EM2130 評価ボード ユーザーガイド - インテル® FPGA & · PDF...
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© 2017, Intel Corporation.無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Altera、ENPIRION および ENPIRION ロゴは、アメリカ合衆国およ
び/またはその他の国における Intel Corporation の商標です。第三者の社名、製品名などは、一般に各所有者の表示、商標または登録商標です。インテル製品
およびサービスを予告なく変更される場合があります。インテルが書面にて明示的に同意する場合を除き、インテルは記載されたアプリケーション、または、
いかなる情報、製品、またはサービスの使用によって生じる一切の責任を負いません。インテル製品の顧客は、製品またはサービスを購入する前、および、公
開済みの情報を信頼する前には、デバイスの仕様を最新のバージョンにしておくことをお勧めします。
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インテル® Enpirion® 電源ソリューション
EM2130 評価ボード ユーザーガイド
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EM2130 評価ボード ユーザーガイド
2
目次
1. 説明 ............................................................................................................................................................................................. 4
2. 評価に必要な機器 .................................................................................................................................................................. 4
3. 評価ボードの概要 .................................................................................................................................................................. 5
4. 手順 ............................................................................................................................................................................................. 6
5. 評価ボードの回路図 ............................................................................................................................................................. 8
6. 部品表 ....................................................................................................................................................................................... 10
7. 標準的な性能 ......................................................................................................................................................................... 13
7.1 プリバイアス起動 ............................................................................................................................................................................ 13
7.2 過渡応答 ............................................................................................................................................................................................... 13
7.3 リップル ............................................................................................................................................................................................... 14
7.4 効率 ........................................................................................................................................................................................................ 14
8. 改訂履歴 .................................................................................................................................................................................. 15
図の一覧
図 1: EM2130 評価ボードの実例 (トップ層) ...................................................................................................................... 5
図 2: EM2130 評価ボードのシルクスクリーンに表記された「L」と「H」のジャンパー表 ........................ 7
図 3: 評価ボードの回路図 – パワー ........................................................................................................................................ 8
図 4: 評価ボードの回路図 – AUX ............................................................................................................................................. 9
図 5: プリバイアス起動、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、Pre-bias = 0.6V ..................................................................... 13
図 6: 過渡応答、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、ΔILOAD = 0~15A (15A/μs) ................................................................... 13
図 7: リップル、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、ILOAD = 30A、fSW = 800 kHz ................................................................ 14
図 8: 測定される効率、VIN = 12V と様々な VOUT ............................................................................................................ 14
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表の一覧
表 1: 評価に必要な機器............................................................................................................................................................... 4
表 2: 部品表 .................................................................................................................................................................................... 10
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1. 説明EM2130 は、インテル® Enpirion® 電源ソリューション・ファミリーの 30A の PowerSoC 同期
整流 式 降 圧 コ ン バ ー タ ー で す 。 EM2130 は 、 高 度 な デ ジ タ ル ・ コ ン ト ロ ー
ラ ー 、 ゲートドライバー、MOSFET、および高性能インダクターを 1 つのパッケージに集約
しています。入力および出力コンデンサーと少数のコンポーネントのみで回路構成が可能とな
ります。 PMBus™バージョン 1.2 に準拠のインターフェイスは、セットアップ、管理、およ
びテレメト リーを提供します。
差動リモートセンシングおよび±0.5%のセットポイント精度は、ライン、負荷、温度のばらつ
きに対して正確なレギュレーションを提供します。非常に低いリップルは精度の不確実性をさ
らに低減させ、今日の FPGA、ASIC、プロセッサー、および DDR メモリーデバイスに向けてク
ラス最高の安定したレギュレーションを実現します。
表 1: 評価に必要な機器
2. 評価に必要な機器
アイテム 機器 推奨
1 DC 電源 20V/30A、可変
2 電子負荷 50~100A、動的負荷能力あり
3 インテル® Enpirion® PMBus
コミュニケーション・
インターフェイス・ドングル
4 インテル® 25A Mini SlammerLoad
オンボードの LD1 ソケットに適合
5 DMM 6 ½ディジット
6 オシロスコープ 4 チャネル、0.5 GHz BW
7 ケーブル 定格 > 30A、アイレット端子、
ホール径 4 mm、外径 10 mm
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評価ボードの概要
図 1: EM2130 評価ボードの実例 (トップ層)
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6
3. 手順1) 電源の接続
電源を 12V/10A に設定します。
30 cm 未満の 2 本のパッチケーブルを使用して、ボードに電源を接続します (電源が OFF
であることを確認してください)。ボードにバルクが増設可能で (C45 スルーホール・コ
ンデンサー・フットプリントが使用可能です)、かつ入力電圧がボード上でモニターさ
れているのであれば、30cm 以上のワイヤーを使用することも可能です。電源を接続す
るには、INPUT GROUND および INPUT VOLTAGE アイレットで終端するケーブルを使
用してください。
極性に間違いがないことを確認してください。
注意: 極性を間違えると、ボードに恒久的な損傷を与える恐れがあります!
