SoC用數(shù)字控制電源和開關(guān)電容器電源成為熱點(diǎn)

　　2010年2月8日開幕的“ISSCC 2010”的“Session 10： DC-DC Power Conversion”是一場開關(guān)電源技術(shù)研討會。此次的熱點(diǎn)是，開關(guān)電源的數(shù)字反饋控制（論文序號10.2，10.4）技術(shù)、微細(xì)CMOS工藝用完全片上型開關(guān)電容器電源（論文序號10.7，10.8）技術(shù)以及極型無線發(fā)送設(shè)備用電源調(diào)制電路的高效化寬頻帶化技術(shù)（論文序號10.1）。另外，在2009 年的ISSCC上，電源技術(shù)研討會是與class-D型音頻放大器技術(shù)研討會合辦的，而此次是單獨(dú)舉行的。

　　開關(guān)電源的數(shù)字化又進(jìn)了一步

　　臺灣臺積電（TSMC）發(fā)布了利用40nm CMOS工藝制造的降壓型開關(guān)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(zhuǎn)換器，采用了1級ΔΣ型 AD轉(zhuǎn)換器。通過在輸入部中采用可除去共模信號成分的開關(guān)電容器電路，將輸入范圍抑制在了±20mV。數(shù)字PWM電路方面，通過在輸入部設(shè)置1bitΔΣ 調(diào)制器，使低頻噪聲成功削減了20dB。不含驅(qū)動器部分在內(nèi)的控制電路面積僅為0.1mm2。輸出200mA電流時，效率高達(dá)90％。

　　美國亞利桑那州立大學(xué)（Arizona State University）發(fā)布了采用0.18μm CMOS工藝制造的降壓型開關(guān)電源（論文序號10.4）技術(shù)。A-D轉(zhuǎn)換器采用了由環(huán)型振蕩器和數(shù)字微分電路構(gòu)成的1級ΔΣ型AD轉(zhuǎn)換器。數(shù)字PWM電路方面，通過在5bit計(jì)數(shù)器中嵌入DLL，將分辨率提高到了9bit。

　　數(shù)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(xì)CMOS工藝，但必須具備A-D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字PWM電路。今后，估計(jì)這些電路的低功耗化、小面積化及高精度化技術(shù)會受到關(guān)注。

　　面向最尖端CMOS工藝，挑戰(zhàn)開關(guān)電容器型電源的高效化

　　美國MIT和美國愛荷華州立大學(xué)（Iowa State University）及美國德州儀器（Texas Instruments）發(fā)布了設(shè)想在無線系統(tǒng)中混載的開關(guān)電容器（SC）型電源（論文序號10.7）技術(shù)。為了避免發(fā)生EMI問題，未選擇原來的開關(guān)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(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率恒定的穩(wěn)壓器。采用45nm CMOS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％。電路面積只有0.16mm2。

　　由于SC型電源不需要外置部件，而且可隨著微細(xì)化程度的提高而縮小面積，因此其面向微細(xì)CMOS工藝的開發(fā)正在加速。今后仍需繼續(xù)關(guān)注SC型電源。