この投稿では、ADIのSilent Switcherテクノロジに関するウェビナーの主な要点とよくある質問を取り上げます。ウェビナー、リソース、関連コンテンツへのリンクは投稿の最後に記載されています。録画されたウェビナーを視聴登録をされたお客様には、PowerPointのプレゼンテーションのコピーが提供されます。
ウェビナー情報
会社名： ADI（Analog Devices Inc.）
開催日： 2023年2月16日
講師： Daniel Cheng - シニアマネージャ－、デザインエンジニアリング
- Daniel Chengは、ADIのマルチマーケットパワービジネスユニットのシニアマネージャーです。高性能降圧スイッチングレギュレータと革新的なSilent Switcherテクノロジの開発チームを率いています。2007年にLinear Technologyに入社し、2017年の買収以来ADIに在籍。カリフォルニア大学バークレー校コンピュータサイエンスにおける電気工学の学位を取得しています。
SSテクノロジ - ウェビナーのプレゼンテーションの抜粋
主な要点：
1) Silent Switcher 1
- 超低EMIエミッション
- 高スイッチング周波数（fsw）において高効率
2) Silent Switcher 2（次世代）
- 小さなソリューションサイズを実現する集積化コンデンサ
- ホットループを内部のグランドプレーンに接地することにより、EMIを低減
- 外付け部品が少なく、PCBレイアウトの影響を受けにくい
3) Silent Switcher 3（New）
- SS2と同じ利点で、0.1Hz～100kHzの範囲の超低LFノイズを改善
- 超高速過渡応答
ADIの特許であるSilent Switcher®テクノロジは、ボンドワイヤから銅ピラー付きフリップチップへの内部設計変更により、寄生インダクタンスを低減しています。高調波のエネルギーは、「ホットループ」を2つの小さなループに分割することで低減されています。EMIの防止は2つのループが互いの電界を打ち消し合うことで達成されます。内部スイッチドライバにより、スイッチング電力損失を最小限に抑え、高速でクリーンなスイッチングエッジを実現します。このウェビナーでは、SS1、SS2、SS3のSS（Silent Switcher）テクノロジに焦点を当てます。SS-PMBusファミリには、PMBus経由のデジタルプログラマビリティテレメトリが追加されています。このファミリについては、後日説明します。
ウェビナーのプレゼンテーションのSSの抜粋
LT8614に実装されているマグネティックキャンセリング技術を採用した銅ピラーのフリップチップデザインは、LT8610のような旧来のワイヤボンディングチップデザインに比べ、スイッチノードリンギングを大幅に改善します。以下のグラフをご参照ください。
ウェビナーのプレゼンテーションの抜粋
フリップチップ設計および旧来のワイヤボンディングで実施されたEMI放射ノイズ試験の結果は、10～20dBの低減という大幅な改善を示しています。
ウェビナーのプレゼンテーションのSSの抜粋
サインスイッチャのパワートレインは、ほぼゼロのデッドタイム（スイッチの立ち上がりエッジの直前に両方のパワーFETがオフになる期間）を実現する革新的な技術です。このデッドタイムの短縮により、ボディダイオードの導通がなくなり、逆回復電荷が最小化されるため、電力損失が大幅に低減されます。その結果、サインスイッチャのパワートレインは、高いスイッチング周波数でより優れた効率を提供し、より制御されたスイッチングエッジを可能にします。
ウェビナーのプレゼンテーションのSSの抜粋
SS2は次世代スイッチャで、LQFNパッケージに実装され、集積化コンデンサを内蔵しているのが特長です。主な利点の1つは、すべてのホットループが接地され、電磁干渉（EMI）を低減していることです。さらに、コンデンサを内蔵することで、必要な外付けコンデンサ部品の数が減り、その結果、ソリューションのサイズが小さくなり、PCBレイアウトの感度を考慮する必要がなくなります。さらに、Silent Switcher SPタイプは、厚いダイが露出しているため、熱性能が向上し、ヒートシンクへの熱伝導が良くなっています。これらの特長により、SS2は、エレクトロニクスアプリケーションでより高い効率を求める人々にとって非常に魅力的な選択肢となっています。
ウェビナーのプレゼンテーションのSS2の抜粋
新しいSS3は、0.1Hz～100kHzの超低周波ノイズに対応するために設計されました。ここでいうノイズとは、デバイス固有のノイズ、つまり熱雑音のことです。 SS3はLDO（low dropout regulator）の代替として使用でき、より効率的な代替品を提供します。さらに、このスイッチャは直接駆動が可能で、外付け部品を追加することなく負荷を直接駆動することができます。
ウェビナーのプレゼンテーションのSS3の抜粋
ご参考までに、SSファミリのポートフォリオをご覧ください。また、SS3シリーズは現在、より高い電圧と、より大電流に拡張中です。
ウェビナーのプレゼンテーションのSSの抜粋
