KR102143947B1 - Digital low-dropout regulator and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 출원의 일 실시예에 따르는 디지털 LDO 레귤레이터는, 메인 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러부터 인가받는 제어전압에 기초하여 출력전압을 출력하는 파워 어레이를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 출력전압과 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하여 상기 출력전압에 대한 트랜지션 정보를 검출하는 검출부, 상기 트랜지션 정보와 상기 제어전압에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력하는 상태신호 생성부 및 상기 COARSE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 적응형 SAR 알고리즘을 통해 조절하는 디지털 로직부를 포함하고, 상기 적응형 SAR 알고리즘은, 상기 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘과 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘이 선택적으로 적용된다. The digital LDO regulator according to an embodiment of the present application includes a main controller and a power array that outputs an output voltage based on a control voltage applied from the main controller, and the main controller includes the output voltage and at least one A detection unit that compares a reference voltage to detect transition information for the output voltage, a status signal generation unit that outputs one of COARSE, FINE, and MIDDLE status signals based on the transition information and the control voltage, and the COARSE status signal In response to, a digital logic unit for adjusting the control voltage through an adaptive SAR algorithm, the adaptive SAR algorithm, according to the transition information, any one of the MSB-FT algorithm and the MODIFIED LSB-FT algorithm This is applied selectively.
Description
본 출원은 디지털 LDO 레귤레이터 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 적응형 SAR 알고리즘(Adaptive SAR-based Algorithm)을 이용한 디지털 LDO 레귤레이터 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The present application relates to a digital LDO regulator and a method of operating the same, and to a digital LDO regulator using an adaptive SAR-based algorithm and a method of operating the same.
최근, System-On-a-Chip(SOC) 기술의 향상에 따라 SOC의 코어 당 동적 전압 및 주파수 스케일링 체계는 Near-threshold 또는 Sub-threshold 범위까지의 광범위한 전원 전압을 제공하는 레귤레이터를 요구하고 있다. Recently, with the improvement of System-On-a-Chip (SOC) technology, SOC's per-core dynamic voltage and frequency scaling schemes require regulators that provide a wide range of supply voltages up to the near-threshold or sub-threshold range.
그렇기에, 낮은 전압에서 사용 가능하도록 공급전압에 민감한 증폭기와 같은 아날로그 회로를 사용하지 않고, 디지털 회로로 동작하는 디지털 LDO 레귤레이터(Digital Low-Dropout)가 활발히 연구되고 있다. Therefore, a digital LDO regulator (Digital Low-Dropout) that operates as a digital circuit without using an analog circuit such as an amplifier sensitive to a supply voltage to be used at a low voltage is being actively studied.
이에 따라, 본 출원에서는 종래의 SAR 알고리즘을 통해 빠른 회복 시간 및 간단한 구조 등의 장점을 얻는 동시에, 낮은 공급전압에서 동작할 수 있고, 빠른 과도 응답을 얻을 수 있으며, 제어전압의 초기화로 발생하는 비트사이클(Bit Cycle) 손실을 줄일 수 있는 적응형 SAR 알고리즘을 이용한 디지털 LDO 레귤레이터를 제공한다. Accordingly, in the present application, advantages such as fast recovery time and simple structure can be obtained through the conventional SAR algorithm, while operating at a low supply voltage, fast transient response can be obtained, and bits generated by initialization of the control voltage. It provides a digital LDO regulator using an adaptive SAR algorithm that can reduce bit cycle losses.
본 출원의 목적은, 기존의 SAR 알고리즘을 통해 발생하는 제어전압의 초기화로 인한 손실과 데드-존(Dead-Zone) 구조에서 발생하는 DC 정확성감소 문제를 해결할 수 있는 디지털 LDO 레귤레이터 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The purpose of this application is to provide a digital LDO regulator and its operation method that can solve the problem of DC accuracy reduction occurring in the dead-zone structure and the loss due to initialization of the control voltage generated through the existing SAR algorithm. About.
본 출원의 일 실시예에 따르는 디지털 LDO 레귤레이터는, 메인 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러부터 인가받는 제어전압에 기초하여 출력전압을 출력하는 파워 어레이를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 출력전압과 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하여 상기 출력전압에 대한 트랜지션 정보를 검출하는 검출부, 상기 트랜지션 정보와 상기 제어전압에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력하는 상태신호 생성부 및 상기 COARSE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 적응형 SAR 알고리즘을 통해 조절하는 디지털 로직부를 포함하고, 상기 적응형 SAR 알고리즘은, 상기 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘과 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘이 선택적으로 적용된다. The digital LDO regulator according to an embodiment of the present application includes a main controller and a power array that outputs an output voltage based on a control voltage applied from the main controller, and the main controller includes the output voltage and at least one A detection unit that compares a reference voltage to detect transition information for the output voltage, a status signal generation unit that outputs one of COARSE, FINE, and MIDDLE status signals based on the transition information and the control voltage, and the COARSE status signal In response to, a digital logic unit for adjusting the control voltage through an adaptive SAR algorithm, the adaptive SAR algorithm, according to the transition information, any one of the MSB-FT algorithm and the MODIFIED LSB-FT algorithm This is applied selectively.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 FINE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 배럴 쉬프터 알고리즘을 통해 조절한다. In an embodiment, the digital logic unit adjusts the control voltage through a barrel shifter algorithm in response to the FINE state signal.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 MIDDLE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 LSB-FT 알고리즘을 통해 조절한다. In an embodiment, the digital logic unit adjusts the control voltage through an LSB-FT algorithm in response to the MIDDLE state signal.
실시예에 있어서, 상기 트랜지션 정보는, 상기 출력전압에 대한 데드존크로싱 정보 및 기울기정보를 포함하고, 상기 데드존크로싱 정보는, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압이 서로 교차하는 시간정보에 대응되고, 상기 기울기정보는, 상기 데드존크로싱 정보에 따라 판단되는 헤비 트랜지션상태 및 마일드 트랜지션상태 중 어느 하나의 트랜지션 상태에 대응된다. In an embodiment, the transition information includes dead zone crossing information and slope information for the output voltage, and the dead zone crossing information is based on time information at which the output voltage and the at least one reference voltage cross each other. Correspondingly, the slope information corresponds to a transition state of one of a heavy transition state and a mild transition state determined according to the dead zone crossing information.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 트랜지션 정보가 헤비 트렌지션 상태인 경우, 상기 제어전압에 대해 상기 MSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 비교동작, 설정동작 및 완료동작을 차례로 수행하고, 상기 트랜지션 정보가 마일드 트렌지션 상태인 경우, 상기 제어전압을 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 설정동작, 비교동작 및 완료동작을 차례로 수행한다. In an embodiment, the digital logic unit sequentially performs an initialization operation, a comparison operation, a setting operation, and a completion operation of the MSB-FT algorithm with respect to the control voltage when the transition information is in a heavy transition state, and the transition information When is in the mild transition state, the control voltage sequentially performs an initialization operation, a setting operation, a comparison operation, and a completion operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 트랜지션 정보에 기초하여, 기설정된 룩업 테이블로부터 상기 제어전압의 상위의 비트들에 대응되는 기설정된 코드를 검출하여 상기 초기화 동작을 수행한다. In an embodiment, the digital logic unit performs the initialization operation by detecting a preset code corresponding to upper bits of the control voltage from a preset lookup table based on the transition information.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작 시, 상기 제어전압의 나머지 비트들과 상태가 다른 하나의 비트가 설정될 때, 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고, 상기 다른 하나의 비트 다음의 하위비트들에 대해 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 완료동작인 상기 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 수행한다. In an embodiment, the digital logic unit performs the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm when one bit having a different state from the remaining bits of the control voltage is set during the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm. When finished, a setting operation of the MSB-FT algorithm, which is a completion operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm, is performed on lower bits following the other bit.
실시예에 있어서, 상기 디지털 로직부는, 상기 제어전압과 목표제어전압 간의 기설정된 트랜지션 경계 내에 변화할 수 있는 비트들의 마지막 비트가 상기 제어전압에 설정될 때, 상기 Modified LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고, 상기 마지막비트의 다음의 하위비트들에 대해 상기 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 수행한다. In an embodiment, the digital logic unit performs the setting operation of the Modified LSB-FT algorithm when the last bit of bits that can change within a preset transition boundary between the control voltage and the target control voltage is set to the control voltage. When finished, the MSB-FT algorithm setting operation is performed on lower bits following the last bit.
실시예에 있어서, 클럭을 생성하는 클럭생성기 및 상기 클럭을 제공받고, 상기 출력전압과 목표출력전압을 비교하여, 업 신호 또는 다운 신호를 출력하는 동적 비교기를 더 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 클럭을 제공받고, 상기 업 신호 또는 상기 다운 신호를 카운트하는 카운터를 더 포함하며, 상기 카운터는, 상기 초기화동작 이후, 상기 제어전압에 대한 비트변경 횟수를 카운트한다. In an embodiment, further comprising a clock generator for generating a clock and a dynamic comparator for receiving the clock, comparing the output voltage with a target output voltage, and outputting an up signal or a down signal, wherein the main controller comprises: A counter is provided with a clock and counts the up signal or the down signal, and the counter counts the number of bit changes to the control voltage after the initialization operation.
실시예에 있어서, 상기 상태신호 생성부는, 상기 FINE 상태신호가 출력되고, 상기 업 신호 또는 상기 다운 신호 중 어느 하나가 기설정된 횟수 이상 연속적으로 카운트되는 경우, 상기 FINE 상태신호를 상기 MIDDLE 상태신호로 전이하여 상기 디지털 로직부에 출력한다. In an embodiment, the status signal generation unit outputs the FINE status signal, and when either the up signal or the down signal is continuously counted more than a preset number of times, the FINE status signal is converted to the MIDDLE status signal. And output to the digital logic unit.
