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電源管理ICとモータ・ドライバによるテレビドアホンの改善

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はじめに

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。

テレビドアホンが直面する課題

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)。これらのドアホンはインターネットと電源に常に接続されており、動きが検出されたとき、またはドアホンが鳴ったときに住宅所有者に更新情報と警告を送信できます。スマートフォンとペアリングすることもできるため、ユーザーは地元のレストラン、自宅、休暇先など、どこからでもカメラの映像にアクセスして録画できます。

図1 : テレビドアホン

IoTテレビドアホンは、ビデオの録画と送信に十分な電力を必要とすることに加えて、さまざまな家や出入り口の構成に適合するのに十分な大きさである必要があります。固定電源が利用できるかどうかにより、これらのドアホンの一部にはバッテリーで動作するものもあります。つまり、電力需要が高いとバッテリーがすぐに消耗し、バッテリーが再充電または交換されないとドアホンが機能しなくなる可能性があります。その他の問題としては、バッテリーの交換が不必要な電子廃棄物につながり、費用がかかる可能性があることが挙げられます。

電源管理に関する懸念に加えて、住宅所有者の必要に応じてカメラを回転、旋回、移動する必要がある場合があります。携帯型カメラを使用すると、住宅所有者は固定カメラよりも広い幅を観察できるため、庭の奥や玄関の他の部分を見ることができるようになります。

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PMICがテレビドアホンを改善する方法

スマートドアホンは、常時接続と電力を節約する必要性のバランスを取ることができなければなりません。ドアホンに適切なPMICが搭載されていない場合、頻繁に充電が必要になる可能性があり、セキュリティ侵害が発生した場合や住宅所有者が来客の予定がある場合に住宅所有者が危険にさらされやすくなる可能性があります。

IoTを利用したビデオドアホンソリューションの場合、理想的なPMICは、ドアホンがすべての機能を発揮しながら、消費電力をできる限り抑えることができます。このデバイスは小型で信頼性が高く、さまざまなシステム仕様に合わせて構成できる利点がある必要があります。

MP5413は超低消費電力のPMICです。4つの高効率ステップダウンDC/DCコンバータ、2つの低ドロップアウト (LDO) レギュレータ、および2つの制御可能なGPOポートを統合しています。

このデバイスは、電源シーケンスを最大にするためにデバイスの電源をオン / オフするタイミングを制御する設定可能なオン / オフシーケンスを提供します。MP5413のオン / オフ状態を微調整できるため、システム全体が消費電力をより適切に調整し、バッテリー寿命を延ばすことができます。また、部品が積極的な動作を必要とされていない場合にバッテリー寿命を守るスリープモード制御も備えています。

MP5413は高度に統合されているため、外付け部品の数を減らし、連続導通モード (CCM) でデフォルトが1.5MHzスイッチング周波数 (fSW) であるため、必要なインダクタとコンデンサの数を減らします。

システムの損傷を防ぐために、MP5413は過熱を防ぐサーマルシャットダウン、高電流によるデバイスとシステムの損傷を防ぐ過電流保護 (OCP)、十分な入力電圧がある場合にMP5413のみが動作することを保証する低電圧誤動作防止機能 (UVLO) などの堅牢な保護機能を備えています。MP5413は、WLCSP-38 (2.7mm x 3.1mm) パッケージで提供されます。

図2 : MP5413の代表的なアプリケーション回路

モータ・ドライバによるテレビドアホンの改善方法

IoTテレビドアホンのモータ・ドライバは、正確なビデオキャプチャを確保しながら、動作幅を保証できる必要があります。このドライバは、アイドル時の消費電力をインテリジェントに削減する必要がありますが、重要な用途を逃さないためにすぐ起動できる必要があります。

モータ・ドライバは、歩行者が視界に入ったときにアクティブになる (およびアクティブな状態を維持する) など、特定のアクションを実行するようにプログラムすることもできます。この機能に問題がある場合、動作の信頼性が低くなり、潜在的な安全上の懸念が生じる可能性があります (例 : 荷物盗難時のビデオキャプチャがないなど)。

MP6515は、ブラシ付きDCモータを駆動するように設計された高性能Hブリッジ モータ・ドライバです。ドライバには、ブレーキ入力とモード、モータの方向、イネーブル機能などを制御するためのシンプルなロジックインタフェース (PHASE、ENBL、BRAKE、およびBMODE) が備わっています。

MP5413と同様に、MP6515は OCP、UVLO、サーマルシャットダウンなどの堅牢な保護を提供します。さらに、デバイスのブランキング時間により、起動時の潜在的な電流スパイクによってデバイスが誤ってオフになることがなくなり、連続動作が保護されます。

モータ・ドライバはアプリケーションの電力需要を増加させるため、電力消費を削減できることが重要です。MP6515には、デバイスをスリープ状態にして電力消費をさらに削減し、バッテリー寿命を延ばすことができるnSLEEPピンがあります。スリープモードでは、内部回路 (ゲートドライバのチャージポンプ、Hブリッジ出力など) がオフになり、すべての入力が無視されます。デバイスがスリープモードから復帰するまでにわずか1ミリ秒しかかかりません。これにより、テレビドアホンは瞬きよりも早くモータ・ドライバの機能を実現できます。

MP6515はカメラの精度を高めるための正確なモータ制御を実現でき、サイクルごとの電流調整により動作中の消費電力を削減します。これはQFN-16 (3mm x 4mm) パッケージまたは熱強化されたTSSOP-EP (5mm x 6.4mm) パッケージで提供されます。図3は、MP6515の代表的なアプリケーション回路です。

図3 : MP6515の代表的なアプリケーション回路

結論

ビデオ付きドアホンは、IoTの力を活用できるため、住宅所有者はどこにいても、自宅のすぐそばで発生するさまざまな出来事を認識し、アラートを受け取ることができます。これらのドアホンは、エンドユーザーの利便性とセキュリティを強化する鮮明な画像を提供できます。ただし、テレビドアホンは大量の電力を消費する可能性があるため、MP5413のようなPMICは、これらのアプリケーションにとって重要な懸念事項の1つになります。多くのテレビドアホンも高解像度と素早い起動を要求しており、すぐにウェイクアップできるMP6515のようなモータ・ドライバが必要です。

MPSは、テレビドアホンアプリケーションで利用できる電源管理ICそしてモータ・ドライバを特徴にしています。これらのデバイスは驚くほどコンパクトで、非常に効率的です。MPSの電源管理ICおよびモータ・ドライバの全製品については、MPSのウェブサイトをご覧ください。

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