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(7) 電力安定化(7):

今回の記事では、DC-DCコンバーターの性能に影響を与える部品の寄生特性や、疑似共振(QR)コンバーター、共振モード(RM)コンバーターについて解説します。

(2017年10月23日)

【PR】Corner Sponsor’s special

省スペース、低ノイズ、高効率、高性能……:

高速化、小型化が進む光トランシーバーモジュールの電源として、ここ数年間で急速に採用数を伸ばしている電源ICがある。その電源ICとはトレックス・セミコンダクターが展開する「ポケットコイル型“microDC/DC”コンバーター/XCLシリーズ」だ。なぜ、この電源ICが光トランシーバーモジュール市場で高い評価を得ているのか、詳しく見ていこう。

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。

最新! 電源関連ニュース

車載機器や産業機器向け:

リコー電子デバイスは、車載一般電装品などに向けた高耐圧電源ICシリーズを発表した。48Vバッテリーシステムに対応する機器に向ける。

(2017年10月18日)
インフィニオン CoolSiC G6:

インフィニオンテクノロジーズは、第6世代となる650Vショットキーダイオード「CoolSiC G6」を発表した。1.25Vの順方向電圧降下と従来世代を17%下回る性能指数(FOM)を可能にしている。

(2017年10月18日)
アナログ・デバイセズ LTM8065:

アナログ・デバイセズは、最大40V入力の降圧レギュレーター「LTM8065」を発売した。入力電圧範囲は3.4〜40Vと広く、ノイズが多く安定化されていない12〜36Vの入力電源でも安全に動作する。

(2017年10月17日)
InterOpto展 トレックス:

トレックス・セミコンダクターは2017年10月6日まで開催されている展示会「InterOpto(インターオプト)」で光トランシーバーケーブル向けに提案を強化しているインダクター一体型電源IC製品の展示を実施している。

(2017年10月6日)
インターシル ISL8215M:

インターシルは、最大15Aの連続電流を可能にした、シングルチャンネルDC-DC降圧電源モジュール「ISL8215M」を発表した。コントローラ、MOSFET、インダクタ、受動部品を集積し、7〜42Vのシングル入力電圧範囲で動作する。

(2017年9月29日)
インフィニオン CoolMOS P7:

インフィニオンテクノロジーズは、スーパージャンクション(SJ)構造を採用したパワーMOSFET「CoolMOS P7」シリーズに、SOT-223パッケージを追加した。基板上のDPAKの設置形状と互換性があるため、DPAKをそのまま置き換えることができる。

(2017年9月11日)

電源設計テクニック!

Design Ideas パワー関連と電源:

昇圧型DC-DCコンバーター回路にカレントミラー回路を組み合わせると、入力電圧と出力電圧の電位差を常に一定に保つ電源回路を実現できる。この回路は、電力変換回路におけるハイサイド駆動回路の電源や、PWM(パルス幅変調)コントローラーへの入力電圧がそのままでは低過ぎる場合でのスイッチング電源の前段としても利用価値が高い。

(2017年11月6日)
Design Ideas パワー関連と電源:

マイクロプロセッサの電源管理には、一定の条件でマイクロプロセッサをリセットする信号を出力する機能を備えたスーパーバイザーICが広く使われている。安価なスーパーバイザーICは、電源電圧が設定値(下限値)を割り込んだときのみリセット信号を出力するものが多い。そこで、安価なシャント・レギュレーターICをスーパーバイザーICと組み合わせ、過電圧と低電圧の両方を監視できる回路を紹介する。

(2017年10月16日)
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)

電源設計【入門】記事

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)
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)

次世代電源デバイス特集

リテルヒューズ LSIC1MO120E0080シリーズ:

リテルヒューズは、定格電圧1200VのSiC MOSFET「LSIC1MO120E0080」シリーズを発売した。定格電流は25Aで、通常オン抵抗は80mΩ、最大150℃の温度で動作する。

(2017年11月2日)
京大発ベンチャーがCEATECで展示:

FLOSFIAは「CEATEC JAPAN 2017」で、酸化ガリウムSBD(ショットキーバリアダイオード)を展示している。2018年に、まずは月産30万個の規模で量産を始める予定だ。

(2017年10月6日)
TIの協力を得て:

2017年9月、米大学がTexas Instruments(TI)の協力を得て、SiC(炭化ケイ素)を用いたパワーデバイスを低コストで製造できる独自技術を開発したと発表した。

(2017年9月26日)
独自のソース領域構造で:

三菱電機は、電力損失を最小レベルに抑えたSiC(炭化ケイ素)パワー半導体素子を開発した。2020年度以降の実用化を目指す。

(2017年9月25日)
次世代パワー半導体の生産性改善:

帝人フロンティアは、次世代パワー半導体材料として期待されるSiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)の仕上げ加工を、高速かつ低コストで実現できる研磨パッドを開発した。

(2017年8月29日)
関連資産は昭和電工へ譲渡:

新日鐵住金(新日鉄住金)は2017年8月7日、パワー半導体向けSiC(炭化ケイ素)ウエハーに関する研究開発および、事業について2018年1月末をめどにに終了すると発表した。関連資産については、昭和電工に譲渡するという。【訂正あり】

(2017年8月7日)
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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