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講座集 / パワーデバイスと電力供給

VOL.08

パワーデバイスと電力供給

素子、配線、パッケージ、熱界面。残っている抵抗がどこにあるかを数える。

回
4
通して読む目安
1.5 h
出典
25
対象
電源回路・パワーデバイス・実装のいずれかに携わる人。オームの法則と初歩の熱抵抗が分かれば読める。
読み終えたときにできること
損失と電流密度の関係を平方根の式で持ち、素子・配線・パッケージ・熱界面のどこへ手を入れると何倍になるかを自分で見積もれる状態を目指す。

全 4 回

  • 応用 4
  1. 01 損失一定での電流密度:素子の抵抗を消しても 1.41 倍 パワー素子の抵抗を下げても、配線やパッケージの抵抗が残る限り、流せる電流はそれほど伸びません。損失を素子・配線・パッケージ・熱界面に割り振り、どこを改善すると電流密度が何倍になるかを求めます。 22 分
  2. 02 裏面電源の抵抗予算:電源電圧 0.7 倍で許容抵抗は半分 電源電圧を下げるほど、電源網に許される抵抗は電圧の 2 乗で小さくなります。裏面から電源を入れる場合の予算をビアの寸法と基板の厚さで立て、薄くした基板が熱の逃げ道も細らせる点まで含めて勘定します。 24 分
  3. 03 電源階層と応答時間:180 A・1 µs の遅れを支える容量は 2.1 mF 電源の階層は電圧で分けるだけでなく、応答の速さでも分かれます。次の段が応答するまでの遅れは容量で支え、配線のインダクタンスがあるので、速い段ほど負荷の近くに置く必要があります。 23 分
  4. 04 µs と秒のあいだ:1 MW・10 ms の揺れを吸う蓄電は 10 kJ レギュレータは µs で整定し、ワークロード側の電力制御は 0.5 秒刻みで動くので、そのあいだの 4 桁を受け持つ層がありません。この隙間の揺れを蓄電で吸うなら、母線の落ち込みをどこまで許すかで必要な容量が 13 倍変わり、揺れ自体を小さくする手もあります。 23 分