실시예에 있어서, 상기 검출부는, 상기 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점을 검출하고, 상기 제1 교차시점에서 동작신호를 생성하는 제1 검출부, 상기 동작신호에 응답하여, 상기 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점을 검출하고, 상기 제2 교차시점에서 상승펄스를 생성하는 제2 검출부, 상기 동작신호를 딜레이 셀들과 커패시터 어레이들을 통해 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호를 생성하는 딜레이부 및 상기 지연신호와 상기 상승펄스에 기초하여, 상기 출력전압의 기울기정보를 판단하는 판단부를 포함한다. In an embodiment, the detection unit comprises: a first detection unit configured to detect a first intersection point of the dead zone crossing information and generate an operation signal at the first intersection point, and in response to the operation signal, the dead zone crossing information A second detection unit that detects a second intersection point of and generates a rising pulse at the second intersection point, a delay unit that digitally delays the operation signal through delay cells and capacitor arrays to generate a delay signal, and the delay And a determination unit determining slope information of the output voltage based on the signal and the rising pulse.
실시예에 있어서, 상기 상태신호 생성부는, 상기 FINE 상태신호가 출력되는 경우, 상기 제1 교차시점에서, 상기 FINE 상태신호를 상기 COARSE 상태신호로 전이하여 상기 디지털 로직부에 출력한다. In an embodiment, when the FINE state signal is output, the state signal generator converts the FINE state signal to the COARSE state signal at the first intersection point and outputs it to the digital logic unit.
실시예에 있어서, 상기 제1 검출부는, 상기 적어도 하나 이상의 기준전압과 상기 출력전압을 비교하는 한쌍의 정적 비교기를 포함한다. In an embodiment, the first detection unit includes a pair of static comparators for comparing the at least one reference voltage and the output voltage.
실시예에 있어서, 상기 제2 검출부는, 상기 동작신호에 응답하여, 상기 출력전압 및 상기 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하는 한쌍의 동적 비교기를 포함한다. In an embodiment, the second detection unit includes a pair of dynamic comparators for comparing the output voltage and the at least one reference voltage in response to the operation signal.
실시예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 지연신호를 입력신호로 전송받고, 상기 상승펄스를 트리거신호로 전송받는 D 플립플롭을 포함한다. In an embodiment, the determination unit includes a D flip-flop receiving the delay signal as an input signal and the rising pulse as a trigger signal.
본 출원의 일 실시예에 따르는 파워 어레이와 메인 컨트롤러를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법으로서, 상기 파워 어레이가 상기 메인 컨트롤러로부터 인가받는 제어전압에 기초하여, 출력전압을 출력하는 단계, 상기 메인 컨트롤러가 상기 출력전압과 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하여 트랜지션 정보를 검출하는 단계, 상기 메인 컨트롤러가 상기 트랜지션 정보와 제어전압에 기초하여, COARSE, MIDDLE 및 FINE 상태신호 중 하나의 상태신호를 출력하는 단계 및 상기 메인 컨트롤러가 상기 하나의 상태신호에 대응되는 알고리즘을 통해 상기 제어전압을 목표제어전압으로 조절하는 단계를 포함한다. A method of operating a digital LDO regulator including a power array and a main controller according to an embodiment of the present application, the step of outputting an output voltage by the power array based on a control voltage applied from the main controller, the main controller Detecting transition information by comparing the output voltage with at least one reference voltage, the main controller outputting one of COARSE, MIDDLE, and FINE status signals based on the transition information and a control voltage And adjusting, by the main controller, the control voltage to a target control voltage through an algorithm corresponding to the one state signal.
실시예에 있어서, 상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 COARSE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 적응형 SAR 알고리즘을 선택하는 단계 및 상기 트랜지션 정보에 따라, 상기 메인 컨트롤러가 MSB-FT 알고리즘 및 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 통해 상기 제어전압을 조절하는 단계를 포함한다. In an embodiment, the adjusting comprises: when the main controller receives the COARSE state signal, selecting an adaptive SAR algorithm for the control voltage and according to the transition information, the main controller is And adjusting the control voltage through one of an algorithm and a MODIFIED LSB-FT algorithm.
실시예에 있어서, 상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 FINE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 배럴 쉬프터 알고리즘을 통해 조절하는 단계를 포함한다. In an embodiment, the adjusting includes, when the main controller receives the FINE status signal, adjusting the control voltage through a barrel shifter algorithm.
실시예에 있어서, 상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 MIDDLE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 LSB-FT 알고리즘을 통해 조절하는 단계를 포함한다. In an embodiment, the adjusting includes, when the main controller receives the MIDDLE status signal, adjusting the control voltage through an LSB-FT algorithm.
실시예에 있어서, 상기 트랜지션 정보를 검출하는 단계는, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교를 통해 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점을 검출하고, 상기 제1 교차시점에서 동작신호를 생성하는 단계, 상기 동작신호에 응답하여, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교를 통해 상기 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점을 검출하고, 상기 제2 교차시점에서 상승펄스를 생성하는 단계, 상기 동작신호를 딜레이 셀들과 커패시터 어레이들을 통해 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호를 생성하는 단계 및 상기 지연신호와 상기 상승펄스에 기초하여, 상기 출력전압의 기울기정보를 판단하는 단계를 포함한다. In an embodiment, the detecting of the transition information comprises detecting a first crossing point of dead zone crossing information by comparing the output voltage and the at least one reference voltage, and generating an operation signal at the first crossing point. Generating, in response to the operation signal, detecting a second intersection point of the dead zone crossing information by comparing the output voltage and the at least one reference voltage, and generating a rising pulse at the second intersection point. And generating a delay signal by digitally delaying the operation signal through delay cells and capacitor arrays, and determining slope information of the output voltage based on the delay signal and the rising pulse.
본 출원의 실시 예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터 및 그 동작 방법은, 적응형 SAR 알고리즘을 통해 제어전압의 스위칭동작을 감소시켜, 제어전압에 대한 초기화로 인한 손실을 줄일 수 있다. The digital LDO regulator and its operation method according to the embodiment of the present application can reduce a loss due to initialization of the control voltage by reducing the switching operation of the control voltage through the adaptive SAR algorithm.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 출력전압에 대한 트랜지션 정보(Transient Statue)를 설명하기 위한 실시 예이다.
도 3은 도 1의 상태신호 생성부의 동작에 따른 실시 예이다.
도 4는 도 1의 디지털 로직부의 동작에 따른 실시 예이다.
도 5는 본 출원의 다른 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터의 블록도이다.
도 6은 도 5의 디지털 LDO 레귤레이터의 실시 예이다.
도 7은 본 출원의 다른 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터의 블록도이다.
도 8은 도 1의 검출부에 대한 실시 예이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터의 동작 프로세스이다.
도 10은 도 5의 디지털 LDO 레귤레이터의 동작 프로세스이다.
도 11은 도 1의 검출부의 실시예에 따른 동작 프로세스이다. 1 is a block diagram of a digital LDO regulator according to an embodiment of the present application.
2A to 2D are exemplary embodiments for explaining transition information (Transient Statue) for an output voltage.
3 is an embodiment according to the operation of the state signal generator of FIG. 1.
4 is an embodiment according to the operation of the digital logic unit of FIG. 1.
5 is a block diagram of a digital LDO regulator according to another embodiment of the present application.
6 is an embodiment of the digital LDO regulator of FIG. 5.
7 is a block diagram of a digital LDO regulator according to another embodiment of the present application.
8 is an embodiment of the detection unit of FIG. 1.
9 is an operation process of a digital LDO regulator according to an embodiment of the present application.
10 is an operation process of the digital LDO regulator of FIG. 5.
11 is an operation process according to an embodiment of the detection unit of FIG. 1.
본 명세서에 개시되어 있는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present application disclosed in the present specification are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present application, and the embodiments according to the concept of the present application are It may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present application can apply various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present application to specific disclosed forms, and includes all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present application.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 출원의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present application, the first component may be named as the second component, and similarly The second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "just between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present application. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof, but one or more other features or numbers It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which this application belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. Does not.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 출원의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 출원을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present application will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present application with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터(10)의 블록도이고, 도 2a 내지 도 2d는 출력전압(VO)에 대한 트랜지션 정보(Transient Statue)를 설명하기 위한 실시 예들이며, 도 3은 도 1의 상태신호 생성부(120)의 동작에 따른 실시 예이고, 도 4는 도 1의 디지털 로직부(130)의 동작에 따른 실시 예이다. 1 is a block diagram of a
도 1 내지 도 4를 참조하면, 디지털 LDO 레귤레이터(10)는 메인 컨트롤러(100) 및 파워 어레이(200)를 포함할 수 있다. 1 to 4, the
먼저, 메인 컨트롤러(100)는 제어전압(VC)을 파워 어레이(200)에 인가할 수 있다. 여기서, 파워 어레이(200)는 메인 컨트롤러(100)로부터 인가된 제어전압(VC)에 기초하여, 출력전압(VO)을 출력할 수 있다. First, the
실시예에 따른 파워 어레이(200)는 드레인측으로 제어전압(VC)을 전송받고, 출력전압(VO)을 소스측으로 출력하는 복수의 파워 트랜지스터들(210_1~210_N, 220_1~220_N, 230_1~230_N)을 포함할 수 있다. In the
보다 구체적으로, 복수의 파워 트랜지스터들(210_1~210_N, 220_1~220_N, 230_1~230_N)은 제어전압(VC)의 기설정된 최상위 비트들에 따라 동작하는 제1 파워 트랜지스터부(210_1~210_N), 제어전압(VC)의 기설정된 최하위 비트들에 따라 동작하는 제2 파워 트랜지스터부(220_1~220_N) 및 제어전압(VC)의 최하위 비트들과 최상위 비트들 사이의 필드에 위치한 미들 비트들에 따라 동작하는 제3 파워 트랜지스터부(230_1~230_N)를 포함할 수 있다. 이때, 각 파워 트랜지스터(210_1~210_N, 220_1~220_N, 230_1~230_N)는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. More specifically, the plurality of power transistors 210_1 to 210_N, 220_1 to 220_N, and 230_1 to 230_N are first power transistor units 210_1 to 210_N that operate according to preset most significant bits of the control voltage V C , to the predetermined least significant bit of the second power transistor unit (220_1 ~ 220_N) and the least significant bit and middle bit in a field between the most significant bit of the control voltage (V C) that operates according to the control voltage (V C) It may include third power transistor units 230_1 to 230_N operating accordingly. In this case, each of the power transistors 210_1 to 210_N, 220_1 to 220_N, and 230_1 to 230_N may be a PMOS transistor.
