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寄稿文

赤外線 (IR) とリモート周波数 (RF) の家庭用リモコンは、サウンドシステム、テレビ、ライティング、その他の制御などのシステムに使用されています。これらのシステムは、音声制御、接続性、LEDディスプレイ、静電容量式タッチパネルなどの機能により、ますます複雑になっています。リモコンは信頼性が高く、使いやすく、バッテリー寿命が長い必要があります。 MPSは、システム全体にわたって家庭用リモコンシステムに対応するために使用できる、費用対効果の高いソリューションを提供します (図1参照)。図1の青で示されている、リモートホームコントロールを最適化するMPSのソリューションは、モータドライバ、LEDバックライトドライバ、監視回路、AC/DCコンバータ、バッテリーチャージャ、ステップダウンコンバータ、ステップアップコンバータ、LDO、PMICです。本稿では、これらの各部品について説明し、それら...

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私は電子設計自動化 (EDA) についてコメントするよう求められました。私がイノベーションにあまり貢献していない産業界のテーマですが、アナログ設計者としての長いキャリアの中で恩恵を受けてきた者として、一言だけ言えることがあります。 DC/DCパワーコンバータやカスタムおよびスタンダードアナログIC製品の設計に25年以上の経験を持つ私は、長年にわたってEDAツールセットに革命的な変化を見てきました。さまざまな企業に勤め、現在はMPSに所属しているので、設計手法の多様なアプローチを見てきたことは確かです。 私の考えでは、EDAの継続的な発展の背後にある推進力は、結果として得られるシリコンで成功するという信頼性に加えて、設計実行速度が絶えず向上していることです。シミュレーションエンジン、データの可視化、寄生要素のレイアウト後の抽出などの改善が行われているにもかかわらず、常に新たなアップグレー...

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デジタル化と情報化へ向かう最近の傾向により、高精度、広範囲、遠隔検針を実現するスマートメータは現代の電力網に不可欠な部分となり、数千世帯で取り入れられています。スマートメータはリアルタイムにデータをアップロードする必要があり、突然の停電の場合にデータを保存してサーバーにアップロードするためのバックアップ電源が必要です。したがって、バックアップ電源の設計は、スマートメータの電源供給方式の鍵になります。 通常、スマートメータはバックアップ電源としてスーパーキャパシタを使用します。入力電圧 (VIN) が正常な場合、電源システムはスーパーキャパシタを充電するために必要な低電圧までVINを変換する必要があります。入力損失が検出された場合、電源システムは、スーパーキャパシタの両端の低電圧を、入力に電力を供給できる高電圧に変換する昇圧コンバータを使用する必要があります。スマートメータ向けの従来の電源...

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モノのインターネット (IoT) とは、インターネット (または場合によっては通信ネットワーク) を介して接続し、デバイスとシステム間でデータを交換するデバイスのことを指します。IoTアプリケーションは、私たちの周りの世界、特に家庭用デバイスとの関わり方に革命をもたらしました。テレビドアホンは一例です。これらのビデオ付きドアホンは、リアルタイムビデオ、オーディオ機能、さらにはエンドユーザーに安心感を提供します。 ただし、テレビドアホンなどのIoTデバイスが直面する、信頼性とパフォーマンスに影響を与える問題があります。本稿では、これらの課題のいくつかについて説明し、電源管理IC (PMIC) であるMP5413、およびHブリッジモータ・ドライバであるMP6515が、これらのアプリケーションをどう改善するかを紹介します。 テレビドアホンは、最新のスマートホームの一部です (図1参照)。...

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現在、グラフィックス・プロセッシング・ユニット(GPU)には数百億個のトランジスタが搭載されています。GPUが新世代になるたびに、プロセッサのパフォーマンスを向上させるために、GPU内のトランジスタの数が増加し続けています。しかし、トランジスタの数が増えると、電力需要も指数関数的に増加するので、過渡応答仕様を満たすことがさらに困難になります。 本稿では、SIMPLIS TechnologiesのSIMPLISシミュレータを使用して、高スルーレート要件と1000Aを超える電流レベルにより高速な過渡応答が求められる次世代GPUの電源の動作を予測および最適化する方法を説明します。 マルチフェーズのコンスタントオンタイム (COT) アーキテクチャ降圧コンバータが、補償ネットワーク内のエラーアンプ (EA) を高速コンパレータに置き換えます。出力電圧 (VOUT) はフィードバック抵抗を介...

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寄稿文

降圧回路では、インダクタの設計はシステム効率、出力電圧リップル (∆VOUT)、ループの安定性に密接に関係する重要な要素です。本稿では、MPQ2314を使用する降圧コンバータのインダクタンスの計算方法およびインダクタ温度の上昇電流、飽和電流のDC抵抗、動作周波数、磁気損失などを含む重要なパラメータについて説明します。 上部チューブ (Q1) の動作状態は、インダクタ充電モードとインダクタ放電モードの2つのプロセスに分けられます (図1参照)。Q1はインダクタ充電モードでオンになります。この場合、インダクタ電流 (IL) が上昇すると、インダクタがエネルギーを蓄積し、出力コンデンサが充電されます。インダクタ放電モードではQ1がオフになります。ここでILは低下し、インダクタがエネルギーを放出します。 インダクタンス (L) は、インダクタにかかる電圧と電流の関係に基づいて計...

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PDFをダウンロード 電源障害は、混乱というドミノ効果を引き起こす傾向があり、その結果、システム障害やデータ損失、サーバーや機器への損害などが発生します。本稿では、MP5515を使用して、突然の電源障害からソリッドステートドライブ(SSD)を保護する方法について説明します。 SSDで電源障害が発生した場合の主な問題は次の3つです: MP5515は入力電力調整用PMICであり、エンタープライズSSD、不揮発性デュアルインラインメモリモジュール (NVIDMM)、およびその他のアプリケーション向けに、コンパクトで効率的なバックアップエネルギー管理ソリューションを提供します。このICは、スーパーキャパシタよりも信頼性の高いタンタルコンデンサを含みます。さらに、MP5515は、回路の健全性を検出してデータセキュリティを提供することができます。高電圧エネルギー蓄積方式に基づき、...

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電圧レギュレータは、入力電圧や負荷条件の変化に関係なく、固定出力電圧を生成および維持する回路です。 電圧レギュレータ (VR) は、電源からの電圧を他の電気部品と互換性のある範囲内に保ちます。電圧レギュレータはDC/DC電力変換に最も一般的に使用されますが、AC/ACまたはAC/DC電力変換を実行できるものもあります。本稿では、DC/DC電圧レギュレータに焦点を当てます。 電圧レギュレータには、リニアレギュレータとスイッチングレギュレータの2つの主要なタイプがあります。どちらのタイプもシステムの電圧を調整しますが、リニアレギュレータは低効率で動作し、スイッチングレギュレータは高効率で動作します。高効率のスイッチングレギュレータでは、入力電力のほとんどが消費されることなく出力に転送されます。 リニア電圧レギュレータは、高ゲインオペアンプによって制御されるアクティブパスデバイ...

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寄稿文

照明、ADAS、USBなどの最新のアプリケーションにおける高い電力密度要件とボードレベルのスペース制約により、降圧レギュレータへのより高度な集積化が求められます。MOSFETと補償ネットワークをチップ内に集積する傾向があります。補償ネットワークの受動素子のこの集積により、コスト、ボードスペース、および設計の反復が節約されます。ただし、過渡応答を改善するために制御ループをさらに最適化する機能も制限されます。本稿では、外部ノブを使用して、内部補償された降圧レギュレータの過渡性能をさらに最適化する方法について説明します。 電圧モード (VM) 制御に対してピーク電流モード (PCM) 制御の主な利点の1つは、PCM制御がVM制御の複素共役極を2つの単極に分割し、補償ネットワーク設計を簡素化できるという事実です。図1は、代表的なPCM制御降圧レギュレータの回路図とそのボード線図を示しています...

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寄稿文

データシートの熱抵抗パラメータを変換して、意味のある設計上の決定を行う方法については、多くの混乱があります。この入門寄稿文は、今日のハードウェアエンジニアが、シータかプサイかを選択するかどうか、これらの値を計算する方法、そして最も重要なこととして、これらの値を実際の方法で設計に適用する方法など、データシートにある熱パラメータを解読する方法を理解するのに役立ちます。本稿では、アプリケーション周辺の温度との関係、およびそれらがPCB温度またはIC接合部温度とどのように比較されるかについても説明します。最後に、消費電力が温度によってどのように変化するか、およびこの特性を使用してクールな実行とコスト最適化のソリューションを実現する方法について説明します。 熱量をより簡単に理解するために、熱量と電気量の間にはいくつかの類推できることがあります。表1と表2は、電気量と熱量、およびそれらの材料によ...

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寄稿文

不安定な電源は受動部品からの可聴ノイズ、スイッチング周波数の揺らぎ、負荷変換時の出力電圧の過大な発振、半導体スイッチの動作不良などの重大なシステム上の問題を起しかねません。不安定性には種々の理由がありますが、調整されていない補償ネットワークはスイッチング電源の即応性の問題に大きな影響を与えます。この論説では、不安定の原因がネットワークの補償の調整不良によるものかどうかを明かにし、電源の不安定度を手短に改善するヒントを与えます。 スイッチング電源の遷移時の性能は2つの主な判定基準、帯域幅 (BW) と位相マージン (PM) で特徴づけられます。広い帯域幅は速い遷移時反応となります。一方、大きな位相マージンは良好な安定性を意味します。すなわち、遷移時の反応を受入れられるレベルにするには、広い帯域幅と大きな位相マージンを必要とします。しかし、帯域幅と位相マージンの間にはトレードオフがありま...

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寄稿文

スイッチングレギュレータまたは電力変換回路のスイッチノードは、PCBレイアウトを設計するときに特別な注意が必要な重要な導電経路です。この回路ノードは、1つまたは複数のパワー半導体スイッチ (MOSFETやダイオードなど) が磁気エネルギー蓄積デバイス (インダクタやトランス巻線など) に接続する場所です。この回路ノードのスイッチング信号には、高速スイッチングdV/dt電圧とdI/dt電流が含まれており、周囲の回路に簡単に結合してノイズの問題を引き起こし、ひいてはPCBそしてシステムがきびしい電磁両立性 (EMC) 要求に適合するのを妨げます。 本稿では、スイッチノードの波形について学び、PCB配線のスイッチング (SW) 配線を適切にサイズ設定し、スイッチノードからのEフィールドとHフィールドの近接場結合効果を理解するための基本的なレビューを提供します。 スイッチノードの電流と電圧...

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寄稿文

プリント基板 (PCB) のメインループリップル電流抵抗損失は、スイッチング電源損失要素として無視され、見落とされることが多いです。これらの損失は、高電流のVcoreや高リップル電流で動作する他のアプリケーションにとって大きな損失になる可能性があります。Ansys社のQ3D Extractorソフトウェアは、代表的なVcore電力段のPCBレイアウトでメインループリップル電流の周波数依存抵抗を抽出するために使用されています。この損失成分を含めると、スイッチング周波数の関数としてモデル化され、測定された総損失の間の相関が大幅に向上します。負の周波数係数のPCBと能動素子の損失、および制の周波数係数のMOSFETの従来型のスイッチング損失間におけるバランスポイントのピークの効率を実現するスイッチング周波数を最適化するための分析表現が開発されました。 降圧コンバータの電力損失をモデル化した...

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動的リップルをより低くするために、エンジニアは、ワイヤレスPAシステムまたはCPUコアのどちらを検討している場合でも、システムの電源の帯域幅と安定性の間のトレードオフのバランスを取る必要があります。 コンスタントオンタイム (COT) 制御は、電力管理業界で注目を集めており、コンピューティング分野でコアIC用電源に広く使用されています。人工知能の人気が高まるにつれ、COTの使用はさらに広範になります。 COT制御を導入する前に、電圧制御と電流制御の2つの他の制御方法を見てみましょう (図1を参照) 。これらの方法は、COT制御が普及する前に一般的に使用されていました。 エラーアンプ (EA) は、電圧と電流の両方の制御に使用される部品です。図2に、EA回路図の例を示します。 図2は、EAが抵抗-コンデンサ (RC) 補償ネットワーク内でどのように動作するかを...

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信号は、あるシステムまたはネットワークから別のシステムまたはネットワークにデータを運ぶ電磁気流または電流です。電子機器では、信号は情報を運ぶ時変電圧であり、それは電磁波でもありますが、電流などの他の形式をとることもあります。電子機器で使用される信号には、アナログ信号とデジタル信号の2つの主要なタイプがあります。この記事では、対応する特性、用途、長所と短所、およびアナログ信号とデジタル信号の一般的なアプリケーションについて説明します。 アナログ信号は時変であり、一般に範囲 (+12V～-12Vなど) にバインドされますが、その連続範囲内には無限の数の値があります。アナログ信号は、ワイヤを移動する電気などの媒体の特定のプロパティを使用して信号の情報を伝達します。電気信号では、信号の電圧、電流、または周波数を変化させて情報を表すことができます。アナログ信号は、多くの場合、光、音、温度、位置...

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赤外線 (IR) とリモート周波数 (RF) の家庭用リモコンは、サウンドシステム、テレビ、ライティング、その他の制御などのシステムに使用されています。これらのシステムは、音声制御、接続性、LEDディスプレイ、静電容量式タッチパネルなどの機能により、ますます複雑になっています。リモコンは信頼性が高く、使いやすく、バッテリー寿命が長い必要があります。 MPSは、システム全体にわたって家庭用リモコンシステムに対応するために使用できる、費用対効果の高いソリューションを提供します (図1参照)。図1の青で示されている、リモートホームコントロールを最適化するMPSのソリューションは、モータドライバ、LEDバックライトドライバ、監視回路、AC/DCコンバータ、バッテリーチャージャ、ステップダウンコンバータ、ステップアップコンバータ、LDO、PMICです。本稿では、これらの各部品について説明し、それら...

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私は電子設計自動化 (EDA) についてコメントするよう求められました。私がイノベーションにあまり貢献していない産業界のテーマですが、アナログ設計者としての長いキャリアの中で恩恵を受けてきた者として、一言だけ言えることがあります。 DC/DCパワーコンバータやカスタムおよびスタンダードアナログIC製品の設計に25年以上の経験を持つ私は、長年にわたってEDAツールセットに革命的な変化を見てきました。さまざまな企業に勤め、現在はMPSに所属しているので、設計手法の多様なアプローチを見てきたことは確かです。 私の考えでは、EDAの継続的な発展の背後にある推進力は、結果として得られるシリコンで成功するという信頼性に加えて、設計実行速度が絶えず向上していることです。シミュレーションエンジン、データの可視化、寄生要素のレイアウト後の抽出などの改善が行われているにもかかわらず、常に新たなアップグレー...

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現在、グラフィックス・プロセッシング・ユニット(GPU)には数百億個のトランジスタが搭載されています。GPUが新世代になるたびに、プロセッサのパフォーマンスを向上させるために、GPU内のトランジスタの数が増加し続けています。しかし、トランジスタの数が増えると、電力需要も指数関数的に増加するので、過渡応答仕様を満たすことがさらに困難になります。 本稿では、SIMPLIS TechnologiesのSIMPLISシミュレータを使用して、高スルーレート要件と1000Aを超える電流レベルにより高速な過渡応答が求められる次世代GPUの電源の動作を予測および最適化する方法を説明します。 マルチフェーズのコンスタントオンタイム (COT) アーキテクチャ降圧コンバータが、補償ネットワーク内のエラーアンプ (EA) を高速コンパレータに置き換えます。出力電圧 (VOUT) はフィードバック抵抗を介...

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降圧回路では、インダクタの設計はシステム効率、出力電圧リップル (∆VOUT)、ループの安定性に密接に関係する重要な要素です。本稿では、MPQ2314を使用する降圧コンバータのインダクタンスの計算方法およびインダクタ温度の上昇電流、飽和電流のDC抵抗、動作周波数、磁気損失などを含む重要なパラメータについて説明します。 上部チューブ (Q1) の動作状態は、インダクタ充電モードとインダクタ放電モードの2つのプロセスに分けられます (図1参照)。Q1はインダクタ充電モードでオンになります。この場合、インダクタ電流 (IL) が上昇すると、インダクタがエネルギーを蓄積し、出力コンデンサが充電されます。インダクタ放電モードではQ1がオフになります。ここでILは低下し、インダクタがエネルギーを放出します。 インダクタンス (L) は、インダクタにかかる電圧と電流の関係に基づいて計...

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LLCコンバータの設計には、さまざまな設計上の決定と主要なパラメータが含まれ、その多くは関連しています。これは、ひとつの設計を選ぶと、システム内の他の多数のパラメータに影響を与えるということです。特にLLCタンクは、負荷、周波数、および電圧の変化に対応するコンバータの容量を決定するため、設計上の最大の課題をもたらします。したがって、設計者は、負荷と周波数に関するコンバータの動作範囲を適切に定義する必要があります。なぜなら、これらの値は共振タンクの値とパラメータに影響を与えるからです。 これは、LLCコンバータを設計するための重要な考慮事項について検討する2部構成シリーズの2番目のパートです。パートIは、さまざまな電源スイッチトポロジーとLLC共振タンクの特性について調べました。パートIIでは、ゲイン、負荷、周波数、インダクタンスなど、LLCコンバータの設計における重要なパラメータについて...

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PDFをダウンロード 電源障害は、混乱というドミノ効果を引き起こす傾向があり、その結果、システム障害やデータ損失、サーバーや機器への損害などが発生します。本稿では、MP5515を使用して、突然の電源障害からソリッドステートドライブ(SSD)を保護する方法について説明します。 SSDで電源障害が発生した場合の主な問題は次の3つです: MP5515は入力電力調整用PMICであり、エンタープライズSSD、不揮発性デュアルインラインメモリモジュール (NVIDMM)、およびその他のアプリケーション向けに、コンパクトで効率的なバックアップエネルギー管理ソリューションを提供します。このICは、スーパーキャパシタよりも信頼性の高いタンタルコンデンサを含みます。さらに、MP5515は、回路の健全性を検出してデータセキュリティを提供することができます。高電圧エネルギー蓄積方式に基づき、...

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LLC共振コンバータは、最新の電源設計によって設定された厳しい性能要件を満たすことができるため、パワーエレクトロニクスで注目されています。LLCは、共振コンバータトポロジーの非常に大きなファミリの1つであり、そのすべてが共振タンクをベースにしています。共振タンクは、共振周波数と呼ばれる特定の周波数で発振するインダクタとコンデンサで構成される回路です。 より高いスイッチング周波数 (fSW) を可能にし、スイッチング損失を低減するため、これらのスイッチモードDC/DCパワーコンバータは、高電力、高効率のアプリケーションでよく使用されます。LLC共振コンバータは、繊細なシステム (高性能の家庭用電化製品など) を使用する電源アプリケーション、または電力を必要とする操作 (電気自動車の充電など) に最適です。 LLCコンバータは、電源スイッチ、共振タンク、トランス、およびダイオード整流器の4...

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電圧レギュレータは、入力電圧や負荷条件の変化に関係なく、固定出力電圧を生成および維持する回路です。 電圧レギュレータ (VR) は、電源からの電圧を他の電気部品と互換性のある範囲内に保ちます。電圧レギュレータはDC/DC電力変換に最も一般的に使用されますが、AC/ACまたはAC/DC電力変換を実行できるものもあります。本稿では、DC/DC電圧レギュレータに焦点を当てます。 電圧レギュレータには、リニアレギュレータとスイッチングレギュレータの2つの主要なタイプがあります。どちらのタイプもシステムの電圧を調整しますが、リニアレギュレータは低効率で動作し、スイッチングレギュレータは高効率で動作します。高効率のスイッチングレギュレータでは、入力電力のほとんどが消費されることなく出力に転送されます。 リニア電圧レギュレータは、高ゲインオペアンプによって制御されるアクティブパスデバイ...

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In recent years, there has been a noticeable trend in the automobile sector toward automation and digitization. Modern automobiles are becoming more and more dependent on digital technology, from advanced driver assistance systems (ADAS) to entertainment systems. Analog-to-Digital Converters (ADCs), which are at the core of these systems, are essential for transforming actual analog signals into d...

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The Analog-to-Digital Converter (ADC), a crucial element in the field of electronics, provides a link between the analog world of continuously changing signals and the digital world of 0s and 1s. ADCs play a crucial role in modern technology by transforming actual analog signals from the real world into digital data that computers and digital systems can comprehend and handle. Although our world i...

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赤外線 (IR) とリモート周波数 (RF) の家庭用リモコンは、サウンドシステム、テレビ、ライティング、その他の制御などのシステムに使用されています。これらのシステムは、音声制御、接続性、LEDディスプレイ、静電容量式タッチパネルなどの機能により、ますます複雑になっています。リモコンは信頼性が高く、使いやすく、バッテリー寿命が長い必要があります。 MPSは、システム全体にわたって家庭用リモコンシステムに対応するために使用できる、費用対効果の高いソリューションを提供します (図1参照)。図1の青で示されている、リモートホームコントロールを最適化するMPSのソリューションは、モータドライバ、LEDバックライトドライバ、監視回路、AC/DCコンバータ、バッテリーチャージャ、ステップダウンコンバータ、ステップアップコンバータ、LDO、PMICです。本稿では、これらの各部品について説明し、それら...

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コンバータは、現代の電子機器の中で最も単純かつ必要なデバイスの1つです。その名前が示すように、コンバータは与えられた値を目標値に変換することを目的としています。この機能は、接続されたデバイスが互いに完全に一致する仕様を持たないかもしれないシステムにとって不可欠であり、スマートフォン、位置情報を迅速に伝達できるスマートトラッカー、 外出先でデバイスを充電できるモバイルバッテリーに実装できます。 本稿では、 デバイスの入力電圧 (VIN) を目標の出力電圧 (VOUT) に変換するDC/DCコンバータに焦点を当てます。ただし、アナログ値とデジタル値を変換するコンバータなど、複雑さが増すコンバータもあります。本稿では、昇圧、降圧、そして昇降圧型の3つの基本的なコンバータの重要な要素について説明するとともに、幅広いアプリケーションに実装できる革新的なMPSコンバータを紹介します。 これら3...

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Real-time feedback, precision, and accuracy are crucial in the dynamic world of robotics. The magnetic position sensor is one element that stands out in assuring these attributes. This article explores the relevance of magnetic position sensors in robotics and their many uses, using examples from the real world to highlight their value. Due to its superior capacity to accurately detect and quan...

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Due to their versatility, ease of design, and low cost, flyback converters have become one of the most widely used topologies in power electronics. Its structure derives from one of the three basic topologies — specifically, buck-boost topology. However, unlike buck-boost converters, flyback topologies allow the voltage output to be electrically isolated from the input power supply. This feature i...

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The systems that capture and distribute this energy are evolving as more and more people turn to renewable energy sources. The current sensor, a device that detects and, in more advanced models, may even control the flow of electricity, is a crucial part of these systems. For renewable energy systems to operate safely, function optimally, and increase overall efficiency, current sensors are crucia...

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DC/DC converters are essential components in many electronic systems, responsible for converting one level of direct current (DC) voltage to another. They are used to regulate and stabilize voltage levels in various electronic systems, ensuring that components receive the appropriate designated voltage for optimal performance and safety as depicted in Figure 1. They play a crucial role in multiple...

