アプリケーション採用事例「可搬型医療機器」

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開発実績 アプリケーション採用事例「可搬型医療機器」

Vicor KK

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2018/03/13 UPDATE

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用途:
演算処理

【アプリケーションの背景】
本事例のお客様は組込み産業製品や医療機器のデザインを専門としています。お客様が製造された医療機器用のポータブルパワーソリューションは、革新的なインテリジェントバッテリーシステムであると評され、国際的な賞を受賞しました。

【お客様の抱える課題】
お客様の目標は、市場の様々な要件に迅速に対応するため、工場ではなく代理店の在庫からシステムを構築することにより、エンドユーザー様に納入されるまでのリードタイムを数か月から数日間にまで短縮することでした。お客様は、工場での組み立てを行わないことで、より多くの標準製品をエンドユーザー様や流通業者様に出荷することができ、結果として、コストとキャッシュフローにさらなるメリットを生み出すことが出来ました。

【バイコーが選ばれた理由】
・省スペース
> 小型(10x14mm)で薄型(2.6mm)
> 高効率(98%以上)によるヒートシンクの小型化
> 完成された電源はモバイル充電ステーションに適合

・コスト削減
> 2つのボックス(充電ステーション用と電源用)だったものを 1つのボックスに
> 代理店で組み立てられる唯一つのソリューションであること

・全ての構成に単一のVicor製品(PI3749 ZVS Buck-Boost Regulator)が使用されたこと
> 2:1の広い入力電圧範囲により、異なるバッテリからの起動が可能
> 広い出力電圧調整範囲(公称30-100%、I2Cにより調整範囲拡張可能)により、異なる出力電圧を容易に設定可能

【Why Change】
> リードタイムを180日から1日に短縮
> 1つの製品で10種類の要求仕様に対応

実績紹介ページ
http://www.vicorpower.jp/industries/pdf/Ind_Medical_Portable_jp.pdf

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  • 2018.03.13 UPDATE

    ベンダー公式

    航空・宇宙分野

    Vicor KK

    【開発実績例】 「Battery Chargers(充電器)」 Battery-Controlled Electrical Propulsion Enables Long-Range, Multi-Lap Glider Flights ~バッテリに制御された電動推進システムはグライダーの長距離飛行を可能にする~ 【実績概要】 通常、グライダーは曳航機で十分な高度へと引き上げられる際、切り離し後の航行時間を伸ばす為に上昇気流を探します。 離陸をする第一段階では柔軟性とその範囲を拡張する補助推進システムが使用されています。 以前は燃料式モーターで十分な成果が得られませんでしたが、今では電動式システムでによって成果を得ることが出来るようになりました。 グライダーは5分間の航行または希望の高度への上昇を行なう為にリチウムイオンバッテリーを搭載しています。 この推進システムの設計には長距離航行を可能にするバッテリチャージャを搭載し、あらゆる飛行場で充電可能であることが必要不可欠です。 軽量で高効率なVicorのDC-DCコンバータは充電システムの要となります。 充電システムはフロントエンドとコンバータ部からなり、グライダー胴体に取り付けられた2つの別のキャビネットに収容されています。 ロントエンドは3 台のENMods AC フロントエンドと8台のバイコーハイパワーファミリDC-DC コンバータ Miniシリーズによって構成されています。 コンバータはバッテリーに接続され、翼の内側に取り付けられています。それにより、充電システムの重量はわずか6kg となりました。 このユニットの出力電力は1.9kWであり、バッテリ充電に掛かる時間は約9時間です。 充電システムの入力電圧はAC110-230V であり全世界で使用可能です。

