元器件數(shù)量更少，運(yùn)行更穩(wěn)定，有助于減少電源電路的設(shè)計(jì)工時(shí)

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都市)確立了一種新電源技術(shù)“QuiCurTM”，可改善包括DC/DC轉(zhuǎn)換器IC在內(nèi)的各種電源IC的負(fù)載響應(yīng)特性*1(以下稱(chēng)為“響應(yīng)性能”，指后級(jí)電路工作時(shí)的響應(yīng)速度和電壓穩(wěn)定性)。

近年來(lái)，在各種應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字化進(jìn)程都在加速，隨著所安裝的電子元器件數(shù)量的增加，應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工時(shí)也增加了。其中，電容器在很多應(yīng)用(比如使電路穩(wěn)定的應(yīng)用)中被大量使用，希望減少其使用數(shù)量的需求與日俱增。此外，在電源電路中，為了減少規(guī)格變更時(shí)的設(shè)計(jì)工時(shí)，對(duì)響應(yīng)性能優(yōu)異、可實(shí)現(xiàn)預(yù)期穩(wěn)定工作的高品質(zhì)電源IC需求高漲。這些需求也可以說(shuō)是對(duì)電源IC的基本要求，ROHM為了滿(mǎn)足這些需求，確立了能夠更大限度地追求電源IC響應(yīng)性能的高速負(fù)載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”。

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電源功能，電源IC會(huì)內(nèi)置一種通過(guò)始終監(jiān)測(cè)輸出電壓并與IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓比較來(lái)微調(diào)輸出電壓的電路(以下稱(chēng)“反饋電路”)。如果這種反饋電路能夠更快地響應(yīng)，就可以使輸入電壓和負(fù)載電流*1等的波動(dòng)造成的輸出電壓波動(dòng)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。另一方面，如果響應(yīng)過(guò)快，就會(huì)造成電路工作不穩(wěn)定，輸出電壓發(fā)生振蕩，響應(yīng)速度也會(huì)受到輸出電容器的電容量(以下稱(chēng)“輸出電容容量”)的影響，很難實(shí)現(xiàn)目標(biāo)響應(yīng)性能。

通過(guò)在電源IC中采用此次新開(kāi)發(fā)的高速負(fù)載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”，可以防止電源IC反饋電路不穩(wěn)定，并能更大程度地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)響應(yīng)性能。對(duì)于電源IC所需的輸出電容器來(lái)說(shuō)，不僅可以將電容量降至更低，減少元器件數(shù)量和電路板安裝面積，還可對(duì)電容量和輸出電壓波動(dòng)進(jìn)行線性(常數(shù)為負(fù)比關(guān)系)調(diào)整，即使因規(guī)格變更導(dǎo)致電容量增加時(shí)，也可以輕松實(shí)現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定工作，因此，從元器件數(shù)量更少和運(yùn)行更穩(wěn)定兩方面來(lái)看，都非常有助于顯著減少電源電路的設(shè)計(jì)工時(shí)。

目前，ROHM正在推進(jìn)將采用這種“QuiCurTM”技術(shù)的電源IC盡快投入市場(chǎng)，計(jì)劃于2022年4月開(kāi)始提供DC/DC轉(zhuǎn)換器IC樣品，于2022年7月開(kāi)始提供線性穩(wěn)壓器樣品。

關(guān)于高速負(fù)載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”

QuiCurTM是根據(jù)實(shí)現(xiàn)了高速負(fù)載響應(yīng)的ROHM自有電路“Quick Current”而命名的商標(biāo)。使用該技術(shù)后，電源IC的反饋電路能夠在穩(wěn)定工作的前提下更大程度地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)負(fù)載響應(yīng)特性(響應(yīng)性能)。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)，有助于減少應(yīng)用產(chǎn)品電源電路的設(shè)計(jì)工時(shí)。

可減少輸出電容器數(shù)量和電路板安裝面積

使用QuiCurTM技術(shù)可以快速響應(yīng)輸出電壓相對(duì)于負(fù)載電流的波動(dòng)，因此，可以減少電源IC所需的輸出電容器容量，從而可減少元器件數(shù)量和電路板安裝面積。與ROHM以往技術(shù)相比，用不到一半的電容器容量即可實(shí)現(xiàn)同等的響應(yīng)性能。

即使規(guī)格變更時(shí)也可輕松實(shí)現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定運(yùn)行

