FPGAを用いてSLVSとの互換性を持つ（SLVSコIBM ThinkPad T42 バッテリー ンパチブル）インタフェースを構築する際には、ターゲットとするFPGAデバイスの十分なハードウェアリソースの有無や、その入出力ポートがレシーバおよびトランスミッタの両方を実装できるだけの柔軟性の有無を検討しなければならない。まず、SLVSのレシーバについては、外付け部品を用いることなくトランスミッタ出力端と直接接続できるよう、FPGAに差動終端が組み込まれていることが望まれる。またIBM ThinkPad T41P バッテリー、FPGAのレシーバの多くがLVDSの使用を前提とした設計となっているので、接続対象となるFPGAレシーバの差動電圧およびコモンモード電圧の範囲が、SLVSの出力規格に適合していることを確認しておかなければならない。さらに、FPGAの差動出力ポートは、外付け部品を用いて構成される結合用の抵抗網により調整されるSLVSの出力電圧レベルに対して、必要な電流を供給できる必要がある。
LVDSと同じくIBM ThinkPad T41 バッテリー、SLVSもレシーバに終端負荷を必要とする。しかし、負荷をレシーバの内部に設置するか、外部に設置するかについては規定されていない。FPGAを用いて標準的なデバイスとのSLVSインタフェースを構築する場合、負荷の設置位置は両方とも利用できることがほとんどである。ノイズの少ない相互接続と堅牢なシステム動作を実現するには、FPGAレシーバに差動終端が組み込まれている方が有利であIBM ThinkPad T40P バッテリーるSLVSのトランスミッタに関しては、出力電流ソースのプログラマブル性が重要になる。差動駆動電流は、SLVS規格の要件を満足する値にプログラミングしておかなければならない。一方、差動振幅電圧とコモンモード電圧は、SLVSレシーバの要件に整合するように、通常は基板に搭載する外付け部品を用いた抵抗網を利用して調整する。基板搭載の抵抗網による電力消費を補うために、トランスミッIBM ThinkPad T40 バッテリータの電流ソースは、通常のLVDSで用いられる3.5mAよりも大きい電流をチップ外部の差動トレースに供給する必要がある。このような要件を満たす電流ソースとして、FPGAに従来から搭載されているLVDS互換の入出力ポートを利用することは通常は不可能だ。
SLVSインタフェースのあIBM ThinkPad R52 バッテリーる実装例では、SLVSトランスミッタとしても利用可能なLVDS入力機能を備えたFPGAが用いられている）。入力端ではいずれも内蔵の差動終端が利用される。コモンモード電圧および差動電圧の範囲はSLVSの規格を十分に満足しているので、基板に搭載する外付け部品を余分に用いることなく、2Gbpsに達する高速のデータ入力信号を受信することができる。このFPGAは、差動電流出力を2mA、3.5mA、IBM ThinkPad R51e バッテリー54mA、6mAに設定することが可能であり。図3の例では、SLVSの規格に適合するよう、外付けの終端回路を利用した6mAの電流ソースが使用されている。この事例に適合するSLVSインタフェースの仕様の詳細を示す。 あらゆる電気/電子機器では、高い効率が得られる電源が求められている。特に商用電源（AC電源）から、実際に機器を駆動するためのDC電源を生成する AC-DC電源についてはIBM ThinkPad R51 バッテリー 、省エネに対する気運の高まりなどもあり、効率に対してより厳しい目で見ることが要求されている。この要求を満たすための解の1 つがスイッチング方式のAC-DC電源である。コントローラICを使わず、大型のトランスを搭載する従来のリニア電源より、スイッチング方式のAC-DC 電源であればコストも抑えられる。