예를 들면, 제1 파워 트랜지스터부(210_1~210_N)는 8-BIT Binary MSB 이고, 제2 파워 트랜지스터부(220_1~220_N)는 4-Bit Unary LSB 이며, 제3 파워 트랜지스터부(230_1~230_N)는 3-Bit Binary Middle 일 수 있다. For example, the first power transistor units 210_1 to 210_N are 8-BIT Binary MSB, the second power transistor units 220_1 to 220_N are 4-Bit Unary LSBs, and the third power transistor units 230_1 to 230_N May be 3-Bit Binary Middle.
이하, 본 출원에서, 제어전압(VC)은 복수의 비트들을 가지는 제어코드라 지칭하여 설명한다. 여기서, 제어전압(VC)의 제어코드는 제1 파워 트랜지스터부(210_1~210_N)에 대응되는 최상위 비트들을 변경하기 위한 최상위 제어코드(VG), 제2 파워 트랜지스터부(220_1~220_N)에 대응되는 최하위 비트들을 변경하기 위한 최하위 제어코드(VL) 및 제3 파워 트랜지스터부(230_1~230_N)에 대응되는 미들 비트들을 변경하기 위한 미들 제어코드(VM)를 포함할 수 있다. 이때, 최상위 제어코드(VG), 최하위 제어코드(VL) 및 미들 제어코드(VM) 중 어느 하나의 코드에서 비트하나를 변경하는 동작은 제어전압(VC)을 1회 스위칭함을 의미할 수 있다. 이하, 본 출원에서는 명확한 설명을 위하여, 제어전압(VC)의 최상위 제어코드(VG)를 변경하는 동작 예로 설명한다. Hereinafter, in the present application, the control voltage V C will be described by referring to a control code having a plurality of bits. Here, the control code of the control voltage V C corresponds to the highest control code VG for changing the most significant bits corresponding to the first power transistor units 210_1 to 210_N and the second power transistor units 220_1 to 220_N. It may include a lowest order control code VL for changing the least significant bits and a middle control code VM for changing middle bits corresponding to the third power transistor units 230_1 to 230_N. At this time, the operation of changing one bit in any one of the highest control code (VG), the lowest control code (VL), and the middle control code (VM) may mean switching the control voltage (V C ) once. have. Hereinafter, in the present application, for clarity, an operation example of changing the highest control code VG of the control voltage V C will be described.
예를 들면, 최상위 제어코드(VG)가 '1010110'이고, 목표제어전압(VTC)이 '1110111'인 경우, 제어코드의 비트 하나를 변경하는 동작은 제1 파워 트랜지스터부(210_1~210_N)에 대한 2회 스위칭함을 의미할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, '1010110'과 같은 제어코드 VG<7:0>에 대해, 제어전압(VC)의 최상위 제어코드(VG)로 정하여 설명된다. For example, when the highest control code VG is '1010110' and the target control voltage V TC is '1110111', the operation of changing one bit of the control code is performed by the first power transistor units 210_1 to 210_N. It may mean switching for 2 times. Hereinafter, for convenience of description, a control code VG<7:0> such as '1010110' is described as the highest control code VG of the control voltage V C.
실시예에 따른 메인 컨트롤러(100)는 검출부(110), 상태신호 생성부(120) 및 디지털 로직부(130)를 포함할 수 있다. The
먼저, 검출부(110)는 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)을 비교하여 출력전압(VO)에 대한 트랜지션 정보(Transient Statue)를 검출할 수 있다. 여기서, 출력전압(VO)에 대한 트랜지션 정보는 데드존크로싱(Dead-Zone Crossing) 정보와 기울기정보를 포함할 수 있다. First, the
보다 구체적으로, 데드존크로싱 정보는 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)이 서로 교차하는 시간에 대응될 수 있다. 여기서, 데드존(Dead-Zone)은 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)이 형성한 전압구간들을 의미할 수 있다. More specifically, the dead zone crossing information may correspond to a time when the output voltage V O and at least one reference voltage VREFH1, VREFL1, VREFH2, and VREFL2 cross each other. Here, the dead-zone may mean voltage sections formed by at least one or more reference voltages VREFH1, VREFL1, VREFH2, and VREFL2.
예를 들면, 도 2a에 도시된 바와같이, 데드존은 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2) 중 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)이 형성한 제1 데드존과 도 2b에 도시된 바와같이, 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2) 중 제2 한쌍의 기준전압(VREFH2, VREFL2)이 형성한 제2 데드존을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 데드존은 제1 데드존보다 더 넓은 영역으로 형성될 수 있다. For example, as shown in FIG. 2A, the dead zone is equal to a first dead zone formed by a first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1 among at least one reference voltage VREFH1, VREFL1, VREFH2, and VREFL2. As shown in 2b, a second dead zone formed by a second pair of reference voltages VREFH2 and VREFL2 among at least one reference voltage VREFH1, VREFL1, VREFH2, and VREFL2 may be included. Here, the second dead zone may be formed in a wider area than the first dead zone.
또한, 데드존 크로싱정보는 출력전압(VO)과 제1 데드존이 서로 교차하는 제1 교차시점(T1)과 출력전압(VO)과 제2 데드존이 서로 교차하는 제2 교차시점(T2)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2c와 도 2d에 도시된 바와같이, 출력전압이 감소하는 경우, 데드존 크로싱정보는 제1 데드존의 기준전압(예컨대, VREFL1)과 출력전압(VO)이 교차하는 제1 교차시점(T1)과 제2 데드존의 기준전압(예컨대, VREFL2)과 출력전압(VO)이 교차하는 제2 교차시점(T2)을 포함할 수 있다. A second cross-point addition, the dead zone crossing information to the output voltage (V O) and the first dead zone is the first intersection point (T1) and the output voltage (V O) and the second dead zone crossing each other and cross each other ( T2) may be included. For example, as shown in FIGS. 2C and 2D, when the output voltage decreases, the dead zone crossing information is the first dead zone reference voltage (eg, VREFL1) and the output voltage V O. A second intersection point T2 at which the first intersection point T1 and the reference voltage (eg, VREFL2) of the second dead zone and the output voltage V O cross may be included.
또한, 출력전압(VO)의 기울기정보는 데드존크로싱 정보에 따라 판단되는 헤비트랜지션(Heavy Transient, HT) 상태 및 마일드 트랜지션(Mild Transient, MT) 상태 중 어느 하나의 트랜지션 상태에 대응될 수 있다. 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 출력전압(VO)의 기울기정보는 기설정된 기울기보다 작거나 같을 때, 마일드 트랜지션(MT) 상태에 대응되고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 출력전압(VO)의 기울기정보는 기설정된 기울기보다 클 때, 헤비 트랜지션(HT) 상태에 대응될 수 있다. In addition, the slope information of the output voltage V O may correspond to any one of a heavy transition (HT) state and a mild transition (MT) state determined according to the dead zone crossing information. . For example, as shown in Figure 2c, when the slope information of the output voltage (V O ) is less than or equal to a preset slope, it corresponds to the mild transition (MT) state, and as shown in Figure 2d, the output When the slope information of the voltage V O is greater than a preset slope, it may correspond to the heavy transition HT state.
