家庭の電動工具から運転する自動車に至るまで、すべての電子システムは、目に見えない存在である、信頼性の高い電圧レギュレーションに依存しています。それがなければ、プロセッサーはクラッシュし、センサーは誤った値を読み取り、バッテリーは急速に消耗してしまいます。
オンセミは、この基盤を完璧にするために長年にわたり取り組んできました。ラジオやテレビに電力を供給していた従来型レギュレータから、電動工具、医療機器、自律走行車を確実に動作させる今日の高精度な低ドロップアウトレギュレータ（LDO）まで、その範囲は多岐にわたります。本ブログでは、従来型レギュレータの普遍的な有用性と、オンセミの最新LDO製品に備わっている高度な機能を取り上げます。
従来型電圧レギュレータ：依然として有用、今なお信頼できる
AI時代以前、リニアレギュレータとスイッチングレギュレータは、以下のような強みを活かして、民生用電子機器や産業システムを陰で支えていました。
より高度なソリューションが登場している現在でも、従来型レギュレータは、スペース、コスト、複雑さをできる限り抑える要求のある設計において、依然として欠かせない存在です。しかし、性能要求が高まり、精度が最重要となるにつれて、新しいクラスのレギュレータが前面に登場しています。
LDOの台頭：高精度と高性能の両立
「低ドロップアウト」特性とは、適切なレギュレーションを行うために入力と出力の間に必要な最小の電圧差を指します。バッテリー動作機器やエネルギーに敏感なアプリケーションでは、わずかな電圧差でも影響を受けるため、これは非常に重要です。
アプリケーション例
- ウェアラブルおよびIoTデバイス：バッテリーの放電電圧により近い電圧で動作させることで、バッテリー寿命を延長します
- 医療用電子機器：感度の高いセンサーやアナログフロントエンドに対して、クリーンで安定した電力を供給します
- 車載システム：ノイズの多い環境において、最小限の追加リソースで電圧を安定化させます
LDOは、特にノイズに敏感なアナログ回路やRF回路が含まれる最新の電子機器において、不可欠な存在となっています。オンセミのLDOポートフォリオは、広いVIN範囲、高い電源電圧変動除去比（PSRR）、そして高速過渡応答という、次世代の電源レギュレーションを特徴づける、以下の3つの重要な機能において他を凌駕しています。
広いVIN範囲 - オンセミのLDOは広い入力電圧範囲をサポートしており、設計者はさまざまな電源電圧を持つシステムで使用できます。3VIN～65VINの範囲に対応できる柔軟性を備えているため、電源アーキテクチャーが簡素化され、複数のレギュレータタイプを使用する必要が少なくなります。
高いPSRR - 高いPSRRは、電源ノイズが性能を低下させる可能性があるオーディオ、RF、高精度アナログなどのアプリケーションで不可欠です。オンセミのLDOは、上流電源からのリップルやノイズを効果的に抑制し、クリーンで安定した出力電圧を実現します。オンセミは、NCP160で最大98dBのPSRRを提供し、車載アプリケーション向けにはNCV8160が98dBを提供しています。
高速過渡応答 - LDOから電力を供給されているデバイスがモードを切り替えるとき、例えば、スリープからアクティブに切り替わるときに、電流要求が急激に増加することがあります。これにより、出力電圧に一時的な乱れが生じます。電圧過渡の間は、この動的事象に対処する上でLDOの高速応答が重要です。
過渡応答が重要である理由
負荷電流が急激に増加したとき、LDOは安定した電圧を維持するためにその出力を迅速に調整する必要があります。過渡応答が不十分な場合、電圧アンダーシュートが発生し、プロセッサーの誤動作やリセット、データ破損、性能や信頼性の低下が生じる可能性があります。NCP5662は、負荷変動に非常に迅速に反応し、最大2A出力において1～3usで回復して、電圧のディップやオーバーシュートを最小限に抑えます。これにより、高感度なデジタルコンポーネントの安定した動作が確保され、大型出力コンデンサの必要性が減り、基板スペースとコストが節約されます。さらにレギュレータが過剰な補償を行ったり電力を浪費したりしないため、バッテリー効率が向上します。
車載向け設計：悪条件下でも高い信頼性
車載システムは、極端な熱、振動、電圧スパイクといった条件下で動作するため、信頼性は妥協できません。オンセミの車載LDOは、AEC Q100認証と堅牢な保護機能により、この課題に対応しています。
- 広い温度範囲：グレード0からグレード3まで、最大+150℃で動作し、ボンネットの中と車室内の両方の環境に最適です
- 内蔵保護機能：バッテリー逆接続、短絡、およびサーマルシャットダウン保護機能により、外部コンポーネントが削減され、スペースとコストを節約しながらシステムの回復力を強化します
