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モバイル機器のためのスイッチトキャパシタ電源回路のIC化

移动设备开关电容电源电路的IC实现

基本信息

批准号：
14750222
负责人：
江口啓
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kumamoto National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度の研究において,昨年度レイアウト設計を行ったディクソン型DC-DCコンバータのICチップ化とそれを応用したDC-ACインバータを提案した。提案のディクソン型DC-DCコンバータは、オンセミコンダクタ社の1.2μmCMOSプロセスを用いて2.3mm角ICチップ上に実現した。今回は回路の動作試験を行うことを目的に、3倍の昇圧変換を実現するディクソン型DC-DCコンバータをICチップ上に集積化した。提案のディクソン型DC-DCコンバータについては、東京大学大規模集積システム設計教育センター(VDEC)においてICチップを試作し、提案回路がCMOSプロセスを用いて実現できることを明らかにした。さらに、磁性部品を用いないDC-DC電圧変換回路の応用として、DC-AC変換を行うインバータを設計した。提案のDC-ACインバータは、ディクソン型DC-DC変換回路に、その接点電圧を時分割で抽出する付加回路を取り付けることによって実現されており、DC電圧のみならずAC電圧も供給可能である。また、従来のスイッチトキャパシタ(SC)技術を用いたリング型DC-ACインバータに較べ、回路中のパワースイッチの数を70%までに減少させることができる。これにより、提案回路は電源回路の実現において問題になる発熱の影響や、回路規模の問題を軽減することができる。提案のDC-ACインバータについては,SPICEを用いた回路シミュレーションにより,その特性を明らかにした。シミュレーションの結果,提案回路は入力電圧24Vを出力100V、50Hzの交流電圧に変換できることを明らかにした。また、提案回路は最大80%以上の電力変換効率を実現可能であることをシミュレーションにより確認した。

This year's research is aimed at improving the design of DC-DC circuits. The proposed DC-DC converter is implemented on a 1.2μ m CMOS chip with a 2.3 mm angle IC chip. This time, the operation of the circuit is tested, and the three-fold voltage conversion is realized. The proposal for a DC-DC converter is based on a large-scale integrated circuit design and education system (VDEC) at the University of Tokyo. The design of DC-DC voltage conversion circuit for magnetic components The proposed DC-AC converter circuit, the contact voltage, the time division, the addition circuit, the DC voltage, the AC voltage supply possibility. The number of DC-AC switches in the circuit is reduced by 70%. The proposed circuit has problems with the implementation of the power circuit, heat generation, and reduction of the circuit size. The DC-AC interface of the proposal is in the middle of the process, and the SPICE is in the middle of the process. As a result, the proposed circuit has an input voltage of 24V, an output of 100V, and an AC voltage of 50Hz. It is possible to realize the maximum power conversion efficiency of 80% or more in the proposed loop.