東芝為移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)寬負(fù)載范圍高效率直流-直流變換器

東芝公司宣布，該公司為移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)了一款新型直流-直流變換器，該變換器可以在超過(guò)典型直流-直流變換器3倍的寬廣負(fù)載電流范圍中提供超過(guò)85%的效率。主要得益于新的快速和低紋波相位添加/刪除計(jì)劃，該變換器可以使輕負(fù)載條件和重負(fù)載條件下的功耗分別減少超過(guò)58% 和超過(guò)24%。

東芝在2014年美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上公布了這一進(jìn)展，此次大會(huì)于2月10日在加州舊金山舉行。

當(dāng)前的處理器使用多核設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致了廣泛的電流分布，并需要采用能夠在廣泛的負(fù)載電流范圍中提供高效率的直流-直流變換器。這可以通過(guò)采用多相位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)從數(shù)個(gè)被稱(chēng)為相位的并聯(lián)單元提供電流，并根據(jù)負(fù)載條件調(diào)整活躍相位的數(shù)量，以?xún)?yōu)化變換器的效率。

但是，相位添加或刪除會(huì)導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)大紋波(由于變換器遭受突然的電流浪涌)。因此，傳統(tǒng)的相位添加/刪除計(jì)劃只能夠應(yīng)用于臺(tái)式電腦等擁有超過(guò) 1000μF電容器來(lái)抵抗紋波的設(shè)備。東芝已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種新的相位添加/刪除計(jì)劃，該計(jì)劃能夠使電容降低超過(guò)93%，并支持在移動(dòng)設(shè)備上部署。這得益于在一個(gè)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)的無(wú)縫相位添加/刪除轉(zhuǎn)換(紋波小于10mV)。

這種結(jié)構(gòu)基于數(shù)字控制，而非主流模擬控制，其基本概念是確保轉(zhuǎn)換期間的電流平衡。但是，數(shù)字控制需要模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(可使系統(tǒng)功耗增加39%)。通過(guò)使系統(tǒng)中的現(xiàn)有比較器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器分時(shí)進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換(而非添加模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器硬件)，東芝的新型混合控制結(jié)構(gòu)可以使這一功耗增長(zhǎng)減少90%以上。