带自适应斜坡补偿的COT控制Buck变换器

提出了一种采用自适应斜坡补偿(ARC)的恒定导通时间控制Buck变换器。引入了两个斜坡电压,实现对电感电流下降斜率的检测;通过负反馈环路调节斜坡斜率,使斜坡斜率跟随电感电流下降斜率的变化。最终斜坡补偿带来的额外极点被固定下来,以便于补偿设计。在此基础上,引入瞬态增强电路,提高了负载阶跃响应速度。在5 V输出电压下,负载从3 A到100 mA阶跃时,输出上冲电压减小了150 mV,恢复时间缩短了10 μs。负载从100 mA到3 A阶跃时,输出下冲电压减小了130 mV,恢复时间缩短了12 μs。     

基于负载电流动态泄放技术的LDO线性稳压器

通过对LDO瞬态响应的分析,基于负载电流动态泄放技术,提出一种新型LDO线性稳压电路,减小了负载电流阶跃变化对输出电压的影响,从而改善了系统的瞬态响应特性.采用0.18μm CMOS工艺模型进行仿真.结果表明,负载电流从1mA到120mA阶跃变化时,输出电压负向过冲减小60.1mV,恢复时间缩短33.4μs;从120mA到1mA阶跃变化时,输出电压正向过冲减小47mV,恢复时间缩短214.3μs.     

一种基于COT控制的快速瞬态响应Buck变换器

设计了一种基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的快速瞬态响应Buck型变换器。基于电流模COT架构的Buck型变换器,结合电容电流采样电路和负载电流调节器,设计了一种新颖的瞬态增强电路,对负载电流进行补偿,有效地减小了恢复时间,提高了输出电压精度。仿真结果表明,没有瞬态增强电路时,负载电流从0 A跳变到3 A,电流变化率为3 A/10 ns,下跌电压为166.9 mV,恢复时间为5.8 μs；加入瞬态增强电路后,下跌电压变为21 mV,恢复时间变为0.5 μs。没有瞬态增强电路时,负载电流从3 A跳变到0 A,电流变化率为3 A/10 ns,过冲电压为73 mV,恢复时间为3.3 μs；加入瞬态增强电路后,过冲电压变为36 mV,恢复时间变为0.6 μs。     

一种快速瞬态响应无输出电容LDO的研究与设计

设计了一种基于自适应偏置放大器的具有快速瞬态响应的无输出电容LDO.自适应偏置放大器在发生负载瞬态响应时能够调节自身偏置电流以提供较大的输出电流来增加摆率;瞬态响应提升电路通过减小负载电容充放电电流而减小了输出电压的建立时间;通过并联反馈补偿来提高环路的稳定性.仿真结果表明,所设计的无输出电容LDO最大输出电流200mA,最小跌落电压200mV,静态电流仅16μA,全负载正负阶跃变化响应时间分别为2.5μs和3.5μs.     

基于自适应频率DPWM的数字控制Buck变换器

为了用于固定频率电压模PWM控制,提出了一种基于自适应频率DPWM的数字控制Buck变换器。在负载阶跃响应时,DPID的输出值发生改变,以调制PWM信号的占空比;DPWM频率根据输出误差值而变化,提高了PWM信号的调制强度。通过小数分频和检测ADC输出,实现了DPWM频率的变化。采用分段调节的方式,有效改善了电路的瞬态响应。该Buck变换器基于0.18 μm CMOS工艺设计。仿真结果表明,当负载电流在10~20 A范围变化时,过冲电压降低了5 mV,恢复时间缩短了10.5 μs,下冲电压降低了8 mV,恢复时间缩短了9.6 μs。     

具有快速瞬态响应和低静态电流的CMOS低漏失稳压器设计

 设计了一种具有快速瞬态响应能力的低漏失稳压器,利用提出的一种瞬态响应加速(Transient Response Enhancement,TRE)电路,有效地提高了稳压器的瞬态响应速度,而且瞬态响应速度的提高并不增加静态电流.设计的LDO电路采用0.5μm标准CMOS工艺投片验证,芯片面积为0.49mm².该LDO空载下的静态电流仅23μA,最大带载200mA.在1μF输出电容、200mA/100ns负载阶跃变化时的最大瞬态输出电压变化量小于3.5％.     

