KR100967028B1 - 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터 - Google Patents

전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터에 관한 것으로, 전원단과 출력단에 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 파워 스위치를 포함하는 파워 스위치부; 상기 출력단과 접지 사이에 연결된 부하 커패시터; 상기 출력단의 전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 이 비교결과에 따라 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호를 출력하는 비교부; 상기 전원단에 연결되어, 기설정된 정전류를 생성하는 전류원부; 상기 비교부의 제1 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 상기 전류원부와의 접속을 스위칭하고, 상기 비교부의 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 접지와의 접속을 스위칭하는 전류 조절부; 및 상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압과의 에러 전압을 증폭하여, 이 증폭된 에러 전압을 상기 제2 파워 스위치에 출력하는 에러 증폭부를 포함한다.
Figure R1020080052012
레귤레이터, 소프트 스타트, 전류원, 파워스위치, 부하 커패시터, 충전

Description

전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터{REGULATOR WITH SOFT START USING CURRENT SOURCE}
본 발명은 안정된 동작개시를 요하는 장치에 적용될 수 있는 레귤레이터에 관한 것으로, 특히 동작 개시시에 전류원을 이용하여 파워스위치에 일정한 전류를 흐르게 하여 소프트 스타트를 수행하도록 함으로써, 소프트 스타트를 실현하여 잡음을 줄일 수 있고 건전지의 수명을 연장시킬 수 있는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터에 관한 것이다.
일반적으로, IC 소자들은 외부 전압을 3V를 인가 받게 되는데, 코어(core)가 1.8V로 설계된 소자들이라면 레귤레이터를 이용하여 3V를 1.8V로 변환하여야 하며, 이러한 레귤레이터에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 레귤레이터의 개념도이다.
도 1에 도시된 레귤레이터는, 전원(Vcc)에 연결되어 전류(I)를 공급하는 파워 스위치(10)와, 상기 파워스위치(10)로부터의 전류에 의한 전하를 충전하여 일정 전압을 출력하는 부하 커패시터(CL)와, 레귤레이터 동작오프시 누설전류를 방지하기 위해 레귤레이터의 출력전압을 영전압으로 만들어야 하는 필요성 때문에, 상기 부하 커패시터(CL)에 충전된 전압을 방전하기 위한 방전 스위치(SW)를 포함한다.
이와같은 종래 레귤레이터에 대한 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래 레귤레이터의 동작 설명도이고, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 파워스위치(10)가 온되면, 상기 전원(Vcc)에서 부하 커패시터(CL)로 전류가 갑자기 증가하여, 일정 시점(t1)에서 가장 큰 최대전류(Imax)가 흐르게 되어, 전류소모가 최대가 되며, 이때 상기 부하 커패시터(CL)에는 일정 전압까지 충전된다.
이후, 도 1의 레귤레이터가 리세트되면, 상기 파워스위치(10)는 오프됨과 동시에 방전 스위치(SW)가 온되어, 상기 부하 커패시터(CL)에 충전된 전압을 방전시킨다. 이후 파워스위치(10)가 온되고 상기 방전스위치(SW)가 오프되면, 전술한 동작과정과 같이, 상기 전원(Vcc)에서 부하 커패시터(CL)로 전류가 갑자기 증가하여, 일정 시점(t1)에서 가장 큰 최대전류(Imax)가 흐르게 되어, 전류소모가 최대가 되고, 이때 상기 부하 커패시터(CL)에는 일정 전압까지 충전된다.
그런데, 예를 들어 1.8V가 될 수 있는 출력전압(Vout)에는 리플이나 잡음들을 제거하기 위해 큰 용량값을 갖는 부하 커패시터(capacitor)가 전술한 바와같이 이용되는데, 상기 부하 커패시터에 충방전이 이루어지면서 1.8V를 출력하게 되는 과정에서, 동작 개시시점에서 부하 커패시터에 순간적으로 큰 전류가 소모되는 문 제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로써, 그 목적은 동작 개시시에 전류원을 이용하여 파워스위치에 일정한 전류를 흐르게 하여 소프트 스타트를 수행하도록 함으로써, 소프트 스타트를 실현하여 잡음을 줄일 수 있고 건전지의 수명을 연장시킬 수 있는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 기술적인 측면은, 전원단과 출력단에 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 파워 스위치를 포함하는 파워 스위치부; 상기 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 파워 스위치부를 통한 전류에 의한 전압을 충전하는 부하 커패시터; 상기 출력단의 전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 이 비교결과에 따라 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호를 출력하는 비교부; 상기 전원단에 연결되어, 기설정된 정전류를 생성하는 전류원부; 상기 비교부의 제1 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 상기 전류원부와의 접속을 스위칭하고, 상기 비교부의 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 접지와의 접속을 스위칭하는 전류 조절부; 및 상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압과의 에러 전압을 증폭하여, 이 증폭된 에러 전압을 상기 제2 파워 스위치에 출력하는 에러 증폭부를 포함하는 레귤레이터를 제안한다.
