KR100749510B1 - 스위칭 레귤레이터, 이것을 포함하는 전원 회로 및 이차전지의 충전 회로 - Google Patents

스위칭 레귤레이터, 이것을 포함하는 전원 회로 및 이차전지의 충전 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강압형의 스위칭 레귤레이터의 스위칭 트랜지스터로서 PMOS 트랜지스터를 사용한 경우라도, 전용 다이오드를 사용하지 않고 전류의 역류를 방지할 수 있는 스위칭 레귤레이터를 개시한다. 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트에 있어서의 접속의 제어를 행하는 선택 회로가 설치되고, 제어 회로는, 스위칭 트랜지스터의 입력 단자의 전압이 스위칭 트랜지스터의 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 회로를 제어하고, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 회로를 제어한다.

Description

스위칭 레귤레이터, 이것을 포함하는 전원 회로 및 이차 전지의 충전 회로{SWITCHING REGULATOR, POWER SUPPLY CIRCUIT AND SECONDARY CELL CHARGING CIRCUIT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 스위칭 레귤레이터, 스위칭 레귤레이터를 사용한 전원 회로 및 스위칭 레귤레이터를 포함한 이차 전지의 충전 회로에 관한 것으로, 특히 출력 단자에 전압이 인가되는 스위칭 레귤레이터에서의 상기 출력 단자에 접속된 전원으로부터 입력 단자로 전류가 역류하는 것을 방지하는 스위칭 레귤레이터에 관한 것이다.
종래, 강압형의 스위칭 레귤레이터의 스위칭 소자, 리니어 레귤레이터의 전압 제어 소자로서는 PMOS(P-채널 금속 산화물 반도체) 트랜지스터가 많이 사용되고 있다. 또한, 이차 전지의 충전 회로, 복수의 전원 회로의 출력 단자들을 서로 접속하여 부하에 전력을 공급하는 병렬 운전용의 전원 회로, 및 주전원이 오프된 경우에 일시적으로 회로의 백업을 하는 백업 전원 회로에 있어서, PMOS 트랜지스터를 제어 소자로서 이용한 전원 회로가 사용되고 있었다.
PMOS 트랜지스터를 사용한 이들 전원 회로에서, 이러한 전원 회로의 출력단에 다른 전원 회로로부터의 전압이 인가되는 경우, 입력단에 접속된 전원이 접속 해제되거나, 그 전원 자체가 고장난 경우에, 출력단에서 입력단으로 역방향으로 전 류가 유입되는, 소위 전류의 역류가 발생하고 있었다. 또한, 병렬 운전용의 전원 회로에서는 각 전원의 출력 전압이 다르면, 또한 전류의 역류가 발생한다.
도 4는 트랜지스터의 등가 회로를 도시하는 회로도이다.
전류의 역류가 발생하는 이유를 도 4를 이용하여 설명한다.
도 4에 있어서, 소스(S)와 서브스트레이트(substrate) 게이트("백 게이트"라고도 함)(SG) 사이에 다이오드(D1)가 접속되어 있고, 드레인(D)과 서브스트레이트 게이트(SG) 사이에 다이오드(D2)가 접속되어 있다. 다이오드(D1) 및 다이오드(D2)는 PMOS 트랜지스터를 반도체 장치에 집적할 때에 형성되어 버리는 기생 다이오드이다.
일반적으로 PMOS 트랜지스터를 전원 회로의 스위칭 소자 또는 전압 제어 소자로서 사용하는 경우, PMOS 트랜지스터의 소스(S)에 입력 전압이 인가되어, PMOS 트랜지스터의 드레인(D)으로부터 출력 전압이 추출된다.
도 5는 PMOS 트랜지스터로의 서브 스트레이트 게이트의 접속의 예를 도시하는 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, PMOS 트랜지스터에서, 서브스트레이트 게이트가 소스(S)에 접속되어 기생 다이오드(D1)가 쇼트된다. 이 때문에, PMOS 트랜지스터가 오프된 경우에, 기생 다이오드(D2)는 소스와 드레인 사이에 역방향으로 삽입된 모양으로 되어, 입력단에 접속되는 소스 측에서 출력단에 접속되는 드레인 측으로 향하여 전류의 전도를 방지한다.
그러나, 상술한 바와 같이, 출력단에 전압이 인가되어 있는 상태에서, 입력 단에 접속된 전원이 접속 해제되거나, 입력 전압이 저하되면, 기생 다이오드(D2)가 온으로 되어 버려, 출력단에 접속된 드레인 측에서, 입력단에 접속된 소스 측으로 향하여 전류가 흐르는 역류가 발생한다. 이러한 역류는 전원의 효율을 악화시킬 뿐만 아니라, 전원 회로의 크래시 또는 오기능을 유발하므로, 역류를 방지할 필요가 있었다.
복수의 전원 회로를 병렬로 접속하여 운전하는 병렬의 전원 회로에서 역류를 방지하기 위하여, 일반적으로, 각 전원 회로의 출력단과 부하 사이에 OR 다이오드를 삽입한다. 예컨대, 일본국 특개평 제6-105464호를 참조하기 바란다.
또한, 이차 전지의 충전 회로의 경우에 있어서도, 역류 방지를 위하여 다이오드를 이용하는 것이 일반적이다. 강압형 DC-DC 컨버터의 스위칭 소자로서 NMOS(N-채널 금속 산화물 반도체) 트랜지스터를 사용한 경우는, NMOS 트랜지스터에 의해서 역류를 방지할 수 있다. 예컨대, 일본국 특개평 제2002-84742호를 참조바란다.
그러나, 다이오드는 순방향 전압이 약 0.7 V이므로, 이 순방향의 다이오드의 입력 전압이 순방향 전압을 부가적으로 포함하기 위하여 설정되어야 한다. 이것은 대 전류를 공급하는 회로에서는 전력 손실을 유발하여, 전력 효율을 악화시킬 수도 있다. 스위칭 소자로서 NMOS 트랜지스터를 사용한 경우, 그 스위칭 소자를 드라이브하기 위해서, 스위칭 소자의 게이트에 출력 전압보다도 훨씬 큰 전압을 인가해야만 했다. 이 때문에, PMOS 트랜지스터를 스위칭 소자에 이용한 경우와 비교하여, 입력 전압과 출력 전압의 차를 크게 하거나, 또는 게이트 전압을 출력 전압이 큰 전압원으로부터 공급하도록 하지 않으면 안된다. 그러나, 입력 전압과 출력 전압 간의 차이를 증가시키면, 전력 효율이 나빠지고, 고출력 전압원을 사용하면, 회로가 복잡해지고 비싸진다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점들 중 하나 이상을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 특정 목적은, 강압형의 스위칭 레귤레이터의 스위칭 소자로서 PMOS 트랜지스터를 사용한 경우라도, 전용 다이오드를 사용하지 않고서 전류의 역류를 방지할 수 있는 스위칭 레귤레이터, 그 스위칭 레귤레이터를 포함한 전원 회로 및 그 스위칭 레귤레이터를 포함한 이차 전지의 충전 회로를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 제1 태양에 따르면, 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 강압형의 스위칭 레귤레이터로서, 상기 스위칭 레귤레이터는,
제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서 상기 입력 전압의 출력을 스위칭 ON 또는 스위칭 OFF하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터와,
상기 스위칭 트랜지스터로부터 출력된 전압을 평활하여 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하는 평활 회로와,
입력 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 선택 회로와,
상기 출력 단자의 전압이 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터에 대한 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 구비하고,
상기 선택 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자와 출력 단자와의 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 구비하고, 상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 회로를 제어한다.
