MPSの絶縁型中電力および高電力電源製品
電源製品の開発動向
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、太陽光発電と風力発電、サーバーなど、多くのアプリケーションで絶え間ない技術革新を求めています。
MPSの絶縁型電源製品
電源製品のこれらの設計概念の変化を考慮して、MPSは、中電力および高電力アプリケーション向けの一連のチップを発売し、産業に効率的でシンプルかつ信頼性の高い選択肢を提供することを目指しています。
図1は、3kWアプリケーション用の完全な電力変換ソリューションを示しており、85VAC〜265VACの入力電圧 (VIN) 範囲、出力電圧 (VOUT) 48V、およびトーテムポールPFCを備えています。このソリューションでは、MP18831 (絶縁ゲートドライバ)、MPF32010 (PFCコントローラ)、そしてMCS1802 (絶縁型電流センサ) のような製品を使用します 。これらのデバイスの共同設計により、ソリューションが、2.14W/cm3の電力密度と 96％の総合変換効率の達成を可能にします。
図1 : 3kW電力レベルの絶縁型電源用のMPSソリューション
MP18831 : 絶縁型ゲートドライバ
MP18831は、最大4Aのピーク電流能力をもつ絶縁型ハーフブリッジゲートドライバです。このデバイスは、MPS独自の高電圧容量性絶縁技術を使用して、最大5kVの絶縁耐圧と100kVμsのコモンモード過渡耐性 (CMTI) を提供します。また、30Vの出力電源と、50nsという短い伝送遅延を特長としています。MP18831は、短い伝搬遅延と少ないパルス幅歪みで、さまざまな種類のスイッチング素子の駆動ができます。また、ナローボディまたはワイドボディのSOIC-16パッケージ (それぞれSOIC-16NBまたはSOIC-16WB)、またはLGA-13 (5mm x 5mm) パッケージで提供されます。
図2は、MP18831の代表的なアプリケーション回路を示します。
図2 : MP18831の代表的なアプリケーション回路
MPF32010 : PFC / LLCコントローラ
統合型コントローラの観点から見ると、MPF32010は、AC/DC電力変換用のPFCトーテムポールデジタルコントローラです。トーテムポールトポロジーは、デュアル昇圧トポロジーのダイオード整流器の代わりに、アクティブスイッチを使用します。この構成により、全体的な効率が向上します。さらに、MPF32010は制御ループ全体を統合し、使いやすいグラフィックユーザーインターフェイス (GUI) を介して、ユーザがトーテムポールの動作を微調整できるようにします。この柔軟性により、トーテムポールの設計が簡素化されます。さらに、XはRS-485バスを介して設定と制御が可能で、過負荷保護、過電流保護 (OCP)、過電圧保護 (OVP)、および過熱保護 (OTP) などの堅牢な保護があります。
図3は、 MPF32010の統合制御ループを示します。
図3 : MPF32010によるすべての制御ループの統合
その他の絶縁型電源モジュール
MPSは、MID1W0505A-2のような個別の絶縁型電源モジュールも導入しています。MID1W0505A-2は、-40°C〜125°Cの動作温度幅で、4.5V〜5.5Vの入力電圧および最大1Wの出力電力 (POUT) をサポートする、優れたロードレギュレーションおよびリニアレギュレーションを備えた半変調絶縁型DC/DCコンバータです。
MIDW0505A-3は、3kVDCの絶縁電圧をサポートする、パワーMOSFET、トランス、フィードバック回路を1つのチップに統合した別の絶縁型DC/DCコンバータです。MIDW0505A-3は、従来の絶縁型電源モジュールと比較して、よりコンパクトなソリューションと信頼性の高い動作パフォーマンスを提供します。
図4に、これらの電源モジュールの代表的な回路を示します。
図4: MID1W0505Aの代表的な回路
結論
MPSは、中電力および高電力の電源アプリケーション向けに、信頼できる効率的な製品を発売し続けています。本稿では、トーテムポールPFCコントローラ、絶縁型電源モジュール、絶縁型電流センサなど、さまざまなデバイスを紹介しました。MPS製品の幅広い選択は、電源設計者が、小型化、低コスト化、開発サイクルの短縮、パフォーマンスと応答の向上をして、電源ソリューションの促進を支援します。
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