村田首款内置分割比例自动切换功能的降压DC-DC电荷泵IC实现商品化

发布时间：2023-01-28 10:20
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2009

　　株式会社村田制作所（以下简称“村田”）开发了村田首款内置分割比例自动切换功能的降压DC-DC电荷泵IC“FlexiCPTM系列（PE25203）”。该产品已开始批量生产。

村田首款内置分割比例自动切换功能的降压DC-DC电荷泵IC实现商品化

　　近年来的笔记本电脑市场，随着处理器功耗的改善，显示器等周边设备的功率损耗比例呈增加趋势。当下，显示器所需的驱动电压是由安装了处理器的主板生成的，而与此同时也面临着显示器与主板之间的连接器和电缆产生的铜损耗问题。为此，需要一种可在显示器内将电池电压直接转换为电压的薄型且高效率的直流-直流(DC-DC)转换器。

　　在此背景下，村田开发了“FlexiCPTM系列PE25203”，其内置了根据电池电压自动切换分割比例的功能，并实现了高度1mm以下的99%峰值转换效率。

　　“FlexiCPTM系列（PE25203）”基于村田自主研发的实质无损开关电容器架构(1)，将3芯/２芯电池电压进行3分割或2分割，对1芯输入构成的系统，以99%的峰值转换效率提供电力。此分割比例拥有根据电池电压自动切换的功能，防止在低输入电压事件时后段设备停止运行。此外，通过采用交错方式(2)还实现了极低的输入输出纹波(3)性能。

　　(1)开关电容器架构: 由电容器和半导体开关构成的电压转换电路。

　　(2)交错方式：让并联配置的相同电路网依次工作而不会重复的电路方式。

　　(3)输出纹波：叠加在直流电压上的交流电压分量。

　　电源模块业务部门低功率产品部的三上修司部长表示：“到目前为止，对于笔记本电脑内的中间总线电压，虽然采用了传统的降压转换器方式，但无法满足薄型、高效率的要求，电源设计者不得不将其安装在主板上。实现了薄型高效率的“FlexiCPTM系列（PE25203）”，通过将电池电压输入到显示器内部，可大幅降低铜损耗。此外，分割比例自动切换功能还提高了动作稳定性，为用户提供舒适的电脑运行环境。”

