Renesas EDGE

現在、GSM方式の携帯電話はHPA（High Power Amp）駆動電圧をリチウム・イオン電池から直接取得し、それ以外の機能ブロックではローカル電源用にほぼ100％低飽和型シリーズ・レギュレータ（LDO）を採用している。それに対してW-CDMA/CDMA2000方式の携帯電話では、HPA部分の電圧制御が仕様上高速になり、電圧のふらつきやノイズなどに対する余力を持たせることがもともと難しいため、高性能なスイッチング・レギュレータが必要とされている。また、シリーズ・レギュレータの宿命である入力電圧高→出力電圧低(低電圧)時の変換効率の低さ(η＝出力電圧÷入力電圧％)により、W -CDMA/CDMA2000方式携帯電話のHPA駆動電圧制御には効率の悪いLDOは到底使用できない。

そこで、負荷の直近に実装するPOL（Point of Load）コンバータのニーズが高まっている。配線寄生抵抗などによる電圧降下を避けることができる。

また、アプリケーションプロセッサなどの搭載が進むなか、それらの傍らに配置するPOLコンバータへのニーズも増えている。90nmプロセス時代には、コア電圧が1.2V程度となり、負荷応答に数10μ秒と遅いDC-DCコンバータでは誤動作につながる恐れが高いからだ。

ルネサスでは、W-CDMA/CDMA2000方式の携帯電話機に好適な、POLに向けた高速応答降圧DC-DCコンバータをICで開発した。すでに、負荷変動高速応答、最大出力電流650mAの「R2A20101」をリリースしており、軽負荷（10mA以下）時高効率、最大出力電流600mAの「R2A20102」を開発中である。

R2A20101は同期整流式DC/DCコンバータで、①超高速応答（最短5μ秒）の実現、②出力電圧リニア制御、③小面積実装、④並列運転などの特長をもつ。

従来は負荷変動に対して出力電圧が変動した際の応答時間が数10μ秒程度必要とされたが、R2A20101では最短5μ秒で応答できる。また、最大出力電流650mAを実現しており、さらにR2A20101を複数使用した並列運転を行うことで、650mA以上の負荷にも対応できる。

負荷変動に対する高速応答性は、CRフィードバック方式により実現した。従来回路で必要であったカレントセンス抵抗が不要となることで高い電力変換効率を実現し、エラーアンプも不要となったことで、それによる遅延を無くすことができた。既に米国では特許が成立しているルネサス独自の新方式である。

携帯電話機は実装面積が少ないため、POLコンバータについてもディスクリートで構成することが多い。R2A20101などのICを活用することで、部品点数や設計工数の低減、電源回路の安定化など多くのメリットを得ることができる。

ルネサスでは、今後もPOL向けDC-DCコンバータICのラインアップを充実させていく。