실시예로서, 상기 선택 회로의 선택 동작은, 상기 입력 단자의 전압과 상기 출력 단자의 전압에 따라서 상기 선택 회로가 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어되고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어된다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인을 접속시키는 스위칭 회로를 더 구비하여, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 스위칭 트랜지스터의 게이트에 대한 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인을 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인의 접속을 차단한다.
실시예로서, 상기 스위칭 회로는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함한다.
실시예로서, 상기 선택 회로는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함한다.
실시예로서, 상기 평활 회로는 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 스위칭 온 또는 스위칭 오프되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 선택 회로, 선택 제어 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로 및 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
실시예로서, 상기 평활 회로는 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 스위칭 온 또는 스위칭 오프이도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 선택 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자로부터 사전 설정된 전압을 출력하도록 구성된 하나 이상의 강압형의 스위칭 레귤레이터 및 하나 이상의 리니어 레귤레이터를 포함하는 전원 회로로서,
상기 스위칭 레귤레이터는,
제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서 입력 전압의 출력을 ON 또는 OFF로 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터와,
상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 전압을 평활하여 평활화한 전압을 상기 출력 단자에 출력하는 평활 회로부와,
입력 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 제1 선택 회로와,
상기 출력 단자로부터의 전압이 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 포함하고,
상기 제1 선택 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 스위칭 트랜지스x터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 상기 리니어 레귤레이터는,
입력 단자로부터 출력 단자에의 전류를 제어하여 상기 출력 단자의 전압을 제어하는 PMOS 트랜지스터를 포함하는 전압 제어 트랜지스터와,
상기 전압 제어 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 제2 선택 회로와,
상기 입력 단자의 전압이 사전 설정된 전압이 되도록 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 제2 스위칭 트랜지스터 제어 회로와,
상기 입력 단자의 전압과 상기 출력 단자의 전압에 따라 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 제2 선택 제어 회로를 구비하고,
상기 제2 선택 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 전압 제어 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 전압 제어 트랜지스터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자와 출력 단자와의 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 상기 제1 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 제1 선택 제어 회로를 더 구비하며, 상기 제1 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 제1 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 제1 선택 회로를 제어한다.
실시예로서, 상기 제1 선택 회로의 선택 동작은, 상기 입력 단자의 전압과 상기 출력 단자의 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 제1 선택 회로가, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어되고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어된다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인의 접속을 행하는 스위칭 회로를 더 포함하며, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 상기 제1 선택 제어 회로부로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 스위칭 트랜지스터의 게이트에 대한 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인을 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 상기 제1 선택 제어 회로부로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 스위칭 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 소스의 접속을 차단하한다.
실시예로서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프로 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 제1 선택 제어 회로, 제1 선택 제어 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 스위칭 회로 및 리니어 레귤레이터는 하나의 IC에 집적된다.
실시예로서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프로 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 제1 선택 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 스위칭 회로 및 리니어 레귤레이터는 하나의 IC에 집적된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자로부터 상기 사전 설정된 전압을 출력하도록 각각 구성된 복수의 강압형의 스위칭 레귤레이터를 구비하는 전원 회로로서,
상기 각 스위칭 레귤레이터들 각각은,
제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서 입력 전압의 출력을 온 또는 오프로 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 이루어지는 스위칭 트랜지스터와,
상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 전압을 평활하여 상기 출력 단자에 상기 평활화한 전압을 출력하도록 구성된 평활 회로와,
입력 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 선택 회로와,
상기 출력 단자의 전압이 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터에 대한 스위칭 제어를 하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 구비하고,
상기 선택 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자와 출력 단자와의 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 구비하고, 상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트가 접속되도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 소스여 서브스트레이트 게이트가 접속되도록 상기 선택 회로를 제어한다.
실시예로서, 상기 선택 회로의 선택 동작은, 상기 입력 단자의 전압과 상기 출력 단자의 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어되고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인의 접속을 행하는 스위치 회로부를 더 구비하여, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 스위칭 트랜지스터의 게이트의 게이트에 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인을 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 소스와의 접속을 차단한다.
실시예로서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프로 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 갖추고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 선택 회로, 선택 제어 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
실시예에서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프로 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 갖추고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 선택 회로, 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자로부터 상기 사전 설정된 전압을 출력하도록 구성된 강압형의 스위칭 레귤레이터를 갖춘 이차 전지의 충전 회로로서,
상기 스위칭 레귤레이터는,
제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서, 상기 입력 전압의 출력을 온 또는 오프로 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 이루어지는 스위칭 트랜지스터와,
상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 전압을 평활하여 상기 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하는 평활 회로와,
입력된 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하는 선택 회로와,
상기 출력 단자로부터의 전압이 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터에 대한 스위칭 제어를 하는 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 구비하고,
상기 선택 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속한다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자와 출력 단자와의 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 구비하고, 상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트가 접속되도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트가 접속되도록 상기 선택 회로를 제어한다.
실시예로서, 선택 회로의 선택 동작은 상기 입력 단자의 전압과 상기 출력 단자의 전압에 따라서 상기 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘고 있는 경우는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어한다.
실시예로서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인의 접속을 행하는 스위치 회로를 더 포함하며, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트에 대한 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인을 접속하고, 상기 입력 단자의 전압이 상기 출력 단자의 전압을 넘는 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인의 접속을 차단한다.
실시예로서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프로 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 선택 제어 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
실시예로서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되어, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프되도록 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적된다.
본 발명의 스위칭 레귤레이터와 이차 전지의 충전 회로에 따르면, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압 이하이면, 선택 회로는, PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 제어되고, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다 크면, 선택 회로는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트와 접속하도록 제어된다. 이로써, 전원이 출력 단자에 접속되어도, 입력 단자의 전류의 역류를 방지할 수 있다. 다이오드는 종래 기술에서와 같이, 역류 방지용으로 사용되지 않으므로, 다이오드에 걸친 전압 강하가 발생하지 않아, 이것은 전력 효율성을 향상시킨다.
본 발명의 전원 회로에 따르면, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압 이하이면, 제1 선택 회로는, PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 제어되며, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다 크면, 제1 선택 회로는, 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 제어된다.
또한, 전원 회로는 스위칭 레귤레이터와 리니어 레귤레이터를 포함하여, 특정 전압을 동일한 출력 단자로 출력하는 경우, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압 이하이면, 제1 및 제2 선택 회로는, PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 제어되고, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다 크면, 제1 및 제2 선택 회로는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트와 접속하도록 제어된다.
이로써, 전원이 출력 단자에 접속되어도, 입력 단자의 전류의 역류를 방지할 수 있다. 다이오드는 종래 기술에서와 같이, 역류 방지용으로 사용되지 않으므로, 다이오드에 걸친 전압 강하가 발생하지 않아, 이것은 전력 효율성을 더 향상시킨다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 주어진 바람직한 실시예들의 다음의 상세한 설명들로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 레귤레이터를 예시화하는 회로도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 레귤레이터(1)를 사용한 전원 회로를 예시화한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다른 스위칭 레귤레이터를 예시화한 회로도이다.
