用于移动设备的3D集成、多路输出DC-DC变换器关键技术研究
批准号:
62074067
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
闵闰
依托单位:
学科分类:
集成电路设计
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
闵闰
中文摘要
现代移动设备迫切需要小型化、高效率、低纹波、高动态响应、多路稳压输出的DC-DC变换器,然而由于体积和工艺成本限制,目前的技术在单芯片集成上依然面临着诸多挑战。本项目将通过新型SC-SMPS复合变换器拓扑、临界导通电流模式控制、交错并联重构和3D集成设计的层层探索,突破有限空间、工艺成本下的多方面壁垒,实现高集成度、高效率、低纹波、高动态响应、多路稳压输出的DC-DC变换器芯片。项目分四个专题展开研究:(1)多路输出的SC-SMPS复合变换器拓扑及其验证;(2)适用于高频交错并联SMPS变换器的BCM电流模式控制及其同步策略;(3)基于交错并联重构的SMPS变换器轻载效率提升技术;(4)DC-DC变换器的3D集成设计。在上述研究的支撑下,本项目将完善DC-DC变换器的拓扑、控制、效率优化和3D集成理论,促进传统工艺下的DC-DC变换器高质量集成,为我国电源芯片产业发展提供一定的示范依据。
英文摘要
For modern mobile equipment, there is a continuous demand for DC-DC power converter that features minimized size, high efficiency, low ripple, fast dynamic response and stable multi-output voltage. However, with limited size and semiconductor process cost, the existing techniques are facing multiple challenges in achieving single chip integration. This project will explore new SC-SMPS hybrid converter topology, boundary conduction current mode control, configurable interleaving and 3D integration techniques. Relevant studies will break through the bottleneck under limited space and process cost, and realize highly integrated DC-DC converter chip that features high efficiency, low ripple, fast dynamic response and stable multi-output voltage. Detailed studies include: (1) Multi-output SC-SMPS hybrid converter topology and its verification, (2) BCM current mode control and its synchronization strategies for high frequency interleaved SMPS converter, (3) Light load efficiency improvement for SMPS converter based on configurable interleaving, (4) 3D integration techniques for DC-DC power conversion. Based on these studies, the project will contribute theories in DC-DC converter topology, current mode control, efficiency optimization and 3D integration. Finally, the outcome will facilitate high quality DC-DC power integration under conventional semiconductor process, and provide demonstrations to promote power chip industry in China.
本项目以满足移动设备对DC-DC变换器的特定应用需求为目标,实现小型化、高效率、低纹波、高动态响应和多路输出的DC-DC变换器。项目对DCM/CRM/CCM多种模式下的寄生参数效应、高效率控制、损耗建模与优化、器件设计开展了大量研究。研究成果对于开关电源的损耗优化、波形质量提升和控制设计具有较高的参考价值,在高功率密度电源设计领域具有应用前景。. 在本项目的支持下,项目组共培养硕士生12人(已毕业9人)、博士生5人(已毕业3人)。相关研究成果已发表在IEEE TPEL、IEEE TIE等学术期刊上。其中,本人以第一作者或通讯作者发表中科院一区期刊论文7篇,指导研究生发表学术论文多篇;开展特邀报告3次;多项专利正在申请中。成果转化方面,设计的双路高边开关芯片在汽车领域得到应用,2024年一季度完成了冬季路测,目前正在为东风汽车量产供货。该成果获得了湖北省车规级芯片产业技术创新联合体-卓越功芯奖。
EF-2类射频逆变器的最优损耗、单片集成关键技术研究
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批准号:62374067
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项目类别:面上项目
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资助金额:48万元
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批准年份:2023
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负责人:闵闰
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依托单位:
超高频开关功率变换器的损耗估计及最优效率控制策略研究
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批准号:61701184
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:闵闰
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依托单位:
国内基金
海外基金