东芝公司（TOKYO：6502）近日宣布面向由纽扣式锂离子电池供电的物联网（IoT）设备，开发片上单电感多输出（SIMO）直流（DC-DC）变换器。

新推出的变换器不仅可在 1μW 到 50mW 负载范围内实现 65%-86%的效率，此范围广度是传统 SIMO 直流变换器的 100 倍以上，而且将延长物联网设备的电池续航时间。

这项技术进步是于 11 月 9 日由电气和电子工程师协会（IEEE）在日本富山主办的 2016 年亚洲固态电路会议（A-SSCC）上公布的。

由小容量纽扣式锂离子电池供电的集成电路（IC）正日益广泛运用于各种物联网应用，且在各电路中需以最小供电电压运行方可节能。

过去，为供应多电压，需在直流变换器内安装多个外部电感器，但 SIMO 直流变换器仅需 1 个外部电感器。

这一降低设备成本和容量的优势已激发广泛的 SIMO 直流变换器研发。

由于物联网设备大部分时间以待机模式（功耗低于 1mW）运行，而仅有小部分时间以活动模式（功耗为数十毫瓦）运行，因此 SIMO 直流变换器必须支持宽负载范围及高转换效率。

但是，传统的 SIMO 直流变换器并非专为物联网应用而设计，而且无法支持如此宽的负载范围及实际效率。

东芝已提升 SIMO 直流变换器在轻载范围内的效率。

传统控制电路的高度敏感比较器将被仅由逻辑门构成的新型控制电路 1 取代，以降低其功耗。

此外，新提出的运行模式可降低电流分配至各输出通道的开关切换频率。

因此，当负载功率高于 5μW 时，东芝新推出的 SIMO 直流变换器可实现 80%以上的效率，而负载功率为 1μW，则约为 65%效率。

东芝还提高了数十毫瓦负载范围内的效率。

为防止 SIMO 直流变换器输出通道之间的干扰，传统的模拟控制在通道转换之前需等待相对较长的时间，从而造成该负载范围内的效率下降。

新推出的 SIMO 直流变换器利用数字反馈控制将等待时间降至最小。

上述体系结构可在东芝的 SIMO 直流变换器在 1 μW 至 50 mW 宽负载范围（图 1）内实现 65%-86%的实际效率方面为其提供支持。

转换效率超过 60%所处的负载范围广度是传统 SIMO 直流变换器的 100 倍以上，而且新推出的 SIMO 直流变换器可延长由纽扣式锂离子电池驱动的物联网设备的电池续航时间。

东芝计划未来在物联网设备用低功耗集成电路内使用 SIMO 直流变换器，包括蓝牙（Bluetooth®）低能耗系统。

1 执行逻辑运算的电路。

*Bluetooth®字标和标识为 Bluetooth SIG, Inc. 持有的注册商标。

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