タグ: ローム（ROHM）

小～中電力帯の産業機器や民生機器では、従来からアナログ制御電源が主流であった。しかし、近年ではこれらの電源にも、より高い信頼性、きめ細やかな制御、そしてログ保存による故障解析機能といった要求が高まっている。

一方で、フルデジタル制御電源は高機能であるものの、デジタルコントローラの消費電力やコストが高いという課題があり、小～中電力帯への採用は限定的であった。

こうした中、ローム株式会社は、電流臨界モードPFC（※1）と疑似共振フライバック（※2）という2種類のコンバータを、単一のマイコンで高精度に制御する新しいリファレンスデザイン「REF67004」を開発した。

※1　電流臨界モードPFC（Power Factor Correction）コンバータ：スイッチング電源において、交流（AC）を直流（DC）に変換した時の電力の力率（供給された電力のうちどれくらいの電力が有効に働いたかを示す指標）が非常に良く、電流連続モードPFCよりノイズの発生量が少ないAC-DCコンバータの回路構成のこと。力率が「1」の場合、供給された電力がすべて有効に働いたことを示す。

※2 疑似共振フライバックコンバータ：DC-DCコンバータ回路構成の一種として絶縁電源の構成に使用され、疑似共振方式によりスイッチング損失やノイズを低減することができる。100W程度までの用途に適し、部品点数やコスト面に優れる。他にフォワード方式などがあり、これらを構成するデバイスの進化が絶縁電源の小型化・高効率化を実現している。

これは、ロームが提唱するアナログ・デジタル融合制御技術「LogiCoA電源ソリューション」を具現化するもので、IoT機器や産業用ロボットなど、高機能かつ小型・高信頼性が求められる電源開発に貢献するものだ。

「LogiCoA電源ソリューション」は、高機能かつ低消費電力の「LogiCoAマイコン」を中核とすることで、多様な電源トポロジーの制御を容易にする環境を提供する。

今回リリースされた「REF67004」は、AC入力を電流臨界モードPFCコンバータで昇圧し、その後、疑似共振フライバックコンバータでDC 24Vを出力する電源を想定したリファレンスデザインだ。

外付け部品の特性の「ばらつき」を補正するキャリブレーション機能を搭載しており、LogiCoAマイコンが高精度で各種電圧設定や過電流保護を行うことで、電源の設計マージンを小さく設定することができる。

これにより、より小型・低電力のパワーデバイスやインダクタの選択が可能となり、電源の実装面積削減とコスト削減に寄与する。

また、「LogiCoAマイコン」内蔵の不揮発性メモリには、入力電圧、出力電圧・電流、温度などの動作履歴、停止直前の動作状態、累積稼働時間といったログデータを保存する機能を備えている。

これらのデータを解析することで、電源の故障原因を容易に特定することも可能だ。

なお、電源の制御パラメータや動作履歴は、ローム公式Webサイトで公開されている電源制御用OS「RMOS（Real time Micro Operating System）」を含むサンプルプログラムを利用し、PC上からUART（信号変換機器）経由で設定・取得することが可能だ。

さらに、リファレンスデザインボード「LogiCoA003-EVK-001」を使用することで、実機評価も行うことができるとのことだ。

今後、ロームが得意とするアナログ回路の性能を最大限に引き出すために、デジタル要素を融合する設計思想に付与されたブランド「LogiCoA」において、電源分野に留まらず、パワーソリューション全体にこの設計思想を適用し、電力活用の高効率化に貢献することを目指すとしている。

また、「LogiCoAマイコン」は2024年6月より量産を開始し、主要なオンライン販売サイトから購入可能となる。

現在、AIの処理モデルは、「クラウド型AI」「エッジ型AI」「エンドポイント型AI」に分類される。

クラウド型AIはクラウド上で、エッジ型AIはクラウド上及び工場設備やPLCにAIを搭載し、ネットワークを利用して学習と推論を行う。一般的なエンドポイント型AIはクラウドで学習し、端末機器で推論を実行するため、ネットワーク接続が必要だ。また、これらの処理モデルではソフトウェアで推論を行うため、GPUや高性能CPUが求められる。

