出力電流が最大160Aの新しいSWIFTTMコンバータにより通信、エンタープライズ、産業機器向けのアプリケーションの熱特性を強化

 
2020年3月09日

SCJ-20-006          

日本テキサス・インスツルメンツは、この種のデバイスとしては初めて最大4個まで接続して使用可能な新しい40A降圧SWIFTTM DC/DCコンバータを発表しました。PMBus搭載降圧コンバータ『TPS546D24A』は、周囲温度85℃での出力電流が最大で160Aと、競合する電源ICの4倍となっています。『TPS546D24A』は、40A DC/DCコンバータとしては最高の効率を誇り、高性能データ・センターや企業向けコンピューティング、医療分野、無線インフラストラクチャ、有線ネットワークのアプリケーションにおいて、電力損失を1.5W削減できます。詳細については、こちらをご覧ください。

 

電源サイズの縮小と熱特性の最適化を同時に実現

ソリューション・サイズと熱特性はどちらも、現在のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)の電源を設計する際に最も注意すべき部分です。降圧コンバータ『TPS546D24A』は、独自のスタッカビリティの特長により、この両方の課題に対処します。選択可能な内部補償ネットワークを提供するPMBusインターフェイスを搭載することで、基板設計の際に外部補償部品が最大で6個不要になるため、ディスクリートの多相コントローラと比較して、大電流FPGA/ASIC(Application Specific Integrated Circuit)の電源ソリューション・サイズが全体で10%(130mm2)以上も縮小します。

 

さらに、8.1℃/Wと熱抵抗が低い『TPS546D24A』は、動作温度が競合のDC/DCコンバータよりも13℃低いため、ベースバンド・ユニットや自動試験機器といった、厳しい高温環境で運用される電子機器の信頼性が向上します。

 

高いスイッチング周波数での効率が向上

スイッチング周波数が高いDC/DCコンバータを使用することで、電源のフットプリントの縮小や、高帯域幅システムの設計が容易になります。『TPS546D24A』は、スイッチング周波数が1.5MHzのため、ICあたりの出力電流が40Aになる一方、インダクタンスと容量は類似品に比べて3分の1減少します。高いスイッチング周波数に伴う効率低下を抑えるために、『TPS546D24A』は0.9mΩのローサイドMOSFETを内蔵し、競合の降圧DC/DCコンバータに比べて効率が3.5%高くなっています。スイッチング周波数が高い場合の熱特性の最適化については、技術記事「SoC電源設計:3つのステップで熱最適化された電源を設計する方法」をご覧ください。

 

FPGA電源に求められる厳密な電圧精度に対応

FPGAはさまざまなアプリケーションに使われますが、FPGAの電源設計の際に設計者が驚くのは、FPGAのDC電圧レールに対応するために求められる電圧精度です。『TPS546D24A』は、出力電圧誤差が1%未満なので、このような厳密な電圧公差要件を容易に満たすことができます。さらに、豊富なPMBusのコマンド・セットとピン・ストラッピングによる設定方式により、障害通知のための電流モニタリングがより精密に行えるようになり、過剰設計も避けられます。FPGAの電源設計について詳しくは、アプリケーション・ノート「TPS546D24Aにより出力電圧精度を1%よりも改善する」(英語)をご覧ください。

 

供給と価格について

『TPS546D24A』は、5mm×7-mmの40ピンQFNパッケージで、TIと正規販売特約店より供給中です。1,000個受注時の単価(参考価格)は4.27ドルから設定されています。TPS546D24AEVM評価モジュールは、199ドルでTI.comより供給中です。ピン互換およびフットプリント互換がある量産前DC/DCコンバータ、『TPS546B24A』(20A)および『TPS546A24A』(10A)は、現在TIウェブサイトからのみ供給中です。1,000個受注時の単価(参考価格)は、それぞれ3.25ドルと2.49ドルから設定されています。

 

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