도 4는 PMOS 트랜지스터의 등가 회로를 도시하는 회로도이다.
도 5는 PMOS 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속예를 도시한 회로도이다.
(본 발명을 실행하는 최선의 형태)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
어서, 도면에 도시하는 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 레귤레이터를 예시화한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 강압형의 스위칭 레귤레이터(1)에서, 입력 단자(IN)와 접지 사이에는 (직류) 전원(10)이 접속되어, DC 전원(10)은 입력 단자(IN)에 입력 전압(Vdd)을 공급한다. 강압형 스위칭 레귤레이터(1)는 입력 전압(Vdd)을 사전 설정된 전압으로 변환하여 사전 설정된 전압을 출력 단자(OUT)로부터 출력한다. 출력 단자(OUT)와 접지 전압 사이에는 부하(11)가 접속되어 있다.
스위칭 레귤레이터(1)는, 입력 단자(IN)에 공급된 입력 전압(Vdd)의 출력 제어를 행하는 PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터(M1)와, NMOS 트랜지스터인 동기 정류용 트랜지스터(M2)와, 전압 신호의 평활용의 인덕터(L) 및 콘덴서(C)와, 출력 단자(OUT)로부터 출력되는 전압(Vout)을 분압하여 분압 전압(Vd1)을 생성하는 저항들(R1, R2)(따라서, 저항들(R1, R2는 "출력 전압 검출 저항"이라 칭함)을 포함한다.
또한, 스위칭 레귤레이터(1)는 특정 기준 전압(Vr1)을 생성하는 기준 전압 발생 회로(2)와, 상기 분압 전압(Vd1)과 상기 기준 전압(Vr1)과의 전압 비교를 하여, 그 비교 결과에 따른 전압(Ver)을 생성하는 오차 증폭 회로(3)와, 특정 주파수의 삼각파 신호(TW)를 생성하는 삼각파 발생 회로(4)와, 상기 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver)과 삼각파(TW)에 기초하여 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)에 대하여 PWM 제어를 하여, 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)를 온 또는 오프로 스위칭하는 PWM 제어 회로(5)를 포함한다.
또한, 스위칭 레귤레이터(1)는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트에 있어서의 접속 제어를 하는 선택 스위치(SW1)와, 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인의 접속을 행하는 스위치(SW2)와, 입력 전압(Vdd)과 출력 전압(Vout)의 전압 비교를 하여, 그 비교 결과에 따라서 선택 스위치(SW1)와 스위치(SW2)의 동작을 제어하는 입출력 비교 회로(6)를 구비하고 있다.
스위칭 트랜지스터(M1)에서, 소스와 서브스트레이트 게이트(또한, "백 게이트"라고도 함) 사이에 기생 다이오드(D1)가, 드레인과 서브스트레이트 게이트 사이에 기생 다이오드(D2)가 각각 형성되어 있다.
기준 전압 발생 회로(2), 오차 증폭 회로(3), 삼각파 발생 회로(4) 및 PWM 제어 회로(5)는 스위칭 제어 회로(18)를 구성한다. 또한, 스위칭 레귤레이터(1)에서, 인덕터(L)와 콘덴서(C)를 제외한 각 요소들은 하나의 IC에 집적될 수 있다.
또한, 동기 정류용 트랜지스터(M2), 인덕터(L) 및 콘덴서(C)는 청구항에서의 평활 회로에 대응하고, 선택 스위치(SW1)는 청구항에서의 선택 회로에 대응하고, 선택 스위치(SW2)는 청구항에서의 선택 회로에 대응하고, 입출력 비교 회로(6)는 청구항에서의 선택 제어 회로에 대응하고, 기준 전압 발생 회로(2), 오차 증폭 회로(3), 삼각파 발생 회로(4), PWM 제어 회로(5)(즉, 스위칭 제어 회로(18)) 및 저항(R1, R2)은 청구항에서의 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 구성한다.
PWM 제어 회로(5)는 PWM 회로(15)와 드라이브 회로(16)를 포함한다. PWM 회 로(15)는 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver)과 삼각파 발생 회로(4)에 의하여 출력된 삼각파(TW)로부터 PWM 제어를 하기 위한 펄스 신호(Spw)를 생성한다.
드라이브 회로(16)는, 이 PWM 회로(15)로부터의 펄스 신호(Spw)에 따라서, 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭 동작을 위한 제어 신호(PD)와, 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 스위칭 동작을 위한 제어 신호(ND)를 생성하여, 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)를 구동한다.
입력 단자(IN)와 접지 사이에는 스위칭 트랜지스터(M1)와 동기 정류용 트랜지스터(M2)가 직렬로 접속되고, 스위칭 트랜지스터(M1)와 동기 정류용 트랜지스터(M2)와의 접속부와 출력 단자(OUT) 사이에는 인덕터(L)가 접속되고, 콘덴서(C)와 병렬하여, 출력 단자(OUT)와 접지 사이에 저항(R1)과 저항(R2)이 직렬 접속되어 있다. 저항(R1)과 저항(R2)의 접속부는 오차 증폭 회로(3)의 반전 입력단에 접속되고, 오차 증폭 회로(3)의 비반전 입력단에는 기준 전압(Vr1)이 입력되어 있다.
오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver)은 PWM 회로(15)로서 동작하는 비교기의 반전 입력단에 공급된다. PWM 회로(15)로부터의 펄스 신호(Spw)는 드라이브 회로(16)의 비반전 입력 단자에 출력된다. 드라이브 회로(16)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭 제어를 하기 위한 제어 신호(PD)를 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트에 출력하고, 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 스위칭 제어를 하기 위한 제어 신호(ND)를 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 게이트에 출력한다.
선택 스위치(SW1)의 COM 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트에 접속되고, 선택 스위치(SW1)의 S 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 접속되고, 선택 스위치(SW1)의 D 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인에 접속되어 있다.
스위치(SW2)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인 사이에 접속되어 있다.
입출력 비교 회로(6)에 입력 단자(IN)의 전압과 출력 단자(OUT)의 전압이 입력되어, 이 2개의 전압들 간의 차에 따라서 입출력 비교 회로(6)는 선택 스위치(SW1)와 스위치(SW2)의 스위칭 ON 및 OFF를 제어하고, 드라이브 회로(16)에서의 제어 신호(PD)의 출력을 제어한다.
이러한 구성에 있어서, 스위칭 트랜지스터(M1)는 온 또는 오프로 스위칭된다. 스위칭 트랜지스터(M1)가 온으로 되었을 때에, 인덕터(L)에 전류가 공급된다. 이 때, 동기 정류용 트랜지스터(M2)는 오프로 되어 있다. 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프로 되면, 동기 정류용 트랜지스터(M2)가 온으로 되어, 인덕터(L)에 축적되어 있었던 에너지가 동기 정류용 트랜지스터(M2)를 통해서 방출된다. 이 때 발생한 전류는 콘덴서(C)에 의하여 평활되어 출력 단자(OUT)에서 부하(11)로 출력된다.
출력 단자(OUT)로부터의 출력 전압(Vout)은 전압 검출용의 저항(R1과 R2)으로 분압되고, 그 분압 전압(Vd1)이 오차 증폭 회로(3)의 반전 입력단에 입력된다.
