電力密度

より小規模なスペースでより多くの電力を供給するために、システムの機能強化とシステム・コストの削減を両立

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電力密度

電力の需要が大きくなるにしたがって、ボードの面積と高さが制約要因になります。電源設計者の皆様は、開発中のアプリケーションにさらに多くの回路を搭載し、自社製品の差異化を進めるとともに、効率の向上と、放熱特性の改善を図る必要があります。TI の先進的なプロセス、パッケージング、回路設計テクノロジーを活用すると、より小型のフォーム・ファクタで、より高い電力レベルを扱えるようになります。

電力密度を高めるためのトレードオフとテクノロジーに関する理解

電源設計に利用できるスペースには制約があり、エンジニアの皆様は、より小さい面積でより多くの成果を実現する要件に常に直面しています。電力密度向上のニーズは明らかに存在しています。ところで、現在は何が原因で電力密度の向上が制限されているのでしょうか?このホワイト・ペーパーは、このような障壁について詳細に検討し、設計者の皆様がこれらの障壁を打破するのに役立つテクノロジーの例を紹介します。

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電力密度に関連する TI の各種技術の利点

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発熱の低減

シリコンと窒化ガリウム (GaN) を使用する TI の高度なテクノロジーを活用し、デバイスの優れたスイッチング性能を実現します。

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改善された放熱性能

拡張型 HotRod ™ QFN パッケージ、電力用途 WCSP (ウェハー・チップ・スケール・パッケージ)、上部冷却などの高度な冷却テクノロジーを使用して、パッケージから熱を放出します。

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効率の向上

マルチレベルのコンバータ・トポロジーや、高度な電力段ゲート・ドライバで、スイッチング周波数の引き上げと受動部品の小型化を組み合わせ、効率を犠牲にせずに小型化を推進します。

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システムのフットプリントの節減

高度なマルチチップ・モジュール・テクノロジーを使用し、基板面積の節減、基板レイアウトの簡素化、寄生成分の低減を実現します。

電力密度に関する基礎テクノロジーの理解 (「CC」アイコンのクリックで日本語字幕が選択可能)

このトレーニング・シリーズをご覧ください。この中で、電力密度の高いソリューションが重視する 4 つの側面について検討しているほか、それらの具体的な要件に対応する、TI の適切な技術と各種製品を紹介し、高い電力密度を実現する方法の概要を解説しています。

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電力密度に関連する主な製品

GaN (窒化ガリウム) IC LMG3522R030-Q1 プレビュー 車載対応、ドライバと保護機能と温度レポート機能を内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
新製品 ロード・スイッチ TPS22992 アクティブ 調整可能な立ち上がり時間、調整可能な高速出力放電機能搭載、5.5V、6A、10mΩ のロード・スイッチ
降圧モジュール (インダクタ内蔵) TPSM53604 アクティブ 小型の 5.5mm x 5mm x 4mm の Enhanced HotRod™ QFN パッケージに封止、シンプルなフットプリント、36V、4A、降圧パワー・モジュール
新製品 絶縁型 DC/DC コンバータとモジュール UCC14240-Q1 プレビュー 車載対応、トランス内蔵型、1.5W、24V 入力 (Vin)、レギュレーション済み、3kVRMS 絶縁型 DC/DC モジュール

電力密度に関連する主なリファレンス・デザイン

Reference design
GaN ベース、6.6kW、双方向 オンボード・チャージャのリファレンス・デザイン
PMP22650 リファレンス・デザインは、6.6kW の双方向オンボード・チャージャを提示します。このデザインは、同期整流機能付きの 2 相トーテムポール PFC とフル・ブリッジ CLLLC コンバータを搭載しています。CLLLC は周波数変調と位相変調の両方を活用し、必須のレギュレーション範囲全体で出力のレギュレーションを実施します。このデザインは TMS320F28388D マイコンの内部にある単一のプロセッシング・コアを使用して、PFC と CLLLC の両方を制御します。同期整流機能は、同じマイコンに Rogowski (...)
Reference design
2 ~ 4 個のセル・バッテリ向け、統合型 USB Type-C® パワー・デリバリ (PD) と充電のリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、外部 FET をまったく必要とせずに最大 20V、5A の充電に対応し、ソリューション・サイズのかなりの小型化と BOM (部品表) コスト全体の削減に貢献します。また、TPS25750 パワー・デリバリ (PD) コントローラは、BQ25792 バッテリ・チャージャ IC との I2C 通信を取り扱うことができるので、マイクロプロセッサも不要です。この I2C 対応能力と、TPS25750 の Web ベース GUI は、ファームウェア開発プロセスの大幅な簡素化に貢献します。

Reference design
1kW、80 Plus Titanium、GaN CCM トーテム・ポール・ブリッジレス PFC およびハーフ・ブリッジ LLC のリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、サーバー電源 (PSU) とテレコム整流器の各アプリケーションに適した、デジタル制御の小型 1kW AC/DC 電源のデザインです。 この高効率のデザインは、フロントエンドの連続導通モード (CCM) トーテム・ポール・ブリッジレス力率補正 (PFC) 段を含め、2 個のメイン電力段をサポートしています。この PFC 段は LMG341x GaN FET と統合型のドライバを採用しており、広い負荷範囲にわたって効率を改善しているほか、80 Plus Titanium の要件を満たしています。また、このデザインはハーフ・ブリッジ LLC 絶縁型 (...)

電源に関するこれらのトレンドの詳細

最大の動作電圧と最高の信頼性を実現し、安全性が向上。

システムの性能を犠牲にせずに、バッテリ動作期間と保管期間を延長。

電磁波の低減を通じて、システム・コストの削減と、EMI 規格への迅速な適合を実現。

パワー・インテグリティとシグナル・インテグリティの強化を通じて、システム・レベルの保護と精度を改善します。