PDやQCでの環境で力を発揮するTLP-P及びTLP-Nシリーズ

PDやQCでの環境で力を発揮するTANI-LabのTLP-P及びTLP-Nシリーズ

電圧の異なるデバイスを組み合わせて使用することは、マイコン（ArduinoやESP32）の5V、ファンやセンサーの12V、オペアンプの15Vなど、制御系とデバイス間でよくある課題です。理想的には、壁のコンセントにUSBのACアダプタを挿し、そこから1本のUSBケーブルで複数の電圧を賄えたら、シンプルで使い勝手が良いでしょう。

そんな要望に応えるのが、最近では細かいことは抜きにして安すぎて少々怖い300円や500円で手に入るようになったPD対応のACアダプタ（USB充電器）や、複数のUSBポートを備えた携帯充電器用のACアダプタ（USB充電器）です。これらのデバイスはPDまたはQC対応で、電圧や電流を柔軟に調整できる電源としてACアダプターとして活用可能です。

PD20Wの格安製品　5V/3A, 9V/2.22A, 12V/1.67A

それらを電源としてシンプル且つ効率的な環境を実現するのが、今回ご紹介するTANI-LabのTLP-PおよびTLP-Nシリーズです。これらは入力電圧が変動しても、出力電圧を一定に保つ回路を採用しており、安定した電源供給を実現します。

次に、具体的な回路図を描いてみましょう。

電源部分は非常にシンプルに構成されており、TANI-LabのTLP-PおよびTLP-Nシリーズは、多くのパッドを備えつつも、実際に使用するのはVin、EN、Vout、GNDの4種類だけです。これにより、複雑な接続作業を避けられます。使用するACアダプタ（USB充電器）に適したトリガーデバイスを選択して回路に追加するだけで、マイコンやファン、センサー、オペアンプ周りの設計に集中できるため、開発効率が大幅に向上します。

ちょっとだけ実演

まずは、ACアダプターにPDトリガーデバイスを接続し、12Vを取得。その電力で12V用のファンを回しつつ、MicroUSB接続のマイコン（ESP32）を稼働させてみます。

最初に、確認のためACコンセントにPD対応のACアダプターを接続し、トリガーデバイスをつないでテスターで電圧を測定しました。12Vが正しく出力されていることを確認できます。

次に、ファンを12Vラインに接続し、TANI-LabのTLP-PおよびTLP-Nシリーズから5Vを出力するTLP-P050もつなぎました。マイコンの赤いLEDが点灯し、正常に動作していることがわかります。ファンもスムーズに回転しており、TLP-P050からは5.05Vが安定して出力されています。これで、12Vと5Vの両方のラインが確立されました。

TLP-P050は、写真中央に見える配線整理用の洗濯ばさみにプロービングされています。余談ですが、このプローブは3号機で3Dプリンターを駆使して試行錯誤した結果、110円で3個入りの洗濯ばさみとポゴピンを組み合わせて実現したものです。

完璧なはんだ付けとは言えませんが、左写真のような仕上がりになっています。

5V/400mAのLEDテープも一緒に光らせてみました。出力は5Vを維持しています。

話を戻すと、これはTLP-P050を使用して12Vの入力環境下で、12Vと5Vのラインを両方作成した実例です。今思えば、12VラインもTLP-P120にすればよかったです。

まとめ

今回の電源構成では、異なる電圧が必要なデバイスを1種類の入力電圧から効率的に供給する方法を示しました。具体的には、USBポートからトリガーデバイスを介して12Vが供給され、そこからマイコンには5V、ファンには12Vが適切に供給されています。オペアンプとセンサーについては今回は省略しましたが、同様の方法で対応可能です。

特に注目すべきは、TANI-LabのTLP-PおよびTLP-NシリーズがLDO（低ドロップアウトレギュレーター）ではなく、スイッチングレギュレーターを採用している点です。スイッチングレギュレーターは、高効率での電力変換が可能で、入力電圧が大きく変動する場合でも安定した出力電圧を維持します。そのため、発熱が少なく、エネルギー効率に優れており、高電力用途や長時間稼働が求められるデバイスにおいて大きな利点を提供します。これにより、電源回路をシンプルにしながら、全体的なシステムの効率性と信頼性を大幅に向上させることが可能です。

さらに、プロトタイピングの段階でも、TANI-LabのTLP-PおよびTLP-Nシリーズのシンプルな配線と設計が作業効率を飛躍的に向上させます。特に、ワイヤー接続での試作作業においては、煩雑な配線作業を最小限に抑えることができるため、開発時間の短縮と誤配線のリスク低減が期待できます。結果として、迅速かつ正確なプロトタイピングが可能となり、全体の開発プロセスがスムーズに進行します。