- スマートな安全機能：プログラム可能なリセット遅延と早期警告出力により、ECUや安全性が重要となるモジュールでの、安全な起動と故障検出を実行します
- 広い入力電圧： 最大90Vのバッテリーに直接接続して、追加回路なしで過渡現象に対応します。
- コンパクトなパッケージ：DFN、DPAK、SOIC、およびTSOP形式は、スペースが限られたPCB上で高い放熱効率を実現します
オンセミのLDOは、インスツルメントクラスターからカメラシステム、ボディ制御ユニットに至るまで、最新の車載電子機器に要求されるクリーンで信頼性の高い電力を供給します。
トラッキングLDO：完璧な同期
トラッキングLDOは、別のレールの電圧を追従するように設計された特殊なクラスのレギュレータであり、一定のオフセットまたは比率を維持します。トラッキングLDOレギュレータにおけるトラッキング正確度とは、出力電圧が基準電圧または別の電源レールにどの程度厳密に追従するかを指します。これは、複数の電圧ドメインが適切な動作を確保し、コンポーネントの損傷を避けるために、正確な関係を維持する必要があるシステムにおいて特に重要です。NCV8184は、70mAの供給が可能で、リファレンス入力に対して精緻に追従する（±3 mV）調整可能なバッファ付き出力電圧を提供する、低ドロップアウトトラッキングレギュレータです。このデバイスは特に以下の用途に有用です。
- 車載センサーアプリケーション：オフボードセンサー、長距離ケーブル配線、および電圧同期
- FPGAおよびASICの電源シーケンス
- DDRメモリシステム
- マルチレールアナログフロントエンド
トラッキングLDOの利点
簡素なシーケンス：VREF/ENABLEピンにより、適切な起動およびシャットダウンの順序を指定します。ストレスの低減：レール間の電圧差を最小限に抑え、コンポーネントを保護します。システムの安定性向上：電源ドメイン全体で一貫した電圧関係を維持します。オンセミのトラッキングLDOは、高い精度と柔軟性を備え、精緻な電力調整が要求される複雑なシステムに最適です。
トラッキングLDOは以下の車載アプリケーションで使用されています。
- 車両全体でオフボードセンサーに正確な電力を供給：センサーの正確度はトラッカーの正確度に依存します。
- トラッキングLDOとセンサー間のケーブル配線の故障に対する堅牢な保護を提供：ケーブルにはグランド系やバッテリー系の故障が生じやすいものです。
Treo LDO - 新世代の高性能リニアレギュレータ
オンセミのアナログ/ミクスドシグナル向け65nm BCDプロセスである「Treo」をプラットフォームとして活用したLDOには、T30LMPSR131やT30LAPSR165などがあります。これらは、要求の厳しい車載および産業用アプリケーション向けに設計された新世代の高性能リニアレギュレータです。これらのデバイスは、オンセミの先進的な65nm Bipolar-CMOS-DMOS（BCD）プロセスで製造され、超高速な過渡応答、低いドロップアウト電圧、堅牢な熱性能をコンパクトなパッケージで実現しています。例えばT30LAPSR165は、わずか26 mVのドロップアウト電圧で最大300 mAを供給し、1 µsの過渡応答時間を達成しており、高速サンプリングレートまたは動的な負荷条件が要求されるシステムに最適です。
これらのTreo LDOは、ノイズに敏感な環境向けに最適化されており、高いPSRRと非常に低い出力ノイズを特徴とし、アナログセンサー、ADASモジュール、高精度制御システムへの電力供給に不可欠です。低い静止電流と広い入力電圧範囲（Treoプラットフォーム全体で最大90V）により、常時稼働と高電圧の両方の車載サブシステムに適しています。
さらに、Treoプラットフォームのモジュラーアーキテクチャーは、パワーマネジメント、センシング、通信機能のシームレスな統合を可能にし、システムの複雑さを低減するとともに、市場投入までの時間を短縮します。Treo LDOは、サーマルシャットダウン、過電流保護、逆接続耐性などの内蔵保護機能により、外付けコンポーネントの要件を最小限に抑えながら、システムの信頼性を向上させます。
オンセミの電圧レギュレータおよびLDO電圧レギュレータで未来を切り開く
従来型レギュレータからTreo LDOに至るまで、オンセミのポートフォリオは、よりスマートで信頼性が高く、効率的なシステム設計を可能にします。民生用電子機器、産業オートメーション、次世代車両のどれを設計している場合でも、当社のレギュレータは以下の価値を提供します。
- 信頼できる性能
- 頼れる保護機能
- 将来の課題に対応する柔軟性
オンセミの低ドロップアウトレギュレータが、お客様の次のイノベーションをどのように支えるかをご確認ください。
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