　 しかし、スイッチング方式Lenovo Thinkpad R500 バッテリーのAC-DC電源の設計には、従来のリニア電源には存在しない問題が伴うこととなった。例えば、EMI（電磁干渉）、突入電流、ユニバーサル入力といった事柄に対応しなければならないのである。そして、これらの問題については、さまざまな対処法が考案されている。AC-DC電源の入力となる商用電源は、電源のコードをはじめとする周囲の環境に対して放射性のEMIの問題を生じさせる。そのため、IBM ThinkPad T60 バッテリーAC-DC電源の入力部には、差動（ディファレンシャル）フィルタとコモンモードフィルタが配置されることが多い。
AC入力の両端には、Xコンデンサを使用する。このコンデンサが故障しても感電することはないが、高いライン電圧が印加されている状態で電源を切断すると、安全性の問題が生じる可能性がある。 この問題に対してはHP COMPAQ 8200 バッテリー、並列に接続した抵抗によってコンデンサを放電することで対処できる。ただし、この方法では、電源の稼働中に電力を無駄に消費してしまう。代替策として、米Power Integrations（以下、PI）社が供給しているXコンデンサ用自動放電ICファミリ「CAPZero」のような部品を使用する方法がある。この ICを利用すれば、安全性に関する規格を満たしつつ、電源での電力の浪費を回避するAcer TravelMate 5340バッテリーことができる。
不具合が存在する設計データを用いてICの量産を開始してしまうと、その不具合を後から修正するためのコストはぼう大なものになる。特に、構造が複雑で、広い範囲での利用が見込まれるようなSoC（System on Chip）で設計上の不具合が見つかった場合に費やすコストは特に高くつく。Acer Travelmate 5542バッテリー2011年1月にIntelが発表した、最新プロセッサファミリ「Sandy Bridge」向けのチップセット「Intel 6シリーズ」の不具合は、約10億米ドルもの損失を招いたという＊1）。また、不具合の存在する設計データを担当した設計者にとっては、個人的な悪い思い出になるだけでなく、経歴上の汚点にもなってしまう。
は、顧客のアプリケーシHP Compaq nx6330 バッテリーョンでそのICが使用される状況下におけるシミュレーションを、できる限り入念に行わなければならない。とはいえ、10億個のトランジスタ、多数の大規模デジタルブロック、高性能のアナログ回路、複雑な電源管理機能、組み込みソフトウエア、転送速度が1ギガビット/秒を超えるようなI/Oなどを含む複雑なSoCをどうやってシミュレーションすればよいのか。また、経年劣化による影響はどう見積もるのか。HP Compaq nx6325 バッテリーそもそも、設計したICは経年劣化を起こすのか。さらに、ESD（Electrostatic Discharge：静電気放電）の問題をはじめ、設計したICが周辺の電磁界環境に影響を及ぼさないことを保証するにはどうすればよいのだろうか。

　 現在、ICの設計データ向けの回路シミュレータについては、アナログ、デジタル、Acer Travelmate 5542Gバッテリーランジスタレベルからシステムレベル、ハードウエア/ソフトウエア協調検証、チップ‐パッケージ間インタフェースなど、用途に合わせてさまざまなものが提供されている。しかし、ICの設計上の不具合を見つけ出すには、シミュレーションだけでは十分とは言えない。デバッガや、シミュレーシAcer Travelmate 5542バッテリーョンによって生成された大量のデータを処理する自己診断式のテストベンチも必要になる。こうして、ICの設計データを検証するための“ツールボックス”は、どんどん規模が大きくなっているのだ。　 ICの設計データについて、シミュレーションなどによる製造前の検証により、その動作を100%保証することは残念ながら不可能である。しかし、幸いなことに、最新の市販ツールを組み合わせて運用することにAcer TravelMate 5340バッテリーよって検証の確度を高めることはできる。　 電源ラインとグラウンドの間には、Yコンデンサも必要になるかもしれない。このYコンデンサが故障すると、感電につながる可能性がある。Yコンデンサは、電力コードに対する伝導性のEMIの問題を低減するが、容量の大きなコンデンサは、電源回路のブレーカ機能やコンセントの漏電防止機能を誤作動させる可能性がある。 EMIの問題は、プリント42T5209基板上のレイアウトの工夫や、回路における急激な電流変化を抑えることによって解決することができる＊1）。最後の手段としてシールドを利用する方法があるが、これにはコスト増という欠点が伴う。

　 AC-DC電源の設計時に42T4507生じ得るもう1つの問題は、大きな入力コンデンサが必要になることに起因する。電源回路の起動時には、このコンデンサを充電するために、大きな突入電流が流れてしまうのだ。 入力コンデンサとして大きなものを使用することにより、スイッチング段への入力リップルは小さくなる。しかしながら、突入電流が大きくなることで、入力部分の整流ダイオードが破損したり、ヒューズが切れたりする可能性がある。このような問題を緩和するために 92P1170、NTC（負温度係数）サーミスタを用いた突入電流の制限回路を付加する方法がある。この構成の回路では、低温時にはサーミスタの抵抗値が高いことを利用して急激な突入電流を防ぐ。通常の稼働状態では電流が流れることで高温になるため、サーミスタの抵抗値が下がり、電源に本来の電力が供給される。 入力電力が断続的となるAC-DC電源を設計しなければならないことがある。その場合、入力電力がHP RQ203AA途切れると、入力コンデンサの電荷が100ms程度の時間で放電される。そして、NTCサーミスタを用いた制限回路の温度がまだ高いうちに入力電力が回復すると、許容範囲を超える突入電流が流れる恐れがある。この問題に対処するには、UVLO（Undervoltage Lockout：低電圧ロックアウト）機能付きのコントローラICを使用するとよい。この機能を備えるコントローラICは、ある閾（しきい）値に電圧が達しHP pavilion tx1300 バッテリー たら、入力コンデンサの電荷が放電されないように働く。このレベルから電源ラインのレベルまで入力コンデンサを充電するのに必要なエネルギーによって、 NTCサーミスタによる制限回路が高温の状態でも、電源が破損したり、ブレーカ機能が働いたりしないように、HP pavilion tx1000 バッテリー回路を設計するとよい。ただし、NTCサーミスタを利用した電流制限回路は、周囲の温度に応じて動作するので、電源の使用温度範囲が広い場合には、すべての要件のバランスをとりつつ、突入電流を低く抑えるという難しい問題に対処しなければならないことになる。
突入電流の問題に対処するためのもう1つの方法は、FETなどのトランジスタを入力Dell Inspiron 9400 バッテリ段に直列に配置することだ＊2）。適切なサイズのFETを選択し、ゆっくりとオンの状態にして線形領域で動作させることで、電力を消費させる。この方法では、オン、オフの繰り返しにより、FETが過熱しないように注意する必要がある（『スイッチング電源の課題と対策』も参照されたい）。また、入力コンデンサが故障した場合、コンデンサ自身が燃えたり、ほかの部品を燃やしたりすることがないよう、ヒューHP Compaq 8510wバッテリーズが切れるか、配線が溶けるようにする必要がある。米UL（Underwriters Laboratories）は、火災の防止を主な目的とした試験を提供している。このULの試験を利用すれば、故障モードを調べたり、電源の出力を短絡しても火災などが生じないことを確認したりすることができる。

