高電力密度アプリケーション向けテレメトリ機能を備えたμPOL™ DC-DC コンバータの開発と量産

• 小型モジュールの構造を最適化し、高電力密度を実現
• 新製品FS1606は、6Aで業界最小のソリューション
• テレメトリ機能（電圧、電流、温度）へI2Cインタフェースを介し容易にアクセス

TDK株式会社（社長：齋藤 昇）は、microPOL （μPOL™）パワーモジュールのFS160*シリーズを開発し、2025年3月より量産を開始したことを発表します。性能が向上したμPOL DC-DC コンバータのFS160*シリーズはテレメトリ機能を備えた業界最小サイズで高電力密度を実現した製品です。

FS160*シリーズのサイズはL3.3mm × W3.3mm × H1.35mmであり、そのサイズと高電力密度により、本シリーズのモジュールはいずれも、ASIC、SoC、そして一般的なFPGAを搭載した設計へ、容易に組み入れることが可能です。テレメトリ機能（電圧、電流、温度）には、I2Cインタフェースを介してアクセスが可能で、モジュールは-40°Cから125°Cまでの幅広い接合部温度範囲で動作します。

3A品（FS1603シリーズ）、4A品（FS1604シリーズ）、6A品（FS1606シリーズ）のそれぞれには数種類のバージョンがあり、その他ラインナップとしても、12A（FS1412）および25A～200A（FS1525）のモデルを用意しました。3Aから200AまでのDC-DCコンバータモジュールは、ビッグデータ、機械学習、人工知能（AI）、5G基地局、IoT、エンタープライズコンピューティングなど、幅広い分野のニーズをカバーします。

モジュール構成自体が革新的なFS160*シリーズのモジュールは、半導体内蔵基板技術を用いて、高性能コントローラ、ドライバ、MOSFET、ロジックコアをパッケージ内にて統合しています。半導体内蔵基板にすることによって、ワイヤボンディングが不要となり、温度性能が向上します。

また、モジュールのICとインダクタ、その他受動部品をチップ内蔵パッケージに統合することで、寄生インダクタンスを最小限に抑えています。これにより接続間距離が短くなり、モジュールの効率を高めています。抵抗とインダクタンスを最小化することで、動的負荷電流の応答速度が速まり、調整を正確に行うことができます。ブートコンデンサおよびVccコンデンサも、モジュール内に組み込まれています。

これらおよびその他の設計最適化により、FS160*シリーズのコンバータは、1mm³あたり1Wという大容量送電を可能としていますが、モジュールサイズは同クラスの製品と比べて半分程度です。FS160*シリーズのモジュールには非常に実用性があり、周辺温度100°Cを上限として、最高15Wまでエアフローを必要としません。このモジュールを使用することにより、プリント基板の省スペース化、基板層数と外付け部品数の削減が可能になるため、最終的にシステムのコスト低減につながる小型ソリューションとなります。

このモジュール方式により、0.6V～5.0V出力のアナログ／デジタル設計が可能です。TDKは主要なFPGAサプライヤ各社のFPGAに特化したツールを含め、設計者が使用できる複数の設計ツールを用意しています。

FS1603、FS1604、FS1606シリーズには、3A、4A、6Aの各モジュール用の評価ボードがあります。FS160*シリーズの追加設計ツールには、QSPICE^TM上のスパイス・シミュレータ設計が含まれます。回路図およびPCBレイアウト用のリファレンスデザインは、パートナーのUltra Librarianから無償で提供されています。https://www.ultralibrarian.com/partners/tdk