Arrowは電子部品の販売に加え、数多くのソリューションやリファレンスデザインを顧客に提供し、顧客の応用分野の拡大を支援し、製品の開発スピードを加速します。このドキュメントでは、Arrowとそのパートナーが発表した、さらに理解を深めて適用する価値のある電源アプリケーション ソリューションとリファレンス デザインを紹介します。
統合IO-Linkマスター4ポート ソリューション
インダストリー4.0とスマート ファクトリーへの需要により、IO-Link接続統合 (IEC 61131-9) の開発が推進されています。IO-Linkを採用した産業用センサーやアクチュエーターは、データ量を増やしてメンテナンスを容易にしながら、工場環境における信頼性と安定性を高めることができます。
さらに、現在のIO-Linkマルチポート メインフレーム設計プロセスでは、依然として大きな非反復エンジニアリング (NRE) コストが発生します。メーカーは通常、専用のマイクロコントローラ上でインターフェース プロトコルを実現します。プロトコル スタックの知的財産 (IP) 権については、独自のプロトコル スタックを開発するにはコストと時間がかかるため、通常はサードパーティの技術プロバイダーを利用してライセンスを提供します。これには、マイクロコントローラとIO-Linkトランシーバーにスタックを埋め込む必要があり、NREコストが発生します。
コスト高の認識が高まるこの時代、各セクターはコスト効率の高いイノベーションを求めています。そのため、ArrowはパートナーのTEConcepおよびSTMicroelectronicsと協力して、追加のロイヤルティやライセンス料なしで、IO-Link Master機能を自社製品に迅速に追加できるソリューションを開始しました。
この4ポートIO-Linkマスター チップ ソリューションは、低電力ARM® Cortex®-M4マイクロコントローラをベースとし、プロトコル スタックを統合しており、さまざまなIO-Linkトランシーバーを介して最大4つのIO-Linkデバイスを制御できるため、設計の簡素化、開発の進捗の加速、ソフトウェア開発量の削減に役立つだけでなく、IO-Linkの機能も保証されます。IO-Linkマルチポート マスター チップ ソリューションは、Arrow IOLinkChips ARW-IOLM4P-STM32L4 (STM32L431RBT6ベース) に基づいています。Arrowは、ライセンスを持たない顧客に組み込みIO-Link Masterライセンスを提供できます。
KNXはビルオートメーションの相互運用性を実現します
家庭やオフィスの暖房供給、照明、ドアアクセスシステム管理の快適性と多機能に対する需要が高まっています。一方で、エネルギーの有効活用がますます重要になってきています。人々は快適で持続可能かつ安全な生活・労働環境を必要としています。これが 自動化の要求の起源です。
しかし、関連するすべての製品がインテリジェントに制御および監視されて初めて、高い利便性と安全性、そしてエネルギー消費の低減が実現できます。これは、センサーやアクチュエータから制御・監視センターまで大量の配線が必要となるため、非常に困難です。専門家であっても、配線量が多ければ設計や設置の作業が増え、火災のリスクやコストも増大します。これがKNXテクノロジーのニッチです。
自動化 の夢を実現することは難しくありません。システム内のすべてのコンポーネントが通信用の共通言語を採用していることを確認するだけで、個々の孤立したデバイスから生じる問題を排除できます。このように、使用する機器の種類はもはや重要ではありません。照明、シャッター、安全システム、エネルギー管理、暖房供給、換気、空調システム、信号および監視システム、サービスおよび建物制御システム インターフェース、リモート コントロール、オーディオおよびビデオ制御などのすべての機能を1つの統合システムで実現できます。これは「相互運用原理」と呼ばれ、住宅や建物の制御を容易にします。
