ROHM確立了可更大程度追求電源IC響應性能的創新電源技術“QuiCurTM”
發布時間:2022-02-14 來源:ROHM 責任編輯:wenwei
【導讀】全球知名半導體製造商ROHM(總部位於日本京都市)確立了一種新電源技術“QuiCurTM”,可改善包括DC/DC轉換器IC在內的各種電源IC的負載響應特性*1(以下稱為“響應性能”,指後級電路工作時的響應速度和電壓穩定性)。
jinnianlai,zaigezhongyingyonglingyu,shuzihuajinchengdouzaijiasu,suizhesuoanzhuangdedianziyuanqijianshuliangdezengjia,yingyongchanpindeshejigongshiyezengjiale。qizhong,dianrongqizaihenduoyingyong(比如使電路穩定的應用)中被大量使用,希望減少其使用數量的需求與日俱增。此外,在電源電路中,為了減少規格變更時的設計工時,對響應性能優異、可實現預期穩定工作的高品質電源IC需求高漲。這些需求也可以說是對電源IC的基本要求,ROHM為了滿足這些需求,確立了能夠更大限度地追求電源IC響應性能的高速負載響應技術“QuiCurTM”。
為了實現穩定的電源功能,電源IC會內置一種通過始終監測輸出電壓並與IC內部的基準電壓比較來微調輸出電壓的電路(以下稱“反饋電路”)。如果這種反饋電路能夠更快地響應,就可以使輸入電壓和負載電流*1等deng的de波bo動dong造zao成cheng的de輸shu出chu電dian壓ya波bo動dong在zai短duan時shi間jian內nei恢hui複fu。另ling一yi方fang麵mian,如ru果guo響xiang應ying過guo快kuai,就jiu會hui造zao成cheng電dian路lu工gong作zuo不bu穩wen定ding,輸shu出chu電dian壓ya發fa生sheng振zhen蕩dang,響xiang應ying速su度du也ye會hui受shou到dao輸shu出chu電dian容rong器qi的de電dian容rong量liang(以下稱“輸出電容容量”)的影響,很難實現目標響應性能。
通過在電源IC中采用此次新開發的高速負載響應技術“QuiCurTM”,可以防止電源IC反饋電路不穩定,並能更大程度地實現目標響應性能。對於電源IC所需的輸出電容器來說,不僅可以將電容量降至更低,減少元器件數量和電路板安裝麵積,還可對電容量和輸出電壓波動進行線性(常數為負比關係)調tiao整zheng,即ji使shi因yin規gui格ge變bian更geng導dao致zhi電dian容rong量liang增zeng加jia時shi,也ye可ke以yi輕qing鬆song實shi現xian預yu期qi的de穩wen定ding工gong作zuo,因yin此ci,從cong元yuan器qi件jian數shu量liang更geng少shao和he運yun行xing更geng穩wen定ding兩liang方fang麵mian來lai看kan,都dou非fei常chang有you助zhu於yu顯xian著zhe減jian少shao電dian源yuan電dian路lu的de設she計ji工gong時shi。
目前,ROHM正在推進將采用這種“QuiCurTM”技術的電源IC盡快投入市場,計劃於2022年4月開始提供DC/DC轉換器IC樣品,於2022年7月開始提供線性穩壓器樣品。
<關於高速負載響應技術“QuiCurTM”>
QuiCurTM是根據實現了高速負載響應的ROHM自有電路“Quick Current”而命名的商標。使用該技術後,電源IC的反饋電路能夠在穩定工作的前提下更大程度地實現目標負載響應特性(響應性能)。該技術具有以下特點,有助於減少應用產品電源電路的設計工時。
1.可減少輸出電容器數量和電路板安裝麵積
使用QuiCurTM技術可以快速響應輸出電壓相對於負載電流的波動,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量和電路板安裝麵積。與ROHM以往技術相比,用不到一半的電容器容量即可實現同等的響應性能。
2. 即使規格變更時也可輕鬆實現預期的穩定運行
隨著輸出電容容量的增加,輸出電壓穩定了,但瞬時響應性能(到開始反應所需的時間)卻變差了。使用QuiCurTM技術,即使輸出電容器容量增加,也不會改變瞬態響應性能,因此可以對輸出電容器容量和輸出電壓波動進行線性(常數為負比關係)調整。即使因規格變更而需要更穩定的運行時(希望進一步降低輸出電壓波動時),也可以輕鬆實現預期的穩定運行。
<QuiCurTM技術詳情>
