南方科技大学在IEEE CICC 2023发表电源芯片设计成果

4月23-26日，集成电路设计领域顶级会议2023 IEEE专用集成电路会议（IEEE Custom Integrated Circuits Conference，CICC）在美国德克萨斯州圣安东尼奥举行。来自南方科技大学深港微电子学院高源课题组的论文“A Li-ion Battery Input 96.8% Peak Efficiency Single-Inductor Off-Chip-Capacitor-Free 2-Switch LED Driver with Two-Color Mixing Capability”入选此次会议，并获得最佳学生论文提名（Best Student Paper Candidate）。2023 CICC最佳论文奖提名比例为14/121，其中包括第一单位来自中国的论文2篇，另一篇来自清华大学。本文的第一作者、深港微电子学院2020级硕士生童猜裕在会议上作了口头报告并参与最佳论文海报展示。

图1. 童猜裕同学在大会作口头报告

随着锂电池和固态照明技术的普遍应用，由锂电池驱动的LED照明系统有着非常广阔的应用场景。然而，锂电池输出电压范围和LED导通电压范围存在交叠，无论是使用传统buck-boost方案还是近年来提出的新型hybrid buck-boost结构都难以同时实现高效率和高集成度。针对上述问题，该论文提出了一种全新的LED驱动电路，仅使用电感作为唯一的片外元器件，无需片外电容，由两个片上的NMOS作为功率开关管，从而实现系统及芯片的高集成度。此外，与其他锂电池输入的LED驱动器相比，采用新驱动架构的电路具有效率优势（峰值效率96.8%），并且支持占空比从0.5% 到99.5% 的宽范围PWM调光和额外的颜色混合的功能，性能和功能都得到了显著提升。

图2. (a) 该论文提出的LED驱动电路的系统框架；(b) 芯片照片；(c) 系统工作状态示意图和色温调节实现方式；(d) 测试波形。

该论文指导老师为高源助理教授，其他作者还包括我院2018级本科生范梓豪。论文研究工作得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金联合基金以及南方科技大学科研启动经费的支持。

图3. 童猜裕同学在最佳论文海报展示现场

同时，这也是南方科技大学连续第二年独立培养研究生作为第一作者在CICC上发表论文。

关于CICC

IEEE专用集成电路会议（CICC）是集成电路设计领域的顶级会议之一，由IEEE固态电路协会（Solid-State Circuits Society）主办，IEEE 电子器件协会（Electron Devices Society）协办，是集成电路设计新技术讨论以及与同行、作者和行业专家建立联系的极具影响力的会议。本次CICC会议上展示了多个首次发表的科研工作和解决实际问题的创新电路技术，涉及超高速数据转换器、低功耗数字电路、栅极驱动与GaN集成电路、低功耗量子计算、传感器、DC-DC转换器、机器学习等多个集成电路的前沿研究领域。