郭建平課題組在超低功耗電源管理芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

2024-12-10 09:15:56來源：中山大學(xué)關(guān)鍵詞：電源管理芯片閱讀量：15221

導(dǎo)讀：近日，郭建平教授課題組低功耗電源管理芯片研究成果被集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC)錄用。

　　【儀器網(wǎng) 科技成果】近日，郭建平教授課題組低功耗電源管理芯片研究成果被集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC)錄用，論文題目為A Single Li-Ion Battery Powered Buck Converter With >90% Efficiency Over 10-µA to 500-mA Loading Range by Utilizing Compensator-Based Built-In Mode Tracking Technology，2022屆微電子專業(yè)本科生王保創(chuàng)同學(xué)為論文第一作者，2022級集成電路工程碩士研究生謝依玲同學(xué)為第二作者，郭建平教授為通訊作者。

　　低功耗降壓轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)及便攜式電子設(shè)備中，這類設(shè)備在睡眠狀態(tài)下功耗往往低至亞微安級別，而在工作狀態(tài)下則要求電源具備快速響應(yīng)能力，并能提供較大的電流(數(shù)百毫安)。因此，電源轉(zhuǎn)換器必須在不同負(fù)載電流條件下切換不同的控制模式，以實(shí)現(xiàn)超寬負(fù)載范圍內(nèi)的高效能。

　　目前較先進(jìn)的設(shè)計(jì)往往通過多模式控制來平衡休眠狀態(tài)與工作狀態(tài)下對電源管理的不同需求。然而，在休眠模式下的電源轉(zhuǎn)換電路需要監(jiān)測負(fù)載電流以實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換，一方面需要消耗一定電流，無法實(shí)現(xiàn)極低功耗，另一方面，由于檢測電路功耗要維持在一個相對較低水準(zhǔn)，使得瞬態(tài)響應(yīng)速度大打折扣。針對上述問題，本研究提出了一種基于補(bǔ)償器的內(nèi)置模式跟蹤技術(shù)，利用補(bǔ)償器增益與頻率的線性關(guān)系以及頻率和負(fù)載電流的線性關(guān)系，通過補(bǔ)償器輸出的動態(tài)特性直接反映負(fù)載變化，從而實(shí)現(xiàn)輕載與重載之間的平滑模式切換。在電路實(shí)現(xiàn)上，進(jìn)一步通過復(fù)用放大器，無需額外的負(fù)載檢測電路，顯著簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低了靜態(tài)功耗，在輕載條件下有效地提升了系統(tǒng)效率。

本研究中提出的低功耗降壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)框圖及芯片顯微照片

　　相關(guān)設(shè)計(jì)已在180nm BCD工藝下完成流片驗(yàn)證。芯片測試結(jié)果表明，在單節(jié)鋰電池輸出的情況(2.7V-4.2V)下，該轉(zhuǎn)換器僅需約150nA靜態(tài)電流，實(shí)現(xiàn)了在10μA-500mA負(fù)載下大于90%的轉(zhuǎn)換效率。在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對電池供電的苛刻要求下，該轉(zhuǎn)換器可以顯著延長電池壽命，在穿戴式電子設(shè)備、無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)等領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊。

芯片效率測試結(jié)果圖

芯片瞬態(tài)性能測試結(jié)果圖

　　JSSC是集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域影響力最大，錄用難度最高的國際頂級學(xué)術(shù)期刊，旨在發(fā)布領(lǐng)域內(nèi)最新技術(shù)進(jìn)展和突破性成果，代表著當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)W術(shù)界的最高技術(shù)水平。

　　該工作得到了國家自然科學(xué)基金和中山大學(xué)廣東省集成電路工程技術(shù)研究中心的大力支持。

上一篇：數(shù)字“賦能”污水處理——重慶環(huán)投集團(tuán)物聯(lián)自動化系統(tǒng)在村鎮(zhèn)污水運(yùn)行管理中的實(shí)踐應(yīng)用

下一篇：新突破 | 嘉戎技術(shù)中標(biāo)榆橫工業(yè)區(qū)工業(yè)污水廠蒸發(fā)塘濃鹽水處置項(xiàng)目

版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

全部評論

昵稱驗(yàn)證碼匿名