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網（IoT）設備，開發片上單電感多輸出（SIMO）直流（DC-DC）變換器。

新推出的變換器不僅可在 1μW 到 50mW 負載范圍內實現 65%-86%的效率，此范圍廣度是傳統 SIMO 直流變換器的 100 倍以上，而且將延長物聯網設備的電池續航時間。

這項技術進步是于 11 月 9 日由電氣和電子工程師協會（IEEE）在日本富山主辦的 2016 年亞洲固態電路會議（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網應用，且在各電路中需以最小供電電壓運行方可節能。

過去，為供應多電壓，需在直流變換器內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。

這一降低設備成本和容量的優勢已激發廣泛的 SIMO 直流變換器研發。

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由于物聯網設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換效率。

但是，傳統的 SIMO 直流變換器并非專為物聯網應用而設計，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的效率。

傳統控制電路的高度敏感比較器將被僅由邏輯門構成的新型控制電路 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切換頻率。

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

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東芝還提高了數十毫瓦負載范圍內的效率。

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

新推出的 SIMO 直流變換器利用數字反饋控制將等待時間降至最小。

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

轉換效率超過 60%所處的負載范圍廣度是傳統 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動的物聯網設備的電池續航時間。

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東芝計劃未來在物聯網設備用低功耗集成電路內使用 SIMO 直流變換器，包括藍牙（Bluetooth?）低能耗系統。

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1 執行邏輯運算的電路。

*Bluetooth?字標和標識為 Bluetooth SIG, Inc. 持有的注冊商標。

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