近日，南边科技年夜学深港微电子学院副传授詹陈长及澳门年夜学微电子研究院副传授林智声团队互助于开关电源(也称DC-DC转换器)芯片设计范畴取患上新的主要进展。两边结合造就的博士生潘曹磊提出了一种峰值效率95.5% 的Buck-Boost混淆转换器以和一种峰值效率95%的Boost转换器。相干结果别离以“A Continuous-Output-Current Buck-BoostConverter Without Right-Half-Plane-Zero (RHPZ)“[1] 及“A 95% Peak Efficiency Modified KY ConverterWith Improved Flying Capacitor Chargingin DCM for IoT Applications”[2] 为题发表于集成电路设计范畴顶级期刊《电路与体系学报I-通例论文》（IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers，TCAS-I）及《固态电路杂志》（IEEE Journal of Solid-State Circuits, JSSC）上。潘曹磊是上述论文的第一作者，深港微电子学院詹陈长副传授及澳门年夜学微电子研究院林智声副传授为上述论文的配合通信作者，此中南边科技年夜学深港微电子学院为上述论文中[1]的第一单元以和[2]的第二单元。

无右半平面零点的持续输出电流Buck-Boost转换器

跟着物联网的成长，具备快速相应，高效率以和低输出电压纹波的直流电源转换器遭到研究职员的极年夜存眷。如图1（a）所示，传统的Buck-Boost转化器因为其非持续性的输出电流，于相应速率，效率以和输出电压纹波方面都有着必然的劣势。本文提出的COCBB转换器，经由过程飞跨电容的辅助，实现了持续性的电流输出，从而实现了相应速率，效率以和输出电压纹波的晋升。图1(b)展示了其芯片照片。如图1(c)所示，这项事情提出了一个有飞跨电容辅助的连续输出电流的Buck-Boost转换器。相较在传统的Buck-Boost电路，本设计提出的布局不包罗右半平面零点。同时，相较在其他无右半平面零点的转换器，本设计实现了于连结布局较低的繁杂度的同时提高转换器的转换比，同时实现了于Buck及Boost模式切换时的单模式操作减小了节制电路的繁杂度。本设计的节制电路部门包罗了一个模式选择器，PWM节制模块，DCT节制模块，过零电流检测模块(ZCD)，以和逻辑节制模块。图1(d) 展示了本设计于差别电压前提下的测试效率，最高效率为95.5%。

图1.(a)对于比传统Buck-Boost转换器及本文提出的COCBB转换器电路（b）芯片照片(c)本文提出的COCBB转化器的体系框架(d)差别输入电压下的效率曲线

图2.随输入电压变化，事情模式切换的瞬态相应测试图。

图3.随负载变化，事情模式切换的瞬态相应测试图。

本项目研究得到了国度天然科学基金委，深圳市科创委，澳门尤其行政区科技成长基金以和企业横向课题的经费资助。

[1]C. Pan, C. Zhan, R. P. Martins, and C.-S. Lam, “A Continuous-Output-Current Buck-Boost Converter Without Right-Half-Plane-Zero (RHPZ),”IEEE Trans. Circuits Syst. I, pp. 1–10, 2023.IEEE Tran. Circ. Syst. I: Reg. Papers, Early Access.

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10244084

为IOT设计的提高了DCM效率的KY转换器

作为物联网的重要成长标的目的之一，低功耗升压转换器遭到了来自研究者的广泛存眷。如图4(a)所示，物联网装备的的重要事情时间集中于休眠状况(sleep mode)和待机状况(standbymode)。如图4(b)所示，事情于这两种状况的KY转换器其非持续性的飞跨电容电流会致使其总体效率低。而本文提出的批改型KY转化器经由过程分外的开关管M3告竣了持续性的飞跨电容电流，实现了总体效率的晋升。图4(c)展示了本文提出的批改型KY转换器的体系框架，除了功率器件外还有包罗了时钟型反馈电路(CFRN)，DCT节制电路，ZCD电路，顺应性功率管尺寸调治电路，逻辑电路等。本设计实现了宽负载规模（100,000X），低静态电流(240nA)，高能效(95%峰值效率)以和对于负载变化快速相应(单周期相应)的特征。图4(d)及(e)别离展示了芯片照片及测试效率输入电压及负载电流变化的曲线。

图4(a)物联网装备事情状况分类(b)对于比传统KY转换器及批改型KY转换器(c)本文提出的批改型KY转换器的体系框图(d)芯片照片(e)测试效率输入电压及负载电流变化的曲线

图5.测试随负载变化的瞬态相应

本项目研究得到了国度天然科学基金委，深圳市科创委，澳门尤其行政区科技成长基金以和企业横向课题的经费资助。

[1]C. Pan, W.-L. Zeng, C.-S. Lam, S.-W. Sin, C. Zhan, and R. P. Martins, “A 95% Peak Efficiency Modified KY Converter With Improved Flying Capacitor Charging in DCM for IoT Applications,” IEEE J. Solid-State Circ., vol. 58, no. 11, pp. 3219-3230, Nov. 2023.

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10186368