随着边缘AI终端向高算力、低功耗方向深度演进，便携式电子产品需在本地高效完成实时推理、多模态交互等复杂任务，其瞬时负载动态范围可达数十倍，这对电源芯片的适配能力提出了全新挑战。

针对这一核心需求，李景虎、罗志聪教授团队近日在电路与系统领域顶级期刊《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》发表题为 “A High Efficiency Dual Mode Buck Converter With a Novel Seamless and Fast Transition Scheme”（一种具有新型无缝快速过渡方案的高效双模降压转换器）的研究论文。该研究提出的双模降压转换器不仅具备高能量转换效率，更通过创新的无缝快速过渡方案，实现了不同工作模式间的无扰平稳切换。同时，转换器在宽负载范围内展现出良好的动态响应特性，为边缘AI终端等设备的电源管理芯片设计提供了全新解决方案。厦门亿芯源半导体科技有限公司、星网锐捷通讯股份有限公司结合产业实际需求，推动该技术落地产品化，加速科研成果向市场价值转化。

如图1所示，传统的无缝模式切换方法在峰值电流模式控制方式下，误差放大器的输出电压会随负载电流线性变化，其输出随后作为压控振荡器（VCO）的输入以实现PSM运行。在负载瞬变过程中，误差放大器输出的变化时间与瞬态恢复时间几乎完全同步，导致频率变化的发生时长基本重合，这种耦合现象会降低系统的瞬态响应性能。

图1. 传统的无缝模式转换工作

该工作通过集成电压检测器与纹波-数字转换电路构成智能模式选择器 (图2)，解决了传统转换器模式切换时的频率过渡延迟问题，实现了全负载范围内的高效稳定运行。该研究创新性引入动态休眠时钟管理机制，可根据负载变化自适应关闭闲置电路，进一步优化能效。

图2. 所提出的无缝模式转换技术及Buck系统框图

芯片测试环境和芯片裸片如图3所示，在0.18μm工艺下，芯片面积仅0.5525 mm2 ，却展现出卓越性能：2.5-3.6V输入电压下稳定输出1.2V，峰值效率达93.7%（0.4A负载），轻载1mA时效率仍保持80.5%，且负载瞬态响应速度快、纹波低，综合品质因数达7.26μs/(A/mm2)，为便携式电子设备电源方案提供了关键技术支撑。

图3. 芯片裸片及测试环境

实测显示 (图4)，转换器不仅能实现无缝平稳的模式转换，其在0.08-1.5A负载跳变时输出电压尖峰小于192mV，恢复时间仅28μs ，有效满足了智能终端对电源高效率、高稳定性的严苛需求。

图4. 无缝模式转换和负载瞬态响应测试

福建农林大学机电工程学院硕士生谢晋、计算机学院博士生陈启彬为共同第一作者，李景虎教授、罗志聪教授为该论文的共同通讯作者，福建农林大学为第一完成单位。大连理工大学和复旦大学提供技术支撑。

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11224390 DOI:10.1109/TCSI.2025.3622646

作者简介：

谢晋，福建农林大学2022级机电工程学院硕士研究生，目前在大连理工大学攻读博士研究生，研究方向为模拟和混合信号集成电路设计，以第一作者身份在IEEE TCAS-I 等期刊发表SCI论文5篇，授权国家发明专利3件。

陈启彬，福建农林大学2024级计算机学院博士研究生，研究方向为模拟和混合信号集成电路设计，以第一作者身份在IEEE TCAS-I等期刊发表SCI论文3篇。

李景虎，福建农林大学计算机与信息学院教授，博士生导师，国家“万人计划”科技创新领军人才，长期从事光通信集成电路芯片领域的研究，主持国家重点研发计划项目、厦门市重大科技项目等项目。

罗志聪，福建农林大学机电工程学院教授，博士生导师，省高层次人才（B类），长期从事人工智能算法及芯片、高速光通信集成电路芯片和生物医学电子芯片的研究，主持国家重点研发计划子课题和福建省高校产学合作等项目。