A Low-Ripple Charge Pump based on a Parallelized Ring Oscillator with Latches

Abstract

As IoT(Internet of Things) , circuit system also requires a high degree of integration. The power supply is essential for the circuit, and the power supply circuit is also required to be small in size. Switching DC-DC converters or Lin-ear DC-DC converters, also known as power supply circuits, are not suitable for powering integrated circuits because of their large size. In this paper, a high efficiency switched-capacitor based charge pump for integrated circuits is dis-cussed. It also has the advantage of using a multi-phase structure to keep the output voltage constant.|본 논문에서는 출력 전압을 가변하는 병렬 구조의 자가 발진 전압 승압 회로를 제안하였다. 집적회로에 전력을 공급하는 데 있어서 clock 신호가 필수적이었으나, clock 신호 대신 ring oscillator를 이용해 자체적으로 clock신호를 만듦으로써 충전 커패시터에 충전 및 방전이 가능해져 전력 손실을 줄일 수 있다. 또한, multi-phase 구조에 latch를 더해 병렬 연결된 ring oscillator가 서로 반대 위상으로 동작해 output ripple을 줄임으로써 별도의 필터나 LDO 없이 부하에 clean한 DC 전압을 줄 수 있다. 또한, 지연 cell의 지연시간을 조절함으로써 출력 전압 및 해당 부하의 최고 전력 효율을 가지는 지점을 찾을 수 있다. 본 논문에서는 최고 82%의 전력 효율을 달성했고, 최소 output ripple은 출력 전압의 0.15%를 달성하였다.