元器件數(shù)量更少，運行更穩(wěn)定，有助于減少電源電路的設(shè)計工時

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都市)確立了一種新電源技術(shù)“QuiCurTM”，可改善包括DC/DC轉(zhuǎn)換器IC在內(nèi)的各種電源IC的負載響應(yīng)特性*1(以下稱為“響應(yīng)性能”，指后級電路工作時的響應(yīng)速度和電壓穩(wěn)定性)。

近年來，在各種應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字化進程都在加速，隨著所安裝的電子元器件數(shù)量的增加，應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計工時也增加了。其中，電容器在很多應(yīng)用(比如使電路穩(wěn)定的應(yīng)用)中被大量使用，希望減少其使用數(shù)量的需求與日俱增。此外，在電源電路中，為了減少規(guī)格變更時的設(shè)計工時，對響應(yīng)性能優(yōu)異、可實現(xiàn)預(yù)期穩(wěn)定工作的高品質(zhì)電源IC需求高漲。這些需求也可以說是對電源IC的基本要求，ROHM為了滿足這些需求，確立了能夠更大限度地追求電源IC響應(yīng)性能的高速負載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”。

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的電源功能，電源IC會內(nèi)置一種通過始終監(jiān)測輸出電壓并與IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓比較來微調(diào)輸出電壓的電路(以下稱“反饋電路”)。如果這種反饋電路能夠更快地響應(yīng)，就可以使輸入電壓和負載電流*1等的波動造成的輸出電壓波動在短時間內(nèi)恢復(fù)。另一方面，如果響應(yīng)過快，就會造成電路工作不穩(wěn)定，輸出電壓發(fā)生振蕩，響應(yīng)速度也會受到輸出電容器的電容量(以下稱“輸出電容容量”)的影響，很難實現(xiàn)目標(biāo)響應(yīng)性能。

通過在電源IC中采用此次新開發(fā)的高速負載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”，可以防止電源IC反饋電路不穩(wěn)定，并能更大程度地實現(xiàn)目標(biāo)響應(yīng)性能。對于電源IC所需的輸出電容器來說，不僅可以將電容量降至更低，減少元器件數(shù)量和電路板安裝面積，還可對電容量和輸出電壓波動進行線性(常數(shù)為負比關(guān)系)調(diào)整，即使因規(guī)格變更導(dǎo)致電容量增加時，也可以輕松實現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定工作，因此，從元器件數(shù)量更少和運行更穩(wěn)定兩方面來看，都非常有助于顯著減少電源電路的設(shè)計工時。

目前，ROHM正在推進將采用這種“QuiCurTM”技術(shù)的電源IC盡快投入市場，計劃于2022年4月開始提供DC/DC轉(zhuǎn)換器IC樣品，于2022年7月開始提供線性穩(wěn)壓器樣品。

關(guān)于高速負載響應(yīng)技術(shù)“QuiCurTM”

QuiCurTM是根據(jù)實現(xiàn)了高速負載響應(yīng)的ROHM自有電路“Quick Current”而命名的商標(biāo)。使用該技術(shù)后，電源IC的反饋電路能夠在穩(wěn)定工作的前提下更大程度地實現(xiàn)目標(biāo)負載響應(yīng)特性(響應(yīng)性能)。該技術(shù)具有以下特點，有助于減少應(yīng)用產(chǎn)品電源電路的設(shè)計工時。

可減少輸出電容器數(shù)量和電路板安裝面積

使用QuiCurTM技術(shù)可以快速響應(yīng)輸出電壓相對于負載電流的波動，因此，可以減少電源IC所需的輸出電容器容量，從而可減少元器件數(shù)量和電路板安裝面積。與ROHM以往技術(shù)相比，用不到一半的電容器容量即可實現(xiàn)同等的響應(yīng)性能。

即使規(guī)格變更時也可輕松實現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定運行

隨著輸出電容容量的增加，輸出電壓穩(wěn)定了，但瞬時響應(yīng)性能(到開始反應(yīng)所需的時間)卻變差了。使用QuiCurTM技術(shù)，即使輸出電容器容量增加，也不會改變瞬態(tài)響應(yīng)性能，因此可以對輸出電容器容量和輸出電壓波動進行線性(常數(shù)為負比關(guān)系)調(diào)整。即使因規(guī)格變更而需要更穩(wěn)定的運行時(希望進一步降低輸出電壓波動時)，也可以輕松實現(xiàn)預(yù)期的穩(wěn)定運行。

