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 米Texas Instruments(TI)は、出力リップル電圧を10μVRMSと極めて低い値に抑えられる降圧型DC-DCコンバーター(スイッチングレギュレーター)IC「TPS62912/TPS62913」を発売した(ニュースリリース)。TPS62912の最大出力電流は2A、TPS62913は3Aである。同社によると、「出力リップル電圧をLDOレギュレーターICと同程度まで抑えた。このためノイズに敏感な電子機器に、スイッチングレギュレーターICを使えるようになった」という。

 一般に、LDOレギュレーターICは、出力リップル電圧を抑えられるものの、電力損失が大きいという課題を抱えている。新製品でLDOレギュレーターICを置き換えることで、出力リップル電圧を抑えながら、電力損失を最大76%削減できるという。さらに、出力電流が最大2Aもしくは3Aと大きいため、新製品1つで複数のLDOレギュレーターICを置き換えられる。従って、プリント基板上の実装面積を最大で36%削減できるという。高速A-D変換回路やクロック/ジッタークリーナー、シリアライザー/デシリアライザーなど、電源ノイズに敏感な回路への電力供給に向ける。具体的な応用機器は、検査/測定機器や無線インフラ機器、医療機器、航空宇宙用電子機器、防衛機器などである。

出力リップル電圧を10μV<sub>RMS</sub>と極めて低い値に抑えられる降圧型DC-DCコンバーターICの応用例(医療機器)
出力リップル電圧を10μVRMSと極めて低い値に抑えられる降圧型DC-DCコンバーターICの応用例(医療機器)
TIのイメージ
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 出力リップル電圧を10μVRMSと極めて低い値に抑えられたのは、フィードバックループに2段目フィルター用補償器を内蔵したからだ。新製品を使用する際は、インダクターとコンデンサーからなる通常の1段目LCフィルターに加えて、フェライトビーズ(Lf)とコンデンサー(Cf)から構成される2段目LCフィルターを外付けする。1段目LCフィルターを通過した後の出力リップル電圧は5m〜10mVRMSと比較的高いが、2段目LCフィルターを通過することで10μVRMSまで抑えられる。しかし、2段目LCフィルターを挿入すると、フィードバックループは不安定になり、最悪の場合発振してしまう。2段目LCフィルターは4次遅れの要素だからだ。そこで今回は、新製品と外付け部品で構成するフィードバックループの新製品内に2段目フィルター用補償器をあらかじめ集積しておくことで、動作が不安定になることなく、出力リップル電圧を抑えることに成功したという。

新製品を使った降圧型DC-DCコンバーター回路の構成図
新製品を使った降圧型DC-DCコンバーター回路の構成図
L1とCOUTで構成するのが1段目LCフィルター。LfとCfで構成するのは2段目LCフィルターである。TIの資料
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フィードバックループに内蔵した2段目フィルター用補償器
フィードバックループに内蔵した2段目フィルター用補償器
TIの資料
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 フィードバックループの制御方式はピーク電流モード方式である。スイッチング素子は、ハイサイドとローサイドどちらも集積した。つまり電源回路の整流方式は、同期整流方式である。ハイサイドスイッチのオン抵抗は57mΩ(標準値)、ローサイドスイッチは20mΩ((標準値)。入力電圧範囲は+3.0〜17V。出力電圧範囲は+0.8〜5.5Vで、外付け抵抗(分圧抵抗器)でユーザーが設定できる。出力電圧の誤差は±1%(最大値)。1/fノイズは20μVRMS(100Hz〜100kHzにおける最大値)。電源電圧変動除去比(PSRR)は65dBを確保した。スイッチング周波数は2.2MHと1MHzのどちらかを選択できる。さらに、外部クロック信号源に同期させて駆動することも可能だ。

 調整可能なソフトスタート機能やパワーグッド信号出力機能などを備える。パッケージは2製品どちらも、実装面積が2.0mm×2.0mmの10端子QFN。動作接合部温度範囲は−40〜+150℃。1000個購入時の参考単価は、TPS62912(2A出力品)が1.06米ドル、TPS62913(3A出力品)が1.16米ドルである。評価モジュール「TPS62912EVM/TPS62913EVM」を用意している。参考単価はどちらも49米ドルである。