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직접 보상 트랜지스터를 사용하는 고주파 PSR 개선 LDO 레귤레이터
High-Frequency PSR-Enhanced LDO regulator Using Direct Compensation Transistor 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.2, 2019년, pp.722 - 726  

윤영호 (Dept. of Electronics Engineering, Kookmin University) ,  김대정 (Dept. of Electronics Engineering, Kookmin University) ,  모현선 (Dept. of Electronics Engineering, Kookmin University)

초록
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본 논문에서는 고주파 영역에서의 전원잡음제거 (PSR) 특성이 개선된 low drop-out (LDO) 레귤레이터를 제안한다. 특히, PMOS 전력 스위치의 유한한 출력저항을 관통하는 고주파 전원잡음을 상쇄하기 위해 출력저항이 큰 NMOS 트랜지스터를 보상 회로로 추가하였다. 보상 트랜지스터에 의한 전원잡음제거는 해석적으로 설명하여 개선에 대한 방향을 제시하였다. $0.35{\mu}m$ 표준 CMOS 공정으로 회로를 제작하고 Spectre 시뮬레이션을 수행하여 10MHz에서 기존의 LDO 레귤레이터 대비 26dB의 PSR 개선을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a low drop-out (LDO) regulator with improved power-supply rejection (PSR) characteristics in the high frequency region. In particular, an NMOS transistor with a high output resistance is added as a compensation circuit to offset the high frequency noise passing through the ...

주제어

#CMOS   #low drop-out (LDO)   #regulator   #power-supply rejection (PSR)   #ripple cancellation  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 LDO 레귤레이터의 고주파 영역에서의 PSR 개선을 위해 단일 트랜지스터를 사용하는 간단한 보상 회로를 제안하였다. 표준 0.
  • 본 논문에서는 고역통과 필터 및 단일 트랜지스터를 이용한 직접 보상(direct compensation) 방식으로 고주파 전원 잡음을 상쇄하여 넓은 주파수 범위에서 높은 PSR 특성을 가지는 LDO를 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PMIC의 구성요소는? 그림 1은 휴대용 기기에서의 일반적인 전력관리 시스템을 나타낸다. 전력관리 집적회로(power management integrated circuit, PMIC)는 스텝-업/스텝-다운 동작을 위한 스위칭 레귤레이터(DC-DC 변환기) 및 LDO(low drop-out) 레귤레이터로 구성된다
변환기에서 주파수가 점점 증가하는 경향에 따라 요구되는 것은? 최근에는 DC-DC 변환기에서 스위칭 동작으로 발생하는 리플 전압을 감소시키기 위해 스위칭 주파수가 점점 증가하는 경향이 있다 [1-2]. 따라서,이어지는 후속 LDO 레귤레이터는 넓은 주파수 범위에서 충분한 전원잡음제거(power-supply rejection, PSR) 성능을 갖추어야 한다[3].
LDO 레귤레이터의 구성요소는? 그림 2의 기존 LDO 레귤레이터는 전력 MOSFET(Mp), 피드백 저항(R1, R2), 오차증폭기(error amplifier,EA)로 구성된다. 이 구조에서는 Vin에서 Vout까지의 PSR을 저하시키는 네 가지 리플 경로가 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Byuncho choi, "Fundamentals of PWM Dc-to-Dc Power Conversion," 2ed ed, Young Publishing Co., vol.1, pp.67-152, 2010. 

  2. Chenchang Zhan and Wing-Hung Ki, "Output Capacitor-Free Adaptively Biased Low-Dropout Regulator for System-on-Chips," IEEE Transactions on Circuits and System-I : Regulator Papers, vol.57, No.5, 2010. DOI: 10.1109/EDSSC.2010.5713774 

  3. Huei-Sheng Jhung, Jia-Hui Wang, Sheng-Wen Lai, Chien-Hung Tsai, "A High PSR over Wideband Frequency Range Low Dropout Voltage Regulator," The 2010 International Conference on Green Circuits and Systems, pp.508-511, 2010. DOI: 10.1109/ICGCS.2010.5543010 

  4. Mohamed El-Nozahi, Ahmed Amer, Joselyn Torres, Kamran Entesari, and Edgar Sanchez-Sinencio, "High PSR Low Drop-Out Regulator With Feed-Forward Ripple Cancellation Technique," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.45, No.3, 2010. DOI: 10.1109/JSSC.2009.2039685 

    상세보기

  5. Edward N. Y. Ho, Philip K. T. Mok, "Wide-Loading-Range Fully Integrated LDR With a Power-Supply Ripple Injection Filter," IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol.59, No.6, 2012. DOI: 10.1109/TCSII.2012.2195061 

    상세보기 crossref

  6. Chenchang Zhan and Wing-Hung Ki, "Analysis and Design of Output-Capacitor-Free Low-Dropout Regulators With Low Quiescent Current and High Power Supply Rejection," IEEE Transactions on Circuits and System- I:Regulator Papers, vol.61, No.2, 2014. DOI: 10.1109/TCSI.2014.2300847 

    상세보기 crossref

  7. S. K. hoon, S. Chen. F. Maloberti. J. Chen, and B. Aravind, "A Low Noise, High Power Supply Rejection Low Dropout Regulator for Wireless System-on-Chip Applications," Proceedings of the IEEE 2005 Custom Integrated Circuits Conference, pp.754-757, 2005. DOI: 10.1109/CICC.2005.1568779 

  8. J. Chen, and X. Xi, "Low dropout voltage regulator with improved power supply rejection ratio," U.S. Patent 6 541 946 BI, 2003. 

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