加州大学圣地亚哥分校和CEA-Leti的科学家共同开发了一种突破性的基于压电的DC-DC转换器，该转换器将所有电源开关统一到单个芯片上，以提高功率密度。这种新的电源拓扑不仅超越了现有拓扑，还融合了压电转换器与电容式DC-DC转换器的优点。

与传统的庞大笨重的电感器相比，该团队开发的电源转换器体积更小。这些设备可广泛应用于各种DC-DC变换场景，包括智能手机、计算机、服务器群以及AR/VR耳机等。

相关研究成果已发表在论文《基于集成双侧串联/并联压电谐振器的20-2.2V DC-DC转换器实现了310%损耗降低》中，该论文于2月20日在旧金山举行的ISSCC 2024会议上发布。

据论文报道：“双侧串联/并联压电谐振器(DSPPR)是首款用于基于PR的功率转换的IC，与现有技术相比，其损耗降低高达310%。”

加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系教授帕特里克·梅西尔(Patrick Mercier)表示：“这种创新方法提高了性能，特别是在低电压转换比的情况下，这是之前难以维持压电材料的高效率和最佳利用的领域。”他是该论文的作者之一。

该论文解释说，与分立式设计相比，混合DSPPR转换器利用了集成电路在小面积内提供复杂功率级的能力，并能够在电压转换比(VCR)小于0.1的情况下实现高效器件运行。

CEA-Leti硅元件部门科学总监Gael Pillonnet表示：“该IC提供了一个独特的机会，可以将所有电源开关整合到单个芯片上，从而显著缩小PCB占地面积并提高相位控制精度。”

此外，在压电DC-DC转换器之前和之后加入额外的基于电容的转换器级，可以进一步提高性能。Pillonnet表示：“这种战略集成减少了对压电材料的需求，从而使转换器变得更加紧凑，总体积明显更小。额外电容器的边际增长不到10%，与所提议的拓扑带来的实质性收益相比显得微不足道。”

博士生Brian Liu是Mercier研究小组的学生和该论文的主要作者之一，他表示：“DC-DC转换器，特别是在低VCR范围内，是我们工作的重点，在各个领域都有广泛的应用，例如高功率计算服务器、汽车系统、USB充电器和电池供电设备等。”