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JSSC 2013第10期Power Management0.18µm

High Area-Ef ficient DC-DC Converter With High Reliability Using Time-Mode Miller

提出一种新型时间模式米勒补偿方案,用于高面积效率和高可靠性的DC-DC转换器。
最大功率效率90.6%,负载电流220mA,开关频率1.15MHz,输入电压3.3V,输出电压2V
DC-DC转换器时间模式米勒补偿高面积效率高可靠性片上集成
创新点1:时间模式米勒补偿(TMMC)方案是一种方法创新,通过时间模式控制替代传统模拟补偿,显著降低补偿组件需求(仅需1pF电容和80kΩ电阻),同时提升系统稳定性,对工艺变化不敏感。
创新点2:片上补偿组件集成属于电路创新,将补偿网络完全集成在芯片内部,节省了外部元件面积,核心面积仅0.12mm²(采用0.18µm工艺),达到与50nm以下工艺数字DC-DC转换器相当的尺寸。
创新点3:高可靠性设计是系统创新,TMMC方案在3.3V输入/2V输出条件下实现90.6%的峰值效率(负载电流220mA,开关频率1.15MHz),兼具高效率与小面积特性。
创新点4:工艺鲁棒性提升为工艺创新,通过时间域信号处理降低对CMOS工艺参数波动的依赖性,实测表明补偿网络性能在工艺角变化下保持稳定。
Abstract
This paper presents a novel on-chip compensa- tion scheme, the Time-Mode Miller Compensation (TMMC), for DC-DC converter in which the comp ensation components are inte- grated on-chip. Using this proposed scheme, the DC-DC converter is stably compensated and insens itive to process variations, with significantly small compensatio n components (1 pF and 80 k Ω in this work) consuming very small silicon area owing to the characteristic of the TMMC. The s mall compensation components make the chip s