Adaptive Ramp를 이용한 전류모드 CMOS 벅 컨버터

Abstract

휴대기기의 수요가 증가하면서 휴대기기의 전원을 공급하는 배터리의 사용효율이 중요한 이슈가 되었다. 고효율의 DC-DC converter를 이용하면 배터리 수명을 최대화할 수 있다. 하지만 기존의 current-mode DC-DC converter는 출력전압이 감소할수록 system의 phase margin이 감소하는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 출력전압에 따라 ramp신호의 기울기를 변화시켜서, bandwidth와 switching frequency에서의 gain은 유지하면서 phase margin을 증가시킬 수 있었다. DC-DC converter는 CMOS 0.35um공정으로 제작되었다. Simulation결과 DC-DC converter는 주파수 1.5MHz, 입력전압 2.5~3.3V, 출력전압 0.8~3.3V, 출력전류 0~300mA에서 동작하였다. 기존보다 phase margin을 9도 향상시켜 시스템의 안정성을 높일 수 있었다. 그리고 최대효율 94%로 효율적이면서도 안정적인 DC전압을 출력하는 DC-DC converter를 구현할 수 있었다.; Power converters become essential blocks in modern mobile multimedia applications. A current programmed mode (CPM) controller is designed to improve the controllability of DC-DC converters. One of the key building blocks of a CPM controller is the ramp generator. However, the CPM controller using constant ramp has instability problem. This paper proposes a technique to move the pole by changing the ramp slope depending on the output voltage. The phase margin is improved by pushing the pole faraway from the origin. The proposed CPM DC-DC buck converter has been functionally verified by using simulation with MATLAB and HSPICE. The DC-DC converter is implemented by using standard 0.35μm CMOS process.