스위칭 레귤레이터(1)의 출력 전압(Vout)이 커지면, 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압이 저하되어, PWM 회로(15)로부터의 출력된 펄스 신호(Spw)의 듀티 사이클은 작아진다. 그 결과, 스위칭 트랜지스터(M1)가 온으로 되는 시간이 줄어들어, 스위칭 레귤레이터(1)의 출력 전압(Vout)이 저하되도록 제어된다. 반대로, 스위칭 레 귤레이터(1)의 출력 전압(Vout)이 작아지면, 상기와 반대의 동작을 하여, 이러한 방식으로, 스위칭 레귤레이터(1)의 출력 전압(Vout)이 일정하게 되도록 제어된다.
입출력 비교 회로(6)는, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압과 같거나 또는 작은 경우, COM 단자를 D 단자에 접속시켜, 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인과 서브스트레이트 게이트를 접속시킨다. 동시에, 입출력 비교 회로(6)는 스위치(SW2)를 온으로 하여 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인을 접속시키고, 드라이브 회로(16)로부터 제어 신호(PD)의 출력을 정지하여, 그 출력단(OUT)을 하이 임피던스 상태로 한다. 여기서, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압과 같거나 또는 작은 경우로 했지만, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압과 거의 같거나 또는 작은 경우라도 동일하다.
이와 같이 함으로써, 스위칭 트랜지스터(M1)의 기생 다이오드(D2)는 단락되어, 스위칭 트랜지스터(M1)에 있어서, 소스로부터 서브스트레이트 게이트의 방향으로 기생 다이오드(D1)가 접속된 상태가 된다. 이 때문에, 스위칭 트랜지스터(M1)는 기생 다이오드(D1)에 의해서, 출력 단자(OUT)에서 입력 단자(IN)로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
반대로, 입출력 비교 회로(6)는, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압보다도 큰 경우는, COM 단자를 S 단자에 접속시켜, 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 서브스트레이트 게이트를 접속시킨다. 동시에, 입출력 비교 회로(6)는 스위치(SW2)를 오프로 하여 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인의 접속을 차단시키고, 드라이브 회로(16)에 대하여 제어 신호(PD)의 출력을 시작하게 한다. 여기 서, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압보다도 큰 경우로 했지만, 입력 단자(IN)의 전압이 출력 단자(OUT)의 전압보다도 특정 값만큼 큰 경우에도 동일하다.
이와 같이 함으로써, 스위칭 트랜지스터(M1)의 기생 다이오드(D1)는 단락되어, 스위칭 트랜지스터(M1)에 있어서, 드레인으로부터 서브스트레이트 게이트의 방향으로 기생 다이오드(D2)가 접속된 상태가 된다. 이 때문에, 스위칭 트랜지스터(M1)는 기생 다이오드(D2)에 의해서, 입력 단자(IN)에서 출력 단자(OUT)로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1의 스위칭 레귤레이터(1)를 사용한 전원 회로를 예시화한 회로도이다. 도 2에서, 도 1에서의 요소들과 동일한 요소들에는 동일한 부호가 부여되었으며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전원 회로(20)는 스위칭 레귤레이터(1)와 리니어 레귤레이터(21)를 포함한다. 스위칭 레귤레이터(1)와 리니어 레귤레이터(21)의 출력 단자들은 전원 회로(20)의 출력 단자(OUT)에 접속되어 있다. 스위칭 레귤레이터(1)의 입력 단자는 전원 회로(20)의 입력 단자(IN1)에 접속되고, 리니어 레귤레이터(21)의 입력 단자는 전원 회로(20)의 입력 단자(IN2)에 접속되어 있다.
입력 단자(IN1)와 접지 사이에는 전지 등의 DC 전원(22)이 접속되고, DC 전원(22)에 의해서 입력 단자(IN1)에 입력 전압(Vdd1)이 입력된다.
또한, 입력 단자(IN2)와 접지 사이에는 전지 등의 DC 전원(23)이 접속되고, DC 전원(23)에 의해서 입력 단자(IN2)에 입력 전압(Vdd2)이 입력되고 있다.
리니어 레귤레이터(21)는 기준 전압(Vr2)을 생성하는 기준 전압 발생 회로(31)와, 상기 분압 전압(Vd1)과 상기 기준 전압(Vr2)과의 전압 비교를 하여, 그 비교 결과에 따른 전압의 신호를 생성하는 오차 증폭 회로(32)와, 오차 증폭 회로(32)로부터 입력된 전압에 따른 전류를 출력하여 출력 단자(OUT)의 전압을 제어하는 PMOS 트랜지스터인 전압 제어 트랜지스터(M21)와, 전압 제어 트랜지스터(M21)의 서브스트레이트 게이트에 있어서의 접속울 제어하는 선택 스위치(SW21)와, 출력 단자(OUT)의 출력 전압과 입력 단자(IN2)의 입력 전압(Vdd2)을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 선택 스위치(SW21)의 동작을 출력하는 입출력 비교 회로(33)를 구비하고 있다.
전압 제어 트랜지스터(M21)는 소스와 서브스트레이트 게이트 사이에 기생 다이오드(D21)가 형성되고, 드레인과 서브스트레이트 게이트 사이에 기생 다이오드(D22)가 형성된다.
스위칭 레귤레이터(1)와 리니어 레귤레이터(21)는 전압 검출용의 저항(R1, R2) 및 콘덴서(C)를 공통으로 공유하고 있다. 또한, 인덕터(L)와 콘덴서(C)를 제외한 스위칭 레귤레이터(1)의 다른 요소들 및 리니어 레귤레이터(21)는 하나의 IC에 집적될 수 있다.
또한, 선택 스위치(SW1)는 청구항에서의 제1 선택 회로에 대응하고, 스위칭 제어 회로(18) 및 저항(R1, R2)은 청구항에서의 스위칭 트랜지스터 제어 회로를 구성하고, 선택 스위치(SW21)는 청구항에서의 제2 선택 회로에 대응하고, 입출력 비교 회로(33)는 청구항에서의 제2 선택 제어 회로에 대응하고, 기준 전압 발생 회로 (31), 오차 증폭 회로(32) 및 저항(R1, R2)은 청구항에서의 전압 제어 트랜지스터 제어 회로를 구성한다.
리니어 레귤레이터(21)는 입력 전압(Vdd2)을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자(OUT)로부터 사전 설정된 전압을 출력한다. 출력 단자(OUT)와 접지 사이에는 부하(11)가 접속되어 있다.
입력 단자(IN2)와 출력 단자(OUT) 사이에는 전압 제어 트랜지스터(M21)가 접속된다. 저항(R1)과 저항(R2)의 접속부는 오차 증폭 회로(32)의 비반전 입력 단자에 접속되고, 오차 증폭 회로(32)의 반전 입력 단자에는 기준 전압(Vr2)이 입력된다. 오차 증폭 회로(32)의 출력 단자는 전압 제어 트랜지스터(M21)의 게이트에 접속된다.
선택 스위치(SW21)의 COM 단자는 전압 제어 트랜지스터(M21)의 서브스트레이트 게이트에 접속되고, 선택 스위치(SW21)의 S 단자는 전압 제어 트랜지스터(M21)의 소스에, 선택 스위치(SW21)의 D 단자는 전압 제어 트랜지스터(M21)의 드레인에 각각 접속되어 있다.
