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...

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...

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...

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。 ...

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。...

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...

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 ...

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...

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...

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...

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...

電磁両立性 (EMC) 試験は、開発者やプロジェクトマネージャにとって困難な場合があります。社内試験の結果が期待通りになることはめったになく、開発中に追加の障害が発生する可能性があります。これらの予期しない変更により、スケジュールがシフトし、開発コストが増加し、外部の試験後にコストが発生する可能性があります。 EMCは、電気機器が他の機器に耐えられないほどの妨害をもたらすことなく、その電磁環境で適切に機能する能力です。ただし、EMCほど把握が難しいトピックはほとんどありません。電磁波は見たり、聞いたり、感じたりすることができないため、影響を与える要因や構造を特定することが困難です。 パッケージサイズが小さいと、コストと開発時間を削減するという経済的目標と矛盾することが多いため、今日のエンジニアはより複雑な障害に直面しています。このため、妥協が必要になることがよくあります。 迅...