| Project/Area Number |
20K04440
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
Miyaji Kousuke 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80635467)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 集積回路設計 / 電源回路 / DC-DCコンバータ / ハイブリッドコンバータ / スイッチトキャパシタ / 高降圧 / 負荷変動応答 / ライン変動応答 / 24V入力1V出力 / チャージポンプ / 高電力密度 / ソフト充電 |
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| Outline of Research at the Start |
ポータブル製品や車載向けの降圧DC-DCコンバータの高電力密度化が強く望まれている。降圧比の高い容量を用いたスイッチトキャパシタ電源とインダクタを組み合わせたハイブリッド型コンバータを、集積回路設計技術にて高密度に集積することで、1cm2内にこれまでにない高電力密度の高降圧電源の創出を試みる。この高速動作制御技術をアナログ集積回路設計技術にて新規に開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
This research presents high power density hybrid converters that combine switched capacitor and inductive switching power stage for high voltage conversion ratio power conversion targeted for server and electric vehicle applications. Specifically, 24V input 1V output Dual Path Charging Dual Inductor Hybrid (DCP-DIH) converter and 48V input 1V output Parallel-Symmetric DIH (PS-DIH) converter have been proposed to improve the step-up load transient response and line transient response including start-up event. Both converters have been implemented in a high voltage BCD process achieving high voltage conversion ratio, good efficiency from 80 to 85%. The voltage drop during step-up load transient is suppressed by 55 to 57%, and startup time is reduced by 86% compared to the conventional DIH converter.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究はたくさんの降圧電源を使うことなく1段で12Vから48Vの高いバス電圧から1Vまで高効率に変換可能な高降圧電源を実現し、サーバーや電気自動車内電源など様々なアプリケーションにおいて電源の小型化、高密度化を推進することが可能である。また、効率だけでなく、負荷に接続される電源として重要な負荷変動や入力電圧変動に対しても高い応答性能を示す制御手法まで確立した点で、より高降圧電源の実用化に向けて貢献した。
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