Q&A
HF（高周波）のスイッチングノイズを低減する方法は？
部品のスイッチング周波数（fsw）を上げることで、より小さな外付け部品（Cin、Cout、Lなど）を利用することが可能になり、高速応答時間を実現する高いループ帯域幅を達成し、AMラジオ帯域を超える1.8MHz以上のスイッチング周波数を必要とする車載アプリケーションに対応することができます。
なぜゼロデッドタイムなのですか？
高周波スイッチングにより、電力損失（ボディダイオードの導通）が少なく、逆回復電荷も最小限に抑えられます。
多くの産業が48Vバスに移行していることを考えると、60V以上のVinに対応するこのようなスイッチャを製造する予定はありますか？
はい、あります！可能なオプションとしてLT8641、LT8645Sなどが考えられます。
コンバータのバーストモードについて、ノイズにどのような影響がありますか？ 「私はよく10～100kHzの範囲の信号調整を伴う設計を担当するのですが、バーストモードや軽負荷モードは、スイッチング周波数のバーストが信号範囲にドリフトダウンし、10～100kHzの範囲内で干渉を引き起こす可能性があることを見てきました。」
その通りです。10～100kHzに非常に神経をすり減らすアプリケーションであれば、バーストモード動作は使わず、代わりにFCM（強制連続モード）を使うことをお勧めします。残念ながら、こうすることにより、低負荷効率とトレードオフになります。Silent Switcher 3についての議論にご期待ください。これは、信号調整アプリケーションにとって非常に興味深いものになる可能性があります！
PCBにヒートシンクや大きな銅の面積が必要ですか？
熱性能は常にPCBに何らかの形で依存します。データシートの曲線/仕様は標準評価ボードに基づいており、通常4層で約4インチ x 3インチのPCBです。簡単に説明したSP部品以外では、熱性能データについてヒートシンクに依存していません。
LDOとは何ですか？
Low Dropout Regulator（低ドロップアウトレギュレータ）のことです。リニアレギュレータの1つです。
新しいチップの欠点は何ですか？
SS3について注意すべき第一の点は、低ノイズを達成するためには、より多くの静止電流（iq）を消費する必要があるということです。そのため、超低負荷効率は、超低iqのSS1やSS2部品と比較すると、それほど良くはありません。
SS3は、軽負荷時でもLF（低周波）ノイズ性能を維持しますか？
お客様は通常、これらの部品を強制連続モード（FCM）で使用され、軽負荷時でもプログラムされたフルFSWを維持されます。（低負荷効率の悪化がトレードオフになります）
高電圧（Vin＞42V）用のSS3の計画はありますか？
はい、あります！40Vin / ＜2A SS3はロードマップにあり、まもなく登場します。1A 18V SS3のパーツも近日発売予定です。
Silent Switcherは航空宇宙用ですか、それともRAD HARD（耐放射線）用ですか？
SS3はRAD Hard認定を受けていませんが、RAD HARDテストに合格していることが示されています。しかし、現在は入手できません。興味のある方は、 space@analog.comまでご連絡ください。
ヒートシンクやPCB上の大きな銅面積は必要ですか？
熱性能は常にPCBに何らかの形で依存します。データシートの曲線/仕様は標準評価ボードに基づいており、通常4層で約4インチ x 3インチのPCBです。簡単に説明したSP部品以外では、熱性能データについてヒートシンクに依存していません。
SSファミリの温度範囲はどのくらいですか？
当社の部品は通常-40°C～150°Cです。一部の部品は、内蔵コンデンサの定格温度により125°Cに制限されています。また定格温度が-55°Cの部品も限られています。
SSファミリの評価用開発ボードはありますか？
はい、あります！評価ボードはこちらをご覧ください。
LT8625Sのデータシートはありますか？
anlog.comにショートバージョンがあります。フルデータシートも請求できます（簡単なNDAが必要です）。
車載用AEC-Q100部品はいつ入手可能になりますか？
現在の在庫状況は、こちらのDigiKeyウェブサイトでご覧いただけます。
リソースおよび関連コンテンツへのリンク：
ウェビナー：Achieving Ultra-low Noise Switch-Mode Power Supplies with ADI’s Silent Switcher Technology
ウェビナーセンター： 無料のライブ、オンデマンドウェビナー | DigiKey
Silent Switcherリソース：Silent Switcher®（サイレント・スイッチャ）技術
Analog Devicesサプライヤセンター - Analog Devices Inc Distributor - ADI Supplier | DigiKey Electronics
評価ボード - 評価ボード - DC/DC & AC/DC（オフライン）SMPS評価ボード | DigiKey Electronics