A Triple-Mode DC-DC Buck Converter with DPSS Function

DPSS 기능을 갖는 3중 모드 DC-DC Buck 변환기

This paper describes a tripple-mode DC-DC buck converter with DPSS Fucntion. The DC-DC buck converter operate in PWM(Pulse Width Modulation) mode at moderate to heavy loads(80mA~500mA), in PFM(Pulse Frequency Modulation)at light loads(1mA~80mA), and in LDO(Low Drop Out) mode at the sleep mode(<1mA). In PFM mode DPSS(Dynamic Partial Shutdown Strategy) is also employed to increase the efficiency at light loads. The triple-mode converter can thus achieve high efficiencies over wide load current range. The proposed DC-DC converter is designed in a CMOS 0.18um technology. It has a maximum power efficiency of 97.02% and maximum output current of 500mA. The input and output voltages are 3.3V and 2.5V, respectively. The chip size is $1465um{\times}895um$ including pads.

본 논문에서는 DPSS 기능을 갖는 3중 모드 DC-DC buck 변환기를 설계하였다. 설계된 buck 변환기는 부하 전류가 큰 경우(80mA~500mA)에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하고, 부하 전류가 작은 경우(1mA~80mA)에는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어 방식을 사용하며, 부하 전류가 1mA 이하인 대기모드(sleep-mode)에서는 LDO(Low Drop Out)를 사용한다. 또한, PFM 제어 방식에서 부하 전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 DPSS(Dynamic Partial Shutdown Strategy) 기법을 사용하였다. 그 결과 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 벅 변환기는 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 설계되었다. 3.3V의 입력전압을 받아 2.5V의 출력전압으로 강압시키며, 최대 부하전류는 500mA이고, 스위칭 주파수는 1MHz이다. 최대효율은 97.03 %, 칩 크기는 PAD를 포함하여 $1465um{\times}895um$이다.