电导调制的相减拓扑可重构多相开关电容DC-DC  被引量:1

Subtraction topology reconfigurable multiphase switched capacitor DC-DC converter with conductance modulation

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作  者:康昊鹏 王霄飞 金晶[1] KANG Haopeng;Wang Xiaofei;Jin Jing(School of Microelectronics,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)

机构地区:[1]上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240

出  处:《微电子学与计算机》2021年第7期13-17,共5页Microelectronics & Computer

基  金:国家自然科学基金(61774103)。

摘  要:提出了相减模式的可重构多相位开关电容DC-DC变换器,实现1/2和2/3两种转换比.在2/3模式下,利用减法拓扑降低了传统串并联架构中的寄生损耗.给出了多相位开关电容DC-DC在脉冲频率调制下的环路小信号模型;提供了开关频率和开关管尺寸在给定负载条件下的最佳选择方案.采用比较器实现了开关管尺寸的自适应调制,进一步提升了效率.仿真结果显示:基于40 nm工艺,该变换器的输入电压为2.2 V,环路带宽达到了20 MHZ,瞬态响应的恢复时间为40 ns;变换器在1/2模式下,达到了85.2%的峰值效率和280 mW/mm^(2)的功率密度;在2/3模式下,达到了83.7%的峰值效率和320 mW/mm^(2)的功率密度.A subtraction topology of the reconfigurable multiphase switched capacitor DC-DC converter is presented to realize the conversion ratios of 1/2 and 2/3.In 2/3 mode,the parasitic loss of the serial-parallel topology is reduced by the subtraction topology.This paper presents the small signal model of the multiphase switched capacitor DC-DC converter loop under PFM control,which provides the optimal selection scheme for the switching frequency and the size of the transistors at a given load condition.The comparator is adopted to realize the adaptive modulation of the conductance of the transistors to further improve the efficiency.The simulation results show that under 2.2 V input voltage in the TSMC-40nm process,the proposed converter achieves 20 MHz bandwidth.The recovery time of the transient response is 40ns.In 1/2 mode,this converter achieves the peak efficiency of 85.2%and the power density of 280 mW/mm2.In 2/3 mode,the peak efficiency is 83.7%and the power density is 320 mW/mm^(2).

关 键 词:开关电容 减法拓扑 可重构 脉冲频率调制 小信号模型 电导调制 

分 类 号:TN432[电子电信—微电子学与固体电子学]

 

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