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周波数スペクトラム拡散 (FSS) 技術は、電磁障害 (EMI) ノイズを低減するために電力コンバータに広く適用されています。しかし実際には、副作用を最小限に抑えながらEMI性能を最適化するためには、FSS設計において考慮しなければならない複数のパラメータが存在します。変調形状,周波数,深度などのFSSパラメータを紹介し、それらがEMIスペクトルに与える影響を解析します。FSSパラメータを最適化するための周波数拡散スペクトル手法を評価する3つの鍵となる方法を議論し、さらにFSS設計のための柔軟なMPSソリューションを検討します。 電力変換器のアクティブスイッチは高周波で動作し、回路内に高いdv/dtノードと高いdi/dtループを生成します。これにより、不要なEMIノイズが回路に流れます。図1は、降圧コンバータのDV/dtノードのスイッチング波形を示します。 スイッチング...

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5Gは、ロボットによる手術からビデオ通話、AIの継続的な開発まで、あらゆることを容易にする技術革新として会話の中でよく言及される携帯電話ネットワーク技術です。しかし、こうした会話では、5Gが以前のものと比べて、より高速な速度以外に何が特別なのかが必ずしも明確に説明されているわけではありません。 本稿では、5Gの定義、それを可能にするネットワークアーキテクチャ、そしてより多くの分野で5Gを実装することの利点と課題について説明します。また、電源関連など、5Gアプリケーションで直面するいくつかの問題に対処するMPSソリューションも紹介します。 5Gは2019年にリリースされた世界的な無線規格であり、携帯電話ネットワーク技術の第5世代であり、以前の世代は1Gから4Gです。5Gでは、サービスエリアはセルと呼ばれる地理的エリアに分割されます。サービスエリアは、ワイヤレス機器 (携帯電話など) ...

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現代のテクノロジーでは、フライバックコンバータは、補助電源を必要とする家庭用および産業用アプリケーションで最も広く使用されているトポロジーの1つです。フライバックトポロジーは非常に普及しているため、設計者は、しばしば、非常に広い入力電圧 (VIN) 範囲に対応する、統一された単一の設計を作成しようとします。このタイプの設計により、長期的な検証の問題を回避しながら、フライバックを最大限に活用できます。 本稿では、正確な定電圧と定電流を提供する低電力アプリケーション向けの一次側レギュレーション (PSR) コントローラである、MP023を使った超広範な入力電圧幅をもつフライバックの設計方法について説明します。本稿では、実際の例としてMP023を使用し、広い入力電圧範囲で動作しながらACおよびDC電圧を受け入れる15W / 5Vフライバックの結果を紹介します。 MP023は、フォトカプラ...

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過去10年間で不可欠となったバッテリー駆動のアプリケーションでは、安全な使用を確保するために一定レベルの保護が必要です。この安全性はバッテリーマネジメントシステム (BMS) によって提供されます。 BMSは、バッテリーと障害の可能性をモニタし、バッテリーまたはその周囲に起因する危険な状況を防止し、バッテリーの残量またはバッテリーの劣化レベルを正確に推定できるようにします。 低電圧または中電圧バッテリー用のBMSの主な構造は、通常、以下に示す3つのICで構成されます。 バッテリーモニタおよびプロテクタ: アナログフロントエンド (AFE) とも呼ばれるバッテリーモニタおよびプロテクタは、バッテリーの電圧、電流、温度を測定する役割を担い、第一レベルの保護を提供します。 マイクロコントローラユニット (MCU): MCUは、バッ...

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スマートホーム機器は、スマートサーモスタット、ライティングシステム、セキュリティシステム、ホームエンタテイメントシステムを採用する多くの家庭でますます普及しています。これらの機器は、家庭の機能を自動化しワイヤレス制御を提供し、ユーザーがモバイルアプリやデジタルインタフェースから自宅をモニタおよび制御できるようにします。スマートホーム機器にはメリットはありますが、ユーザーは感電、火災、または機器への直接的な損傷につながる可能性のある電気的故障のリスクの増加にも直面しています。 本稿では、安全性と信頼性を確保するために、スマートホーム機器にデジタルアイソレータを使用することの重要性について説明します。 デジタルアイソレータは、2つの回路間に電気的絶縁を提供しながら、デジタル信号が回路間を通過できるようにするICです。電磁結合または容量性結合を使用することにより、デジタルアイソレータは直...

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磁気センシングは、位置および電流センシングアプリケーションの性能を向上しながら、サイズとコストを削減するため、現代の技術に不可欠です。位置検出のために、磁気センサはシステムのサイズ、複雑さ、およびメンテナンスを低減する非接触ソリューションを提供し、自動車、ロボット工学、および産業オートメーションなどの産業に理想的です。電流検出のために、磁気センサは、特に太陽光、可変速ドライブ、電気自動車の充電とモータ制御を含む高出力産業において、固有のガルバニック絶縁による安全で正確な測定を保証します。 産業界ではより小型で高精度な耐干渉性のあるセンサが求められているため、浮遊磁場が避けられない環境では、差動センシングトポロジーが精度を向上させるために重要です。位置検出用のMA900やMAQ79010FSなどのMPSの製品は、重要なアプリケーションで精度と信頼性を向上させるために差動検出を利用しています...

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電気通信システム、データストレージ、フィールドプログラマブルゲートアレイ (FPGA) の需要の高まりにより、電力供給の複雑さと要件、特に 電圧レギュレータ (VR) 要件が増加しています。VRアプリケーションのほとんどの分野では、効率、I/O電圧幅、電圧許容値、サイズのバランスが必要です。FPGA電源レールの要求を満たすと同時に、正確な電圧制御を提供することが重要です。 電源レールの数が増加するにつれて、設計者は大電流レールと低電流レールの両方のソリューションを見つける必要があります。多相電源ではインダクタサイズの要件を低減しながらより高い電流供給を実現し、多出力電源では単一のICで複数のFPGAレールに電力を供給できます。その結果、設計者は基板面積を削減し、設計を簡素化することで、電力供給に関する最新の要件をすべて満たすことができます。 本稿では、 デュアル出力電源モジュールである...

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センサ技術の進歩は、スマートホームから自動運転車まで、新しい可能性の世界を開いています。より自動化されたアプリケーションの需要が高まるにつれて、設計者は効率的かつ費用対効果の高い方法で精密な運動制御を提供する革新的な方法を見つけています。 センサー技術は製造業と自動車産業の両方の重要な部分です。センサは、部品位置の検出、充填レベルのチェック、ラベルの検査、品質管理など、環境の監視に広く使用されています。自動車にとって、運動制御アセンブリと他のサブシステムの間の重要な関係を担っています。 センサは様々なアプリケーションに使われているが、基本的な技術は同じです。センサは、熱、光、音、動きなどの物理的環境の変化を電気信号に変換します。これらの信号はバイナリコードに変換され、データとしてコンピュータに渡されます。 例えば、運動制御システムでは、モータフィードバックセンサは重要なタスクを実...

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急激に変化するエレクトロニクスの世界では、効率的でコンパクトな電力ソリューションへの需要はますます高まっています。技術が進歩するにつれて、エンジニアは設計をシンプルにし、基板スペースを削減し、開発プロセスを迅速化する方法を絶えず模索しています。MPSは、市場で最も幅広い電源モジュールの製品ラインアップを提供することで、これらの要求に応えています。これらのデバイスは、電力段、制御ループ、インダクタを単一のSMDパッケージに搭載しています (図1参照)。 本稿では、従来のディスクリートなDC/DC電源に比べて機能集積型電源モジュールを使用することでの多くのメリットを探ります。 パワーステージ、制御ループ、インダクタを集積することで、MPSの電源モジュールは比類ない電力密度を提供します。MPSが特許を取得したMesh Connect™技術を用いて、コンバータ、イン...

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私は電子設計自動化 (EDA) についてコメントするよう求められました。私がイノベーションにあまり貢献していない産業界のテーマですが、アナログ設計者としての長いキャリアの中で恩恵を受けてきた者として、一言だけ言えることがあります。 DC/DCパワーコンバータやカスタムおよびスタンダードアナログIC製品の設計に25年以上の経験を持つ私は、長年にわたってEDAツールセットに革命的な変化を見てきました。さまざまな企業に勤め、現在はMPSに所属しているので、設計手法の多様なアプローチを見てきたことは確かです。 私の考えでは、EDAの継続的な発展の背後にある推進力は、結果として得られるシリコンで成功するという信頼性に加えて、設計実行速度が絶えず向上していることです。シミュレーションエンジン、データの可視化、寄生要素のレイアウト後の抽出などの改善が行われているにもかかわらず、常に新たなアップグレー...

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2024年世界エレクトロニクス業績賞の授賞式が、世界のエレクトロニクス技術分野で有名なメディアグループであるアスペンコアによって11月5日に中国の深圳で開催されました。MPSの超小型絶縁型電源モジュールであるMIE1W0505BGLVHは、「年間パワーマネジメント / 電圧コンバータ製品賞」を受賞しました (図1参照)。 「世界エレクトロニクス業績賞」は、世界のエレクトロニクス産業のイノベーション促進に顕著な貢献をした企業や経営者を選定・表彰するものです。ノミネートされた企業、マネージャ、製品はすべて業界のリーダーです。 MIE1W0505BGLVHは、絶縁された安定化DC/DC電源モジュールです。フィードバック遮断を達成するために容量性絶縁技術を使用することにより、従来のフォトカプラや並列レギュレータを必要とせずに出力電圧 (VOUT) を調整することができます。従来...

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もし、ジャンプスタート、車両メンテナンス、または修理中に車両のバッテリー端子が逆接続されていて、この故障状態に対処できないと、電子制御ユニット (ECU) の部品が損傷する可能性があります。さらに、通常の動作中は、カーバッテリーの電圧は一定ではなく、ISO 7637やISO 16750などのEMC規格によって規制されているいくつかの過渡試験で入力電圧 (VIN) が負になることさえあります。これらの変動は、フロントエンド保護が必要であることを意味します。 ショットキーダイオードとPチャネルMOSFET (P-FET) は、バッテリー逆接続保護および車載での電気過渡保護のための車載電源システム設計で広く使用されています。しかし、これらの従来のソリューションでは消費電力が大きく、熱効率が低下し、設計者がシステムのコストとスペース要件を満たすことがより難しくなります。 本稿では、逆極性ソリュ...

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リチウム電池の安定性と安全性は、注意深く検討する必要があります。リチウムイオン電池セルが制限された充電状態 (SOC) 範囲内で動作しない場合、その容量を減らすことができます。SOCの制限を超えると、バッテリーが損傷し、不安定で安全でない動作につながるおそれがあります。リチウムイオンバッテリーセルの安全性、寿命、容量を確保するには、SOCを注意深く制限する必要があります。 各バッテリーセルの有効容量と寿命を最大化するには、すべてのSOC範囲ですべてのセルを動作させながら劣化を最小限に抑える必要があります。介入なしに制約されたSOC内にセルを簡単に維持することで、劣化を回避できますが、SOCの不一致の量だけ使用可能容量が徐々に減少します。これは、一方のセルがSOCの上限または下限に達した場合に、他のセルが残り容量を持っていても、充電または放電を停止しなければならないからです (図1参照)。...

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フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ (FPGA) への電源供給は、ロジックセルの数が増えて複雑さが増すため、電源エンジニアにとって課題となります。これらの半導体デバイスは高度な構成が可能であるため、設計者はクロックとフェーズロックループ (PLL) 周波数を定義することに加え、それら内でロジック素子を構成することができます。さらに、ファームウェア、FPGAモデル、動作条件などの要因に依存するため、FPGAの消費電力の定義は複雑な作業になる場合があります。ほとんどのFPGAベンダーは、さまざまな条件に対するさまざまな電力消費目標を含む電力データを提供しています。FPGAは、通信、産業、自動車、医療機器用など、さまざまなアプリケーションで使用されるため、これは非常に重要です。 本稿では、Intel AgilexのFPGA電源設計と、MPSのすべて機能集積されたMPM3698とMPM36...

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電流センサは、バッテリーマネジメントシステム (BMS) の分野では縁の下の力持ちです。これらは、システムの最適なパフォーマンス、寿命、安全性を確保する上で重要な役割を果たします。本稿では、BMSにおける電流センサICの重要性、その主な役割、さまざまなアプリケーションに適したセンサを選択する際に考慮すべき仕様について詳しく調べます。 電流センサICの例を図1に示します。MCS1823は、ACまたはDC電流検知用のリニアホール効果電流センサです。ホールアレイは差動式で、あらゆる漂遊磁場を打ち消します。低抵抗 (0.6mΩ) の一次側導体により、高精度のホールセンサを含む集積回路のすぐ近くで大電流を流すことができます。この電流は、搭載されたホール効果トランスデューサによって2つの異なるポイントで感知される磁場を生成します。次に、これら2点間の磁場の差は、印加電流に比例した電圧に変換されます。...

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世界がより持続可能な未来へと移行するにつれ、炭素排出量を削減するエネルギー効率の高いソリューションに対する需要が高まっており、人工知能 (AI) などの新興分野も例外でないことが証明されています。MPSは、エネルギー効率の高いソリューションを求める動向に応えて、炭素排出量の削減に向けたより効率の高い電源ソリューションの提供に取り組んでいます。これは、顧客がAIとハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) において、ますます緊急性が増すエネルギー節約と排出削減の目標を達成するのに役立ちます。 MPSの電源製品は、効率性と安定したパフォーマンスを発揮する環境にやさしい省エネなデータセンターの構築を目標にして、モジュール化とAIの方向性に従っています。図1は、MPSの48Vオープンアクセラレータモジュール (OAM) 電源システムを示しています。 AI OAM 電源シス...

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Rudy Richter (MPS、テストエンジニアリング＆施設担当ディレクタ)、Dave Wang (テストエンジニアリング部門 (産業) マネージャ) 自動車メーカーが製造する車両に搭載される機能が増えるにつれて、信頼性と性能に対する期待も高まります。信頼性は、集積回路 (IC) を設計および製造するメーカーを含む (そしておそらく特に) 部品メーカーにまで浸透します。自動運転車やデジタルコックピットの登場により、ICの需要は増加するばかりです。したがって、ICメーカーにとって、製品が極端に低温または高温であっても、あらゆる温度範囲で期待どおりに動作することを保証するために、製品を正確に設計およびテストできることが極めて重要です。 結論からいうと、温度テストの従来の代表的な方法にはいくつかの重大な欠陥があります。ほとんどの企業は、特定の温度を正確に設定してテストすることがで...

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電流センサは、さまざまな電気および電子システムにおいて重要な部品であり、機器やガジェットが安全かつ効率的に動作することを保証します。本稿では、電流センサの種類、電流センサを選択する際に考慮すべき変数、性能比較、アプリケーションなどについて説明します。 電流センサは導体を流れる電流を検出し、測定します。電流を電圧、電流、デジタル信号などの定量化可能な出力に変換し、モニタリング、制御、保護などのさまざまなアプリケーションで利用できます。 電流センサは、その構造の基礎となる基本的な物理的概念に基づいて分類できます。これらの電流センサの概念には、オームの法則、ファラデーの電磁誘導の法則、磁場、光センシングが含まれます。この分類に従って、一般的な電流センサのさまざまなタイプについて説明します。 ファラデーの電磁誘導の法則は、閉回路で生成される総起電力 (emf) が、回路に結合...

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磁気位置および角度センサは、非接触、摩擦なし、およびセンシング機能を備えているため、さまざまな分野で広く使用されています。これらのデバイスにより、車載システムや産業オートメーションから家電製品や航空機に至るまで、さまざまなアプリケーションで直線変位と角度変位を測定できます。本ページでは、さまざまな種類の磁気センサの動作原理、パフォーマンスメトリクス、重要な部品、設計上の検討事項、およびアプリケーションについて説明します。 磁気位置センサと角度エンコーダは、磁場と感知デバイスとの相互作用によって動作します。磁場は永久磁石または電磁石によって生成され、その強度はターゲットの位置または角度変位によって変化します。デバイス内のセンシング部品は磁場の変化を検出し、ターゲットの位置や角度に応じてそれを電気信号に変換します。 磁気位置センサと角度エンコーダは、さまざまなセンサ技術を使用して構築さ...

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世界が気候変動と環境の持続可能性の問題に取り組もうとする中、電気自動車 (EV) は希望の光になっています。これら電気のみを使った自動車は、もっと緑のある、より環境に優しい交通手段の選択肢を求めるMPSの取り組みにおいて、大きな発展をもたらします。バッテリーは、EVの性能、安全性、効率性を決定する重要な要素であり、これらの車の中核をなしています。バッテリー管理システム (BMS) は、このバッテリーを管理する複雑な操作を実行する洗練されたテクノロジーの部分です。 バッテリー管理システムは、充電式バッテリーを制御および保護し、最高のパフォーマンス、寿命、安全性を保証する電子システムです。BMSはバッテリーの状態を追跡し、二次データを生成し、重要な情報レポートを生成します。充電状態 (SOC)、健全性 (SOH)、および残り容量は、BMSによって追跡および計算される3つの重要な指標です。...

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先進運転支援システム (ADAS) と電動化は、自動車分野に劇的な革命をもたらしています。これらの向上の中核となるのは、電流センサが重要な役割を果たす、正確で信頼性の高い電子部品です。本稿では、車載システムにおける電流センサのアプリケーション、電流センサを選択する際に考慮すべき要素、および製品品質の要件について説明します。 数多くの自動車システムは電流センサICに依存しており、それぞれに特定のニーズと機能があります。 図1は、代表的なEPS実装のハイレベルブロック図を示し、その基本部品にハイライトを当てています。 ハイサイド過電流保護 (OCP)、ローサイドOCP、ローサイド位相電流、およびインライン位相電流は、EPSシステムにおける電流検知の4つの選択肢です (図2参照)。システム設計者が4つの電流測定方法のどれを選択するかは、システムの要件によって異なりま...

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エンジニアリングの動的領域では、正確な位置検知がさまざまなアプリケーションで重要な役割を果たします。産業オートメーションの複雑さからロボットの精度、車両制御システムに至るまで、正確な位置検出の必要性は極めて重要です。磁気位置センサは、その独自の利点により優れた選択肢として現れており、さまざまな状況で非常に魅力的です。 ただし、その可能性を十分に理解し、十分な情報に基づいたセンサ選択を行うには、磁気センサを光学式、静電容量式、誘導式、超音波式の位置センサなどの他のタイプのセンサと比較することが不可欠です。この比較分析により、エンジニアや設計者は各センサタイプの長所と短所を特定し、特定のアプリケーションに最も適したセンサを選択できるようになり、エンジニアリング作業における全体的なパフォーマンスと効率が向上します。 表1に、特定のセンサの原理と、その長所および短所を示します。 ...

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充電式バッテリーの分野では、リチウムイオン技術が有力な先進者としての地位を確立し、スマートフォンやノートパソコンから電気自動車や再生可能エネルギー貯蔵機構に至るまで、幅広いデバイスにエネルギーを供給します。これらのバッテリーがスムーズに機能するためには、バッテリー管理システム (BMS) と呼ばれる高度な電子設定が不可欠です。本稿では、BMSがリチウムイオン電池の機能を強化し、安全で信頼性の高い動作を保証するだけでなく、全体的な効率を大幅に向上させる複雑な仕組みについて詳しく説明します。 BMSの機能を詳しく調べる前に、リチウムイオン電池の基礎を理解することが重要です。これらのバッテリーは、エネルギー密度が高く、寿命が長く、自己放電率が低く、低温で動作し、安全であるため人気があります。損傷を回避し、最適な機能を保証するには、バッテリーを注意深くモニタする必要がありますが、これはBMS...

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自動車の技術が進歩するにつれ、磁気角度センサは現代の車両設計において重要な役割を果たします。これらのセンサは、自動車内のさまざまな部品の正確な位置を決定するために磁場を検出および測定するのに不可欠なものとなっています。これらが広く実行されている主な理由の1つは、非接触型センシング機能により、過酷な環境条件でも信頼性が高く堅牢なパフォーマンスが保証される点です。この包括的なガイドは、自動車市場における磁気角度センサのアプリケーションを詳細に調査し、その重要性、使用法、利点を明らかにすることを目的としています。さらに、適切なセンサを選択し、必要な品質基準を遵守するための重要なガイドラインも提供します。 磁気角度センサの基本的な動作は、磁場の変化を支配する原理に依存しています。センサはこれらの変動を分析し、固定された参照点に対する物体の動きや位置を正確にモニタします。自動車分野では、ホール...

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充電状態 (SOC) と健全性 (SOH) は、充電式バッテリーの世界ではバッテリーの性能と寿命を決定する上で極めて重要な2つの要素です。これらのパラメータをモニタおよび制御するバッテリー管理システム (BMS) は、バッテリーの容量と状態に関する重要な情報を提供します。本稿では、バッテリー管理システムにおけるSOCとSOHの役割と、それらがどのようにバッテリーを効果的に操作するかについて調べます。 充電状態は、バッテリーの現在の容量を最大容量の割合として計算します。もっと簡単に言えば、車の電池残量計と比較することができます。これはバッテリーの残量と再充電が必要になる時期をお知らせします。 電気自動車、スマートフォン、家庭用エネルギー貯蔵システムなど、SOCはあらゆるバッテリー駆動システムにとって重要な特性です。ユーザーはSOCを把握することで、エネルギー使用量を適切に制御し、充電...

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スマートグリッドの出現はエネルギー業界に注目すべき変革を引き起こし、電力網管理の効率、信頼性、環境への優しさが向上する時代を導きました。この革命的な変化の中心となるのは、回路を流れる電流を検出して測定するように設計された電流センサです。本稿の目的は、電流センサがスマートグリッドの進歩に及ぼす大きな影響について詳細な分析を行い、包括的なアプローチでその機能、利点、有望な見通しを綿密に検討することです。 スマートグリッドは、従来の電力網を高度に進化させたものであり、最先端のデジタル技術を採用して、電力の生産、配電、消費のモニタリングと効率的な管理を容易にします。従来の電力網とは異なり、スマートグリッドは、電力会社と消費者間の双方向通信の優れた機能と、電力需要や供給の変動にリアルタイムで動的に対応できる自動制御システムの統合を誇ります。この複雑なイノベーションのネットワークにより、より適応...

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ホール効果センサはトランスデューサとして分類され、磁場の検出と測定に重要な役割を果たします。基本的な原理は、磁場にさらされると出力電圧が生成されることに関連し、これにより磁気情報が電気信号に変換され、便利に処理と検査ができます。これらのセンサの名前は、1879年にこの現象を発見したとされる有名なアメリカの物理学者エドウィン・ホールに由来しています。ホール効果センサは、直接接触せずに感知できる優れた能力、耐久性、適応性で知られており、幅広い人気を得て、さまざまな産業分野で広く採用されています。 ホール効果センサは、電流を流す導体または半導体がその経路に垂直な磁場の存在下に置かれたときに現れるホール効果の基本原理に基づいて機能します。磁場は導体内の移動電荷キャリアに力を加え、導体の特定サイドでの電荷キャリアの移動と蓄積につながります。その結果、この電荷分離により導体全体に電圧差が生じ、ホ...