注意: 20V を超える電源電圧を使用すると、ボードに恒久的な損傷を与える 恐れがあります!
2) 負荷の接続
30 cm 未満のパッチケーブルを使用して、OUTPUT GROUND および OUTPUT 電圧に負
荷を接続します。
極性に間違いがないことを確認してください。
3) ジャンパーの設定
ボードは、J6 (BUS - PMBUS を介したイネーブル制御用)、J14 (INT - オンボード 5V 電
源用)、J15 (AUX_PVIN - オンボード DC-DC コンバーターのイネーブル用) それぞれに
ジ ャンパーを 1 つづつ備えています。外部 5V 電源 (J16 (+) and J17 (-)間を接続) を使用
する場合、J14 は「EXT」の位置に配置してください。この場合においては、J15 の
ジャンパー配置は必要ありません。
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「TRACK」および「SYNC」は 2.54mm ヘッダーが配置されていますが、これらはジャ
ンパーによってショートする必要はありません。
4) PMBUS GUI インターフェイス・ドングルの接続
USB ドングルは、ピン 1 が GND 方向で、正しい位置にのみ挿入することができます。
すべてのピンが正しく挿入されなければなりません。
前提条件: Windows PC に最新の GUI ソフトウェアが、インストールされていることが
必須となります。
5) 出力電圧の設定
シルクスクリーンのチャートを参照して、いずれかのスイッチ 1 つのみ ON にし、設定
したい出力電圧を選択してください。この設定は、このパーツが PMBUS コマンドによ
ってオンにされる際、モジュールによってリードされます。つまり、レジスターをオン
ザフライで変更しても、何の影響もありません。
6) ボードに電源を投入する
ここまでの手順がすべて完了していれば、ボードを動作する準備が整っています。GUI
インターフェイス・ドングルを使用していない場合、ジャンパーJ6 は「ON」の位置に
設定します。そうでない場合は、ジャンパーの設定 J6 は「BUS」の位置に設定します。
電圧の範囲 (High/Low) はボード上に表記されています 図 2。
図 2: EM2130 評価ボードのシルクスクリーンに表記された「L」と「H」のジャンパー表
EM2130 GUI の使用方法については、「GUI User Guide」を参照してください。
注: DC-DCコンバーターのボード線図を測定する場合は、 R12を50 Ω抵抗に置き換えて頂き、TP18、TP20、TP8、およ
びTP21をフェーズ・アナライザーのプローブの接続にご使用ください。
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評価ボードの回路図
J4
U1
EM21
30
AG
ND
70
NC
6868
VSE
NP
71V
SEN
N72
VO
UT
79V
OU
T3
VTR
ACK
77
ADD
R1
7
VO
UT
80
ADD
R0
8
RTU
NE
5
VO
UT
2V
CCS
EN78
RVS
ET
4
SCL
15S
DA14
PGND 32
VDD
3316
VCC
66
NC
7676
DG
ND
69
PW
M9
VO
UT
81
VIN
SEN
6
VO
UT
1
SM
BAL
ERT
13C
ON
TRO
L12
PG
OO
D11
SYN
C10
PGND 33PGND 34PGND 35PGND 36PGND 37PGND 38PGND 39PGND 40PGND 42PGND 43PGND 44PGND 45PGND 46PGND 47PGND 48PGND 49PGND 50
PGND 41
PG
ND
22P
GN
D23
PG
ND
24P
GN
D25
PG
ND
26P
GN
D27
PG
ND
28P
GN
D29
PG
ND
30P
GN
D31
PG
ND
60P
GN
D59
PG
ND
58P
GN
D57
PG
ND
56P
GN
D55
PG
ND
54P
GN
D53
PG
ND
52P
GN
D51
PVI
N61
PVI
N62
PVI
N63
PVI
N64
PVC
C65
NC
6767
NC
7575
NC
7474
NC
7373
PVI
N17
PVI
N18
PVI
N19
PVI
N20
PVI
N21
VOUT100 VOUT99 VOUT98 VOUT97 VOUT96 VOUT95 VOUT94 VOUT93 VOUT92 VOUT91 VOUT90 VOUT89 VOUT88 VOUT87 VOUT86 VOUT85 VOUT84 VOUT83 VOUT82
PVI
N_P
AD10
3
PG
ND_
PAD
104
AG
ND_
PAD
102
VOUT_PAD101
TP1
C6 +
C9
4x10
0uF
TP12
C10
J9
TP9
R15
1k/ 0
.1%
C8
DN
I
+
C14
S2
ON
OFF
C7
DN
I
+
R31
10.5k
C15
R34
3.74k
LD1
13 2 4
5 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 20
Q1
2N70
