メディア

整流回路の出力を所望の電源電圧に変換するコンバーターの原理：福田昭のデバイス通信（366） imecが語るワイヤレス電力伝送技術（20）（2/2 ページ）

» 2022年06月07日 11時30分公開

[福田昭，EE Times Japan]

スイッチングレギュレーターによる降圧回路

　バックコンバーター（降圧型コンバーター）の代表例として、ここでは下図のようなスイッチングレギュレーターを考えよう。スイッチング素子であるトランジスタ、定電圧ダイオード、コイル（インダクタンス）、出力平準化用コンデンサ、負荷（load）で構成される。

直流バックコンバーターの例（降圧型スイッチングレギュレーター）と基本動作。上はスイッチが閉じている状態、下はスイッチが開いている状態［クリックで拡大］出所：imecおよびEindhoven University of Technology（IEDMショートコースの講演「Practical Implementation of Wireless Power Transfer」のスライドから）

　トランジスタがオンの（スイッチが閉じている）期間は電流iが流れ、コイルに電気エネルギーが蓄えられるとともに、コンデンサが充電される。トランジスタがオフになるとコイルは蓄えられた電気エネルギーを放出して電流iを流し続ける。そして再び、トランジスタがオンになる。

　スイッチングレギュレーターは電力損失が小さく、効率が高い。また大電流に対応できる。一方で雑音が大きいという弱点がある。

昇圧と降圧の両方を兼ねるコンバーターIC

　製品には、これらの昇圧回路と降圧回路の両方を搭載した品種が少なくない。ここではTexas Instruments（TI）の「BQ25570」を取り上げる。スイッチドキャパシタ（チャージポンプ）方式の昇圧コンバーターと、スイッチングレギュレーター方式の降圧コンバーターを内蔵した。

昇降圧コンバーター「BQ25570」の内部ブロック［クリックで拡大］出所：imecおよびEindhoven University of Technology（IEDMショートコースの講演「Practical Implementation of Wireless Power Transfer」のスライドから）

⇒（次回に続く）

⇒「福田昭のデバイス通信」連載バックナンバー一覧

ワイヤレス電力伝送の過去から未来までを展望
今回から、「IEDM 2021」でオランダimec Holst Centreでシニアリサーチャー、オランダEindhoven University of TechnologyでフルプロフェッサーをつとめるHubregt J. Visser氏が講演した「Practical Implementation of Wireless Power Transfer（ワイヤレス電力伝送の実用的な実装）」の内容を紹介する。
大電力対応ワイヤレス充電用シート型コイルを開発
大日本印刷（DNP）は、電動車や無人搬送車（AGV）向けに、11.1kWクラスの大電力伝送に対応しつつ、薄型軽量でコスト低減を可能にした「ワイヤレス充電用シート型コイル」を開発した。
数ミリ～数十センチ間で、数百Mbpsの高速無線通信
パナソニックは2021年11月10日、OFDM（直交周波数分割多重）変調方式の一つであるWavelet OFDMを適用した近距離無線通信技術「PaWalet Link」を開発したと発表した。
GaNベースの無線充電器、出力は最大300WでEVにも
ワイヤレス充電器などを手掛けるイタリアのスタートアップEggtronicが特許権を有するACワイヤレス給電技術「E2WATT」は、ホーム／自動車アプリケーションなどに向けたワイヤレス充電の電力効率を向上させることが可能だという。
シリコンフォトニクスとは何か
今回は、「シリコンフォトニクス」技術を紹介する。そもそも「シリコンフォトニクス」とは何か、そしてその利点と課題について解説したい。
シリコンフォトニクスの技術開発ロードマップ
今回は、シリコンフォトニクスの技術開発ロードマップを解説する。シリコンフォトニクスの性能向上とコストを、16／14nmから5nm、3nmの技術ノードに沿って見ていこう。