Các nhà khoa học của Đại học California San Diego và CEA-Leti đã phát triển bộ chuyển đổi DC-DC dựa trên áp điện mang tính đột phá, hợp nhất tất cả các công tắc nguồn vào một con chip duy nhất để tăng mật độ năng lượng. Cấu trúc liên kết nguồn mới này, vượt ra ngoài các cấu trúc liên kết hiện có, kết hợp các ưu điểm của bộ chuyển đổi áp điện với bộ chuyển đổi DC-DC dựa trên điện dung.
Ảnh khuôn của bộ chuyển đổi áp điện được đề xuất. Tín dụng: Đại học California San Diego
Bộ chuyển đổi năng lượng mà nhóm phát triển nhỏ hơn nhiều so với các bộ cảm ứng khổng lồ, cồng kềnh hiện đang được sử dụng cho vai trò này. Các thiết bị này cuối cùng có thể được sử dụng cho bất kỳ loại hội thoại DC-DC nào, trong mọi thứ, từ điện thoại thông minh, máy tính, đến trang trại máy chủ và tai nghe AR/VR.
Các kết quả đã được trình bày trong bài báo, "Bộ chuyển đổi DC-DC 20 sang 2,2V dựa trên bộ cộng hưởng áp điện song song dựa trên bộ cộng hưởng hai mặt tích hợp đạt được mức giảm tổn thất 310%", ngày 20 tháng 2 tại ISSCC 2024 ở San Francisco.
"Bộ cộng hưởng áp điện song song/sê-ri hai mặt (DSPPR) là IC đầu tiên được sử dụng để chuyển đổi năng lượng dựa trên PR và đạt được mức giảm tổn thất lên tới 310% so với các thiết kế rời rạc được đồng thiết kế và công bố trước đây cho VCR<0,125," tờ báo đưa tin.
Patrick Mercier, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính tại UC San, cho biết: “Phương pháp đổi mới này nâng cao hiệu suất, đặc biệt là ở tỷ lệ chuyển đổi điện áp thấp - một lĩnh vực mà các công trình trước đây phải vật lộn để duy trì cả hiệu suất cao và sử dụng tối ưu vật liệu áp điện”. Diego và một tác giả cấp cao của bài báo.
Bài viết giải thích rằng bộ chuyển đổi DSPPR lai khai thác khả năng của các mạch tích hợp để cung cấp các giai đoạn công suất phức tạp trong một khu vực nhỏ so với các thiết kế riêng biệt và cho phép vận hành thiết bị hiệu quả ở tỷ lệ chuyển đổi điện áp (VCR) dưới 0,1.
Gael Pillonnet, giám đốc khoa học của Bộ phận Thành phần Silicon của CEA-Leti cho biết: “IC mang đến một cơ hội khác biệt để hợp nhất tất cả các công tắc nguồn vào một con chip duy nhất, giảm đáng kể dấu chân PCB và nâng cao độ chính xác của điều khiển pha”.
Ngoài ra, việc kết hợp các giai đoạn chuyển đổi dựa trên điện dung bổ sung, cả trước và sau bộ chuyển đổi DC-DC áp điện, góp phần cải thiện hiệu suất.
"Sự tích hợp chiến lược này làm giảm nhu cầu về vật liệu áp điện, dẫn đến một bộ chuyển đổi nhỏ gọn hơn với tổng khối lượng nhỏ hơn đáng kể. Mức tăng biên của các tụ điện bổ sung, nhỏ hơn 10%, không là gì so với những lợi ích đáng kể mà cấu trúc liên kết đề xuất mang lại ", Pillonnet nói.
"Bộ chuyển đổi DC-DC, đặc biệt là ở dải VCR thấp, vốn là trọng tâm trong công việc của chúng tôi, có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như máy chủ điện toán công suất cao, hệ thống ô tô, bộ sạc USB và thiết bị chạy bằng pin," Wen-Chin Brian Liu, một tiến sĩ cho biết. sinh viên trong nhóm nghiên cứu của Mercier và là tác giả chính của bài báo.