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充電式バッテリーの世界では、バッテリー管理システム (BMS) の1つの機能が、特に電気自動車や再生可能エネルギー貯蔵などの需要の高いアプリケーションで使用されるバッテリーの性能と寿命を向上させるために不可欠であるため際立っています。この機能はバッテリーバランシング調整です。本稿では、バッテリーバランスのニュアンスと、バッテリーシステムの効率的な実行におけるその重要性と役割について説明します。 複数の個別のバッテリーセルを直列または並列トポロジーで接続して、電気自動車から携帯機器までさまざまなアプリケーションで使用されるバッテリーパックで必要な電圧と容量レベルを実現します。バッテリーパックを装着した時点ではこれらのセルは類似しているかもしれませんが、時間の経過とともに特性がわずかに変化し、充電状態 (SOC) に不均衡が生じる可能性があります。 これらの異常により、さま...

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電気自動車 (EV) は日々ますます普及しており、消費者にとってこれらの自動車の費用対効果を高めるための多くのインセンティブが全国的および世界的に提供されています (図1参照)。これにより、2023年の電動自動車販売台数は1,300万台を超え、2022年の販売台数と比較した場合、バッテリー電気自動車 (BEV) とプラグインハイブリッド電気自動車 (PHEV) に対して30%以上増加します。 カーボンニュートラルが世界的に大きなテーマとなる中、自動車メーカーはEVへの取り組みを増加し続けています。航続距離は300マイルがEVの基準でしたが、新しいEVは最大400マイル、または500マイルの航続距離を備えています。一方、ほとんどのプラグインハイブリッドは、バッテリーのみで25～50マイル走行できる動力装置を提供し、内燃エンジンでバッテリーを補助します。 EVを所有する際の...

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降圧コンバータのスイッチノード電圧波形は、自動CISPR 25 クラス5測定における電磁両立性 (EMC) 動作を定義づけます。スイッチノード波形のリンギング周波数はEMCレシーバにとって重要な信号であり、スイッチノードでのリンギング振幅が大きくなるとEMC問題が発生することがよくあります。スイッチノードの波形を理解することで、設計の初期段階でコンバータのEMC特性を予測し、EMCフィルタ設計を最適化することができます。 本稿では、自動車の専門家が3つのMPSの車載用ステップダウンコンバータを比較して、スイッチノード波形を使用して車載用CISPR 25 クラス5測定のEMC特性を予測するための実践的なアドバイスを提供します。これは、CISPR 25 クラス5規格を満たすようにEMCフィルタ設計とPCBレイアウトを最適化するのに役立ちます。 MPQ4326-AEC1は42V、ロードダ...

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世界保健機関 (WHO) のデータによると、世界の交通事故による死亡者が年々増加している一方で、ヨーロッパの交通事故による死亡者数は減少傾向にあります。(1) この情報を使用して、研究では、患者がどれだけ早く医療を受けられるかということと、生存の可能性の間にざっくりとした因果関係があることが判明しました。 死亡率を下げるために、インテリジェントな交通手段が、eコールとも呼ばれる緊急通報機能の発明につながりました。eコールシステムは交通事故発生後、携帯電話と衛星測位機能を利用して最寄りの救助センターの番号と電話接続します。また音声接続に加えて、搭載のeコールシステムが、事故の発生場所、事故の種類、車両に関する情報も報告・送信します。 注 : 1) 出典 : https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/375016/9789240086517-e...

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現代の乗用車は、乗客をある目的地から次の目的地まで運ぶだけでなく、コミュニケーションツール、テレビ、ホームシネマセット、LED照明センター、さらにはリラクゼーションサロンとしても機能する必要があります。顧客の焦点は、純粋な運転特性 (馬力や加速など) から、マルチメディアタッチスクリーンのサイズやモバイルネットワークへのアクセス機能などのエンターテイメントシステムを含むように変化しています。 未来の車は、自動運転を可能にするために、ソーシャルメディアに接続し、UHDビデオをストリーミングし、乗客をオンラインに保つだけでなく、他の車、インフラ、歩行者と通信できる必要があります。さらに、これらの車は、ラジオチューナーやGPSナビゲーションなどの機能のためのクラシカルな電気制御ユニット (ECU) などの古い機能を維持する必要があります。これにより、ECUの数が増加します。 車の電動化の増加...

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定格電流はDC/DCコンバータの代表的なパラメータで、見込まれる最大周囲温度 (TA) はPCBサイズとICの熱抵抗により異なります。本稿では、自動車の専門家が小型の2層PCB (60mm x 40mm) 上の従来の6Aデバイスと比較した、MPSのMPQ4326-AEC1の熱挙動について調査します。 計画された製造コストとPCBサイズによって、必要な層の数 (通常は2層) が決まります。2層車載用のPCB設計では、DCスイッチング電源の部品配置は、EMCおよび熱仕様を満たすように慎重に検討する必要があります。 本稿では、MPQ4326-AEC1と6A定格の従来デバイスの厳密に一致する2層レイアウトをテストします (図1参照)。各レイアウトには固有の部品の位置があると同時に、ポリゴンとビアの配置が一致しているため、これらのレイアウトの熱性能と効率性能の違いを比較できます (図2と...

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バッテリーの充電状態 (SOC) と健全性 (SOH) は、新品の時と比較してバッテリーの利用できる容量と、バッテリー性能がどの程度になっているかを判断するために推定の必要がある重要な要素です。これは、バッテリーが突然停止したり故障したりすると、事故につながる可能性がある電動スクータのようなアプリケーションでは特に重要です。 本稿では、バッテリーのSOCとSOHについて紹介し、SOCとSOHに影響を与える可能性がある3つの要素、つまり内部抵抗、温度、充放電動作について説明します。連携して完全なBMSソリューションを提供し、高精度のSOCおよびSOH推定値を提供して予期せぬ障害を防ぐことができるMPSの電池残量計とバッテリープロテクタとモニタについても検討します。 バッテリーのSOCは、フル充電容量に対してどのくらいの容量が利用可能かを測定します。SOCはパーセンテージであり、ユーザ...

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フライバックコンバータは、医療機器やノートパソコンなどのアプリケーションで使用される用途の広いパワーエレクトロニクスICです。絶縁型昇降圧コンバータとしても知られるこれらのコンバータは、システムの出力電圧 (VOUT) を調整できる簡単な回路で、電磁干渉 (EMI) を最小限に抑えます。 本稿では、フライバックコンバータを紹介し、そのトポロジー、役に立つパラメータ、および動作について説明します。また、MPSのAC/DCフライバックコントローラであるMPX2002とMPX2003についても説明します。これは一次側調整 (PSR) と二次側調整 (SSR) の両方を提供します。 フライバックコンバータの場合、インダクタは分割されて結合インダクタ (フライバックトランスとも呼ばれる) を形成します。この結合インダクタは、コンバータの入力を出力から絶縁します。図1は、以下に説明する部品を備...

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DCモータは、電気エネルギーを機械的な動きに変換する機械であり、その多用性により、小型家電製品や産業機械に使用できます。DCモータは電磁相互作用に依存しています。これらはシンプルで効率的で多用途です。 本稿では、ブラシ付きDCモータとブラシレスDC (BLDC) モータという2つの一般的なタイプのDCモータに関連する部品、動作、パラメータ、計算について説明し、これらのソリューションで使用できるモータドライバを紹介します。 ブラシ付きかブラシレスかにかかわらず、DCモータにはいくつかの重要なパラメータがあり、アプリケーションに対して最適なモータを決定するために検出、モニタ、さらには計算する必要さえあります。 図1は、モータドライバのパラメータの概要を示しています。これについては、以下でさらに詳しく説明します。 1. 電圧 : 電圧はモータにかかる電位差のことです。モー...

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12Vバッテリーシステムを使用した最近の自動車は多くの過渡状態にさらされています。一部の過渡現象には高電圧パルスを伴うものがあれば、他には過渡現象は低電圧条件下にある場合もあります。クランク過渡現象とは、車のエンジンがスタートし、車のバッテリーが短時間で通常の動作範囲よりも数ボルト低下するときに発生する低電圧状態のことです。 近年、クランク状態時での車両の通常動作を維持するための要件がさらに厳しくなっており、より堅牢な電源ソリューションの必要性が明らかになりました。クランク波形、および特定の電源レールから供給する必要がある負荷によっては、これらの要件を満たすシステムの設計が設計者にとって困難になる場合があります。本稿では、自動車の幅広いクランク過渡現象に耐えることができる堅牢なDC/DCコンバータについて説明します。 12Vの車載システム向けに設計する場合は、極端なスタート条件を考...

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5Gアプリケーション用の電源システムを設計する場合、設計者は、そのようなアプリケーションに固有の周波数の広い幅である、電圧レギュレータの中域周波数からFPGAコアの高域クロック周波数まで考慮する必要があります。このエンドツーエンドの全二重設計は、電源、電力変換、配電プロセスのパフォーマンスを最適化する上で非常に重要です。 本稿では、効率的な電力供給ネットワーク (PDN) 設計を達成する方法に焦点を当てます。PDNは、電源およびグランドプレーンのレイアウト、受動素子、IC、および主電源レールに接続または結合されているその他の銅部品を含む、電圧およびグランドレールに接続されているすべての部品で構成されます。PDN内の規制要素の動作は、システム全体の動作に影響を与えるため、設計プロセス中に考慮する必要があります。 バイパスコンデンサとデカップリングコンデンサは、PDNの重要な部品です。容量...

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バッテリーは、外出中にエネルギーを蓄えて伝達できるため、毎日使用するほぼすべての電子製品に組み込まれている普通のアイテムになっています。バッテリーは、携帯用医療機器が必要なときに命を救い、ヘッドフォンと携帯動力工具のようなアプリケーションで日常的に幅広く使用されています。充電式バッテリーは、すぐに電源がない場合にモバイルバッテリーに頼って充電できます。 本稿では、基本的なバッテリーの部品、パラメータ、バッテリーの種類、および充電式バッテリー用に設計されたMPSのバッテリーチャージャICを紹介することで、バッテリーの基本的な原理についていくつか説明します。 バッテリーは、電気を蓄えて伝達できるようにするいくつかの部品で構成されています。バッテリーを充電および放電するには、荷電粒子 (イオンと電子) が特定の方向に特定の部品を通って流れる必要があります。バッテリーはその化学的構造によっ...

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モータは、電気エネルギーを固定軸の周りを回転するロータの形で機械的な動きに変換する電気デバイスです。これらの多様なアプリケーションデバイスは、監視カメラ、スマートロック、そして3Dプリンタなど、幅広いアプリケーションの推進力になります。各モータは最終アプリケーションだけでなくモータドライバの選択にも影響を与えるため、エンジニアと愛好家の両方にとって、さまざまなモータの違いを理解することが重要です。 本稿では、ステッピングモータとDCモータの2種類の一般的なモータとそれぞれのモータドライバを紹介します。また、シームレスな制御と最適化に利用できるステッピングモータドライバとDCモータドライバについて紹介しながら、これらのモータタイプの類似点と相違点についても説明します。 ステッピングモータは、電気パルスを正確な機械運動に変換します。その名前が示すように、ステッピングモータは個別のステッ...

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バッテリー管理とは、バッテリーのモニタリング、保護、制御という重要なタスクを指し、特に多くのバッテリーが直列または並列に接続されている充電式バッテリーパックの場合を指します、バッテリー管理システム (BMS) は、バッテリーモニタ、マイクロコントローラ (MCU)、電池残量計で構成されます。BMSは、システムとバッテリーを保護し、システムの寿命を延ばすことで、安全で信頼性の高い最適な動作を保証します (図1参照)。 本稿では、バッテリーセルの性能、動作、制限、およびアプリケーションに影響を与えるバッテリーセルの重要な物理的および電気的特性のいくつかについて簡単な概要を説明します。特に、本稿ではバッテリーの化学的構造、電圧、電流、容量、エネルギー密度、電力密度といったいくつかの重要なパラメータに重点を置きます (図2参照)。ソリューションを作成するときに設計者が従わなければなら...

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デジタル化と情報化へ向かう最近の傾向により、高精度、広範囲、遠隔検針を実現するスマートメータは現代の電力網に不可欠な部分となり、数千世帯で取り入れられています。スマートメータはリアルタイムにデータをアップロードする必要があり、突然の停電の場合にデータを保存してサーバーにアップロードするためのバックアップ電源が必要です。したがって、バックアップ電源の設計は、スマートメータの電源供給方式の鍵になります。 通常、スマートメータはバックアップ電源としてスーパーキャパシタを使用します。入力電圧 (VIN) が正常な場合、電源システムはスーパーキャパシタを充電するために必要な低電圧までVINを変換する必要があります。入力損失が検出された場合、電源システムは、スーパーキャパシタの両端の低電圧を、入力に電力を供給できる高電圧に変換する昇圧コンバータを使用する必要があります。スマートメータ向けの従来の電源...

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先進運転支援システム (ADAS) やデジタルコックピットアプリケーション用レールの消費電力はますます大きくり、 従来の制御方法 (ピーク電流モード制御など) を改善した制御方式が求められており、優れた負荷過渡性能と低いオン時間機能が必要です。コンスタントオンタイム (COT) 制御は制御方式として利用できますが、周波数動作が変動するため、EMIに敏感な車載環境には適していません。 本稿では、遅延ゼロのパルス幅変調 (PWM) 制御 (ZDPTM) について説明します。これは、MPS独自の固定周波数電源制御方式であり、固定周波数動作を維持しながら、ピーク電流モード制御と比較して動的性能が向上します。 高レベルで、ZDPTMの設計は、従来のCOTやピーク電流モード制御スキームからの代表的なブロックを統合しています (図1参照)。 従来のCOT制御の様に、ZDPTMは フ...

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モノのインターネット (IoT) とは、インターネット (または場合によっては通信ネットワーク) を介して接続し、デバイスとシステム間でデータを交換するデバイスのことを指します。IoTアプリケーションは、私たちの周りの世界、特に家庭用デバイスとの関わり方に革命をもたらしました。テレビドアホンは一例です。これらのビデオ付きドアホンは、リアルタイムビデオ、オーディオ機能、さらにはエンドユーザーに安心感を提供します。 ただし、テレビドアホンなどのIoTデバイスが直面する、信頼性とパフォーマンスに影響を与える問題があります。本稿では、これらの課題のいくつかについて説明し、電源管理IC (PMIC) であるMP5413、およびHブリッジモータ・ドライバであるMP6515が、これらのアプリケーションをどう改善するかを紹介します。 テレビドアホンは、最新のスマートホームの一部です (図1参照)。...

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エレクトロニクスは、設計者がますます幅広い機能にセンサやコントローラを使用できるようにすることで、近年の自動車を変革してきました。しかし、エレクトロニクスの役割の増大は、安全性の観点から興味深い課題を提起しています。エレクトロニクスは、自動車をより効率的に、より環境に優しく、より快適にするために使用されています。また、重要な要素が故障した場合、人による運転では制御するための入力と意思決定能力が少なくなるため、リスクが増大することになります。 自動車市場は安全性が重要であることを認識しており、ISO26262として知られる車載用の電子関連部品向けの特定規格を開発しました。ISO26262は、2011年に最初発行され、2018年に更新されました。ISO26262は、1つ以上の電気および / または電子システムを含み、モペットを除く大量生産の道路車両に搭載される安全関連システムの機能安全規格を...

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自動車業界は、電気自動車 (EV)、自動運転、ハイエンド インフォテインメントシステム、車両コネクティビティおよびソフトウェア デファインド ビークルに対応するために大きな変革を迎えようとしています。EV変革の目標とメリット、および自動車サプライチェーンへの影響は、現在では十分に理解されています。 ただし、自動運転とハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) に向けたデジタル変革は初期段階で、まだ進化し続けています。この変革は、EVと内燃機関 (ICE) 車両の両方に適用されます。こうした将来有望なトレンドによる技術の混乱は、自動車のサプライチェーンに課題とチャンスをもたらすでしょう。 人口増加と都市化が続くため、現代の交通機関は渋滞、事故、移動手段の不足に悩まされており、社会経済に悪影響を及ぼしています (図1参照)。個人使用向けの自動運転車やコネクテッドカー、公共交通機関向...

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本稿では、エネルギー変換プロセスの重要な要素について説明し、次に3つのスイッチング周波数 (fSW) レベルでの車載アプリケーションを分析します (2MHz、100kHz、500kHz)。 降圧回路では、エネルギー変換プロセスに入力容量 (CIN)、出力容量 (COUT)、インダクタに蓄積されたエネルギー、およびfSWを含みます。fSWは、デバイスのサイズ、効率、温度上昇、最小ターンオン時間と最小タイムオフ時間などの要因に影響を与える可能性があります。 デバイスサイズとfSWの両方の関係は、CIN、COUT、そしてインダクタに蓄えられるエネルギーを使用して決定できます。fSWが増加すると、必要な容量とインダクタンスが少なくなり、デバイスのサイズが小さくなります。図1は、2Aで12V～3.3Vの動作条件で取得できる必要な周辺デバイスのパラメータを示しています。 ...

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信号伝送はあらゆる場所にあります。電気自動車 (EV) 充電ステーションおよびプログラマブルロジックコントローラ (PLC) による自動化システムなどの産業用アプリケーションには、人体に危険を及ぼす可能性のある高電圧 (最大数kV) が存在します。この種の危険な電圧は信号線を通過する可能性もあり、信号干渉を引き起こし、最終的には端末の電子機器を破壊する可能性があります。 絶縁障壁を越えて信号と電力を移動させることは、これらの課題を克服するのに役立つ方法です。本稿では、シリアル・ペリフェラル・インタフェース (SPI)、RS-232、RS-485、およびCANインタフェースに関連した信号絶縁に関する概要を説明します。また、例として、使いやすい超小型電源モジュールソリューションである、 MIE1W0505BGLVHを使って絶縁型電源モジュールを信号絶縁に使用する方法についても説明します。 ...

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電源産業界の主な目標の1つは、データセンターと5Gのようなアプリケーションのパワーデバイスに、より高い電力変換効率と電力密度をもたらすことです。ドライバ回路とパワーMOSFET (DrMOSとして知られる) をICに組み込むと、個別のドライバICを備えた従来のディスクリートMOSFETと比較して、電力密度と効率が向上します。さらに、DrMOSのフリップチップ技術により、応答時間を短縮し、ダイとパッケージ間のインダクタンスを低減することで、電圧レギュレータの性能を向上させます (図1参照)。 ただし、基板とPCBの寄生インダクタンスは、寄生インダクタンスとMOSFETの出力容量 (COSS) の間の共振特性により、ドレイン・ソース間電圧 (VDS) スパイクに大きな影響を与えます。高いVDSスパイクはMOSFETのアバランシェを引き起こす可能性があり、デバイスの劣化や信頼性の問...

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ウェアラブル・フィットネスデバイスとアクティビティモニタの場合、充電時間が短い小型のソリューションが理想的です。ウェアラブルデバイスの人気は、ますます洗練されたマイクロチップとそれを支えるテクノロジーによって勢いづき、過去10年間で急増しました。ウェアラブルデバイスの開発者にとっての課題は、エンドユーザーエクスペリエンスを向上させることで魅力のある追加機能をもつ、快適で目立たないデバイスを作ることです。 最新で人気の高いスマートウォッチには、心臓のリズムの異常を検出する機能など、高度な健康センサやアプリが多数搭載されています。また、心拍数と血中酸素の測定も可能で、さらに健康要因を反映する体温変化のモニタも可能です。それらの中には、ユーザーの睡眠段階を感知したり、高度なトレーニング指標を提供したり、自動車事故などの突然の事故が発生したことを検出できるものもあります。 多くのウェアラブ...

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DC/DCコンバータでは、複数のスイッチング素子の補助電源に独立した絶縁電源が必要です。フルブリッジ コンバータを例に挙げると、ブリッジアームのハイサイドMOSFETとローサイドMOSFET (それぞれHS-FETとLS-FET) には、ゲート ドライバ回路用の絶縁電源が必要です。従来の方式では、ブートストラップ回路を使用して、上部と下部の両方のデバイスに1つの独立した電源で電力を供給します。このソリューションはシンプルで信頼性が高く、低コストです。 複数のスイッチMOSFETがブリッジアーム内で直列に接続されている場合、電源に複数のブートストラップ回路が必要となり、コスト面での課題へとつながります。同時に、ブートストラップ回路では、HS-FETの電源電圧はLS-FETの電源電圧よりも低く、ダイオードの電圧降下分の差があります。2つのMOSFETのオン状態特性は完全に対称ではありません。...

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データトラフィックは現代生活の中心であり、今日ではどの携帯電話アプリでもインストールパッケージに数十メガバイトが必要です。複数のソフトウェアアップデートを行うには、Wi-Fiに接続する必要があります。オンラインショッピング中にページを読み込むと、1ページを読み込むのに数メガバイトのトラフィックが消費され、インターネット速度が十分に速くないとビデオ通話がフリーズしやすくなります。 データ流通の速度とリアルタイム性要求の増加は、通信事業者ネットワークとインターネット企業のデータセンターの両方にとっての試練です。アクセスネットワークから都市間ネットワークへ、および都市間ネットワークからバックボーンネットワークへ、データはルーター、スイッチ、サーバー間で送受信されます。光モジュールは、この循環プロセスのすべてのリンクにおける重要なデバイスです (図1参照)。 光モジュールは光電...

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バッテリー駆動のデバイスは現代のテクノロジーに不可欠であり、どこにでもデバイスを持ち運べる能力に革命をもたらしました。血糖測定器およびペースメーカーなどの医療機器により、人々は最小限の不自由さだけで健康でいることができ、ポータブルな動力工具や無線を災害救援活動の調整に使用できます。日常生活の中では、スマートフォンとラップトップなどのバッテリー駆動デバイスを使用します。これは、効率的に仕事をし、世界とつながるのに役立ちます。 本稿では、30V未満のバッテリーアプリケーションにおける4つのバッテリー化学物質 (リチウムイオン、LFP、リチウムポリマー、NiMH) の利点と課題について説明します。アプリケーションでは、これらのバッテリータイプのバッテリー性能、実行時間、寿命を最適化できるバッテリーチャージャICについて紹介します。 バッテリーチャージャICは、安全な充電を確保することで、バッ...

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電磁障害 (EMI) を抑制する最も一般的な方法の1つは、フィルタコンデンサとインダクタを使用することです。本稿では、デュアル・アクティブ・ブリッジコンバータにおけるこれらのフィルタ部品のインピーダンス特性と設計方法について討論することで、放射EMIを管理する方法について調査します。 スイッチチューブ (M1) が1つのスイッチングサイクル内でオンになると、電流経路は入力電圧 (VIN)、インダクタンス (L)、M1の順序で発生します。インダクタ電流 (IL) が上昇し、インダクタにエネルギーが蓄積されます (図1参照)。 図2は放射EMIの原理を示しています。左側の図2aはダイポールアンテナの放射原理を示し、右側の図2bは一般的な放射EMIモデルを示しています。 図2aは、アンテナのエネルギーが3つの異なる部分に流れ込むことを示しています。1つの部分は2つの極間で共...

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本稿では、直流 (DC) モータの概要を説明します。特に、3つの異なる動作フェーズで動作するDCモータの電気パラメータ、異常な動作状態、および防犯カメラ、電子スマートロックとソレノイドドライバを含むDCモータの一般的なアプリケーションについて説明します。 DCモータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するデバイスであり、電気パラメータは動作状態に応じて変化します。定期的な運用について考えてみましょう。電気パラメータが最も急激に変化する3つの動作フェーズがあり、その値は定常状態動作中の値よりも数倍高くなる可能性があります。これら3つの動作フェーズについて以下で説明します。 起動 :この段階では、モータの逆起電力 (EMF) が小さいため、起動電流はモータの定格動作電流を大幅に超えます。 ブレーキ :モータがブレーキをかけると、DCモータに逆向きの回転力が加わり、...

