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JSSC 2020第3期Power Management

A Symmetric Modified Multilevel Ladder PMIC for Battery-Connected Applications

本文提出一种对称改进多级梯形转换器,可直接从锂离子电池电压转换为SoC兼容电压,使用低压MOSFET,效率高达90%。
峰值效率90%,峰值功率密度0.52 W/mm²,转换比16.7×
对称改进多级梯形转换器锂离子电池SoC兼容电压低压MOSFET功率密度
创新点1:电路创新 - 采用对称修改多级梯形结构(SMML),显著减少导通损耗,通过优化功率MOSFET的开关路径,提升整体效率,峰值效率达到90%。
创新点2:电路创新 - 实现飞电容的自然平衡,无需额外的控制电路,简化设计复杂度,同时提高系统的可靠性和稳定性。
创新点3:系统创新 - 内部生成驱动器和电平移位器所需的所有电源,减少对外部电源的依赖,降低系统成本和功耗,提升集成度。
创新点4:性能创新 - 支持高达16.7倍的电压转换比,在保持较高效率的同时,满足系统级芯片(SoC)的电压需求,扩展了应用场景。
Abstract
This article describes a symmetric modified multilevel ladder (SMML) converter that is capable of directly converting down from Li-ion battery voltage ranges to system- on-chip (SoC)-compatible voltage ranges while using low-voltage power MOSFETs in the power stage. Compared to conven- tional flying-capacitor multilevel converters, the SMML converter features reduced conduction losses, naturally balanced flying capacitors, and internal generation of all the supplies required for drivers and level s