深港微电子学院高源课题组在电源芯片设计领域取得新进展

2020-07-31 科研聚焦 浏览量：18865

近日，南方科技大学深港微电子学院高源助理教授与香港科技大学莫国泰教授研究团队以及重庆线易电子科技有限责任公司等合作提出了一种交流市电输入的高效率高集成度混合型LED驱动电源芯片。相关成果以“A Hybrid LED Driver With Improved Efficiency”为题发表在集成电路设计领域顶级期刊《固态电路学报》（IEEE Journal of Solid-State Circuits, JSSC）上。

LED照明已经走进千家万户，但高性能LED驱动电源芯片的设计依然面临挑战。传统方案难以在提高系统集成度的同时改善功率因数和保证系统效率。针对上述问题，研究者在该论文中提出了一种混合型驱动电源方案。该方案结合了传统降压转换器和无电感型驱动方案的优点，实现了功率开关管与控制芯片的单片集成，同时可根据交流输入电压变化自动选择电流通路和开关状态以保证全范围内的高效率。此外，针对不同应用场景，该方案可将系统配置在高功率因数和低闪频两种模式下工作。芯片采用0.35μm高压CMOS工艺流片验证。测试结果表明，混合型方案在交流市电输入下仅使用6.8μH的电感可以在不同模式正常工作，与主流交流输入商业产品比较，需要的电感值减少了10倍以上，有效减小系统尺寸，提高了系统集成度。系统的峰值转换效率在高功率因数和低闪频模式下分别超过95%和92%，功率因数分别达到0.986和0.918。

高源为论文第一作者，南科大为第一单位，这也是南科大首次在IEEE JSSC上发表论文。IEEE JSSC是集成电路设计领域的国际顶尖期刊，其接受世界领先的芯片设计成果并要求所提出的新技术必须有实际芯片验证。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9082093

图1 高效率高集成度混合型LED驱动电源芯片：（a）系统架构;（b）芯片照片;（c）不同工作模式测试结果。

深港微电子学院高源课题组的主要研究方向为针对5G通讯设备、快速充电、LED照明以及汽车电子等多个应用领域的电源及模拟集成电路设计。课题组研究成果在包括IEEE JSSC, IEEE ISSCC，IEEE TCAS-I和 IEEE Symposium on VLSI在内的多个集成电路设计领域顶级期刊和会议上发表。