ここでは、PMICの�dLinear Technology、Qualcommと共同で���]充電�_(d│)を開発しているPower Integration、プログラマブル電源のExar、AlteraのSoC/FPGA向け電源、さらにLED��電源ともいうべきLEDドライバのDialog Semiconductor社の�Q����を紹介する。

Linearはエネルギーハーベスティングからバッテリマネジメント、同期�D流、PoEなど、さまざまな電源ICを?y┐n)���化し��けている。それもモノリシックICだけではなく、�p動����までICパッケージに実�◆ι��Vしたµモジュールなど、チップ���]の�i工��からパッケージ後工��まで�貭湘�合で行う。�i工��とはいえ微細なプロセスは��く使わないため、高価な設��投�@はそれほど��要としない。

サーバーシステム��の電源は、最先端のプロセッサを使うため、1.0V�i後と低電圧ながら消�J電流が10Aを��えることもある。��にマイクロプロセッサやFPGAなどの微細化デバイスは、定格電流が�j(lu┛)きいため、デバイスの�Zくに電源を��きノイズの発�擇鰺泙─���常動作を確保する。同社のµモジュール����は、デジタル的に�U(ku┛)御するためのI2CやPMBusとのインタフェースや、設定条�Pをダイナミックに変えるためのEEPROMメモリなどを集積したICと、数��Aを出��するためのパワーMOSFETを1パッケージに集積している。LinearのLTM4676は、最�j(lu┛)13Aの電流出��を二つ�eち、この2チャンネルを1チャンネルに�Jねると26Aを出��する。さらに、LTM4676を4個接��して、最�j(lu┛)出��100Aというデジタル電源を作ることができる。�QICチップの�Xバランスを考慮した設��をしているためにこういった並�`動作が可�Δ砲覆襦�

Linearは、Ethernet�屬謀杜�を乗せて電源としても使えるPoE�\術にも��を入れている。今�v、Ethernetケーブルに乗せて送られてきた交流電��を�D流するためのブリッジ�v路において、��来のダイオードに代わり、パワーMOSFETを��いた。このことでダイオードの順��(sh┫)向電圧ロスはなくなり電����失は小さくなる。MOSFETを使った同期�D流コントローラLT4321は、ダイオードを使うブリッジでは1.1A流して1.72W消�Jしたが、それよりも１ケタ�Zく小さく、0.15W��度の電��で済むことがわかった(図1)。

図1　パワーMOSFETを�W(w┌ng)��した同期�D流はダイオード�D流より消�J電��が少ない　出�Z：Linear Technology

Power IntegrationはAC-DC��の電源で定�hのある会社だが、このほどQualcommと共同で、��来の���]充電よりもさらに�]時間でLiイオン電池を充電できるQualcomm Quick Charge 2.0仕様の電源��ICを開発した。電池容量3300mAHのスマートフォン��充電�_(d│)で30分経�圓垢襪函Å�来の充電�_(d│)だと10%、Quick Charge 1.0では30%、今�vの2.0では60%充電されている。この�\術は、�J�TのUSB充電�_(d│)に比べ充電時間の�]縮だけではなく、USB充電��格を�W(w┌ng)��でき、しかもQualcommのチップセットがサポートしている。充電��アクセサリはQualcommのエコシステムを通じて入�}可�Δ任△襦�

開発した充電��IC、ChiPhyファミリーは、同社のAC-DCスイッチングレギュレータと�k緒に充電�_(d│)アダプタに実�△垢襦��k��(sh┫)、スマホ�笋砲蓮�Qualcommのチップセット(コプロセッサ)にプロトコル（図2のQuick Charge 2.0 Protocol）を内�鼎靴討�く。図2のD+とD-のUSBデータラインを�W(w┌ng)��して、このコプロセッサがタイミングと電圧情報のプロトコルをアダプタ(図2の左)�笋冒�出し、アダプタ内のChiPhyがそのデータに��って、��圧した電圧を供給する。その調�Dした電圧をスマホに送る。このようにして、充電で送るべき電圧とそのタイミングが��まり、スマホは最適な充電電圧、時間で充電される。

