車載機器向けの電子サブシステムが普及したことで、車載という過酷な環境条件で動作可能な、小型、高コスト効率、高信頼性のDC/DC電源コンバータの需要が増加しています。車載バッテリの安定時電圧は、充電状態、周囲温度やオルタネータ(交流発電機)の動作条件などによって9V～16Vの範囲で変化しますが、電源レールも、スタート/ストップ、コールド・クランクやロード・ダンプの過渡波形などの動的な擾乱の影響を受けます[1]。自動車メーカ各社では、ISO7637やISO16750 [2,3,4]をはじめとした複数の国際標準で規定されるパルス波形テストのほか、独自かつ詳細に渡るCI(接触イミュニティ)テスト・スイートを実施しています。表1に示す電圧低下や過電圧の過渡波形のほかに、DCバスに重畳するオルタネータのサイン波形ノイズも、特に車載インフォテインメントや照明システムに悪い影響を与えます。

ほとんどの自動車では、インダクタとコンデンサによるLCフィルタとTVS(過渡電圧サプレッサ)アレーで構成されたパッシブ保護回路を、過渡波形による擾乱の第一の防止手法としています。この保護回路の下流側に接続される車載エレクトロニクス製品は、最大40Vの過渡波形に耐え、故障しない定格となっていますが、LCフィルタで低周波の擾乱を減衰させるために必要なカットオフ周波数では、インダクタやコンデンサの面積や形状が大きくなり、実装に無理が出てきます。本稿では、高いPSRR(電源変動除去比)性能を備えた同期整流降圧-昇圧型DC/DCコンバータを使うことで、バッテリ電圧の安定化機能と過渡波形の除去機能を同時に提供しながら、より高い実装密度で、より洗練されたソリューションを可能にする、アクティブ・フィルタの実装の方法について説明します。

表1:車載電源ラインの連続または過渡的な接触擾乱事象