電源

Vishayが発表したnチャネルMOSFETはゲート-ソース間電圧が4.5Vのときのオン抵抗が1.35mΩと小さいことを特長としている。

私たちの生活に欠かすことのできない電池について、そもそも電池とはどのような仕組みでエネルギーを蓄積しているのか、1次電池、2次電池など、種類ごとの説明も交えて分かりやすく解説します。（編集部）

入出力用の平滑コンデンサなどを外付けするだけで利用できるDC-DCコンバータモジュール。1A出力品と3A出力品を選択できる。

実践編の3回目で、この連載の最終回となる本稿では、最初にあらためてデジタル制御の本質とは何かについて考える。それは「電源本来の要件を具現化するための手段」だといえる。これを踏まえて、前回紹介したAC-DCコンバータの機能をさらに実用的に高める改良を加え、ソフトウェアによるデジタル制御のまとめとする。

コイルを内蔵しているため、外付けセラミックコンデンサ2個と組み合わせると出力400mAの電源としてLDOの代わりに利用できる。

ルネサス エレクトロニクスが携帯機器のロードスイッチや充放電制御などに使える小型・低損失のパワーMOSFETを発表した。取り扱える電力の大きさが1W以下のいわゆる「セミパワーMOSFET」である。外形寸法が2mm角と小さく、機器の小型化に役立つ。

SiCやGaNを使う次世代パワー半導体の開発が進んでいるものの、当面は旧来のシリコン材料を用いたパワーMOSFETが広く使われるだろう。ただしシリコン品の性能を高めるには、もはや半導体素子構造の改良では間に合わない。ウエハー処理の後工程となる組み立てプロセスとパッケージ技術の進歩が貢献する。

実践編の2回目となる本稿では、ブーストコンバータを用いた2相インターリーブPFCを取り上げ、デジタル制御の実装過程を解説していく。複数の機能を備えるこの複雑な電源回路でも、実装の手順そのものは前回のバックコンバータと変わらない。機能ごとに要件を分析していけば、どのように制御すべきかが見えてくる。

日本TIのマルチプレクサ、電源セレクタIC、リタイマーIC、スイッチIC、昇圧コントローラIC、スイッチングレギュレータICを使えば、Thunderboltを搭載した製品を容易に開発できるようになるという。

出力電流の容量と外形寸法が異なる4品種を用意しており、出力容量が最小の3A品が1.5×1.5mm、最大の18A品が2.10×3.56mmである。いずれの品種も、パワーMOSFETを内蔵している。「業界最小だ」（Maxim）と主張する。

IRジャパンの「IRS2334xシリーズ」は、白物家電や電動工具などに搭載されている3相モーターを駆動するのに最適なゲートドライバICである。安全動作のためのさまざまな護機能を搭載している。

リニアテクノロジーの「LTM8026」はμModuleシリーズの拡充品で、±10％と高精度の電流制限機能を搭載したことが特徴。LTM8026を並列接続したときに、入力制限値をそれぞれ個別に設定できる。

MHP-SAを用いることにより、大容量のリチウム（Li）イオン電池モジュールの過充電防止機能を省スペースかつ低コストで実現できる。

本連載ではこれまで、“導入編”として、「デジタル電源は何がどう“デジタル”なのか」という基本中の基本を押さえるとともに、ソフトウェアによるデジタル制御を実現する制御ICの特徴について解説した。今回からはいよいよ“実践編”に入る。デジタル電源設計の実際の流れをつかんでほしい。

Vishayが発表した耐圧30VのpチャネルMOSFETは、小型パッケージと低オン抵抗を特徴としている。

白熱電球などの既存光源をLED電球に置き換える動きが加速している。LED電球のように既存光源との互換性を有するLED照明を実現する上で、重要な役割を果たしているのがフライバックコンバータを用いた駆動回路である。本稿では、LED電球の駆動回路にフライバックコンバータが採用されている理由を解説するとともに、さらなる低コスト化や小型化、多機能化を目的とした開発動向を紹介する。