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バッテリー管理システム (BMS) は、バッテリーの動作をモニタおよび制御する一連の電子デバイスで構成されています。代表的なBMSの主な要素は、バッテリーモニタとバッテリープロテクタ、電池残量計、メインのマイクロコントローラ (MCU) です (図1参照)。 BMSにとって最も重要なパラメータの1つは、充電状態 (SOC) 推定の精度です。SOCの推定に誤差があると、バッテリーの寿命や実行時間が短くなったり、システムの予期せぬ電力損失などの潜在的に危険な状況が発生したりする可能性があります。 SOCの精度に影響を与える主な要因は2つあります。バッテリーモニタの測定精度と残量計の推定精度です。本稿では、最終的なSOC推定精度に対する両方の要因の影響を探索し、設計者がSOC精度とコストを最適化する際にリソースをより適切に割り当てられるような設計手法を確立します。 電池...

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ほとんどのエンジニアは、出力電圧 (VOUT) を入力電圧 (VIN) の値を超えるまでステップアップする昇圧コンバータのことをよく知っています。また、昇降圧コンバータとシングルエンド一次インダクタコンバータ (SEPIC) が、受信デバイスの必要に応じて、VOUTがVINを超える、下回る、または等しくなることを保証できることもよく知っています。 チャージポンプコンバータは、コンデンサを使用して電圧を上げたり下げたりするDC/DCコンバータの一種です。これらのコンバータは多くの場合、占有面積が小さく、効率が高く、非常にコスト効率が優れています。これらは薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ (TFT-LCD) のバックライトや光モジュールによく使用され、降圧回路の上部トランジスタ (NチャネルMOSFET) を駆動できます。 従来、チャージポンプコンバータは多くの場合、VINからコンデン...

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コンバータの選択は、安定したシステムの動作とパフォーマンスに直接影響を与える電源設計の最初の段階です。通常、設計者は、電力コンバータが定格電流値に基づいて実際の負荷容量を満たしているかどうかを判断する必要があります。 たとえば、 24V～5V/2Aのパワーレールに対して36V/3Aの降圧コンバータを選択すると 、すぐれた効率、温度上昇、コストパフォーマンスを実現します。ただし、3.6V～5V/2Aの電源レールに対して3A/5.5Vの昇圧コンバータを選択すると、チップ保護メカニズムが突然作動してしまいます。これは、昇圧コンバータの公称電流が、コンバータが出力できる電流量と等しくないためです。 本稿では、スイッチング電流能力を決定するための昇圧コンバータの動作原理について説明します。 スイッチチューブ (M1) が1つのスイッチングサイクル内でオンになると、電流経路は、入力電圧 ...

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初期の設計段階で電磁干渉 (EMI) に対処しなかった場合、最終設計段階で部品がEMI要件を満たすことが困難になる可能性があります。EMIをモデル化して分析できることで、設計者はEMIを最適化し、設計の開始時にEMIを予測できます。 EMIには、伝導EMIと放射EMIの2種類があります。伝導EMIは物理的接触を介して (ケーブルまたは他の導体を介して受信デバイスに) 送信されますが、放射EMIノイズは物理的接触を必要とせず、オープンスペースを介して受信デバイスに送信されます。 本稿では、放射EMIと放射EMIを予測するためのモデリング方法について説明します。伝導EMIの詳細については、このシリーズのパートIをご参照ください。 放射EMIを決定する従来の方法には、導出と解析に電磁場理論を使用することが含まれます。ただし、エンジニアリングアプリケーションやモデリングの場合、複...

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電子システムを設計する場合、デバイスが電磁両立性 (EMC) 規格を満たしていることを確認することが重要です。これは、立法機関によって定められた要件だけでなく、電磁障害 (EMI) が不安定性や望ましくない動作を引き起こす可能性があるためでもあります。EMI試験は通常、設計の最終段階で行われるため、EMIをモデル化して分析できることは、設計者が設計の最初の段階から設計プロセス全体を通じてEMIを効果的に最適化し、遅延や予想しないコストの発生を回避するのに役立ちます。 EMIは、伝導EMIと放射EMIの2つの経路を介して電子回路内で伝播します。伝導EMIは物理的に接触するケーブルまたは他の導体を介して影響を受けるデバイスに伝達されますが、放射EMIのノイズは (物理的接触がない) オープンスペースを介して伝達されます。 これらの伝播経路は異なるため、本稿のシリーズではパートIで伝導EMI...

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現在、グラフィックス・プロセッシング・ユニット(GPU)には数百億個のトランジスタが搭載されています。GPUが新世代になるたびに、プロセッサのパフォーマンスを向上させるために、GPU内のトランジスタの数が増加し続けています。しかし、トランジスタの数が増えると、電力需要も指数関数的に増加するので、過渡応答仕様を満たすことがさらに困難になります。 本稿では、SIMPLIS TechnologiesのSIMPLISシミュレータを使用して、高スルーレート要件と1000Aを超える電流レベルにより高速な過渡応答が求められる次世代GPUの電源の動作を予測および最適化する方法を説明します。 マルチフェーズのコンスタントオンタイム (COT) アーキテクチャ降圧コンバータが、補償ネットワーク内のエラーアンプ (EA) を高速コンパレータに置き換えます。出力電圧 (VOUT) はフィードバック抵抗を介...

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降圧回路では、インダクタの設計はシステム効率、出力電圧リップル (∆VOUT)、ループの安定性に密接に関係する重要な要素です。本稿では、MPQ2314を使用する降圧コンバータのインダクタンスの計算方法およびインダクタ温度の上昇電流、飽和電流のDC抵抗、動作周波数、磁気損失などを含む重要なパラメータについて説明します。 上部チューブ (Q1) の動作状態は、インダクタ充電モードとインダクタ放電モードの2つのプロセスに分けられます (図1参照)。Q1はインダクタ充電モードでオンになります。この場合、インダクタ電流 (IL) が上昇すると、インダクタがエネルギーを蓄積し、出力コンデンサが充電されます。インダクタ放電モードではQ1がオフになります。ここでILは低下し、インダクタがエネルギーを放出します。 インダクタンス (L) は、インダクタにかかる電圧と電流の関係に基づいて計...

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データコンバータは、実世界の信号をデジタル表現に変換する効率的でノイズに強い方法で送信、処理、保存できる小型で驚異的なものです。これらのコンバータは非常にさまざまで、オーディオ処理から科学機器、画像スキャン機器に至るまで、幅広いアプリケーションで利用されています。 本稿ではアナログデジタルコンバータ (ADC) を簡単に紹介し、MDC91128などの高度に統合されたソリューションを使用して、高速で高解像度のイメージングに依存する走査型X線アプリケーションを改善できるかについて説明します。 アナログ・デジタルコンバータ (ADC) は、連続アナログ入力信号を、一連の1と0として伝達できる別々のデジタル信号に変換するデバイスです。これらの入力信号をデジタル形式に量子化することにより、さらに処理または送信される場合にノイズの影響を受けにくくなります。 ADCには、デルタ・シグマ、...

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自動車の中央制御システムは、USB充電ポートを持っています。これはデータを送信しながらモバイルデバイスを充電できる必要があります。これらのシステムでは、USB電流制限スイッチを備えた車載グレードのICを選択することが不可欠です。本稿では、MPQ4228-C-AEC1と、その高効率をUSBハブやその他のUSB Type-Cアプリケーション、およびUSB Type-Aアプリケーションでどのように利用できるかについて紹介します。 MPQ4228-C-AEC1は、USB電流制限スイッチを備えたステップダウンスイッチモードコンバータを統合したUSB充電ソリューションです (図1参照)。このデバイスは、BC1.2充電ダウンストリームポート (CDP) モードとUSB Type-C 5V @ 3Aのダウンストリーム・フェイシング・ポート (DFP) モードに対応し、小型のQFN-22 (4mm x...

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私たちが日常生活で使用する電化製品 (照明からコンピュータまで) は、通常、電源を切るときにシャットダウンプロセスを実行します。電源には、予期しないオーバーシュートを制御できる安定したシャットダウンプロセスが必要です。安定したシャットダウンプロセスでは、電源は入力電圧 (VIN) をスムーズに0Vに落とします。 安定したシャットダウンには、安定したVIN降下が必要で、負の出力電圧 (VOUT) のオーバーシュートとVINまたはVOUTのリバウンドがないことが必要です。本稿では、電源のシャットダウンプロセス中に観察される3つの不安定な波形について説明します。本稿では、これらを次の3つのクラスのいずれかに指定します : クラスR (急速なVINとVOUTリバウンド)、クラスG (負のVOUTオーバーシュート)、およびクラスB (遅延したVINとVOUTのリバウンド)。 図1は、クラスR...

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電動自転車は、より高い電力密度、より長いライフサイクル、および向上した安全性に対する要求を満たすためにリチウム電池を統合しています。モノのインターネット (IoT) などの新しいインフラストラクチャにより、電動自転車は、ハードウェアの組み立てからサービスシステムまで、急速な発展に直面しています。本稿では、電動自転車を向上し再定義する簡単な方法を提供するMPSの電力製品の概要について説明します。 バッテリー管理システム で、バッテリーパックの内部状態を正確に推定することは、最大の課題の1つです。バッテリーの状態を正確にモニタできるソリューションを実装することは、デバイスの性能とユーザーエクスペリエンスを向上させるために重要です。 MP279xバッテリーモニタ・ファミリは、最大16個の直列セルまでのリチウムイオンバッテリーストリングに対する完全なアナログフロントエンド (AFE) モニ...

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スマートフォン、タブレット、超薄型ノートブックなどの新しいバッテリー駆動モバイルデバイスの軽量化と薄型化により、USB Type-C充電インタフェースは、ポータブルデバイスメーカーによって広く採用されています。さらに、欧州委員会 (EC) は2022年6月にマンデートを承認しました。これは電子廃棄物を削減する取り組みとして、次世代のポータブルデバイスがUSB Type-C充電コネクタと互換性を持つことを求めています。 従来のmicro-USBおよびUSB Type-Aポートと比較して、USB Type-Cポートは、高電力、小型サイズ、双方向充電 / 放電機能、およびどちらの方向にも差し込める機能など、堅牢なシステム設計にいくつかの利点を提供します。 ただし、USB Type-Cポートを実装するには、追加部品が必要です。図1は、USB Type-C充電システムの従来のアーキテクチャを示し...

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フライバックトポロジーは、そのシンプルさと広い動作範囲にわたる堅牢性により、数十年にわたって低電力AC/DCアプリケーションを支配してきました。近年、効率を大幅に改善するために、同期整流器 (SR) がフライバックベース電源の従来のショットキーダイオードに取って代わりました。 効率と電力密度に対する要求が年々高まっているため、フライバックコンバータは従来のフライバックトポロジーから進化し続けなければなりません。ゼロ電圧スイッチング (ZVS) フライバック、アクティブクランプフライバック (ACF)、ハイブリッドフライバックなど、いくつかのバリエーションがAC/DCアプリケーションに実装されており、スイッチング損失を低減しながらZVSを実現しています。これにより効率が向上し、スイッチング周波数が高くなります。これは、高電力密度の設計にとって重要です。 ただし、これらの新しいフライバック...

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過渡熱インピーダンスは、パルス電力がデバイスに印加されたときのデバイスの動作の尺度です。過渡熱インピーダンスは、低デューティサイクルと低周波数パルス負荷の下でデバイスがどのように動作するかを決定するので、重要なパラメータになります。 ICパッケージには、θJAそして、ΨJTなどの多くの熱測定基準があります。これらのパラメータにより、定常状態でのジャンクション温度の推定が簡単になります。本稿では、熱過渡の挙動について議論し、熱インピーダンスに関する基本理論について説明します。 フリップチップICパッケージの熱特性は、θJA、ΨJT、そしてΨJBパラメータによって特徴付けられます。 θJAは接合部から周囲への熱抵抗 (°C/W) で、部品が実装されるPCBの設計やレイアウトなどのシステムプロパティに大きく依存するシステムレベルのパラメータです。ボードは、デバイスのリードにはんだ付けされ...

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DC/DCコンバータのフィードバック (FB) 抵抗分圧器の仕様は、必要な抵抗値の決定やパラメータの調整 (例 : 出力電圧、上部分圧抵抗、下部分圧抵抗) など、さまざまな設計上の課題をよくもたらします。図1は、FBの上部と下部の分圧抵抗のさまざまな大きさの組み合わせを示すものです。 本稿では、待機時の消費電力、出力電圧の精度、ループ特性など、FB抵抗分圧器の設計仕様について説明します。 図2は、 低静止電流 (自己消費電流) でのDC/DCコンバータとFB抵抗分圧器間の桁の違いを示したものです。 R1とR2が分圧抵抗である場合のMPQ4430について検討してみましょう。 特にバッテリーを使用する製品では、DC/DCコンバータのFB抵抗分圧器の値を比例的に増加させるために待機時消費電力を最適化しましょう。 待機時消費電力を削減するには、FB抵抗分圧器...

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バッテリー駆動のアプリケーションの場合、すぐれたユーザーエクスペリエンスは、長いバッテリー寿命と高性能端末デバイスに依存します。静止電流 (自己消費電流) は、これらのアプリケーションを最適化する際に考慮すべき重要なパラメータです。特に、向上した自己消費電流はバッテリー寿命を延ばします。 本稿では、昇圧コンバータの自己消費電流およびシャットダウン電流 (ISD) 間の違いについて説明し、自己消費電流とISDがバッテリー駆動のアプリケーションでどのように活用できるかをより深く理解します。 多くのバッテリー駆動アプリケーションでは、1本の単三電池からの1.5Vの出力電圧 (VOUT) のように、バッテリー出力は比較的低いものです。一方、バックエンドICまたは補助回路には、より高い入力電圧 (VOUT) が必要です。これらのシステムでは、ステップアップコンバータ (昇圧コンバータとしても...

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電源にはさまざまな種類がありますが、本稿では主にPoE (パワーオーバーイーサネット) 電源に焦点を当てます。特に、給電機器 (PSE) がネットワークケーブルを介して給電デバイス (PD) 端末機器に電力を供給するPoE電源です。図1は、PoEスイッチと受電機器 (ワイヤレスAP、IPカメラ、IP電話など) を含む一般的なPoE電源機器を示しています。 次にあげる3つの主要な利点により、ますます多くのアプリケーションがPoE電源を利用しています。 レイアウトの簡素化とコスト削減 複数デバイスのリモート管理 安全性と信頼性 図2は、ネットワークポート内のケーブル構造を示しています。 ネットワークケーブル内には4つのツイストワイヤのペアがあります : ワイヤ1と2、および3と6はデータ信号を送信し、ワイヤ4と5、および7と8は待機です。 ...

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X線イメージングは、医療診断からセキュリティスクリーニング、食品検査まで、幅広いアプリケーションに使用されており、必要に応じて材料、欠陥、数量を識別することができます。どのように使われるかにか関わらず、X線が正確で高品質の画像を提供することは極めて重要です。 MDC91128は、高度に統合された低ノイズの電流入力 アナログ・デジタル・コンバータ (ADC)で、 2D X線、3Dコンピュータ断層撮影 (CT)、およびチャネル数の多いその他のフォトダイオード・アプリケーションをスキャンするように設計されています。図1は、MDC91128を使用したシステムからの実際のX線スキャンを示しています。 手荷物スキャナやその他のセキュリティ、および品質検査に使用される代表的な走査型X線アプリケーションでは、線源がX線を生成し、コンベアベルト上のX線の下を通過するターゲットに向けられま...

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経済を活性化し、日々のニーズを満たすには、信頼できる手頃な価格のエネルギー源が必要です。これらのエネルギー源なしでは、経済成長と開発は失速します。外国からのエネルギー源への依存は、地理的紛争に対する脆弱性にもつながる可能性があります。気候変動に関する継続的な懸念があるため、エネルギーの安全性の確保は、エネルギー効率の向上と低炭素エネルギー源への移行の取り組みなど、環境にも影響を与えます。 エネルギーの安全性を実現するには、あらゆる可能性のあるエネルギー発生源と効率を活用する必要があります。電気は、保存されたエネルギーの一般的な形態です。化石燃料から電力消費への最近の移行により、貯蔵システムが重要な構成要素である電気エネルギーへの関心が高まっています。 エネルギー貯蔵システム (ESS) は、バッテリーから電気エネルギーを提供して、配電網などの主要な電源を補完します。エネルギー貯蔵庫...

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電源を設計する場合は、効率のために設計を最適化することが常に重要です。効率の向上により、エネルギーが節約され、発熱が減少し、電源のサイズを縮小することさえできます。 本稿では、ハイサイドMOSFET (HS-FET) とローサイドMOSFET (LS-FET) の数の割合をどう選択して、電源設計の効率を向上するかについて説明します。 図1に、HS-FETとLS-FETを備えた簡略化回路を示します。 MOSFETを選択する際には、電力エンジニアは最適な効率を得るためにHS-FETとLS-FETの内部抵抗の分配で苦労する場合があります。 効率を考慮してMOSFETを選択する場合、設計者は伝導損失とスイッチング損失の間で最適化する必要があります。導通損失は、MOSFETが閉じているときに発生し、オン抵抗を流れる電流が原因です。スイッチング損失は、MOSFETをオン / オ...

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2022年6月、EU議会は、次世代のポータブルデバイスにUSB Type-C給電コネクタとの互換性を要求する標準化要求を承認しました。メーカーは、2024年秋までに、USB Type-Cコネクタを追加することで、製品にUSB Type-Cケーブルとの互換性を持たせる必要があります。影響を受ける産業には、携帯電話、デジタルカメラ、ハンドヘルド ビデオゲーム コンソール、ポータブルスピーカー、キーボード、ポータブル・ナビゲーション・デバイス、イヤホン、マウス、電子書籍リーダー、ヘッドセット、およびヘッドフォンなどがあります。ノートパソコンも含まれますが、メーカーは2026年までこの標準化要求を順守する必要はありません。EU議会は2027年に、この標準化要求にさらにデバイスを追加することを計画しており、その後5年ごとに再招集され、他のアプリケーションについて話し合う予定です。 この標準化要求が...

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Jeff Jullと申します。CPUの電力供給に25年近く携わってきました。また、10年間、毎年3億台以上の新しいPCに電力を供給するIntel IMVP電力供給エコシステムの実現を担当していました。過去6年間、MPS内でその専門知識を生かして、PC市場で最先端の電源管理製品を生み出してきました。 PC電源供給分野は、電源供給市場全体で各サプライヤーのソリューションが、独自のカスタム機能とピン配列 (またはフットプリント) を備えた独自の複雑なチップセットであるという点で独特です。チップセットコントローラはCPUと通信し、スマート電力段 (SPS) またはドライバ ＋ MOSFET電力段 (DrMOS) によって、CPUに供給される電圧の複雑な制御を実行します (図1参照)。さらに、チップセットはさまざまなテレメトリ情報を提供します。 チップセットは、顧客のプラットフォーム...

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カーエレクトロニクスのサプライヤは、自動運転、コネクテッド、および電動ソリューションの生産競争において、コストに対する圧力の高まりに直面しています。設計コストを削減する効果的な方法の1つは、2層の車載用PCBを使用することです。しかし、2層PCBは熱特性が悪く、性能が低下する可能性があるため、特別な注意が必要です。 本稿では、車載のエキスパートがMPSのMPQ4323-AEC1を使用して、2層PCBの回路図およびレイアウト設計を微調整して最高の熱特性を実現し、CISPR25 Class5の基準を十分に満たすことができるようにするための実践的なアドバイスをします。 必要な層の数は、プリント基板のスペースと部品の数、および計画された生産コストによって異なります。ハードウェア設計者は多くの場合、2つの層しか使用できません。2層の車載用PCB設計において、DCスイッチング電源は、EMCおよ...

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光学式エンコーダは機能的に類似しているため、磁気エンコーダ (機械シャフトに取り付けられた磁石の角度をデジタル形式で提供するデバイス) の主な特性として「分解能」がよく使用されます。分解能は、センサが分解できる最小の角度を示すため、重要なパラメータです。残念ながら、製品を比較する場合、しばしばユーザーの誤解を招く可能性があります。これは、分解能が市販用文書と技術文書の両方において異なる方法で定義されているためです。 本稿では、さまざまな製品のデータシートで確実に判断できるように、分解能を定義する上で最も意味のある方法を提案します。また、磁気エンコーダの場合、分解能だけでは製品を適切に比較できないことも示します。多くの磁気位置センサのデータシートにはないことが多いセンサ帯域幅も、磁気角度センサを比較するためには必要です。 分解能を定義する前に、測定誤差に関するいくつかの点を明確にする...

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未来の車は、ラップアラウンド式スクリーンや多数のスピーカーを備えた車輪上のオーディオビジュアル・ワンダーランドになると思われています。未来の道路での運転では、超高速の5Gを通じてストリーミングされるコンテンツにより、乗客は信じられないような感覚の体験に浸れます。コンテンツが豊富で接続性が重視される未来のモビリティのパラダイムを実現するために、新しいデジタルコックピット・システムには、飛躍的にすぐれたコンピューティング能力が求め続けられています。これらのコンピューティング要件の高まりは、結果として、より大電力を要求することへとつながります。 そのため、電磁両立性を向上しながらより高い負荷電流を供給できる、インターリーブトポロジーの人気が高まっています。ただし、エンジニアは、これらの車載用電源管理システムを設計する際に、熱、ボードサイズ、およびコストのバランスを最適化する必要があります。特に...

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電動工具、掃除機、電動バイク、キャンプ用の屋外電源など、バッテリー駆動のアプリケーションにより、現代の生活はより便利になりました。アプリケーションでワイヤレス充電がより広く使用され続けるのに伴い、リチウム電池の安全性に対する関心が高まっているため、設計者は電池のモニタリングおよび保護ソリューションの開発に目を向けています。 電池パックは、直列に接続された複数のリチウム電池で構成されています。リチウムイオン・バッテリーには、内部短絡、高温、および過電圧 (OV) の3つの異なるタイプの障害イベントがあります。これらのイベントのどれかが発生すると、セルの温度が一連の内部化学反応を引き起こすしきい値に達する可能性があります。これらの反応は熱とガスを発生させ、火災や爆発を引き起こす場合があります。 MP2797は、7セル～16セルのバッテリーマネジメントシステム (BMS) をサポートする堅牢...

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自動車産業全体で電動化が進み、魅力的な車両が急増しています。従来の大きな単一機能のライトは、車のフロント、リア、サイドを包み込む新しいスリムなデザインに置き換えられています。従来の証明や信号伝達を超えようとする動きは、熱管理、フォームファクタ、およびコストの前例のない制約に直面すると同時に、未来の車載照明には洗練されたパターンとアルゴリズムが求められることを意味します。 これらの新製品の例が、マトリクス・ヘッドライトとも呼ばれるアダプティブ・ヘッドライトです。これらのヘッドランプは、多数のLEDのマトリクスを使用して古い電球を置き換え、熱を改善し、光線制御を向上させます。このマトリクスの各LEDは個別に制御され、運転手の視認性を向上させ、環境に合わせて光線を調整する革新的で魅力的な照明デザインを作り出します。不要な照明要素をオフにして、残りの領域を完全に照らすことにより、ヘッドランプは、...