こうした中、ローム株式会社は、モータなどの産業機器をはじめ、あらゆる機器でセンシングデータを活用した故障予兆検知や劣化予測を可能にするAI機能搭載マイコン「ML63Q253x-NNNxx/ML63Q255x-NNNxx」（以下、AIマイコン）を開発した。

この製品は、シンプルな3層ニューラルネットワークのアルゴリズムを採用しており、クラウドやネットワークに依存せず、マイコン単体で学習と推論が可能なAIマイコンだ。

エンドポイント型AIでありながら、オンデバイス学習により、学習と推論の両方をマイコン単独で実行できるため、設置環境や同一機種でのばらつきにも柔軟に対応が可能だ。

また、独自技術のAIアクセラレータ「AxlCORE-ODL」により、従来のソフトウェア方式（条件：12MHz駆動時での理論値）を採用したローム製マイコンと比較して、AI処理を約1,000倍に高速化できるため、リアルタイムで異常を検知し、数値として出力する。

なお、機器の設置場所での高速学習（現場学習）が可能なため、既存機器への後付けも可能だ。

ラインナップは、メモリサイズやパッケージ、ピン数、梱包仕様の違いで16機種を予定しており、2025年2月より量産を順次開始している製品は、TQFPパッケージの8機種だ。

そのうち、メモリ（Code Flash）サイズ256KB、テーピング梱包の2機種は、マイコン評価ボードとともにチップワンストップ、コアスタッフオンラインなどで購入可能だ。

また、ロームは、AIマイコン導入前に学習・推論の効果を確認できるAIシミュレーションツール「Solist-AI Sim」をローム公式Webサイトで公開しており、このツールで出力したデータは、実際のAIマイコンの学習データとしても活用することができる。

さらに、AIマイコンの導入を容易にするため、パートナー企業と連携したエコシステムを構築し、モデル開発や導入支援などのサポート体制を整えているとのことだ。

ローム株式会社は、小～中電力帯（30W～1kWクラス）の産業機器や民生機器に適用可能な、フルデジタル制御電源と同等の機能を、アナログ制御電源レベルの低消費電力・低コストで提供できる電源ソリューション「LogiCoA（ロジコア）」を開始した。

「LogiCoA」は、アナログ回路の性能を生かすためデジタル要素を取り入れた設計思想のブランドだ。そして、「LogiCoA電源ソリューション」は、「LogiCoA」マイコンを中心としたデジタル制御部分と、シリコンMOSFET等のパワーデバイスからなるアナログ回路を組み合わせた「アナデジ融合制御」電源だ。

「LogiCoA電源ソリューション」は、フルデジタル制御電源において、高速CPUやDSP等のデジタルコントローラが担う機能を低ビットのマイコンで処理できるため、アナログ制御電源では実現の難しい高機能を、低消費電力かつ低コストで実現する。

また、「LogiCoAマイコン」に電流、電圧値等の各種設定値を記憶できるため、電源回路に応じた周辺部品の性能ばらつき補正が可能だ。

これにより、アナログ制御電源と比較して、設計マージンを考慮する必要がなくなるため、電源の小型化や高信頼化に貢献する。さらに、動作ログデータをマイコン内の不揮発性メモリに記録できるため、不具合時のバックアップとしてログの記録が求められる産業機器の電源にも最適だ。

また、ロームの公式Webサイト上では、非絶縁バックコンバータの回路で、「LogiCoA」電源ソリューションを体験できる評価用リファレンスデザイン「REF66009」を公開している。

このWebサイトでは、評価に必要な回路図、PCBレイアウト、パーツリスト、サンプルソフトウェア、サポートドキュメント等の各種ツールを提供し、ロームから入手可能なリファレンスボード「LogiCoA001-EVK-001」を使用することで、実機評価が可能だ。

