東芝公司（TOKYO：6502）近日宣布面向由紐扣式鋰離子電池供電的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備，開發(fā)片上單電感多輸出（SIMO）直流（DC-DC）變換器。

新推出的變換器不僅可在 1μW 到 50mW 負載范圍內(nèi)實現(xiàn) 65%-86%的效率，此范圍廣度是傳統(tǒng) SIMO 直流變換器的 100 倍以上，而且將延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時間。

這項技術(shù)進步是于 11 月 9 日由電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）在日本富山主辦的 2016 年亞洲固態(tài)電路會議（A-SSCC）上公布的。

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由小容量紐扣式鋰離子電池供電的集成電路（IC）正日益廣泛運用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，且在各電路中需以最小供電電壓運行方可節(jié)能。

過去，為供應(yīng)多電壓，需在直流變換器內(nèi)安裝多個外部電感器，但 SIMO 直流變換器僅需 1 個外部電感器。

這一降低設(shè)備成本和容量的優(yōu)勢已激發(fā)廣泛的 SIMO 直流變換器研發(fā)。

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由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大部分時間以待機模式（功耗低于 1mW）運行，而僅有小部分時間以活動模式（功耗為數(shù)十毫瓦）運行，因此 SIMO 直流變換器必須支持寬負載范圍及高轉(zhuǎn)換效率。

但是，傳統(tǒng)的 SIMO 直流變換器并非專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計，而且無法支持如此寬的負載范圍及實際效率。

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東芝已提升 SIMO 直流變換器在輕載范圍內(nèi)的效率。

傳統(tǒng)控制電路的高度敏感比較器將被僅由邏輯門構(gòu)成的新型控制電路 1 取代，以降低其功耗。

此外，新提出的運行模式可降低電流分配至各輸出通道的開關(guān)切換頻率。

因此，當(dāng)負載功率高于 5μW 時，東芝新推出的 SIMO 直流變換器可實現(xiàn) 80%以上的效率，而負載功率為 1μW，則約為 65%效率。

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東芝還提高了數(shù)十毫瓦負載范圍內(nèi)的效率。

為防止 SIMO 直流變換器輸出通道之間的干擾，傳統(tǒng)的模擬控制在通道轉(zhuǎn)換之前需等待相對較長的時間，從而造成該負載范圍內(nèi)的效率下降。

新推出的 SIMO 直流變換器利用數(shù)字反饋控制將等待時間降至最小。

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上述體系結(jié)構(gòu)可在東芝的 SIMO 直流變換器在 1 μW 至 50 mW 寬負載范圍（圖 1）內(nèi)實現(xiàn) 65%-86%的實際效率方面為其提供支持。

轉(zhuǎn)換效率超過 60%所處的負載范圍廣度是傳統(tǒng) SIMO 直流變換器的 100 倍以上，而且新推出的 SIMO 直流變換器可延長由紐扣式鋰離子電池驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時間。

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東芝計劃未來在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用低功耗集成電路內(nèi)使用 SIMO 直流變換器，包括藍牙（Bluetooth?）低能耗系統(tǒng)。

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1 執(zhí)行邏輯運算的電路。

*Bluetooth?字標(biāo)和標(biāo)識為 Bluetooth SIG, Inc. 持有的注冊商標(biāo)。

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Fig. 1. DC-DC conversion efficiency vs. output power.