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JSSC 2024第5期Power Management180nmBuck Converter

A 4-Phase DAB Current-Mode Hysteretic Controlled Buck Converter With Relaxed Ind

提出一种四相电流模式滞环控制降压转换器,采用双自适应边界控制解决延迟和失配问题。
180nm CMOS, 1.8V输入, 0.6-1.5V输出, 93.9%峰值效率, 10/25MHz开关频率
降压转换器电流模式控制多相操作数字校准高效率
创新点1:比例感测RC网络和数字输出DC校准(方法创新) - 通过优化RC电流感测网络与功率电感DCR的匹配,显著减少了输出DC误差,解决了传统电流模式转换器中控制环路延迟和失配问题,提升了转换精度。
创新点2:数字电流平衡校准(系统创新) - 开发了数字电流平衡校准技术,有效降低了因相位电流不平衡导致的效率损失,实现了多相操作下的高效稳定运行。
创新点3:数字活动相数功能和突发模式(电路创新) - 引入数字活动相数功能(APC)和突发模式(BM),在宽输出负载范围内维持高效率,并通过突发模式快速响应负载电流阶跃,提升了动态性能。
创新点4:高频多相操作优化(系统创新) - 通过优化控制环路延迟,实现了10MHz和25MHz的高开关频率多相操作,结合0402微型电感,在1.8V输入下输出0.6-1.5V,峰值效率达93.9%。
Abstract
This article presents a four-phase current-mode hysteretic-controlled DC–DC buck converter with fixed- frequency double-adaptive-bound (DAB) control. In prior current-mode converter designs, there exists undesired output DC error caused by control loop delays and mismatches between the RC current sensing network and the DC resistance (DCR) of the power inductor. Circuit delay is also an obstacle in achieving higher switching frequency and multi-phase operation. To address these issues, ratioed s