快速瞬态响应的变导通时间模式Buck变换器

提出了一种具有快速瞬态响应的变导通时间(VOT)模式Buck变换器。VOT模式电路采用误差电压来调节导通时间,导通时间控制电路采用电流乘法器,以实现误差电压到导通时间的线性控制。突破了传统恒定导通时间(COT)模式电路中对等效占空比的限制,实现了瞬态响应的提升。仿真结果表明,与传统COT模式电路相比,VOT模式Buck变换器具有更好的瞬态响应特性。该Buck变换器的动态电压调节时间从17.8 μs减小到13.2 μs,过冲电压从200 mV减小到110 mV,负载阶跃恢复时间从13.4 μs减小到4.8 μs,下冲电压从172 mV减小到132 mV。     

一种快速瞬态响应Buck变换器设计

提出了一种基于锁相环锁频锁相ACOT控制模式的Buck变换器。该变换器具有快速瞬态响应的特点。分析发现,在负载阶跃时,传统ACOT控制模式Buck变换器受到最小关断时间和锁相环速度的限制,不能完全发挥其瞬态响应快的优势。设计了一种根据设定的开关频率可自适应调节环路参数的Buck变换器,它在较宽的开关频率下具有快速的瞬态响应特性。采用0.18 μm BCD工艺对提出的Buck变换器进行仿真验证。结果表明,负载电流从1 A跳变到5 A时,输出电压下冲恢复时间减小为1.68 μs。     

一种快速瞬态响应的无片外电容型LDO

设计了一种快速瞬态响应的无片外电容型LDO。采用高增益高带宽的超级跨导结构(STC)的误差放大器,利用动态偏置技术与电容耦合技术,极大地增强了摆率。引入额外的快速响应环路,进一步提升了瞬态响应速度。基于0.18 μm CMOS工艺进行设计。结果表明,该LDO的最低供电电压为1 V,漏失电压仅为200 mV,可提供最大100 mA的负载电流,能在最大输出电容为100 pF、最低负载为50 μA的条件下保证电路稳定。负载电流在0.5 μs内由50 μA跳变至100 mA时,LDO输出导致的过冲电压和下冲电压分别为200 mV和306 mV。     

一种带瞬态响应增强的无电容型LDO

在传统无电容型LDO的基础上,设计了一种带瞬态增强的无电容型LDO。采用频率补偿方案,有效减小所需的片上补偿电容,节约了芯片面积。采用了过冲/下冲检测电路,用于检测负载瞬间变化时输出电压的变化,通过调节功率管栅极电压,提升了LDO的瞬态响应速度。采用0.13 μm标准CMOS工艺,对设计的瞬态增强无电容型LDO进行仿真验证。结果表明,片上补偿电容为2 pF时,系统静态电流为30 μA,当负载在1 μs内从1 mA变化到50 mA时,输出电压过冲为88 mV,下冲为50 mV,与不带过冲/下冲检测电路的LDO相比,分别提高了56%和54%。     

一种快速响应数字COT控制Buck变换器

提出了一种数字恒定导通时间(COT)控制的DC-DC Buck变换器。通过跨导放大器、流控振荡器(CCO)和数字滤波器对电感电流进行采样,形成电流内环。在基于ADC、PI补偿器的电压外环输出信号上叠加由误差电流、CCO产生的斜坡补偿信号,最终形成双环控制的Buck变换器电路。提出的数字谷值电流模COT控制方法采用数字电流内环和额外的斜坡补偿方式,加快了电路的瞬态响应,同时保持了数字电源高输出精度的特性。该Buck变换器在输入电压5 V、输出电压3.3 V、开关频率1 MHz下进行了仿真验证。仿真结果表明,负载上阶跃和下阶跃响应时间分别为11 μs和17 μs。     

高效率快速响应的全集成KY升压转换器设计

基于TSMC 65 nm CMOS工艺,设计了一款高效率快速响应的全集成KY升压转换器.针对脉宽调制（PWM）轻载效率低,瞬态响应慢的问题,提出了一种带瞬态增强的自适应恒定导通与关断时间的变频控制策略.该策略采用自适应时间控制技术,可根据输入、输出电压和负载电流自动调整计时,优化了输出电压纹波.同时设计了瞬态增强电路,当输出低至限压阈值时,通过延长计时器的充电时间加速系统恢复.此外,还设计了DCM自校准电路,实现了精确的过零关断.仿真结果表明,在输入电压1.5 V,输出电压1.8 V的典型应用下,负载范围为0～120 mA,峰值效率为71.5%.在10 mA轻载下,效率仍有52.4%.当负载电流在110 mA的阶跃高度瞬变时,响应速度分别为2.55 ns/mA和6.18 ns/mA.     

具有快速瞬态响应的电压模式Buck变换器

针对电压模式的Buck变换器,提出了一种新颖的参考电压可选择设计方案。在负载电流改变的情况下,通过参考电压选择电路和阈值电压控制电路来选择不同的参考电压,加快占空比的改变。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真,结果表明,该变换器在负载发生590 mA瞬态变化时的输出过冲电压小于50 mV,并且瞬态恢复时间小于12 μs。与传统的电压控制模式相比,该变换器具有更好的瞬态响应性能。     

一种适用于SoC的瞬态增强型线性稳压器

为满足SoC系统负载快速变化的要求,提出了一种新型摆率增强型片上LDO系统。通过增加有效的内部检测电路,使LDO的功率管栅极电压可以快速地响应输出负载跳变,提高电路响应速度。采用中芯国际40 nm CMOS工艺模型,对电路进行仿真。仿真结果表明,当LDO的负载电流以100 mA/μs跳变时,电路的最大上冲电压为110 mV,下冲电压为230 mV,恢复时间分别为1.45 μs和1.6 μs。同时,在2 V电源电压下,电路的静态电流只有42 μA。     

