东芝开发出负荷电力范围达到100倍以上的IoT设备用DC-DC转换器

2016-11-090阅读0

  东芝开发出了可在为原来100倍以上的大负荷电力范围内获得实用性转换效率的SIMO(Single-Inductor Multiple-Output)型DC-DC转换器电路。该电路集成在用纽扣电池驱动的IoT设备用IC上,可为改善电池寿命做出贡献。

  SIMO型DC-DC转换器即使在外置电感器只有一个时也可同时输出多种电压。因此,有望通过向IoT设备使用的各电路块供给所需要的充足电压来削减设备整体的耗电。

  

SIMO型DC-DC转换器在IoT设备中的功用。东芝幻灯片。

  

SIMO型DC-DC转换器的工作。东芝幻灯片。

  同时改善待机时及工作时的效率

  以前的SIMO型DC-DC转换器并不是为IoT设备开发的,因此存在待机时(轻负荷时)和工作时(负荷输出功率为10mW左右)转换效率均偏低的问题。因此,此次东芝分别针对待机时及工作时开发了新技术,从而可在大负荷电力范围内获得实用性的转换效率。

  此次在待机时的转换效率方面实施了两项改进。第一是将过零检测电路从实施电压比较的高灵敏度模拟电路换成了由简单的逻辑门构成的电路,由此实现了低功耗化。

  第二是将SIMO型DC-DC转换器的通道分配开关工作次数减少至1/16,实现了低功耗化。而原来是每次都实施切换。

  

待机時的效率改善技术为两项。东芝幻灯片。

  对工作时的转换效率实施了如下改善。原来一直待机至输出电压稳定时,而此次改为了数字方式的反馈控制,将待机时间缩短到了数n秒。另外,工作时使分配开关每次都运转。

  

工作时采用数字反馈技术。东芝幻灯片。

  用65nm试制芯片确认效果

  东芝使用65nm CMOS工艺试制了此次开发的SIMO型DC-DC转换器。试制品为输入电压范围为1.8~3.6V、输出电压范围为0.6~1.8V的降压型DC-DC转换器。芯片面积为0.3mm2。外置电感器和电容器。

  

试制的SIMO型DC-DC转换器。东芝幻灯片。

  东芝对试制的上述SIMO型DC-DC转换器的转换效率做了实际检测。确认与原来的SIMO型DC-DC转换器相比可在高出100倍以上的1μW~50mW的大负荷范围内,实现65~86%的实用性转换效率。

  

确认可在大负荷电力范围内获得实用性转换效率。东芝幻灯片。

  东芝计划11月9日在IEEE于日本富山县主办举行的半导体电路技术国际会议“A-SSCC 2016(Asian Solid-State Circuits Conference 2016)”上公布此次技术的详细情况。(记者:小岛 郁太郎)

  (全文完)