입출력 비교 회로(33)에 입력 단자(IN2)의 전압과 출력 단자(OUT)의 전압이 입력되어, 두 전압 간의 차이에 따라 입출력 비교 회로(33)는 선택 스위치(SW21)의 온 및 오프의 스위칭 제어를 한다.
리니어 레귤레이터(21)는 주전원인 강압형의 스위칭 레귤레이터(1)의 백업 전원이다. 리니어 레귤레이터(21)의 출력 전압은 스위칭 레귤레이터(1)의 출력 전압보다 약간 낮도록 설정되어야 한다.
이하, 전지(22)의 전압(Vdd1)이 5 V, 스위칭 레귤레이터(1)의 출력 전압이 2.5 V, 전지(23)의 전압(Vdd2)이 3 V, 리니어 레귤레이터(21)의 출력 전압이 2.4 V인 경우를 예로 들어 설명한다.
스위칭 레귤레이터(1)가 작동하고 있는 경우는, 출력 단자(OUT)의 출력 전압(Vout)은 2.5 V가 된다. 입력 단자(IN1)의 전압(Vdd1)이 5 V이므로, 출력 단자의 출력 전압(Vout)보다도 크다. 여기서, 입출력 비교 회로(6)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스와 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 스위치(SW1)를 제어하고 있다. 이 때, 입출력 비교 회로(6)는 상술한 바와 같이, 스위치(SW2)를 오프시켜, 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인으로부터 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트를 접속 차단하고, 스위칭 제어 회로(18)로부터 제어 신호(PD)를 출력시키도록 하고 있다.
마찬가지로, 리니어 레귤레이터(21)에 있어서도, 입력 단자(IN2)의 전압(Vdd2)이 3 V이며 출력 단자의 출력 전압(Vout)보다도 크므로, 입출력 비교 회로(33)는 전압 제어 트랜지스터(M21)의 소스와 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 스위치(SW21)를 제어한다.
전압 제어 트랜지스터(M21)에서, 선택 스위치(SW21)에 의해서 서브스트레이트 게이트가 소스에 접속되어 있더라도, 입력 단자(IN2)의 전압(Vdd2)이 출력 단자(OUT)의 출력 전압(Vout)보다도 크기 때문에, 전압 제어 트랜지스터(M21)의 기생 다이오드(D21)는 오프가 되어 전류의 역류는 발생하지 않는다.
여기서, 스위칭 레귤레이터(1)가 동작을 정지한 경우는, 출력 단자(OUT)에는 리니어 레귤레이터(21)가 전력을 공급하므로, 출력 단자(OUT)의 전압(Vout)은 2.4 V가 된다. 이 상태에서는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트는 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 접속되도록 스위치(SW1)가 제어되어도, 스위칭 레귤레이터(1)의 입력 단자(IN1)에는 5 V의 전압이 인가되고 있기 때문에, 스위칭 트랜지스터(M1)에 의한 전류의 역류는 발생하지 않는다.
또한, 스위칭 레귤레이터(1)의 DC 전원(22)이 없는 경우, 리니어 레귤레이터(21)가 출력 단자(OUT)에 전력을 공급하므로, 출력 단자(OUT)의 전압은 2.4 V가 된다. 이 상태에서는, 스위칭 레귤레이터(1)의 입력 단자(IN1)의 전압(Vdd1)은 출력 전압(Vout) 가까이까지 저하된다. 이 때문에, 입출력 비교 회로(6)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인에 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 선택 스위치(SW1)를 스위칭하고, 또한 스위치(SW2)를 온으로 하여 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인을 접속시키는 동시에, 제어 신호(PD)의 출력을 중지하기 위하여 출력 단자를 하이 임피던스 상태로 한다. 이 때문에, 출력 단자(OUT)와 입력 단자(IN1) 사이에는 기생 다이오드(D1)가 역방향으로 삽입되기 때문에, 전류의 역류를 방지할 수 있다.
이어서, 리니어 레귤레이터(21)의 전지(23)가 없는 경우에, 스위칭 레귤레이터(1)가 작동하고 있는 경우는, 출력 단자(OUT)의 전압은 2.5 V가 된다. 이 상태에서는, 리니어 레귤레이터(21)의 입력 단자(IN2)의 전압(Vdd2)은 출력 단자(OUT)의 출력 전압(Vout) 가까이까지 저하한다. 이 때문에, 입출력 비교 회로(33)는 선택 스위치(SW21)를 스위칭하여, 전압 제어 트랜지스터(M21)의 드레인과 서브스트레이트 게이트를 접속시킨다. 이 때문에, 출력 단자(OUT)와 입력 단자(IN2) 사이에는 기생 다이오드(D21)가 역방향으로 삽입되기 때문에, 역류를 방지할 수 있다.
상기와 같이, 도 2에서 나타낸 것과 같은 스위칭 레귤레이터(1)와 리니어 레귤레이터(21)를 포함하는 전원 회로(20)를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 동일한 출력 전압을 갖는 강압형의 스위칭 레귤레이터만, 또는 리니어 레귤레이터만을 복수 구비하여, 스위칭 레귤레이터의 출력 단자(OUT) 또는 리니어 레귤레이터가 서로 접속된 소위 병렬 운전 모드의 전원 회로에도 또한 적용할 수 있다. 이러한 전원 회로에서, 스위칭 레귤레이터 또는 리니어 레귤레이터 각각은 전류의 역류를 방지할 수 있다.
상술된 바와 같이, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압과 같거나 또는 작은 경우에, 선택 트랜지스터가 스위칭하여, PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터 또는 전압 제어 트랜지스터의 드레인과 서브스트레이트 게이트를 접속시킨다. 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다도 큰 경우는, 선택 트랜지스터가 스위칭되어, 스위칭 트랜지스터 또는 전압 제어 트랜지스터의 소스와 서브스트레이트 게이트를 접속시킨다. 이로써, 출력 단자로부터 입력 단자에 흐르는 전류의 역류를 방지할 수 있다.
또한, 입출력 비교 회로의 비교 조건으로서, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압과 같거나 또는 작은 경우로 했다. 그러나, 출력 단자의 전압이 기생 다이오드(D2)를 통해 입력 단자에 나타날 때, 전류가 상당히 미소한 경우는, 출력 단자의 전압과 입력 단자의 전압은 거의 같게 된다. 이 때문에, 입출력 비교 회로에서 오프셋 전압 또는 다른 불특정성을 고려하여, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전 압보다도 약간 큰 전압까지 저하된 시점에서 서브스트레이트 게이트를 드레인에 접속하도록 설계될 수 있다.
또한, 서브스트레이트 게이트의 접속을 소스로 되돌리는 경우의 조건으로서, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다도 큰 것으로 가정하나, 이 조건은, 입력 단자의 전압이 출력 단자의 전압보다 특정 값만큼 높으면 서브스트레이트 게이트를 소스로 다시 접속시키도록 또한 설계될 수도 있다. 이 경우, 특정 전압값은, 실제로 입력 단자에 접속되는 AC 어댑터나, 입력 전압과 출력 전압의 관계로부터 적절하게 결정될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다른 스위칭 레귤레이터를 예시화하는 회로도이다. 도 3은 이차 전지의 충전 회로에 스위칭 레귤레이터의 사용을 도시한다. 또한, 도 3에서는 도 1의 요소들과 동일한 요소들에는 동일한 부호가 부여되었으며, 중복된 설명을 생략한다.
