A Low Quiescent Current Asynchronous Digital-LDO With PLL-Modulated Fast-DVS Power Management in 40 nm SoC for MIPS Performance Improvement

低压差调节器 异步通信 涟漪 锁相环 CMOS芯片 计算机科学 电压调节器 电子工程 功率(物理) 调节器 电压 电气工程 工程类 物理 跌落电压 电信 抖动 基因 量子力学 化学 生物化学
作者
Yu-Huei Lee,Sheng-Yu Peng,Chaochang Chiu,Alex Chun-Hsien Wu,Ke-Horng Chen,Ying-Hsi Lin,Shih‐Wei Wang,Tsung-Yen Tsai,Chien‐Lin Huang,Chao-Cheng Lee
出处
期刊:IEEE Journal of Solid-state Circuits [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:48 (4): 1018-1030 被引量:81
标识
DOI:10.1109/jssc.2013.2237991
摘要

A low quiescent current asynchronous digital- LDO (D-LDO) regulator integrated with a phase-locked loop (PLL)-modulated switching regulator (SWR) that achieves the near-optimum power management supply for core processor in system-on-chip (SoC). The parallel connection of the asynchronous D-LDO regulator and the ripple-based control SWR can accomplish fast-DVS (F-DVS) operation as well as high power conversion efficiency. The asynchronous D-LDO regulator controlled by bidirectional asynchronous wave pipeline realizes the F-DVS operation, which guarantees high million instructions per second (MIPS) performance of the core processor under distinct tasks. The use of a ripple-based control SWR operating with a leading phase amplifier ensures fast response and stable operation without the need for large equivalent-series-resistance, thus reducing the output voltage ripple for the enhancement of supply quality. The fabricated chip occupies 1.04 mm 2 in 40 nm CMOS technology. Experimental results show that a 94% peak efficiency with a voltage tracking speed of 7.5 V/μs as well as the improved MIPS performance by 5.6 times was achieved.
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