다음으로, 상태신호 생성부(120)는 트랜지션 정보와 제어전압(VC)에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력하는 유한 상태 기계(Finite State machine, FSM)일 수 있다. Next, the state
보다 구체적으로, 상태신호 생성부(120)는 검출부(110)를 통해 검출되는 트랜지션 정보의 제1 교차시점(T1)에서 COARSE 상태신호를 출력할 수 있다. More specifically, the
또한, COARSE 상태신호에 따라 후술될 디지털 로직부(130)를 통해 제어전압(VC)이 조절된 경우, 상태신호 생성부(120)는 COARSE 상태신호를 MIDDLE 상태신호로 전이(TRAN)하여 MIDDLE 상태신호를 출력할 수 있다. In addition, when the control voltage (V C ) is adjusted through the
또한, MIDDLE 상태신호에 따라 후술될 디지털 로직부(130)를 통해 제어전압(VC)이 조절된 경우, 상태신호 생성부(120)는 MIDDLE 상태신호를 FINE 상태신호로 전이하여 FINE 상태신호를 출력할 수 있다. In addition, when the control voltage (V C ) is adjusted through the
일 실시예에 따라, 상태신호 생성부(120)는 데드존 크로싱정보에 기초하여, FINE 상태신호를 COARSE 상태신호로 전이(TRAN)할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상태신호 생성부(120)는 검출부(110)를 통해 검출된 데드존 크로싱정보에 기초하여, 데드존 크로싱정보의 제1 교차시점(T1)에서, FINE 상태신호를 COARSE 상태신호로 전이(TRAN)하여 디지털 로직부(130)에 출력할 수 있다. According to an embodiment, the
다른 실시예에 따라, 상태신호 생성부(120)는 상태신호 생성부(120)는 도 7에 도시된 카운터(140)를 통해 카운트된 횟수에 기초하여 FINE 상태신호를 MIDDLE 상태신호로 전이(TRAN)할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 7에 도시된 카운터(140)가 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 연속적으로 기설정된 횟수 이상 카운트할 때, 상태신호 생성부(120)는 FINE 상태신호를 MIDDLE 상태신호로 전이(TRAN)하여 디지털 로직부(130)에 출력할 수 있다. 예를 들면, 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN) 중 어느 하나의 신호가 8회 이상 연속적으로 카운트될 때, 상태신호 생성부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, FINE 상태신호를 MIDDLE 상태신호로 전이(TRAN)하여 디지털 로직부(130)에 출력할 수 있다. 이하, 도 7에서, 카운터(140)에 대해 보다 구체적으로 설명한다. According to another embodiment, the state
다음으로, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 어느 하나의 상태신호를 출력받고, 어느 하나의 상태신호에 대응되는 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. Next, the
실시예에 따라, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 출력받는 COARSE 상태신호에 응답하여 제어전압(VC)을 적응형 SAR 알고리즘(Adaptive SAR-based Algorithm, ASA)을 통해 조절할 수 있다. 여기서, 적응형 SAR 알고리즘(ASA)은 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘(MSB First-Track Algorithm)과 Modified LSB-FT 알고리즘(LSB First-Track Algorithm) 중 어느 하나의 알고리즘이 선택적으로 적용되는 알고리즘일 수 있다. According to an embodiment, the
도 4에 도시된 바와 같이, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 출력받는 COARSE 상태신호에 응답하여, COARSE 상태신호에 대응되는 적응형 SAR 알고리즘(Adaptive SAR-based Algorithm, ASA)을 선택하며, 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘과 Modified LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 디지털 로직부(130)는 최상위 제어코드(VG)에 대응되는 제어코드 VC<10:3>, 최하위 제어코드(VL)에 대응되는 제어코드 VC<15:0> 및 미들 제어코드(VM)에 대응되는 제어코드 VC<2:3>를 조절할 수 있다. As shown in FIG. 4, the
보다 구체적으로, 디지털 로직부(130)는 트랜지션 정보가 헤비 트랜지션 상태인 경우, MSB-FT 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 초기화동작, 비교동작, 설정동작 및 완료동작을 차례로 수행하여, 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. More specifically, when the transition information is in a heavy transition state, the
먼저, 초기화동작은 출력전압(VO)과 목표전압(VT) 간의 대소 여부에 따라, 제어전압(VC)을 기설정된 제어코드로 초기화하는 동작일 수 있다. 예를 들면, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 큰 경우, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)을 기설정된 제어코드인 '10000000'로 초기화하고, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 작은 경우, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)을 기설정된 제어코드인 '011111111'으로 초기화할 수 있다. First, the initialization operation may be an operation of initializing the control voltage V C with a preset control code according to whether the output voltage V O and the target voltage V T are large or small. For example, when the output voltage (V O ) is greater than the target voltage (V T ), the
그런 다음, 비교동작은 상기 기설정된 제어코드의 최상위 비트를 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)에 따라, 변경 또는 유지하는 동작일 수 있다. 예를 들면, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 작고, 카운터(140)를 통해 다운 신호(DN)가 카운트된 경우, 디지털 로직부(130)는 '011111111'을 최상위 비트 '0'을 '1'로 변경하고, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 작고, 카운터(140)를 통해 업 신호(UP)가 카운트된 경우, 0'을 그대로 유지할 수 있다. Then, the comparison operation may be an operation of changing or maintaining the most significant bit of the preset control code according to an up signal (UP) or a down signal (DN). For example, when the output voltage V O is smaller than the target voltage V T and the down signal DN is counted through the
그런 다음, 설정동작은 최상위 비트 다음의 하위 비트를 출력전압(VO)과 목표전압(VT) 간의 대소 여부에 따라, 0 또는 1로 설정하는 동작일 수 있다. 예를 들면, 출력전압(VO)이 '011111111'이고, 목표전압(VT)이 '111000000'인 경우, 디지털 로직부(130)는 출력전압(VO)의 최상위 비트 다음의 하위 비트 '1'('011111111')을 '0'으로 설정할 수 있다. Then, the setting operation may be an operation of setting the lower bit after the most significant bit to 0 or 1 depending on whether the output voltage V O and the target voltage V T are large or small. For example, if the output voltage (V O ) is '011111111' and the target voltage (V T ) is '111000000', the
이후, 완료동작은 다음의 하위 비트 '1'('011111111')부터 비교동작과 설정동작을 최하위 비트까지 수행하는 동작일 수 있다. Thereafter, the completion operation may be an operation of performing a comparison operation and a setting operation from the next lower bit '1'('0 1 1111111') to the least significant bit.
또한, 디지털 로직부(130)는 트랜지션 정보가 마일드 트랜지션 상태인 경우, Modified LSB-FT 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 초기화동작, 설정동작, 비교동작 및 완료동작을 차례로 수행하여, 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. 여기서, 초기화동작을 P1 phase, 설정동작과 비교동작을 P2 phase 및 완료동작을 P3 phase로 분류하여 정의할 수 있다. In addition, when the transition information is in a mild transition state, the
먼저, 초기화동작(P1 phase)은 제어전압(VC)의 비트들을 초기화할 때, 기설정된 룩업 테이블로부터 기존에 가지고 있던 제어전압(VC)의 상위 비트들에 대응되는 초기화코드를 검출하여 제어전압(VC)의 제어코드로 초기화하는 동작일 수 있다. First, the setup operation (P1 phase) is to detect the initialization code corresponding to the high order bits of the control voltage (V C) that has an existing from, a predetermined look-up table when initializing the bits of the control voltage (V C) control It may be an operation of initializing with a control code of voltage V C.
다음의 표 1은 기설정된 룩업 테이블에 대한 실시 예이다. Table 1 below is an example of a preset lookup table.
상위비트들Of control voltage
Upper bits
상위비트들Of control voltage
Upper bits
표 1에 도시된 바와 같이, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)의 최상위 비트부터 4번째 상위비트까지의 상위비트들에 대응되는 초기화코드들을 가지는 기설정된 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 즉, 디지털 로직부(130)는 Modified LSB-FT 알고리즘을 이용하는 경우, 기설정된 룩업 테이블로부터 제어전압(VC)의 상위 비트들에 대응되는 초기화코드를 검출하여 제어전압(VC)의 제어코드로 초기화할 수 있다. As shown in Table 1, the
이때, 표 1은 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 작은 경우의 일 예이며, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 큰 경우, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)의 상위비트들의 상태를 변환하고, 변환된 상위비트들에 대응되는 초기화코드를 기설정된 룩업 테이블로부터 검출하며, 검출된 초기화코드의 상태를 변환하여, 제어전압(VC)의 제어코드로 초기화할 수 있다. At this time, Table 1 is an example when the output voltage (V O ) is smaller than the target voltage (V T ), and when the output voltage (V O ) is greater than the target voltage (V T ), the
예를 들면, 출력전압(VO)이 목표전압(VT)보다 크고, 제어전압(VC)의 상위비트가 '1101'인 경우, 디지털 로직부(130)는 상위비트 '1101'의 '0'을 '1'로, '1'을 '0'으로 변환하고, 변환된 상위비트 '0010'에 대응되는 초기화코드 '001111111'를 검출하고, 검출된 초기화코드 '001111111'에서, '0'을 '1'로, '1'을 '0'으로 변환하여, 110000000'을 제어전압(VC)의 제어코드로 초기화할 수 있다. For example, when the output voltage (V O ) is greater than the target voltage (V T ) and the upper bit of the control voltage (V C ) is '1101', the
다음으로, 설정동작(P2 phase)은 출력전압(VO)과 목표전압(VT) 간의 대소 여부에 따라, 제어코드를 최하위 비트부터 최상위 비트까지 0 또는 1로 차례대로 설정하는 동작일 수 있다. Next, the setting operation (P2 phase) may be an operation of sequentially setting the control code from the least significant bit to the most significant bit in 0 or 1 depending on whether the output voltage V O and the target voltage V T are large or small. .
예를 들면, 제어코드가 '11011000'이고, 목표전압(VT)이 '11100000'인 경우, 디지털 로직부(130)는 제어코드 '11011000'의 최하위 비트부터 최상위 비트까지 '0'을 '1'로 차례대로 변경하고, 제어코드가 '11011011'이고, 목표전압(VT)이 '10000000'인 경우, 최하위 비트부터 최상위 비트까지 '1'을 '0'으로 차례대로 변경하는 설정동작을 수행할 수 있다. For example, when the control code is '11011000' and the target voltage (V T ) is '11100000', the
일 실시예에 따라, 제어코드가 나머지 비트들과 상태가 다른 하나의 비트로 설정될 때, MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고, 설정동작은 다른 하나의 비트 다음의 하위비트들에 대해 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 완료동작인 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 적용하여 완료할 수 있다. According to an embodiment, when the control code is set to one bit whose state is different from the remaining bits, the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm is completed, and the setting operation is performed on the lower bits after the other bit. -It can be completed by applying the setting operation of the MSB-FT algorithm, which is the completion operation of the FT algorithm.
