هناك طريقة بديلة لتحقيق عمليات تحويل وموازنة (DC-DC) أكثر كفاءة وموثوقية للتطبيقات منخفضة الطاقة في مجال الجهد الكهربائي المكدس.
أهمية التصميم الموازن لتكديس مكثف مجال الجهد
في الآونة الأخيرة، حققت تقنية تحجيم أشباه الموصلات تقليل حجم الجهاز الرقمي وخفضت جهد إمداد الطاقة للمعالج وتكلفة الإنتاج، وبالتالي تم تحقيق الأداء العالي للدوائر الرقمية بما في ذلك معالج التطبيقات (AP) ووحدة معالجة الرسومات (GPU)، ومع ذلك؛ فإن مستوى أداء نظام محمول مع معالج عالي الأداء مقيد بالميزانية الحرارية بسبب استهلاك الطاقة.
ونتيجة لذلك تحظى دراسة نظام تحويل الطاقة باهتمام متزايد لأهميته في زيادة كفاءة النظام، ولهذا السبب يعد محول الطاقة مهماً جداً للأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومراكز البيانات والأنظمة الإلكترونية للسيارات.
كما تتبنى الأنظمة المدمجة التقليدية تقنيات تحويل الطاقة مثل مقياس الجهد الديناميكي (DVS) وانحياز الجسم التكيفي (ABB) وبوابة الساعة والتبديل الحراري لتحسين كفاءة النظام بشكل كبير للأجهزة المحمولة الأجهزة، وعلى الرغم من أن النظام الذي يتبنى هذه التقنيات يحقق تحسينات في كفاءة الطاقة؛ إلا أنها عادة ما تكون مقيدة بحالة نظام وبيئة معينة، وبمعنى آخر لها قيود على الكفاءة تعتمد على النظام الكهربائي.
وكما هو مبين في الشكل التالي (1)؛ يتضح أن تحسين الطاقة على مستوى النظام يحقق فوائد أكبر مثل توفير الطاقة وتقليل وقت التكرار مقارنةً بتصميم المستوى الأدنى، وذلك مع مراعاة المقاييس والقيود على مستوى النظام حتى وقت قريب، بحيث كان هناك الكثير من الأبحاث حول المقاربات على مستوى النظام للعديد من مجالات البحث.
وللتغلب على قيود بنية القدرة المحددة؛ تم اقتراح مفهوم مجال الجهد المكدس (SVD)، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (2) مع نهج تصميم الطاقة عالية المستوى، بحيث تم إجراء العديد من الدراسات على (SVD) حتى وقت قريب من تطبيقات الطاقة المنخفضة إلى تطبيقات الطاقة العالية، وفي نظام (SVD) من المستوى (N) عندما يتم تنفيذ التكديس (N).