상기 제1 파워 스위치는, 상기 전원단에 연결된 드레인과, 상기 제2 파워 스위치에 연결된 소오스와, 상기 제1 및 제2 전류조절 스위치의 제1 접속노드에 연결된 게이트를 갖는 제1 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어지고, 상기 제2 파워 스위치는, 상기 제1 파워 스위치의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 출력단에 연결된 소오스와, 상기 에러 증폭부의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 제2 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전압 검출부는, 상기 출력단의 전압을 분할하는 저항 회로를 포함하고, 상기 저항 회로를 통해 제1 및 제2 검출전압을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 비교부는, 상기 전압 검출부에 의한 제1 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하고, 상기 제1 검출전압이 상기 기준전압보다 작으면 스위칭온 레벨을 갖는 제1 스위칭 신호와 스위칭 오프레벨을 갖는 제2 스위칭 신호를 생성하고, 이와 달리, 상기 제1 검출전압이 상기 기준전압보다 크면 스위칭 오프레벨을 갖는 제1 스위칭 신호와 스위칭 온레벨을 갖는 제2 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류원부는, 상기 전원단에 연결된 드레인과 서로 접속된 게이트를 갖는 제3,제4 P채널 MOS 트랜지스터; 상기 제4 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 게이트를 갖는 제1 N채널 MOS 트랜지스터; 상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제1 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 게이트와, 접지에 연결 된 소오스를 갖는 제2 N채널 MOS 트랜지스터; 및 상기 제2 N채널 MOS 트랜지스터의 게이트와 접지 사이에 연결되어, 저항값을 가변할 수 있는 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가변저항은, 상기 전류원부의 정전류를 조절하여 소프트 스타트의 기간을 가변하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 조절부는, 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 상기 전류원부 사이에 연결되어, 상기 비교부의 제1 스위칭 신호에 의해 온 또는 오프되는 제1 전류조절 스위치; 및 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 접지 사이에 연결되어, 상기 비교부의 제2 스위칭 신호에 의해 온 또는 오프되는 제2 전류조절 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에러 증폭부는, 상기 전원단에 연결된 드레인을 갖는 제5 P채널 MOS 트랜지스터; 상기 전원단에 연결된 드레인과, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트 및 소오스를 갖는 제6 P채널 MOS 트랜지스터; 상기 기준전압을 입력받는 게이트와, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인을 갖는 제3 N채널 MOS 트랜지스터; 상기 전압 검출부에 의한 제2 검출전압을 입력받는 게이트와, 상기 제6 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 소오스를 갖는 제4 N채널 MOS 트랜지스터; 및 상기 제3 및 제4 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스간 제2 접속노드와 접지 사이에 연결된 전류원을 포함하고, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스와 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터의 드레인간의 제3 접속노드는 상기 제2 파워 스위치 의 게이트에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이와같은 본 발명에 의하면, 동작 개시시에 전류원을 이용하여 파워스위치에 일정한 전류를 흐르게 하여 소프트 스타트를 수행하도록 함으로써, 동작 개시시 큰 전류 소모를 방지할 수 있고, 이에 따라 소프트 스타트를 실현하여 잡음을 줄일 수 있고 건전지의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 레귤레이터의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 레귤레이터는, 전원(Vcc)단과 출력단(OUT)에 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 파워 스위치(PM11,PM12)를 포함하는 파워 스위치부(100)와, 상기 출력단(OUT)과 접지 사이에 연결되어, 상기 파워 스위치부(100)를 통한 전류에 의한 전압을 충전하는 부하 커패시터(CL)와, 상기 출력 단(OUT)의 전압을 검출하는 전압 검출부(200)와, 상기 전압 검출부(200)에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 이 비교결과에 따라 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호(SS1,SS2)를 출력하는 비교부(300)와, 상기 전원(Vcc)단에 연결되어, 기설정된 정전류를 생성하는 전류원부(400)와, 상기 비교부(300)의 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 상기 전류원부(400)와의 접속을 스위칭하고, 상기 비교부(300)의 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 접지와의 접속을 스위칭하는 전류 조절부(500)와, 상기 전압 검출부(200)에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압과의 에러 전압을 증폭하여, 이 증폭된 에러 전압을 상기 제2 파워 스위치(PM12)에 출력하는 에러 증폭부(600)를 포함할 수 있다.