다음의 표 2는 Modified LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 설명하기 위한 실시 예이다. Table 2 below is an embodiment for explaining the setting operation of the Modified LSB-FT algorithm.
(카운팅 회수)Number of control code changes
(Counting number)
표 2의 제1 실시예에 기재된 바와 같이, 제어코드 '11011111'가 나머지 비트들과 상태가 다른 하나의 비트로 설정될 때, 디지털 로직부(130)는 다른 하나의 비트 '0' 다음의 하위비트들 '11111'에 대해 0 카운팅 횟수부터, MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 적용할 수 있다. 즉, 디지털 로직부(130)가 Modified LSB-FT 알고리즘을 통해 동작할 때, MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 적용하는 설정동작은, Modified LSB-FT 알고리즘의 설정동작과 비교동작을 완료한 이후에, Modified LSB-FT 알고리즘의 완료동작에 적용함을 의미할 수 있다. As described in the first embodiment of Table 2, when the control code '11 0 11111' is set to one bit whose state is different from that of the remaining bits, the
이후, 디지털 로직부(130)는 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 통해 설정된 비트 다음의 하위비트들에 대해 5 카운팅 횟수까지, MSB-FT 알고리즘을 통해 제어코드를 목표제어전압(VTC)으로 조절하는 동작일 수 있다. Thereafter, the
다른 실시예에 따라, 제어코드와 목표제어전압(VTC) 간의 기설정된 트랜지션 경계(Transiton Boundary)내에 변화할 수 있는 비트들의 마지막 비트가 제어코드에 설정될 때, Modified LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고, 마지막비트의 다음의 하위비트들에 대해 Modified LSB-FT 알고리즘의 완료동작인 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 적용할 수 있다. According to another embodiment, when the last bit of bits that can change within a preset transition boundary between the control code and the target control voltage (V TC ) is set in the control code, the setting operation of the Modified LSB-FT algorithm After finishing, the MSB-FT algorithm setting operation, which is the completion operation of the Modified LSB-FT algorithm, can be applied to the lower bits following the last bit.
표 2의 제1 실시예에 기재된 바와 같이, 설정동작에서, 제어코드와 목표제어전압(VTC) 간의 기설정된 트랜지션 경계(Transiton Boundary) 내에서 변화할 수 있는 비트들 '00011111'의 마지막 비트 '00011111'가 설정되는 경우, 마지막 비트의 다음 하위비트들 '00011111'에 대해 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 적용할 수 있다. As described in the first embodiment of Table 2, in the setting operation, bits that can change within a preset transition boundary between the control code and the target control voltage (V TC ), the last bit of '00 011111 ' When '00 0 11111' is set, the setting operation of the MSB-FT algorithm can be applied to the next lower bits '000 11111 ' of the last bit.
다음으로, 비교동작은 제어코드가 비트마다 차례대로 설정동작을 통해 설정될 때, 제어코드와 목표제어전압(VTC)을 비교하는 동작일 수 있다. Next, the comparison operation may be an operation of comparing the control code and the target control voltage V TC when the control code is set through the setting operation in turn for each bit.
예를 들면, 제어코드가 '11011000'이고, 목표제어전압(VTC)이 '11100000'인 경우, 설정동작을 통해 제어코드가 '11011001', '11011011', '11011111'로 변경될 때, 디지털 로직부(130)는 목표제어전압(VTC) '11100000'와 비교할 수 있다. For example, if the control code is '11011000' and the target control voltage (V TC ) is '11100000', when the control code is changed to '11011001', '11011011', '11011111' through the setting operation, digital The
이후, 완료동작은 비교동작에서 제어코드와 목표제어전압(VTC) 간의 대소가 변경되는 것이 판단될 때, 설정동작을 통해 설정된 비트 다음의 하위비트 부터 최하위 비트까지 MSB-FT 알고리즘을 통해 제어코드를 목표제어전압(VTC)으로 조절하는 동작일 수 있다. Thereafter, the completion operation is the control code through the MSB-FT algorithm from the lower bit after the bit set through the setting operation to the least significant bit after the bit set through the setting operation when it is determined that the magnitude between the control code and the target control voltage (V TC ) changes in the comparison operation. It may be an operation of adjusting to the target control voltage (V TC ).
다른 실시예에 따라, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 출력받는 FINE 상태신호에 응답하여, 제어전압(VC)을 배럴 쉬프터 알고리즘(Barrel Shifter Algorithm)을 통해 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따라, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 출력받는 MIDDLE 상태신호에 응답하여, 제어전압(VC)을 LSB-FT 알고리즘(LSB First-Track Algorithm)을 통해 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. 이에, 디지털 로직부(130)는 COARSE 상태와 FINE 상태 사이에서 조절되는 제어전압(VC)을 LSB-FT 알고리즘(LSB First-Track Algorithm)을 통해 매끄럽게 전환시킬 수 있고, 데드존으로 발생하는 DC 정확성의 문제를 감소시킬 수 있다. According to another embodiment, the
본 출원의 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터(10)는 검출부(110)를 통해 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)을 비교하여 트랜지션 정보를 검출할 수 있다. 이때, 디지털 LDO 레귤레이터(10)는 상태신호 생성부(120)를 통해 트랜지션 정보와 제어전압에 기초하여, COARSE 상태신호을 출력할 수 있다. 그런 다음, 디지털 LDO 레귤레이터(10)는 디지털 로직부(130)를 통해 COARSE 상태신호에 대응되는 적응형 SAR 알고리즘(ASA)을 통해 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 디지털 LDO 레귤레이터(10)는 종래의 SAR 알고리즘을 통해 발생하는 초기화 손실과 제어전압(VC)의 스위칭동작을 보다 더 감소시킬 수 있다. The
도 5는 본 출원의 다른 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터(11)의 블록도이고, 도 6은 도 5의 디지털 LDO 레귤레이터(11)의 실시 예이다. 5 is a block diagram of a
도 5와 도 6을 참조하면, 디지털 LDO 레귤레이터(11)는 메인 컨트롤러(100), 파워 어레이(200), 클럭생성기(400) 및 동적비교기(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 컨트롤러(100)와 파워 어레이(200)는 도 1에서 설명된 기능과 구성이 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 5 and 6, the
먼저, 동적 비교기(300)는 파워 어레이(200)를 통해 출력전압(VO)을 출력받고, 출력전압(VO)과 목표전압(VT)을 비교할 수 있다. 그런 다음, 동적 비교기(300)는 출력전압(VO)과 목표전압(VT) 간의 비교 결과에 따라, 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 생성할 수 있다. 그런 다음, 동적 비교기(300)는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 클럭생성기(400)와 메인 컨트롤러(100)에 출력할 수 있다. First, the
다음으로, 클럭생성기(400)는 클럭을 생성하여, 메인 컨트롤러(100)와 동적비교기(400)에 제공할 수 있다. 즉, 클럭생성기(400)가 클럭을 동적 비교기(300)에 제공하기 때문에, 동적 비교기(300)는 클럭에 응답하여, 파워 어레이(200)를 통해 출력받는 출력전압(VO)과 목표전압(VT)을 주기적으로 비교하여 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 메인 컨트롤러(100)와 클럭생성기(400)에 출력할 수 있다. 또한, 클럭생성기(400)가 클럭을 메인 컨트롤러(100)에 제공하기 때문에, 메인 컨트롤러(100)는 클럭에 응답하여, 동적 비교기(300)로부터 출력전압(VO)에 대한 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 전송받고, 파워 어레이(200)를 통해 출력전압(VO)을 출력받을 수 있다. Next, the
도 7은 본 출원의 다른 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터(12)의 블록도이다. 7 is a block diagram of a
도 1 내지 도 7을 참조하면, 디지털 LDO 레귤레이터(12)는 메인 컨트롤러(100), 파워 어레이(200), 클럭생성기(400) 및 동적비교기(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 파워 어레이(200), 클럭생성기(400) 및 동적비교기(400)는 도 5에서 설명된 기능과 구성이 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 1 to 7, the
먼저, 메인 컨트롤러(100)는 카운터(140)를 더 포함할 수 있다. First, the
여기서, 카운터(140)는 동적비교기(400)를 통해 출력되는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 카운트할 수 있다. Here, the
실시예에 따라, 디지털 로직부(130)가 제어전압(VC)을 LSB-FT 알고리즘 및 MSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 통해 조절할 때, 카운터(140)는 디지털 로직부(130)의 초기화동작 이후 비트변경 횟수를 카운트할 수 있다. 즉, 본 출원에서, 카운트 동작이라 함은, 제어전압(VC)의 조절동작 횟수를 의미할 수 있다. According to the embodiment, when the
이때, FINE 상태신호가 디지털 로직부(130)에 출력되고, 동적비교기(400)를 통해 출력된 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN) 중 어느 하나가 기설정된 횟수 이상 연속적으로 카운트되는 경우, 상태신호 생성부(120)는 FINE 상태신호를 MIDDLE 상태신호로 전이하여 디지털 로직부(130)에 MIDDLE 상태신호를 출력할 수 있다. At this time, when the FINE status signal is output to the
도 8은 도 1의 검출부(110)에 대한 실시 예이다. 8 is an embodiment of the
도 8을 참조하면, 검출부(110)는 제1 검출부(111) 및 제2 검출부(112), 딜레이부(113) 및 판단부(114)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the
먼저, 제1 검출부(111)는 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2), 한쌍의 플립플롭(111_3, 111_4) 및 제1 OR 게이트(111_5)를 포함할 수 있다. First, the
보다 구체적으로, 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2)는 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)과 출력전압(VO)을 비교하여, 비교 결과에 상응하는 출력신호를 한쌍의 플립플롭(111_3, 111_4)에 출력할 수 있다. 여기서, 비교 결과에 상응하는 출력신호는 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T1)일 수 있다. 즉, 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2)는 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)이 형성한 제1 데드존을 비교하여, 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T1)을 검출하는 Static Comparator일 수 있다. More specifically, the pair of static comparators 111_1 and 111_2 compares the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1 with the output voltage V O , and outputs an output signal corresponding to the comparison result as a pair of flip-flops 111_3 , 111_4). Here, the output signal corresponding to the comparison result may be the first crossing point T1 of the dead zone crossing information for the output voltage V O. That is, the pair of static comparators 111_1 and 111_2 compares the output voltage V O and the first dead zone formed by the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1, and the dead zone for the output voltage V O It may be a static comparator that detects a first intersection point T1 of zone crossing information.
