符合FPGA嚴格電源要求的FPGA用降壓DC-DC轉換器系列：－之2－為了符合FPGA的電源要求

－ 您剛才說明了FPGA的電源要求，接下來想向您請教這次將DC-DC轉換器系統，設定為「FPGA用」的理由是什麼呢？一開始可否麻煩您說明全系列產品有哪幾種DC-DC轉換器？

現階段有8種，全產品一覽都可以涵蓋FPGA電源的電壓和電流。個別說明有些難度，因此準備了下方的產品一覽表。

大致上可以分成內建功率電晶體型和外接控制器型，兩種類型全部都是同步整流型的1ch。輸入電壓預設來自於系統電壓的5V和12V匯流排，耐壓為7V和15.2V，控制器則是28V。輸出電流方面，內建功率電晶體型為1A～6A，控制器型的輸出電流則是依外接MOSFET而能夠大範圍設定。輸出電壓預設1.8V～1V左右，因此最低輸出電壓為0.8V、控制器能對應0.75V。即使用通用型用電源，也可以配備一般的電源輸出良好通知(Power Good)、緩開機(soft start)、各種保護功能。

－ 您先前彙整的FPGA電源相對要求事項有1) 多個電源電壓、2) 電源順序、3) 低電壓大電流、4) 電壓精度準確(包括漣波電流、負載暫態響應造成的變動，以及機板配線電阻造成的電壓下降等)、5) 低雜訊。這幾項都是在電源上會遇到的課題，但此次的DC-DC轉換器系列又是如何對應上述幾項呢？

首先，1) 多個電源電壓可以用各個電源對應1個DC-DC轉換器，設定出最佳的條件。2) 電源順序能以緩開機和外部控制加以對應。最重要的就是3) 低電壓大電流和4) 對應電壓精度。5) 低雜訊也和它有關。

－ 聽完您的說明和看過產品一覽表格後，了解到最低電壓不高，只有0.8V/0.75V，輸出電流從1A至6A，控制器則是能夠超過這個範圍，但我認為近年來的通用型DC-DC轉換器規格其實是一樣的。

重點在於4) 電壓精度。DC的電壓精度由內部的參照電壓精度決定，保證最大值±1%（控制器為±1.5%），而這已經達到最高精度水平了。也就是說，輸出電壓精度如果全數達到此程度，將能夠輕鬆達成剛才舉例的1V±3%。但是，若發生括弧內註明的漣波電流、負載暫態響應造成的變動，以及機板配線電阻造成的電壓下降等，電壓精度就必須追加計算這些因素造成的誤差。

－ 那麼，要如何處理這些追加計算的部分呢？

影響電壓精度的因素中，漣波電流和負載暫態的處理方式，和電壓下降的處理方式不一樣。先來說明漣波電流和負載暫態。漣波電流是將對來自於輸出的回授電壓的響應高速化，對於參照電壓，如果能儘量在狹小範圍內控制開關的話，就能夠縮小漣波電流。就是負載暫態，當負載急遽變動時，如果能儘快響應，讓變動的電壓回到設定值，即能在短時間緩和輸出變動。因此，本DC-DC轉換器系列不論是電流模式、遲滯模式、H³Reg™模式，都是採用高速控制模式。

－ 大家都知道電流模式和遲滯模式是基本控制方式，而H³Reg™是什麼樣的模式呢？

H³Reg™是ROHM獨家研發的高速暫態響應控制方式。下方的方塊圖為BD95601MUV-LB的H³Reg™控制迴圈。H³Reg™是定位為固定準時控制進化版的控制方法，利用電壓比較儀，高速比較基準電壓（參照）和回授電壓後，再高速開關輸出開關。這樣一不，不必依存於開關頻率，就能夠實現高速響應了。

一般動作時的波形如下。

FB回授電壓（為了比較而分壓出來的輸出電壓）一但比REF基準電壓（參照）還要低，就會透過比較儀，立即打開HG（高側輸出功率電晶體），等到在經由右側公式決定的時間內，供應電流予輸出端，提高Vout才會斷路。接著，LG（低側輸出功率電晶體）會打開直到FB＝REF，讓Vout下降。

其他還有一些小細節，例如以H³Reg™為代表的高速暫態響應控制，是在FPGA的低電壓大電流之下，符合高精準輸出電壓精度此一電源要求的重要關鍵。

－ 電壓精度還有一個課題，那就是如何解決機板配線造成電壓下降的問題呢？

這部分有回授FPGA電源端子電壓的遙感方法，和儘可能將DC-DC轉換器的輸出端，安裝在FPGA電源端子處的POL（Point of Load）方法。

－ 此次的DC-DC轉換器系列除了基本性能外，還擁有極為優秀的高速暫態響應性能，能夠充分對應FPGA的電源要求。只是，在實際進行設計時，設定人員是否必須具備足夠的專業知識，才能夠選出充分發揮IC性能的零件和機板配置呢？

這是非常重要的一點。在此次的訪問中，談話過程都集中在IC功能和性能方面有哪些重點。但是，事實上若電源電路要對應FPGA的要求，就必須進一步注意如何選擇構成零件和機板配置。對於此一問題，ROHM除了使用本款DC-DC轉換器系列，提供參照設計外，亦個別支援人員進行設計。以下是參照設計的範例。

－ 如果有這樣的樣本和支援，不啻乎為設計人員打了一劑強心針呢。

FPGA如其名，屬於可程式化元件，各個的構造和動作都不一樣，對電源的要求也不同。這意謂著我們必須提供設計方面的支援才行。

－ 最後還有什麼想補充的嗎？

我們一直沒有提到電源附加配件的效率。並不是說FPGA不需要高效率，由於它是功率需求較大的元件，因此期待電源能夠有最大的效率。此次的DC-DC轉換器系列，基本上利用同步整流的方式，最大效率可達到90%左右，輕負載時進入Deep-SLLM™(Simple Light Load Mode)為代表的輕負載效率維持模式，是效率能夠滿足FPGA要求的規格。