アナログ制御方式のDC-DCコンバータを複数個、まとめて管理できる。機器のホストマイコンとI2Cインタフェースで接続し、PMBus準拠のコマンドセットを利用して、電源のモニタリング情報を送ったり制御情報を受けたりすることが可能だ。

サーバやデスクトップPCなどの高性能プロセッサやDDRメモリに電力を供給するマルチフェーズ電源向けに最適化した降圧型DC-DCコンバータICである。最大変換効率は94.5％を達成した。

電気自動車、プラグインハイブリッド車、非常用電源など、容量がkWh単位の二次電池を持つ機器の生産量が飛躍的に増えている。TDKラムダは、これらの機器に最適な充電器の標準品を開発した。

このソフトウェアで生成したデータパターンをベクトル変調信号発生器にダウンロードすれば、IEEE 802.15.4gの暫定版規格に準拠した受信感度試験用信号を出力できる。電力やガス、水道の次世代高機能メーターに組み込む無線通信機能の評価に使える。

ノートPCに搭載するリチウムイオン電池の充放電制御回路に用いるpチャネルパワーMOSFETである。従来品と比べてオン抵抗を半減するとともに、外形寸法が3.3mm角の小型パッケージを採用している。

マイクロDC-DCコンバータと呼んで展開する製品ラインを拡充した。他に、2.5×2.3mmで0.6A出力の「LXDC2URシリーズ」も用意する。さらに、最大1.0Aを出力できる品種や、昇圧タイプの品種も追加した。

電子機器の動作にさまざまな影響を与えるESD（静電気放電）への対策を講じるには、ESDの試験法について理解しておく必要がある。本稿では、デバイスレベルとシステムレベルに分けてESD試験の手法を説明する。また、産業用機器の開発で利用する機会の多いイミュニティ（耐性）試験も紹介する。

「FL7730」はトライアック調光とアナログ調光の両方に対応するLEDドライバICだ。スイッチング素子とフィードバック回路を外付けするだけでLED照明の駆動回路を構成できる。

前回は、「デジタル電源は何がどう『デジタル』なのか」という基本中の基本を押さえた。今回は、次回以降の「実践編」に入る前の準備として、ソフトウェアによるデジタル制御を実現する制御IC（マイコンやデジタルシグナルコントローラ（DSC）、DSP）の特徴について、アナログ制御と対比させながら解説する。

DC-DCコンバータと負荷の間に挿入すれば、低雑音の電源を負荷に供給できるアクティブフィルタICである。デジタルカメラのCMOSイメージセンサや、各種機器のGPS受信回路、携帯電話機をはじめとした各種無線機器の高周波送受信回路などの電源に利用できる。

表面実装に対応したチップ部品を使用する機会が増えている。その一方で、チップ部品の特性を良く理解せずに回路を設計して基板を製造すると、想定外の“落とし穴”にはまり込んでしまうことがある。

NXP SemiconductorsのLEDドライバIC「SSL2108xファミリ」は、高出力電圧の非絶縁型トポロジやトライアック調光器を採用しない、小型のLED照明器具を対象に最適化した品種。新たに3品種追加したことで、電源電圧が100〜120Vまたは230V、出力電力が最大25Wと幅広いLED照明器具に対応できるようになった。

IRジャパンの「AUIR0815S」は、EVやHEVの大容量インバータのパワーMOSFETやIGBTを駆動するゲートドライバICである。10A以上の電流を出力可能だ。

SMA Solar Technologyの太陽光発電用パワーインバータ「Sunny Boy」を分解し、アーキテクチャ設計や構成部品の選定ポイントに迫る。さらに、太陽の光が電気エネルギーとして電力網につながるまでの流れを追いながら、太陽光発電システムの一般的なエネルギー変換処理についても説明する。