TLP-Pシリーズ及びTLP-Nシリーズの紹介

 TLP-P及びTLP-Nシリーズは20mm x 20mm x 3mmの超小型設計でありながら、低ノイズ・高効率を実現。

TLP-P & TLP-Nシリーズ：システムと未来を繋ぐ架け橋

QCやPD、ソーラーシステム、オルタネータなど、入力電圧が絶え間なく変動する世界で、TANI-LabのTLP-P & TLP-Nシリーズはあなたの頼れるパートナーです。これらのシリーズは、入力電圧に関わらず安定した出力を提供し、開発プロセスをシンプルにします。コンパクトながらもパワフルで、高い出力と優れた変換効率を誇り、最先端のイノベーションに最適な選択肢です。

保護カバー加工済みでヒートシンクの取り付けも簡単。省スペースかつ信頼性の高いuModuleです。

TANI-LabのuModule(TLP-P及びTLP-Nシリーズ)は、20mm x 20mm x 3mmという非常にコンパクトなサイズでありながら、驚異的な性能を誇ります。この小型モジュールは、限られたスペースでの設置を可能にし、機器設計の自由度を大幅に向上させます。それだけでなく、uModuleは高い交換効率を実現し、エネルギー損失を最小限に抑えます。これにより、システム全体の電力消費を抑えつつ、安定した動作を提供します。

また、uModuleは低ノイズ設計を採用しており、精密な電子機器や通信機器にも最適です。ノイズの影響を最小限に抑えることで、デバイス全体のパフォーマンスを維持し、信号のクオリティを向上させます。

さらに、このuModuleは保護カバー加工処理が施されており、環境耐性と信頼性が強化されています。保護カバー加工により、内部回路が外部の湿気や衝撃から保護され、長寿命化が図られています。そのため、厳しい環境下でも安定して動作します。

設計の一環として、uModuleはヒートシンクの取り付けが容易な構造になっています。これにより、放熱性能をさらに向上させ、モジュールの高負荷時でも温度上昇を効果的に抑えることができます。高い熱管理能力を持つことで、過熱による故障リスクを軽減し、長期間にわたって信頼性の高い動作を保証します。(ヒートシンクは商品に含まれていません)

uModuleは、スペースが限られた設計においても妥協のない性能を提供し、さまざまな用途での応用が可能です。超小型ながらも高性能、低ノイズ、耐環境性、そして優れた熱管理性能を兼ね備えたuModuleは、次世代のデバイス設計において欠かせない要素となるでしょう。これにより、エネルギー効率と信頼性を重視するエンジニアにとって、理想的なソリューションを提供します。

TANI-LabのTLPシリーズは、幅広い出力電圧オプションを提供しています。出力5VのTLP-P050、出力5.5VのTLP-P055、出力12VのTLP-P120、そして出力15VのTLP-P150と、多様な電圧ニーズに対応した製品ラインアップをご用意。これにより、さまざまなアプリケーションやシステムに最適な電源ソリューションを選択可能です。高い信頼性と性能を誇るTLPシリーズは、産業機器から民生機器まで、幅広い分野でご利用いただけます。

最大交換効率９０％、昇降圧回路としては高い交換効率実現

TANI-Labの昇降圧回路モジュール（TLP-P及びTLP-Nシリーズ）は、卓越した効率性と柔軟性を提供します。最大９０％の高効率により、エネルギー損失を最小限に抑え、バッテリー寿命を延ばします。広範な入力電圧範囲（3.3V〜20V）と出力電圧範囲（5V, 5.5V, 12V, 15V）に対応し、多様な電源システムに適応可能です。さらに、内蔵の過電流保護機能により、接続機器の安全性を確保します。軽量コンパクトな設計で、スペースに制約のあるデバイスにも最適です。産業機器からポータブルデバイスまで、幅広いアプリケーションに対応できる本モジュールは、信頼性と性能を兼ね備えた最良の選択肢です。技術革新と高いコストパフォーマンスを実現し、システム全体のパフォーマンスを向上させます。

TLP-P050

入力5V、出力5V/500mAで82%、300mAで82%前後

TLP-P055

入力5V、出力5V/500mAで83%、300mAで83%前後

TLP-P120

入力5V、出力5V/500mAで83%、300mAで87%前後

TLP-P150

入力5V、出力5V/500mAで73%、300mAで77%前後

BGA設計ですが、パッドサイズが2mmあるので、2.54mmヘッダーピンやワイヤーでの使用も可能です。

TANI-LabのuModule(TLP-P及びTLP-Nシリーズ)は、BGA（Ball Grid Array）設計を採用しつつも、柔軟な接続オプションを提供します。通常、BGAは特定の用途に制限されることが多いですが、このuModuleではパッドサイズを2mmと大きめに設計しています。そのため、一般的な2.54mmヘッダーピンやワイヤーとの接続も容易で、標準的なプロトタイピングやカスタム基板での使用が可能です。

この設計により、開発プロセスが大幅に簡素化され、プロトタイピングから量産までの移行がスムーズになります。エンジニアや開発者は、特殊なBGAソケットや専用ツールに頼ることなく、従来のヘッダーピンやワイヤーを使用して、迅速かつ効率的に作業を進めることができます。

