Slide 1: マルチ出力電源モジュールで比類ない電力密度を実現する
マルチ出力電源モジュールで 比類ない電力密度を実現する 2025年4月 蜷川顕二 シニアFAE MPSジャパン
Slide 2: MPSの電源モジュール
MPSの電源モジュール モノリシックな カスタムのソフト より良いEMI性能 パワーステージ 飽和インダクタ Mesh Connect 広い温度範囲の パッケージング 受動素子 テクノロジー MPM38111 MP2152 x 2 EMIに特化した 小さな モジュールレイアウト ソリューションサイズ より小さなスイッチノード シンプルな 基板レイアウト 小さいホットループ 最小限の部品 より速い市場投入期間 完全な電源としての性能
Slide 3: 用途
用途 FPGA / ASIC / SoC 光通信 ドローン / ロボティクス 産業機器
Slide 4: FPGA / DSP / SOCを駆動する
FPGA / DSP / SOCを駆動する FPGA電源の制約事項: • 高電流レール • 低コア電圧 • 大きく複雑なパワーツリー • 高速な負荷過渡応答 • 放熱 設計者が必要とすること: • シンプルな設計 • 小さなソリューションサイズ • 柔軟な設計 • 精密な電圧レギュレーション • 高効率
Slide 5: 例: Xilinx Zynq US+
例: Xilinx Zynq US+ Vin 12V 0.85 V @ 40A / 20A Rail 1 VCC_PSINTFP Vin Vo 1 MPM3695-25 VCC_PSINTFPDDR SEQ_EN1 SEQ_PG1 -A for 40A, use 2 x MPM3695-25 En Pg -B for <20A, use MPM3695-25 MPM3695-25 Vin Vo 1.8V @ 2A Rail 2 2 VCC_PSINTLP SEQ_EN3 MPM3620A SEQ_PG3 En Pg 1.2V @ 20A / 3A Rail 3 VCCAUX Vin Vo 3
Slide 6: MPS製品で設計をシンプルに – リファレンスデザイン
MPS製品で設計をシンプルに – リファレンスデザイン Intel Altera Power Partner √ High Efficiency √ Ultra-Fast Transient Response √ Small footprint √ Full reference designs
Slide 7: シングル出力ソリューション - Xilinx Zynq US+
シングル出力ソリューション - Xilinx Zynq US+ -A for 40A, use 2 x MPM3695-25 -A for 2 – 8A, use MPM3695-10 -B for <20A, use MPM3695-25 -B for <2A, use MPM3620A Vin 12V 0.85 V @ 40A / 20A Rail 1 0.9V @ 2A Rail 6 Vin Vo 1 Vin Vo 6 SEQ_EN1 MPM3695-25 SEQ_PG1 SEQ_EN2 MPM3695-10 SEQ_PG2 En Pg En Pg MPM3695-25 MPM3620A
Slide 8: ディスクリート vs シングル出力
ディスクリート vs シングル出力 ディスクリートのソリューションサイズ: 縦横比: 8.7 x 16.7 cm 総面積: 145.3 cm² シングル出力のソリューションサイズ: 縦横比: 8.45 x 13.5 cm Optional 総面積: 114.8 cm² シングル出力ソリューションは 21%の基板スペースを低減 シングル出力 ディスクリート
Slide 9: MPS製品で設計をシンプルに – PMICモジュール
MPS製品で設計をシンプルに – PMICモジュール 1A 2A 3A 5A 10A+ 25A+ 近日発表 近日発表 4～45V、デュアル3A 6～45V、デュアル12A <45V ステップダウン 並列動作可能 電源モジュール 降圧型電源モジュール 10 x 10 x 4.4mm、LGA 15 x 30 x 5.2mm、BGA MPM54504 MPM81204 MPM82504 MPM54304 3～16V、クワッド5A 4～16V 4～6V、クワッド25A 2A、2A、3A、3A クワッドDC/DC デュアル12Aデュアル5A DC/DC電源モジュール クワッド出力電源モジュール クワッド