KNXは未来に向いた技術であり、無限の柔軟性とパーソナライゼーションを備え、時間の節約、インストールの容易さ、統合性、国際的なコミュニティを備えた安全で信頼性の高いシステムであり、ビルオートメーションの柔軟性とパーソナライゼーションを最大限に高めることができます。 照明の制御を容易にしたり、さまざまなデバイスを完全に接続したりするなど、スマートホームやスマートオフィスを実現するためのアプローチは数多くあります。KNXは、建物の 自動化 とパーソナライゼーションを新たなレベルに引き上げます。
ArrowのKNXビルディング オートメーション ソリューションは、主にスマート照明、暖房、換気、空調 (HVAC)、ヒューマン マシン インターフェイス (HMI)、センサーなどに使用されているSTKNX、STM32、ISO621、ULN2003、MOSFET、SMAJ40CAなどのSTMicroelectronics社製の部品を採用しています。KNXで使用されるコントローラーやセンサー用のさまざまな高品質部品を提供できます。
CoolGaN™ トランジスタは究極の効率性と信頼性を備えています
従来のトランジスタはシリコンベースです。GaNはシリコンを超える基本的な利点を提供できます。特に、GaNは臨界電界が高く、優れた固有動的オン抵抗とより小さい静電容量に貢献します。これは、パワード半導体部品にとって魅力的です。シリコン スイッチと比較すると、GaN HEMT (高電子移動度トランジスタ) は高速スイッチに非常に適しています。
GaNトランジスタには主に3つの強みがあります。まず、ダイオードと同様に、GaNトランジスタは逆方向 (第3象限) に導通できますが、逆回復電荷はゼロです。これは大きな強みであり、損失の低減とEMIの低減を実現できるハードスイッチングを実現します。第二に、GaNトランジスタの静電容量/電荷はSiまたはSiCトランジスタよりもはるかに小さく、ゲート電荷と出力電荷は他の競合技術よりも低くなります。高速かつ低損失なスイッチを実現できます。最後に、GaNスイッチは電荷量が少なく少数キャリアが存在しないことから、速度が速く（ナノ秒以内）、特にターンオフ時にはチャネル電流を数ナノ秒以内に遮断できるため、ターンオフ損失が大幅に低減します。
シングルエンド トポロジのGaNの各ケースでは、電流はユニポーラであるため、ボディ ダイオードは導通せず、そのパフォーマンスは重要ではありません。CoolMOSは通常、これらのアプリケーションに最適です。GaNスイッチの使用によって生じる損失のわずかな改善は追加コストに見合わないかもしれませんが、ハーフブリッジ ベースのトポロジでは、GaNはトーテムポールPFC、LLCコンバーター、位相シフト ブリッジ コンバーター、アクティブ クランプ フライバック コンバーター、インバーターなどの有利な回路を提供できます。
GaNによってもたらされる利点は、制御戦略に関して、ハード スイッチかソフト スイッチかという2つの重要な要素によって決まります。すべてのハード スイッチでは、Qrrがゼロであるため、GaNが明らかに優れた選択肢となります。共振/ソフトスイッチの場合、CoolMOSは250kHz未満、GaNは250kHzを超えます。について o動作周波数ではハードスイッチが周波数を消費するため、最高の効率を実現するために低い周波数が使用されます。ソフトスイッチの場合、GaNは250kHzを超える利点があります。
インフィニオンはGaNベースのCoolGaNを発表した™ 新しい電力パラダイムと究極の効率性と信頼性を備えたトランジスタです。たとえば、2.5kWの超高トーテムポールPFCアプリケーションでは、CoolGaN™ トランジスタは、負荷範囲全体にわたって99% を超える フラット 効率を実現します。 現在、600V CoolGaN™ eモードHEMTが発売されています。600Vおよび400V CoolGaN™ eモードHEMTのさらなる登場が期待されます。200Vおよび100V CoolGaN™ eモードHEMTが開発中です。
シリコンカーバイドXM3ハーフブリッジモジュールは高電力密度を実現
