SoC用數字控制電源和開關電容器電源成為熱點

2010年二月八日開幕的“ISSCC2010”的“Session10:DC-DCpowerConversion”是一場開關電源技術研討會。此次的熱點是，開關電源的數字反饋控制（論文序號10.2，10.4）技術、微細CMOS工藝用完全片上型開關電容器電源（論文序號10.7，10.8）技術以及極型無線發送設備用電源調制電路的高效化寬頻帶化技術（論文序號10.1）。另外，在2009年的ISSCC上，電源技術研討會是與class-D型音頻放大器技術研討會合辦的，而此次是單獨舉辦的。

開關電源的數字化又進了一步

臺灣臺積電（TSMC）公布了利用40nmCMOS工藝制造的降壓型開關電源（論文序號10.2）。為了在1.1V低電源電壓下啟動電源電路中唯一的模擬電路——A-D轉換器，采用了1級ΔΣ型AD轉換器。通過在輸入部中采用可除去共模信號成分的開關電容器電路，將輸入范圍抑制在了±20mV。數字pWM電路方面，通過在輸入部設置1bitΔΣ調制器，使低頻噪聲成功削減了20dB。不含驅動器部分在內的控制電路面積僅為0.1mm2。輸出200mA電流時，效率高達90％。

美國亞利桑那州立大學（ArizonaStateUniversity）公布了采用0.18μmCMOS工藝制造的降壓型開關電源（論文序號10.4）技術。A-D轉換器采用了由環型振蕩器和數字微分電路構成的1級ΔΣ型AD轉換器。數字pWM電路方面，通過在5bit計數器中嵌入DLL，將辨別率提高到了9bit。

數字控制電源一般不易受到工藝差別等的影響，比較適合微細CMOS工藝，但非得具備A-D轉換器和數字pWM電路。今后，估計這些電路的低功耗化、小面積化及高精度化技術會受到關注。

面向最尖端CMOS工藝，挑戰開關電容器型電源的高效化

美國MIT和美國愛荷華州立大學（IowaStateUniversity）及美國德州儀器（TexasInstruments）公布了設想在無線系統中混載的開關電容器（SC）型電源（論文序號10.7）技術。為了戒備發生EMI問題，未選擇原來的開關頻率控制方式，而采用了電容器值控制方式。通過這種方式，實現了開關頻率恒定的穩壓器。采用45nmCMOS工藝制造時，該電源電路的最大輸出電流和最大效率分別為8mA和69％。電路面積惟有0.16mm2。

由于SC型電源不要外置部件，而且可隨著微細化程度的提高而縮小面積，因此其面向微細CMOS工藝的開發正在加速。今后仍需持續關注SC型電源。（特約撰稿人：藤本義久，夏普電子元器件事業本部）

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