Slide 10: MPM54524 – クワッド5A電源モジュール
MPM54524 – クワッド5A電源モジュール 主な長所: 量産中 • 4V～16Vの広い入力電圧幅 • 超高速過渡応答に適応型コンスタントオンタ イム (COT) • チャネルA/BまたはチャネルC/Dは並行モード に置いて最大10Aまで対応 • プログラマブル・アクティブロードライン (ド ループ抵抗) 最大100mΩ • 差動出力電圧リモート検知 • MTP経由でI2Cのスレーブアドレスがプログラ ム可能 8 x 8 x 2.9mm ECLGAパッケージで提供 • I2Cで基準電圧、スイッチング周波数、電流制 限、電源シーケンス、ソフトスタートおよび PWM / PFMをプログラム可能
Slide 11: PMICモジュールソリューション - Xilinx Zynq US+
PMICモジュールソリューション - Xilinx Zynq US+ MPM54524-0012 / 001 - XCZU3EG駆動用 MPM54524-0012 Buck A 0.85V / 3.7A 1 VCC_PSINTFP VCC_PSINTFPDDR MPM54524 MP2002A Vin 12V / 5V 0.85V / 0.6A Buck B 2 VCC_PSINTLP I2C Optional 0x00 1.8V / 1.1A VCCAUX Buck C 3 VCCADC, VCCAUC_IO Sequencer EN 1.8V / 0.5A VCCO_PSIO (0 : 3
Slide 12: ディスクリート vs PMICモジュール
ディスクリート vs PMICモジュール ディスクリートのソリューションサイズ: 縦横比: 8.7 x 16.7 cm 総面積: 145.3 cm² PMICモジュールのソリューションサイズ: 縦横比: 4 x 3 cm 総面積: 12 cm² PMICモジュールソリューションは 90%の基板スペースを低減 Discrete
Slide 13: FPGA / DSP / SOCを駆動する
FPGA / DSP / SOCを駆動する FPGA電源の制約事項: • 高電流レール • 低コア電圧 • 大きく複雑なパワーツリー • 高速な負荷過渡応答 • 放熱 設計者が必要とすること: • シンプルな設計 • 小さなソリューションサイズ • 柔軟な設計 • 精密な電圧レギュレーション • 高効率
Slide 14: MPM54322 / 532 – 3A、3A / 6A / 12A 電源モジュール
MPM54322 / 532 – 3A、3A / 6A / 12A 電源モジュール 主な長所: • 入力幅: 2.85V～16V • 出力幅: 0.4V - 3.8V • 出力電流 • MPM54322: デュアル3A; 6Aで並列動作 • MPM54532: デュアル6A; 12Aで並列動作 • それぞれのチャネル用のリモート検知 • インタリーブデュアルフェーズ動作 • 正確なI2Cテレメトリ • PGとEnable、故障警告ピン VOUT1 5A/3A • 動作モードを選択するための抵抗を1個内蔵 VIN • パッケージ: 5 x 5.5 x 1.85mm (MPM54322) MPM5
Slide 15: FLEX-Timer Sequence Control
FLEX-Timer Sequence Control MPM54322はMPSの特許であるFlex-Timer Power Sequence Controlを搭載しており、異なるパワーレールの 開始順序をよりよく制御できます。 このシーケンス制御方式では、すべての電源管理IC (PMIC) の制御信号がシーケンス調整のために接続される マスター-スレーブ構造が使用されます。
Slide 16: VBPro 4で簡単にプログラミング
MPS製品で設計をシンプルにする – VBPro 4で簡単にプログラミング 特長: • 標準プロトコルであるI2CとPMBusに対応 • パラメータ調整のヒントを提供 • リアルタイムのデータをモニタ (VIN、VOUT、 IOUT、温度) • メインの信号の波形を表示 手早い評価とプロトタイピングが可能 • オフラインモードでMPS製品を評価可能 • 一度デバイスがプログラムされると: • 設定をエクスポート可能 • 自身でカスタマイズしたプログラム済み 製品を購入可能
Slide 17: 設計のカスタマイズ – 起動