Wolfspeedは、モジュールとシステムの設計を堅牢かつシンプル、 そして コスト効率に優れたものにしながら、SiCの利点を最大限に引き出すために、XM3パワー モジュール プラットフォームを開発しました。XM3電源モジュールはコンパクトで、重量と体積が標準の62 mmモジュールの半分であるため、電力密度が最大化され、ループ インダクタンスが最小化され、簡素化された電源バス接続が実現します。XM3 SiCに最適化されたパッケージングにより、175℃ での連続接合動作を実現できます。信頼性の高いSi3N4パワー基板により、過酷な条件下でも機械的な堅牢性を確保できます。
XM3パワーモジュールは、高電力密度領域を持ち、高温 (175℃) 動作がサポートされ、低インダクタンス (6.7 nH) に設計されています。伝導を最適化できる第3世代MOSFETテクノロジーを採用しています。 下側スイッチ（外部NTCピン位置に近い）に温度センサーが統合されており、ドライバーとの統合用にDe-Sat接続が組み込まれています。オフセット中間端子レイアウトにより簡素化が可能になり、より低インダクタンスのバスバーの相互接続が実現します。専用のドレインケルビンピン、信頼性の高いシリコン窒化物絶縁体、銅製電源ベースプレートにより、強化された電力サイクル能力によって厳しい市場の要求を満たすことができます。
XM3は、電気自動車の充電器、UPS、モーター、牽引ドライバーなどの厳しいアプリケーションに最適です。 モーター駆動用途では伝導を最適化でき、150kW～300kWまでサポートします。AFE、インバーター、UPS（スイッチ最適化）は150kW～250kWをサポートし、DC-DCコンバーター（スイッチ最適化）もサポートします。また、誘導加熱では200kW～300kWをサポートします。さらに、ソリッドステート回路ブレーカーも優れた用途です。
複数のリファレンスデザインが期待される
Arrowは、顧客の参考のために、多くの電源アプリケーション向けのリファレンスデザインをいくつかリリースする予定で、2019年後半に発表される予定です。これには、2019年第3四半期にリリースされる予定の90WコンパクトACF USB Type-C PD 3.0コンボ充電器が含まれます。これはPFCとアクティブクランプフライバックをサポートし、目標仕様は90～265VAC入力電圧、90W USB出力電力、5V/3A、9V/5A、15V/5A、20V/3AをサポートするType Cポート、5V/2Aをサポートする2つのType Aポート、USB Type-C PD 3.0規格に準拠し、効率が94%以上、20W Cu/inを超え、アクティブクランプフライバックトポロジをサポートし、OCPとOTP機能を備えています。 主要コンポーネントには、オン・セミコンダクター、TI、インフィニオン、サイプレスが製造した製品が採用される。
2019年第3四半期には、Arrow社はレーザー ドライバー モジュールも発売する予定です。目標仕様は入力電圧12VDC、照射範囲は最大100mで、自動車、UAV、ロボットなどの分野で使用できます。現在、重要な部品の優先サプライヤーには、TI、Intel、Lattice、EPC (GaN MOSFET)、TI、STMicroelectronics、On Semiconductor、Infineon、Silicon Labs (GaNゲート ドライバー)、Finisar、Lumileds、Lextar (レーザー ダイオード) のDSP/FPGA、ファームウェアがあり、光学系はdeiced、安全機能にはInfineon Optigaが採用される予定です。
Arrowは、6.6KWの双方向電動車両充電器をサポートするデジタル電源を2019年9月に発売する予定です。目標仕様は、入力電圧200～265VAC、出力電力6.6kW、250～450VDC、効率98.4%以上です。 67kHzトーテムポールPFC、200kHz CLLLCを採用し、電力密度は60W Cu/inです。DC-DCオンボード充電器、エネルギー貯蔵装置、UPSなどに使用できます。 重要な部品の優先サプライヤーとしては、DSP、TIのファームウェア、およびSiC MOSFETのCree、Infineon、STMicroelectronicsなどがあります。
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