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スイッチング電源の最新動向 ―デジタル制御技術の進化、新エネルギ源との融合― |
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長崎大学 大学院生産科学研究科 教授 松尾 博文 氏
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講演概要
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ここ数年、スイッチング電源のデジタル化に注目が集まっている。本講では、この動きへの理解を深めるために、VCOや高速DSPなどの各種技術を利用したデジタル制御方式のスイッチング電源に関する最新技術動向を紹介する。
また、石油価格の高騰や自然環境への影響の問題から、太陽電池や燃料電池などの新エネルギ源を組み込んだ電源システムについての検討が進んでいる。こうしたシステムでは、高い効率をいかに実現するかが重要となる。この種の電源システムにおけるスイッチング電源の活用例を示すとともに、最適動作点追尾法といった最新技術についても触れる。
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講演者略歴
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1969年に大阪府立大学工学部電子工学科を卒業。1977年に九州大学大学院工学研究科 電子工学専攻博士課程を修了し、1977年から長崎大学工学部に勤務する。現在、同大学大学院 生産科学研究科で教授を務めている。スイッチング電源やアクティブフィルタなどのパワー電子回路や、DSP/CPUなどを用いたインテリジェント電子回路、太陽電池/燃料電池などを用いた分散型発電システムなどの研究に従事している。
1998年に日本電気科学技術奨励委員会よりオーム技術賞を受賞。IEEEフェロー（2000年）、電子情報通信学会IEICEフェロー（2005年）。
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| マルチチップ・モジュール化した小型DC-DCコンバータ技術 |
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インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン株式会社
技術部 吉岡 均 氏 |
| 講演概要 |
| CPUやFPGAなどに電力を供給するDC-DCコンバータには、大電力化、高速動作、高効率が求められている。こうした要求を満足するDC-DCコンバータをディスクリート部品で構成するには、アナログ回路設計のノウハウが必要になり、設計時間もかかる。米International Rectifier（IR）社では、PWMコントロールICチップと、2個の出力パワーMOSFETチップを1つの小型パッケージに収めたマルチチップ・モジュール（MCM）の開発を進めている。これを利用すれば、PWMパルス出力を直流に変換するためのコイルとコンデンサを外付けするだけで、DC-DCコンバータを簡単に構成できる。MCMにする利点は、最適な特性の半導体チップを組み合わせられることである。特に、数A以上の出力電流が必要となる用途や高効率が要求される用途では、MCMが最適解だと言えよう。本講演では、IR社のMCMの特性と周辺回路構成について紹介する。
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| 講演者略歴 |
| スイッチング電源メーカーにおいて、ソフトスイッチング技術やインバータ回路など、20年間以上の豊富な経験を持つ。この経験を生かし、現在はインターナショナル・レクティファイアー・ジャパンにおいて、AC-DCスイッチング電源やDC-DCコンバータなどに用いるパワーデバイスの技術サポートを担当している。技術雑誌への寄稿者や、技術セミナーの講師などの形でも活躍中。 |
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| パワーMOSFETの開発動向：小型化、低損失化 |
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株式会社 東芝 セミコンダクター社
ディスクリート半導体事業部 パワー半導体応用技術部
部長 山川 功 氏
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| 講演概要 |
| スイッチング電源内で主スイッチ素子として広く使用されるパワーMOSFETは、微細化技術と最適設計技術が進展した結果、新構造の導入などによるスイッチング性能の向上、オン抵抗の低減などの形で特性改善が進んでいる。本講演では、まずパワーMOSFET全般の最新の開発動向について述べる。続いて、AC入力電源に使用される中高耐圧MOSFETについて、新構造であるスーパージャンクション型を含む開発動向を紹介する。さらに、DC-DCコンバータ用の高速低耐圧MOSFETの開発動向について、小型パッケージ化技術を含めて解説する。
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| 講演者略歴 |
| （株）東芝にてスイッチングトランジスタ、整流素子、パワーMOSFETなど長くパワー半導体の開発・応用技術関連業務に従事。現在は東芝 セミコンダクター社ディスクリート事業部パワー半導体応用部にて、パワー半導体全般の開発企画、応用技術などを担当。
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| IC製品の動向に見るデジタル電源の市場性 |
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| 米Darnell Group社 プレジデント Jeff Shepard 氏 |
| 講演概要 |
米Darnell Group社はデジタル電源ICの市場動向に関する詳細な定量分析を実施している。
本講演では、製品/技術ライフサイクルの観点からデジタル電源ICの現状について分析した結果を報告する。それを通して、「デジタル電源はいつ『黎明期』から『成長期』へと転換するのか？」、「今後数年間のデジタル電源ICの潜在的収益性はどのくらいの規模に上るのか？」、「価格曲線の不連続性から見て、今後の価格動向はどうなるのか」といったことについての予測を示す。 |
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| 講演者略歴 |