隨著輸出電容容量的增加，輸出電壓穩(wěn)定了，但瞬時(shí)響應(yīng)性能(到開(kāi)始反應(yīng)所需的時(shí)間)卻變差了。使用QuiCurTM技術(shù)，即使輸出電容器容量增加，也不會(huì)改變瞬態(tài)響應(yīng)性能，因此可以對(duì)輸出電容器容量和輸出電壓波動(dòng)進(jìn)行線性(常數(shù)為負(fù)比關(guān)系)調(diào)整。即使因規(guī)格變更而需要更穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí)(希望進(jìn)一步降低輸出電壓波動(dòng)時(shí))，也可以輕松實(shí)現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定運(yùn)行。

QuiCurTM技術(shù)詳情

為了更大程度地追求響應(yīng)性能，QuiCurTM技術(shù)精細(xì)劃分了響應(yīng)速度(控制系統(tǒng))和電壓穩(wěn)定性(校準(zhǔn)系統(tǒng))的信號(hào)處理任務(wù)，解決了以往電源IC反饋電路中存在的兩個(gè)問(wèn)題：“在不穩(wěn)定區(qū)域前面的低頻段產(chǎn)生不可用區(qū)域”、“過(guò)零頻率*2(f0)會(huì)隨輸出電容器的容量而變化”。

針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題“產(chǎn)生不可用區(qū)域”，該技術(shù)通過(guò)在反饋電路中配置不會(huì)產(chǎn)生不可用區(qū)域的專(zhuān)用誤差放大器*3而成功解決。針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題“過(guò)零頻率變化”，該技術(shù)配置了第二級(jí)專(zhuān)用的誤差放大器，并采用了一種可以通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)整其放大倍數(shù)(Gain)的技術(shù)。雖然過(guò)零頻率會(huì)隨所連接的輸出電容器容量發(fā)生變化，但通過(guò)根據(jù)該變化調(diào)整放大倍數(shù)，可以將過(guò)零頻率始終設(shè)置在不穩(wěn)定區(qū)域和穩(wěn)定控制區(qū)域之間的邊界線上。將這兩個(gè)誤差放大器的作用分開(kāi)來(lái)構(gòu)建的系統(tǒng)，可以廣泛地應(yīng)用于具有反饋電路的DC/DC轉(zhuǎn)換器IC和線性穩(wěn)壓器等電源IC。

與超穩(wěn)定控制技術(shù)“Nano CapTM”的融合

Nano CapTM通過(guò)改善模擬電路的響應(yīng)性能，并更大程度地減少布線和放大器的寄生因素，可對(duì)線性穩(wěn)壓器的輸出提供穩(wěn)定的控制，從而能夠?qū)⑤敵鲭娙萜鞯娜萘拷抵烈酝夹g(shù)的1/10以下，因此，可以實(shí)現(xiàn)比如不再需要線性穩(wěn)壓器輸出側(cè)的電容器，只需微控制器側(cè)100nF的電容器即可穩(wěn)定運(yùn)行。僅憑QuiCurTM技術(shù)，只能將輸出電容器容量降至μF數(shù)量級(jí)，但當(dāng)QuiCurTM和Nano CapTM技術(shù)結(jié)合使用時(shí)，則可降至nF數(shù)量級(jí)。

術(shù)語(yǔ)解說(shuō)

*1) 負(fù)載響應(yīng)特性(負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性)和負(fù)載電流

從電源IC的角度來(lái)看，微控制器、傳感器等后級(jí)的電路都可以看作是“負(fù)載”。當(dāng)這些負(fù)載工作時(shí)，電流(負(fù)載電流)會(huì)波動(dòng)，從而導(dǎo)致電源IC的輸出電壓下降。負(fù)載響應(yīng)特性是指使負(fù)載電流波動(dòng)導(dǎo)致下降的電壓復(fù)原所需的響應(yīng)時(shí)間和電源的穩(wěn)定性。

*2) 過(guò)零頻率(增益過(guò)零頻率，增益交越頻率)

在運(yùn)算放大器和電源IC等處理反饋電路的半導(dǎo)體和應(yīng)用電路中，電路的放大倍數(shù)(Gain)變?yōu)?dB時(shí)的頻率。是一種表示負(fù)載響應(yīng)特性和不振蕩的電路穩(wěn)定性(相位裕度)的指標(biāo)。

*3) 誤差放大器(Error Amplifier)

負(fù)責(zé)提取電源IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓和反饋電路電壓之間的差值，根據(jù)這種提取的差值來(lái)控制電源輸出級(jí)，并使電源IC的輸出電壓恢復(fù)至目標(biāo)電壓。

?“QuiCurTM”和“Nano CapTM”是ROHM Co.，Ltd.的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。

原文標(biāo)題：新聞 | ROHM確立了可更大程度追求電源IC響應(yīng)性能的創(chuàng)新電源技術(shù)“QuiCur”

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審核編輯：湯梓紅