利用用途としては、産業用ロボット機器、半導体製造装置、アミューズメント機器などの一般的な産業機器や民生機器（30W～1kW）が挙げられている。

ロームは現在、アナログ・デジタル融合制御に最適化した「LogiCoA」マイコンを開発中で、このマイコンは、タイマー連携可能な3chのアナログコンパレータや各種パラメータのデジタル制御が可能なD/Aコンバータ等を搭載しており、さまざまな電源トポロジーに対応できる。なお、「LogiCoAマイコン」の量産及びサンプル提供は2024年6月を予定している。

ローム株式会社は、民生機器や産業機器アプリケーションに適した「小型DC-DCコンバータIC」4機種を開発した。同時に、最大出力電流2A、スイッチング周波数350kHzの新製品も製品化予定で、製品ラインアップを強化していく意向だ。

今回発表された「小型DC-DCコンバータIC」は、出力電流1A～3Aの範囲で、小型SOT23パッケージサイズ（2.8mm×2.9mm）を採用している。一般的なSOP-J8パッケージ（4.9mm×6.0mm）と比較し、部品面積を約72％削減可能だ。

これにより、電源部の小型化に貢献するほか、ワイヤレス構造パッケージとし、ワイヤーのインピーダンス（配線の抵抗成分）も削減し、高効率動作を可能にした。

アプリケーション例としては、3.3V/5V/12V/24V電源ラインアプリケーション、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなどの民生機器、PLC（Programable Logic Controller）、インバータ、ACサーボなどの産業機器が挙げられている。

さらに、「BD9E105FP4-Z」「BD9E202FP4-Z」「BD9E304FP4-LBZ」は軽負荷モード時にCOT制御方式を採用し、一般品と比較して軽負荷時の効率が改善される。これにより、待機電力を抑えたいアプリケーションに最適なのだという。

なお、新製品は2024年3月より量産を開始し、サンプル価格は税抜450円だ。インターネット販売も開始し、チップワンストップやコアスタッフオンラインなどから購入可能だ。

また、アプリケーション設計時の評価がすぐできるように、評価用ボードや各種サポートツールも準備されている。その他のネット商社からも順次販売予定だ。

各種サポートツールとしては、応用回路の計算ツールや無料のシミュレーションツールがあり、ローム公式Webサイトからダウンロード可能だ。また、回路シミュレーションに使用できるSPICEモデルや熱設計や回路の設計・検証に役立つ情報をまとめたアプリケーションノートも提供しているとのことだ。

ローム株式会社は、消費電流を実現する小型のリニアオペアンプ「LMR1901YG-M」を開発した。

「LMR1901YG-M」は、アプリケーション内部電源の駆動に適している、温度や流量、気体濃度などのセンサ信号を増幅するリニアオペアンプだ。

超低消費電流技術を活用し、温度や電圧変化による電流増加を抑制しており、一般的な低消費電流オペアンプと比べ、消費電流を約38％低減した160nAに抑えている。

これにより、内蔵電池で駆動するアプリケーションの寿命を延ばすことが可能で、スマートフォンなどの充電式バッテリーを搭載したアプリケーションでは、稼働時間の長期化に貢献する。

また、－40℃から＋105℃の動作温度範囲で、消費電流がほぼ変わらないため、火災報知器や環境センサなど、外部温度が変化する環境下でも省電力での動作が可能だ。

さらに、入力オフセット電圧は、一般的な低消費電流オペアンプと比べて45％減の最大0.55mVに抑え、入力オフセット電圧温度ドリフトも最大7µV/℃を保証する。これにより、センサ信号を高精度で増幅できる。

電源電圧範囲は1.7Vから5.5Vで、Rail to Rail入出力を備えているため、各種の民生機器や産業機器アプリケーションに対応可能だ。また、車載信頼性規格「AEC-Q100」にも準拠している。

なお「LMR1901YG-M」は、ロームの公式Webサイトで回路設計に必要な技術資料やシミュレーション用のSPICEモデルを無料公開し、ROHM Solution Simulatorにも対応している。

今後は、月産100万個の体制で量産を開始し、サンプル価格は一つあたり税抜き600円だ。インターネット販売も開始し、コアスタッフオンラインやチップワンストップから購入することが可能だ。

