電源設計の技術情報サイト

技術資料ダウンロード

知って得するキーポイント

FPGAの電源要求を満たすスイッチングレギュレータコントローラ

FPGAの電源に
高い精度が必要な理由

注目ワード
  • 低電圧大電流
  • 電圧精度
  • 許容電圧
  • リップル電圧

BD95601MUVおよびBD95602MUVは、近年の低電圧大電流といった電源仕様に対応するスイッチングレギュレータコントローラICです。高効率で多くの保護機能を備えるのはもちろん、高い精度と安定性を必要とするFPGAやCPUの電源として最適な性能を備えています。

これらの電源ICが、ロームとアヴネットの共同開発による、ザイリンクス7シリーズFPGAおよびZynq®-7000 All Programmable SoCの評価キットMini-Module Plus 用の電源モジュールに採用されたのには、いくつかの鍵となる理由があります。

graf_0526_01

近年のハイエンドFPGAは電源仕様が複雑で、高い初期精度、低いリップル、高速な負荷過渡応答、そして起動シーケンス制御が要求されます。右の図は上述の電源モジュールの出力構成で、各出力を生成するスイッチングレギュレータコントローラICと電圧/電流が示されています。

要求される電圧精度は電源の種類によって多少異なりますが、例として1V出力が±3%精度だとします。5V/3.3Vなどのシステム電圧は通常±5%精度なので、率だけで考えると±3% は少し厳し目程度に見えますが、実際の許容電圧は当然ながら小さくなります。

3.3V±3% は 3.3V±99mV 対して 1.0V±3% は 1.0V±30mV

これはリップル電圧を含んでの精度要求であるため、スイッチングレギュレータには非常に厳しい条件です。平均出力電圧をきっちり1Vにできたとして、リップル電圧は±30mV以内である必要があります。実際はロードレギュレーションや負荷過渡による出力電圧の変動が生じるので、基本精度を確保しリップル電圧を極力抑える必要があります。

BD95601MUVおよびBD95602MUVの諸特性は、こういったFPGAの電源要求に対応するものになっています。

  • ・高速過渡応答を可能にするH3Reg™ 同期整流降圧スイッチングレギュレータコントローラ
  • ・1ch: BD95601MUV、 2ch: BD95602MUV
  • ・最大効率 95%以上
  • ・軽負荷モード、連続PWMモード選択可能。静音軽負荷モード(BD95602)
  • ・調整可能なソフトスタートにより起動時の突入電流を軽減
  • ・パワーグッド出力
  • ・多彩な保護機能:自動復帰型過電流保護(OCP)、短絡保護、過熱保護(TSD)、低電圧誤動作防止(UVLO)
  BD95601MUV(1ch) BD95602MUV(2ch)
入力電圧範囲 4.5V~25V 5.5V~28V
出力電圧範囲 0.75V~2.0V 1.0V~5.5V
基準電圧 0.75V±1.0% 0.7V±1.0%
スイッチング周波数 200k~500kHz 150k~500kHz
パッケージ VQFN20V4040 VQFN32V5050


graf_0526_04

基本的には2製品共に高効率の同期整流型の降圧コントローラで、軽負荷モードをもち軽負荷時の効率も高く維持されます。基準電圧は0.75V/0.7V と低電圧に対応し、±1% の精度は上述の±3% の精度要求を上回り、基本的に低リップルです。また、ローム独自のH3Reg 制御モードにより負荷過渡応答は非常に高速です。これらの特徴によって、出力電圧を高精度かつ安定に維持することができます。

FPGAの電源要求を満たすスイッチングレギュレータコントローラ 関連記事

技術資料ダウンロード