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スイッチングレギュレータのノイズ対策に最適なパッケージとは?

スイッチングレギュレータのノイズ対策に困っていませんか?

みなさんもご存じのとおり、スイッチング・レギュレータとは、直流(DC)電圧を異なる値の直流電圧へ変換して出力するDC-DCコンバータの方式のうちの1つです。非常に高い変換効率と発熱の少なさが特長ですが、ノイズが多いというデメリットもあります。

スイッチングレギュレータのノイズ

降圧スイッチングレギュレータを例に取ると、下図の基本回路のように、入出力コンデンサ、FET、インダクタによって回路が構成されます。このFETが交互にON/OFFのスイッチング動作を行なうことで、入力電圧レベルと異なる出力電圧を生成することが可能となります。

FETのスイッチング動作によって、出力にはリップルと呼ばれるスイッチング周波数と同周期の三角波のような形で電圧波形が見えてきますが、実際の回路では、それ以外に高周波のスパイク、リンギングが発生します。

この高周波のスパイク、リンギングは、コンデンサ、FET、配線パターン等に存在する様々な寄生成分の影響で発生し、ノイズとして周辺回路等へ影響を与えることがあります。

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ノイズ発生の要因となる様々な寄生成分

一般的なノイズ対策

高周波のスイッチングノイズ対策としては一般的に下記のような方法が取られます。

  • レイアウトパターンの最適化
  • BOOT抵抗を追加し、SWノードのオーバーシュート、リンギングレベルを抑える
  • スナバ回路を追加し、 SWノードのオーバーシュート、リンギングレベルを抑える
※BOOT抵抗、スナバ回路の追加は、若干の効率低下を招きます

パッケージの革新により電源回路の性能向上

Texas Instruments社では、Hot Rod™というパッケージによって、ノイズ低減を含む、電源回路の性能向上を可能にしました。

Hot Rodパッケージは、Dieとリードフレームを直接取り付けることにより、従来のパッケージで使用されていたワイヤ・ボンディングを使用しない構造となっております。ワイヤ・ボンディングを使用しない事で、パッケージ内部の寄生成分を最小限に抑え、ノイズレベルを低減させると共に、効率の向上、パッケージサイズの小型化を実現します。

QFNパッケージとHot Rodパッケージの比較

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パッケージの内部構造

SWノードのリンギング比較

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SWノードの立ち上がり波形

Texas Instruments社のHot Rodパッケージ電源製品

Texas Instruments社では豊富な製品ラインナップで、電源ソリューションをご提供可能です。各製品の詳細は以下のリンク先をご覧ください。

Hot Rodパッケージ採用デバイス

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