為了滿足FPGA的電源要求

－已經請您介紹了FPGA的電源要求，接下來請您介紹一下將該DC/DC轉換器系列定義為“FPGA用”的原因。首先，該系列中有些什么樣的DC/DC轉換器IC呢？

目前有8種機型，是覆蓋FPGA電源的電壓與電流的產品陣容。單個介紹比較困難，請看產品陣容表。

大致分為功率晶體管內置型與外置控制器型，全部為同步整流型單通道DC/DC轉換器IC。輸入電壓考慮到5V系統電壓與12V總線輸入電壓，耐壓為7V與15.2V，控制器為28V。功率晶體管內置型的輸出電流為1A～6A，控制器的輸出電流通過外置MOSFET可設置的范圍較廣。設想的輸出電壓為1.8V～1V左右，因此最低輸出電壓為0.8V，控制器為0.75V。即使作為通用電源使用也搭載了一般的電源良好（Power Good）、軟啟動及各種保護功能。

－前面請您總結的有關FPGA的電源要求事項是：1) 電源電壓為多種；2) 電源時序；3) 低電壓大電流；4) 電壓精度要求嚴格（包括紋波、負載瞬態引起的變動，PCB板布線電阻引起的電壓降等）；5) 低噪聲。您提到這些是電源方面的課題，那么該DC/DC轉換器系列是怎么處理這些課題的呢？

首先，1)電源電壓為多種，使1個DC/DC轉換器支持各電源，可進行最適合的條件設置。關于2)電源時序，可通過軟啟動和外部控制進行處理。最關鍵的要點在于3)低電壓大電流和4)電壓精度的處理。5)低噪聲也與此相關。

－從您的介紹和表來看，最低電壓為0.8V/0.75V，已經很低了，輸出電流為1A～6A，控制器可達到更高，但好像近年來通用DC/DC轉換器也是相同的規格。

關鍵是4)電壓精度。DC的電壓精度由內部的參考電壓精度來決定，保證最大值為±1%（控制器為±1.5%），這屬于最高精度級別了。也就是說，如果這是輸出電壓精度的全部的話，前面舉例的1V±3%很輕松就可以達到。但是，作為電壓精度還要加上括號中（紋波、負載瞬態引起的變動，以及PCB板布線電阻引起的電壓降等）的誤差。

－那么，針對些誤差也有相應的處理吧？

對影響電壓精度的要因——紋波和負載瞬態的處理與對電壓降的處理是分開的。首先，對紋波與負載瞬態進行說明。紋波，提高對來自輸出的反饋電壓的響應速度，對參考電壓如果將開關盡可能控制在狹小范圍內，可減小誤差。關于負載瞬態，負載急劇變動時，如果盡可能快速響應并使變動的電壓恢復為設置值，則輸出變動變小，并可在短時間內恢復。為此，該DC/DC轉換器系列采用了電流模式、遲滯模式、H3Reg?模式等高速控制模式。

－電流模式與遲滯模式是眾所周知的基本控制方法，H3Reg是什么樣的模式呢？

H3Reg是ROHM獨有的高速瞬態響應控制。下面的框圖表示BD95601MUV-LB的H3Reg控制環路。H3Reg是定位為“固定導通時間控制的改進版”的控制方法，使用電壓比較器快速比較基準電壓（參考電壓）與反饋電壓，并快速切換輸出開關。這不必依賴開關頻率即可實現快速響應。

正常工作時的波形如下。

如果FB反饋電壓（為便于比較被分壓的輸出電壓）比REF基準電壓（參考）低，則通過比較器立即導通HG（高邊輸出功率晶體管），在右邊公式算出的時間內對輸出供應電流，從而使Vout上升并關閉HG。接著LG（低邊輸出功率晶體管）在FB＝REF成立之前導通，Vout下降。

負載電流（Io）瞬態增加時輸出電壓顯著降低，可能會出現即使過了上述公式中的ton時間還未完全上升到設置電壓的情況。當檢測到這種情況時，像左邊的波形那樣，H3Reg延長ton時間以促進Vout的恢復，也就是提高瞬態響應速度。之后如果Vout恢復，則恢復正常工作。

其他還有很多更細致的內容，但以該H3Reg為代表的高速瞬態響應控制，是滿足FPGA的低電壓大電流條件下高輸出電壓精度等電源要求的關鍵要點。

－對電壓精度的另一個課題–PCB板布線引起的電壓降是怎么處理的呢？

有兩種方法，一種是反饋FPGA電源引腳電壓的遠程感測方法，另一種是盡可能地將DC/DC轉換器的輸出端安裝在FPGA的電源引腳端的稱為“POL（Point of Load）”的方法。

－明白了，該DC/DC轉換器系列的基本性能當然不用說，高速瞬態響應性能非常優異，因此可以滿足FPGA的電源要求。但是，在實際的設計過程中，為了充分發揮IC的性能，應該需要元器件選型及PCB板布局等方面的技術訣竅和經驗積累。

這是非常重要的一點。這次采訪中，我重點講了IC的功能及性能方面的要點。但實際上是通過電源電路來應對FPGA的要求的，而這涉及到組成元器件的選型及布局等很多必須注意的內容。對此，ROHM在提供使用了該DC/DC轉換器系列的參考設計的同時，也提供個別的設計支持。以下是參考設計示例。

－有了這樣的參考設計與支持，我想設計師會比較有信心。

如其名稱所呈現的，FPGA是可編程器件，構成與工作各不相同，對電源的要求也不同。從這個意義上講設計支持也是必須的。

－最后還有什么需要補充的嗎？

實際上，還沒提到電源的固有項目–效率。決不是說FPGA不需要高效率，FPGA是需要較大功率的設備，因此電源的最大效率還是備受期待的。該DC/DC轉換器系列，基本上通過同步整流式可實現90%左右的最大效率，輕負載時具有以Deep-SLLM? (Simple Light Load Mode)為代表的輕負載效率保持模式，在效率方面也可滿足FPGA的要求。

審核編輯：湯梓紅