ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCur”

　　～元器件数量更少,运行更稳定,有助于减少电源电路的设计工时～

　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)确立了一种新电源技术“QuiCur”,可改善包括DC/DC转换器IC在内的各种电源IC的负载响应特性*1(以下称为“响应性能”,指后级电路工作时的响应速度和电压稳定性)。

　　近年来,在各种应用领域,数字化进程都在加速,随着所安装的电子元器件数量的增加,应用产品的设计工时也增加了。其中,电容器在很多应用(比如使电路稳定的应用)中被大量使用,希望减少其使用数量的需求与日俱增。此外,在电源电路中,为了减少规格变更时的设计工时,对响应性能优异、可实现预期稳定工作的高品质电源IC需求高涨。这些需求也可以说是对电源IC的基本要求,ROHM为了满足这些需求,确立了能够更大限度地追求电源IC响应性能的高速负载响应技术“QuiCur”。

　　为了实现稳定的电源功能,电源IC会内置一种通过始终监测输出电压并与IC内部的基准电压比较来微调输出电压的电路(以下称“反馈电路”)。如果这种反馈电路能够更快地响应,就可以使输入电压和负载电流*1等的波动造成的输出电压波动在短时间内恢复。另一方面,如果响应过快,就会造成电路工作不稳定,输出电压发生振荡,响应速度也会受到输出电容器的电容量(以下称“输出电容容量”)的影响,很难实现目标响应性能。

　　通过在电源IC中采用此次新开发的高速负载响应技术“QuiCur”,可以防止电源IC反馈电路不稳定,并能更大程度地实现目标响应性能。对于电源IC所需的输出电容器来说,不仅可以将电容量降至更低,减少元器件数量和电路板安装面积,还可对电容量和输出电压波动进行线性(常数为负比关系)调整,即使因规格变更导致电容量增加时,也可以轻松实现预期的稳定工作,因此,从元器件数量更少和运行更稳定两方面来看,都非常有助于显着减少电源电路的设计工时。

　　目前,ROHM正在推进将采用这种“QuiCur”技术的电源IC尽快投入市场,计划于2022年4月开始提供DC/DC转换器IC样品,于2022年7月开始提供线性稳压器样品。

　　<关于高速负载响应技术“QuiCur”>

　　QuiCur是根据实现了高速负载响应的ROHM自有电路“Quick Current”而命名的商标。使用该技术后,电源IC的反馈电路能够在稳定工作的前提下更大程度地实现目标负载响应特性(响应性能)。该技术具有以下特点,有助于减少应用产品电源电路的设计工时。

　　可减少输出电容器数量和电路板安装面积

　　使用QuiCur技术可以快速响应输出电压相对于负载电流的波动,因此,可以减少电源IC所需的输出电容器容量,从而可减少元器件数量和电路板安装面积。与ROHM以往技术相比,用不到一半的电容器容量即可实现同等的响应性能。

　　2. 即使规格变更时也可轻松实现预期的稳定运行

　　随着输出电容容量的增加,输出电压稳定了,但瞬时响应性能(到开始反应所需的时间)却变差了。使用QuiCur技术,即使输出电容器容量增加,也不会改变瞬态响应性能,因此可以对输出电容器容量和输出电压波动进行线性(常数为负比关系)调整。即使因规格变更而需要更稳定的运行时(希望进一步降低输出电压波动时),也可以轻松实现预期的稳定运行。

　　为了更大程度地追求响应性能,QuiCur技术精细划分了响应速度(控制系统)和电压稳定性(校准系统)的信号处理任务,解决了以往电源IC反馈电路中存在的两个问题:“在不稳定区域前面的低频段产生不可用区域”、“过零频率*2(f0)会随输出电容器的容量而变化”。

　　针对第一个问题“产生不可用区域”,该技术通过在反馈电路中配置不会产生不可用区域的专用误差放大器*3而成功解决。针对第二个问题“过零频率变化”,该技术配置了第二级专用的误差放大器,并采用了一种可以通过电流驱动来调整其放大倍数(Gain)的技术。虽然过零频率会随所连接的输出电容器容量发生变化,但通过根据该变化调整放大倍数,可以将过零频率始终设置在不稳定区域和稳定控制区域之间的边界线上。将这两个误差放大器的作用分开来构建的系统,可以广泛地应用于具有反馈电路的DC/DC转换器IC和线性稳压器等电源IC。

　　<与超稳定控制技术“Nano Cap”的融合>

　　Nano Cap通过改善模拟电路的响应性能,并更大程度地减少布线和放大器的寄生因素,可对线性稳压器的输出提供稳定的控制,从而能够将输出电容器的容量降至以往技术的1/10以下,因此,可以实现比如不再需要线性稳压器输出侧的电容器,只需微控制器侧100nF的电容器即可稳定运行。仅凭QuiCur技术,只能将输出电容器容量降至μF数量级,但当QuiCur和Nano Cap技术结合使用时,则可降至nF数量级。

　　如欲了解有关Nano Cap的更详细信息,请访问

　　<术语解说>

　　*1) 负载响应特性(负载瞬态响应特性)和负载电流

　　从电源IC的角度来看,微控制器、传感器等后级的电路都可以看作是“负载”。当这些负载工作时,电流(负载电流)会波动,从而导致电源IC的输出电压下降。负载响应特性是指使负载电流波动导致下降的电压复原所需的响应时间和电源的稳定性。

　　*2) 过零频率(增益过零频率,增益交越频率)

　　在运算放大器和电源IC等处理反馈电路的半导体和应用电路中,电路的放大倍数(Gain)变为0dB时的频率。是一种表示负载响应特性和不振荡的电路稳定性(相位裕度)的指标。

　　*3) 误差放大器(Error Amplifier)

　　负责提取电源IC内部的基准电压和反馈电路电压之间的差值,根据这种提取的差值来控制电源输出级,并使电源IC的输出电压恢复至目标电压。

　　・“QuiCur”和“Nano Cap”是ROHM Co.,Ltd.的商标或注册商标。