リファレンス回路 3218

AMD K8の低電力モバイル仕様を満たすパワーサプライ



このアプリケーションノートでは、MAX1937を使用して、AMD K8低電力モバイル仕様に完全準拠のパワーサプライを実現する2フェーズ同期ステップダウンコンバータについて説明します。

この設計は、標準のK8 VIDテーブルを使用しており、選択したVID電圧から-100mVがオフセットされています。アクティブオフセット方式によって、必要な-100mVのオフセットを実現しています。このアプリケーションに対して指定された「ドループ」つまり電圧ポジショニング値は50mVです。

アクティブオフセット回路の詳細を、完全なパワーサプライのための回路図および部品表とともに紹介します。また電圧1.2Vで電流27.3Aの参照設計もテストデータとともに示します。

2フェーズ同期ステップダウンコンバータに関する詳細(電圧ポジショニングなど)については、MAX1937~MAX1939のデータシートを参照してください。

アクティブオフセット

アクティブオフセット回路を図1に示します。この回路は基本的に、高精度な1mAの電流源になります。この回路は抵抗R51、R52、R53、R54、R55、およびLMX321オペアンプU2で構成されています。回路はMAX1937のリファレンス電圧(ピン12)から2V入力を受け、ここに示した極性で、2kΩの抵抗R55の両端にわたって2Vを維持します。結果として抵抗に生じた1mA電流が、MAX1937のFBピン(ピン14)に接続された100Ωのフィードバック抵抗R8に流れ、-100mVの負のオフセットが生成されます。

図1. アクティブオフセット回路

図1. アクティブオフセット回路

このアプリケーションノートでは、MAX1937を使用して、AMD K8低電力モバイル仕様に完全準拠のパワーサプライを実現する2フェーズ同期ステップダウンコンバータについて説明します。

この設計は、標準のK8 VIDテーブルを使用しており、選択したVID電圧から-100mVがオフセットされています。アクティブオフセット方式によって、必要な-100mVのオフセットを実現しています。このアプリケーションに対して指定された「ドループ」つまり電圧ポジショニング値は50mVです。

アクティブオフセット回路の詳細を、完全なパワーサプライのための回路図および部品表とともに紹介します。また電圧1.2Vで電流27.3Aの参照設計もテストデータとともに示します。

2フェーズ同期ステップダウンコンバータに関する詳細(電圧ポジショニングなど)については、MAX1937~MAX1939のデータシートを参照してください。

アクティブオフセット

アクティブオフセット回路を図1に示します。この回路は基本的に、高精度な1mAの電流源になります。この回路は抵抗R51、R52、R53、R54、R55、およびLMX321オペアンプU2で構成されています。回路はMAX1937のリファレンス電圧(ピン12)から2V入力を受け、ここに示した極性で、2kΩの抵抗R55の両端にわたって2Vを維持します。結果として抵抗に生じた1mA電流が、MAX1937のFBピン(ピン14)に接続された100Ωのフィードバック抵抗R8に流れ、-100mVの負のオフセットが生成されます。

図1. アクティブオフセット回路

図1. アクティブオフセット回路

上記の電流源の出力インピーダンスは、負荷抵抗(この場合100Ω)よりはるかに大きいことから、回路に対する影響は無視されることを数学的に証明することができます。-100mVのオフセットを得る場合、上記回路の精度は、2Vのリファレンス(0℃~85℃で±13mV)、2kで1%の抵抗R5A、および100Ωで1%のFB抵抗R8の正確な値によって決まります。オフセット電圧は、以下の式で得られます。

上記の方程式にそれぞれワーストケースの値を代入すると、オフセット電圧で±2.6mVというワーストケースの誤差が得られます。表1にテストデータを示しています。これは、各VIDコードと無負荷での実際の出力電圧を示して、アクティブオフセット回路の性能を実証しています。表2は、1.2Vで35Wの場合の負荷ラインデータを示しています。

表1. VIDコードおよび-100mVオフセットでの実際の出力電圧

VID CODE VOUT VOFFSET, Target = -100mV
1.3 1.201 0.099
1.275 1.1759 0.0991
1.25 1.1507 0.0993
1.225 1.1256 0.0994
1.2 1.1019 0.0981
1.175 1.0768 0.0982
1.15 1.051 0.099
1.125 1.0265 0.0985
1.1 1.0013 0.0987
1.075 0.9763 0.0987
1.05 0.951 0.099
1.025 0.926 0.099
1 0.9008 0.0992
0.975 0.8759 0.0991
0.95 0.8507 0.0993
0.925 0.8256 0.0994
0.9 0.8004 0.0996
0.875 0.7753 0.0997
0.85 0.7501 0.0999
0.825 0.7249 0.1001
0.8 0.6997 0.1003