상기 제1 파워 스위치(PM11)는, 상기 전원(Vcc)단에 연결된 드레인과, 상기 제2 파워 스위치(PM12)에 연결된 소오스와, 상기 제어단에 해당되고 상기 제1 및 제2 전류조절 스위치(SW1,SW2)의 제1 접속노드(NC1)에 연결된 게이트를 갖는 제1 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 파워 스위치(PM12)는, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 출력단(OUT)에 연결된 소오스와, 상기 에러 증폭부(600)의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 제2 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
상기 전압 검출부(200)는, 상기 출력단(OUT)의 전압을 분할하는 저항 회 로(R1,R2,R3)를 포함하고, 상기 저항 회로(R1,R2,R3)를 통해 제1 및 제2 검출전압(Vd1,Vd2)을 검출할 수 있다.
상기 비교부(300)는, 상기 전압 검출부(200)에 의한 제1 검출전압(Vd1)과 기설정된 기준전압(Vref)을 비교하고, 상기 제1 검출전압(Vd1)이 상기 기준전압(Vref)보다 작으면 스위칭온 레벨을 갖는 제1 스위칭 신호(SS1)와 스위칭 오프레벨을 갖는 제2 스위칭 신호(SS2)를 생성할 수 있다.
또한, 상기 비교부(300)는, 상기 제1 검출전압(Vd1)이 상기 기준전압(Vref)보다 크면 스위칭 오프레벨을 갖는 제1 스위칭 신호(SS1)와 스위칭 온레벨을 갖는 제2 스위칭 신호(SS2)를 생성할 수 있다.
상기 전류원부(400)는, 상기 전원(Vcc)단에 연결된 드레인과 서로 접속된 게이트를 갖는 제3,제4 P채널 MOS 트랜지스터(PM41,PM42)와, 상기 제4 P채널 MOS 트랜지스터(PM42)의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터(PM42)의 소오스에 연결된 게이트를 갖는 제1 N채널 MOS 트랜지스터(NM41)와, 상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터(PM41)의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제1 N채널 MOS 트랜지스터(NM41)의 소오스에 연결된 게이트와, 접지에 연결된 소오스를 갖는 제2 N채널 MOS 트랜지스터(NM42)와, 상기 제2 N채널 MOS 트랜지스터(NM42)의 게이트와 접지 사이에 연결되어, 저항값을 가변할 수 있는 가변저항(VR1)을 포함할 수 있다.
상기 가변저항(VR1)은, 상기 전류원부(400)의 정전류를 조절하여 소프트 스타트의 기간을 가변시킬 수 있다.
상기 전류 조절부(500)는, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 상기 전류원부(400) 사이에 연결되어, 상기 비교부(300)의 제1 스위칭 신호(SS1)에 의해 온 또는 오프되는 제1 전류조절 스위치(SW1)와, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 접지 사이에 연결되어, 상기 비교부(300)의 제2 스위칭 신호(SS2)에 의해 온 또는 오프되는 제2 전류조절 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
상기 에러 증폭부(600)는, 상기 전원(Vcc)단에 연결된 드레인을 갖는 제5 P채널 MOS 트랜지스터(PM61)와, 상기 전원(Vcc)단에 연결된 드레인과, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터(PM61)의 게이트에 연결된 게이트 및 소오스를 갖는 제6 P채널 MOS 트랜지스터(PM62)와, 상기 기준전압(Vref)을 입력받는 게이트와, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터(PM61)의 소오스에 연결된 드레인을 갖는 제3 N채널 MOS 트랜지스터(NM61)와, 상기 전압 검출부(200)에 의한 제2 검출전압(Vd2)을 입력받는 게이트와, 상기 제6 P채널 MOS 트랜지스터(PM62)의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터(NM61)의 소오스에 연결된 소오스를 갖는 제4 N채널 MOS 트랜지스터(NM62)와, 상기 제3 및 제4 N채널 MOS 트랜지스터(NM61,NM62)의 소오스간 제2 접속노드(NC2)와 접지 사이에 연결된 전류원(IS)을 포함한다.
