一文讀懂，適用于FPGA電源軌的較小DC-DC解決方案

目前現(xiàn)有的芯片大多數(shù)都開始采用了集成的芯片，這些LSI芯片便需要POL(Point-of-Load，負(fù)載點(diǎn))DC-DC轉(zhuǎn)換器來調(diào)節(jié)電源。本文將為您介紹POLDC-DC轉(zhuǎn)換器的發(fā)展趨勢與村田制作所(Murata)的解決方案。

POLDC-DC轉(zhuǎn)換器市場需求日益擴(kuò)大

隨著5G和IoT為代表的大趨勢發(fā)展，使得基站和服務(wù)器等裝置，日益需要進(jìn)行高速與大容量處理，必須采用越來越多的微處理器、DSP、FPGA、ASIC之類的LSI芯片，由于芯片的制程越來越精密，LSI芯片的性能也日益提高，而這些LSI芯片便需要采用POLDC-DC轉(zhuǎn)換器來調(diào)節(jié)電源，才能充分地發(fā)揮芯片的性能。

POLDC-DC轉(zhuǎn)換器便是緊挨著LSI芯片所配置，能夠提供接近負(fù)載的分布式電源。POL電源在靠近負(fù)載處單獨(dú)放置電源調(diào)節(jié)器(線性穩(wěn)壓器或DC-DC轉(zhuǎn)換器)，解決了這些高性能半導(dǎo)體器件所面臨的高峰值電流、低噪聲裕量等設(shè)計挑戰(zhàn)。

隨著這些LSI芯片制程的精密化，因此給LSI芯片供電的電源電路必須降低電壓并增大電流。降低電壓后，可以防止LSI芯片失靈，因此需要提高電壓精度并在負(fù)載變化時能夠高速響應(yīng)。此外，當(dāng)使用大電流后，開關(guān)電源的功率將從LDO(LowDropout，低壓差)穩(wěn)壓器輸出，即使先前電路可以設(shè)計得既小型又簡易，現(xiàn)在也變得較難設(shè)計了。另外，當(dāng)產(chǎn)生開關(guān)功率時，也將出現(xiàn)噪聲問題。由于此類原因，要求POL必須具備電壓精度高、負(fù)載波動瞬態(tài)響應(yīng)快、低輻射噪聲及緊湊等特性。

DC-DC轉(zhuǎn)換器則是一種將直流轉(zhuǎn)換為直流的器件，由于配套的線路板上搭載各種的IC，這些IC固有的工作電壓范圍各不相同，電壓精度要求也各異，若用電壓不穩(wěn)定的電源供電，會發(fā)生失靈等問題。因此，需要DC-DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為必要的電壓，或者使電壓保持穩(wěn)定。

DC-DC轉(zhuǎn)換器的類型一般有4種，包括降低電壓的電源裝置，通常稱為降壓型轉(zhuǎn)換器(Buck轉(zhuǎn)換器、Step-down轉(zhuǎn)換器)，另一種則是升高電壓的電源裝置，稱之為升壓型轉(zhuǎn)換器(Boost轉(zhuǎn)換器、Step-up轉(zhuǎn)換器)，也有同時支持升降電壓的電源裝置，稱之為升降壓型轉(zhuǎn)換器(Buck-Boost轉(zhuǎn)換器)，以及產(chǎn)生負(fù)電壓的的電源裝置，稱之為負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器(反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器)。

MonoBKTM-適用于FPGA電源軌的較小DC-DC解決方案

為了協(xié)助設(shè)計師與客戶解決所面對的問題，并以通過驗證的高性能解決方案更快地進(jìn)入市場，村田制作所推出了適用于FPGA電源軌的小型POLDC-DC解決方案-MonoBKTM。這些電源模塊以小包裝形式集成了電感器、場效晶體管(Field-EffectTransistor，F(xiàn)ET)、補(bǔ)償電路和其他無源組件。

村田制作所所推出的MonoBKTMDC-DC轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)包括通過3D結(jié)構(gòu)設(shè)計和模擬技術(shù)來降低噪聲，因此可無需或減少使用噪聲過濾器，以節(jié)省成本和測試資源，此外還可支持快速瞬態(tài)響應(yīng)，通過電路技術(shù)來減少外置組件，以節(jié)省電容器成本與解決采購交貨時間(LeadTime，L/T)問題，由于MonoBKTM采用更少的外部電容器來縮小產(chǎn)品尺寸，并可節(jié)省PCB成本，屬于可支持狹窄空間和背面安裝的薄型產(chǎn)品，該產(chǎn)品占地面積小，功率密度高，適用于需要高功率密度和小尺寸的復(fù)雜應(yīng)用。此外，MonoBKTM可以簡化產(chǎn)品設(shè)計，支持高溫操作，產(chǎn)品的穩(wěn)定度高。

MonoBKTMDC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列產(chǎn)品眾多，支持多種不同的輸入電壓(3.3V、5V、12V、24V、36V)與輸出電壓(0.7V~1.8V、3.3V~5.0V、5.0V~25V、1.0V~5.25V)，以及多種輸出電流(2.5A、4A、6A、8A、12A、20A、24A、30A)，并支持多信道多重輸出，提供眾多產(chǎn)品規(guī)格組合，能夠滿足不同應(yīng)用的不同需求。

MonoBKTMDC-DC轉(zhuǎn)換器的目標(biāo)市場和應(yīng)用相當(dāng)廣泛，市場包括電信、服務(wù)器、工業(yè)控制、自動化、儀器儀表、醫(yī)療、音頻等，主要應(yīng)用范圍包括夾層卡、PCIExpress、邊緣計算系統(tǒng)、智能相機(jī)、半導(dǎo)體制造設(shè)備、AI機(jī)器人、PLC(可編程邏輯控制器)、醫(yī)療設(shè)備等，村田制作所的MonoBKTMDC-DC轉(zhuǎn)換器將會是相關(guān)應(yīng)用的理想選擇。