市場にはLSI (大規模集積回路) チップがますます増えていますが、これらのLSIチップには電源を調整するためのPOL (Point-of-Load) DC-DCコンバータが必要です。この記事では、POL DC-DCコンバータの開発動向と村田製作所のソリューションについて紹介します。
POL DC-DCコンバータの市場需要が高まっている
5GやIoTに代表されるメガトレンドの進展により、基地局やサーバーなどのデバイスでは高速かつ大容量の処理が求められるようになり、マイクロプロセッサ、DSP、FPGA、ASICなどのLSIチップの利用がますます増加しています。チップの製造プロセスがますます高度化しているため、LSIチップの性能も向上しており、これらのLSIチップでは、チップの性能を最大限に発揮するために、POL DC-DCコンバータを使用して電源を調整する必要があります。
POL DC-DCコンバータはLSIチップの隣に構成されており、負荷の近くに分散電力を供給できます。POL電源には、負荷の近くに独立した電源レギュレータ (リニア レギュレータまたはDC-DCコンバータ) があり、これらの高性能半導体デバイスが直面する高いピーク電流や低いノイズ マージンなどの設計上の課題を解決します。
これらのLSIチップの製造プロセスの高度化に伴い、LSIチップに電力を供給する電源回路は、低電圧化と大電流化が求められています。電圧を下げることでLSIチップの故障を防ぐことができるため、負荷変動時に電圧精度を向上させ、高速に応答する必要があります。また、スイッチング電源は大電流使用時にはLDO（Low Dropout）レギュレータから電力が出力されます。以前の回路はコンパクトかつシンプルに設計できましたが、現在では設計がより困難になっています。また、スイッチング電源が発生するとノイズの問題も発生します。そのため、POLには、高い電圧精度、負荷変動に対する高速過渡応答、低放射ノイズ、コンパクトさなどの特性が求められます。
DC-DCコンバータは、DCをDCに変換する装置の一種です。さまざまなICが対応する回路基板に搭載されるため、これらのICにはそれぞれ異なる固有の動作電圧範囲と異なる電圧精度要件があります。電圧が不安定な電源を使用すると故障などの問題が発生します。そのため、DC-DCコンバータは必要な電圧に変換したり、電圧を安定させたりする必要があります。
一般的に、DC-DCコンバータには、電圧を下げる電源装置（通常、バックコンバータ（またはステップダウンコンバータ）と呼ばれます）、電圧を上げる電源装置（通常、ブーストコンバータ（またはステップアップコンバータ）と呼ばれます）、電圧の上昇と下降を同時にサポートする電源装置（バックブーストコンバータ）と、負の電圧を生成する電源装置（負電圧コンバータ（反転コンバータ）と呼ばれます）の4種類があります。
FPGAの電源レール向け小型DC-DCソリューション - MonoBK TM
検証済みの高性能ソリューションを使用して、設計者と顧客が問題を解決し、より早く市場に参入できるように支援します。村田製作所はFPGA向け小型POL DC-DCソリューションを発表した。 パワーレール - MonoBK TM。これらのパワーモジュールは、インダクタ、電界効果トランジスタを統合しています （ FET、補償回路、その他の受動部品を小型パッケージに収めています。
村田製作所が発表したMonoBK DC-DCコンバータの主な特長は、3D構造設計とシミュレーション技術によりノイズを低減し、ノイズフィルタが不要または削減され、コストとテストリソースを節約できることです。さらに、高速過渡応答をサポートし、回路技術によって外付け部品を削減することでコンデンサのコストを節約し、リードタイム (L/T) の問題を解決します。MonoBKは外部コンデンサの使用を減らし、製品サイズを縮小してPCBコストを節約します。モノブロックは狭いスペースや背面実装にも対応できる薄型タイプの製品です。この製品は設置面積が小さく、電力密度が高いため、高電力密度と小型サイズが求められる複雑なアプリケーションでの使用に適しています。さらに、MonoBKは製品設計を簡素化し、高温動作をサポートし、高い製品安定性を備えています。
MonoBK DC-DCコンバータには幅広いラインナップがあり、さまざまな入力電圧（3.3 V、5 V、12 V、24 V、36 V）と出力電圧（0.7V〜1.8V、3.3V〜5.0V、5.0 V〜25 V、1.0 V〜5.25 V）、さまざまな出力電流（2.5 A、4 A、6 A、8 A、12 A、20 A、24 A、30A）をサポートし、複数チャネルの複数出力をサポートし、オプションの製品仕様の組み合わせにより、さまざまなアプリケーションの要求に対応します。
MonoBK DC-DCコンバータは、通信、サーバー、産業用制御、オートメーション、計測、医療、オーディオなど、幅広いターゲット市場とアプリケーションを備えています。主なアプリケーションには、メザニンカード、PCI Express、エッジコンピューティングシステム、スマートカメラ、半導体製造装置、AIロボット、PLC（プログラマブルロジックコントローラー）、医療機器などがあります。村田製作所が製造するMonoBK DC-DCコンバータは、関連アプリケーションに最適です。
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