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モータ制御回路を設計する場合、モータの駆動に必要な大電流を供給する方法を決定することが重要です。設計者は、パワーデバイスを内蔵したモノリシックな集積回路を使用するか、ゲートドライバICとディスクリートの外部パワーMOSFETを使用するかを選択する必要があります。本稿では、各アプローチの長所と短所について説明し、いずれかのソリューションをいつ選択するかについて説明します。 最初のオプションは、機能統合されたモノリシックなドライバICを使用してモータを駆動することです。多くの機能が統合されたICは、パッケージ内の1つのシリコン・ダイで構成されています。このダイは、ロジック、サポート、保護回路、およびモータに電流を流すパワーデバイス (パワーMOSFETなど) を統合しています。 モノリシック・ソリューションのMOSFETは制御回路と同じダイで製造されるため、これらのソリューションは正確...

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このシリーズのパートIでは、バイポーラ・ステッピングモータの3つの制御モードと、デュアル・フルブリッジドライブを含む機械構造について説明しました。パートIIでは、マイクロステッピングと、それがデュアル・フルブリッジドライブを制御する方法について説明します。 以前は、より多くの電気角の位置を取得するために、単相ステップとフルステップのステッピングの組み合わせとしてハーフステップ・ステッピングモードが導入されました。マイクロステップは中間の角度位置を追加し、より細かいステップを作成します。 図1は、マイクロステッピングの8つのサブディビジョンを示しています。単相ステッピングの電気角90°を 8等分し、8つの電流位置を表します。各位置の電流は、相の巻線とフェーズBの巻線の電流によって合成されたベクトルです。結果となるベクトルの振幅は常に1です。 制御値を取得するには、各位置...

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インテリジェントな時代では、独自の開ループ位置制御性能により、ステッピング・モータが広く使用されています。各デバイスには、ステッピング・モータの回転中に滑らかな出力トルクを確保するための特定の要件があります。回転の安定性は、モータの物理的な構造とその制御モードに密接に関係しています。 本稿では、バイポーラ・ステッピング・モータを紹介し、その構造と制御モードについて説明します。 ステッピング・モータは、回転を均等なステップに分割するブラシレスDC (BLDC) モータです。バイポーラ・ステッピング・モータは、1相あたり1つの巻線を持つステッピング・モータの一種です。バイポーラ・ステッピング・モータは、2相4線式ステッピング・モータです。これらは、固定子とロータの2つの主要部品で構成されています (図1参照)。 固定子は、モータの固定された部分です。巻線は8つの固定子...

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先進運転支援システム (ADAS) とインフォテインメント システム・オン・チップ (SoC) はますます高い演算能力を提供しており、その結果、より高い電力需要が生じることになります。SoCは、数百アンペア (A) から数mAの幅の電流で、10を超える異なる電源レールが必要な場合があります。これらのアプリケーションに最適なパワーツリーを作成することは、簡単な作業ではありません。本稿では、車載用SoCに最適な電源アーキテクチャを設計する方法について説明します。特に、プリレギュレータの設計に焦点を当てます。 自動車環境の12Vバッテリのバスは、自動車の動作中に発生する一時的な過電圧 (OV) や低電圧 (UV) 状態など、さまざまなストレス要因にさらされる可能性があります。このため、PCの12Vバスで動作するように設計されたほとんどのDC/DC集積回路 (IC) は、車載用アプリケーショ...

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PoE (パワーオーバーイーサネット) ソリューションにより、イーサネットケーブルはDC電力を伝送しながら、イーサネット規格によって設定された、既存のワイヤ接続を変更せずに、すべてのIP端末デバイスに並列で同時にデータを伝送できます。電力とデータを1本のケーブルで送信することにより、導入が簡略化され、信頼性が向上し、電力とイーサネットラインが不要になることでコストが削減されます。これにより、PoEデバイスは、機器室やオフィス、新しい送電線の設置に不便な古い建物で人気のある選択肢です。 本稿では、PoE・PD設計の概要とこれらのシステムを実装する設計者が直面する課題について説明し、MP8017を使ったPoE・PD設計を最適化する方法について推奨事項を検証します。MP8017は、統合されたPoE PDおよびフライバック電源コンバータです。 1999年、IEEEとイーサネット・アライアン...

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スマートカーのコックピットには、ドライビング・エクスペリエンスを向上させるさまざまな機能が搭載されています。例えば、フルLCD中央制御スクリーンおよび高解像度ディスプレイは、ユーザエクスペリエンスをよりスムーズで簡単にしました。音声認識機能を追加することで、運転手は電話をかけたり、インテリジェント・ナビゲーションを利用したりすることができます。高品質のサウンドと周囲のライティングにより、音楽を聴きながら、または同乗者が映画を見ながら、臨場感あふれる体験を提供します。さらに、無線 (OTA) 技術は、運転手の携帯電話と車載システムをシームレスに接続します。最後に、スマートコックピットが運転手の状態をモニタし、緊急道路状況を早期に警告することができるため、運転はこれまで以上に安全になっています。 自動車のスマートコックピットは、強力なトラベルアシスタントであり、ユーザーとデジタル・インテリジ...

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一般産業の電気料金は、家庭の電気料金よりもはるかに高くなります。技術的な観点から見ると、産業用電力の送電コストが高いのは、住宅用電気機器よりも力率 (PF) が低い高電力の誘導性負荷または容量性負荷が原因です。つまり、家庭用電力は一般的に消費電力が少なく、PFが高く無効電力損失が少ない中小規模の電力設備を使用しているため、安価になります。 本稿では、PFと全高調波歪み (THD) の概念を紹介します。次に、力率補正 (PFC) 回路とPFCコントローラを使用して、高いPFを実現し、高調波歪みを低減する方法を検討します。 PF (λ) は、有効電力 (P) と皮相電力 (S) の関係を表します。ここで、総消費電力は V x I に等しくなります。λはPとSの比率であり、式 (1) で推定されます。 $$\lambda = P / S$$ 無効電力 (Q)、S、およびPの関係は...

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バッテリー駆動のアプリケーションは、過去10年間で一般的になり、このようなデバイスは、安全な使用を保証するために一定レベルの保護を必要とします。バッテリー管理システム (BMS) は、バッテリーと起こり得る故障状態をモニタし、バッテリーの劣化、容量の低下、さらにはユーザや周囲環境へ損害の可能性を防ぐことさえできます。また、BMSは、正確な充電状態 (SOC) と健康状態 (SOH) の推定値を提供して、バッテリーの寿命全体にわたって有益で安全なユーザーエクスペリエンスを保証する責任があります。適切なBMSを設計することは、安全性の観点からだけでなく、顧客満足のためにも重要です。 低電圧または中電圧用の完全なBMSの主な構造は、通常、アナログ・フロント・エンド (AFE)、マイクロコントローラ (MCU)、および電池残量計の3つのICで構成されます (図1参照)。残量ゲージはスタンドアロン...

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IP電話、ワイヤレスAP、IPカメラなどの最近のデバイスでは、PoE (パワーオーバーイーサネット) による電力供給が増加しています。5G時代のCPE (カスタマー構内設備) や小規模基地局も、PoE電力を必要とします。 図1は、PoEによって電力供給される一般的なアプリケーションを示しています。 本稿では、PSE、昇圧、高電圧降圧 / フライバック、高電流バック、2A～3Aバックなど、幅広いスイッチに対応したMPSの包括的な電源管理ソリューションについて説明します。 PoEには明らかな利点があります。追加のアダプタや電源ケーブルを必要とせず、ネットワークケーブルを通じてデータと電力の両方を伝送できます。 スイッチは、PoE電源を供給できる一般的なデバイスです。図2は、PoEスイッチの電力構造を示しています。通常、電力はAC/DCアダプタによって供給されます。 ...

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PFCコンバータは、メインラインからDC出力電圧を供給し、同時に高力率 (PF) と低電流歪みを維持するために、産業界で広く使用されています。通信、サーバー、ワークステーション電源、プラグイン電気自動車など、これらのアプリケーションの一部では、エネルギー消費をモニタし、システム効率を向上してインテリジェント・システム管理を実現するために、有効な入力電力をリアルタイムで測定する必要があります。この電力計測機能を実行するために、ブリッジ整流器の前に、専用の電圧および電流センサが通常取り付けられています。ただし、これらのセンサすべてにより、追加センサがシャントベースであるかホール効果ベースであるかにかかわらず、こういった電源でかなりのコスト、複雑さ、および電力消費が増加することになります。 昇圧PFCコンバータの基本的なモデリングによると [1]、PFCコントローラは通常、入力電圧、出力電圧、...

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自動車の電源システムは、非常に過酷な条件下で動作します。特に、カーバッテリは多数の負荷を処理する必要があり、これらの負荷の状態を同時に判断するのは難しい場合があります。設計者は、これらの負荷がさまざまな動作条件および潜在的故障状態にある場合に、電源ラインから発生するさまざまなパルスの考えられる影響を考慮する必要があります。 これは、逆極性保護回路の設計方法を説明する2部構成シリーズのパートIです。本稿では、車載の電源ラインでのさまざまなパルスを紹介します。それから、PチャネルMOSFET回路に焦点を当て、一般的なタイプの逆極性保護回路について説明します。パートIIでは、NチャネルMOSFETとドライバICを使用した逆極性保護回路の設計について説明します。 図1は、さまざまなアプリケーションのシナリオで電源ラインに現れる可能性のあるさまざまなタイプのパルスを示しています。たとえば、大...

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これは、逆極性保護回路の設計に関する2部構成シリーズのパートIIです。パートIでは、カーエレクトロニクス製品の逆極性保護機能を必要とする、さまざまなパルス妨害について述べ、PチャネルMOSFETを使用した逆極性保護回路の機能について説明しました。パートIIでは、NチャネルMOSFETと昇降圧ドライバICを備えた逆極性保護回路について説明します。 NチャネルMOSFETとドライバICを使用して逆極性保護回路を設計する場合、NチャネルMOSFETはハイサイドに配置され、ドライバICが電力を受け取る場所でもあります。入力電圧 (VIN) を超える内部電圧が生成され、ゲート・ソース間電圧 (VGS) が供給され、NチャネルMOSFETに電力を供給します。 駆動電源の生成原理に基づくと、駆動ICはチャージポンプ方式または昇降圧方式のいずれかになります。これらの方式について、以下で説明します。...

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LLCコンバータの設計には、さまざまな設計上の決定と主要なパラメータが含まれ、その多くは関連しています。これは、ひとつの設計を選ぶと、システム内の他の多数のパラメータに影響を与えるということです。特にLLCタンクは、負荷、周波数、および電圧の変化に対応するコンバータの容量を決定するため、設計上の最大の課題をもたらします。したがって、設計者は、負荷と周波数に関するコンバータの動作範囲を適切に定義する必要があります。なぜなら、これらの値は共振タンクの値とパラメータに影響を与えるからです。 これは、LLCコンバータを設計するための重要な考慮事項について検討する2部構成シリーズの2番目のパートです。パートIは、さまざまな電源スイッチトポロジーとLLC共振タンクの特性について調べました。パートIIでは、ゲイン、負荷、周波数、インダクタンスなど、LLCコンバータの設計における重要なパラメータについて...

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PDFをダウンロード 電源障害は、混乱というドミノ効果を引き起こす傾向があり、その結果、システム障害やデータ損失、サーバーや機器への損害などが発生します。本稿では、MP5515を使用して、突然の電源障害からソリッドステートドライブ(SSD)を保護する方法について説明します。 SSDで電源障害が発生した場合の主な問題は次の3つです: MP5515は入力電力調整用PMICであり、エンタープライズSSD、不揮発性デュアルインラインメモリモジュール (NVIDMM)、およびその他のアプリケーション向けに、コンパクトで効率的なバックアップエネルギー管理ソリューションを提供します。このICは、スーパーキャパシタよりも信頼性の高いタンタルコンデンサを含みます。さらに、MP5515は、回路の健全性を検出してデータセキュリティを提供することができます。高電圧エネルギー蓄積方式に基づき、...

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自動運転は、自動車市場で最も人気のあるトレンドの1つです。現在、商用レベルの自動運転はL2 / L3レベルにとどまっています。自動車のレーダー技術は、より高いレベルの自動運転を実現するためのソリューションとして勢いを増しています。ミリ波レーダーを正確に認識することで、自動車は自律的にインテリジェントな判断や決断を行うことができます。 77GHzのミリ波レーダーは、強力な干渉除去機能、高精度、小型サイズ、および柔軟なアルゴリズムを備えています。長距離、短距離、360°サラウンドビューなど、さまざまなアプリケーション計画で使用できます。ミリ波レーダーは超音波レーダーよりも感度が高く、コストはLiDARに匹敵します。その結果、ミリ波レーダーは自動車レーダー市場で成長傾向になっています。 自動運転が業界を牽引し続けているため、自動車レーダー市場は需要が急増しています。搭載されたミリ波レーダ...

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新しい技術と市場の傾向として、より高電力機能を備えたより小さなソリューションが常に求められています。電気自動車、再生可能エネルギーマイクログリッド、大規模なエネルギー貯蔵、および高出力通信アプリケーションの進歩により、電力密度への要件が大幅に高まっています。 以前は特定の高電力アプリケーション用に用意されていた電圧および電力レベルが、日常のアプリケーションでますます一般的になっています。これは、以前は許されていた性能上の問題が今は許されないということです。これらのアプリケーションでの主な制限は、従来、電源のスイッチングテクノロジー、特にシリコン半導体の性能限界でした。最近、ワイドバンドギャップ (WBG) 半導体がこの問題を解決しはじめたため、高電圧、高周波電力コンバータの設計が可能になりました。 しかし、高出力と高速動作の組み合わせにより、設計者がコンバータを設計するときに直面す...

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世界中がカーボンニュートラルを目指す中、電気自動車 (EV) は内燃機関の自動車から急速に市場シェアを獲得しています。しかし、充電しないでどれくらいの時間運転できるかわからないため、走行距離に対する不安があります。これに対処するために、世界中の政府は充電インフラに大規模な投資を行っています。 現在、レベル1 /レベル2 (L1 / L2) の充電ステーションから、最大400kWの電力を供給できるDC急速充電 (DCFC) ステーションまで、何種類かの充電ステーションが使用されています (図1参照)。 これらの充電ステーションについて、以下で詳しく説明します。 自宅や職場で充電する場合は、L1 / L2ステーションで十分です。ただし、DCFCとスーパーチャージャのステーションは、バッテリの全容量を使って長距離の運転をして旅行をする場合など、充電が長時間できな...

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最新のDC/DCコンバータの需要は、主に民生用アプリケーションによって推進されています。これらのアプリケーションには、主にバッテリ駆動機器、組み込みコンピューティング、および高電力 / 周波数DC/DCコンバータ用のパワーインダクタが必要です。コンパクトで費用効果が高く、効率的で、すぐれた熱性能を提供するシステムを設計するには、インダクタの電気的特性を理解することが不可欠です。 インダクタは比較的シンプルな部品であり、コイルに巻かれた絶縁線で構成されています。ひとつひとつの部品を組み合わせて、目的のアプリケーションに合った適切なサイズ、重量、温度、周波数、および電圧を備えたインダクタを作ると、複雑になります。 インダクタを選択するときは、インダクタのデータシートに記載されている電気的特性を理解することが重要です。本稿では、新しいDC/DCコンバータを設計する際にインダクタの性能を予測す...

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ステッピングモータは、費用対効果が高く、駆動が簡単で、開ループシステムで使用できるため、ポジショニングによく使用されます。つまり、サーボモータのように位置フィードバックを必要としません。ステッピングモータは、レーザー彫刻機、3Dプリンタなどの小型産業機械、およびレーザープリンタなどのオフィス機器で使用されます。 ステッピングモータに関しては、さまざまなオプションがあります。産業用アプリケーションでは、1回転あたり200ステップの2相ハイブリッドステッピングモータが非常に一般的です。これらのモータで、「ハイブリッド」とは、永久磁石と歯付き鉄ロータ (可変リラクタンスモータなど) の使用方法を指し、「200ステップ」とは、モータが各ステップ間で1.8°移動するということです。これらのステップは、ロータとステータの歯数の機能です。 本稿では、最も一般的である2相ハイブリッドステッピングモータ...

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5Gネットワーク、クラウドコンピューティング、モノのインターネット (IoT)、および仮想化の増加に伴い、ITインフラは高性能演算サーバーの需要をけん引しています。 サーバーの世代が新しくなるごとに、より高い演算能力と効率が必要になると同時に、電力要件も増加します。サーバーが市場の要求を確実に達成する重要な側面の1つは、マイクロプロセッサの電源がサーバー全体の動的応答と効率の両方に与える影響を理解し、最適なパフォーマンスが得られるように電源を構成することです。 サーバーアプリケーションは、過渡応答要件に関して特に要求が厳しくなります。これらの要件を満たすために、設計者は負荷ライン制御を実装できます。これは、アクティブ電圧ポジショニング (AVP) と呼ばれることもあります。 負荷ライン(LL)制御とは、負荷電流に応じて、降圧コンバータの出力電圧 (VOUT) を調整可能な電源制御...

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LLC共振コンバータは、最新の電源設計によって設定された厳しい性能要件を満たすことができるため、パワーエレクトロニクスで注目されています。LLCは、共振コンバータトポロジーの非常に大きなファミリの1つであり、そのすべてが共振タンクをベースにしています。共振タンクは、共振周波数と呼ばれる特定の周波数で発振するインダクタとコンデンサで構成される回路です。 より高いスイッチング周波数 (fSW) を可能にし、スイッチング損失を低減するため、これらのスイッチモードDC/DCパワーコンバータは、高電力、高効率のアプリケーションでよく使用されます。LLC共振コンバータは、繊細なシステム (高性能の家庭用電化製品など) を使用する電源アプリケーション、または電力を必要とする操作 (電気自動車の充電など) に最適です。 LLCコンバータは、電源スイッチ、共振タンク、トランス、およびダイオード整流器の4...

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MP5031は、新世代の急速充電チップの一部で、携帯電話やデバイス向けの急速充電技術に対する需要の高まりに対応するものです。このUSB電力供給 (PD) コントローラは、USB Type-C2.0およびUSB PD3.0仕様と互換性があり、専用の給電ポート (DCP) スキームをサポートします。また、MP5031は、BC1.2充電ダウンストリームポート (CDP) ハンドシェイクもサポートしています。本稿では、MP5031の機能について説明し、さまざまな電力範囲のソリューションについて説明します MP5031は、QFN-20 (4mm x 4mm) パッケージで提供されます (図1参照)。そのコンパクトなパッケージと簡素化された周辺機器は、便利なレイアウトを実現しています。さらに、統合された物理レイヤ、プロトコルレイヤ、およびポリシーエンジンは、堅牢なPD通信をサポートします。 ...

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本稿は、フライバック・コンバータを使用した高周波、コモンモード (CM) 電流、電圧、およびインピーダンスの測定方法について説明する3部構成シリーズの最後のパートです。パートIでは、放射EMIの基本原則と、フライバック・コンバータのトポロジーでコモンモード電流を測定するための従来の方法について説明しました。パートIIでは、コモンモード電流測定誤差に対するフェライト・ビーズソリューションとコモンモードインピーダンスの取得方法を検討しました。パートIIIでは、スイッチングノイズ源の影響について説明し、等価電圧源を測定し、提案された測定方法を検証します。 パートIIのコモンモードインピーダンス測定方法に基づいて、二次スイッチングノイズ源の影響を同様に測定できます。降圧フライバック・コンバータの場合、一次スイッチング電圧の振幅が大きくなります。これは、一次側が二次側よりも大幅により大きな影響...

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PoE (パワーオーバーイーサネット) デバイスの開発により、機能が向上し、サイズが小さくなり、設計が簡素化されたデバイスをもたらされました。本稿では、最小限の外付け部品をもつ、超小型のIEEE 802.3af互換のパワードデバイス (PD) ソリューションである、MP8017に焦点を当てます。 PoEは、ネットワークケーブルを使用して、電源装置 (PSE) からPDに電力を供給します。従来のアダプタ電源方式に対するPoEの利点は次のとおりです。 PoEデバイスのシンプルなアプリケーション構造により、PoEデバイスは私たちが日常的に使用する製品で必要不可欠なものになっています (図1参照)。 PoE電源の普及に伴い、高品質な電源やますます複雑化する機器への需要が高まっています。MPSはPoEアプリケーションの研究に取り組み、従来のソリューションを大幅に改善した...

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MPSafe™は、MPSの車載用製品の新しい高度な安全開発プロセスです。このプロセスは、車載用の機能安全製品の設計、開発、製造に適用される規格であるISO26262に定められた基準を満たすことが独立機関によって認証されています。 自動車市場は、自動運転、コネクテッド、電化された未来の交通の追求において急速な進歩を遂げており、運転はインテリジェントでセンサを多く使うコンピュータシステムに委ねられるようになります。この目標に向かい、産業は絶えず進化しています。安全基準はますます厳しく、具体的で、新しいものになっています。このような安全を重視した車載アプリケーションの場合、MPSafe™は、適切な製品がこれらの規格に対応できるように、MPSにおけるすべての関連する集積回路 (IC) 開発を管理しています。 自動車会社は毎年、数百万台の車両を販売しており、車両全...

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本稿は、フライバックコンバータを使用した高周波、コモンモード (CM) 電流、電圧、およびインピーダンスの測定方法について説明する3部構成シリーズの2番目のパートです。パートIでは、 放射EMIの基本と、フライバックコンバータのトポロジーでコモンモード電流を測定するための従来の方法について説明しました。パートIIでは、コモンモード電流を測定する際の一般的な誤差のソリューションを提案し、次にコモンモードインピーダンスを測定する方法を示します。パートIIIでは、スイッチング電源の効果と等価電圧源について調べます。 以前、コモンモード電流とその一般的な落とし穴を測定するための従来の方法を紹介しました。特に、測定誤差には2つのタイプがあります。図1は、近接場カップリング効果としても知られる電界カップリングによって生じる誤差を示しています。 図2は、入力ラインのグランドインピーダ...

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バッテリ管理システム (BMS) の設計で、設計者は、バッテリの充電状態 (SoC) の正確な推定値を獲得する場合に課題に直面する場合があります。SoCはバッテリの容量に対する充電レベルです。 本稿は、SoCの推定について説明する2部構成シリーズの2番目の記事です。パートIでは、SoC推定でのバッテリ条件の複雑なアプリケーションと、SoC推定の1つの方法について説明しました。パートIIでは、SoCを推定し、MPF4279xシリーズを導入するためのその他の方法について説明します。 SoCを計算するには、開回路電圧 (OCV)、アンペア時間の積分、および電圧 - 電流ハイブリッド方式の3つの方法があります。このシリーズのパートIではOCV法について説明しました。本稿では残りの2つの方法について説明します。 従来のSoC推定アプローチでは、通常、アンペア時間積分法が使用されます...

