東芝面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)寬負(fù)載范圍高效多輸出直流變換器

　　東芝公司今天宣布面向由紐扣式鋰離子電池供電的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，開發(fā)片上單電感多輸出(SIMO)直流(DC-DC)變換器。新推出的變換器不僅可在1μW到50mW負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)65%-86%的效率，此范圍廣度是傳統(tǒng)SIMO直流變換器的100倍以上，而且將延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步是于11月9日由電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)在日本富山主辦的2016年亞洲固態(tài)電路會(huì)議(A-SSCC)上公布的。

　　由小容量紐扣式鋰離子電池供電的集成電路(IC)正日益廣泛運(yùn)用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，且在各電路中需以最小供電電壓運(yùn)行方可節(jié)能。過去，為供應(yīng)多電壓，需在直流變換器內(nèi)安裝多個(gè)外部電感器，但SIMO直流變換器僅需1個(gè)外部電感器。這一降低設(shè)備成本和容量的優(yōu)勢(shì)已激發(fā)廣泛的SIMO直流變換器研發(fā)。

　　由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大部分時(shí)間以待機(jī)模式(功耗低于1mW)運(yùn)行，而僅有小部分時(shí)間以活動(dòng)模式(功耗為數(shù)十毫瓦)運(yùn)行，因此SIMO直流變換器必須支持寬負(fù)載范圍及高轉(zhuǎn)換效率。但是，傳統(tǒng)的SIMO直流變換器并非專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，而且無法支持如此寬的負(fù)載范圍及實(shí)際效率。

　　東芝已提升SIMO直流變換器在輕載范圍內(nèi)的效率。傳統(tǒng)控制電路的高度敏感比較器將被僅由邏輯門構(gòu)成的新型控制電路1取代，以降低其功耗。此外，新提出的運(yùn)行模式可降低電流分配至各輸出通道的開關(guān)切換頻率。因此，當(dāng)負(fù)載功率高于5μW時(shí)，東芝新推出的SIMO直流變換器可實(shí)現(xiàn)80%以上的效率，而負(fù)載功率為1μW，則約為65%效率。

　　東芝還提高了數(shù)十毫瓦負(fù)載范圍內(nèi)的效率。為防止SIMO直流變換器輸出通道之間的干擾，傳統(tǒng)的模擬控制在通道轉(zhuǎn)換之前需等待相對(duì)較長的時(shí)間，從而造成該負(fù)載范圍內(nèi)的效率下降。新推出的SIMO直流變換器利用數(shù)字反饋控制將等待時(shí)間降至最小。

　　上述體系結(jié)構(gòu)可在東芝的SIMO直流變換器在1 μW至50 mW寬負(fù)載范圍(圖1)內(nèi)實(shí)現(xiàn)65%-86%的實(shí)際效率方面為其提供支持。轉(zhuǎn)換效率超過60%所處的負(fù)載范圍廣度是傳統(tǒng)SIMO直流變換器的100倍以上，而且新推出的SIMO直流變換器可延長由紐扣式鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

　　東芝計(jì)劃未來在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用低功耗集成電路內(nèi)使用SIMO直流變換器，包括藍(lán)牙(Bluetooth?)低能耗系統(tǒng)。