表2. 1.2V VID設定の場合の負荷ラインデータ

IOUT VOUT VID CODE ΔV = VID - VOUT
0 1.201 1.3 0.099
2 1.1981 1.3 0.1019
5 1.1924 1.3 0.1076
10 1.1806 1.3 0.1194
15 1.1725 1.3 0.1275
20 1.1641 1.3 0.1359
25 1.1577 1.3 0.1423
27.3 1.152 1.3 0.148

表3. 部品表

DESIGNATION QTY DESCRIPTION Vendor
C1, C2, C9, C10 4 10µF 25V (1812)

TMK432BJ106MM

Taiyo Yuden
C3, C26, C39-C42 6 2.2uF 6.3V (0805)

JMK107BJ225MA

Taiyo Yuden
C4, C6, C60 3 0.22µF 10V X7R (0603)

LMK107BJ224KA

Taiyo Yuden
C24 1 0.47µF 10V X5R (0603)

LMK107BJ474KA

Taiyo Yuden
C5, C7, C12, C13 4 4.7nF 50V X7R (0603)

GRM39X7F472K50

Murata
C8, C28 2 1µF 35V (0805)

GMK316BJ105ML

Taiyo Yuden
C25 1 47pF 50V C0G (0603)

GRM39C0G470J050AD

Murata
C31-C33 3 680µF/2.5V 5mΩ ESR POSCAP

Sanyo: 2R5TPD680M

Sanyo
R2, R5 2 0Ω (0603)  
R4, R7 2 200, 5% (0603)  
R8, R9, R28 3 100, 5% (0603)  
R23 1 200k, 1% (0603)  
R24 1 51.1k, 1%, (0603)  
R27 1 10k, 1% (0603)  
R47 1 10, 5% (0603)  
R22 1 90.9k, 1% (0603)  
R25 1 120k, 1% (0603)  
R26 1 100k, 1% (0603)  
R51, R52, R53 3 102k, 1%(0603)  
R54 1 100k, 1% (0603)  
R55 1 2k, 1% (0603)  
R50 1 4.02k, 1% (0603)  
L1, L2 2 0.6uH ETQP1H0R6BFA Panasonic
D1 1 Dual Schottky Diodes (SOT23)

Central: CMPSH-3A Central

 
ZD1 1 Zener, 12V Central CMDZ12L Central
Q1, Q6 2 N-channel Powerpak SO8

MOSFETs, SI7860DP

VISHAY SILICONIX
Q3, Q7 2 N-channel Powerpak SO8 MOSFETs,

SI7356DP

VISHAY SILICONIX
Q15, Q13, Q14 3 2N7002A Central
PCB 1 4 Phase MAX1937 Evaluation PCB

NPCB 07-03 4.5inch x 3 7/8

 
U1 1 MAX1937EEI (QSOP) MAXIM
U2 1 LMX321 Opamp SOT-23-5 /

SC70-5

MAXIM

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Status:
Package:
Temperature:

MAX1938
VID制御切替え付き、2位相、デスクトップCPUコア電源コントローラ

  • 出力電圧精度:±0.75%
  • 瞬時的な負荷過渡応答
  • 最大90%の効率によりヒートシンク不要

MAX1939
VID制御切替え付き、2位相、デスクトップCPUコア電源コントローラ

  • 出力電圧精度:±0.75%
  • 瞬時的な負荷過渡応答
  • 最大90%の効率によりヒートシンク不要

MAX1937
VID制御切替え付き、2位相、デスクトップCPUコア電源コントローラ

  • 出力電圧精度:±0.75%
  • 瞬時的な負荷過渡応答
  • 最大90%の効率によりヒートシンク不要

LMX321
シングル/デュアル/クワッド、汎用、低電圧、レイルトゥレイル出力オペアンプ

  • LMV321/LMV358/LMV324ファミリのアップグレード製品
  • 電源電圧範囲:単一+2.3V~+7V
  • 省スペースパッケージ