QuiCurTM技術(shù)詳情

為了更大程度地追求響應(yīng)性能，QuiCurTM技術(shù)精細劃分了響應(yīng)速度(控制系統(tǒng))和電壓穩(wěn)定性(校準(zhǔn)系統(tǒng))的信號處理任務(wù)，解決了以往電源IC反饋電路中存在的兩個問題：“在不穩(wěn)定區(qū)域前面的低頻段產(chǎn)生不可用區(qū)域”、“過零頻率*2(f0)會隨輸出電容器的容量而變化”。

針對第一個問題“產(chǎn)生不可用區(qū)域”，該技術(shù)通過在反饋電路中配置不會產(chǎn)生不可用區(qū)域的專用誤差放大器*3而成功解決。針對第二個問題“過零頻率變化”，該技術(shù)配置了第二級專用的誤差放大器，并采用了一種可以通過電流驅(qū)動來調(diào)整其放大倍數(shù)(Gain)的技術(shù)。雖然過零頻率會隨所連接的輸出電容器容量發(fā)生變化，但通過根據(jù)該變化調(diào)整放大倍數(shù)，可以將過零頻率始終設(shè)置在不穩(wěn)定區(qū)域和穩(wěn)定控制區(qū)域之間的邊界線上。將這兩個誤差放大器的作用分開來構(gòu)建的系統(tǒng)，可以廣泛地應(yīng)用于具有反饋電路的DC/DC轉(zhuǎn)換器IC和線性穩(wěn)壓器等電源IC。

與超穩(wěn)定控制技術(shù)“Nano CapTM”的融合

Nano CapTM通過改善模擬電路的響應(yīng)性能，并更大程度地減少布線和放大器的寄生因素，可對線性穩(wěn)壓器的輸出提供穩(wěn)定的控制，從而能夠?qū)⑤敵鲭娙萜鞯娜萘拷抵烈酝夹g(shù)的1/10以下，因此，可以實現(xiàn)比如不再需要線性穩(wěn)壓器輸出側(cè)的電容器，只需微控制器側(cè)100nF的電容器即可穩(wěn)定運行。僅憑QuiCurTM技術(shù)，只能將輸出電容器容量降至μF數(shù)量級，但當(dāng)QuiCurTM和Nano CapTM技術(shù)結(jié)合使用時，則可降至nF數(shù)量級。

術(shù)語解說

*1) 負載響應(yīng)特性(負載瞬態(tài)響應(yīng)特性)和負載電流

從電源IC的角度來看，微控制器、傳感器等后級的電路都可以看作是“負載”。當(dāng)這些負載工作時，電流(負載電流)會波動，從而導(dǎo)致電源IC的輸出電壓下降。負載響應(yīng)特性是指使負載電流波動導(dǎo)致下降的電壓復(fù)原所需的響應(yīng)時間和電源的穩(wěn)定性。

*2) 過零頻率(增益過零頻率，增益交越頻率)

在運算放大器和電源IC等處理反饋電路的半導(dǎo)體和應(yīng)用電路中，電路的放大倍數(shù)(Gain)變?yōu)?dB時的頻率。是一種表示負載響應(yīng)特性和不振蕩的電路穩(wěn)定性(相位裕度)的指標(biāo)。

*3) 誤差放大器(Error Amplifier)

負責(zé)提取電源IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓和反饋電路電壓之間的差值，根據(jù)這種提取的差值來控制電源輸出級，并使電源IC的輸出電壓恢復(fù)至目標(biāo)電壓。

?“QuiCurTM”和“Nano CapTM”是ROHM Co.，Ltd.的商標(biāo)或注冊商標(biāo)。

原文標(biāo)題：新聞 | ROHM確立了可更大程度追求電源IC響應(yīng)性能的創(chuàng)新電源技術(shù)“QuiCur”

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審核編輯：湯梓紅