An Integrated High-Density Power Management Solution for Portable Applications Based on a Multioutput Switched-Capacitor Circuit
Notice bibliographique
Résumé
This paper introduces a novel power management architecture (PMA) and its on-chip implementation, designed for battery-powered portable applications. Compared to the conventional two-stage PMA, consisting of a front-end inductive converter followed by a set of point-of-load buck converters, the presented PMA has drastically improved power density. The new architecture, named multioutput switched-capacitor convertor-differential-input buck (MSC-DB) convertor, is based on a novel hybrid converter topology that combines a fixed ratio MSC and a set of DB converters, to achieve low volume and high power processing efficiency. The front-end switched-capacitor stage has a higher power density than the conventionally used inductive converters. The downstream DB converters enable tight output voltage regulation, and allow for up to four times reduction of output filter inductors without the need for increasing switching frequency, hence limiting switching losses and improving the efficiency of the system. Furthermore, the new PMA is able to balance the state-of-charge of the input battery cells, a feature not existing in conventional systems. The PMA architecture is implemented both as a discrete prototype and as an application-specific integrated circuit (IC) module. The on-chip implemented architecture is fabricated in a standard 0.13-μm CMOS process and operates at 9.3-MHz switching frequency. Experimental comparisons with a conventional two-cell battery input architecture, providing 15 W of total power in three different voltage outputs, demonstrate up to two times reduction in the inductances of the downstream converter stages and more than two times reduction in losses, equivalent to the improvement of the power processing efficiency of a 12%. Moreover, the fabricated IC module is copackaged with low-profile thin-film inductors to demonstrate the effectiveness of the introduced architecture in reducing the volume of PMAs for portable applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».