여기서, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터(PM61)의 소오스와 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터(NM61)의 드레인간의 제3 접속노드(NC3)는 상기 제2 파워 스위치(PM12)의 게이트에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 레귤레이터의 동작 타이밍 챠트이다. 도 4에서, SS1은 상기 비교부(300)에서 상기 제1 전류조절 스위치(SW1)로 출력하는 제1 스위칭 신호이고, SS2는 상기 비교부(300)에서 상기 제2 전류조절 스위치(SW2)로 출력하는 제2 스위칭 신호이고, I는 상기 파워 스위치부(100)에서 상기 부하 커패시터(CL)로 흐르는 전류이다. 그리고 Vout는 상기 부하 커패시터(CL)에 충전되어 출력단(OUT)을 통해 출력되는 전압이다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 레귤레이터에 대해 설명하면, 도 3에 도시된 레귤레이터에서, 본 발명의 파워 스위치부(100)는, 전원(Vcc)단과 출력단(OUT)에 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 파워 스위치(PM11,PM12)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 파워 스위치(PM11,PM12)를 통한 전류(I)가 부하 커패시터(CL)로 흘려서 상기 부하 커패시터(CL)에 전압이 충전된다.
이 과정에서, 본 발명의 레귤레이터에서는 동작 개시시점부터 일정 시간동안은 전류가 전류원에 의해 일정하게 흘려서 상기 부하 커패시터에 충전되는 전압이 서서히 높아지는 소프트 스타트를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 전압 검출부(200)는, 상기 출력단(OUT)의 전압을 검출하여 검출전압을 비교부(300) 및 에러 증폭부(600)에 공급한다.
상기 비교부(300)는, 상기 전압 검출부(200)에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 이 비교결과에 따라 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호(SS1,SS2)를 출력한다.
본 발명의 전류원부(400)는 상기 전원(Vcc)단에 연결되어, 기설정된 정전류를 생성한다.
본 발명의 전류 조절부(500)는, 상기 비교부(300)의 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 상기 전류원부(400)와의 접속을 스위칭하고, 상기 비교부(300)의 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 접지와의 접속을 스위칭한다.
이러한 과정에서, 상기 에러 증폭부(600)는, 상기 전압 검출부(200)에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압과의 에러 전압을 증폭하여, 이 증폭된 에러 전압을 상기 제2 파워 스위치(PM12)에 출력한다. 이에 따라, 상기 제2 파워 스위치(PM12)는, 상기 에러 증폭부(600)의 에러 전압에 따라 조절된다.
보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 동작개시 시점에서는 기준전압(Vref)이 전압검출부(200)의 검출전압보다 높을 것이므로, 본 발명의 비교 부(300)는, 도 4에 도시한 바와같이, 스위칭온 레벨을 갖는 제1 스위칭 신호(SS1)와 스위칭 오프레벨을 갖는 제2 스위칭 신호(SS2)를 출력한다.
이때, 상기 전압 검출부(200)는, 상기 출력단(OUT)의 전압을 분할하는 저항 회로(R1,R2,R3)를 포함하고, 상기 저항 회로(R1,R2,R3)를 통해 제1 및 제2 검출전압(Vd1,Vd2)을 검출할 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(300)는, 기준전압(Vref)이 전압검출부(200)의 제1 검출전압(Vd1)보다 높을 것이므로, 스위칭온 레벨을 갖는 제1 스위칭 신호(SS1)와 스위칭 오프레벨을 갖는 제2 스위칭 신호(SS2)를 출력한다.
이때, 제1 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어지는 제1 파워 스위치(PM11)는 온된 상태이므로, 상기 전류원부(400)와 상기 제1 파워 스위치(PM11)를 접속한다. 이에 따라, 상기 제1 파워 스위치(PM11)는, 상기 전류원부(400)와 전류 미러를 형성하여 상기 제1 파워 스위치(PM11)를 통해 흐르는 전류는 상기 전류원부(400)에 의해 생성되는 정전류와 같게 된다.