設計のカスタマイズ – 起動 *注 – ICによってメニュー名称が異なる場合があります。* 試験条件: VIN = 12V; VOUT 1 = 0.85V; VOUT 2 = 0.85V; • VOUT 1 ソフトスタート時間 = 1ms • VOUT 2 ソフトスタート時間 = 14ms MPM54322用の設定アルゴリズム: • MPS Virtual Bench GUIを起動 • 接続されたデバイスをスキャン • 製品名をリストから選択 • MTPモードを選択* • 必要な降圧型コンバータを選択 • Power On / Offメニューを選択 • Vout Soft-Startの部分で、
Slide 18: 設計をカスタマイズする – 起動
設計をカスタマイズする – 起動 試験条件: VIN = 12V; Vout 1 = 0.85V; Vout 2 = 0.85V; tsoft-start 1 = 1ms; tsoft-start 2 = 14ms;
Slide 19: 設計のカスタマイズ – シャットダウン
設計をカスタマイズする – シャットダウン *注 – ICによってメニュー名称が異なる場合があります。* 試験条件: VIN = 12V; VOUT 1 = 0.85V; VOUT 2 = 0.85V; • VOUT 1 ソフトストップ時間= 1ms • VOUT 2 ソフトストップ時間 = 4ms MPM54322の設定アルゴリズム: • MPS Virtual Bench GUIを起動 • 接続されたデバイスをスキャン • 製品名をリストから選択 • MTPモードを選択* • 必要な降圧型コンバータを選択 • Power On / Offメニューを選択 • Vout Soft-Stopの部
Slide 20: 設計をカスタマイズする – シャットダウン
設計をカスタマイズする – シャットダウン 試験条件: VIN = 12V; Vout 1 = 0.85V; Vout 2 = 0.85V; tsoft-stop 1 = 1ms; tsoft-stop 2 = 4ms;
Slide 21: FPGA / DSP / SOCを駆動する
FPGA / DSP / SOCを駆動する FPGA電源の制約事項: • 高電流レール • 低コア電圧 • 大きく複雑なパワーツリー • 高速な負荷過渡応答 • 放熱 設計者が必要とすること: • シンプルな設計 • 小さなソリューションサイズ • 柔軟な設計 • 精密な電圧レギュレーション • 高効率
Slide 22: 主なFPGAパワーレールと要件
FPGAS] —L—wWe Ee | Accuracy 3% 3% 5% 5% Low Ripple Specification % me eakpeak Tan es Te Tie | aie Sequencing order First Simuvanenvs with Second Third FPGAs Rail Power Requirements: Spartan - 7 1.0 (50 mV) - 5% 1.8 (5%) 1.2to 3.3 (5%) Spartan - 7 (-1LI) 0.95 (30 mV) - 3% 1.8 (5%) 1.2to 3.3 (5%) Arti
Slide 23: COT制御 Vs 業界標準 - より高速な過渡応答
COT制御 Vs 業界標準 - より高速な過渡応答 電流モード制御 COT制御 複数のパルスに より遅延が減少
Slide 24: MPM54322 過渡応答
MPM54322 過渡応答 試験条件: Vpp = 45 mV VIN = 12V; VOUT = 0.85V; 負荷スラマースルーレート = 130 A/μs; Iload = 0 – 1.5A (0 – 50% IMAX) ΔVOUT = 45 mV 出力コンデンサ: • Vout1 = 0.85V (2x 47uF) • Vout2 = 1.1V (2x 47uF) 主な長所: • 出力容量の低減 • 高速な過渡応答 • 安定した出力電圧
Slide 25: FPGA / DSP / SOCを駆動する
FPGA / DSP / SOCを駆動する 電源の制約事項: • 高電流レール • 低コア電圧 • 大きく複雑なパワーツリー • 高速な負荷過渡応答 • 放熱 設計者が必要とすること: • シンプルな設計 • 小さなソリューションサイズ • 柔軟な設計 • 精密な電圧レギュレーション • 高効率
