低電圧デバイスの進化と電源電圧
電子機器の主役である半導体集積回路は、プロセスルールの進化と共に、高集積化が可能となり、その結果として今日では飛躍的に高機能、高集積度の集積回路が低コストで実現できるようになりました。それに伴い、集積回路に供給する電源は、低電圧大電流化の方向へと変化してきました。
低電圧デバイス周りの電源トラブル
- DC-DCコンバータから負荷までのラインドロップ
ラインドロップを少なくするには、コンバータの実装位置が非常に重要です。できるだけ負荷である ICの近傍に実装することで、ラインドロップの影響を最少限に抑えることができます。 - 急激な電流変化による影響
FPGAなどの低電圧デバイスは、消費電流が常に変化しています。消費電流が急激に増加すると電源電圧は過渡的に低下します。また、電流が急激に低下すると電源電圧は過渡的に上昇します。これらのデバイスに供給する電圧が許容範囲外になると、書き込みエラーやビット反転などの障害が発生してしまうことがあります。負荷急変時の電源電圧特性は使用するDC-DCコンバータとデカップリングコンデンサ等によって左右されます。 - 高速応答POLコンバータの重要性
急激な電流変化による影響を最小限に抑えるには、配線によるインダクタの影響を抑えるため、負荷であるICの近傍に配置すると共に高速応答POLコンバータの採用と、デカップリングコンデンサが重要になります。
BSVシリーズの動的負荷変動特性
BSVシリーズを使用すると以下のメリットがあります。
- 負荷急変時の電圧変動の改善
- デカップリングコンデンサの容量削減により、実装スペース削減
POLコンバータとは？
■集中電源と分散電源、POLの必要性
- 集中給電方式：入力供給電源に近いところに DC-DC コンバータや電源回路を配置して、そこから各負荷に対して配線を通して電源を供給する方式。
- 分散給電方式： 負荷に対して最適な位置に DC/DCコンバータや電源回路を配置する方式です。分散給電方式を用いることで、電源と FPGAとの距離が短くなり、 配線によるインダクタや抵抗分の影響を低減できます。分散給電方式において負荷であるICのすぐ近傍にDC-DCコンバータを配置することをPOL(Point of Load)といい、そのためのDC-DCコンバータをPOLコンバータと言います。