도 3에 있어서, 충전 회로(40)는 입력 단자(ADi)에 접속된 AC 어댑터(51)를 사용하여, 출력 단자(BTo)에 접속된 이차 전지(52)를 충전한다.
충전 회로(40)는 강압형의 스위칭 레귤레이터(41)와, 출력 단자(BTo)에 흐르는 충전 전류(io)를 전압으로 변환하는 충전 전류 검출용의 저항(42)과, 이 저항(42)의 양단 전압으로부터 충전 전류(io)에 관한 전압(V1)을 생성하여 스위칭 레귤레이터(41)의 동작 제어를 하는 전류 검출 회로(43)와, AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되었는지의 여부를 검출하여, 그 검출 결과를 나타내는 신호(Sa)를 출력하는 어댑터 검출 회로(44)와, 어댑터 검출 회로(44)로부터의 신호(Sa) 및 외부 로부터 입력되는 제어 신호(Sc)에 따라서 스위칭 레귤레이터(41)의 온/오프 제어를 하는 충전 제어 회로(45)를 구비하고 있다.
스위칭 레귤레이터(41)는 입력 단자(ADi)에 입력된 입력 전압(Vdd)의 출력 제어를 행하는, PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스터(M1)와, NMOS 트랜지스터인 동기 정류용 트랜지스터(M2)와, 전압 신호의 평활용의 인덕터(L) 및 콘덴서(C)와, 출력 단자(BTo)로부터 출력되는 전압(Vo)을 분압하여 분압 전압(Vd3)을 생성하는 출력 전압 검출용의 저항(R11, R12)을 구비하고 있다.
또한, 스위칭 레귤레이터(41)는 사전 설정된 기준 전압(Vr3)을 생성하는 기준 전압 발생 회로(7)와, 분압 전압(Vd3)과 상기 기준 전압(Vr3)과의 전압 비교를 하여, 그 비교 결과에 따른 전압을 생성하는 오차 증폭 회로(8)와, 오차 증폭 회로(8)의 출력 전압에 따라서 제어 전압(V2)을 생성하는 제어 전압 생성 회로(9)를 구비하고 있다.
또한, 스위칭 레귤레이터(41)는 전류 검출 회로(43)로부터 출력된 전압(V1)과 제어 전압 생성 회로(9)로부터의 제어 전압(V2)과의 전압 비교를 하여, 그 비교 결과에 따른 전압(Ver)을 생성하는 오차 증폭 회로(3)와, 특정 주파수의 삼각파(TW)를 생성하는 삼각파 발생 회로(4)와, 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver) 및 삼각파(TW)에 기초하여, 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)에 대하여 PWM 제어를 하여 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 온 또는 오프의 스위칭 제어를 하는 PWM 제어 회로(5)를 구비하고 있다.
또한, 스위칭 레귤레이터(41)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게 이트에 있어서의 접속 제어를 하는 선택 스위치(SW1)와, 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인의 접속을 행하는 스위치(SW2)와, 입력 단자(ADi)의 입력 전압과 출력 단자(BTo)의 출력 전압의 비교를 하여, 그 비교 결과에 따라서 선택 스위치(SW1)와 스위치(SW2)의 동작을 제어하는 입출력 비교 회로(6)를 구비하고 있다.
인덕터(L)와 콘덴서(C)를 제외한 충전 회로(40)의 다른 요소들은 하나의 IC 칩에 집적될 수 있다. 또한, 오차 증폭 회로(3, 8), 삼각파 발생 회로(4), PWM 제어 회로(5), 기준 전압 발생 회로(7) 및 저항(R11, R12)은 제어 회로를 구성한다.
입력 단자(ADi)와 접지 사이에는 스위칭 트랜지스터(M1)와 동기 정류용 트랜지스터(M2)가 직렬로 접속되고, 스위칭 트랜지스터(M1)와 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 접속부에는 인덕터(L)가 접속되고, 인덕터(L)의 타단과 접지 사이에는 콘덴서(C)가 접속되어 있다.
스위칭 레귤레이터(41)의 출력단을 이루는 인덕터(L)와 콘덴서(C)와의 접속부는 저항(42)의 일단에 접속된다. 저항(42)의 타단은 출력 단자(BTo)에 접속된다.
출력 단자(BTo)와 접지 사이에는 저항(R11)과 저항(R12)이 직렬로 접속된다. 저항(R11)과 저항(R12)의 접속부는 오차 증폭 회로(8)의 반전 입력단에 접속되고, 오차 증폭 회로(8)의 비반전 입력 단자에는 기준 전압(Vr3)이 입력된다.
오차 증폭 회로(8)의 출력 전압은 제어 전압 생성 회로(9)에 입력되고, 제어 전압 생성 회로(9)로부터 출력된 제어 전압(V2)은 오차 증폭 회로(3)의 반전 입력 단자에 입력되고 있다.
분압 전압(Vd3)이 기준 전압(Vr3)에 달하기 전에, 오차 증폭 회로(8)의 출력 전압은 거의 오차 증폭 회로(8)의 전원 전압으로 되고, 제어 전압 생성 회로(9)로부터 출력되는 제어 전압(V2)은 일정하다. 일정 전압(V2)과 전류 검출 회로(43)로부터 출력된 전압(V1)이 같아지도록 PWM 제어가 이루어지므로, 이 동안 이차 전지(52)에 대하여 정전류를 공급하여 충전을 하게 된다.
분압 전압(Vd3)이 기준 전압(Vr3)을 초과하면, 오차 증폭 회로(8)의 출력 전압은 저하되며, 그 출력 전압의 저하에 따라서, 제어 전압 생성 회로(9)로부터 출력되는 제어 전압(V2)은 서서히 저하되고, PWM 제어 회로(5)는 이차 전지(52)를 정전압으로 충전하도록 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)에 대하여 PWM 제어를 한다.
이와 같이, 기준 전압(Vr3)은, 이차 전지(52)를 충전하기 위하여 정전압이 공급되는 정전류 충전 모드에서, 이차 전지(52)를 충전하기 위하여 정전압이 공급되는 정전압 충전 모드로 스위칭을 위한 임계값 전압으로서 작용한다.
오차 증폭 회로(3)의 비반전 입력 단자에는 전류 검출 회로(43)로부터의 전압(V1)이 입력되고, 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver) 및 삼각파(TW)는 PWM 제어 회로(5)에 입력된다.
PWM 제어 회로(5)는, 출력 전압(Ver) 및 삼각파(TW)로부터, 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭 제어를 하기 위한 제어 신호(PD)를 생성하여 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트에 출력하는 동시에, 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 스위칭 제어를 하기 위한 제어 신호(ND)를 생성하여 동기 정류용 트랜지스터(M2)의 게이트에 출력한다.
어댑터 검출 회로(44)는 입력 단자(ADi)의 전압(Vdd)이 사전 설정된 값보다 크거나, 사전 설정된 범위에 있는 경우에, AC 어댑터(51)가 입력 단자에 접속되었다고 판단하여, AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되었음을 나타낸 신호(Sa)를 충전 제어 회로(45)에 출력한다.
