最新リードレス電源のノイズ対策技術

スイッチング電源ICの基板実装技術

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リードレス電源ICの特徴

リードレス電源ICは，端子が外部に露出していない構造をもつパッケージです．この設計により，寄生インダクタンスが低減され，高周波特性の向上やノイズ抑制が可能です．代表的な例としてQFN（Quad Flat No-lead）やLGA（Land Grid Array）などがあります．

MOSFETを採用した最新のリードレス電源ICでは，ゲート駆動技術によりリンギングを抑制し，低ノイズ動作を実現しています．また，周波数拡散機能を活用することで，伝導ノイズや放射エミッションの低減が可能です．

ノイズ対策技術

MOSFETの駆動時にはリンギングが発生しやすいため，以下の対策が重要です：

1. ゲート駆動技術を用いてスイッチング波形を最適化する
2. スイッチング周波数を変動させる周波数拡散機能を活用する
3. 基板設計でグラウンド層を適切に配置し，EMI対策を強化する

基板設計で考慮すべき要素

リードレス電源ICを基板に実装する際には以下の要素を考慮する必要があります：

1. 入力キャパシタをIC近くに配置してホット・ループを最小化する
2. 放熱対策として十分な銅箔面積を確保する
3. 多層基板設計でグラウンド層を適切に配置する

周波数拡散機能の利点

周波数拡散機能はスイッチング周波数を一定範囲で変動させることでノイズ低減効果を得る技術です．この機能により，伝導ノイズや放射エミッションが抑制されます．ただし，出力リプル電圧への影響もあるため慎重な設定が必要です．

最新のリードレス電源ICは，小型化と高効率化に加え，ノイズ対策技術が進化しています．基板設計では寄生インダクタンス低減や放熱対策だけでなく，周波数拡散機能によるノイズ抑制も重要です．これらの知識を活用し，安全で高性能な電子機器設計を目指すことが求められます．

周波数拡散機能とは

周波数拡散機能はスイッチング周波数を一定範囲で変動させることでノイズ低減効果を得る技術です．具体的には，スイッチング周波数を2MHzから2.3MHzまで変動させることで伝導ノイズや放射エミッションが抑制されます．

ゲート駆動技術の利点

MOSFET駆動時にはリンギングが発生しやすいため，以下の利点があります：

1. スイッチング波形の最適化によるリンギング抑制
2. EMI対策効果による信号品質向上
3. 高周波環境下でも安定した動作が可能になる

〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 2003年　パデュー大学大学院を卒業
• 2007年　リニアテクノロジー株式会社にFAEとして入社
• 2017年　アナログ・デバイセズ株式会社 車載ビジネス・デブロップメント・スペシャリスト．主に新製品の企画や開発に携わる

著書

1. ［VOD］小型＆高出力！高効率電源設計のためのSiC/GaNトランジスタ活用 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】，ZEPエンジニアリング株式会社．

参考文献

1. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD/KIT/data］一緒に作る！LLC絶縁トランス×超高効率・低雑音電源 完全キット，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］ Before After！ ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
7. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
8. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
9. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング株式会社．