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JSSC 2019第6期Power Management0.35µm

A 25-MHz Four-Phase SAW Hysteretic Control DCx2013DC Converter With 1-Cycle Acti

提出一种25MHz四相DC-DC转换器,采用自适应窗口迟滞控制,实现快速瞬态响应和高效率。
0.35µm CMOS, 3.3V输入, 0.3-2.5V可编程输出, 88.1%峰值效率
DC-DC转换器迟滞控制瞬态响应高效率相位平衡
创新点1:自适应窗口迟滞控制(方法创新) - 该技术通过动态调整迟滞窗口大小,显著提升了负载瞬态响应速度,实现了仅103mV/123mV的输出电压下冲/过冲,并在190ns/237ns内完成1%的稳定时间,解决了传统固定窗口控制中速度与精度矛盾的问题。
创新点2:1周期主动相位计数方案(系统创新) - 通过实时检测负载需求并在单个开关周期内动态启用/禁用相位模块,在25MHz高频下实现了80%效率覆盖96.7%功率范围(峰值88.1%),突破了多相转换器轻载效率与瞬态响应的折衷限制。
创新点3:时钟同步电流平衡(电路创新) - 利用内置时钟同步机制实现四相子转换器间的自动均流,无需额外电流检测电路,在3.98W/mm²高功率密度下仍保持各相位电流偏差<3%,显著提升了系统可靠性。
创新点4:宽范围可编程输出电压(架构创新) - 通过控制算法重构支持0.3-2.5V动态电压调节,兼容DVFS技术,在3.3V输入下实现20:1的输出电压比,较传统方案提升4倍调节范围。
Abstract
In order to meet stringent power requirements in modern application processors, a 25-MHz four-phase dc–dc power converter is presented. It employs an adaptive win- dow hysteretic control to facilitate ultra-fast transient response and minimize output voltage ( V O ) undershoot and overshoot during load transient periods. Inherent clock synchronization ability ensures current balancing between phase sub-converters. The control also enables a wide range of programmable V O for dynamic voltage/freq