快速瞬态响应片上DLDO的设计与实现

发布时间：2024-10-15 20:21

　　近年来,分布式低压差线性稳压器(LDO)已经广泛应用于SoC设计中,为各种IP的电压域供电。在超低功耗应用中,模拟LDO(ALDO)无法获得合适的环路增益,而数字LDO(DLDO)由于具有良好的低压工作能力、工艺可扩展性,以及多样化的控制方案来实现特定电路需求,使其更适合SoC中的细粒度电源管理。包含大量快速开关器件的数字IP会产生很大的负载电流变化,因此DLDO需要具有快速的负载瞬态响应。但是传统的DLDO结构存在速度、精度和功耗的折中问题,当增大时钟频率以获得更快的响应速度时,功耗会成比例增加,电流效率和环路稳定性会降低。采用大输出电容处理负载瞬变不利于片上集成。因此设计具有快速瞬态响应的片上DLDO成为了研究的热点。本文以DLDO的快速瞬态响应特性为研究重点,分别从同步控制和异步控制方案出发设计了两种DLDO电路。首先设计了一种基于三环路控制的同步DLDO电路:采用三组具有进退位操作的移位寄存器结构作为数字控制器进行粗调和细调,以改善速度和精度的折中关系;提出一种基于下冲检测和与门结构的辅助环路来处理负载瞬变,使得瞬态响应速度提高、下冲电压幅度降低。为了得到更快的调节速度和更短的恢...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1SoC电源管理解决方案

路产业的重要组成部分，电源管理芯片的质量好坏。在实际应用中，外接电源的电压会随着时间、负到噪声的影响，因此解决这些问题的电源管理技集成电路规模的扩大，集成密度的提高，如今使用SystemonChip,SoC）对电源电压的需求，电源管独立器件。含众多高度集成的模块，不同模块通....

图2.4LDO的输入输出特性

第二章低压差线性稳压器理论基础要性能指标压差ropoutVoltage）的定义是电源电压与输出电压的差值的输出电压的差值小于电压差时，LDO将不能控制电LDO输出电压OUTV和输入电压INV的关系曲线，曲线区、压降区和调整区。当输入电压很小时，不足断区，输出电压接....

图2.5DLDO瞬态响应过程

究响应过程分析的基本DLDO结构，其瞬态响应过程如图2启的功率管数用n表示，一个导通的功率管通功率管的输出电流为LDOPMOSInI，CAPI时钟信号CLK同步驱动动态电压比较器和双向负载电流LOADI在一个非常短的转换时间内上升，比较器和移位寄存器....

图2.6基于反相器的模拟辅助环路[1]

从限制因素出发，使用了基于反相器的模拟辅助环路来消除，其电路结构如图2.6所示。图2.6基于反相器的模拟辅助环路[1]稳定状态下，反相器中NMOS的源极SSBV直流偏置到地。当负载发生瞬变时，在数字环路响应之前，输出电压的变化OUTV通过电容CC耦合到，耦....

本文编号：4007952