이때, 한쌍의 플립플롭(111_3, 111_4)은 기설정된 전압을 입력신호로 전송받고, 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2)를 통해 출력받는 출력신호를 트리거 신호로 입력받아 출력된 출력값을 제1 OR 게이트(111_5)로 전송할 수 있다. At this time, the pair of flip-flops 111_3 and 111_4 receives a preset voltage as an input signal and receives the output signal output through the pair of static comparators 111_1 and 111_2 as a trigger signal, and the output value is first ORed. It can be transmitted to the gate 111_5.
그런 다음, 제1 OR 게이트(111_5)는 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2) 중 어느 하나의 비교기를 통해 검출된 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T1)에 기초하여, 동작신호(VA)를 출력할 수 있다. 여기서, 동작신호(VA)는 제2 검출부(112), 딜레이부(113) 및 판단부(114)를 동작시키기 위한 신호일 수 있다. 즉, 제1 검출부(111)는 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T1)에서 동작신호(VA)를 생성할 수 있다.Then, the first OR gate 111_5 is at the first crossing point T1 of the deadzone crossing information for the output voltage V O detected through any one of the pair of static comparators 111_1 and 111_2. Based on this, the operation signal VA may be output. Here, the operation signal VA may be a signal for operating the
즉, 출력전압(VO)이 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)을 통해 형성된 제1 데드존을 벗어날 때, 제1 검출부(111)는 한쌍의 정적 비교기(111_1, 111_2)를 통해 동작신호(VA)를 출력할 수 있다. That is, when the output voltage V O is out of the first dead zone formed through the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1, the
다음으로, 제2 검출부(112)는 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2) 및 제2 OR 게이트(112_3)를 포함할 수 있다. Next, the
먼저, 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2)는 동작신호(VA)에 응답하여, 제2 한쌍의 기준전압(VREFH2, VREFL2)과 출력전압(VO)을 비교하고, 비교 결과에 상응하는 출력신호(D2)를 제2 OR 게이트(112_3)에 출력할 수 있다. First, the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 compares the second pair of reference voltages VREFH2 and VREFL2 with the output voltage V O in response to the operation signal VA, and an output signal corresponding to the comparison result (D2) may be output to the second OR gate 112_3.
여기서, 비교 결과에 상응하는 출력신호(D2)는 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)일 수 있다. 즉, 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2)는 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)을 비교하여, 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)을 검출할 수 있다. 이에, 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2)는 출력전압(VO)과 제2 한쌍의 기준전압(VREFH2, VREFL2)을 비교하여, 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)을 검출하는 한쌍의 정적 비교기를 대체함으로써, 전력소모를 감소시킬 수 있다. Here, the output signal D2 corresponding to the comparison result may be a second intersection point T2 of dead zone crossing information with respect to the output voltage V O. That is, the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 compares the output voltage V O with the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1, and the second crossing of the dead zone crossing information for the output voltage V O The time point T2 can be detected. Accordingly, the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 compares the output voltage V O with the second pair of reference voltages VREFH2 and VREFL2, and the second crossing of the dead zone crossing information for the output voltage V O By replacing a pair of static comparators that detect the time point T2, power consumption can be reduced.
보다 구체적으로, 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2)는 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1) 중 어느 하나의 기준전압 간의 차이에 따라, 클럭 신호(CLK)를 기준으로, 출력신호(D2)의 지연이 달라지는 Dynamic Comparator일 수 있다. 예를 들면, 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1) 중 어느 하나의 기준전압 간의 차이가 큰 경우, 출력신호(D2)의 지연은 짧아지고, 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1) 중 어느 하나의 기준전압 간의 차이가 작은 경우, 출력신호(D2)의 지연은 길어질 수 있다. 즉, 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2)는 동작신호(VA)를 클럭 신호(CLK)로 입력받아, 출력전압(VO)과 제1 한쌍의 기준전압(VREFH1, VREFL1)을 비교하여, 비교 차이에 따라, 동작신호(VA)를 기준으로 출력신호(D2)의 지연이 달라지는 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)을 검출할 수 있다. More specifically, the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 is based on the clock signal CLK according to the difference between the output voltage V O and the reference voltage of any one of the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1. As a result, it may be a dynamic comparator in which the delay of the output signal D2 is different. For example, when the difference between the output voltage V O and the reference voltage of any one of the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1 is large, the delay of the output signal D2 becomes short and the output voltage V O ) And the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1, if the difference between one of the reference voltages is small, the delay of the output signal D2 may increase. That is, the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 receives the operation signal VA as the clock signal CLK, compares the output voltage V O with the first pair of reference voltages VREFH1 and VREFL1, and compares According to the difference, the second crossing point T2 of the dead zone crossing information for the output voltage V O at which the delay of the output signal D2 is different based on the operation signal VA may be detected.
그런 다음, 제2 OR 게이트(112_3)는 한쌍의 동적 비교기(112_1, 112_2) 중 어느 하나의 동적 비교기를 통해 검출된 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)에 기초하여, 상승펄스(VD2)를 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, 상승펄스(VD2)는 동작신호(VA)로부터 일정시간 지연된 신호일 수 있다. 즉, 제2 검출부(112)는 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)에서 상승펄스(VD2)를 생성할 수 있다.Then, the second OR gate 112_3 is a second intersection point T2 of dead zone crossing information for the output voltage V O detected through any one of the pair of dynamic comparators 112_1 and 112_2 On the basis of, it is possible to generate and output the rising pulse VD2. Here, the rising pulse VD2 may be a signal delayed for a predetermined time from the operation signal VA. That is, the
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, FINE 상태신호가 상태신호 생성부(120)를 통해 디지털 로직부(130)에 출력되고, 동작신호(VA)가 제1 검출부(111)를 통해 생성된 경우, 상태신호 생성부(120)는 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T1)에서, FINE 상태신호를 COARSE 상태신호로 전이하여 디지털 로직부(130)에 COARSE 상태신호를 전송할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 1, when the FINE status signal is output to the
다시 도 8을 참조하면, 딜레이부(113)는 복수의 딜레이 셀들(113_11~113_1N)과 커패시터 어레이(113_2)를 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 8, the
먼저, 복수의 딜레이 셀들(113_11~113_1N)은 제1 검출부(111)를 통해 출력받는 동작신호(VA)를 디지털적으로 딜레이시켜, 동작신호(VA)에 대한 지연신호(VD1)를 출력할 수 있다. 이때, 커패시터 어레이(113_2)는 복수의 딜레이 셀들(113_11~113_1N) 사이에 위치하여, 동작신호(VA)에 대한 지연신호(VD1)의 지연정도를 조절할 수 있다. First, the plurality of delay cells 113_11 to 113_1N digitally delay the operation signal VA output through the
즉, 딜레이부(113)는 제1 검출부(111)를 통해 출력받는 동작신호(VA)를 복수의 딜레이 셀들(113_11~113_1N)과 커패시터 어레이(113_2)를 통해 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호(VD1)를 생성할 수 있다. That is, the
이후, 판단부(114)는 D 플립플롭(114_1)을 포함하고, 제2 검출부(112) 및 딜레이부(113)와 전기적으로 연결되어, 지연신호(VD1)와 상승펄스(VD2)를 전송받을 수 있다. 이때, D 플립플롭(114_1)은 지연신호(VD1)를 입력신호로 전송받고, 상승펄스(VD2)를 트리거신호로 전송받아 출력전압(VO)에 대한 기울기정보에 대응되는 출력신호(1 또는 0)를 출력할 수 있다. Thereafter, the
이렇게, 판단부(114)는 지연신호(VD1)와 상승펄스(VD2)에 기초하여, 출력전압(VO)에 대한 기울기정보를 판단할 수 있다. 예를 들면, 판단부(114)는 D 플립플롭(114_1)을 통해 출력된 출력신호가 0인 경우, 출력전압(VO)에 대한 기울기정보를 헤비 트랜지션 상태로 판단할 수 있다. 또한, 판단부(114)는 플립플롭(114_1)을 통해 출력된 출력신호가 1인 경우, 출력전압(VO)에 대한 기울기정보를 마일드 트랜지션 상태로 판단할 수 있다. In this way, the
