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Power Supply

Power Supply

クラウドコンピューティングの発展によって、サーバーやストレージ機器、通信機器のスピードやストレージの容量が増大し続けている。これらのシステムでは、プロセッサーやFPGAなどに安定した電力を供給する電源回路の電力効率、電力密度、信頼性のさらなる向上が求められている。そのためには、大電流に対応した高効率なDC-DCコンバーターが欠かせない。

インフィニオンとIRが事業統合したことで、DC-DCコンバーター向け製品のラインアップが一気に拡大した。そして、製品を組み合わせたより効果的なソリューションを提供できるようになった。DC-DCコンバーターは、PWMコントローラー、ゲートドライバー、MOS FETで構成されている。新生インフィニオンでは、これらの個別製品および複数の機能を組み合わせて1パッケージ化した製品などを用意している。お客様のシステム要件に応える製品が必ず見つかる体制が整った(図2)。

図2●DC-DCコンバーター向けの製品
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「OptiMOS™ 5」25V品/30V品

DC-DCへの高い性能要求に対する答えの1つとして、インフィニオンは次世代パワーMOS FET、OptiMOS 5を開発した。OptiMOS 5は、前世代の製品との比較でスイッチング損失(Q switch)が50% 削減され、典型的なサーバー用DC-DCレギュレータでのピーク効率は95%を上回る。同期整流DC-DCコンバーターのローサイド/ハイサイドMOS FETを集積した「Power Block」、ドライバーと2つのMOS FETを集積したインテグレーテッド・パワーステージ「DrMOS 5x5」にも搭載されている。

インテグレーテッド・パワーステージとしては、「DrBlade™」と「PowIRstage®」も用意している。

DrBladeは、パワーパッケージに独自のガルバニック/ラミネート工程を採用し、上面と下面の両方からの放熱を強化した製品である。現在は、第2世代技術「DrBrade2」の製品を市場投入している。今後、より小型化し、内蔵MOSFETもOptiMOS 5に換えた「DrBlade3」を投入する予定である。

PowIRstageには、ゲートドライバーとMOS FETを集積。システムでの要求仕様に応じて、インフィニオン製の製品と使い分けることができる。

幅広い電流レンジをカバー

35A までの電流レンジに向けては、「SupIRBuck®」を用意している。SupIRBuck は、放熱性に優れた3×3mm~5×7mmの小型パッケージの中に、DC-DCコンバーターのほとんどの要素を集積している。同じ大きさのパッケージならば、ピン互換が維持されている。このため、設計変更時にも基板を作り変えることなく対応できる。今後は、システムの動作状況に合わせた柔軟な電力供給を可能にするPMBusに対応した製品も投入する予定である。

35Aを超える電流レンジ向けには、フルデジタルPWMコントローラーおよびパワーステージを用意している。PWMコントローラーには、世界初の電力制御向けフルデジタル・コントローラー「CHiL®」の他にARMコアを搭載したフレキシビリティの高い「Primarion」があり、両製品とも高性能で多くのお客様による採用実績がある。インテル社のマイクロプロセッサー用電源仕様「VR12.5」と「VR13」などに準拠し、同社のリファレンスボードにも採用されている。これらの規格は逐次変更されているが、変更後の規格にも迅速に対応する。

AC/DCコンバーター
北爪 昇氏
インフィニオン テクノロジーズ ジャパン パワーマネジメント& マルチマーケット事業本部 パワーマネジメント& ディスクリート セクションヘッド

LED 照明やパソコン、液晶テレビなど直流電源で回路を駆動するシステムは多い。ただし、求められる直流電源の仕様は千差万別である。交流電源から多様な直流電源を作り出すAC/DCコンバーターのフレキシブルなプラットフォーム。これが「.dp」である。

.dpでは、コントローラーのコード中のパラメータやアルゴリズムを変更することで、さまざまな仕様の直流電源を、多様な利用シーンに合わせてフレキシブルに出力できる。これによって、システムの稼働状況に応じた最適な変換モードへの変更、多品種生産での部品の共通化、アルゴリズムの更新による継続的な効率改善などができる。

.dpは、既に第2世代に入った実績のある技術である。ADコンバーター、高電圧スタートアップセル、保護回路、ゲートドライバーを集積した、交流電源を補助回路無しで入力できるコントローラーとして提供している。LED 照明に向けた「DP2A」と、テレビなどに向けた「DP2B」がある。

AC/DCコンバーターの構成に使われるMOS FETもさらなる進化を遂げている。インフィニオンは、スーパージャンクション構造を採用してSiの限界を超える低いオン抵抗を実現した「CoolMOS™」で、新製品を投入した。プレーナー構造のMOS FETとコストで対抗できる民生機器での利用をターゲットとした「CE」、性能とコストのバランスに優れた「P6」、そして最高性能の「C7」の600V版である。これまで最もオン抵抗が低い製品は45mΩだったが、C7では19mΩにまで低減できた。インフィニオンは、既に第8世代のチップも開発、2016年の市場投入を目指している。

LED照明
 

建物の中の照明は、個々の空間を効果的かつ効率よく照らし出す、複数のLED照明を組み合わせたシステムへと進化した。インフィニオンは、こうした照明の進化に応える2つのLED照明用ソリューションを用意している。

ひとつは、40W~300Wの照明システムに対応した最大95%の高効率性を誇るLED照明制御用コントローラー「ICL5101」。PFCとLLCのコントローラーを集積し、それぞれを別個に必要とする従来構成に比べて、部品点数を約25%削減できる。既に量産を開始している。

もうひとつは、今後投入する予定のFPCとPFC機能付きフライバックAC/DCコンバーターに対応するデジタルのコントローラー「ICL8105」。.dpをベースにしており、その柔軟性を生かして自在な調光ができるようにしている。

再生可能エネルギー

パワー半導体の動作環境を整えるため、メガソーラー用インバーターのような高出力の応用では、パッケージ技術が重要になる。インフィニオンは、豊富な利用実績に裏打ちされた高度なパッケージ技術を数多く保有している。

例えば、パッケージとヒートシンクの間に塗る放熱グリースに代わる材料TIM(Thermal Interface Material)。ハンダ槽を汚す、高温下で分離・劣化したり、流れ出すといった従来グリースが抱えていた課題を解決する。

また、複数チップで構成するモジュールの回路パターンを変更しても、基板上の好きな場所に端子を作ることができる「EasyPACK」というパッケージもある。その他、高温下や振動下で故障の原因となりやすいハンダ付け部分をなくす圧接構造など、仔細にわたる工夫が製品の随所に盛り込まれている。

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インフィニオン テクノロジーズ ジャパン株式会社

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