Jeff Shepard氏は27年間にわたりパワーエレクトロニクスの分野で活動を行っており、1991年に設立されたDarnell Group社の創設者でプレジデント兼発行人を務めている。それ以前は、「Powertechniques Magazine」誌の創設者兼編集者や米LH Research社のマーケティングマネジャ、米JETA Power Systems社の共同創設者、「Electronic Engineering Times」誌のシニアテクノロジーエディタなどを歴任している。
最近では、「IEEE APEC 2007」において基調講演を行ったほか、「Digital Power Europe Conference」でも講演を行っている。また、IEEEと「Society of Automotive Engineers」のメンバーであり、米Prentice Hall社から出版された「Power Supplies（発行：米Prentice Hall社）」をはじめ、多くの論文や記事を執筆している。 |
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| FPGA向け電源ソリューション
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東京エレクトロンデバイス株式会社
ゼネラルプロダクト事業部 ゼネラルプロダクト1部
青木 友宏 氏
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| 講演概要 |
| FPGAの進化に伴い、電圧精度や応答特性をはじめとする電源に対する要求が非常に厳しくなってきている。本講演では、FPGA向けの電源を設計する際に留意すべき項目を抽出し、その留意点をクリアにすることが可能な最新技術とパワーデバイスを紹介する。また、それら最新FPGAを用いたボード開発を例にとり、すぐに電源の設計に取りかかれるようにするためのポイントを明らかにする。
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| 講演者略歴 |
| アナログ製品の専任技術担当者として、アプリケーション設計における周辺部品を含めたアナログ回路の提案や、回路トラブルなどの諸問題を解決するためのサポート業務に従事。今回、東京エレクトロンデバイスが設計・販売を行った最新FPGA基板において、電源回路部分の設計を担当。 |
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| DC-DCコンバータの使いこなし術―部品選択と基板設計のポイントを明かす― |
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日本テキサス・インスツルメンツ株式会社
営業・技術本部 ハイパフォーマンス アナログビジネス
パワーマネジメントビジネス推進部
主任技師 工学博士 財津 俊行 氏 |
| 講演概要 |
| 1つのパッケージ内にパワートランジスタや補償回路も備えるDC-DCコンバータは、個別構成のものに対して使いやすいことから非常に人気が高い。しかし、その性能を最大限に引き出すには、外付け部品や基板レイアウトについて細心の注意を払う必要がある。本講演では、外付け部品の選択時や、回路/レイアウトの設計時に必要となる注意点について説明する。特に、レイアウトについては、良い例と悪い例を具体的に示し、両者の違いによって繊細な回路にどのような影響が及ぶのかを詳細に解説する。 |
| 講演者略歴 |
| 1985年、NEC（株）に入社、通信用電源の開発に従事。1993年、米バージニア工科大学客員研究員。1997年、圧電トランスを用いた電源の研究で九州大学より博士号を授与。2000年、日本ルーセントテクノロジー（株）においてパワーシステムズデザインセンター長。2001年、TDK（株）で通信用電源のマーケティングに従事。2004年、米TDK Innoveta社でマーケティングディレクタとして立ち上げに参画。2006年、米Texas Instruments社で電源のアプリケーションに従事。2007年8月より日本テキサス・インスツルメンツで電源のアプリケーションに従事。工学博士。
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| エネルギ収集のための電源管理回路の設計/最適化 |
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| IMEC INTEGSYS/WATS部門 グループリーダー 博士 Patrick Merken 氏
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| 講演概要 |
| 無線センサーノードでは、外部から電源供給を受けなくても動作できる自立型電源「Power autonomy」が強く求められている。このPower autonomyの代表的な例が太陽電池だが、それ以外にも熱を電力に変換する熱ハーベスタを用いる手法がある。IMECは、熱ハーベスタの電圧変換回路に段数可変のチャージポンプを利用したDC-DCコンバータを用いて82％の変換効率を実現した。また、消費電力の少ない電源制御回路を採用することで、熱ハーベスタ全体で58％の変換効率を達成している。本講演では、そのDC-DCコンバータの最適化手法と電源制御回路の概要を紹介する。
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| 講演者略歴 |
Patrick Merken博士はベルギー Royal Military Academyの教授および、IMECのプリンシパル・リサーチャーを務めている。現在は、自律センサー・ノード（センサー・フロントエンド、エネルギー・ハーベスタ）の中核となる技術に関する研究に従事。また、低ノイズ、低電力のセンサー技術、および極低温回路の設計・実装にも焦点を当てた研究を進めており、これらの分野において、学会や専門誌で50以上の論文を執筆・共同執筆している。さらに、センサー・フロントエンドの開発によって、European Space Agency（ESA）の要となる任務に貢献している。
1988年にベルギー・ブラッセルのRoyal Military Academy 科学技術部門より電気工学の学位を取得。1996年にベルギー Leuven大学よりマイクロエレクトロニクスおよび物質科学における物理学の工学修士号を取得。また、同大学より、III−V族半導体およびシリコン CMOS VLSI回路のハイブリッド集積に関する電気工学の博士号を取得している。
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