東芝面向物聯(lián)網應用開發(fā)寬負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(IoT)設備，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負載范圍內實現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)網設備的電池續(xù)航時間。這項技術進步是于11月9日由電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)在日本富山主辦的2016年亞洲固態(tài)電路會議(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)正日益廣泛運用于各種物聯(lián)網應用，且在各電路中需以最小供電電壓運行方可節(jié)能。過去，為供應多電壓，需在直流變換器內安裝多個外部電感器，但SIMO直流變換器僅需1個外部電感器。這一降低設備成本和容量的優(yōu)勢已激發(fā)廣泛的SIMO直流變換器研發(fā)。

　　由于物聯(lián)網設備大部分時間以待機模式(功耗低于1mW)運行，而僅有小部分時間以活動模式(功耗為數十毫瓦)運行，因此SIMO直流變換器必須支持寬負載范圍及高轉換效率。但是，傳統(tǒng)的SIMO直流變換器并非專為物聯(lián)網應用而設計，而且無法支持如此寬的負載范圍及實際效率。

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

　　東芝還提高了數十毫瓦負載范圍內的效率。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換之前需等待相對較長的時間，從而造成該負載范圍內的效率下降。新推出的SIMO直流變換器利用數字反饋控制將等待時間降至最小。

　　上述體系結構可在東芝的SIMO直流變換器在1 μW至50 mW寬負載范圍(圖1)內實現65%-86%的實際效率方面為其提供支持。轉換效率超過60%所處的負載范圍廣度是傳統(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動的物聯(lián)網設備的電池續(xù)航時間。

　　東芝計劃未來在物聯(lián)網設備用低功耗集成電路內使用SIMO直流變換器，包括藍牙(Bluetooth?)低能耗系統(tǒng)。