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バッテリ性能の劇的向上により、アプリケーションは、エネルギー供給にますますバッテリパックを利用するようになっています。バッテリ管理システム (BMS) で、設計者はバッテリの充電状態 (SoC) を正確に推定するという課題に直面します。SoCはバッテリの容量に対する充電レベルです。 SoCは通常、0％〜100％の間のパーセンテージとして表されます。バッテリは、SoC=0％で完全に放電され、SoC= 100％で完全に充電されます。SoCは、携帯電話、スマートウォッチ、電気自動車などの日常テクノロジの電力を計算するのに役立ちます。ただし、SoCでの推定誤差は、バッテリの複雑な化学的特性が原因で発生します。 本稿は、SoCの推定について説明する2部構成シリーズの最初の記事です。パートIでは、SoC推定でのバッテリ条件の複雑なアプリケーションと、SoCを推定する1つの方法を説明します。パー...

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カーボンニュートラル、5G、人工知能 (AI)、ビッグデータの登場で、私たちの生活は大きく変化しています。5G時代の到来により、多くの電源製品の設計概念が一変し、中電力と高電力の電源への需要が大幅に増加しました。 データトラフィック、通信周波数、および送信電力の増加により、5G基地局はますます多くの電源に依存しています。さらに、5Gは4Gと比較して伝送距離が短いため、同じ受信範囲を提供するには、より多くの5G基地局が必要になります。 追加基地局の必要性とともに、5Gの電力需要の増加は、電源製品が、より高い電力密度、よりコンパクトなパッケージ、およびよりスマートな制御戦略を提供する必要があることを意味しています。安全な動作を保証するために、これらの製品はセキュリティ認証を取得するためのより厳しい要件も満たさなければなりません。一方、カーボンニュートラルの目標は、充電パイル、電気自動車、太...

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COVID-19の現実を見ていく中で、対面でのやり取りは一般的ではなくなりました。このため、無数の新しいテクノロジーを取り入れたデジタル化と情報化の最新の波の中で、インターネットへのアクセスは、正確でリアルタイムな社会化とコミュニケーションに不可欠な手段になりました。 光通信は、光の形で信号を送信します。これらの信号は、情報化時代全体のネットワークの骨格を構築し、サーバーをデータセンターに拡張して、大都市エリアでのネットワークのバックボーンを形成するために使用されてきました。このプロセスで、超広帯域・高速光通信のF5Gギガビット時代へと突入しました。 超高F5G帯域幅をもった全ての光接続の最終的な目標は、伝送速度の向上です。光通信ネットワークの基盤である光モジュールは、より高密度の電力、統合、および効率変換の向上が求められるという設計上の課題に直面しています。 MPSは、高速光モ...

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2022年の北京冬季オリンピックでは、カーボンニュートラルの目標を推進するために、すべてのオリンピック会場でグリーン電力が使用されました。グリーン電力は主に太陽光発電と風力発電によって供給されます。より多くの再生可能な太陽光発電エネルギーを利用することは、 2030年までに温室効果ガス削減目標を達成するのに効果的なアプローチです 太陽電池には、一般的な屋外カメラ、屋外照明、電動自転車など、さまざまなアプリケーションがあります。これらのアプリケーションには、バックアップバッテリと小さな太陽光発電パネルが必要です。太陽光発電パネルは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して、システムに電力を供給し、バックアップバッテリを充電します。光が不足している場合 (または夜間) には、バックアップバッテリに蓄積されたエネルギーを放出してシステムに電力を供給し、中断しないシステム動作を実現します。 ...

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電力は、5G通信、データセンター、太陽光発電インバータ、車載電源、充電パイル、LED制御システムには不可欠です。これらの電力システムでは、電力変換用のスイッチを効率的かつ確実に駆動するために、絶縁型ゲートドライバが必要になります。 絶縁型ゲートドライバは、チャージャが小さく、ゲート伝送が大きいという特徴があります。これらのドライバは、高出力、高電圧、絶縁安全、高速制御などのアプリケーションで広く使用されています。図1は、絶縁型ゲートドライバの一般的な電力システムアプリケーションを示しています。 アイソレータファミリには、通常、光電絶縁、トランス絶縁、および容量性絶縁デバイスが含まれます。特に、光電アイソレータは、長い相対伝送遅延、高いひずみ、低いチャネルマッチングを有します。 プロセスの発展および新しい電源デバイス (例えば、Si、IGBT、SiC、GaN等) の台頭...

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豊富な電子製品により、デスクトップ上はさまざまな電源ケーブルと信号インタフェースケーブルによって雑然となりがちです。PoE (パワー・オーバー・イーサネット) の発展により、複数のワイヤを管理するという課題が解決されました。 PoEは、既存のイーサネットカテゴリ5ケーブルのインフラを変更することなく、IPベースの端末機器にデータ信号を送信しながらDC電力を供給します (図1参照)。 一般的なIP端末には、電話、ルーター、防犯カメラなどがあります。現在の5G小型基地局と多くのIoT端末にはPoE電源が必要です。さらに、一部のアプリケーションでも、PoEオーディオなどのオーディオ信号を、PoEを通じて送信することがあります。 図2は、2003年から2018年までのPoEの進化を示しています。 PoEは、2003年に第1世代のIEEE802.3af規格の確立に...

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MPSのAC/DC電源製品は、環境に配慮したソリューションに対するますます厳しくなる要件を満たすために、高度なテクノロジーを利用してパフォーマンスを向上させ、省エネを実現しています。 本稿は、トレンドを設定するAC/DCソリューションについて説明する2部構成のシリーズの2回目です。パートIは、カーボンフリー時代の紹介と、設計者が従来の電源ソリューションで直面する問題について説明しました。パートIIでは、高効率のAC/DCソリューションがスペースに制約のあるアプリケーションの効率を向上させる方法について説明します。 MPSは、低ドロップアウト (LDO)、1W出力の非絶縁降圧型ソリューション、10W出力型の非絶縁型降圧型ソリューションなど、幅広い統合型電源ソリューションを提供します。低電力の絶縁型フライバックソリューション用に、MPSは統合されたパワートランジスタとコントローラを提供しま...

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低炭素時代は、より小型で高効率のチップの開発トレンドをもたらしています。1980年代に、まずスイッチング電源がリニア電源に取って代わりました。現在、電源の効率は大幅に向上し、ソリューション全体のサイズは縮小しています。ポータビリティに対する消費者の要件を考慮して、スイッチング電源はさまざまなアプリケーション向けに、ますます高度で軽量になり続けています。 本稿は、トレンドを設定するAC/DCソリューションについて説明する2部構成のシリーズの最初の部分です。パートIは、カーボンフリー時代の紹介と、設計者が従来の電源ソリューションで直面する問題について説明します。パートIIでは、高効率のAC/DCソリューションがスペースに制約のあるアプリケーションの効率を向上させる方法について説明します。 近年、世界中の政府が二酸化炭素排出量の削減への取り組みを発表しています。2030年までに、バイデン政権...

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急速充電の需要の高まりによって、高密度アダプタは今までにないほど進化しています。実際のアダプタ設計では、新しいスイッチングパワーデバイス、トポロジー、および制御スキームの実装が無数にあります。 これらの最先端技術の導入により、アダプタ製品の電力密度は大幅に向上しました。1W/cm3は、高密度アダプタの一般的な密度になりつつあります。これは、5年前に市場で入手可能だった密度の少なくとも2倍の密度です。しかし、密度が高くなるにつれて、アプリケーションレベルでの製品設計は限界に追いやられています。その結果、設計者は従来のソリューションの限界を超える方法を決定する必要があります。 アダプタ設計で最も重要な課題の1つは、絶縁要件にあります。安全規制規格によると、アダプタには、一次側の高電圧回路と二次側の低電圧回路の間に強化された絶縁が必要です。従来のソリューションでは、絶縁制御は通常、フォト...

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消費電力が少なく、ライフサイクルが長いため、自動車メーカーはますます多くのLEDライトニングテクノロジーを導入しています。ただし、最新の技術トレンドを困難な自動車の要件と組み合わせる場合に、LEDの平均寿命を延ばしながら、熱破壊を回避できるソリューションを設計するという需要が高まっています。本稿では、温度に応じて電流を駆動できるリニア調光を備えたシンプルで低コストのNTCベースの回路を紹介します。これは、より効果的な車載用LED照明ソリューションを実現します。 まず、車載用照明ソリューションの設計の問題と動機について簡単に説明します。次に、シミュレーション結果とともに検出回路を示します。最後に、シミュレーション結果を実際のテストで検証し、その結果については、最後のセクションで説明します。 LED照明はよりいっそうの設計上の課題を伴う技術革新です。熱破壊を回避するには、部品の熱特性を...

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HR1211は、マルチモードPFCと電流モードLLCを統合したコントローラソリューションで、急速充電アダプタ市場の電源要件を満たすように設計されています。HR1211では、周辺回路の簡素化を実現するため、高電圧電流源、安全が認証された認定Xコンデンサ放電回路、PFCおよびLLC用高電圧駆動回路を統合しています。さらに、高電圧電流源は、AC入力がドロップアウト時にXコンデンサのディスチャージャとして実装することができるので、コンデンサ抵抗を必要としません。 HR1211はUARTインタフェースを介して設定が可能で、内蔵された省エネ技術により、すべての動作範囲で効率を最適化します。当ICに搭載されたPFCコントローラは、特許取得済みのデジタル電流制御システムを使用して、混在した連続伝導モード (CCM) と不連続伝導モード (DCM) をサポートします。図1は、HR1211の代表的なアプリケ...

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本稿は、車載インフォテインメントシステムの電源設計をカバーする2つのパートからなるシリーズの第2回目です。パートIでは、車載インフォテインメントシステムのプライマリおよびセカンダリ電源の性能要件について説明しました。パートIIは、車載インフォテインメントシステムのカメラ電源とUSB充電に関する課題に取り組みます。 図1は、カメラ電源とUSB充電を含む自動車の電源アーキテクチャを示しています。 MPSは、設計者がサラウンドビューカメラの電源とUSB充電アプリケーションの要件を満たすのに役立つソリューションを提供します。 最近の自動車に対しては、サラウンドビューカメラの画像処理を車のメインプロセッサに統合するという新たな需要が生まれています。図2は、通常は車の周りに配置されているサラウンドビューカメラモジュールが、長い同軸ケーブルを介してデータと電力を車内の中央処理装置 ...

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寄稿文

車載インフォテインメントシステムは、車のバス機構とインターネットをベースとした車載型の統合情報処理システムです。消費者の運転、車の情報リソース、娯楽、安全に対する期待が高まり続けるにつれて、車はより統合され、モジュール化されてきました。この傾向は、車載インフォテインメントシステムの研究開発、特に電源設計段階で新たな課題をもたらしています。 本稿は、車載インフォテインメントシステムの電源設計をカバーする2つのパートからなるシリーズの第1回目です。パートIでは、プライマリおよびセカンダリ電源の特性について説明します。パートIIでは、サラウンドビューカメラの電源と一般的な車のUSB接続ポートのソリューションを紹介します。 図1は、自動車の機械システムの代表的な電力構造を示しています。一般に、主な低ドロップアウト (LDO) は、マイクロコントローラユニット (MCU) およびコントローラエリ...

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寄稿文

リチウムイオン電池は、バッテリーの充電電流と電圧を調整する装置であり、携帯電話、ノートパソコン、タブレットなどの携帯機器に一般的に使用されています。他のバッテリーの化学構造と比較して、リチウムイオンバッテリーは、最も高いエネルギー密度の1つを有し、セルあたりの電圧が高く、より高い電流に耐えることができ、バッテリーが完全に充電されたときにトリクル充電する必要がありません。さらに、リチウムイオン電池にはメモリ効果がありません。つまり、完全に消耗する前に充電された場合、さらに低い充電容量を「記憶」しません。ただし、リチウムイオン電池は、バッテリーの温度と電圧レベルに応じて自動的に調整される特定の定電流と定電圧 (CC-CV) 給電プロファイルで給電される必要があります。 充電プロファイルは、バッテリーの充電時にバッテリーの電圧と電流がどのように変化するかを示すため、リチウムイオン電池の基本...

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寄稿文

パワーエレクトロニクスをモデル化するときに正確なEMI分析を取得するには、ノイズ源と伝搬経路のインピーダンスを測定することが重要です。放射EMIの場合、対応する周波数帯域は通常30MHz〜1GHzです。高周波のため、電圧、電流、インピーダンスなどのパラメータを測定するのは難しい場合があります。 本稿は、フライバックコンバータを使用した高周波、コモンモード (CM) 電流、電圧、およびインピーダンスの測定方法について説明する3部構成シリーズのパートIです。これらの手法は、フロリダ大学の教授でIEEEフェローのWang Shuo博士の功績によるものです。 パートIでは、放射EMIモデルを紹介し、フライバックコンバータトポロジーで高周波のコモンモード電流を測定します。パートIIでは、コモンモード電流の測定誤差に対処し、フライバックコンバータでコモンモードインピーダンスを測定する方法を探り...

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寄稿文

電源モジュールはパワーエレクトロニクスアプリケーションの中核部分を形成しています。特に、マイクロパワー電源モジュールは、RS485、CAN、およびRS232などの様々な信号アプリケーションに電力を供給するために広く使用されています。産業オートメーション、電気自動車のバッテリ管理システム (BMS)、充電池などの産業アプリケーションでは、安全性、出力密度、信頼性に関する基準が継続的に向上しています。 パワーエレクトロニクス業界における出力密度と設計の容易さを向上するために、MPSは絶縁型DC/DC電源モジュールファミリであるMID06W0505Aシリーズ (MID06W0505A-3、MID06W0505A-2、EV1W0505A-Y-00A、およびEV06W0505A-Y-00Bを含む)を発売しました。これらは、SOIC-16 (10.3mm x 10.3mm x 2.5 mm) のチッ...

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寄稿文

DC/DC電源の誘導底部に銅を配置すべきかどうかについては、技術者の意見が一致しないことがよくあります。最初の議論は、インダクタの下に銅を配置すると、グランド層に渦電流が発生するというものです。その結果、渦電流はパワーインダクタのインダクタンスに影響し、システム損失を増加させ、グランドプレーンノイズは他の高速信号に影響を与えます。2番目の議論は、完全な銅床がEMIを減らし、熱放散を改善するということです。 本稿では、インダクタがどのように分類されるかについて説明し、次にインダクタの下に銅を配置する実験の実行について説明します。最後に、DC/DC電源の下に銅を配置することが有利かどうか判断する前に、銅層を実装する利点について説明します。 銅層の議論に決着をつける前に、まずインダクタが通常どのように分類されるかを理解する必要があります。つまり、インダクタは以下の3つのカテゴリに分類され...

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寄稿文

MPSは、SIMPLISモデル、SPICEモデル、DC/DCコンバータ設計モデル、およびVirtual Bench Proなど、さまざまなシミュレーションソリューションをユーザーに提供することに尽力しています。 簡単に使えるDesign AssistantはMPSが提供する最も人気のあるツールであり、その需要は毎年増え続けています。図1は、Design Assistantが求められ利用される頻度の年間成長率を示しています。 特に、AC/DC製品用のDesign Assistantは、幅広い商品と総合的な設計機能で人気があります。 Design Assistantを簡素化するために、MPSは2021年5月にAC/DC製品用の新しいDesign Assistantファイルを正式にリリースしました。これらの新しいファイルには、機能の強化、インタフェースの更新、およびQAテストが...

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寄稿文

電圧レギュレータは、入力電圧や負荷条件の変化に関係なく、固定出力電圧を生成および維持する回路です。 電圧レギュレータ (VR) は、電源からの電圧を他の電気部品と互換性のある範囲内に保ちます。電圧レギュレータはDC/DC電力変換に最も一般的に使用されますが、AC/ACまたはAC/DC電力変換を実行できるものもあります。本稿では、DC/DC電圧レギュレータに焦点を当てます。 電圧レギュレータには、リニアレギュレータとスイッチングレギュレータの2つの主要なタイプがあります。どちらのタイプもシステムの電圧を調整しますが、リニアレギュレータは低効率で動作し、スイッチングレギュレータは高効率で動作します。高効率のスイッチングレギュレータでは、入力電力のほとんどが消費されることなく出力に転送されます。 リニア電圧レギュレータは、高ゲインオペアンプによって制御されるアクティブパスデバイ...

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寄稿文

前回の寄稿文では、「シャフト端」モードでのMPS MagAlphaセンサを使用した磁石の種類とその使用方法について説明しました。本稿では、「サイドシャフト」モードトポロジーについて説明します。MPS MagAlphaセンサは、ICの中央にある回転磁石からの磁界を感知する一連のホール素子を使用します。この磁場は、通常、センサの上または側面に位置する正反対偏向磁石である単純なダイポールから生じます(図1を参照)。 サイドシャフトトポロジーには、センサパッケージ表面が磁石の回転軸に対して垂直である「標準」サイドシャフトと、センサパッケージ表面が磁石の回転軸に平行である「直交」サイドシャフトの2種類があります。どちらの場合も、シャフト端モードよりも設計プロセスの検討が必要であり、MPS磁気シミュレーションツールは、実際の機械設計にコミットする前に性能を評価する効果的な方法を提供します...

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寄稿文

より多くの電気を動力とするデバイスがグリッドに接続されると、電力グリッドへの歪みが増大し、配電網で問題を生じる可能性があります。これらの問題を軽減するために、電源供給の設計では、厳しい力率 (PF) 基準を満たす高度な力率補正 (PFC) 回路が必要です。 力率補正に最も一般的に使用されるトポロジーは昇圧PFCですが、GaNやSiCなどのワイドバンドギャップ (WBG) 半導体の出現により、トーテムポールPFCのようなブリッジレストポロジーの実現が可能になりました。さらに、MPF32010のような先進のトーテムポールコントローラは、インターリーブ方式のトーテムポールPFCのような複雑な設計の制御を簡素化しました。本稿では、これら3つのトポロジーを異なるアプリケーションで使用した場合について比較します。 インターリーブ方式昇圧PFCは、力率補正の最も一般的なトポロジーです。このトポロ...

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寄稿文

照明、ADAS、USBなどの最新のアプリケーションにおける高い電力密度要件とボードレベルのスペース制約により、降圧レギュレータへのより高度な集積化が求められます。MOSFETと補償ネットワークをチップ内に集積する傾向があります。補償ネットワークの受動素子のこの集積により、コスト、ボードスペース、および設計の反復が節約されます。ただし、過渡応答を改善するために制御ループをさらに最適化する機能も制限されます。本稿では、外部ノブを使用して、内部補償された降圧レギュレータの過渡性能をさらに最適化する方法について説明します。 電圧モード (VM) 制御に対してピーク電流モード (PCM) 制御の主な利点の1つは、PCM制御がVM制御の複素共役極を2つの単極に分割し、補償ネットワーク設計を簡素化できるという事実です。図1は、代表的なPCM制御降圧レギュレータの回路図とそのボード線図を示しています...

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寄稿文

DCモータを始動するとき、モータ・ドライバと電源に負担をかける大電流が必要になる場合があります。 本稿では、モノリシックパワーシステムズ (MPS) の例を使用して大電流状態に対処しながら、多くのモータ・ドライバICに集積された電流調整機能の使用について説明します。多くの場合、電流調整を使用すると、設計者はより小さなモータ・ドライバICを使用できます。 簡単にするために、すべての例でブラシ付きDCモータを使用していますが、本稿で説明するプロセスは、ブラシレスDC (BLDC) モータシステムにも適用できます。 電流制限とレギュレーションについて説明する前に、DCモータがどのように動作するかを考慮することが重要です。 最も単純なDCモータは、抵抗と直列の電圧 (逆起電力 (EMF) と呼ばれる) としてモデル化できます (図1を参照)。逆起電力はモータによって生成される電圧であり...

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寄稿文

電源は、電力源からの電流を、モータや電子機器など、負荷に電力を供給するために必要な電圧値に変換する電気機器です。 電源には、リニア電源とスイッチング電源の2つの主要な設計があります。 長年にわたり、リニアAC/DC電源は、ユーティリティグリッドからのAC電力を家電製品や照明を実行するためのDC電圧に変換してきました。高電力アプリケーション用のより小さな電源の必要性は、リニア電源が特定の産業および医療用途に追いやられていることを意味します。しかし、スイッチング電源は、より小さく、より効率的で、高電力を処理できるため、引き継がれています。 図1は、スイッチング電源における交流 (AC) から直流 (DC) への一般的な変換を示しています。 整流は、AC電圧をDC電圧に変換するプロセスです。入力信号の整流は、スイッチモードAC/DC電源の最初のステップです。 DC...

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寄稿文

データシートの熱抵抗パラメータを変換して、意味のある設計上の決定を行う方法については、多くの混乱があります。この入門寄稿文は、今日のハードウェアエンジニアが、シータかプサイかを選択するかどうか、これらの値を計算する方法、そして最も重要なこととして、これらの値を実際の方法で設計に適用する方法など、データシートにある熱パラメータを解読する方法を理解するのに役立ちます。本稿では、アプリケーション周辺の温度との関係、およびそれらがPCB温度またはIC接合部温度とどのように比較されるかについても説明します。最後に、消費電力が温度によってどのように変化するか、およびこの特性を使用してクールな実行とコスト最適化のソリューションを実現する方法について説明します。 熱量をより簡単に理解するために、熱量と電気量の間にはいくつかの類推できることがあります。表1と表2は、電気量と熱量、およびそれらの材料によ...

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寄稿文

電子車両が一般的になるにつれて、電子制御ユニット (ECU) は、車載用電子機器の標準的な組み込み制御システムになりつつあります。ECUシステムは安全性と機能性を提供します。ECUを使用するアプリケーションには、アンチロックブレーキ、四輪駆動、電子オートマチックトランスミッション、アクティブサスペンション、エアバッグが含まれます。徐々に、ECUの使用は、車体の安全性、ネットワーク、エンタテインメント、およびセンシング制御にまで拡大してきました。 ECUシステムを搭載した車の数は年々増加しており、一部のハイエンドモデルには最大100台のECUが搭載されています。図1に、現在のECUアーキテクチャを示します。車両へのECUの迅速な組み込みは、特にデータ処理とネットワークセキュリティの最適化において、電気および電子アーキテクチャに重大な課題をもたらします。 ECUアーキテクチャの...

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寄稿文

ウェアラブルデバイスはますます私たちの生活に統合されています。フィットネス機器での使用に加えて、医療、エンタテインメント、セキュリティ、金融などの他の分野にも進出しています。すべてのアプリケーションで、バッテリ寿命と部品サイズが2つの重要な懸念事項です。 部品サイズに関しては、アプリケーションではウェアラブルデバイス内のメインボードのサイズが小さく、BOMが低い必要があります。つまり、メインボード上の各ICには、小さなパッケージと高度な統合が必要です。たとえば、非常に人気のあるウェアラブルデバイスであるスマートバンドでは、本体のサイズを小さくする必要があります (通常は20mm × 20mm)。本体内のメインボードはさらに小さくなっています。バッテリパックはボードスペースの大部分を占め、部品をボードの反対側に取り付ける必要があり、部品のサイズと高さを大幅に制限します。 このため、チップ...

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寄稿文

今回はじめて中国のメルセデス・ベンツ車の新しいEクラスラインで12-USB充電ポートのデザインを見ました。車の内部に12のUSBポート? これは可能だとさえ知らなかった信じられないほどの偉業でした。車内に単一のUSB充電ポートを設計することさえ非常に特別で、保護と電圧変換機能を考慮することは困難であることを知っていましたから、驚くべきことでした。では、その12のポートはどのように設計するのでしょうか? 一般的に、USBポートは非常に慎重に設計する必要があります。この場合、車の周りにそれらのポートのすべてを配置することは困難であるに違いありません。特定のポートの位置によってモジュールの形状が不規則になる可能性があり、非常に多くのポートを使用すると、設計全体が複雑になります。USBポートには、低電圧への変換、各種携帯電話のハンドシェイク認識、携帯電話の保護など、多くの機能も含まれてお...

