Evaluación experimental de eficiencia de topologías de medio puente de transistores apilados en tecnología CMOS de 14 nm
Autores: Martins Bezerra, Pedro André; Krismer, Florian; Kolar, Johann Walter; Khaddam-Aljameh, Riduan; Paredes, Stephan; Heller, Ralph; Brunschwiler, Thomas; Francese, Pier Andrea; Morf, Thomas; Kossel, Marcel André; Braendli, Matthias
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Evaluación experimental de eficiencia de topologías de medio puente de transistores apilados en tecnología CMOS de 14 nm
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Topologías de convertidores
Regulador Integrado de Voltaje
Transistores Apilados
Tecnología CMOS de 14 nm
Punto Neutro Activo-Clamped
Interruptores de Bloqueo Independientes
Eficiencia máxima
Corriente de salida
Frecuencia de conmutación
Densidad de corriente
Aplicación de microprocesador
Altas eficiencias
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Se evaluaron diferentes topologías de convertidores de medio puente (HB) para un Regulador Integrado de Voltaje (IVR), que sirve como una aplicación de microprocesador. Los circuitos HB se implementaron con Transistores Apilados (HBSTs) en un nodo de tecnología CMOS de vanguardia de 14 nm para permitir la integración en la matriz del microprocesador. En comparación con una realización convencional del HBST, se encontró que la topología HBST de Punto Neutro Activo Conectado en Paralelo (ANPC) con Interruptores de Sujeción Independientes (ICSs) no solo garantizaba voltajes de bloqueo equilibrados en los transistores conectados en serie, sino que también presentaba una operación más robusta y lograba mayores eficiencias a altas corrientes de salida. El IVR logró una eficiencia máxima del 85.3% a una corriente de salida de 300 mA y una frecuencia de conmutación de 50 MHz. A la corriente de salida máxima medida de 780 mA, la eficiencia fue del 83.1%. La parte activa del IVR (interruptores de potencia, controladores de compuerta y desplazadores de nivel) logró una alta densidad de corriente máxima de 24.7 A/mm.
Descripción
Se evaluaron diferentes topologías de convertidores de medio puente (HB) para un Regulador Integrado de Voltaje (IVR), que sirve como una aplicación de microprocesador. Los circuitos HB se implementaron con Transistores Apilados (HBSTs) en un nodo de tecnología CMOS de vanguardia de 14 nm para permitir la integración en la matriz del microprocesador. En comparación con una realización convencional del HBST, se encontró que la topología HBST de Punto Neutro Activo Conectado en Paralelo (ANPC) con Interruptores de Sujeción Independientes (ICSs) no solo garantizaba voltajes de bloqueo equilibrados en los transistores conectados en serie, sino que también presentaba una operación más robusta y lograba mayores eficiencias a altas corrientes de salida. El IVR logró una eficiencia máxima del 85.3% a una corriente de salida de 300 mA y una frecuencia de conmutación de 50 MHz. A la corriente de salida máxima medida de 780 mA, la eficiencia fue del 83.1%. La parte activa del IVR (interruptores de potencia, controladores de compuerta y desplazadores de nivel) logró una alta densidad de corriente máxima de 24.7 A/mm.