盖世汽车讯 据外媒报道,加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)和法国研究机构CEA-Leti的研究人员开发出突破性的基于压电的DC-DC转换器,将所有电源开关统一到单个芯片上,以提高功率密度。这种新的电源拓扑超越现有拓扑结构,融合了压电转换器与基于电容的DC-DC转换器的优点。
(图片来源:加州大学圣地亚哥分校)
这种电源转换器比目前发挥同样功能的大而笨重的电感器要小得多,最终可用于各种类型的DC-DC转换,从智能手机到计算机,再到服务器群组和虚拟现实/增强现实(AR/VR)耳机。
研究论文中提到:“该双面串联/并联压电谐振器(DSPPR)是首个用于PR基功率转换的集成电路,与现有技术公布和共同开发的VCR<0.125的分立设计相比,损耗降低高达310%。”
加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系教授Patrick Mercier表示:“这种创新方法可以提高性能,尤其是在低电压转换比的情况下,以前该领域的研究难以实现高效和优化利用压电材料。”
该论文解释说,与分立式设计相比,混合DSPPR转换器利用了集成电路在小面积内提供复杂功率级的能力,且能够在电压转换比(VCR)小于0.1的情况下实现高效器件运行。
CEA-Leti硅组件部门科学总监Gael Pillonnet表示:“该IC提供了独特的机会,可以将所有电源开关整合到单个芯片上,从而大幅缩小PCB占用空间,并提高相位控制精度。”
此外,结合额外的电容基交换级,包括前置和后置压电DC-DC转换器,有助于提高性能。Pillonnet表示:“这一战略整合减少了对压电材料的需求,使转换器更加紧凑,总体积明显更小。额外电容仅增加不到10%,与所提出的拓扑结构所带来的巨大收益相比,显得微不足道。”
Mercier研究团队的博士生Wen-Chin Brian Liu表示,该DC-DC转换器(特别是在低VCR范围内)是此项研究的重点,在各个领域都有广泛的应用,如高功率计算服务器、汽车系统、USB充电器和电池供电设备。
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