用于直流电压转换的高性能光子变压器
光学
2021-09-01 v1 应用物理
摘要
直流（DC）转换器在电子电路中起着至关重要的作用。传统的高效直流电压转换器，尤其是升压型，依赖于开关模式工作，其中能量以多种电路拓扑周期性地存储于电感和/或电容中并从中释放。然而，由于这些储能元件（尤其是电感）难以缩小，用于片上或封装内电子学的开关转换器小型化面临根本性挑战。此外，由此产生的开关电流会产生电磁噪声，可能导致邻近电路中的干扰问题，甚至产生恶化环境的声学噪声和机械振动。为克服开关模式转换器的局限，已展示了光子变压器，其通过光发射与探测过程实现电压转换。然而，已展示的效率显著低于开关模式转换器。本文基于细致平衡进行理论分析，表明采用可实现高效光子传输的单片集成设计，光子变压器能以接近统一的转换效率和高电压转换比工作。我们利用由现成分立元件构建的变压器实验验证了理论分析。实验展示了近乎无噪声的工作，以及显著高于以往光子变压器工作的电压转换比。我们的发现指向一种用于电子学直流功率转换器小型化并改善电磁兼容性与电能质量的高性能光学方案。
引用
@article{arxiv.2103.14728,
title = {High-Performance Photonic Transformers for DC Voltage Conversion},
author = {Bo Zhao and Sid Assawaworrarit and Parthiban Santhanam and Meir Orenstein and Shanhui Fan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.14728},
year = {2021}
}