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    【アプリケーションの背景】 本事例のお客様はグローバルなテレコムサプライヤーとシステムインテグレータ向けにスモールセル基地局およびリピータなどのブースタを設置されています。ポール上や、また屋外のように雨風にさらされる過酷な環境での設置には、基地局に搭載される電源のサイズと重量、そして温度範囲のすべてが重要でした。 【お客様の抱える課題】 お客様はスモールセルシステム内の実装スペースを空ける必要があり、理想的にはパワーサプライをシステムボードと統合することを希望されていました。またスモールセルは世界中で販売されるため、EMIとトランジェントイミュニティは重要な考慮点でした。 【バイコーが選ばれた理由】 バイコーのPFM(VIAパッケージ版)を2出力の200WAC-DC供給用として採用することにより、お客様は競合であるディスクリートソリューションの60%のサイズ削減が可能となりました。PSUの筐体への伝導冷却により、温度性能も良くなりました。バイコーのアプリケーションチームによるレファレンス・デザイン、EMI性能に関する資料、トランジェントイミュニティなどが選定にあたり効果的な情報となりました。 【採用を決めたきっかけ】 > 装置のサイズと重量を軽減することで、設置を簡易化する必要があった > 将来的な要求変更にも対応し得るデザインであること

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    【アプリケーションの背景】 本事例のお客様は航空機搭載レーダーのアプリケーションで、以前の装置よりも目標物の解像度を向上させ、測定距離を広くし、システムサイズをより小型に、より軽量にする要件を持っておられました。 【お客様の抱える課題】 装置の出力は3kWピークのパルス負荷であり、20mFの保持コンデンサを使い平均化することにより、フロントエンドのピーク入力電力を減らすことができました。かつ、コンデンサのリップルを最小限にし、出力のレギュ―レーションを保つためにコンデンサへの素早い充電が必要とされました。 【バイコーが選ばれた理由】 標準的なRFアンプを使用した装置のピーク電力はバイコーのバスコンバータモジュール(BCM)にて供給します。保持コンデンサへの充電をMBCMとその後段のPRMにて行います。このアプローチにより、電源コンポーネントのサイズの最小化と電力変換ステージの最少化、またシステムの効率の最大化が可能になりました。 【採用を決めたきっかけ】 > レーダーの解像度と測定可能な距離を増やす必要があった > 装置の重さに対する性能を上げたかった > 電圧変換効率を向上させたかった

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    【アプリケーションの背景】 本事例のお客様は生体分子がナノポア(ナノスケールの穴)を通過する時の変化を測定するための携帯用の測定装置を開発されています。分子を特定するためは電流変化の情報を使用しますが、この装置はバイコーの製品を採用しすでに完成しており、現在ではさらに処理能力の高い、AC電源を使用するデスクトップバージョンの開発を行われています。 【お客様の抱える課題】 この装置を使われるエンドユーザ様は、装置の構成に柔軟性、特に、どれくらい多くのセンサーを接続し、電源を供給する選択が出来ることを求めておられました。またコスト上の理由から、電源はセンサーの数に合わせて少なくする必要があり、加えて、精密な電流測定を実現するために電源ノイズを最小限にする必要がありました。 【バイコーが選ばれた理由】 柔軟性 ・最小限の構成システムとするため、共通の350W AC-DC電源基板を設計 ・従来の1〜3つのAC-DC供給電源を1つにし、小型化することでコストを低減 ・伝導冷却を採用することで、ノイズを発生する原因となるファンを除去 性能 ・ZVSレギュレータは容易に高いトランジェント負荷の要求を解決できたこと ・高周波ZVS/ZCSスイッチングを採用することによって、システム内のノイズ要件を満たすためには小さいフィルタで十分であったこと 【採用を決めたきっかけ】 > コストを増やさず、お客様の要求に迅速に対応できたこと > 携帯装置のサイズ(軽量、小型であること) > 信頼性