즉, 검출부(110)는 제1 검출부(111)를 통해 제1 교차시점(T1)을 검출하고, 제2 검출부(112)를 통해 제2 교차시점(T2)을 검출하여, 데드존크로싱 정보를 검출할 수 있다. 또한, 검출부(110)는 판단부(114)를 통해 출력전압(VO)에 대한 기울기정보에 대응되는 출력신호를 1 또는 0으로 출력할 수 있다. 이에, 검출부(110)는 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)과 비교하여, 출력전압(VO)에 대한 데드존크로싱 정보 및 출력전압(VO)에 대한 기울기 정보를 포함하는 트랜지션 정보를 검출할 수 있다. That is, the
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 디지털 LDO 레귤레이터(10)의 동작 프로세스이다. 9 is an operation process of the
도 1 내지 도 9를 참조하면, 먼저, S110 단계에서, 파워 어레이(200)는 메인 컨트롤러부터 인가받는 제어전압(VC)에 기초하여, 출력전압(VO)을 출력할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 9, first, in step S110, the
이때, S120 단계에서, 검출부(110)는 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)을 비교하여 트랜지션 정보를 검출할 수 있다. In this case, in step S120, the
그런 다음, S130 단계에서, 상태신호 생성부(120)는 트랜지션 정보와 제어전압(VC)에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력할 수 있다. Then, in step S130, the
이후, S140 단계에서, 디지털 로직부(130)는 하나의 상태신호에 대응되는 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절하고, 파워 어레이(200)에 출력할 수 있다. Thereafter, in step S140, the
도 10은 도 5의 디지털 LDO 레귤레이터(11)의 동작 프로세스이다. 10 is an operation process of the
도 1 내지 도 10을 참조하면, 먼저, S210 단계에서, 클럭생성기(400)는 클럭을 생성하여, 메인 컨트롤러(100) 및 동적비교기(300)에 제공할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 10, first, in step S210, the
이때, S220 단계에서, 메인 컨트롤러(100)는 클럭을 제공받아, 기설정된 제어전압(VC)을 파워 어레이(200)에 인가할 수 있다. In this case, in step S220, the
그런 다음, S230 단계에서, 파워 어레이(200)는 메인 컨트롤러(100)로부터 인가받는 제어전압(VC)에 응답하여, 출력전압(VO)을 메인 컨트롤러(100)의 검출부(110)와 동적비교기(300)에 출력할 수 있다.Then, in step S230, the
그런 다음, S240 단계에서, 동적비교기(300)는 클럭을 제공받아 출력전압(VO)과 목표출력전압(VT)을 비교하여 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN) 중 어느 하나의 신호를 클럭생성기(400) 및 메인 컨트롤러(100)에 출력할 수 있다. 이때, 클럭생성기(400)는 어느 하나의 신호에 따라 클럭의 위상을 조절할 수 있다. Then, in step S240, the
이때, S250 단계에서, 검출부(110)는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN) 중 어느 하나의 신호에 응답하여, 출력전압(VO)과 적어도 하나 이상의 기준전압(VREFH1, VREFL1, VREFH2, VREFL2)을 비교하고, 트랜지션 정보를 검출할 수 있다. At this time, in step S250, the
그런 다음, S260 단계에서, 상태신호 생성부(120)는 트랜지션 정보와 제어전압(VC)에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력할 수 있다. Then, in step S260, the
그런 다음, S270 단계에서, 디지털 로직부(130)는 상태신호 생성부(120)를 통해 CCOARSE 상태신호를 출력받는 경우, CCOARSE 상태신호에 대응되는 적응형 SAR 알고리즘(ASA)을 선택할 수 있다. Then, in step S270, when receiving the CCOARSE state signal through the
이때, S280 단계에서, 디지털 로직부(130)는 검출부(11)를 통해 출력받는 트랜지션 정보가 헤비 트랜지션 상태인지 또는 마일드 트랜지션 상태인지를 판단하고, 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘 및 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 통해 제어전압(VC)을 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. At this time, in step S280, the
일 실시예에 따라, 트랜지션 정보가 헤비 트랜지션 상태로 판단된 경우, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)에 대해 MSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 비교동작, 설정동작 및 완료동작을 차례로 수행하여 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. According to an embodiment, when it is determined that the transition information is in the heavy transition state, the
다른 실시예에 따라, 트랜지션 정보가 마일드 트랜지션 상태로 판단된 경우, 디지털 로직부(130)는 제어전압(VC)에 대해 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 설정동작, 비교동작 및 완료동작을 차례로 수행하여, 목표제어전압(VTC)으로 조절할 수 있다. According to another embodiment, when the transition information is determined to be in the mild transition state, the
이후, S290 단계에서, 파워 어레이(200)는 디지털 로직부(130)를 통해 조절된 제어전압(VC)에 기초하여, 레귤레이션된 출력전압(VO)을 출력할 수 있다.Thereafter, in step S290, the
도 11은 도 5의 검출부(110)의 실시예에 따른 동작 프로세스이다. 11 is an operation process according to the embodiment of the
도 1 내지 도 11을 참조하면, 먼저, S310 단계에서, 제1 검출부(111)는 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점(T)을 검출하고, 제1 교차시점(T)에서 동작신호(VA)를 생성할 수 있다. 1 to 11, first, in step S310, the
그런 다음, S320 단계에서, 제2 검출부(112)는 동작신호에 응답하여, 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점(T2)을 검출하고, 제2 교차시점(T2)에서 상승펄스(VD2)를 생성할 수 있다. Then, in step S320, in response to the operation signal, the
이때, S330 단계에서, 딜레이부(113)는 딜레이 셀들(113_11~113_1N)과 커패시터 어레이(113_2)를 통해 상기 동작신호를 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호(VD1)를 생성할 수 있다. In this case, in step S330, the
이후, S340단계에서, 판단부(114)는 지연신호(VD1)와 상승펄스(VD2)에 기초하여, 출력전압(VO)에 대한 기울기정보를 판단할 수 있다. 여기서, 출력전압(VO)에 대한 기울기정보는 마일드 트랜지션 상태 또는 헤비 트랜지션 상태 중 어느 하나의 트랜지션 상태에 대응될 수 있다. Thereafter, in step S340, the
본 출원은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present application has been described with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings, this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other exemplary embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present application should be determined by the technical idea of the attached registration claims.
10, 11, 12: 디지털 LDO 레귤레이터
100: 메인 컨트롤러
110: 검출부
120: 상태신호 생성부
130: 디지털 로직부
140: 카운터
200: 파워 어레이
300: 동적 비교기
400: 클럭 생성기10, 11, 12: digital LDO regulator
100: main controller
110: detection unit
120: status signal generator
130: digital logic unit
140: counter
200: power array
300: dynamic comparator
400: clock generator
Claims (20)
상기 메인 컨트롤러부터 인가받는 제어전압에 기초하여 출력전압을 출력하는 파워 어레이를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는, 상기 출력전압과 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하여 상기 출력전압에 대한 트랜지션 정보를 검출하는 검출부;
상기 트랜지션 정보와 상기 제어전압에 기초하여, COARSE, FINE 및 MIDDLE 중 하나의 상태신호를 출력하는 상태신호 생성부; 및
상기 COARSE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 적응형 SAR 알고리즘을 통해 조절하는 디지털 로직부를 포함하고,
상기 적응형 SAR 알고리즘은, 상기 트랜지션 정보에 따라, MSB-FT 알고리즘과 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘이 선택적으로 적용되는 디지털 LDO 레귤레이터. Main controller; And
And a power array that outputs an output voltage based on a control voltage applied from the main controller,
The main controller may include: a detector configured to compare the output voltage with at least one reference voltage to detect transition information for the output voltage;
A status signal generator for outputting one of COARSE, FINE, and MIDDLE based on the transition information and the control voltage; And
In response to the COARSE state signal, comprising a digital logic unit for adjusting the control voltage through an adaptive SAR algorithm,
The adaptive SAR algorithm is a digital LDO regulator to which one of an MSB-FT algorithm and a MODIFIED LSB-FT algorithm is selectively applied according to the transition information.
상기 디지털 로직부는, 상기 FINE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 배럴 쉬프터 알고리즘을 통해 조절하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 1,
The digital logic unit, in response to the FINE state signal, a digital LDO regulator to adjust the control voltage through a barrel shifter algorithm.
상기 디지털 로직부는, 상기 MIDDLE 상태신호에 응답하여, 상기 제어전압을 LSB-FT 알고리즘을 통해 조절하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 1,
The digital logic unit is a digital LDO regulator that adjusts the control voltage through an LSB-FT algorithm in response to the MIDDLE state signal.
상기 트랜지션 정보는, 상기 출력전압에 대한 데드존크로싱 정보 및 기울기정보를 포함하고,
상기 데드존크로싱 정보는, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압이 서로 교차하는 시간정보에 대응되고,
상기 기울기정보는, 상기 데드존크로싱 정보에 따라 판단되는 헤비 트랜지션상태 및 마일드 트랜지션상태 중 어느 하나의 트랜지션 상태에 대응되는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 1,
The transition information includes dead zone crossing information and slope information for the output voltage,
The dead zone crossing information corresponds to time information at which the output voltage and the at least one reference voltage cross each other,
The slope information is a digital LDO regulator corresponding to any one of a heavy transition state and a mild transition state determined according to the dead zone crossing information.
