効率的な電源管理のための多相昇圧およびSEPICコントローラの使用

DC/DC昇圧コンバータは、幅広い電子機器の出力要件を満たすために電圧を昇圧するための、実用的でほとんどどこにでもあるコンポーネントです。しかし、製品設計者が動的に出力を調節する余地を必要とする場合、非効率的で柔軟性に欠ける場合があります。

Analog Devices, Inc（ADI）は、多用途で効率的なコントローラを提供することで、このニーズに応えることができると述べています。このコントローラは、さまざまな電源への移行の際にも信頼性の高い性能でスムーズに適応します。

ADIのLT8277多相昇圧コントローラは、2相で定周波数、電流モード昇圧コントローラです。Nチャンネル パワーMOSFETをインターリーブ動作するように設計されており、システムフィルタ用コンデンサを削減することができます。その構成により、変動する電源電圧と出力電圧に対して安定した動作を行うことができます。また、SEPIC（single-ended primary-inductor converter）として構成することもでき、非反転出力を供給することで、さまざまな電源や状況の変化にスムーズに適応します。

昇圧コンバータは、低い入力電圧を高い出力電圧に変換します。産業用および一般用途で広く使用されています。一般的な使用例としては、バッテリ寿命の延長、自動車におけるエネルギー伝達の最適化、LED照明への安定した電力供給などがあります。通常、低電圧アプリケーションで使用されます。

LT8277は、シリアルペリフェラルインターフェース（SPI）を備えており、これを使用して出力電圧（V_out）をプログラムで調節することができます。これにより、システム要件や外部条件に合わせて電圧を動的に設定することができ、特に正確な電圧レギュレーションが必要な場合など、多様なアプリケーションで価値のある柔軟な設計が可能になります。LT8277はSPIなしで動作させることも可能で、36Vまたは60Vの固定出力電圧を提供します。

ADIのコントローラはまた、スペクトラム拡散周波数変調（SSFM）を内蔵しており、厳しい規格への準拠が設計上必要なアプリケーションにおいて電磁干渉（EMI）を低減します。EMIを最小化することで、他のコンポーネントや通信システムとの干渉を防ぎ、SSFMはより広い周波数範囲でエネルギーを変調し、特定の周波数でのピークエミッションを低減することができます。

もう1つの特徴は、最大8相のインターリーブが可能な複数のLT8277デバイスを並列接続できることです。負荷電流を複数のチャンネルに分散させることで、設計者は個々のデバイスにかかる電流の負荷を軽減することができます。

柔軟性と適応性

ADIのLT8277は、アプリケーションの要件に合わせてカスタマイズできるように、幅広い電圧選択と周波数を提供します。技術者は、最小限の外付け部品で、幅広い電圧と電力レベルを利用することができます。

出力は9～60Vの範囲で調節可能で、SPIで設定できます。書き込み専用のSPIインターフェースは、出力電圧の設定、位相2のドロップアウトの切り替え、およびクロック出力ピンの設定用のビットを備えた、12ビットのシフトレジスタを1つ使用します。

動作周波数は、外付け抵抗を使用するか、またはSYNCピンを使用して外部クロックに同期させることで、100kHz～2MHzの範囲で設定できます。

これらの制御により、LT8277は多くの電源設計に適応し、アプリケーションのニーズに合わせて電圧を正確に調節し、周波数を微調整して最適な性能とEMIの低減を実現します。

昇圧DC/DCコントローラとして、LT8277は、互いに180°位相がずれて動作する2つのパワー段を制御し、最大4つのデバイスを一緒に動作させて4相または8相構成を可能にし、各相を並列動作させて負荷を分担し、個々のコンポーネントへの負荷を軽減します。複数のパワーデバイスを使用することで、熱管理を容易にし、EMIを低減することができます。

LT8277は2相インターリーブ方式で動作し、入出力の全体的なリップルを低減して効率を改善し、入出力コンデンサのサイズを最小限に抑え、負荷を均等に分担します。これにより、昇圧変換時のバッテリ損失を最小限に抑え、照明やインフォテインメントシステムなどのアプリケーションに安定した電圧を供給することができます。

LT8277のアプリケーション評価

ADIのEVAL-LT8277-AZ評価ボード（図1）は、LT8277コントローラを使用したアプリケーションの探求、および調整するための開発プラットフォームを提供します。複数のEVAL-LT8277-AZボードを並列接続することで、システム設計の全体的な電源能力を向上させることができます。

図1：ADIのLT8277用評価ボード（画像提供：Analog Devices Inc.）

評価ボードは、設定と制御のためのSPIインターフェースの使用、多相システムにおける周波数の同期、4相または8相動作用のクロック信号の生成、各種パラメータの調整など、LT8277の能力を評価するために使用できます。

評価ボードはADIのDC2026C Linduino Oneデモボードに接続し、LT8277パラメータを設定するための直感的なGUIを利用することができます。

まとめ

ADI LT8277は、多相昇圧とSEPIC機能を備えた多用途で高度に設定可能なコントローラで、精密な制御と保護を必要とする高出力かつ広入力範囲のアプリケーションの開発に適しています。周波数同期と位相インターリーブをサポートすることで、入出力リップルを低減し、効率を改善し、熱管理を簡素化することができます。