GARLIC: een Generische ARchitectuur van een Laag-verlies geIntegreerde Convertor, ter bestrijding van Vampiervermogen

Elektronische apparaten verspillen veel energie terwijl ze in de standby-modus staan. Deze zogenaamde vampier-energie kan hoger zijn dan de energie die het apparaat verbruikt in zijn operationele modus vanwege de lange standby-tijd en de korte actieve modus voor typische toepassingen. De reden voor dit ongewenst hoge stroomverbruik ligt in het elektronische circuit dat de hoge AC-netspanning omzet in een lage DC-spanning die het elektronische apparaat voedt. Geoptimaliseerd om te werken in de actieve modus, daalt de efficiëntie van deze spanningsomzetter onder 10% of zelfs onder 1% in de standbymodus. Hetzelfde geldt wanneer de ingangsspanning een hoge DC-spanning is, zoals in het geval van een elektrische auto-accu die de verschillende elektronische systemen van de auto rechtstreeks van stroom voorziet.Fabrikanten van spanningsomzetters worstelen om het energieverlies in de standby-modus te verminderen. Regelgeving opgelegd door de Europese Commissie en het Amerikaanse Ministerie van Energie wordt steeds strenger, met als doel het verminderen van energieverspilling, CO2-uitstoot en elektriciteitskosten. Het voldoen aan deze voorschriften wordt gezien als een grote uitdaging voor de ganse industrie. De voor de hand liggende oplossing om een parallelle converter toe te voegen die alleen in de standby-modus wordt ingeschakeld, waarvoor deze zou worden geoptimaliseerd, is onmogelijk gebleken zonder een onaanvaardbare verhoging van volume en kosten.Dit is waar MICAS een belangrijke rol kan spelen. We stellen een oplossing voor die is gebaseerd op een CMOS-chip, die intrinsiek klein en goedkoop is en een laag energieverbruik heeft. Gebaseerd op eerder onderzoek uitgevoerd bij MICAS, zullen we een Generische ARchitectuur van een Laag-verlies geIntegreerde Convertor, of GARLIC, ontwikkelen, waarbij de vampier-energie in elektronische apparaten wordt geëlimineerd door voor de voeding van de elektronica te zorgen in de standby-modus.Aan het einde van het project zullen we een zeer efficiënt prototype-systeem demonstreren dat voldoet aan de huidige en toekomstige uitdagingen van de markten van de AC/DC- en DC/DCspanningsomzetters. De wetenschappelijke uitdagingen die tijdens het project moeten worden aangepakt, zijn voornamelijk de compatibiliteit van de CMOS-chip met de hoge ingangsspanning en de capaciteit om voldoende uitgangsvermogen te leveren voor een grote verscheidenheid aan toepassingen. We hebben reeds de basisconcepten bewezen die helpen bij het beantwoorden van deze uitdagingen, maar in GARLIC zullen we evolueren naar het volledige systeemniveau en naar de validatie in een demo-omgeving.De valorisatiebenadering volgt de bewezen MICAS-strategie. De onderzoeksresultaten, ondersteund door de demonstratie van de hardware, worden via licenties getransfereerd naar de industrie, middels nauwe samenwerking zowel met grote leveranciers van elektronische componenten als met kleinere, maar zeer innovatieve chipbedrijven. Tot de eerste groep behoren onder andere ON Semiconductor en Infineon, grote spelers die op de toeleveringsketens in de elektronica-industrie kunnen wegen om innovaties te realiseren zoals wij die voorstellen. De tweede doelgroep bevat bedrijven als AnSem, ICsense en MinDCet. Al deze bedrijven hebben reeds interesse betoond in de commercialisering van GARLIC.

Trefwoorden:integrated circuit, IC, chip, CMOS integration, voltage converters, high-voltage, low-power

Disciplines:Analoge, RF- en mixed-signal geïntegreerde circuits, Elektrische energietechniek niet elders geclassificeerd