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알면 득이 되는 키 포인트

FPGA의 전원 요구를 만족하는 스위칭 레귤레이터 컨트롤러

FPGA의 전원에
높은 정밀도가 필요한 이유

주목 키워드
  • 저전압 대전류
  • 전압 정밀도
  • 허용전압
  • 리플전압

BD95601MUVBD95602MUV는, 저전압 대전류라는 최근의 전원 사양에 대응하는 스위칭 레귤레이터 컨트롤러 IC입니다. 고효율이며 다양한 보호 기능을 구비함과 동시에, 높은 정밀도와 안정성을 필요로 하는 FPGA 및 CPU 전원으로서 최적의 성능을 지니고 있습니다.

이러한 전원 IC가 로옴과 Avnet이 공동 개발한, Xilinx 7시리즈 FPGA 및 Zynq®-7000 All Programmable SoC의 평가 KIT Mini-Module Plus용의 전원 모듈에 채용된 것은, 몇가지 중요한 이유가 있습니다.

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최근 하이앤드 FPGA는 전원 사양이 복잡하고, 높은 초기 정밀도, 낮은 리플, 고속 부하 과도 응답, 그리고 기동 시퀀스 제어가 요구됩니다. 우측 표는 위에서 기술한 전원 모듈의 출력 구성으로, 각 출력을 생성하는 스위칭 레귤레이터 컨트롤러 IC와 전압 / 전류를 나타냅니다.

요구되는 전압 정밀도는 전원의 종류에 따라 다소 달라집니다. 예를 들어, 1V 출력이 ±3% 정밀도라고 했을 때, 5V / 3.3V 등의 시스템 전압은 통상적으로 ±5%의 정밀도이므로, 비율만을 생각하면 ±3%는 조금 높은 정도로 보입니다. 하지만, 실제 허용전압은 작아집니다.

3.3V±3%는 3.3V±99mV인데 비해, 1.0V±3%는 1.0V±30mV

이것은 리플전압을 포함한 정밀도 요구이므로, 스위칭 레귤레이터에는 매우 어려운 조건입니다. 평균 출력전압을 1V로 정확히 맞춘다고 해도, 리플전압은 ±30mV 이내일 필요가 있습니다. 실제로 로드 레귤레이션 및 부하 과도에 따른 출력전압의 변동이 발생하므로, 기본 정밀도를 확보하여 리플전압을 최대한 억제할 필요가 있습니다.

BD95601MUV 및 BD95602MUV의 여러 특성은, 이러한 FPGA의 전원 요구에 대응하도록 되어 있습니다.

  • ・고속 과도 응답을 가능하게 하는 H3Reg™ 동기정류 강압 스위칭 레귤레이터 컨트롤러
  • ・1ch : BD95601MUV, 2ch : BD95602MUV
  • ・최대 효율 95% 이상
  • ・경부하 모드, 연속 PWM 모드 선택 가능. 정음 경부하 모드 (BD95602)
  • ・조정 가능한 소프트 스타트로, 기동 시의 돌입 전류 경감
  • ・Power-Good 출력
  • ・다양한 보호 기능 : 자동 복귀 타입 과전류 보호 (OCP), 단락 보호, 과열 보호 (TSD), 저전압 오동작 방지 (UVLO)
  BD95601MUV (1ch) BD95602MUV (2ch)
입력전압 범위 4.5V~25V 5.5V~28V
출력전압 범위 0.75V~2.0V 1.0V~5.5V
기준전압 0.75V±1.0% 0.7V±1.0%
스위칭 주파수 200k~500kHz 150k~500kHz
패키지 VQFN20V4040 VQFN32V5050


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기본적으로는 두 제품 모두 고효율 동기정류 타입 강압 컨트롤러이며, 경부하 모드를 통해 경부하 시의 효율도 높게 유지됩니다. 기준전압은 0.75V / 0.7V로 저전압에 대응하며, ±1%의 정밀도는 앞서 기술한 ±3%의 정밀도 요구를 상회하여, 기본적으로 리플이 낮습니다. 또한, 로옴의 독자적인 H3Reg 제어 모드로, 부하 과도 응답은 매우 고속입니다. 이러한 특징을 통해 출력전압의 고정밀도와 안정적인 유지가 가능합니다.

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