　 上述したように、HP Compaq 8710pバッテリー UVLO機能を利用すれば、突入電流が生じないように入力コンデンサの電荷を保つことができる。しかし、コンデンサを充電したままにすると、保守作業などの際に安全性の問題が生じる可能性がある。この問題については、コンデンサの両端に高抵抗を接続するという対処法が考えられる。だが、それだと常に電力が無駄になり、効率が損なわれる。効率の低下を防ぐには、抵抗と直列にFETを接続し、電源の稼働中には、抵抗の電流パスを遮断するように構成すればよい。

　 突入電流の問題を解決したら、電源をユニバーサル入IBM ThinkPad X41バッテリー力に対応させるかどうかを決める必要がある。ここで言うユニバーサル入力への対応とは、世界中で使われているAC電圧/周波数で動作するようにするという意味だ。つまり、100V〜240Vの電圧、50Hzまたは60Hzの周波数に対応するといった具合になる。
広範な入力電圧に対応しようとすると、1つの問題が生じる。通常のPWM（パルス幅変調）方式のスイIBM ThinkPad T43バッテリーッチング電源の場合、入力電圧が高いほど、パルス幅が狭くなる。パルス幅があるレベル以上に狭くなると、スイッチング素子として使用するトランジスタは、多大な電圧と多大な電流の両方にさらされて過熱することになる。このユニバーサル入力の問題への対処策としては、フロントエンド部分としてブリッジ整流器ではなくトランジスタを用いたプッシュプル型のものを使用する方法がある。あるいは、立ち上がり/降下時間の短いコントローラICを使用する方法も効果的だ。ただし、このSony VAIO PCG-SR バッテリー高速な遷移によって、過熱の問題は解決するかもしれないが、EMIが大きくなるという代償が伴う。ほかには、PFM（パルス周波数変調）などの異なる構成を採用することでも、広い入力範囲の問題に対処することができる。
次に、コントローラICへの電力供給の方法を検討しなければならない。Sony VAIO PCG-TR バッテリーこれについては、コントローラICとその入力となるDCバスとの間に抵抗を配置するのが一般的な方法となる。図1で言えば、抵抗RSTARTがそれに当たる。この方法は、実現は簡単だが、抵抗においてかなりの電力を浪費するという問題を抱えている。この抵抗で浪費される電力を削減するためのものとして、PI社はICファミリ「SENZero」を製品化している。コントローラICを停止させてもかまわないときに、Sony VAIO PCG-Z505 バッテリー  SENZeroを外部からの信号で制御することで、給電ラインを遮断するというものだ。
制御機能のみを備Sony VAIO PCG-R505 バッテリーえるコントローラICを使用する場合、スイッチング素子を選択する必要がある。コントローラ機能とパワーFETを搭載するIC製品（以下、レギュレータIC）もあるが、大電力を扱う用途などをターゲットとするコントローラICの場合、パワーFETは外付けで使用することになる。扱う電力が1kW以上の場合には、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を使う設計者もいる。また、低コスト化、低消費電力化Sony VAIO PCG バッテリーを目的として、従来型のバイポーラトランジスタを使用する方法もある。例えば、英CamSemi社のコントローラIC「C2471」を使えば、安価なバイポーラトランジスタを制御することができる。
PI社のレギュレータICファミリ「TOPSwitch」は、725Vという高電圧に対応するパワーMOSFETとコントローラ回路を1チップ上に集積している。それに対し、米Fairchild Semiconductor社のレギュレータICファミリ「FPS」では、1つのパッケージにコントローラとパワーMOSFETそれぞれのチップを収容するHP Compaq nx6300 バッテリー構成としている。Fairchild社は、米Texas Instruments（以下、TI）社やスイスSTMicroelectronics（以下、ST）社らと同様に、制御機能のみを備えるコントローラICの製品ラインも持っている。コントローラICを使用する場合には、米Vishay Intertechnology社、米ON Semiconductor社、米IHP Compaq nx6140 バッテリーternational Rectifier（以下、IR）社、米IXYS社、ルネサス エレクトロニクス、TI社、ST社らが提供しているようなスイッチング素子を選択する必要がある。Fairchild社自身も、高いブレークダウン電圧に対応しつつ、チップサイズを抑えることでコスト低減を実現したスーパージャンクションMOSFET「SupreMOS」を発表している。
ここまでに触れた設計上の問題に対する検討は、設計プロセス PABAS057における始まりにすぎない。当然のことながら、スイッチングアーキテクチャの選定も、実施しなければならないことの1つである。例えば、絶縁境界を越えてフィードバック電圧を伝送しなくてもよいようにコントローラICを2次側に配置するかどうか、同期整流方式を採用するのか否かといったことを決定しなければならない。同期整流方式では、整流ダイオードをFETに置き換え、それをコントローラICによって適 PA3594U-1BRS切なタイミングでオン/オフに制御する。ただし、コントローラICを2次側に配置する場合には、そのICを駆動するための電力を、絶縁境界をまたいで供給する必要がある。

