ヒートシンク不要な高エネルギー効率のコンバータ

非効率な電源は、内部の電力損失が大きくなり、それが熱に変わります。電源ユニットからその不要な熱を取り除くことは、コストの増加、サイズの増大、信頼性の低下、システムの全体的な性能の低下につながります。

実際、システムがより強力でコンパクトになるにつれ、最適な熱管理は、ほぼすべての業界のエンジニアにとって継続的な課題となっています。ファン、液冷、ヒートシンクなど、高温のパワーコンポーネントやパッケージから熱を取り除くための斬新なソリューションが数多くある一方で、システムの熱性能を最適化するために製品自体にも多くの進歩があり、それによって外部の熱管理要件を最小限に抑えることができるのです。

進化する熱管理ソリューション

ヒートシンク技術は、材料の改良と斬新な設計技術のおかげで近年進歩していますが、それでも比較的かさばるコンポーネントであり、電源のサイズと重量を大幅に増加させ、材料費もかさむ傾向にあります。さらに、熱管理ソリューションの一つとして強制空冷が必要な場合、電源システムのサイズはさらに大きくなり、信頼性も低下します。

したがって、電源装置からヒートシンクをなくすことは非常に有益なことと言えます。システム設計者は、ユニットの効率を上げることで無駄な熱を減らすか、熱の除去に優れた設計を採用する必要があります。例えば、一部の電源は熱ソリューションの一部として筐体を使用しているため、個別のヒートシンクをなくすことが可能です。

しかし、AC/DC 、DC/DCコンバータ ともに、発熱を避けることがより効率的な解決策となり、あらゆる種類の電子部品において、負荷範囲全体にわたる高効率がより重要となってきています。例えば、90％の効率で動作する800Wの電源を考えてみましょう。10％の損失で約80Wの熱が発生しますが、プリント基板（PCB）上の部品やコンポーネントが規定以上の温度で動作して故障しないように、適切な材料と熱設計を用いてこの熱を取り除く必要があります。

このような電源の効率を90%から95%に向上させることで、消費電力を80Wから40Wへと50%削減し、電力変換システム内での発熱がより管理しやすくなります。 したがって、システム設計において効率的な電源を選択することは非常に重要です。すべての負荷で高い効率を発揮する高効率電源を使えば、システムの放熱量が減って熱管理が簡単になり、その結果、エアフローベースの冷却や特殊なヒートシンクが不要になります。

パフォーマンスの最適化

RECOMは、様々なアプリケーション向けにコンパクトでコスト効率に優 れ、何よりも高効率のAC/DC、DC/DC コンバータおよび スイッチング・レギュレータ を提供できることを誇りに思っています。同社は、コンバータ、特に 電力密度が非常に高くなるPCBマウント・モジュールの効率は、特定のアプリケーションに最適な部品を選択する際の重要な決定要因になることが多いと確信しています。

このようなアプリケーションのために、RECOMのエンジニアは、最新のアーキテクチャと革新的なトポロジー、先進の 3Dパワーパッケージ（3DPP）、最適化されたコンポーネント、革新的な熱管理ソリューションを組み合わせた高効率電源を開発し、最高の電力密度ならびに変換効率、柔軟性および高信頼性を提供します。RECOMは、この3DPPパッケージ技術により、電源パッケージや部品のマルチパス熱抵抗全体を規定する2つの重要なパラメータΨjtとθjaを低減し、熱源の最終動作温度とケース温度の差を縮めることに成功しました（図1）。

その結果RECOMは、アクティブ冷却方式や大型パッシブヒートシンクを必要としない高性能・高効率の高電力密度 3DPP 製品の生産に成功したのです。この製品の例としては、RECOMの30W非絶縁型 RPMB/RPMH シリーズがあります。このシリーズは、熱強化された25パッドLGAパッケージ（11.7mm x 12.19mm x 高さ3.75mm）で、99%の効率を実現するこれらのコンパクトなオールインワン電源モジュールにヒートシンクは不要です。

RECOMは、標準部品と極端な動作条件に対応するヒートシンクオプションの両方について社内の自動テストシステム、人工気候室、風洞測定を用いた徹底的なテストを行います。それにより、熱インピーダンスや最大ケース温度の数値、効率対負荷表、温度ディレーティンググラフなど、データシート用の正確な温度ベースのデータとディレーティング情報を提供します。

さらに、RECOMはこのような高効率電源の選択をサポートするために、パラメトリック検索ツールを作成し、システム設計者が最終アプリケーションに最適な電源を選択できるようにしています。これにより、極端な温度環境においても、電力コンバータがその最高性能の限界で機能することに確信を持つことができるようになります。