為了更大程度地追求響應性能,QuiCurTM技術精細劃分了響應速度(控製係統)和電壓穩定性(校準係統)的信號處理任務,解決了以往電源IC反饋電路中存在的兩個問題:“在不穩定區域前麵的低頻段產生不可用區域”、“過零頻率*2(f0)會隨輸出電容器的容量而變化”。
針對第一個問題“產生不可用區域”,該技術通過在反饋電路中配置不會產生不可用區域的專用誤差放大器*3而成功解決。針對第二個問題“過零頻率變化”,該技術配置了第二級專用的誤差放大器,並采用了一種可以通過電流驅動來調整其放大倍數(Gain)的(de)技(ji)術(shu)。雖(sui)然(ran)過(guo)零(ling)頻(pin)率(lv)會(hui)隨(sui)所(suo)連(lian)接(jie)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)容(rong)量(liang)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),但(dan)通(tong)過(guo)根(gen)據(ju)該(gai)變(bian)化(hua)調(tiao)整(zheng)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu),可(ke)以(yi)將(jiang)過(guo)零(ling)頻(pin)率(lv)始(shi)終(zhong)設(she)置(zhi)在(zai)不(bu)穩(wen)定(ding)區(qu)域(yu)和(he)穩(wen)定(ding)控(kong)製(zhi)區(qu)域(yu)之(zhi)間(jian)的(de)邊(bian)界(jie)線(xian)上(shang)。將(jiang)這(zhe)兩(liang)個(ge)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)分(fen)開(kai)來(lai)構(gou)建(jian)的(de)係(xi)統(tong),可(ke)以(yi)廣(guang)泛(fan)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)具(ju)有(you)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)的(de)DC/DC轉換器IC和線性穩壓器等電源IC。
<與超穩定控製技術“Nano CapTM”的融合>
Nano CapTM通(tong)過(guo)改(gai)善(shan)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)響(xiang)應(ying)性(xing)能(neng),並(bing)更(geng)大(da)程(cheng)度(du)地(di)減(jian)少(shao)布(bu)線(xian)和(he)放(fang)大(da)器(qi)的(de)寄(ji)生(sheng)因(yin)素(su),可(ke)對(dui)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)的(de)控(kong)製(zhi),從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)量(liang)降(jiang)至(zhi)以(yi)往(wang)技(ji)術(shu)的(de)1/10以下,因此,可以實現比如不再需要線性穩壓器輸出側的電容器,隻需微控製器側100nF的電容器即可穩定運行。僅憑QuiCurTM技術,隻能將輸出電容器容量降至µF數量級,但當QuiCurTM和Nano CapTM技術結合使用時,則可降至nF數量級。
如欲了解有關Nano CapTM的更詳細信息,請訪問:https://www.rohm.com.cn/support/nano
<術語解說>
*1) 負載響應特性(負載瞬態響應特性)和負載電流
從電源IC的角度來看,微控製器、傳感器等後級的電路都可以看作是“負載”。當這些負載工作時,電流(負載電流)會波動,從而導致電源IC的輸出電壓下降。負載響應特性是指使負載電流波動導致下降的電壓複原所需的響應時間和電源的穩定性。
*2) 過零頻率(增益過零頻率,增益交越頻率)
在運算放大器和電源IC等處理反饋電路的半導體和應用電路中,電路的放大倍數(Gain)變為0dB時的頻率。是一種表示負載響應特性和不振蕩的電路穩定性(相位裕度)的指標。
*3) 誤差放大器(Error Amplifier)
負責提取電源IC內部的基準電壓和反饋電路電壓之間的差值,根據這種提取的差值來控製電源輸出級,並使電源IC的輸出電壓恢複至目標電壓。
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