또한, 제2 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어지는 제2 파워 스위치(PM12)는 오프되어, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단은 접지와 분리되고, 상기 전류원부(400)에 연결된다.
이후, 동작개시 시점부터 소프트 스타트 기간을 지나서는, 상기 비교부(300)는, 상기 제1 검출전압(Vd1)이 상기 기준전압(Vref)보다 크면 도 4에 도시한 바와 같이, 스위칭 오프레벨을 갖는 제1 스위칭 신호(SS1)와 스위칭 온레벨을 갖는 제2 스위칭 신호(SS2)를 출력한다.
이때, 상기 제1 파워 스위치(PM11)는 오프된 상태이므로, 상기 전류원부(400)와 상기 제1 파워 스위치(PM11)는 서로 분리되고, 상기 제2 파워 스위치(PM12)는 온되어, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단이 접지와 접속된다. 즉, 제1 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트와 접지가 접속된다.
이 경우, 상기 제1 파워 스위치(PM11)는 제1 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어지며, 접지된 상태이므로, 가장 활짝 도통되어 상기 제1 파워 스위치(PM11)를 통해 흐르는 전류는 최대가 된다.
한편, 상기 전류원부(400)는, 도 3에 도시한 바와같이, 생성되는 전류를 조절할 수 있는 저항값을 가변할 수 있는 가변저항(VR1)을 포함한다.
이때, 상기 가변저항(VR1)의 저항값을 가변하여 전류원부(400)에서 생성되는 전류량을 조절할 수 있고, 이 전류량에 의해 소프트 스타트 기간이 결정되므로, 결국 상기 전류원부(400)의 가변저항(VR1)을 통해 소프트 스타트 기간을 조절할 수 있게 된다.
상기 전류 조절부(500)는, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단과 상기 전류원부(400) 사이에 연결되어, 상기 비교부(300)의 제1 스위칭 신호(SS1)에 의해 온 또는 오프되는 제1 전류조절 스위치(SW1)와, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제 어단과 접지 사이에 연결되어, 상기 비교부(300)의 제2 스위칭 신호(SS2)에 의해 온 또는 오프되는 제2 전류조절 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 파워 스위치(PM11)의 제어단은 상기 제1 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트에 해당된다.
상기 에러 증폭부(600)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제5 P채널 MOS 트랜지스터(PM61) 및 제6 P채널 MOS 트랜지스터(PM62)는 증폭이득을 결정하고, 차동 증폭 구조인 제3 N채널 MOS 트랜지스터(NM61) 및 제4 N채널 MOS 트랜지스터(NM62)에 의해서, 기준전압(Vref)과 상기 전압검출부(200)의 제2 검출전압(Vd2)과의 에러전압을 증폭하여 상기 제2 파워 스위치(PM12)의 게이트로 출력하여, 상기 에러전압을 이용하여 상기 제2 파워 스위치(PM12)를 제어하며, 이를 통하여 상기 파워스위칭부(100)를 통해 흐르는 전류를 조절하게 된다.
도 3 및 4를 참조하면 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 레귤레이터의 제1 스위칭 신호(SS1) 및 제2 스위칭 신호(SS2)로 개시시점에서는 전류원부를 제1 파워 스위치에 연결하여, 상기 제1 파워 스위치가 상기 전류원부와 전류미러를 형성하여 동작개시시점에서는 제1 파워스위치를 통해 정전류가 흐르도록 제어되고, 동작개시시점을 지나 소프트 스타트 기간이 지나면 상기 제1 파워 스위치가 접지로 연결되어 최대전류가 흐르도록 제어된다.
도 1은 종래 레귤레이터의 개념도.
도 2는 종래 레귤레이터의 동작 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 레귤레이터의 구성도.