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    ベンダー公式

    産業分野

    Vicor KK

    【開発実績例】 「LED(大画面ディスプレイ、商業用・建築LED照明)」 【実績概要】 発光ダイオード(LED)は大変高効率な光源で、大画面ディスプレイ、イルミネーションなどの商業用照明、建築照明、鉄道、バスなど交通機関の表示器まで、多種多様な用途で使用されております。 LEDは一般的に省電力、長寿命が期待されているため、そこで使われている電源も これに貢献できる高効率なものが求められていますが、この利点からバイコーの電源はLED製品に多く採用されています。 LEDのアプリケーションはLEDを専用ドライバで個別に制御する必要のあるデジタルサイネージなどのアプリケーションと、LED照明のようにLEDを配列し、その明るさや強さを制御する照明システムや屋外システムなどのアプリケーションのカテゴリがあります。 いずれも12.5V、5V、3.3VなどのLED駆動に最適な電圧に効率的に降圧でき、かつ定電流モードでの動作が可能なバイコーのCool Power ZVS非絶縁降圧レギュレーター「PI3xxxx」シリーズが最適です。 Cool Power ZVS非絶縁型降圧レギュレータは48V対応で95 %以上の高効率を提供し、放熱性能に長け、超小型で、直列および並列接続されたLED向けの構成も可能です。 ZVS非絶縁型降圧レギュレータ以外にも、大型化するディスプレイの電力要求にも対応する高効率、小型、 高電力のDC-DCコンバータ「DCM」シリーズや、高密度で力率改善回路(PFC)機能付きのAC-DCコンバータ 「VIA(Vicor Integrated Adapter) PFM」 などもLEDアプリケーション向けに採用されております。

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    【開発実績例】 Automated Test Equipment (自動試験装置システム) Advanced Distributed Architecture for ATE ~ATEシステムの為の先進的な分散給電方式~ 【実績概要】 自動試験装置(ATE)システムは航空電子機器、輸送、及びエレクトロニクス製造に日常的に使用されます。 半導体産業においてATE システムはコンデンサや集積回路、及び電子製品のような部品、幅広い電子デバイスなどのシステムを検査するために使用されます。 Vicor は、ATE 設計の小型化・筐体設計の簡素化をもたらす先進的な分散給電方式の電源設計実現のお手伝いをしています。 電源アセンブリは、VI Chip Family の高電力密度、効率、拡張性により今やシャーシ、バックプレーンに直接スロットイン可能な1 枚のボードに実装されています。 そのボードはVMEバスモジュールより僅かに大きい程度です。VI Chip Family の効率は 93%以上であり、従来品より5%以上の向上を達成しました。 更に高いDC電圧を供給する Micro モジュールも同じく非常に効率的です。高効率化は冷却要求(=エネルギーコスト)を減少させます。 また、スロット化によるケーブルの減少は、放射ノイズ、グラウンドループ、電圧降下の軽減にもつながり、EMC フィルタも簡略化されます。 VI Chip Family による電源設計はテスト装置の付加価値を高めます。 新しい装置は従来比で2 倍のテストチャンネルを持ち、更なる構造的な改善を得られました。

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    【開発実績例】 Supercomputer, High-End Server (スーパーコンピュータ、ハイエンドサーバ) 【実績概要】 昨今、データセンター、スーパーコンピュータ業界では、従来の12Vバスアーキテクチャからより電圧変換効率や電力密度が高く、電力損失の少ない48Vバスが採用され始めています。 Open Compute Project、OpenPOWERなどの組織でも48Vバスを採用したデータセンターのアーキテクチャが発表され、48Vバスがますます注目されています。 バイコーは10年以上にわたり48Vバスに対応する電源コンポーネントを提供してきました。特にスーパーコンピュータやハイエンドサーバのプロセッサ、メモリ、ASIC などの負荷向けの電源として多く採用されています。 バイコーは48Vバス対応として、PRM(プレレギュレータモジュール)とVTM(電圧変換モジュール)という2つの電源コンポーネントを提供しており、48V入力から1Vに降圧し、CPUやメモリなどの負荷に直接給電することを可能にします。 高い電圧変換効率(VTM:94%以上)、電力密度(VTM:最大62.34W/cm3 )、電力損失の削減、実装面積の縮小、負荷周辺のノイズ低減などを実現することでトータルコストの削減に貢献します。

