電源IC内部の高感度アナログ部に着目

スイッチング電源ICの基板実装技術

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電源IC内部の高感度アナログ部の重要性

電源IC内部には，ディジタル回路，アナログ回路，電力回路の3つの主要ブロックがあります．このうち，アナログ回路部分は非常に高感度であり，外来ノイズや内部ノイズの影響を受けやすい特徴があります．特に，分圧抵抗やOPアンプ入力部などの高インピーダンス領域は，微小な電流や電圧変動によっても動作が不安定になる可能性があります．

以下がアナログ部設計時に考慮すべきポイントです

1. 高インピーダンス配線：できるだけ短くし，ノイズ影響を最小化する
2. 分圧抵抗配置：キャパシタ近傍に配置し，配線長を最適化する
3. ノイズ対策：シールドやグラウンド分離を活用

スイッチング電源ICの基板実装技術

基板実装では，アナログ回路とほかの回路（ディジタル回路や電力回路）間の干渉を防ぐことが重要です．以下の設計指針が推奨されます

1. レイアウト分離：アナログ信号経路と脈動電流ループを物理的に分離する
2. グラウンド設計：アナログ・グラウンドとパワー・グラウンドを分離し，ノイズ経路を制御する
3. デカップリング・キャパシタ：高周波および低周波ノイズを効果的に抑制するために適切に配置する

これらの対策により，高感度アナログ部へのノイズ干渉を最小化し，出力電圧の安定性を確保できます．

高感度アナログ部とノイズ対策

高感度アナログ部は以下の特徴をもちます

1. 高インピーダンス：外来ノイズや内部ノイズに非常に敏感
2. 微小信号処理：微小な変化が大きな影響を及ぼす可能性がある
3. 安定性確保：適切な配線設計と部品配置が必要

ノイズ対策として以下が有効です

1. シールド：外来ノイズから信号経路を保護する
2. グラウンド分離：異なる回路間での干渉を防ぐ
3. デカップリング・キャパシタ：高周波および低周波成分を除去する

基板実装技術の要点

基板実装では以下の技術が重要です

1. 脈動電流ループ制御：スイッチング・ノード周辺で寄生インダクタンスを低減する
2. 熱管理設計：発熱源近傍にサーマル・ビアやヒートシンクを配置する
3. 信号経路最適化：配線長を最小化し，不要な寄生容量やインダクタンスを抑える

これらの技術は，高性能かつ安定したスイッチング電源設計に不可欠です．〈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．