Slide 26: MPM54313 - 3 x 3A 電源モジュール (光ポート用電源に最適)
MPM54313 - 3 x 3A 電源モジュール (光ポート用電源に最適) 主な利点: シングルステージソリューション • 業界初の光モジュール用電源モジュールIC EN PG • VIN 範囲: 4V ～18V 12V Input 3.3V/2A RX • VOUT: 0.5V～5.5V I2C MPM54313 3.3V/2A TX • トリプル3A出力電流 3.3V/2A Others • 2つの並列動作方法: • 負荷ライン電流シェアリング: 9Aチャネル A/ B/ C EN PG • アクティブ電流シェアリング: 6Aチャネル 3.3V/2A RX A/ B 3.3V/2A •
Slide 27: 25W QSFP-DD / DD800を駆動するための電流ソリューション
25W QSFP-DD / DD800を駆動するための電流ソリューション 1µH 12V Input 1µH Inductor 3.2x2.5mm 1µH Load 3.2x2.5mm Switch 5.4x5.7mm 10A POL 0.68µH Inductor 3x4mm 7x7mm Vcc1 400G Optical VccRx 25W-30W 10A Load VccTx 12V-3.3V, 10A Buck Converter Switch 3-Sets of LC Filters • 3ステージソリューション: • 降圧 + ロードスイッチ + LCフィルタ • システム全体の効
Slide 28: MPSの新しいシングルステージ・ソリューション MPM54313
QSFP-DDを駆動するためのMPSの新しいシングルステージ・ソリューション 12V Input VccTx MPM54313 MPM54313: 12Vin, 3x3.3V/3A VccRx Output 8x9mm 400G Optical • 最大65%基板スペースを低減 Vcc1 25W-30W • 60%少ないBOM部品 • シングルステージ・ソリューション、12V入力を直接入力 • 1%システム効率を改善 • システム全体の効率: ～92% • 個別チャネル用テレメトリ • 小さなソリューションサイズ: 130mm2 (10 x 13mm) • わずか11個のBOM部品 • 設計を
Slide 29: 高効率PMICモジュール
高効率PMICモジュール テスト条件: VIN = 12V; • VOUT_A = 3.3V; • VOUT_B = 3.3V; • VOUT_C = 3.3V; Iload = 3Aの個別チャネル 最大電力: 30W エアフローなしの室温 試験タイミング: 30+分 結果: 製品型番 MPM54313 74.0 °C 74.0 °C 74.0 °C PCB 47.2 °C 47.2 °C 47.2 °C
Slide 30: 電力密度改善のためにPMICモジュールを使用する
電力密度改善のためにPMICモジュールを使用する 電源の制約事項: PMICモジュールソリューション • 高電流レール 1µH 3.2x2.5mm 1µH 1µH Inductor • 低コア電圧 Load 3.2x2.5mm 5.4x5.7mm 10A POL Switch MPM54313 0.68µH Inductor 3x4mm 7x7mm 12Vin, 3x3.3V/3A Output 8x9mm • 大きく複雑なパワーツリー 1µH 3.2x2.5mm 1µH 1µH Inductor • 高速な負荷過渡応答 Load 3.2x2.5mm 5.4x5.7mm 10A POL Swi
Slide 31: MPS製品で設計をシンプルに – PMICモジュール
MPS製品で設計をシンプルに – PMICモジュール 1A 2A 3A 5A 10A+ 25A+ 近日発表 近日発表 4～45V、デュアル3A 6～45V、デュアル12A <45V ステップダウン 並列動作可能 電源モジュール 降圧型電源モジュール 10 x 10 x 4.4mm、LGA 15 x 30 x 5.2mm、BGA MPM54504 MPM81204 MPM82504 MPM54304 3～16V、クワッド5A 4～16V 4～6V、クワッド25A 2A、2A、3A、3A クワッドDC/DC デュアル12Aデュアル5A DC/DC電源モジュール クワッド出力電源モジュール クワッド