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    【アプリケーションの背景】 本事例のお客様はLED情報システムの開発、製造を行っています。主な製品は、屋内及び屋外のビデオスクリーンを構成するLEDビデオモジュールです。 今回、お客様は屋内向けの超高解像度のビデオスクリーンと屋外向けのスクリーン等、いくつかのタイプのビデオモジュールを製造されました。 【お客様の抱える課題】 LED装置において、48Vのバス電圧を供給するために単一の集中型電源を使用することは配電バスの電圧降下、電力損室、そしてLEDドライバ・チップの電源供給問題を引き起こします。また複数のAC-DC電源を使用し、単一の出力から各パネルに供給することは、複雑になりコストもかかり、ディスプレイにホットスポットの問題を引き起こします。しかし、AC-DCフロントエンドから48Vを出力し、それを降圧レギュレータに入力すれば、発熱を抑えるだけでなく、信頼性も向上させ、さらにはパネルの厚さを薄くすることが可能です。 【バイコーが選ばれた理由】 バイコーのZVS昇降圧レギュレータ(PI34xx)は、配電損失に対応するために、48V入力で幅広い入力電圧範囲を備えています。小型(10×14 mm)で薄型(2.6 mm)、かつ高効率(98%以上)でヒートシンクを最小化し、ホットスポットの問題を避けるのに役立ちます。さらに信頼性を向上させ、パネルの設置や修理を簡単にすることができます。ハイパワーのZVSデバイスを採用することで、部品点数を減らすことができ、よって複雑さとコストを減らすことができました。 【Why Change】 > 電力消費量を減らす必要があった > 映像の可能性を最大化 > 電源の複雑さとコストを削減

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    【アプリケーションの背景】 お客様の目標は、利用可能な積載量と飛行時間を最大にするために機体の重量を減らし、性能を向上させることでした。ドローン市場が急速に変化するにつれて、様々な要件や積載量の構成を容易に適応できるようにする必要がありました。 【お客様の抱える課題】 電源は積載量と飛行範囲に応じて異なります。様々な要求に迅速に適応できる柔軟な電力アーキテクチャが必要です。お客様はドローンの市場シェアを早期に最大化し、長期的には収益を最大化します。 【バイコーが選ばれた理由】 バイコーのモジュール化されたパワーコンポーネントは業界最高の電力密度と最小重量を実現します。パワーシステムデザイナーツールを使用してシステムを設計することで、異なるソリューションを迅速かつ仮想的な評価が可能になり、重量とパフォーマンスのトレードオフが可能になりました。最終的に、全体の性能に支障なく、迅速にプロトタイプが作製されました。電力システムの重量は競争力のあるブリック製品の30%の軽さになりました。 【採用を決めたきっかけ】 > 飛行時間と積載量の増加 > 異なる要求仕様に合わせて容易に構成できること

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    【アプリケーションの背景】 本事例の線路信号機を製造されているお客様は、AC-DC電源を何年も使用されていましたが、同じ装置のスペースを保ちながらPFC機能、冗長性追加と、さらに他の機能を拡張させることが必要になりました。 【お客様の抱える課題】 今回、アップグレードしたパワーサプライには既存の機構上の制約を満たす一方で、上位互換にも適応し、2倍の電力を供給しなければなりませんでした。さらには、厳しい環境、電気的規格の要件にも対応しなければなりませんでした。 【バイコーが選ばれた理由】 今回お客様には非常に小型なVIAパッケージ型PFMのAC-DC電源コンポーネントを採用頂き、これによって現在のパワーサプライ装置のほぼ3倍の電力を供給することができました。さらには、伝導冷却によって温度ディレーティングの必要性をなくすこと、また設計検証を行うためのプロトタイプを迅速に製造することができました。将来さらに電力を増やす必要が出てきても、既存の装置には十分なスペースが確保できています。 【採用を決めたきっかけ】 > 現在の装置のスペースを保ったまま電力を上げること > 現在のサイズのまま機能改善すること > システムの中心部へ電源を統合すること

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