02
TP15
TP18
R48
DN
I
R11 0
C31
DN
I
C18
DN
I
+
R35
2.43k
J22
J3
C23
5x10
0uF/
20V
+C
29
10u
SM
A1
C11
5x47
uF
R32
8.66k
C1 47u
C28
TP17
C22
+
J2
TP11
C43
DN
I
C27
R24
2k/ 0
.1%
C45 DN
I
+R
8
DN
I
TP10
C12
R33
6.81k
R21 10
k
C5
100u
C30
DN
I
C26 3x
22u
C2
2x47
0uF/
2.5V
/3m
Ohm
+
R12
0
TP8
CH
F2
TP21
TP3
CH
F1
2x47
0nF/
25V
C19
DN
I
+
R1
1k
J6R
31k
R28
23.2k
J13
R7
DN
I
R22
3.3k
D1
R23
DN
I
C40 +
R5
10k
C24 +
R17
2k/ 0
.1%
R19
0
TP4
C4
R29
15.80kC
32
DN
ITP
16
R18
DN
I
TP20
CH
F3
100n
F/25
V
R20
392
TP5
TP 2
R6
DN
I
FB1
C20
J8
C13
TP13
C25 +
R16 DN
I
R13
11k/
0.
1%
C16 DN
I
+
TP14
C3
C21
2.2u
F/10
V
R30
13.0k
C17 DN
I
+
ADD
R1
ADD
R0
V_O
UT
SYNC
VSE
NN
VSE
NP
VIN
_SEN
V
V
SAL
ERT
RTU
NE
RVS
ET
PG
OO
D
CTR
L PVI
NV
TRAC
KV
DD3V
3
RTU
NE
RVS
ET
VTR
ACK
5V
VDD
3V3
5V
SCL
SDA
PG
GN
D
PG
ND
CTR
L
VIN
GN
D
VO
UT
PWM
AG
ND
RTU
NE
RVS
ET
0.7V
0.85V
0.8V
1.0V
0.95V0.9V
1.2V
1.12V
TRAC
K
PG
ND
AG
ND
VO
UT
図 3: 評価ボードの回路図 – パワー
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9
J16
R38
90.9k
TP7
R4DNI
C42
1uFR44
0
TP6
R37
10k
C35
47u
R2DNI
J15
J14L1
22uH
TP19
R42
3.32k
U2ER3105QI
S S1
S YNC2
B OOT3
P VIN4
S W5
P GND6
FSW12
COMP11
FB10
AVINO09
P OK08
E N07
EPA
D13
J17
C384.7nF
R45
12.4k
R4110k
C36
47u
R6015k
PMBUS
J21
1 23 45 67 89 10
C33
100pF
R40
100k
C340.1u
R6115k
C41
10u
C4410u
C37
47u
R43
133k
C39
470pF
5V0_AUX
5V_E XT0 0 0 0 0 0
00
PVIN
5V
PGOOD
SALERT
CTRL
SCLSDA
VDD3V3
5V
PVIN_5V
5VSEL
5V B ias Suppl y
500mA
GND
Ext_5V
P M Bus Components
図 4: 評価ボードの回路図 – AUX
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4. 部品表表 2: 部品表
種類 内容 数量 参照名 メーカー名
コンデンサー CAP CER 0.1UF X7R 0402 10V 10%
1 C34 Murata
コンデンサー CAP CER 4.7NF X7R 0402 25V 10%
1 C38 Murata
コンデンサー CAP CER 100UF 6.3V X5R 1206
5 C3,C4,C5,C9,C10 Kemet
コンデンサー CAP CER 47UF 6.3V X5R 0805
3 C35,C36,C37 Taiyo Yuden
コンデンサー CAP CER 47UF 6.3V X5R 1206
7 C1,C11,C12,C13,C14,C15,C20 Murata
コンデンサー CAP CER 22UF 25V 10% X5R 1206
3 C26,C27,C28 Murata
コンデンサー CAP CER 2.2UF 16V 10% X6S 0402
1 C21 TDK
コンデンサー CAP CER 100PF 50V 5% NP0 0402
1 C33 Taiyo Yuden
コンデンサー CAP CER 1UF 25V 20% X5R 0402
1 C42 Taiyo Yuden
コンデンサー CAP CER 0.47UF 25V 20% X7R 0612
2 CHF1,CHF2 Murata
コンデンサー CAP CER 10UF 25V 10% X5R 0805
3 C29,C41,C44 Murata
コンデンサー CAP CER 470PF 25V X7R 10% 0402
1 C39 Vishay
コンデンサー CAP - POSCAP、100UF、
20V、ESR=55 mΩ
5 C22,C23,C24,C25,C40 Panasonic
