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1、从 ISSCC 2018 会议看电源管理的五大创新 迎九 近日, 在“2018-IEEE 国际固态电路峰会 (ISSCC 2018) 北京发布会”上, ISSCC 模拟集成电路委员会委员、复旦大学洪志良教授介绍了电源管理方面的最新成果。衡量电源好坏主要有三个指标:1.性能, 其中效率是重要指标, 2.功能, 3, 成本。电源非常重要, 例如手机电源不好, 会引起爆炸。图 1 电源转换器的技术方向 下载原图电源转换器技术主要用三种途径提升效率:1.新的电源架构, 2.新的控制技术, 3.用数字技术来辅助实现模拟电源。从 ISSCC 2018 会议录用的论文, 可以看到主要有五大方向。*第一个方向
2、是开关电源的混合架构方向。最早的开关电源采用一个电感或一个电容, 后来随着控制技术的发展, 输出电压变化范围大了, 有更高的指标, 用控制技术集成起来, 即把 buck、Boost 集成起来 (如图 2 左) 。后来发现还不够, 从 SISO 到 SIMO, 例如用一个输入, 实现十个输出, 同时用数字技术让开关电源做得更细, 这样可改变的台阶更多, 以提高效率。最新的开关电源把这两种技术合起来, 成为混合型电源。今年的论文介绍的是把更多的架构和输入控制技术放进来, 使电源有更多、更快的输出性能。*第二个方向是向更高的频率和 2.8V, 电源则降到 3.0V, 原则是只要电源能给信号供电就行,
3、 以降低能耗, 叫包络电源, 是这两年新的方向。包络电源的难度是频率不断提高, 因为 LTE 的频率从过去的 5M、10M、20MHz, 已到 2017 年40MHz, 2018、2019 年有望达到更大的功率输出发展, 除了传统的 Si 基材料, 人们正探索采用新型材料, 诸如 Si C 和 Ga N。Ga N 是新技术, 这两三年 Ga N在国际上变化非常快, 都是在 Si 基础上做 Ga N, 例如把 Ga N 与 CMOS 的驱动电路集成在一个芯片上。新的成果将在 2018 年 2 月公布。图 2 开关电源转换器的发展 下载原图*第三个方向是包络电源。过去电源只有 Class A、B、
4、AB 等, 最新的是 Class I。Class I 指电源电压随信号变化而变化, 例如信号是 21V, 电源就是 23V;若信号降到 80M、100MHz, 包络电源要随着它发展。2018 年 2 月 13 日的 ISSCC 会议上将公布 80MHz 的包络电源, 效率从去年的 75%左右提升到 80%以上。其中有两家是公司 (MTK 和三星) 直接做包络电源的, 用于新的手机芯片。*第四个方向是能量收集。能量来自光、机械振动、无线等。因为 Io T 设备的一些应用场景是无法供电的。很多单位、公司在研究。ISSCC 上, 将有一篇A 30n AQuiecent 80n W to 14m W
5、Power Range Shock-Optimized S E S C-based Peizoelectronic Harvest interface with 420%Harvested Energy Improvement论文, 2017 年 ISSCC 发表的成果是 240n W, 今年信号启动后可以输出 14m W 功率。 (上接第 77 页) *第五个方向是无线能量转换。现在信息无时无刻不在, 如何用新的技术手段, 使信号能到的地方, 我们就能把能量追到那里去。其实这种案例早就有了, 例如太阳照耀。2018 年 2 月的 ISSCC 会上, 会有论文探讨利用 Wi Fi 邻近不用的通道接收能量, 不同的通道收发信息。例如我的手机没电了, 你的手机有电, 通过无线, 你手机的能量就悄悄传到我的手机上了, 像吸金大法。这种方法, 2017 年公布的效率 50%几, 2018 年 2 月公布的效率将达到 70%。“ISSCC 会议不仅是最新技术的反映, 还引领了今后的发展。”洪志良教授称。据悉, 本次举办的第 65 届 ISSCC 峰会 (ISSCC2018) 将于 2018 年 2 月 11 日-2月 15 日在美国旧金山举行, 大会共录用了 202 篇论文。详见http:/ISSCC.org/。