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寄稿文

回転ダイヤルは、ヒューマンマシンインタフェース (HMI) としてさまざまなアプリケーションで使用されます。接触タッチインタフェースには、自動車や白物家電から携帯電話のタッチスクリーンまで、日常で使う機器のボタン、ノブ、ダイヤルが含まれます。これらのデバイスは、人間による入力を電気信号に変換するだけでなく、触覚フィードバックという重要な機能も提供します。これは、ユーザーが暗いコックピットの移動式キャビン内にいるときや、医療用ポンプの流量を調整するときなど、時間に敏感な状況での安全に関連した機能に特に役立ちます (図1参照)。ボタンは、視覚で識別する必要がなく、触って簡単に見つけられる必要があります。 ただし、新しい設計は、新しいフォームファクタに適合し、追加機能を提供し、HMIの寿命を延ばす斬新なソリューションを生み出すために、常に限界に挑んでいます。従来のボタンと回転ダイヤ...

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寄稿文

スマートコックピットは、ドライバーにとってインテリジェントで便利、そして安全な自動車環境に不可欠です。新興のエネルギー企業や老舗の自動車ブランドは同様に、最先端のスマートコックピットを革新するための投資を増やしています。この需要に応えるために、MPSはカーエレクトロニクスの未来に沿って改善された電力管理ソリューションを導入し続けています。 車載エンタテインメントシステム、LCDメータ、ヘッドアップディスプレイ (HUD)、デジタルディスプレイのバックミラー、アンビエントライトなど、多くの自動車機能には、信頼性が高く安定したバックライトドライバチップが必要です。本稿では、MPQ3367、バックライトディスプレイ設計用に6チャンネルの電流源を備えたステップアップコンバータについて説明します。MPQ3367は 現在、主要な自動車会社で大量生産され、使用されています。 図1は、MPQ3367の...

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寄稿文

自動車技術の進歩により、典型的な自動車システムにおける運転経験及び安全性を改善するために必要とされる精巧な電子回路の数が劇的に増加しました。新型車は、高解像度ディスプレイ、強化されたユーザーインタフェース、および多数の接続オプションを備えたインフォテインメントシステムを提供します。向上した安全機能には、衝突回避のためのLiDARや、運転者認識のための複数のカメラとセンサが含まれます。これらの電子モジュールの多くは12Vまたは24Vバッテリシステムに接続されているため、過酷で動的な過渡環境にさらされます。これらの状態は、電源設計者が極限環境において信頼性の高い回路動作を保証するための課題になっています。 図1は、代表的なカーエレクトロニクスシステムを示します。自動車用バッテリシステムの代表的な負荷には、インフォテインメントシステム、ADAS、デジタルコックピット、ライティング、電子制御モジ...

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寄稿文

本稿は、スイッチング周波数設計について掘り下げた2部構成のシリーズの第2部です。第１部では、スイッチング周波数の主要指標の計算方法と、より高い周波数での課題について復習しました。第2部では、これらのスイッチング周波数の概念を実用的なシナリオに適用します。 電力エンジニアは、実際のアプリケーションの動作周波数範囲と変動特性を決定するために、多数の要素を考慮する必要があります。本稿では、低周波数から高周波数まで分類された周波数軸にまたがる一般的な電源を設計するための基本的なポイントを探ります。 人間は20Hzから20kHzの間の周波数を聞くことができます。軽負荷時の効率を向上させるために、スイッチング電源は周波数をこの可聴範囲内に抑えることがよくあります。特に、約5kHzの周波数はシャープで甲高い音を出します。この音の主な発生源は、回路内の静電容量および誘導のエネルギー蓄積デバイス...

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寄稿文

スイッチング電源の基本特性である周波数は、DC電圧のオン / オフの切り替え速度を表します。スイッチング周波数を理解することは、実際のアプリケーションにおける電力線の動作原理の基礎となります。本稿は、スイッチング周波数設計について掘り下げた2部構成のシリーズの第1部です。 第1部では、スイッチング周波数の主要な変数の計算と、より高い周波数での課題について議論します。第2部では、実際のアプリケーションにおける周波数範囲に対応したスイッチング電源の設計方法について説明します。 スイッチング電源は、スイッチング動作を使用して、DC電源を特定の周波数のパルス電流エネルギーに変換します。電気エネルギーは、所定の要件に従って放出され、誘導エネルギーと容量性エネルギーは構成要素に蓄積されます。心拍が健康状態を示すのと同様に、定常のスイッチング周波数と自己調整スイッチング周波数はいずれもスイッ...

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フライバック電源は、最も一般的に使用されるトポロジーの1つです。通常、トランスの漏れインダクタンスにより一次側にリンギングが発生し、MOSFETに損傷を与える電圧スパイクが発生します。リンギングを制御するには、トランスとMOSFETの部品を設計することが不可欠です。MPSは、漏れインダクタンスを低減するためにRCDクランプ回路設計戦略を導入しました。この回路について、以下で詳細を説明します。 フライバック回路では、MOSFETがオフになると、トランスが一次側のエネルギーを二次側に伝えます。ただし、漏れインダクタンスのエネルギーは伝えられません。これにより、回路内の浮遊コンデンサでリンギングが発生します。漏れインダクタンスはリンギングの根本的な原因ですが、完全に排除することはできず、全体のインダクタンスの1％から5％程度です。その代わり、漏れインダクタンスは巻線方式でのみ減らすことがで...

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MPSの新しい表面実装パワーインダクタは、電源からパワーコンバータに至るまでのアプリケーション向けに設計されています。モールドでセミシールドシリーズのインダクタ範囲は0.33µH〜22µHで、飽和電流範囲は0.8A〜64Aです。 このシリーズには、モールド設計によりソフトサーチュレーションを提供し、安定した高温動作を提供する、モールドされ、磁気シールドされたパワーインダクタが含まれています。それらのモールドされた構造は、交流とパルス波の周波数から発生する可聴ノイズを低減します。 MPL-ATシリーズは、高さが設計上の制限であるアプリケーション向けに非常に薄型です。このシリーズは、低DCR / ACRと大電流を処理する機能も提供します。 MPL-AYシリーズは、低DCR / ACRと大電流を処理する機能を提供します。 MPL-ALシリーズは、低DCR / ACRとフラットワイ...

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寄稿文

DC/DCの不安定性は、不適切な補償パラメータや不十分なレイアウトなど、さまざまな要因が原因で発生します。本稿では、電流モードスイッチングレギュレータのインダクタ電流が連続し、デューティサイクルが50％を超える場合に発生する可能性のある不安定性の一種である分数調波振動について説明します。このような発振により、不安定な電源になります。 分数調波振動について学ぶために、ピーク電流制御を備えた降圧回路と、これらの発振が時間と周波数に基づいてどのように変化するかを考えてみましょう。 図1は、エラー信号 (VC) をインダクタ電流信 (IL) と比較するピーク電流制御を備えた降圧回路を示します。VCは、出力電圧 (VOUT) から基準電圧 (VREF) を引いたものです。これにより、上下にあるMOSFETを駆動するための制御信号が生成されます。 図2は、VCとILが交差する場所...

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ここ数十年の間に、サーバーおよびコンピューティングシステムの複雑さは、電力供給 (PD) 要件とともに増大してきました。これは、より高い効率と高速の動的応答、および電力損失削減とMOSFETのサイズの間での妥協が必要になるため、レギュレータの設計をより困難にします。 サーバーには、高電流、低電圧、高速過渡応答をもつ電源が必要です。つまり、これらの機器は、他でのアプリケーションよりもはるかに高い周波数で動作する必要があります。これらのニーズを満たすには、(マルチフェーズ降圧コンバータと呼ばれる) 複数の降圧コンバータを並列に動作させて、共通の負荷を駆動することが重要です。マルチフェーズ降圧コンバータは、高電力の要件を満たすためにサーバーおよび通信業界で一般的に使用されています。 システムの基本周波数は、使用される位相の数で効果的に乗算されます。これにより、コンバータが非常に高い周波数...

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寄稿文

MPSは最近、6つのパワーMOSFETを備え統合されたコンパクトなゲートドライバ回路をリリースしました。本稿では、MP6540A、MP6540H、そしてMP6540HAを含むMP6540シリーズについて説明します。MP6540は、6つのNチャネルパワーMOSFETで構成される3つのハーフブリッジを統合した、3相のブラシレスDC (BLDC) モータ・ドライバです。 従来のモータ・ドライバのアーキテクチャは、モータ・ドライバのチップとパワーMOSFETを組み合わせたものです。3相BLDCモータの場合、各相の巻線を駆動する3つのブリッジアームを形成するために6つの外付けMOSFETが必要です。ただし、従来のアーキテクチャでは大きな回路基板が必要であり、これは現在のより小さい回路開発の動向と矛盾します。 以下でMP6540の利点およびその関連製品について説明します。 MP6540は...

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寄稿文

フライバック電力コンバータは、現在、最も一般的なコンバータトポロジーの一つです。これは、設計が単純であることと、特に中レベルの電力範囲 (2W〜100W) で提供できる競争力のあるサイズ / コスト / 効率比とによるものです。 他のコンバータトポロジーと同様に、フライバックコンバータはパワーパスと制御パスで構成されます。パワーパスは、あるタイプから別のタイプへの電力変換を担当し、他のスイッチング電力コンバータと同じ要素 (2つのスイッチ (MOSFETとダイオード) 、コンデンサ、およびインダクタ) で構成されます。フライバックコンバータを他のコンバータトポロジーと区別するのは、インダクタが実際には結合インダクタのペアであるという事実です。これらのインダクタは、変換プロセスのために電力を蓄積することに加えて、コンバータの一次側と二次側の間に絶縁を追加します (図1を参照)。 ...

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人工知能 (AI) は、数学、計算統計、機械学習、予測分析など、問題解決へのいくつかのアプローチを組み合わせています。AIシステムは、問題を学習して解決する人間の脳の能力を模倣しています。AIは、複雑な学習を実行し、ソフトウェアアルゴリズムを実行する並列プロセッサで構成されるコンピューターベースの「ニューラル」ネットワークを使用して、これを実現します。今日のAIは、人間の脳をエミュレートするニューラルネットワークを複製しようとしてコンピューティングアーキテクチャに革命をもたらしています。一般的なモデルは、従来の中央処理装置 (CPU) を備えたサーバーでトレーニングまたは開発できますが、ほとんどのニューラルネットワークでは、トレーニング用にカスタムの組み込みハードウェアが必要です。 グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) とテンソル プロセッシング ユニット (TPU) は...

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クラウドサービスの爆発的な成長により、データセンター、ネットワーク、通信機器が大幅に進歩しました。革新的な要求は、これらの増え続けるデータ量を処理するサーバー、ストレージ、およびネットワークスイッチに衝撃を与えます。インフラストラクチャ機器は、処理能力と帯域幅の点で限界に追いやられています。電力設計者にとっての主な挑戦課題は、最小限の電力でデータセンター機器に効率的に電力を供給して冷却する方法です。設計者は、今日の高度なCPU / ASICおよびFPGAを使用する場合、電力量と熱性能のバランスをとる必要もあります。 エンドシステム全体の機能が向上すると、それに対応して、新しいデータセンターの設計要件に対応するための処理能力が向上します。この処理機能は、ハイエンドのCPU / ASICとプロセッサがサーバー、ストレージ、ネットワーク機器を実行するデータセンターに集中化されています。サー...

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Aaron Xu 本稿では、一般的に使用されるパワーパス管理方式である動的パワーパス管理 (DPPM) について論じます。DPPM制御ループは、入力ソース電流能力と負荷電流レベルに基づいて、給電電流を動的に調整し、特定のソースおよびシステム負荷での最小充電時間を達成します。DPPMを使用すると、入力電源が適用されると直ちに、バッテリが深く放電されても、システムは電力を得ることができます。システムの電圧調整方法についても論じます。 充電式バッテリを搭載したモバイル機器では、外部電源を加えた場合にバッテリを充電するためにチャージャICが必要です。モバイル機器内のシステム負荷は、バッテリ、入力ソース、またはその両方によって、バッテリとシステムの負荷の接続に応じて提供されます。電源の選択を処理するには、パワーパス管理スキームが必要です。 ダイナミックパワーパス管理 (DPPM) は、モバ...

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5Gの時代では、すべてが相互接続されており、クラウドコンピューティングの急速な発展は驚異的です。主要なインターネット企業、クラウドコンピューティングサービスプロバイダー、および通信サービスプロバイダーは、サーバーコンピューティングのパフォーマンスとデータ処理速度のさらなる向上を求めています。従来のCPUは、今日のデータ処理要件を満たすことができなくなりました。 GPUがコアとして機能するハードウェア加速器カードはまだ遠い未来ですが、現在検討すべき解決策があります。FPGAをコアとするアクセラレータカードの利点は、システムの構成可能性、柔軟性、短い開発サイクル、高い並列計算速度、および低遅延により明らかです。 将来的には、PCIeインタフェースとFPGAをベースにしたプラグ着圧可能アクセラレータカードの市場が驚異的な成長を牽引します。今日のハードウェアにとって、アクセラレータは依然として...

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力率は、入力電源から取り出すエネルギーの総量に対する機器が出力に伝送できるエネルギーの比として定義されます。これは、特にEUなどの国や国際機関によって定められている規制により、電気機器の設計における重要な性能指数です。これは、欧州市場での販売のために機器が持つ必要のある最小力率または最大レベルの高調波を定義しています。 組織が力率の改善に投資している理由は、低品質の電力が電力網にとって本当の脅威であり、熱損失を増加させ、潜在的に停電を引き起こすためです。 力率の低下には、主に2つの原因があります。 力率改善 (PFC) は、機器の力率を向上させるために使用する一連の方法です。 変位の問題を解決するために、回路の総無効電力を補償するために外付けの無効成分が一般的に使用されます。 歪みの問題を解決するには、次の2つのオプションがあります。 優れた力率改善回路は、力率の悪...

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永久磁石同期機 (PMSM) は、その高効率、出力密度、および優れた機械的ダイナミクスにより、業界で普及しています。通常、フィールド指向制御 (FOC) は、PMSM を駆動して動的応答を改善し、機械の可能性を最大限に活用するために使用されます。PMSM ベクトル制御には、電流ループのほか、機械、電気、速度、および位置のループが含まれています。最適な性能の制御設計を実現するには、PMSM制御システムの適切な数学モデルを構築するための精密で正確な機械パラメータが必要です。 データシートは常に入手できるとは限りません。また、入手できたとしても、各マシンが遭遇する動作条件を考慮していないことがよくあります。本稿では、PMSMのパラメータを特定する方法について説明します。このジレンマを解決する簡単な方法は、スマートモータ制御モジュールを使用することです。このスマート モータのアルゴリズムは、再帰...

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本稿では、長距離負荷下での過度なEMIを解析して改善する方法を探る3部構成シリーズの最終部です。第1部では、コモンモードEMIモデルを検討し、電界結合と磁界結合の影響を検討しました。 第2部では、一連の計算を通じて伝送経路理論を検証しました。第3部では、ノイズを低減するために実装された3つの方法に焦点を当てます。 ノイズモデルに基づいて、ノイズを低減する方法は複数あります。以下に説明します。 これらの一般的な方法を考えてみましょう。上述した最後の3つの方法は、長距離負荷ラインに焦点を当てています。これらの方法については、本稿で詳しく説明します。 最初のノイズリダクション方法を実装するには、出力側 (基板に近い一端) に磁気リングを追加します。図1は、磁気リングを使用した場合と使用しない場合の出力ラインとグランドのインピーダンスを比較したものです。磁気リングを追加すると...

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多くのカーエレクトロニクスのアプリケーションでは、負荷は長い出力ラインを介してマザーボードに接続する必要があり、結果として過度にEMIが行われます。長いライン負荷を必要とする車載アプリケーションには、クラスDパワーアンプ、LED、USBチャージャなどがあります (図1参照)。 この記事は、3部構成のシリーズの最初の部分で、長いライン負荷の下で過剰に実施されたEMIを分析し、改善する方法を探ります。第1部では、長期負荷の EMIテスト結果と、コモンモードEMIモデルを使用した解析の枠組みについて説明します。第2部では、出力の長いラインのインピーダンスの接地に対する伝送ラインの効果を解析します。第3部では、共振ピークを分析し予測するための3つのEMIノイズ削減方法を検討します。 EMI試験を実施する場合は、出力ラインの長さが実際のアプリケーションと一致していることを確認しま...

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寄稿文

本稿は、3部構成のシリーズの第2部で、ロングライン負荷の下での過剰なEMIを分析し、改善する方法を探ります。第1部では、コモンモードEMIモデルを検討し、電界結合と磁界結合の影響を検討しました。第2部では、一連の式を使用して、出力のグランドに対するロングラインインピーダンスに対する伝送ラインの影響について説明します。第3部では、共振ピークを分析し予測するための3つのEMIノイズ削減方法を検討します。 出力線が長いという理由による、高周波導通時の伝送線の影響を考慮します。このパラメータはパワーエレクトロニクス エンジニアには通常は適切でないことにご注意ください。 回路の波長が調査対象の周波数に対応している場合は、関連するすべてのパラメータに注意してください。これらのパラメータには、電圧、電流、インピーダンスのほか、集中型パラメータと分散型パラメータ間の変更を含めることができます。...

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Jeff Jull 電圧レギュレータ (VR) システムの可聴ノイズは、非常に長い間、課題でした。PC業界では、CPUがVRを介してノイズを誘発する重大で反復的な電圧変化の原因となるにつれて、この問題はより顕著になりました。これらの電圧変化は、セラミックコンデンサとマザーボードの物理的特性とともに、PCメーカーに可聴ノイズの問題を引き起こし、これまで適切なソリューションは得られていません。MPSは、MPS Smart-Rampテクノロジーを導入することにより、電圧変化によって引き起こされる可聴ノイズの問題に対処していました。 セラミックコンデンサは、低コストでサイズが小さいため、一般的にVR入力段と出力段のデカップリングに使用されます。セラミックコンデンサの圧電特性により、電圧変化が誘発されると、部品本体内で動きが生じます。一方向の電圧変化では、コンデンサは一方向に曲がり、電圧変化が逆...

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オペレーショナルアンプ (OPアンプ、以下オペアンプ) は、差動電圧入力を受け取り、単一端子電圧出力を生成するアナログ回路ブロックです。 オペアンプには通常、2つの高インピーダンス入力と低インピーダンス出力ポートの3つの端子があります。反転入力はマイナス (-) 記号で示され、非反転入力は正 (+) 記号を使用します。オペアンプは、入力間の電圧差を増幅するように機能します。これは、信号チェーン、電力、制御アプリケーションなど、さまざまなアナログ機能に役立ちます。 オペアンプを分類するには、次の4つの方法があります。 ほとんどのオペアンプは電圧増幅に使用されるため、本稿では電圧アンプに焦点を当てます。 オペアンプには、関連する多くの異なる重要な特性とパラメータがあります (図1を参照)。これらの特性については、以下で詳しく説明します。 開ループゲイン :...

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COVID-19が2020年3月に蔓延した際、非常用人工呼吸器の世界的な不足が最大の懸念事項の1つでした。人工呼吸器の需要の増加は、それがすぐに供給されなくなることを意味したので、モノリシックパワーシステムズ (MPS) のチームは、この危機へのソリューションを作成するのに役立とうと考えました。MPSは医療機器メーカーではありませんが、エンジニアや設計者はパワーエレクトロニクスとモータ制御の経験が豊富です。換気装置、呼吸器、人工呼吸器タイプの機械の技術的アーキテクチャを前提に、MPSは世界のパンデミックとの闘いを支援するために人工呼吸器の専門知識を活用しました。 本稿では、MPSのオープンソース「非常用人工呼吸器」の開発プロセスを要約すると同時に、MPSパワーソリューションが電子システムの設計と開発をどのように強化できるかを示します。 差し迫った人工呼吸器の不足に対処できる特定のニ...

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Zhenzhen "Toffee" Jia Ariel Potter 2018年の世界エレクトロニクス・アチーブメント・アワードのリストが、電子技術分野における世界最大のメディアグループ、アスペンコア (ASPENCORE) が主催するグローバル・ダブル・サミットで発表されました。MPSのMP2888Aは、業界初の10相デジタルコントローラとして「Power Management / Voltage Converter of the Year (パワーマネジメント / 電圧コンバータ・オブ・ザ・イヤー)」のタイトルを獲得しました。MPSは、この賞を受賞した3社のうちの1社です。 図1 : MPSの北中國副総長 Lu Ping氏が、MPSを代表して表彰に臨んだ MP2888Aは、業界初の10相デジタルコントローラとして、NVIDIA最強のプロセッサであるGV100のGPU設計向け...

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予期せぬパンデミックにより、世界中の設計スケジュールが混乱しました。設計チームは在宅勤務をしなければならないため、製造業者は多くの製品の生産遅延やキャンセルさえも経験しています。MPSシミュレーションツールは、ユーザーが設計プロセスをスピードアップするのに役立ちます。これらのツールは、部品のパフォーマンスを表示し、デバッグ支援を提供することにより、ユーザーが適切な製品を選択するを支援します。設計者やアプリケーションエンジニアにとって強力なツールであることは明らかです。本稿では、MPSで最も人気のあるシミュレーションツールをいくつか紹介します。 仮想ベンチGUIソフトウェアは、最新のオンライン設計ツールの1つです。ユーザーに適した製品を推奨し、段階的な設計支援を提供します。シミュレーション機能は強力であり、ユーザー設計のすべての側面を高い正確さと精密さで調査します (図1を参照)。仮想...

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近年、世界の規制当局は、世界のエネルギー節約をさらに改善するための効率基準を提案しています。製造業者は、既存のスタンドアロン電源製品を米国市場に販売するためには、DoEのレベルVIを満たすようそれらの効率を改善することが義務付けられています。さらに、メーカーは、EUのCoC V5 Tier 2など、他のエネルギー仕様で製品を設計することも期待されています。 AC/DCアダプタの効率を高めるために、フライバック出力のショットキーダイオードをMOSFETを備えた同期整流 (SR) コントローラに切り替えると、一般に効率が2～3％以上節約されることが多くの人にわかっています。SRを使用すると、ダイオードヒートシンクとアセンブリのコストを節約できることもわかっています。設計者は、より安価な一次MOSFETまたはより細い出力ケーブルを使用してコストを節約し、目標効率を達成することもできます。 本...

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スイッチモード電源 (SMPS) には、従来の低ドロップアウト (LDO) レギュレータと比較して効率が高いという利点があります。そのスイッチングの性質により、SMPSはそのスイッチング周波数とその高調波でノイズを放出します。本稿では、SMPSレギュレータで超低出力電圧ノイズを実現するためのフィルタリングを設計する手順について説明します。単段容量性フィルタは、DC/DCコンバータのアプリケーションに一般的に使用されます。低ESRセラミックコンデンサは、出力電圧リップル仕様を満たすために使用されます。単段容量性フィルタでも、1～2mV以下の出力電圧リップルを要求しないアプリケーションには十分です。1mV未満のリップルを満たす必要があるRF ADCやDACアプリケーションなどのアプリケーションでは、スイッチングノイズを効果的に抑制するために第2段ステージのLCフィルタを使用する必要があります。...