アプリケーション例としては、民生機器ではスマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル端末、火災報知器、人感センサなど、産業機器では電子棚札、ハンディ計測器、データロガー、各種IoT機器向け環境センサなど、車載機器では自動車盗難防止装置用センサ、ドライブレコーダなどが挙げられている。

ローム株式会社は、距離測定・空間認識用LiDAR（ライダー）を搭載する、産業機器分野のAGV（無人搬送車）やサービスロボット、民生機器分野のロボット掃除機などに向けて、高出力半導体レーザダイオード「RLD90QZW8」を開発した。

「RLD90QZW8」は、3D ToFシステムを用いて距離測定や空間認識を行うLiDAR向けに開発された、赤外120W高出力レーザダイオードだ。独自の素子開発技術により、レーザ波長の温度依存性を一般品比66％減となる⊿11.6nm（平均0.10nm/℃）まで低減させている。

これにより、特定の光の波長帯の信号だけを通過させる「バンドパスフィルタ」の狭小化に寄与するため、LiDARの遠方検知に貢献する。

また、発光幅は270µmで、発光幅の97％にあたる264µmの領域で、均一な発光強度を実現している。さらに、高い電力光変換効率（PCE）も実現しており、高効率な光出力が可能となることから、LiDARの低消費電力化にも貢献する。

その他、「RLD90QZW8」の評価・導入に必要となる駆動回路の設計手法を記載したアプリケーションノートや、基板開発用のデータ、シミュレーション用のモデル（SPICEモデル、Rayデータ）などの設計データを、ローム公式Web上に無償公開している。

LiDAR用途でのレーザダイオード駆動には、ナノ秒オーダの高速スイッチングも必要となるが、ロームが開発したEcoGaNシリーズの150V GaN HEMT、及びゲートドライバを組み合わせたリファレンスデザイン「REFLD002」も、ローム公式Web上で公開している。

「RLD90QZW8」は、2023年9月よりサンプル出荷を開始（サンプル価格3,500円/個：税抜）しており、2023年12月より当面月産20万個の体制で量産を開始する予定だ。なおサンプルは、インターネット商社のコアスタッフオンライン、チップワンストップからも販売している。

現在ロームは、製造工場において前工程・後工程とも車載品質マネジメント規格のIATF 16949を取得し、車載対応（AEC-Q102準拠）に向けたレーザーダイオードの製品開発も進めており、2024年度中の製品化を予定している。

ローム株式会社は、ワイヤレスイヤホンやスマートウォッチなどのウェアラブル機器を中心に、着脱検知や近接検知を必要とするアプリケーションに向けた小型近接センサ「RPR-0720」を開発した。

「RPR-0720」は、LEDよりも指向性の狭い半導体レーザ「VCSEL」を発光素子に、センサICを受光素子に採用した光学式センサモジュールだ。

ローム製素子を用いたモジュールの構造を最適化することで小型サイズを実現しており、従来品からの面積を約78％削減している。

また、搭載するVCSELの入力電圧が2.7V～4.5Vと広いことから、リチウムイオンバッテリー使用時に、周辺の昇圧回路（例：1個の昇圧用電源IC、3個のコンデンサ、1個のコイルなど）が不要となるため、アプリケーションの小型化や電池容量の増加につながるスペース確保に貢献する。

利用用途としては、「ワイヤレスイヤホン、スマートウォッチ、ゲーム機コントローラ、VRヘッドセットなどでの着脱検知」「プリンタ、コピー機、シュレッダーなどOA機器での紙検知」「電子タバコのカートリッジ装着検知、液体検知」「スマートフォンやノートパソコンなど各種状態検知」などが挙げられている。

なお、「RPR-0720」は、2023年7月から量産を開始しており、サンプル価格は1個税抜き300円だ。

また、ロームでは、小型近接センサ「RPR-0720」をすぐに評価できる評価ボード「RPR-0720-EVK」も提供しており、「RPR-0720」ならびに評価ボードはインターネット販売も開始している。コアスタッフオンラインやチップワンストップなどから購入することが可能で、それ以外のネット商社からも順次発売する予定だ。