Lee, Chun Heng (2013) Design And Analysis Of A Fast Transient Voltage Regulator With All Ceramic Output Capacitors For Mobile Microprocessors. [Teaching Resource] (Submitted)
![[img]](http://eprints.usm.my/style/images/fileicons/application_pdf.png)
|
PDF
- Submitted Version
Download (279kB) | Preview |
Abstract
Keperluan untuk mereka bentuk pengatur voltan yang mempunyai tindak balas transien yang cepat didorong oleh kadar transien yang semakin meningkat daripada mikropemproses mudah alih. Oleh itu, mengoptimumkan frekuensi pensuisan pengatur voltan menjadi langkah penting untuk mencapai keseimbangan antara mengekalkan kecekapan pengatur voltan dan meningkatkan tindak balas transien. Kapasitor seramik berlapis telah menjadi lebih popular sebagai kapasitor output pengantara voltan disebabkan oleh saiznya yang kecil dan kos murah. Walaupun topologi penukar buck kekal tidak berubah betahun-tahun, terdapat banyak inovasi dan kejayaan cemerlang dalam peringkat kuasa pengatur voltan dan teknologi kawalan. Selain itu, reka bentuk yang berorientasikan galangan keluaran dan AVP (Penempatan Voltan Automatik) telah diperkenalkan untuk menangani keperluan transien. Banyak kajian juga memberi tumpuan untuk meningkatkan kecekapan pegantara voltage terutama untuk system yang beroperasi dengan bateri. Sebuah pengatur voltan bertindak balas laju yang mempunyai hanya kapasitor output seramik untuk mikropemproses mudah alih dicadangkan dalam kajian ini. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa pengatur voltan yang direka adalah stabil dengan jenis dan bilangan kapasitor seramik berlapisan yang dicadangkan. Lebih penting lagi, keputusan transien juga adalah sehampir dengan keputusan simulasi di mana output pengantara voltan tidak mengalami kelanjakan dan kejatuhan voltan semasa dimuatkan dengan arus dinamik yang bermaknitud 10.5A dalam 1μs. Kesimpulannya, sebuah pengatur voltan dengan tindak balas laju yang mempunyai hanya kapasitor output seramik telah direka dan dianalisis and ia mempunyai tindak balas transien yang lebih baik berbanding dengan reka bentuk asal. Keperluan untuk mereka bentuk pengatur voltan yang mempunyai tindak balas transien yang cepat didorong oleh kadar transien yang semakin meningkat daripada mikropemproses mudah alih. Oleh itu, mengoptimumkan frekuensi pensuisan pengatur voltan menjadi langkah penting untuk mencapai keseimbangan antara mengekalkan kecekapan pengatur voltan dan meningkatkan tindak balas transien. Kapasitor seramik berlapis telah menjadi lebih popular sebagai kapasitor output pengantara voltan disebabkan oleh saiznya yang kecil dan kos murah. Walaupun topologi penukar buck kekal tidak berubah betahun-tahun, terdapat banyak inovasi dan kejayaan cemerlang dalam peringkat kuasa pengatur voltan dan teknologi kawalan. Selain itu, reka bentuk yang berorientasikan galangan keluaran dan AVP (Penempatan Voltan Automatik) telah diperkenalkan untuk menangani keperluan transien. Banyak kajian juga memberi tumpuan untuk meningkatkan kecekapan pegantara voltage terutama untuk system yang beroperasi dengan bateri. Sebuah pengatur voltan bertindak balas laju yang mempunyai hanya kapasitor output seramik untuk mikropemproses mudah alih dicadangkan dalam kajian ini. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa pengatur voltan yang direka adalah stabil dengan jenis dan bilangan kapasitor seramik berlapisan yang dicadangkan. Lebih penting lagi, keputusan transien juga adalah sehampir dengan keputusan simulasi di mana output pengantara voltan tidak mengalami kelanjakan dan kejatuhan voltan semasa dimuatkan dengan arus dinamik yang bermaknitud 10.5A dalam 1μs. Kesimpulannya, sebuah pengatur voltan dengan tindak balas laju yang mempunyai hanya kapasitor output seramik telah direka dan dianalisis and ia mempunyai tindak balas transien yang lebih baik berbanding dengan reka bentuk asal. ________________________________________________________________________________________________________________________ The need to have fast transient response of the voltage regulator is driven by the increasing current slew rate of the mobile microprocessor. Hence, optimizing the switching frequency of the voltage regulator becomes an important step to achieve a balance between preserving the efficiency of the voltage regulator and improving the transient response. Besides, output capacitor solution with multilayer ceramic capacitor has also become more popular due to its small size and cheap cost. Over the years, even though the topology of the buck converter remains unchanged, there are plenty of innovations and breakthroughs in the power stage of the voltage regulator and controller technology. In addition, output impedance oriented design and adaptive voltage positioning (AVP) feature are also introduced to address the transient requirements. Apart from improving the dynamic response of the voltage regulator, many research works also focus on improving the efficiency of the voltage regulator, especially for battery-powered systems. A fast transient voltage regulator with all ceramic output capacitors for mobile microprocessor is proposed in this study. The outcome of the study shows that the voltage regulator designed is stable with the proposed type and number of multilayer ceramic capacitors. More importantly, the actual transient results correlate well with the simulation results where minimal transient droop and overshoot are observed with a dynamic current load step with a slew rate of 10.5A per 1 μs. In conclusion, a fast transient voltage regulator with all ceramic output capacitors is designed and analyzed which proven to have better transient performance compared to the original design on the test board
| Item Type: | Teaching Resource |
|---|---|
| Additional Information: | full text available at http://irplus.eng.usm.my:8080/ir_plus/institutionalPublicationPublicView.action?institutionalItemId=1992 |
| Subjects: | T Technology T Technology > TK Electrical Engineering. Electronics. Nuclear Engineering |
| Divisions: | Kampus Kejuruteraan (Engineering Campus) > Pusat Pengajian Kejuruteraaan Elektrik & Elektronik (School of Electrical & Electronic Engineering) > Thesis |
| Depositing User: | Mrs Norhayati Ismail |
| Date Deposited: | 07 Jun 2018 04:03 |
| Last Modified: | 07 Jun 2018 04:03 |
| URI: | http://eprints.usm.my/id/eprint/40712 |
Actions (login required)
 |
View Item |