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単三電池1本は、ポータブル低電力アプリケーションに非常に便利な電源です。一般的な単三電池の容量は、2アンペア時で2Aを超えるピーク電流を供給できます。電池は通常、完全に充電されると1.5V、放電されると0.9Vまで供給できます。これには、100mΩから120mΩの間の内部抵抗降下は含まれません。その電圧範囲を3.3Vまたは5Vの安定化電圧に変換するために、低い入力電圧から起動して動作するように設計された多くのDC/DC昇圧コンバータがあります。これらのICには同期スイッチがあるため、ローサイドスイッチでインダクタをオンにすることができます。次に、ハイサイドスイッチが蓄積されたエネルギーを出力容量と負荷に転送します。 単三電池の昇圧コンバータの一例はMP3414で、これは3.3V出力に昇圧できる1.5Aローサイドスイッチと、0.9Vの最小バッテリ入力からでも3.3V、400mAの負荷に昇圧...

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金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) は、電界効果トランジスタ (FET) のカテゴリに分類される電子デバイスです。これらのデバイスは電圧制御電流源として機能し、主にスイッチとして、または電気信号の増幅に使用されます。MOSFETは、特定の電圧条件をゲートに印加することで制御されます。MOSFETがオンになると、電流はドレインからMOSFETのソースに、バルク (ボディとも呼ばれる) に生成されたチャネルを経由して流れます。ほとんどの場合、MOSFETのバルクはソースに接続されているため、MOSFETは一般に3ピンデバイスと呼ばれています。 MOSFETは半導体ベースのデバイスで、主にp型またはn型のシリコンを使用して構築されます。これら2つのシリコンタイプの違いは、ドーパントイオンによって蓄積される電荷です。ドーパントイオンは、シリコンに注入されて電荷...

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ほとんどの回転式ユーザーインタフェースで使用される機械式ポテンショメータとスイッチは、機械的な摩耗と環境損傷の影響により動作寿命が限られており、信頼性が低くなります。本稿では、磁気非接触センシングでこれらの問題を解消し、同時に追加の利点と機能を提供する方法について説明します。 回転式ノブは、洗濯機のプログラムセレクタから車のインフォテインメントおよびナビゲーション制御システム、オーブンの温度制御ノブまで、人間と機械の間のインタフェースが必要な多様なアプリケーションで使用されます。これらのアプリケーションは、通常、従来のポテンショメータまたは場合によって機械的な回転スイッチを使用します。このようなアプローチの欠点は、動作寿命です。ポテンショメータの抵抗トラックやスイッチの接点は繰り返し回転して摩耗し、そのようなソリューションは、多くの場合、約10万サイクルに制限されています。また、ロータリ...

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本稿を読む前に、効率的な電源設計のためのライブデジタルソリューション (パートI) を必ずお読みください。 MPSのHR121x製品ファミリは、デジタルおよびアナログ機能が豊富です。これらのPFC + LLCコンボコントローラは高度に集積されており、消費電力が削減されるため、待機電力アプリケーションに最適です。これらは、不連続導通モード (DCM) または連続導通モード (CCM) のいずれかで動作して、軽負荷または重負荷の条件下でアプリケーションの部品をサポートできます。当製品ファミリはデジタルプログラミングが可能で、一部のエンジニアが設計を複雑にすると懸念する多くのアプリケーション要件を簡単にするほどのフレキシビリティを実現します。 本稿では、設計プロセスを簡素化するために作成されたMPSプログラムに焦点を当て、懸念事項を検証します。MPSは、エンジニアが設計を最適化するのに役立つ...

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さまざまな電子製品の継続的かつ急速な開発に伴い、高効率電源の設計要件は絶えず進化しています。教科書で定義されている高効率変換回路は、定格動作条件下で高効率を達成することが要件の1つにすぎないため、市場の実際のニーズを満たすことができなくなりました。真に競争力のある電源設計では、軽負荷およびスタンバイ動作を含む全負荷および動作電圧範囲にわたって高効率を維持する必要があります。 この点で、欧州委員会、ErP/EuP Ready、80 Plus、Energy Starなどの主流のエネルギー効率規制機関は、製品の電力消費と効率に関する基準を作成しました (図1を参照)。 これらの規格のほとんどは、定格負荷電流の10％から100％におよぶ平均効率要件と、無負荷状態またはスタンバイ状態で許容される最大消費電力を与えています。実際、さまざまな市場セグメントには、多くの場合、最終用途に基づ...

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Jing "Mirror" Yang、シニアプロダクトマーケティングエンジニア、MPSPanyin Liu、システム アプリケーション マネージャ、MPS リチウムイオン電池は高エネルギー密度、軽量、メモリ効果なし、自己放電が少ないなどの優れた特性により、携帯機器アプリケーションでは非常に一般的なオプションです。ほとんどのリチウムイオン電池の電圧変動は4.2V (完全充電) から3.0V (完全放電) の範囲であり、ポスト回路入力電圧は最大12V以上であるため、携帯機器アプリケーションでは、昇圧トポロジを備えたICが必要です。 Bluetoothオーディオ、急速充電モバイルバッテリ、ポータブルPOSシステムなどの携帯機器アプリケーションでは、外付けMOSFETを備えたディスクリートコントローラ、外部ダイオードを備えた非同期整流昇圧コンバータなど、市場で入手可能なさまざまな昇圧製品を使...

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IoTが特徴の時代において、より多くのコネクティビティの実現とは、バッテリ駆動で常時通信を行う屋外機器が増えることを意味します。特に、ソーラーパネルから電力を供給される屋外機器の数が増えています。ソーラーパネルを用いた屋外設計において、チャージャは最大電力点追従 (MPPT: maximum power point tracking) に対応している必要があります。本稿では、屋外のソーラー監視カメラや屋外照明などのアプリケーションに適した、リチウムイオン電池を搭載したソーラーパネル用チャージャの設計のヒントを説明します (図1を参照)。 このリファレンスデザインは、MC96F1206コントローラ (8051 MCUの低コスト版) を搭載したMPSのMP2731をベースに開発されています。中小規模のソーラー充電ソリューションに適しています。従来のMPPTシステムと比較して、...

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車両が運転者を支援する技術やシステムを統合するにつれて、車両の角度、運動や回転の測定がますます重要になっています。ユーザーインタフェースの数を簡素化するために、多くの車両システムオプションは、単一のロータリノブセレクタを介して制御可能になりました。同時に、シート位置、ドア閉鎖、テールゲート機構など、以前の多くの手動機能が電動化されており、モータの回転、位置、速度の制御が必要です。どちらのアプリケーション領域でも、磁気角度センサは、角度、回転位置、または速度を測定するための信頼性が高く非接触な方法を提供します。本稿では、MPSの車載グレード角度センサ MagAlpha MAQ470およびMAQ430をそのようなシステムで使用する方法について説明します。 エンタテインメント、通信、ナビゲーション、エンジンシステムの電子制御を運転者に提供することで車両がますます洗練されるにつれて、キャビンをす...

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ワイヤレスネットワークとデータセンターの帯域幅の増加によって駆動される高性能FPGAおよびASICアプリケーションが増加し、高電力密度、高速負荷過渡応答、およびインテリジェントな電源管理機能を備えたパワーレギュレータが必要となります。内蔵インダクタを備えたMPSの高度な電源モジュール MPM3695シリーズは、FPGAとASICに電力を供給するための多様なソリューションを提供します。MPM3695シリーズは、複数部品によるPOLソリューションと比較して最大60%の高い電力密度、簡略化されたPCBレイアウトと電力段設計を提供し、しかも最小限の外部部品、パワーコンバータおよび補償ネットワーク設計に対する最低限の専門知識しか必要としません。MPM3695シリーズの電源モジュールは、高度なパッケージング技術を備えたパワーICとカスタマイズされた集積インダクタのモノリシック構造により、他社の電源モジ...

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産業用医療機器、ロボット掃除機、ドローン、ハイパワースピーカーなどの電気機器には、電力用のマルチセル用バッテリチャージャが必要です。マルチセル用バッテリチャージャの従来のソリューションは、複数のディスクリートパワーMOSFETと複数の補助部品で構成されています。 図1は、従来のソリューションでは、設計者がパワーコンバータ用に、少なくとも2つのパワーMOSFETと、バッテリ電力が入力に逆流するのを防ぐために1つのパワーMOSFETを必要とすることを示しています。検出回路、補償回路、PWMジェネレータ、およびドライバを含む制御ループが不可欠です。さらに、システムには、保護、入力ソースの表示、または動作条件の変更、およびその他の機能を提供する回路が必要です。 これらの個別の部品は、複雑な設計プロセス、高い故障率、大きな基板サイズ、および高いBOMコストをもたらします。従来のソリュ...

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現在のデータセンターでは、通常12Vのバックプレーンと配電が基板上に用意されており、電圧を約1Vに変換する必要があります。これは通常、シングルフェーズまたはマルチフェーズの同期整流降圧レギュレータで実現されます。これらのデータセンターのラックは通常、最大20kWの電力定格になります。業界では、これらのデータセンターのサイズを縮小するために、ラックあたりの電力密度を約100kWに増やす必要があります。これは、48Vのバックプレーンと配電で実現できますが、このアプローチにはいくつか課題があります。ボードまで48Vを駆動するには、従来の同期整流降圧レギュレータは信頼できません。では、コストを増やすことなく、データセンターの密度をどのように高めるのでしょうか。本稿では、次世代のサーバー電力供給に役立つ柔軟で拡張可能な費用効果の高い方法で、48Vを負荷ポイント (POL、約1～5V) まで駆動する2...

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電力変換効率と電力密度の向上は、常に電源業界の主要な目標です。過去10年間で、電源IC、トポロジー、および制御スキームの開発のおかげで、驚異的な進歩がありました。スーパージャンクションMOSFET、SiCダイオード、および最新のGaN FETの進化により、より高い周波数でより高いスイッチング効率が保証されます。同時に、高度なトポロジーとそれに対応する制御スキームの実装が急速に発展しています。その結果、導通損失とスイッチング損失のバランスが最適化された動作点を完全に実現することが可能になりました。 ただし、ACライン電圧を整流するためにフロントエンドとして通常採用されるダイオードブリッジは、依然として重要な問題として残っており、効率と電力密度の向上を妨げています。高電圧整流ダイオードの順方向電圧降下は、通常、約1Vです。これは、主電流経路に2つのダイオードがあると、特に低ライン入力で合計効...

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過去数十年にわたって、製品開発はますますデザインと人間工学的側面によって支配されるようになりました。わたしたちはこれを消費者として喜んで受け入れていますが、開発エンジニアとして、日々の業務にも密接な関係があると感じています。複雑な機能が小さなパッケージに詰め込まれ、ますます多くのアプリケーションがバッテリ駆動で携帯できるようになっています。 これは、センサシステムの開発にも大きな影響を及ぼします。かつては市販のエンコーダを取り付けるだけで十分でしたが、今では、与えられた機械的制約に固有のセンサ構成を設計する必要があります。 これらの主要な傾向に応えて、MPSはMA782をMagAlphaファミリの位置センサの新しいメンバーとして開発しました。 MA782は、MPS独自のSpinAxisTMテクノロジーを採用しています。SpinAxisTMテクノロジーにより、角度センサ全体のモ...

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リチウムイオン電池の父と考えられるジョン・B・グッドイナフは、パイオニアとしての業績で2019年にノーベル化学賞を受賞した際、最も年長のノーベル賞受賞者でした。今日、リチウムイオン電池は、電子機器を軽量で長時間動作させるため、ほとんどの消費者にとって生活のあらゆる面で利用されています。たとえば、ほとんどの携帯電話は、より長いランタイム、ポータビリティ、便利な充電のために、リチウムイオン電池に依存しています。 最大限に活用するには、リチウムイオン電池に効率的に給電することが重要です。 まず、リチウムイオン電池への給電プロセスを分析してみましょう。給電プロセスは、トリクル充電、プリチャージ、定電流充電、定電圧充電の4段階に分けることができます。図1は、一般的なリチウムイオン電池の充電曲線を示しています。 シンプルなようですが、バッテリ給電ソリューションを選択する際に考慮す...

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今日の多くのコンバータトポロジーの中でも、フライバックトポロジーは最も頻繁に使用されるトポロジーの1つです。シンプルですが、このコンバータ設計は、特定のアプリケーションに大きな利点をもたらします。近年、新しい、より複雑なトポロジーが浮上していますが、フライバックコンバータは依然として一般的な設計選択肢です。 これらのスイッチモード電源コンバータは、低～中電力範囲 (約2W～100W) で競争力のあるサイズ、コスト、および効率比を提供します。フライバックコンバータの動作は、コンバータの入力と出力を絶縁しながら電力変換を行う結合インダクタに基づいています。結合インダクタは複数の出力も可能なため、フライバックコンバータはさまざまなアプリケーションの標準となっています。 フライバックコンバータは、他のほとんどのスイッチングコンバータのトポロジーと同じ基本要素で構成されていますが、フライバッ...

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最新の機器がよりスマートに、よりカスタマイズが可能になるにつれ、消費者は機器がより一層小型化し実効性をもつことを要求しています。さらに、処理能力が向上するにつれ、これまで以上に高い電力密度で熱を管理できる技術に対する需要が高まっています。MPSは、最先端の効率と電力密度を備えた高度に集積されたコンバータとコントローラを次々に革新し、生産しています。これらのソリューション全体を単一のモノリシックシリコンダイに集積しているため、エンジニアはシステム設計を簡素化し、市場投入までの時間を短縮し、BOMコストを削減し、基板スペースを節約できます。 複雑な個々の部品をグループ化することで、集積ソリューションはより高い信頼性を実現します。また、物理的な部品の数が少なく、はんだ付け接続がないため、PCBアセンブリの故障モードの一部が減少します。管理と調整のための配線が少ないため、従来のかさばるソリューシ...

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電源リップルの大きさは、電源を設計する際に考慮すべき一般的なパラメータです。その結果、リップルは電源エンジニアのテストプロジェクトで広く使用されています。本稿では、電源リップルがどのように作成され、どのようにテストできるかについて説明します。本稿で「電源リップル」とは、特に電源装置の出力のDC電圧が持つAC成分を指します。交流電圧は完全には抑制されていないため、直流電圧は周期的に変化します。 電源リップルには複数のタイプがあります。以下で詳しく説明します。 降圧回路を考えてみましょう。このスイッチングICは、特定の周波数でオン / オフします。スイッチリップルは、ICの切り替え中に発生します。つまり、これらのリップルはスイッチングサイクル内で発生します。通常、スイッチングリップルの範囲は数10kHz～数MHzです (図1参照)。 回路内の寄生インダクタとコンデ...

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本稿は、超小型の高速充電アダプタ用の二次側同期整流を設計する方法を探る2部構成のシリーズの第2部です。第1部では、同期整流のトポロジー設計と電源について説明しました。第2部では、同期整流がどのように開閉するか、および新しいICがどのようにクイックシャットダウンテクノロジーを利用するかを確認します。 セルフパワー回路は、二次MOSFETを開くために必要な接続を提供します。設計者は、同期整流を開放するタイミングを考慮する必要があります。 第1部で最初に説明したMP9989は、連続導通モード (CCM) および不連続導通モード (DCM) 付きのフライバックの理想ダイオードです。一次側MOSFETがオフになると、二次側MOSFETはボディダイオードをフリーホイールで走らせ、正のVDSは-0.7Vに低下します。チップがこの電圧シフトを検出すると、二次MOSFETを開いて、電流が継続的に流れ...

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PoE (パワーオーバーイーサネット) は、ネットワークケーブルを使用して電力を伝送する電力供給方式です。この方式には、給電デバイス (PSE)、受電デバイス (PD)、およびネットワークケーブルが含まれます。IPデバイスアプリケーションの人気により、PoEは、その低いインストールコスト、スケーラビリティ、管理の容易さ、およびグローバルな互換性により、ユーザーの間で広く普及しています。 2003年にPoE IEEE 802.3afプロトコルが提案されてから10年以上が経過した後、PoEでサポートされる最大送信電力は現在90W (IEEE 802.3bt) に達しています。図1は、インターネットプロトコル (IP) 電話、IPカメラ、アクセスポイント、5G屋内基地局などの代表的なPoEアプリケーションを示しています。 ネットワークケーブルの構造とアプリケーションの仕様により、...

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インダクタは、DC/DC電源の重要な部品です。インダクタンス値、DCR、サイズ、飽和電流など、インダクタを選択する際には多くの考慮事項があります。インダクタの飽和動作は誤解されることが多く、トラブルとなる場合があります。本稿では、インダクタが飽和する方法、飽和が回路に与える影響、およびインダクタの飽和を検出する方法について説明します。 インダクタがどのように飽和するかを理解するには、図1および以下に説明するインダクタ飽和の段階を参照してください。 図2は、インダクタ飽和の別の観点と、システムの磁束密度 (B) と磁界強度 (H) がインダクタンスにどのように影響するかを示す式を示しています。 磁束密度が最大磁束密度 (BM) に達すると、磁束密度は磁場の強さとともに増加しなくなります。これはインダクタが飽和していることを意味します。 インダクタンスと透磁率 (μ...

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今日の消費者は、ビジネスセンターやショッピングモールにいるときでも、飛行機や電車を待っているときでも、どこにいても便利かつ迅速に携帯機器を充電したいと考えています。しかしながら、非常に多くの異なる種類の充電アダプタとコネクタがあり、何のための充電器なのか、どの充電器を手に取ればいいのか、エンドユーザーを混乱させてしまいます。消費者がさまざまな携帯機器 (電話、タブレット、ラップトップなど) 用に複数の異なる充電アダプタを携帯する必要があるとすると、すぐにも対応不可能になってしまいかねません (図1を参照)。 USB Type-C (USB-Cとも呼ばれます) コネクタは、リバーシブルプラグ、高電力供給 (最高100Wまで)、Dual-Role Power (DRP) 機能 (シンクまたはソースとして機能可能)、およびより高速なデータ速度など、上記従来のコネクタ (バレルジャッ...

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過去10年間のモバイルデバイスの急速な発展により、携帯電話アプリケーションは社会のあらゆる側面に拡大しました。日常生活では、数分でも携帯電話を離れる人はほとんどいません。その結果、高いバッテリ容量と高速充電は携帯電話の最も重要な機能の1つになり、より高い定格電力とより高い電力密度を備えたアダプタの需要が飛躍的に高まっています。 古い5V / 1A出力仕様は廃止されました。新しい設計は一般に2Aを超え、最大20Vの出力を備えています。携帯電話のマーケットリーダーのほとんど (Huawei、Oppo、Vivoなど) は、長年にわたって標準のインボックスアクセサリとして高電力のアダプタを宣伝しており、市場からのフィードバックは非常に好意的です。Apple社は2020年秋のプレスリリースで、標準の5V / 1Aインボックスアダプタを取り止めました。これは、アフターマーケットの高電力アダプタの需要...

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データセンターで使用されるサーバーとラックの電力は、数百ワットから数キロワットに大幅に増加しています。これらの高い電力レベルを複数のサーバーに分散すると、必然的に電力損失が大きくなり、効率が低下します。この状況は、従来の12Vの配電電圧から48Vに移行することで軽減できます。 配電電圧の上昇は、部品が電圧ストレスと電流需要に耐えられる必要があるため、データセンター、サーバー、通信システム、およびネットワーク機器アプリケーションにおける重要な設計要件である保護回路の実装に課題をもたらします。同時に、電源関連の回路を設計するエンジニアは、最初のコンセプトから最終製品までの開発時間を短縮しながら、基板スペースを最小限に抑えることが期待されています。 スペースの制約の問題を解決するために、最小限の部品数でソリューションが実装されます。ますます短縮される市場投入スケジュールに加えて、エンジニアは...

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ソレノイドドライバは、機械システムで線形または回転動作を提供するために多くのアプリケーションで使用されます。ソレノイドの駆動は、電流のオンとオフを切り替えるのと同じくらい簡単ですが、多くの場合、ソレノイドを駆動するための専用ICを使用するとより良い性能を得ることができます。 本稿では、駆動回路がソレノイドの電気機械的性能にどのように影響するかを調べます。単純なスイッチと電流調整ドライバの2つの異なる駆動回路を比較します。ソレノイドの消費電力を制限する省エネ技術についても説明します。 最も単純な形では、ソレノイドは磁場を生成するワイヤのコイルです。MPSが通常ソレノイドドライバと呼ぶICは、ワイヤのコイルと鉄または時には別の磁性材料で作られた可動コアを使用するICです。コイルに電流を流すと、コアがコイルに対して引っ張られたり押されたりして、機械システムで何かを作動させるために使用...

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Jia Li、エンジニア、MPS 永久磁石同期モータ (PMSM) は、電気自動車、電気飛行機、ロボット工学、家庭用電化製品などの工業製造で広く使用されています。ベクトル制御は通常、永久磁石同期モータ (PMSM) を駆動して動的応答を向上させ、機械の潜在能力を最大限に活用するために実装されます。 ベクトル制御を実現するには、ロータの速度と位置を決定することが必須です。光学二次センサとホールセンサは、モータの速度と位置を測定するために最も一般的に使用されます。ただし、光学二次センサとホールセンサは高価であり、駆動コストが増加します。 PMSMドライブの有望なソリューションの1つは、低コストの磁気角度センサと動的オブザーバを使用して正確なロータ速度を推定する組み合わせです。本稿で紹介するMPSのモータ制御モジュールには、モータ制御ASIC、磁気角度センサ、三相MOSFET電力段、NEM...

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不安定な電源は受動部品からの可聴ノイズ、スイッチング周波数の揺らぎ、負荷変換時の出力電圧の過大な発振、半導体スイッチの動作不良などの重大なシステム上の問題を起しかねません。不安定性には種々の理由がありますが、調整されていない補償ネットワークはスイッチング電源の即応性の問題に大きな影響を与えます。この論説では、不安定の原因がネットワークの補償の調整不良によるものかどうかを明かにし、電源の不安定度を手短に改善するヒントを与えます。 スイッチング電源の遷移時の性能は2つの主な判定基準、帯域幅 (BW) と位相マージン (PM) で特徴づけられます。広い帯域幅は速い遷移時反応となります。一方、大きな位相マージンは良好な安定性を意味します。すなわち、遷移時の反応を受入れられるレベルにするには、広い帯域幅と大きな位相マージンを必要とします。しかし、帯域幅と位相マージンの間にはトレードオフがありま...

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スイッチングレギュレータまたは電力変換回路のスイッチノードは、PCBレイアウトを設計するときに特別な注意が必要な重要な導電経路です。この回路ノードは、1つまたは複数のパワー半導体スイッチ (MOSFETやダイオードなど) が磁気エネルギー蓄積デバイス (インダクタやトランス巻線など) に接続する場所です。この回路ノードのスイッチング信号には、高速スイッチングdV/dt電圧とdI/dt電流が含まれており、周囲の回路に簡単に結合してノイズの問題を引き起こし、ひいてはPCBそしてシステムがきびしい電磁両立性 (EMC) 要求に適合するのを妨げます。 本稿では、スイッチノードの波形について学び、PCB配線のスイッチング (SW) 配線を適切にサイズ設定し、スイッチノードからのEフィールドとHフィールドの近接場結合効果を理解するための基本的なレビューを提供します。 スイッチノードの電流と電圧...