プログラマブルな補償機能を備えた高効率、高密度のPSM μModuleレギュレータ

FPGAボードやプロトタイプ、テスト、測定などのアプリケーションには、汎用性の高い高密度の電源ソリューションが必要です。LTM4678は25Aデュアル出力または50Aシングル出力のμModule^®レギュレータで、16mm×16mmの小型パッケージにデジタル・パワー・システム・マネージメント機能（PSM）を内蔵しており、以下の特長を備えています。

デジタル・インターフェースを使用したデジタル調整が可能なデュアル・アナログ・ループによる制御と監視
広い入力電圧範囲：4.5V～16V
広い出力電圧範囲：0.5V～3.3V
温度変化に対する最大DC出力誤差：±0.5%
電流リードバック精度：±5%
1mΩ以下のDCR電流検出
統合化された入力電流検出アンプ
400kHz、PMBus準拠のI²Cシリアル・インターフェース
最大125Hzのテレメトリ・ポーリング・レート
16ビット・シグマ・デルタ（Σ-Δ）ADC内蔵
固定周波数電流モード制御
バランスの取れた電流分担による並列動作
16mm × 16mm × 5.86mm CoP-BGA

I²CベースのPMBUSインターフェースとプログラマブル・ループ補償

LTM4678は、アナログ・デバイセズのパワー・システム・マネージメント（PSM）μModuleファミリに属するデバイスで、PMBus/SMBus/I²Cデジタル・インターフェースを通じて設定とモニタリングを行うことができます。PCベースのLTpowerPlay^®ツールは、電源電圧、電流、使用電力、シーケンシング、マージニング、障害ログ・データを視覚的にモニタリングし、制御することを可能にします。LTM4678は、ループ補償変数（g_mとR_TH）をプログラムできる初のµModuleレギュレータで、PCBボードの作成や変更を繰り返す煩わしさがなく動的な性能チューニングが可能なため、設計時間を大幅に短縮できます。

熱性能を向上させた小型で高電力密度のCoP-BGAパッケージ

熱性能を向上させたCoP（Component on Package）BGAパッケージは、高出力のLTM4678をわずか16mm×16mmのPCBフットプリントに組み込むことを可能にしています。インダクタはパッケージ上面に実装されてヒートシンクとして使われるため、効率的な冷却が可能です。

電流モード制御による容易な電流増幅

LTM4678はピーク電流モード制御を使用しています。電流はサイクルごとにモニタされて制御されるので、相間で電流を均等に分担することができます。

その他のユニークな特長

デュアル・リモート出力検出機能が、大電流アプリケーションにおけるパターンの電圧低下を補償。
温度変化に対する最大DC出力誤差が±0.5%で、レギュレーション・マージンに余裕がある。
直接入力電流検出により入力電流と入力電力を正確に測定。
出力電圧がレギュレーション範囲内の場合、専用のPGOODピンが下流側システムに信号を提供。
EXTV_CCピンが高V_IN条件下で最大限の効率を実現。

デュアル出力コンバータ（1V 25Aおよび1.8V 25A）

5.75V～16V入力、デュアル出力の代表的なソリューションを図1に示します。LTM4678の2つのチャンネルは180°の相対位相シフトで動作し、入力rms電流リップルを減らすと共にコンデンサを小型化します。

図1. I2Cシリアル制御およびモニタリング・インターフェースを使用した1Vおよび1.8V 25A出力。 — 図1. I²Cシリアル制御およびモニタリング・インターフェースを使用した1Vおよび1.8V 25A出力。

図2に示すように、強制連続電流モード（CCM）における総合的なソリューション効率は、1.0V/25Aで85.8%、1.8V/25Aで90.4%です。

V_IN = 12V、V_OUT0 = 1.0V/25A、V_OUT1 = 1.8V/25A、200LFMで動作させた場合のLTM4678の熱性能を図3に示します。周囲温度が約24°Cのときのホットスポット（CH1のインダクタ）の温度上昇は63°Cです。

多相、シングル出力、大電流（12V～1V 250A）

LTM4678は、大電流ソリューション用の多相シングル出力コンバータとして構成できます。図4に、複数のLTM4678を接続するためのブロック図を示します。出力電流を増やすにはLTM4678を追加して、それぞれのV_IN、V_OUT、V_OSNS+、V_OSNS−、PGOOD、COMPa/b、RUN、FAULT、SYNC、GNDピンを互いに接続します。

5個のLTM4678（10相）を並列に接続したときの各相の電流を図5に示します。これら10個の相の最大電流差は0.75Aで（25A基準で3%）、バランスの取れた電流分担が実現されていることを示しています。

5個のLTM4678を並列に接続し、450LFMの冷却空気流を当てて220Aの出力を得た場合の熱画像を図6に示します。5個のµModuleレギュレータ間の最大温度差は10°Cです。8相ソリューションの全体の回路図を図7に示します。

図7. 4個のLTM4678を使用した8相動作により1V 200Aの出力を生成。

まとめ

ソリューションで、16mm×16mmのフットプリントで高い効率と出力を実現します。LTM4678は小型で使いやすいため、FPGAボードのようなスペースに制約のある設計に最適です。電気通信システムやデータ通信システム、あるいは工業用アプリケーションやコンピュータ・システム・アプリケーションなどの大電流アプリケーションには、複数のLTM4678を並列に接続して、多相動作で使用することができます。