コンデンサー CAP 100NF 25V 0805 FEED-THROUGH
1 CHF3 TDK
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11
種類 内容 数量 参照名 メーカー名
コンデンサー CAP ALUM POLY 470UF 20% 2.5V
2 C2,C6 Panasonic
抵抗 1K 1% 0805 CHIP RESISTOR 1/8W
1 R1 Panasonic
抵抗 RES 100K OHM 1/16W 1% 0402
1 R40 Panasonic
抵抗 RES ZERO OHM 1/10W 5% 0603
1 R19 Panasonic
抵抗 RESISTOR ZERO OHM 1/10W 5% 0402
3 R11,R12,R44 Panasonic
抵抗 RESISTOR 15K OHM 1/16W 5% 0402
2 R60 Stackpole Electronics
抵抗 RES 90.9K OHM 1/16W 1% 0402
1 R38 Yageo
抵抗 RES 392 OHM 1/16W 0.1% 0603
1 R20 Panasonic
抵抗 RES 8.66K OHM 1/10W 1% 0603
1 R32 Panasonic
抵抗 RES 2.43K OHM 1/10W 1% 0603
1 R35 Vishay/Dale
抵抗 RES 133K OHM 1/10W 1% 0402
1 R43 Panasonic
抵抗 RES 3.32K OHM 1/10W 1% 0402
1 R42 Panasonic
抵抗 RES 12.4K OHM 1/10W 1% 0402
1 R45 Panasonic
抵抗 RES 1K OHM 1% 1/10W 0402
1 R3 Panasonic
抵抗 RES 11K OHM 1/16W 0.1% 0402
1 R13 Susumu
抵抗 RES - 6.81K OHM 0603 1/16W 1%
1 R33 Panasonic
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12
種類 内容 数量 参照名 メーカー名
抵抗 RES 1K OHM 1/16W 0.1% 0402
2 R15,R16 Susumu
抵抗 RES 2K OHM 1/16W 0.1% 0402
3 R17,R18,R24 Susumu
抵抗 RES 23.2K OHM 1/10W 1% 0603
1 R28 Vishay Dale
抵抗 RES - 3.74K OHM 0603 1/10W 1%
1 R34 Yageo
抵抗 RES 13K OHM 1/16W 1% 0603
1 R30 Yageo
抵抗 RES 3.3K OHM 1/16W 1% 0402
1 R22 Panasonic
抵抗 RES - 10.5K OHM 1% 1/10W 0603
1 R31 Panasonic
抵抗 RES 10K OHM 1/10W 1% 0402
4 R5,R21,R37,R41 Panasonic
抵抗 RES - 15.8K 0603 1% 1 R29 KOA Speer
LED LED GREEN CLEAR 0603 1 D1 LITE-ON INC
インダクター INDUCTOR 22UH 1.3A 1 L1 Taiyo Yuden
MOSFET MOSFET N-CH 60V 300MA SOT23
1 Q1 Fairchild
インダクター FERRITE BEAD 220 OHM 0402 1LN
1 FB1 Wurth Electronik
コネクター INTEL 25A SLAM LOAD CONNECTOR
1 LD1 Samtec
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13
5. 標準的な性能
7.1 プリバイアス起動
図 5: プリバイアス起動、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、Pre-bias = 0.6V
7.2 過渡応答
図 6: 過渡応答、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、ΔILOAD = 0~15A (15A/μs)
CNTL
VOUT
PWM
Load
VOUT
Load
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14
7.3 リップル
図 7: リップル、VIN = 12V、VOUT = 0.9V、ILOAD = 30A、fSW = 800 kHz
7.4 効率
図 8: 測定される効率、VIN = 12V と様々な VOUT
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
0 5 10 15 20 25 30
Effic
ienc
y (%
)
Load Current (A)
0.7V 0.9V1.0V 1.2V1.8V 3.3V
VOUT
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6. 改訂履歴
バージョン 内容 リリース001 初版 2017 年 3 月