JSSC 2020第4期Power Management22nmLDO

A Variation-Adaptive Integrated Computational Digital LDO in 22-nm CMOS With Fas

一种基于事件驱动计算控制器的自适应数字LDO稳压器，具有快速瞬态响应。

100 mV droop for 500 mA (2 A/ns di/dt), <20 ns settling times

数字LDO事件驱动瞬态响应自适应控制CMOS

▸创新点1：事件驱动计算控制器（Event-driven Computational Controller, CC）通过实时计算所需功率门（PGs）数量，替代传统的IIR滤波器控制技术，显著提升了瞬态响应速度（<20 ns）和能效，尤其在500 mA负载下仅产生100 mV的电压跌落。

▸创新点2：确定性两事件持续时间稳定机制（Deterministic Two-event Duration Settling）通过精确控制两个事件的时间间隔，确保输出电压在任意负载或参考瞬态下快速稳定（~ns级），且不受负载动态范围或输出电容值的限制。

▸创新点3：工艺-电压-温度（PVT）自适应设计通过动态调整计算控制器的参数，有效补偿工艺偏差、电压波动和温度变化的影响，支持宽动态电压频率调节（DVFS），提升了系统的鲁棒性和适应性。

▸创新点4：10位功率门（PG）量化设计结合高精度数字控制，在22nm CMOS工艺下实现低静态功耗（未明确数值）与高瞬态响应性能（2 A/ns di/dt），为数字LDO的小型化和集成化提供了新思路。

Abstract

A variation-adaptive computational digital low dropout (CDLDO) regulator featuring an event-driven computa- tional controller (CC) is presented, which computes the required number of power gates (PGs) unlike the traditional IIR ﬁlter- based control techniques to regulate the output voltage for any load/reference transient. The CC ensures ∼ns transient response with a deterministic two-event duration settling time, independent of the dynamic range of the load or output capacitor value. Measuremen