どう熱を制するか ―― 車載デュアルUSBチャージャー考察：電源設計（3/3 ページ）

自動車での搭載が当たり前になりつつあるUSB充電ポート。そのポート数は増加傾向にある。ただ、ポート数の増加は、熱などの設計上の課題を招く。本稿では、そうした課題を克服しつつ、デュアルポートのUSBチャージャーを搭載する方法を考えていく。

[Nazzareno（Reno）Rossetti/Adrien Gambino（Maxim Integrated），EDN]

パッケージでの工夫

　同様に重要な点として、放熱特性を高めたフリップチップパッケージは、最適化されたPCBレイアウトとの組み合わせで、4層2オンス/2オンス銅および、サーマルビアを利用します（図6）。この条件で接合部−周囲間熱抵抗（Θ_J-A）が36℃/Wから18℃/Wに低下します。これは前述の標準的な例より2℃/W低い値です。

図6：放熱特性に優れたPCBの図解

低い温度上昇

　より高い6Aでの効率（＋2％）とより低い熱抵抗（−2℃/W）の組み合わせ効果によって、わずか39.6℃の温度上昇ΔTが実現します。この温度上昇は前述の例より32％低く、40℃という制限以下です。

　図7に示すように、39.6℃のΔTを25℃の周囲温度に加えると、ピーク温度はわずか64.6℃になります。

図7：集積ソリューションによるピーク温度の低減

結論

　車載充電アプリケーションのUSBポートは、過熱することなく小型スペースに収まる必要があります。デュアルポートの専用充電ソリューションの場合、部品数とソリューションサイズの増大なしに2つのコネクターに対応する必要があるため、問題が悪化します。この記事では標準的なソリューションの欠点について概説し、新しい車載グレード、小型実装面積デュアルポートチャージャーICがサイズと発熱の課題をどのように克服するかを示しました。

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筆者プロフィール

Nazzareno（Reno）Rossetti

　Nazzareno（Reno）Rossettiは長年の経験を積んだアナログとパワーマネージメントの専門家で、この分野で複数の特許を持ち著書もあります。彼はイタリアのトリノ工科大学で電気工学の博士号を取得しています。

Adrien Gambino

　Adrien Gambinoはアリゾナを拠点とするマキシムの車載USBグループのアプリケーションエンジニアです。彼はパワーマネージメントと基板レイアウトに関する広範な経験を持っています。フランスのトゥールーズにあるEI.CESIで電気工学の修士号を取得しています。