충전 제어 회로(45)는, AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되었음을 나타낸 신호(Sa)를 수신하면, PWM 제어 회로(5)의 PWM 회로(5)와 드라이브 회로(16)를 각각 작동시켜 PWM 제어 회로(5)를 작동시킨다. 한편, 충전 제어 회로(45)는, 신호(Sa)가 AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되어 있지 않음을 나타내면, PWM 제어 회로(5)의 PWM 회로(15) 및 드라이브 회로(16)를 각각 작동 정지시켜 PWM 제어 회로(5)를 작동 정지시키고, 스위칭 트랜지스터(M1) 및 동기 정류용 트랜지스터(M2)를 오프로 한다. 또한, 충전 제어 회로(45)에는 외부의 제어 회로(도시하지 않음)로부터의 제어 신호(Sc)가 입력되고 있어, 충전 제어 회로(45)는 이 제어 신호(Sc)에 따라서 상기와 동일한 방식으로 PWM 제어 회로(5)를 제어한다.
이와 같이, PWM 제어 회로(5)는 충전 제어 회로(45)로부터 출력되는 제어 신호에 따라서 작동 또는 작동 정지한다. 작동중인 PWM 제어 회로(5)는, 삼각파 발생 회로(4)로부터의 삼각파(TW)와 오차 증폭 회로(3)의 출력 전압(Ver)에 따라서, 스위칭 트랜지스터(M1)와 동기 정류용 트랜지스터(M2)를 교대로 온/오프시켜, 입력 단자(ADi)에 접속된 AC 어댑터(51)의 전압을 저하시켜 출력 단자(BTo)로부터 저하된 전압을 출력한다.
선택 스위치(SW1)의 COM 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게 이트에 접속되고, 선택 스위치(SW1)의 S 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에, 선택 스위치(SW1)의 D 단자는 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인에 각각 접속되어 있다.
입력 단자(ADi)의 전압과 출력 단자(BTo)의 전압은 입출력 비교 회로(6)에 입력되고, 이들 두 전압들 간의 차이에 응답하여, 입출력 비교 회로(6)는 선택 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)의 온 및 오프 스위칭을 제어하고, PWM 회로(15)의 드라이브 회로(16)의 제어 신호(PD)의 출력 제어를 행한다.
상기 구성에서, 입력 단자(ADi)에 AC 어댑터(51)가 접속되어 있는 경우는, 입력 단자(ADi)의 전압은 출력 단자(BTo)의 전압보다도 특정 값만큼 크므로, 입출력 비교 회로(6)는 선택 스위치(SW1)의 COM 단자를 선택 스위치(SW1)의 S 단자에 접속시키고, 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트를 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 접속시킨다. 동시에, 입출력 비교 회로(6)는 스위치(SW2)를 오프시켜 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인의 접속을 차단시키는 동시에, PWM 제어 회로(5)의 드라이브 회로(16)에 제어 신호(PD)의 출력을 시작하게 한다. 또한, 어댑터 검출 회로(44)는 AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되었음을 검출하여, AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되어 있음을 나타내는 제어 신호(Sa)를 출력하여, 충전 제어 회로(45)는 이차 전지(52)의 충전을 하기 위해서 PWM 제어 회로(5)를 제어한다.
AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되어 있지 않으면, 입력 단자(ADi)의 전압이 저하한다. 입력 단자(ADi)의 저하된 전압을 검출하여, 어댑터 검출 회로 (44)는 AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)로부터 접속 해제되었음을 검출하여, AC 어댑터(51)가 입력 단자(ADi)에 접속되어 있지 않음을 나타내는 제어 신호(Sa)를 충전 제어 회로(45)에 출력한다. 충전 제어 회로(45)는 이차 전지(52)의 충전을 정지시키기 위해서 PWM 제어 회로(5)를 작동 정지시킨다.
이 상태에서는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트는 선택 스위치(SW1)를 통해 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 접속되어 있기 때문에, 그 결과로서, 이차 전지(52), 출력 단자(BTo), 저항(42), 인덕터(L), 기생 다이오드(D2), 선택 스위치(SW1)의 COM 단자, 선택 스위치(SW1)의 S 단자, 및 입력 단자(ADi)라는 전류 경로가 형성된다. 입력 단자(ADi)에 이차 전지(52)의 전압에 가까운 전압이 발생한다.
입출력 비교 회로(6)는, 입력 단자(ADi)의 전압이 출력 단자(BTo)의 전압 이하인 경우에는, COM 단자를 D 단자에 접속시킨다. 입출력 비교 회로(6)는, 입력 단자(ADi)의 전압이 출력 단자(BTo)의 전압까지 저하되면, 선택 스위치(SW1)를 제어하여, 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트를 드레인에 접속시킨다. 동시에, 입출력 비교 회로(6)는 스위치(SW2)를 온으로 하여 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 드레인을 접속시키는 동시에, PWM 제어 회로(5)의 드라이브 회로(16)에 제어 신호(PD)의 출력을 정지하여 그 출력 단자를 하이 임피던스 상태로 한다.
이 때문에, 기생 다이오드(D1)가 출력 단자(BTo)와 입력 단자(ADi) 사이에 역방향으로 삽입되게 되어, 출력 단자(BTo)로부터의 전류가 차단되고, 입력 단자(ADi)의 전압은 더욱 저하한다.
이와 같이, 입력 단자(ADi)와 출력 단자(BTo)와의 전압차에 따라서, 입출력 비교 회로(6)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브스트레이트 게이트를 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스 또는 드레인으로 접속하도록 스위칭하여, 출력 단자(BTo)에 전압원이 접속되어 있는 경우에 있어서도, 입력 단자(ADi)로 전류가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 종래 기술에서와 같이, 역류를 방지하기 위한 전용(항상 온) 다이오드가 사용되지 않으므로, 다이오드에 걸친 전압 저하가 발생하지 않아, 낮은 전력 효율성 열화성을 갖는 충전 회로를 실현할 수 있다.
본 발명이 예시의 목적으로 선택된 특정 실시예를 참조하여 상기에 설명되었으나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기본 개념과 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의하여 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것이 명백해야 한다.
예컨대, 선택 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)는 전자 회로를 사용하여 또한 실행될 수도 있고, 예컨대 MOS 트랜지스터와 같은 전계 효과 트랜지스터로 실행될 수도 있다. 동기 정류용 트랜지스터(M2) 대신에 플라이휠 다이오드가 사용될 수 있다.
상기에서, 입출력 비교 회로(6)가 스위칭 레귤레이터의 일부인 것으로 개시되나, 입출력 비교 회로(6)는 스위칭 레귤레이터의 외부에 설치될 수도 있다. 이 경우, 선택 스위치(SW1)는 외부로부터의 제어 신호에 따라서 스위칭 트랜지스터(M1)의 서브 스트레이트 게이트의 접속을 스위칭한다.
본 발명에 따르면, 선택 스위치(SW1)는 PMOS 트랜지스터인 스위칭 트랜지스 터(M1)의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 제공되며, 입출력 비교 회로(6)는, 입력 단자의 전압과 출력 단자의 전압과의 전압차에 따라서 선택 스위치(SW1)를 제어한다. 이로써, 강압형 스위칭 레귤레이터의 스위칭 소자로서 PMOS 트랜지스터를 사용한 경우라도, 전용 다이오드를 사용하지 않고 전류의 역류를 방지할 수 있는 스위칭 레귤레이터를 제공할 수 있다.