상기 디지털 로직부는, 상기 트랜지션 정보가 헤비 트렌지션 상태인 경우, 상기 제어전압에 대해 상기 MSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 비교동작, 설정동작 및 완료동작을 차례로 수행하고,
상기 트랜지션 정보가 마일드 트렌지션 상태인 경우, 상기 제어전압을 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 초기화동작, 설정동작, 비교동작 및 완료동작을 차례로 수행하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 1,
When the transition information is in a heavy transition state, the digital logic unit sequentially performs an initialization operation, a comparison operation, a setting operation and a completion operation of the MSB-FT algorithm with respect to the control voltage,
When the transition information is in a mild transition state, the digital LDO regulator sequentially performs an initialization operation, a setting operation, a comparison operation, and a completion operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm with the control voltage.
상기 디지털 로직부는, 상기 트랜지션 정보에 기초하여, 기설정된 룩업 테이블로부터 상기 제어전압의 상위의 비트들에 대응되는 기설정된 코드를 검출하여 상기 초기화 동작을 수행하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 5,
The digital logic unit, based on the transition information, detects a preset code corresponding to upper bits of the control voltage from a preset lookup table and performs the initialization operation.
상기 디지털 로직부는, 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작 시, 상기 제어전압의 나머지 비트들과 상태가 다른 하나의 비트가 설정될 때, 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고,
상기 다른 하나의 비트 다음의 하위비트들에 대해 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 완료동작인 상기 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 수행하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 5,
The digital logic unit finishes the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm when a bit having a different state from the remaining bits of the control voltage is set during the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm,
A digital LDO regulator performing a setting operation of the MSB-FT algorithm, which is a completion operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm, for lower bits after the other bit.
상기 디지털 로직부는, 상기 제어전압과 목표제어전압 간의 기설정된 트랜지션 경계 내에 변화할 수 있는 비트들의 마지막 비트가 상기 제어전압에 설정될 때, 상기 MODIFIED LSB-FT 알고리즘의 설정동작을 마치고, 상기 마지막 비트의 다음의 하위비트들에 대해 상기 MSB-FT 알고리즘의 설정동작을 수행하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 5,
When the last bit of bits that can change within a preset transition boundary between the control voltage and the target control voltage is set in the control voltage, the digital logic unit finishes the setting operation of the MODIFIED LSB-FT algorithm, and the last bit A digital LDO regulator that performs the setting operation of the MSB-FT algorithm for the next lower bits of.
클럭을 생성하는 클럭생성기; 및
상기 클럭을 제공받고, 상기 출력전압과 목표출력전압을 비교하여, 업 신호 또는 다운 신호를 출력하는 동적 비교기를 더 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는, 상기 클럭을 제공받고, 상기 업 신호 또는 상기 다운 신호를 카운트하는 카운터를 더 포함하며,
상기 카운터는, 상기 초기화동작 이후, 상기 제어전압에 대한 비트변경 횟수를 카운트하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 6,
A clock generator for generating a clock; And
Further comprising a dynamic comparator for receiving the clock, comparing the output voltage and the target output voltage to output an up signal or a down signal,
The main controller further includes a counter receiving the clock and counting the up signal or the down signal,
The counter is a digital LDO regulator that counts the number of bit changes to the control voltage after the initialization operation.
상기 상태신호 생성부는, 상기 FINE 상태신호가 출력되고, 상기 업 신호 또는 상기 다운 신호 중 어느 하나가 기설정된 횟수 이상 연속적으로 카운트되는 경우,
상기 FINE 상태신호를 상기 MIDDLE 상태신호로 전이하여 상기 디지털 로직부에 출력하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 9,
The status signal generation unit, when the FINE status signal is output, and any one of the up signal or the down signal is continuously counted more than a preset number of times,
A digital LDO regulator that transitions the FINE state signal to the MIDDLE state signal and outputs it to the digital logic unit.
상기 검출부는, 상기 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점을 검출하고, 상기 제1 교차시점에서 동작신호를 생성하는 제1 검출부;
상기 동작신호에 응답하여, 상기 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점을 검출하고, 상기 제2 교차시점에서 상승펄스를 생성하는 제2 검출부;
상기 동작신호를 딜레이 셀들과 커패시터 어레이들을 통해 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호를 생성하는 딜레이부; 및
상기 지연신호와 상기 상승펄스에 기초하여, 상기 출력전압의 기울기정보를 판단하는 판단부를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 4,
The detection unit may include: a first detection unit detecting a first intersection point of the dead zone crossing information and generating an operation signal at the first intersection point;
A second detection unit detecting a second intersection point of the dead zone crossing information in response to the operation signal and generating a rising pulse at the second intersection point;
A delay unit for generating a delay signal by digitally delaying the operation signal through delay cells and capacitor arrays; And
A digital LDO regulator including a determination unit determining slope information of the output voltage based on the delay signal and the rising pulse.
상기 상태신호 생성부는, 상기 FINE 상태신호가 출력되는 경우, 상기 제1 교차시점에서, 상기 FINE 상태신호를 상기 COARSE 상태신호로 전이하여 상기 디지털 로직부에 출력하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 11,
When the FINE state signal is output, the state signal generator converts the FINE state signal to the COARSE state signal at the first crossing point and outputs the transition to the COARSE state signal to the digital LDO regulator.
상기 제1 검출부는, 상기 적어도 하나 이상의 기준전압과 상기 출력전압을 비교하는 한쌍의 정적 비교기를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 11,
The first detection unit, a digital LDO regulator including a pair of static comparators for comparing the at least one reference voltage and the output voltage.
상기 제2 검출부는, 상기 동작신호에 응답하여, 상기 출력전압 및 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하는 한쌍의 동적 비교기를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 11,
The second detection unit, in response to the operation signal, a digital LDO regulator including a pair of dynamic comparators for comparing the output voltage and the at least one reference voltage.
상기 판단부는, 상기 지연신호를 입력신호로 전송받고, 상기 상승펄스를 트리거신호로 전송받는 D 플립플롭을 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터. The method of claim 11,
The determination unit is a digital LDO regulator including a D flip-flop receiving the delay signal as an input signal and the rising pulse as a trigger signal.
상기 파워 어레이가 상기 메인 컨트롤러로부터 인가받는 제어전압에 기초하여, 출력전압을 출력하는 단계;
상기 메인 컨트롤러가 상기 출력전압과 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교하여 트랜지션 정보를 검출하는 단계;
상기 메인 컨트롤러가 상기 트랜지션 정보와 제어전압에 기초하여, COARSE, MIDDLE 및 FINE 상태신호 중 하나의 상태신호를 출력하는 단계; 및
상기 메인 컨트롤러가 상기 하나의 상태신호에 대응되는 알고리즘을 통해 상기 제어전압을 목표제어전압으로 조절하는 단계를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법.As a method of operating a digital LDO regulator including a power array and a main controller,
Outputting, by the power array, an output voltage based on a control voltage applied from the main controller;
Detecting, by the main controller, transition information by comparing the output voltage with at least one reference voltage;
Outputting, by the main controller, a status signal of one of COARSE, MIDDLE, and FINE status signals based on the transition information and a control voltage; And
And the main controller adjusting the control voltage to a target control voltage through an algorithm corresponding to the one state signal.
상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 COARSE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 적응형 SAR 알고리즘을 선택하는 단계; 및
상기 트랜지션 정보에 따라, 상기 메인 컨트롤러가 MSB-FT 알고리즘 및 MODIFIED LSB-FT 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 통해 상기 제어전압을 조절하는 단계를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법.The method of claim 16,
The adjusting may include: when the main controller receives the COARSE state signal, selecting an adaptive SAR algorithm for the control voltage; And
And adjusting, by the main controller, the control voltage through one of an MSB-FT algorithm and a MODIFIED LSB-FT algorithm according to the transition information.
상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 FINE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 배럴 쉬프터 알고리즘을 통해 조절하는 단계를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법.The method of claim 16,
The adjusting comprises, when the main controller receives the FINE state signal, adjusting the control voltage through a barrel shifter algorithm.
상기 조절하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러가 상기 MIDDLE 상태신호를 출력받는 경우, 상기 제어전압을 LSB-FT 알고리즘을 통해 조절하는 단계를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법.The method of claim 16,
The adjusting includes, when the main controller receives the MIDDLE status signal, adjusting the control voltage through an LSB-FT algorithm.
상기 트랜지션 정보를 검출하는 단계는, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교를 통해 데드존크로싱 정보의 제1 교차시점을 검출하고, 상기 제1 교차시점에서 동작신호를 생성하는 단계;
상기 동작신호에 응답하여, 상기 출력전압과 상기 적어도 하나 이상의 기준전압을 비교를 통해 상기 데드존크로싱 정보의 제2 교차시점을 검출하고, 상기 제2 교차시점에서 상승펄스를 생성하는 단계;
상기 동작신호를 딜레이 셀들과 커패시터 어레이들을 통해 디지털적으로 딜레이시켜 지연신호를 생성하는 단계; 및
상기 지연신호와 상기 상승펄스에 기초하여, 상기 출력전압의 기울기정보를 판단하는 단계를 포함하는 디지털 LDO 레귤레이터의 동작방법.
The method of claim 16,
The detecting of the transition information may include detecting a first intersection point of dead zone crossing information by comparing the output voltage and the at least one reference voltage, and generating an operation signal at the first intersection point;
Detecting a second crossing point of the dead zone crossing information by comparing the output voltage and the at least one reference voltage in response to the operation signal, and generating a rising pulse at the second crossing point;
Generating a delay signal by digitally delaying the operation signal through delay cells and capacitor arrays; And
And determining slope information of the output voltage based on the delay signal and the rising pulse.
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