SoC用数字控制电源和开关电容器电源成为热点

2010年二月八日开幕的“ISSCC2010”的“Session10:DC-DCpowerConversion”是一场开关电源技术研讨会。此次的热点是，开关电源的数字反馈控制（论文序号10.2，10.4）技术、微细CMOS工艺用完全片上型开关电容器电源（论文序号10.7，10.8）技术以及极型无线发送设备用电源调制电路的高效化宽频带化技术（论文序号10.1）。另外，在2009年的ISSCC上，电源技术研讨会是与class-D型音频放大器技术研讨会合办的，而此次是单独举办的。

开关电源的数字化又进了一步

台湾台积电（TSMC）公布了利用40nmCMOS工艺制造的降压型开关电源（论文序号10.2）。为了在1.1V低电源电压下启动电源电路中唯一的模拟电路——A-D转换器，采用了1级ΔΣ型AD转换器。通过在输入部中采用可除去共模信号成分的开关电容器电路，将输入范围抑制在了±20mV。数字pWM电路方面，通过在输入部设置1bitΔΣ调制器，使低频噪声成功削减了20dB。不含驱动器部分在内的控制电路面积仅为0.1mm2。输出200mA电流时，效率高达90％。

美国亚利桑那州立大学（ArizonaStateUniversity）公布了采用0.18μmCMOS工艺制造的降压型开关电源（论文序号10.4）技术。A-D转换器采用了由环型振荡器和数字微分电路构成的1级ΔΣ型AD转换器。数字pWM电路方面，通过在5bit计数器中嵌入DLL，将分辨率提高到了9bit。

数字控制电源一般不易受到工艺差别等的影响，比较适合微细CMOS工艺，但必须具备A-D转换器和数字pWM电路。今后，估计这些电路的低功耗化、小面积化及高精度化技术会受到关注。

面向最尖端CMOS工艺，挑战开关电容器型电源的高效化

美国MIT和美国爱荷华州立大学（IowaStateUniversity）及美国德州仪器（TexasInstruments）公布了设想在无线系统中混载的开关电容器（SC）型电源（论文序号10.7）技术。为了防止发生EMI问题，未选择原来的开关频率控制方式，而采用了电容器值控制方式。通过这种方式，实现了开关频率恒定的稳压器。采用45nmCMOS工艺制造时，该电源电路的最大输出电流和最大效率分别为8mA和69％。电路面积只有0.16mm2。

由于SC型电源不要外置部件，而且可随着微细化程度的提高而缩小面积，因此其面向微细CMOS工艺的开发正在加速。今后仍需继续关注SC型电源。（特约撰稿人：藤本义久，夏普电子元器件事业本部）