　 もう1つ決定しなけれPA3640U-1BASならないのは、電流モードと電圧モードのうちどちらのフィードバック方式を用いるのかということである。電流モードのフィードバックでは、制御におけるパラメータとして1次コイルの電流量を用いる。この方法では、1次側の状態が制御ループには含まれず、1次インダクタンスに伴うポール（極）がなくなる。電流モードの制御では、ドミナントポール（ファーストポール）だけが存在し、安定性が高い。そのため、多くの技術者がこの手法を好んで使用している。なお、電流モードの制御では、スイッチングトランジスタを流れる電流を常に監視することで、過電流によって同トランジスタが破壊するのを防止することAcer Travelmate 5542バッテリーになる。
多くの電源ICメーカーが、デジタル電源を構成するための製品を大々的に供給し始めている。実際、PFC（力率改善）回路ではデジタル電源用のICがよく使用されるようになってきている。ただ、デジタル電源は、本質的には、アナログ電源よりも優れているわけではないし、劣っているわけでもないAcer Travelmate 5542Gバッテリー。IC内部のアーキテクチャにどのようなものを採用するかは、半導体企業の判断によるところである＊3）。米iWatt社などのベンダーが供給しているデジタル電源 ICは広く採用されているが、より重要なのは、それらのICで使われている制御方法ではなく、どのような機能が提供されるのかということである。
多くのAC-DC電源は、Acer Travelmate 5735バッテリー出力負荷と入力ライン電圧の変化に応じて出力電圧を調整するようになっている。そのためには、コントローラICへのフィードバック信号が必要になる。この用途には、多くの場合、Fairchild社や米Avago Technologies社などが供給しているフォトカプラが使用されている。 一方で、フォトカプラではなく、センシング用のコイルを使用することを前提としたコントローラICも多数存在する。この構成では、フォトカプAcer Travelmate 5735Zバッテリーラを使う場合のように精度良く調整を行うことはできないが、それでも5％程度の出力精度を実現できる。これについて、iWatt社は、「当社独自の1次検知アルゴリズムを利用すれば、それ以上の精度を得ることが可能だ」と主張している。
ほかにも、Avago社などが提供するΔΣ変調方式を利用したアイソレータを使用して、絶縁境界を越えてアナログ電 PABAS115圧を伝送する方法もある。あるいは、出力電圧をデジタル値で表現し、デジタルアイソレータによって絶縁境界を越えて伝送する方法も利用できる＊4）。ただし、これらの代替策には、コストがかかることに加え、位相遅延が生じて制御ループの帯域幅が小さくなるという欠点もある。さらに別の方法としてPA3589U-1BAS、コントローラICを2次側に配置し、絶縁境界をまたいで1次側を制御するというものがある。TI社のアプリケーションマネジャを務めるRichard Garvey氏によると、「コントローラICを2次側に配置する方法を用いれば、a PABAS174高い精度で電圧を調整することが可能だ」という。この場合、出力電圧のフィードバックは絶縁境界をまたぐことなく行える。ただし、コントローラICへの電力供給の手段を別に確保する必要がある。

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