減衰することが予測されます。文献に記載されている多くの式はこの効果を反映していないので、新しいモデルが必要となりますが、本稿はこのモデルについて説明します。

(2016年12月15日)

注目! ウェアラブル機器の電源

ウェアラブル、IoT向け:

Maxim Integrated Products(マキシム)は2017年3月14日、ウェアラブル機器など向けに自己消費電流300nAの昇圧型レギュレーターを開発したと発表した。

(2017年3月14日)
ウェアラブルEXPO:

エスアイアイ・セミコンダクタ(SII)は、2017年1月18〜20日に開催している「第3回 ウェアラブルEXPO」で、開発中の同期整流型 降圧スイッチングレギュレーター「S-85S1A/85S1Pシリーズ」や、エナジーハーベスト用電源IC「S-8880A」などを展示した。

(2017年1月20日)
ルネサスが初参入:

ルネサス エレクトロニクスは2016年9月26日、ワイヤレス充電用の送電IC、受電ICを発表した。同社が狙うのは、スマートフォンやノートPCなどに向けたワイヤレス充電システムではない。もっと電力が小さいウェアラブル機器用の充電システムだ。ルネサスは、こうした小電力機器こそが、ワイヤレス充電が適していると強調する。

(2016年10月5日)
SIIセミコン S-847xシリーズ:

エスアイアイ・セミコンダクタは、ウェアラブル端末向けにワイヤレス給電制御IC「S-847x」シリーズを発売した。送電側はUSB 5V電源を使用可能で、受電側は5Vで100mAの受電ができる。

(2016年7月6日)
ルネサス RAA230161:

ルネサス エレクトロニクスは、USB Power Delivery 3.0に対応した電源IC「RAA230161」を開発した。DC-DCコンバーター部の電力変換効率は最大95%で、各種保護機能を内蔵している。

(2016年4月21日)
車載情報機器などに向けて展開:

新日本無線は2015年7月、リニアレギュレータタイプ NJM2815、NJM2816およびスイッチングレギュレータタイプ NJW4119の量産を開始したと発表した。高性能の電圧補正機能を備えたことによって、電圧降下によるモバイル機器への充電電圧がUSB規格を満たさなくなる問題を解決する。

(2015年7月23日)

次世代電源デバイス特集

電気抵抗は半分以下に:

富士電機は、トレンチゲート構造の「SiC-MOSFET」を開発した。プレーナーゲート構造を用いた素子に比べて、電気抵抗は5割以上も小さくなる。

(2017年7月10日)
日本TI TIDA-00915:

日本テキサス・インスツルメンツ(日本TI)は、GaN(窒化ガリウム)半導体をベースとした三相インバーターのレファレンスデザイン「TIDA-00915」を発表した。GaNパワーステージ「LMG3410」を搭載し、24kHz時に99%以上の高効率動作を可能にした。

(2017年7月6日)
STマイクロ 1200V耐圧SiCダイオード:

STマイクロエレクトロニクスは、2〜40Aの定格電流に対応した1200V耐圧のシリコンカーバイド(SiC)ジャンクションバリアショットキー(JBS)ダイオードファミリーを発表した。

(2017年5月26日)
“第3勢力”として挑む:

Littelfuseは、パワー半導体の展示会「PCIM Europe 2017」(2017年5月16〜18日、ドイツ・ニュルンベルク)で、SiCパワーデバイスと、それらを搭載した評価ボードやデモボードを展示した。回路保護素子のイメージが強い同社だが、SiCパワーデバイス市場の成長を見込んで開発を加速している。

(2017年5月19日)
PCIM Europe 2017:

Infineon Technologiesは、ドイツ・ニュルンベルクで開催中のパワー半導体の展示会「PCIM Europe 2017」(2017年5月16〜18日)で、耐圧1200VのSiC-MOSFETと、それを搭載したフルSiCモジュールの量産について発表した。SiCだけでなくGaNでも新製品を発表している。

(2017年5月18日)
テクノフロンティア 2017:

三菱電機は「TECHNO-FRONTIER 2017(テクノフロンティア2017)」(2017年4月19〜21日、幕張メッセ)で、SiCパワーデバイスや、鉄道や大型産業機械向けの高電圧IGBTモジュール、水を流して直接冷却できる自動車用パワーモジュールなどを展示した。

(2017年4月20日)
テクノフロンティア 2017:

Transphorm(トランスフォーム)は2017年4月19〜21日の会期で開催されている展示会「TECHNO-FRONTIER 2017」で、電動自転車用ワイヤレス充電システムなど自社製GaN HEMTの採用事例を紹介している。

(2017年4月20日)
テクノフロンティア 2017:

アルプス電気は、「TECHNO-FRONTIER 2017(テクノフロンティア2017)」(2017年4月19〜21日、幕張メッセ)で、従来品に比べて体積を3分の1に小型化した電力変換モジュールを展示した。SiCパワーデバイスと、アルプス電気独自の材料を使ったコイルによって、この小型化を実現した。

(2017年4月19日)

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