Toshiba Desarrolla Conversores DC-DC con Salida Múltiple de Alta Eficiencia y Amplio Rango de Carga para Aplicaciones de Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT).

Toshiba Corporation (TOKYO:6502) anunció hoy el desarrollo de un conversor DC-DC con inductor único y salida múltiple (Single-Inductor Multiple-Output, SIMO) en un chip para los dispositivos de IoT que dependen de baterías de iones de litio tipo moneda para la alimentación. El nuevo conversor logra una eficiencia del 65 % al 86 % en el rango de carga de 1 μW a 50 mW, más de 100 veces más amplio que el de un conversor DC-DC con SIMO convencional, y extiende la duración de la batería de los dispositivos de IoT. El avance se anunció en la Conferencia de Circuitos de Estado Sólido Asiática (Asian Solid-State Circuits Conference, A-SSCC) 2016 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) en Toyama, Japón, el 9 de noviembre.

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Fig. 1: DC-DC conversion efficiency vs. output power (Graphic: Business Wire)

Los circuitos integrados (Integrated Circuits, IC) que dependen de baterías de iones de litio tipo moneda de baja capacidad para la alimentación se utilizan, cada vez más, en una gran variedad de aplicaciones de IoT, y se requieren para ahorrar energía al funcionar a voltajes de suministro mínimos en cada circuito. Para suministrar múltiples voltajes, se necesitaban varios inductores externos en un conversor DC-DC convencional, pero un conversor DC-DC con SIMO solo necesita un inductor externo. Esta ventaja en la reducción del costo y el volumen de los dispositivos ha estimulado la investigación y el desarrollo (Research and development, R&D) generalizados de los conversores DC-DC con SIMO.

Debido a que un dispositivo de IoT está la mayor parte de su vida en modo stand-by (en el que el consumo de energía es inferior a 1 mW) y una pequeña parte en modo activo (en el que el consumo de energía se encuentra en las decenas de mW), un conversor DC-DC con SIMO debe soportar un amplio rango de carga con una alta eficiencia de conversión. Sin embargo, los conversores DC-DC con SIMO convencionales no se diseñaron para aplicaciones de IoT, y no han podido soportar este amplio rango de carga con eficiencia práctica.

Toshiba ha mejorado la eficiencia del conversor DC-DC con SIMO en el rango de pequeñas cargas. El comparador altamente sensible del circuito de control convencional es reemplazado por un nuevo circuito de control que consta de compuertas lógicas únicamente¹, lo que reduce su consumo de energía. Además, la frecuencia de conmutación de los interruptores que distribuyen corriente a los canales de salida se reduce mediante un modo de operación recientemente propuesto. Como resultado, el nuevo conversor DC-DC con SIMO de Toshiba logra una eficiencia superior al 80 % cuando la carga de energía es superior a 5 μW y de aproximadamente el 65 % cuando la carga de energía es de 1 μW.

Toshiba también ha mejorado la eficiencia en las decenas del rango de carga de mW. El control analógico convencional requería un tiempo de espera relativamente largo antes de la conmutación de canales para prevenir la interferencia entre los canales de salida de un conversor DC-DC con SIMO, lo que reducía la eficiencia en este rango de carga. El nuevo conversor DC-DC con SIMO utiliza control de retroalimentación digital para minimizar el tiempo de espera.

La arquitectura mencionada respalda el conversor DC-DC con SIMO de Toshiba en el logro de una eficiencia práctica del 65 % al 86 % en el amplio rango de carga de 1 μW a 50 mW (figura 1). El rango de carga en el que la eficiencia de conversión supera el 60 % es más de 100 veces más amplio que el de los conversores DC-DC con SIMO convencionales, y el nuevo conversor DC-DC con SIMO extiende la duración de la batería de los dispositivos de IoT que son impulsados por baterías de iones de litio tipo moneda.

Toshiba tiene previsto usar el conversor de DC-DC con SIMO en IC de bajo consumo para dispositivos de IoT, incluido Bluetooth^® Low Energy, en el futuro.

¹ Un circuito que realiza una operación lógica.
*La marca denominativa Bluetooth® y los logotipos son marcas comerciales registradas propiedad de Bluetooth SIG, Inc.

Acerca de Toshiba Corporation

Toshiba Corporation, una empresa de la lista Fortune Global 500, canaliza las capacidades de clase mundial en productos y sistemas eléctricos y electrónicos avanzados de tres áreas principales de negocios: Energía que sostiene la vida cotidiana, que es más limpia y más segura; Infraestructura que sostiene la calidad de vida y Almacenamiento que sostiene a la sociedad de información avanzada. Siguiendo los principios del Compromiso básico de Toshiba Group, “Comprometidos con la gente, comprometidos con el futuro” (Committed to People, Committed to the Future), Toshiba promueve operaciones internacionales y contribuye a la existencia de un mundo en el que las generaciones futuras vivan mejor.
Fundada en Tokio en 1875, Toshiba, actualmente, se encuentra en el centro de una red global de más de 550 compañías consolidadas que emplean a más de 188 000 personas a nivel mundial, con ventas anuales que superan los 5600 billones de JPY (50 000 millones de USD). (Al 31 de marzo de 2016).
Para obtener más información sobre Toshiba, visite www.toshiba.co.jp/index.htm

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