図2 スマホの���]充電��のチップセット　出�Z：Power Integration

アナログおよびミクストシグナル半導��メーカーのExarは、デジタル�U(ku┛)御のパワーマネジメントIC、��に電源電圧やスイッチング周�S数を変えられるプログラマブル電源の開発に��を入れている。デジタル�U(ku┛)御が可�Δ任△襪燭瓠∪瀋螢僖薀瓠璽燭�EEPROMなどの不ｧ発性メモリにストアするだけで済む。このため、外�陲��p動����の点数がアナログ��(sh┫)式よりも少ない。出��4チャンネルのPWM�U(ku┛)御でアナログとデジタルを比較するとアナログ�U(ku┛)御では148個��要だったが、デジタル�U(ku┛)御ICのXRP7724では33個で済んだという(図3)。

図3　デジタルPWMの��(sh┫)がアナログPWMより�v路����を少なくできる　出�Z：Exar

Exarはユーザーが�~単にプログラムできるようにするため、設��しやすいLook-and-feel画�Cを�eつツールPower Architect 5.0を���Tしている。量�桵のXRP6670（可変周�S数300kHz〜2.5MHz、3A）PWMステップダウンレギュレータに加え、25AのPOL電源として使えるステップダウンコンバータXRP6141を開発中だ。XRP6141は、0.6Vまで出��電圧を�U(ku┛)御でき、2A/3Aのゲートドライバを内�鼎靴討い襦�COT（Constant On-Time）�U(ku┛)御のOn-timeを150ns〜2µAの�J(r┬n)囲でプログラム可�Δ世箸靴討い襦�さらに4出��のプログラマブル電源XRP7720も開発している。これはデジタルPWM(パルス幅変調)、デジタルPFM�U(ku┛)御のバックコンバータで、106kHz〜1.2MHzでスイッチング周�S数を変えられる。

PMICは、28nmといった微細で高性�Δ�SoCやFPGA��には、デバイスの�Zくに配��させなければ、低電圧・�j(lu┛)電流のスイッチング動作によって、ボード�屬梁召��v路に供給される電流や電圧が�j(lu┛)きく変化する恐れがある。半導��デバイスの周りにPMICをどのように配��して、デバイスの性�Δ鮑能j(lu┛)限に引き出すか、この設��を容易にするためAlteraはリファレンスデザインをリリースした。これを使うと、SoCやFPGAとPMIC電源による低ノイズの電源を設��できるだけではなく、�v路�C積を最�j(lu┛)50%、電����失は最�j(lu┛)35%��(f┫)らすことができる。

図4　Alteraが提供する電源を含めたSoC/FPGAリファレンスボード

AlteraはCyclone V　SoCに加え、Stratix V GXおよびArria V GT、Cyclone V GXの�QFPGA��のリファレンスボードも2013�Q中に提供する。

�k口にLEDドライバと言っても様々な����がある。Dialog Semiconductorは、低コストで調光なしの����、調光機�Δ鮟室造気擦�����、��命の�]いAl電解コンデンサを排除した����など、さまざまなLEDドライバを扱っている。

このほど、同社は、無線でデジタル調光できる����iW6401とそのシリーズの基本となるプラットフォームsmarteXiteを発表した。このプラットフォームでは、無線通信と光センサーで��るさを�U(ku┛)御できる。さらにデジタル調光のためのプロトコルLedotronや複数の調光インタフェースを基本として�△┐討い襦�

今�vの新����iW6401には�Y��のI2Cインタフェースに加え、Bluetooth Smart、Wi-Fi、ZigBeeなどのワイヤレスモジュールのフロントエンドを集積している。iPhoneのアプリからBluetoothを使ってランプの��るさを調�Dすることもできる。東�Bで開かれた記�v会見では、リファレンスデザインのデモンストレーションを行った(図5)。このチップにも加�X防�V��の保護�v路は含んでいる。

図5　Dialogによる iW6401のデモ

照����LED電球は、低コスト��であろうとも高�a(b┳)発�Xによる���uは禁�颪任△襦�このため、定格の�a(b┳)度を��えないような�U(ku┛)御�v路を?y┐n)△┐織船奪廚魍�発している。��に�W井にはめ込むタイプのLED照��は、放�Xが�Kいため、接合�a(b┳)度Tjが��容値を��える恐れがある。そのような場合には、ディレーティングによって出��電流を落とすようにする。ディレーティングではなく、サーマルシャットダウンにすると照��が突��暗くなってしまう。LEDドライバがどのような設��場所に使われてもよいようにするため、このディレーティング�}法を使うことになる。コストとの兼ね合いが今後の課��となりそうだ。

参考�@料
1. ����化相次ぐハードウエアのプログラマブルIC〜EuroAsia2013から(1) (2013/10/29)
2. 組み込みシステムになびくAMD/IPextreme/Mentor〜EuroAsia2013から(2) (2013/11/06)