「電子ヒューズを効果的に使用して高感度回路を保護する理由と方法」 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、温度ヒューズに比べて高速に過電流を遮断することができ、回路を安全に保護することができる電子ヒューズについて解説した記事をご紹介します。

■電子ヒューズを効果的に使用して高感度回路を保護する理由と方法

　温度ヒューズに過電流が流れると数百ミリ秒から数秒で動作して回路を遮断しますが、電子ヒューズ(eFuse)はマイクロ秒単位で過電流を遮断することができます。これは、比較的感度の高いICや受動部品を搭載した今日の回路にとって非常に重要な機能です。

　温度ヒューズは受動部品ですが、eFuseはFETを使用した能動素子です。eFuseは、あらかじめ設定された電流値を超えると、制御ロジックがFETをオフにして電流を遮断するという動作をします。eFuseは、低電流(100mA以下)で動作するように設計されていますが、さらに低い一桁の電流値で動作するものもあります。eFuseでは起動した後にオフのままにするか(ラッチオフモード)、または電流フォルトが治まった場合に通常の動作を再開するか(自動リトライモード)を選択できます。さらにeFuseは、温度ヒューズでは不可能な逆電流からの保護も可能です。ただし、eFuseは温度ヒューズを代替するものではなく、役割が異なるため両者を併用して使用すると効果が上がります。

　　
＜ TPS26620 ＞　　　　　＜ TCKE805 ＞　　　　　＜ STEF033AJR ＞

　【アプリケーションラボ】では、eFuseのしくみと特性について解説した後、Texas InstrumentsのTPS26620、東芝のTCKE805、STMicroelectronicsのSTEF033AJRといったeFuseの特長と使い方を紹介しています。TPS26620は3mm×3mmのSONパッケージで、入力電圧範囲が4.5V～60Vと広く、最大±60Vの電源電圧に耐えられます。

　TPS26620はラッチオフタイプです。TCKE805は、3mm×3mmのWSON10Bパッケージで、入力電圧範囲は4.4V～18Vです。TCKE805はリセット可能で、繰り返して使用できます。STEF033AJRは3.3Vラインで出力電流と入力電圧を監視するためのeFuseで、わずかなIRドロップが発生しても動作します。DFNパッケージタイプは最大電流が3.6A、FETオン抵抗が40mΩ、フリップチップタイプ（写真）はそれぞれ2.5A、25mΩとなっています。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

60V/800mA eFuse 【TPS26620】 ￥394.29(税込￥433.71)
18V/5A eFuse 【TCKE805】 ￥258.58(税込￥284.43)
3.3Vライン用eFuse 【STEF033AJR】 ￥157.15(税込￥172.86)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■産業用アプリケーションにおけるM12コネクタと代替品の比較

　M12コネクタは、IEC 61076-2-101で規格化されたセンサやアクチュエータなどに使用する丸型ケーブル終端コネクタです。M12コネクタを使用すると、ケーブル接続を迅速かつ安全に簡単に交換できます。ここでは、M12コネクタの特長を詳しく解説します。

■産業用通信ネットワークのための高速で堅牢なEthernetコネクタの使用

　一般的なネットワーク用のケーブルやコネクタは厳しい環境で使用するように配慮がされていません。ここでは、過酷な環境で使用される産業用ネットワーク用のEthernetコネクタに要求される性能と適切なIPレベルについて解説します。

　マルツエレックでは、ZEPエンジニアリングが企画し、株式会社ラジアンが設計・開発したミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ「MZ-mmCon1」の販売を開始しました。

　携帯電話の新しい通信サービスである5Gの実用化が始まってミリ波が話題になっています。ミリ波は30GHzから300GHzという高い周波数の電波で、EHF(Extremely High Frequency)とも呼ばれています。ミリ波は、自動運転の衝突防止レーダーなどにも使用されており、今後ますます重要な用途に利用されていくものと考えられます。5Gに使用される周波数帯は26.6GHzから29.5GHzなので、ミリ波よりも少し低い周波数のマイクロ波(SHF：Super High Frequency)になりますが、ミリ波として扱われているようです。

＜　ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ「MZ-mmCon1」　＞

　一般に、ミリ波帯の通信システムを開発するには、高価なスペクトラムアナライザやネットワークアナライザ、シンセサイザなどの測定器が必要になります。今回開発したアップ・ダウン・コンバータ「MZ-mmCon1」を使用すると、27GHz～43GHzの信号を5MHz～6GHzのベースバンド信号にダウンさせたり、逆に5MHz～6GHzのベースバンド信号を27GHz～43GHzの信号にアップさせることができます。そのため、比較的低価格な測定器でミリ波帯の実験を行うことが可能になります。

　MZ-mmCon1は、A-DコンバータとD-Aコンバータを内蔵するSTM32マイコンを搭載しているため、スタンドアロンでも送受信ができます。パソコンとミリ波帯用アンテナ、ベースバンド信号処理システムを用意すれば、100Mbps以上の超広帯域無線通信を体験することができます。

■MZ-mmCon1の主な仕様
　・送受信周波数：27.2GHz～42.995GHz
　・送受信用コネクタ：2.92mm
　・送信出力：＋10dBm～－40dBm
　・送信変換ゲイン：＋23dB
　・受信入力：－9dBm以下
　・受信変換ゲイン：17dB
　・IF帯域：1GHz～6GHz
　・ベースバンド帯域：5MHz～6GHz
　・PLL周波数範囲：6.8GHz～10.75GHz
　・DC電源入力：6V、1.5A
　・基板サイズ：W100mm×D74mm×H1.6mm

ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ 【MZ-mmCon1】　￥400,000(税込￥440,000)