도 4는 본 발명의 레귤레이터의 동작 타이밍 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 파워 스위치부 200 : 전압 검출부
300 : 비교부 400 : 전류원부
500 : 전류 조절부 600 : 에러 증폭부
PM11 : 제1 파워스위치 PM12 : 제2 파워스위치
SW1 : 제1 전류조절 스위치 SW2 : 제2 전류조절 스위치
Vcc : 전원 OUT : 출력단
PM11,PM12 : 제1 및 제2 파워 스위치 CL : 부하 커패시터
SS1,SS2 : 제1 및 제2 스위칭 신호

Claims (8)

  1. 전원단과 출력단에 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 파워 스위치를 포함하는 파워 스위치부;
    상기 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 파워 스위치부를 통한 전류에 의한 전압을 충전하는 부하 커패시터;
    상기 출력단의 전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 이 비교결과에 따라 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호를 출력하는 비교부;
    상기 전원단에 연결되어, 기설정된 정전류를 생성하는 전류원부;
    상기 비교부의 제1 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 상기 전류원부와의 접속을 스위칭하고, 상기 비교부의 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제1 파워 스위치의 제어단과 접지와의 접속을 스위칭하는 전류 조절부; 및
    상기 전압 검출부에 의한 검출전압과 기설정된 기준전압과의 에러 전압을 증폭하여, 이 증폭된 에러 전압을 상기 제2 파워 스위치에 출력하는 에러 증폭부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 파워 스위치는,
    상기 전원단에 연결된 드레인과, 상기 제2 파워 스위치에 연결된 소오스와, 상기 제1 및 제2 전류조절 스위치의 제1 접속노드에 연결된 게이트를 갖는 제1 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어지고,
    상기 제2 파워 스위치는,
    상기 제1 파워 스위치의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 출력단에 연결된 소오스와, 상기 에러 증폭부의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 제2 P채널 MOS 트랜지스터로 이루어진 것
    을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 검출부는,
    상기 출력단의 전압을 분할하는 저항 회로를 포함하고, 상기 저항 회로를 통해 제1 및 제2 검출전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 전압 검출부에 의한 제1 검출전압과 기설정된 기준전압을 비교하고, 상기 제1 검출전압이 상기 기준전압보다 작으면 스위칭온 레벨을 갖는 제1 스위칭 신호와 스위칭 오프레벨을 갖는 제2 스위칭 신호를 생성하고,
    이와 달리, 상기 제1 검출전압이 상기 기준전압보다 크면 스위칭 오프레벨을 갖는 제1 스위칭 신호와 스위칭 온레벨을 갖는 제2 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전류원부는,
    상기 전원단에 연결된 드레인과 서로 접속된 게이트를 갖는 제3,제4 P채널 MOS 트랜지스터;
    상기 제4 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 게이트를 갖는 제1 N채널 MOS 트랜지스터;
    상기 제3 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과 상기 제1 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 게이트와, 접지에 연결된 소오스를 갖는 제2 N채널 MOS 트랜지스터; 및
    상기 제2 N채널 MOS 트랜지스터의 게이트와 접지 사이에 연결되어, 저항값을 가변할 수 있는 가변저항
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가변저항은,
    상기 전류원부의 정전류를 조절하여 소프트 스타트의 기간을 가변하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전류 조절부는,
    상기 제1 파워 스위치의 제어단과 상기 전류원부 사이에 연결되어, 상기 비 교부의 제1 스위칭 신호에 의해 온 또는 오프되는 제1 전류조절 스위치; 및
    상기 제1 파워 스위치의 제어단과 접지 사이에 연결되어, 상기 비교부의 제2 스위칭 신호에 의해 온 또는 오프되는 제2 전류조절 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
  8. 제5항에 있어서, 상기 에러 증폭부는,
    상기 전원단에 연결된 드레인을 갖는 제5 P채널 MOS 트랜지스터;
    상기 전원단에 연결된 드레인과, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트 및 소오스를 갖는 제6 P채널 MOS 트랜지스터;
    상기 기준전압을 입력받는 게이트와, 상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인을 갖는 제3 N채널 MOS 트랜지스터;
    상기 전압 검출부에 의한 제2 검출전압을 입력받는 게이트와, 상기 제6 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 드레인과, 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결된 소오스를 갖는 제4 N채널 MOS 트랜지스터; 및
    상기 제3 및 제4 N채널 MOS 트랜지스터의 소오스간 제2 접속노드와 접지 사이에 연결된 전류원을 포함하고,
    상기 제5 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스와 상기 제3 N채널 MOS 트랜지스터의 드레인간의 제3 접속노드는 상기 제2 파워 스위치의 게이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 전류원을 이용한 소프트 스타트를 갖는 레귤레이터.
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