　　本产品的特征

　　以99%的峰值效率提供最大4A的输出电流

　　采用交错方式，实现了极低的输入输出纹波和噪声特性

　　电压分割比例（3分割、2分割）自动切换功能

　　通过脉冲跳跃功能改善轻负荷效率

　　内置FET开关

　　封装

　　WLCSP封装

　　主要用途

　　笔记本电脑、LCD显示器、其他2芯/3芯电池构成的移动设备


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　　是否具有很好地支持脱碳和回收的环保性能，目前已成为人们决定购买商品和服务时的一个重要考虑因素。村田制作所正在利用积累的技术和知识，创建为实现可持续发展社会做贡献的新技术和新事业。　　村田在去年举办的“CEATEC 2023”上，就展示了两项新的脱碳环保技术成果：　　利用CO2传感器，简单低成本量化碳吸收，支持脱碳和海洋环境恢复;　　使用生物质材料的轻质导热材料，优化电子电气设备导热。　　CO2传感器：量化碳吸收　　目前，人们将可直接减少大气中CO2的自然界机制分为”绿碳“和”蓝碳“两种，森林中的树木吸收和储存的CO2被称作绿碳，蓝碳则是通过海藻和海草进行光合作用吸收并储存的CO2(下图)。　　蓝碳主要在被称为“海藻床”的海洋森林中被吸收和储存，那里生长着繁茂的海藻和海草。通过维护和扩大海藻床，可以增加蓝碳的吸收和储存量。此外，海藻床中还生活着多种多样的小鱼和海洋生物，保护海藻床，在增加蓝碳的同时恢复生物多样性。　　然而，迄今为止，人们却一直难以将蓝碳的吸收和储存量实现量化。蓝碳可以交易，但如何对吸收的CO2进行量化，还存在需要解决的课题!　　据村田制作所技术与事业开发本部 技术企划与新事业推进统括部的天白介绍，为了推动蓝碳生态系统的保护和扩大，日本制定了名为“J Blue Credit®认证”的制度，允许将在海藻床吸收的CO2量转化为经济价值并进行交易。争取实现脱碳目标的企业可以通过购买积分来对举措进行补充，而培育和管理海藻床的企业和团体能够通过出售积分来加快保护和扩大海藻床。J Blue Credit®可通过J Blue Credit - 日本蓝色经济技术研究协会(JBE)进行交易。申请积分时，需要对象海藻床吸收的CO2进行量化，但这项作业并不容易。　　目前，海藻床的CO2吸收量是通过无人机航拍和潜水员目视确认来调查海藻床面积和海藻种类，从而计算出来的，这需要很高的专业水平和调查成本。因此，很可能会导致通过积分获得的资金被调查用光、没有钱用于海藻床管理这种本末倒置的状况。　　村田的水下CO2传感器技术，可以便捷、低成本测量蓝碳的吸收量和储存量。据介绍，该技术基于村田现有产品——采用非色散型红外吸收法(Non-Dispersive InfraRed)方式、用于建筑物空调管理和农业温室的CO2浓度管理等的CO2传感器而开发的(图2)。该传感器不需要校准，可长期、准确、稳定地使用。但是，这是一种检测大气中CO2的传感器，无法检测溶解在水中的CO2。因此，村田通过添加从水中提取CO2的机构，成功开发出了水下CO2传感器。　　村田目前已经将该技术带到海藻床上验证其功能，并已确认它可以检测由于水下生态系统的光合作用而导致的CO2浓度因白天日照量变化而波动的情形。今后，村田制作所将积累与提高海藻床功能并有效扩大其面积的方法有关的知识，希望以这款传感器为起点，为生物多样性和海洋可视化做贡献。此外，我们还认为它可以用来帮助儿童和学生在环保教育中切实感受海藻床的作用。　　轻质导热材料：优化设备导热　　通常，在电气和电子设备中，通过让发热元件与设备的金属外壳接触以形成热传导路径并将热量释放到外部。但是，很难维持和确保稳定的接触点以便有效地散热，因此在发热元件和外壳之间填充基于树脂的导热材料以使其保持紧密接触。　　在高性能的电气和电子设备中，用于散热的导热材料多得出人意料。例如，在日益智能化的汽车领域，每辆车使用5至6kg的导热材料，并且今后还有继续增加的倾向。汽车制造商正在努力从元件材料层面开始减轻电动汽车(EV)的重量，以降低电动汽车的电力费用以及生产所耗电力时排放的CO2量。　　传统的导热材料采用氧化铝、氮化铝等相对较重的材料作为填料。村田制作所致力于开发的新型导热材料取代传统材料，据村田制作所技术与事业开发本部 材料技术中心 环境技术开发部的大西介绍，村田开发了一种更轻、热导率更高的新型导热填料，与传统材料相比，重量减轻了40%。　　导热材料一般是将具有导热作用的陶瓷等的颗粒(填料)用树脂硬化而成。村田对填料和树脂进行了改进，使用生物质材料的轻质导热材料是以生物质材料作为部分原料制成的新型轻质导热材料，有助于减轻对环境的影响，以进一步提高导热材料的环保性能。通过将其应用在半导体、电池等电气电子设备的发热部分与外部金属部分之间，可以提高散热效率并降低能耗。　　而且，传统的导热材料使用硅树脂作为树脂。然而，硅在废弃时，会被施以高温焚烧或填埋处理，废弃1kg的硅会产生约2kg的CO2。村田采用生物质材料作为树脂，将CO2的实质性排放量降到了零。生物质材料可以在500℃的较低温度下完全分解，并且可以通过将其与填料分离而容易地回收利用。　　此外，我们开发的新型导热材料有线膨胀系数比传统的硅小一个数量级的优点。在温度快速变化的环境中使用导热材料时，温度变化导致树脂反复膨胀和收缩，由此可能会导致发生填料分离的现象。使用新型导热材料可以防止这种现象的发生，提高电气和电子设备的可靠性并延长其寿命。　　村田技术创新DNA：助力脱碳环保　　村田为什么能成功开发出如此与众不同的新型导热材料?介入诸如水下传感应用这样的领域?　　村田开发的新型导热材料是通过应用我们在多层陶瓷电容器(MLCC)制造中积累的制作均质微粒材料并将其均匀分散的技术而产生的。可以说，正是因为有了村田的技术积累才实现了这种材料。我们开发的新型导热材料除了可用于汽车以外，还可以用到因高性能化而导致电子电路发热量增加的手机基站等多种领域。我们预计，需要散热材料轻量化和改进环保性能的电气和电子设备数量将越来越多。　　水下CO2传感器和使用生物质材料的轻质导热材料，让客户知道了如果利用村田迄今为止积累的技术和知识，就可能会从意想不到的角度诞生能为实现可持续发展做贡献的创新技术。
2024-09-25 14:50 阅读量：484
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