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中正大學電機系學生團隊獲「第16屆旺宏金矽獎設計組」評審團銅獎

由中正大學電機工程學系黃崇勛老師指導的研究生陳照群、林稚超,以「具有智慧型調節能源策略之電源管理晶片設計」「第16屆旺宏金矽獎設計組」評審團銅獎!

作品摘要

科技日新月異、歲月瞬息變化之間,與現代人類密不可分的電子產品在應用層面與設計需求上也越趨複雜與多面化。舉例來說,攜帶式電子產品的盛行造就了整合多種應用電路的多功能系統單晶片(multifunction SoC)的蓬勃發展;其中,電源管理晶片抑或是電源供給電路更是不可或缺的電路設計。現今SoC 系統對於電源管理晶片的要求具有以下的發展趨勢:(1)為了延長電池使用壽命,電源管理晶片需要在極寬負載(ultra wide load)的範圍下維持足夠高的轉換效率,尤其是處於休眠或低功率模式下的輕載或極輕載(light load)轉換效率;(2)電源管理晶片需要具有極佳的動態效能因應現今SoC 系統功能越趨複雜以及使用者習慣改變所帶來的負載電流變化頻繁趨勢;(3)電源管理晶片的輸出電壓需要具有良好的穩壓情形(如:電壓鏈波、穩壓效能等)以及(4)為了SoC系統整合成本考量,電源管理晶片需要以盡量低成本的設計達到高規格的效能需求。

因此此參賽作品的主要訴求是利用極低的成本實現具有智慧型調節能源策略之電源管理晶片設計(smart controlpolicy),可以即時依照後端應用的能量需求以及自身的功率損耗狀況彈性且迅速的調整電源管理晶片之行為。此參賽作品具有以下設計創新:(1 高準確性的功率損耗模型用以前端設計參考,(2)具備功率損耗感知以及能量需求切換調變機制藉以提升電源管理晶片各項效能,以及(3)完善的軟體分析以及驗證考量降低最後成品與設計上的效能誤差。

此具有多項創新技術的電源管理晶片是使用台積電90奈米(TSMC 90nm)製程完成晶片製作,在經過晶片量測驗證後,我們提出的高效能電源管理晶片可以在3.3V 輸入/1.8V 輸出的條件下於極寬負載範圍(1mA-500mA)達到高於90% 的轉換效率,並且於0.1mA–500mA 的動態負載電流抽載可以達到小於50mV 的電壓變異(voltage variation)以及少於25 μs 的電壓回復時間(recovery time)。從實際量測的數據規格可以驗證此具有智慧型調整策略的電源管理晶片能同時達到高轉換效率、快速動態效能以及穩定的電壓調節規格(電壓鏈波)要求。

同時,我們也將此電源管理晶片實際供電於真實的SoC系統晶片應用(以FPGA 板為例),藉此展現此設計的實際可行性以及貢獻。

發佈日期   /   2016-07-12 16:23:44
發佈單位   /   秘書室
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