基于双环调节的快速瞬态响应无片外电容LDO

基于双环路控制构建推挽结构,增强了功率管栅端的摆率,改善了无片外电容LDO的瞬态响应。此外,结合A类复合放大器特性,降低了功率管栅端阻抗,有利于提升LDO的频率稳定性。该LDO输入电压范围为2.0~3.5 V,输出电压为1.8 V,最大负载电流为100 mA。当负载电流在1 μs内从100 μA跳变到100 mA以及从100 mA跳变到100 μA时,最大下冲电压为128 mV,最大上冲电压为170 mV,建立时间分别为2.5 μs和2.4 μs,电路工作时消耗的静态电流仅为12.6 μA。     

一种快速响应无片外电容低压差线性稳压器

为了改善负载跳变对低压差线性稳压器(LDO)的影响,该文提出一种用于无片外电容LDO(CL-LDO)的新型快速响应技术。通过增加一条额外的快速通路,实现CL-LDO的快速瞬态响应,并且能够减小LDO输出过冲和下冲的幅度。该文电路基于0.18 μm CMOS工艺设计实现,面积为0.00529 mm2。流片测试结果表明,当输入电压范围为1.5～2.5 V时,输出电压为1.194 V;当负载电流以 1 μs的上升时间和下降时间在 100 μA～10 mA之间变化时,CL-LDO的过冲恢复时间为489.537 ns,下冲恢复为960.918 ns;相比未采用该技术的传统CL-LDO,响应速度能够提高7.41倍,输出过冲和下冲的电压幅值能够分别下降35.3%和78.1%。     

一种无片外电容LDO的瞬态增强电路设计

利用RC高通电路的思想,针对LDO提出了一种新的瞬态增强电路结构。该电路设计有效地加快了LDO的瞬态响应速度,而且瞬态增强电路工作的过程中,系统的功耗并没有增加。此LDO芯片设计采用SMIC公司的0.18μmCMOS混合信号工艺。仿真结果表明:整个LDO是静态电流为3.2μA;相位裕度保持在90.19°以上;在电源电压为1.8 V,输出电压为1.3 V的情况下,当负载电流在10 ns内由100 mA降到50 mA时,其建立时间由原来的和28μs减少到8μs;而在负载电流为100 mA的条件下,电源电压在10 ns内,由1.8 V跳变到2.3 V时,输出电压的建立时间由47μs降低为15μs。     

一种具有快速瞬态响应的片上LDO

提出了一种全负载范围内具有较高增益和带宽的片上快速瞬态响应的低压差线性稳压器(LDO)。误差放大器采用带瞬态增强的高跨导、高摆率、高输出阻抗STCB结构。推挽式微分器兼具频率补偿和快速瞬态响应功能,在大幅提升LDO瞬态响应速度的同时,节省了补偿电容面积。增加了自适应偏置,缓解了重载下增益和带宽下降的问题。该LDO基于0.5 μm标准CMOS工艺进行设计,芯片面积为0.077 mm²。结果表明,在负载电容为100 pF、压差为100 mV的条件下,该LDO可稳定输出50 μA ~100 mA的负载电流。负载在0.5 μs内以最大电流范围切换时,输出电压变化峰值在300 mV以内。     

一种快速瞬态响应无片外电容LDO

针对无片外电容LDO,在误差放大器与功率管之间添加缓冲器,采用频率补偿的方法,提高了环路稳定性。通过检测负载瞬态变化引起的误差放大器输出电压变化,增加对功率管栅极电容的充放电电流,提升了系统的快速瞬态响应能力。基于TSMC 0.18 μm标准CMOS工艺,设计了一种输入电压范围为1.92~3.60 V、输出电压为1.8 V的LDO。结果表明,负载在1 μs内从0变化到100 mA时,输出最大下冲电压为37.2 mV,响应时间为1.12 μs;负载在1 μs内从100 mA变化到0时,输出最大过冲电压为40.1 mV,响应时间为1.1 μs。     

一种快速瞬态响应的低压差线性稳压器设计

设计了一种应用于片外大电容场景下的具有快速瞬态响应特性的LDO。电路通过采用负载电流采样负反馈的结构构成了一个高带宽的电压缓冲器。该LDO使用具有电容倍增功能的共栅共源补偿结构,在外挂1μF负载电容的条件下,仅需500 fF的片上补偿电容即可保证在全负载范围内的稳定性。此外,通过使用自适应偏置技术,在减小轻载功耗的同时进一步提升了瞬态响应速度。电路采用0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真验证。仿真结果表明,在LDO的输入电压为1.2 V、输出电压为1 V时,当负载电流以0.1μs的速度在150 mA和100μA之间切换时,最大电压变化仅为10.7 mV,输出电压恢复时间小于0.7μs。