片上Buck型DC-DC模块设计

摘要

片上电源的性能直接影响整颗芯片的运行状态与能效.芯片上通常采用低压差线性稳压器（low dropout regulator, LDO）作为其降压电源.但随着输入输出压差增大，LDO转换效率大幅下降；而DC-DC转换器转换效率显著优于LDO，且基本不随压差变化，但在纹波抑制等方面存在固有局限.由此提出基于COT控制架构的Buck型DC-DC转换器新型芯片电源解决方案，在降低纹波方面，创新性地引入电流反馈电路实现纹波与环路控制信号的解耦，同时选用低等效串联电阻的多层陶瓷电容作为输出滤波元件，在降低纹波的同时保持了系统的稳定性.模块基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计流片，测试结果表明：该电源模块全工况下转换效率维持83.5%以上，最大输出电压纹波小于1.2 mV，负载突变时电压波动小于11.1 mV.

关键词

功率变换 / 功率效率 / 低压差线性稳压器 / DC-DC转换器 / 纹波

基金资助

国家自然科学基金资助项目（Z202301432394）