본 특허 출원은 2004년 7월 20일 출원된 일본 우선권 특허 제2004-211493호에 기초한다.

Claims (27)

  1. 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 출력 단자로부터 상기 사전 설정된 전압을 출력하는 강압형 스위칭 레귤레이터인 스위칭 레귤레이터로서,
    제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라 상기 입력 전압의 출력을 온 또는 오프로 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터;
    상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 전압을 평활화하고, 이 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 평활 회로;
    상기 입력 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 선택 회로; 및
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로
    를 포함하고,
    상기 선택 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과한 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하는 선택 동작을 행하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 상기 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과한 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 상기 선택 회로를 제어하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선택 회로의 상기 선택 동작은 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과한 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 상기 선택 회로를 제어하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인의 접속을 행하는 스위칭 회로를 더 포함하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트로의 상기 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트를 접속시키며,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 선택 제어 회로로부터의 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트에 상기 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인의 접속을 차단하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 회로는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선택 회로는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  7. 제4항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프 스위칭되도록 제어 되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 선택 제어 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  8. 제4항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 스위칭 레귤레이터.
  9. 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 상기 사전 설정된 전압을 출력 단자로부터 출력하도록 구성된 하나 이상의 강압형 스위칭 레귤레이터 및 하나 이상의 리니어 레귤레이터를 포함하는 전원 회로로서,
    상기 스위칭 레귤레이터는,
    제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서, 상기 입력 전압의 출력을 온 또는 오프 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터;
    상기 스위칭 트랜지스터로부터의 상기 출력 전압을 평활화하고, 이 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 평활 회로;
    상기 입력 제어 신호에 따라 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 제1 선택 회로로서, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키는 선택 동작을 행하는 것인 상기 제1 선택 회로; 및
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로
    를 구비하는 것인, 전원 회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 리니어 레귤레이터는,
    상기 입력 단자로부터 상기 출력 단자로의 전류를 제어하여 상기 출력 단자의 상기 전압을 제어하도록 구성된 PMOS 트랜지스터를 포함하는 전압 제어 트랜지스터;
    상기 전압 제어 트랜지스터의 상기 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 제2 선택 회로;
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 제2 스위칭 트랜지스터 제어 회로;
    상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 제2 선택 제어 회로로서, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 전압 제어 트랜지스터의 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 전압 제어 트랜지스터의 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키는 것인 상기 제2 선택 제어 회로; 및
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 전압 제어 트랜지스터를 제어하도록 구성된 전압 제어 트랜지스터 제어 회로
    를 포함하는 전원 회로.
  11. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압을 비교하여, 비교 결과에 따라서 상기 제1 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 제1 선택 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 제1 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 제1 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 넘고 있는 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키도록 상기 제1 선택 회로를 제어하는 것인, 전원 회로.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1 선택 회로의 상기 선택 동작은 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 제1 선택 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어되고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 넘고 있는 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 제어되는 것인, 전원 회로.
  13. 제11항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인을 접속시키는 스위칭 회로를 더 포함하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 제1 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트로의 상기 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인을 접속하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 제1 선택 제어 회로로부터의 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트에 상기 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인과의 접속을 차단하는 것인, 전원 회로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 제1 선택 회로, 상기 제1 선택 제어 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 상기 스위칭 회로 및 상기 리니어 레귤레이터는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 전원 회로.
  15. 제13항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 제1 선택 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 상기 스위칭 회로, 및 상기 리니어 레귤레이터는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 전원 회로.
  16. 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 상기 사전 설정된 전압을 출력 단자로부터 출력하도록 각각 구성된 복수의 강압형 스위칭 레귤레이터를 포함한 전원 회로로서,
    상기 각 스위칭 레귤레이터는,
    제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서, 상기 입력 전압의 출력을 온 또는 오프 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터;
    상기 스위칭 트랜지스터로부터의 상기 출력 전압을 평활화하고, 이 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 평활 회로;
    상기 입력 제어 신호에 따라 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 선택 회로로서, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속시키는 것인 상기 선택 회로; 및
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로
    를 포함하는 전원 회로.
  17. 제16항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압을 비교하여, 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어하는 것인, 전원 회로.
  18. 제16항에 있어서, 상기 선택 회로의 선택 동작은 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로가 제어되고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로가 제어되는 것인, 전원 회로.
  19. 제17항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인의 접속을 행하는 스위칭 회로를 더 포함하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로의 상기 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인을 접속하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 선택 제어 회로로부터의 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트에 상기 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인의 접속을 차단하는 것인, 전원 회로.
  20. 제19항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 선택 제어 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 전원 회로.
  21. 제19항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 전원 회로.
  22. 입력 단자에 입력된 전압을 사전 설정된 전압으로 변환하여 상기 사전 설정된 전압을 출력 단자로부터 출력하도록 구성된 강압형 스위칭 레귤레이터를 포함하는 이차 전지의 충전 회로로서, 상기 이차 전지는 상기 출력 단자에 접속되고,
    상기 스위칭 레귤레이터는,
    제어 전극에 입력된 제어 신호에 따라서 상기 입력 전압의 출력을 온 또는 오프 스위칭하도록 구성된 PMOS 트랜지스터로 형성된 스위칭 트랜지스터;
    상기 스위칭 트랜지스터로부터의 상기 출력 전압을 평활화하고, 이 평활화된 전압을 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 평활 회로;
    상기 입력 제어 신호에 따라서 상기 스위칭 트랜지스터의 서브스트레이트 게이트의 접속을 제어하도록 구성된 선택 회로로서, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하는 것인, 상기 선택 회로; 및
    상기 출력 단자로부터 출력된 상기 전압이 상기 사전 설정된 전압이 되도록 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하도록 구성된 스위칭 트랜지스터 제어 회로
    를 포함하는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자와의 상기 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 상기 선택 회로의 선택 동작을 제어하는 선택 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 선택 제어 회로는, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어하고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로를 제어하는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
  24. 제22항에 있어서, 상기 선택 회로의 선택 동작은 상기 입력 단자의 상기 전압과 상기 출력 단자의 상기 전압에 따라서 외부 선택 제어 회로에 의하여 제어되어, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로가 제어되고, 상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 소스에 상기 서브스트레이트 게이트를 접속하도록 상기 선택 회로가 제어되는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
  25. 제23항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터는, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인의 접속을 행하는 스위칭 회로를 더 포함하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압 이하인 경우는, 상기 선택 제어 회로로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트로의 상기 제어 신호의 출력을 정지하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인을 접속하고,
    상기 입력 단자의 상기 전압이 상기 출력 단자의 상기 전압을 초과하는 경우에는, 상기 선택 제어 회로로부터의 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로가 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트에 상기 제어 신호를 출력하는 동시에, 상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 스위칭 트랜지스터의 상기 드레인의 접속을 차단하는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
  26. 제25항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의해서 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 선택 제어 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC 칩에 집적되는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
  27. 제25항에 있어서, 상기 평활 회로는, 상기 스위칭 트랜지스터와 직렬로 접속 되며 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로에 의하여 온 또는 오프 스위칭되도록 제어되는 동기 정류용 트랜지스터를 포함하고,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 동기 정류용 트랜지스터, 상기 선택 회로, 상기 스위칭 트랜지스터 제어 회로, 및 상기 스위칭 회로는 하나의 IC에 집적되는 것인, 이차 전지의 충전 회로.
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