さらに、BGAの高密度設計のメリットを享受しながら、汎用性の高い接続方法を提供することで、幅広いアプリケーションに対応可能です。この柔軟性により、設計の自由度が向上し、さまざまなプロジェクトでの利用が期待できます。uModuleは、高性能と利便性を両立させ、次世代のデバイス開発をサポートします。

個別販売らしく、ひとつひとつ静電パッドが内蔵された小箱に入れられシリカゲルと合わせて静電気防止袋に入れてお届けします

TANI-Labの(TLP-P及びTLP-Nシリーズ)uModuleは、最高の品質を保ったままお客様の手元に届くよう、細心の注意を払って梱包されています。各モジュールは、専用の静電パッドが内蔵された小箱に個別に収められ、外部からの衝撃や静電気の影響を防ぎます。そして、この小箱はシリカゲルと共に静電気防止袋に封入されます。シリカゲルが湿気を吸収し、モジュールの長期保管時にも安定した品質を維持します。

静電気防止袋は、輸送中に発生する可能性のある静電気からモジュールを守り、開封時に最良の状態でお使いいただけるよう設計されています。細部にまでこだわった梱包により、安心してuModuleをご利用いただけます。

TLP-P及びTLP-Nシリーズの注意点

TLP-P及びTLP-Nシリーズの注意点

 

内部回路の主な配線幅は1mmですので、1Aを超える出力はしないでください。

過電圧、短絡保護回路、逆接防止回路といった保護回路は含まれていません。

接続を間違える、過電圧、過電流は、破損及び発火の危険があります。

インダクタ電流が約7.5Aを超えるとICのリミットでリセット状態となります。

スイッチング周波数は最大2MHzですので、ノイズの多い環境では可聴発振や出力が正常でなくなる可能性があります。

記載されている数値は参考程度にみてください。実際は入力及び負荷状況で変わってきます。

負荷状況が急激に大きく変化するアプリケーションには適しません。

リフローを行う際温度に注意してください。内部回路の接続に使用しいているハンダはSn96.5, Ag3.0, Cu0.5です。融点を超える温度を加えると製品の破損につながります。本製品の溶接にはsn64Ag0.3Bi35 180℃ Lead-free　もしくは、sn64Ag1.0Bi35 179℃ Lead-freeを推奨しています。

他、TANI-Labから出荷されている商品についての重要なお知らせが最初の投稿に記載されていますのでよく読んで理解してご利用ください。

TLP-P050 5V出力DCDCコンバーター

 TLP-P050 DCDCコンバーター

産業用品質ROHS対応及び免除部品のみで構成されています。

入力5Vの場合、最大出力1.5Aまで出力可能です。

一辺20mm、高さ3mm(*2)の小型モジュールです。

入力電圧に関わらず一定の電圧を出力するタイプのDCDCコンバーターで、5Vを出力します。

入力可能推奨範囲は3.3～20.0Vで電圧だけはPD3.1規格を包括しています。

絶対定格入力電圧25Vです。

待機電流は測定できる機器がなかったので測定できていません。

3.3V入力時は1Aを超えたところでドロップしてしまいました。

5V入力時1A付近までは80%前後の効率です。

変換効率

BGA設計基板ですが、2mmパット2mmピッチですので、ヘッダーピンやワイヤーのはんだ付けも容易に行えます。

実装状態１

実装状態２

パッドと2.54mmピンとの位置関係

GNDパッドは内部で全て接続されています。

Vin5V時、MCUの駆動電流用等で400mA程度の出力までは放熱対策なしで連続稼働が可能です。

出力0mA時のVppは23mVです。

Load 0mA, DIV 50mV, 500us

MCUでよく使われる電流100mAではVpp17.58mV(*1)、200mAではVpp27.34mV(*1)です。

Load200mA, DIV 50mV, 1us

ポッディング済でIC及びインダクタ、ショットキー等の発熱部品をマザー基板での放熱効率を考慮しなくても、まとめて放熱器に接続しやすくなっています。

背面基板温度60℃未満で稼働させてください。

Arduino等の軽量MCUを稼働させる場合は必要を感じませんが、入力、出力負荷状況に応じて適時端子直近にコンデンサを接続してください。

パッド配置

FootPrint

1. Vin
2. EN
3. Vout
4. GND

Bottom View

Marking

マーキングは側面にあり、金色1つがTLP-P050を示します。

パッド面を下にし、一番左側のマーキングに一番近いパッド(Floatパッドを除く)が1です。

(*1)測定環境についてはTPL-Pシリーズ測定環境を参考にしてください。

(*2)W:20.3mm×D:20.3mm(±0.2mm)×H:3.2mm(±0.3mm)

(*3)注意点についてTPL-P及びTPL-Nシリーズの注意点をよく理解してご使用ください。