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滿足FPGA電源要求的開關式穩壓控制器高速暫態反應的關鍵技術 「H3Reg」是什麼？

2017.03.23

BD95601MUV和BD95602MUV是能對應近年來，低電壓大電流電源規格的開關式穩壓器控制IC。除了高效率和多種保護功能外，具備的性能最適合作為要求高精度、穩定性的FPGA和CPU的電源。

在低電壓大電流的條件下，為了維持電壓精度且獲得高穩定性，負載暫態反應的速度必須過快。負載電流急遽變動時，無論如何輸出電壓都會瞬間發生變動。該如何迅速回復，和負載暫態反應特性息息相關。

負荷暫態反應特性高速化的控制方法，以時間恆定控制最為人知悉。BD95601MUV和BD95602MUV 採用ROHM獨有的「H3Reg」控制方式。這是將時間恆定控制方式的暫態反應特性，進一步高速化的進化型時間恆定控制方式。以下說明「H3Reg」運作狀況。

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  • ・為了和內部電壓控制比較儀輸入的參考電壓（REF）比較，將分壓的輸出電壓回流到FB引腳。
  • 一般運作模式下，H3Reg控制器只要檢測到FB引腳的電壓低於REF電壓，就會在經由下方公式決定的時間（tON）內開啟HG（開啟高壓側電晶體），讓輸出電壓上升。

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  • ・tON後關閉HG，開啟LG（開啟低壓側電晶體），FB引腳的電壓開始下降，待降至和 REF電壓相等時關閉LG。
  • ・重複前述步驟，讓輸出值保持一定。
  • ・負載急遽變動，輸出降低，就算決定的tON時間已過，FB引腳電壓上升也不會超過REF電壓時，將延長tON時間，供應更多的電力，讓輸出電壓儘快回復。也就是提升暫態反應特性。
  • ・輸出電壓回復後，回到一般運作模式。

FPGA和CPU等從休眠狀態轉變成全運作時，就會發生上述的負載電流急遽變動狀況。對於此狀況，若無法極力減少電源電壓變動、使其迅速復原，將影響到FPGA和CPU的運作。輸出電壓愈低，對於負載暫態引起的變動，容許範圍將愈小，負載電流變動變大，電壓變動也會跟著變大。所以，對於電源來說，其實低電壓大電流這個條件非常嚴苛，必須具備足以對應的性能才行。

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