KR100978509B1 - 직류/직류 변환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직류/직류 변환기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 직류/직류 변환기는 일단이 입력단과 접속된 충전 인덕터, 충전 인덕터의 타단과 기저전압원 사이에 접속된 제1 스위치, 일단이 충전 인덕터의 타단과 접속된 충전 커패시터, 입력단과 충전 커패시터의 타단 사이에 접속된 제2 스위치, 일단이 충전 인덕터의 타단과 접속되고, 타단이 제1 출력단과 접속된 제1 출력 스위치, 일단이 제1 출력 스위치의 타단과 접속되고, 타단이 기저전압원과 접속된 제1 출력 커패시터, 일단이 충전 커패시터의 타단과 접속되고, 타단이 제2 출력단과 접속된 제2 출력 스위치 및 제2 출력 스위치의 타단과 제1 출력 커패시터의 일단 사이에 접속된 제2 출력 커패시터를 포함한다.
본 발명에 따르면, 직류/직류 변환기의 동작과 연계한 커패시터 스위칭 회로를 통해 주 전원 전압보다 작은 오프셋 전압을 가지며, 주 전원 전압보다 높은 보조 전원 전압을 간단하고 효율적으로 생성할 수 있다.
직류/직류 변환기, 승압형 변환기(Boost converter or Step-Up converter), 승강압형 변환기(Buck-Boost converter or Step-Up/Down converter), 커패시터 스위칭 회로(Switched capacitor circuit)

Description

직류/직류 변환기{DC/DC CONVERTER}
본 발명은 직류/직류 변환기에 관한 것이다.
직류/직류 변환기는 입력직류전원을 부하가 요구하는 소정의 직류전원으로 변환하는 장치이다. 이러한 직류/직류 변환기에는 입력직류전원을 승압하기 위한 승압형(boost) 직류/직류 변환기, 입력직류전원을 강압하기 위한 강압형(buck) 직류/직류 변환기 및 입력직류전원을 승압/강압하기 위한 승강압형(buck-boost) 직류/직류 변환기 등이 있다.
반도체 공정과 관련 기술의 발달에 힘입어 전자 통신 기기들은 점점 더 모바일, 경량화 및 통합화 되어 가는 추세다 이에 따라 전자회로 시스템도 하나의 칩으로 구현될 수 있도록 외부 개별 소자의 사용은 점점 줄어들고 있다. 직류/직류 변환기와 같은 전원공급 회로의 경우도 대부분의 기능을 통합한 전력 관리(Power Management) 집적회로에 대한 개발 경쟁도 치열해지고 있다.
최근, 각광을 받고 있는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 시스템은 몇 종류의 서로 다른 전원 전압을 필요로 하는데, 특징적으로 전력의 대부분을 소모하는 주 전원 전압에 비해 수 볼트 이하의 오프셋 전압을 가지는 보조 전원을 필요로 한 다. 보조 전원의 경우, 부하 전류가 크지 않으므로, 커패시터 스위칭 회로로 구현되는 것이 일반적이다. 그러나, 입력 전압 혹은 출력 전압 가운데 하나만을 이용하여 커패시터 스위칭 회로를 독립적으로 구성하는 경우에는 효율이 떨어지고, 보조 전원이 주 전원보다 낮은 경우가 발생될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 직류/직류 변환기의 동작과 연계한 커패시터 스위칭 회로를 통해 주 전원 전압 및 주 전원 전압보다 높고, 수 볼트 이하의 오프셋 전압을 갖는 보조 전원 전압을 간단하고 효율적으로 생성할 수 있는 직류/직류 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 직류/직류 변환기는 일단이 입력단과 접속된 충전 인덕터, 충전 인덕터의 타단과 기저전압원 사이에 접속된 제1 스위치, 일단이 충전 인덕터의 타단과 접속된 충전 커패시터, 입력단과 충전 커패시터의 타단 사이에 접속된 제2 스위치, 일단이 충전 인덕터의 타단과 접속되고, 타단이 제1 출력단과 접속된 제1 출력 스위치, 일단이 제1 출력 스위치의 타단과 접속되고, 타단이 기저전압원과 접속된 제1 출력 커패시터, 일단이 충전 커패시터의 타단과 접속되고, 타단이 제2 출력단과 접속된 제2 출력 스위치 및 제2 출력 스위치의 타단과 제1 출력 커패시터의 일단 사이에 접속된 제2 출력 커패시터를 포함한다.
입력단으로 인가되는 입력전압에 상응하는 에너지가 충전 인덕터 및 충전 커 패시터에 각각 충전되도록 제1 스위치 및 제2 스위치를 턴온시키고, 충전 인덕터에 충전된 에너지가 제1 출력 커패시터로 전달되어 제1 출력 커패시터에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단을 통해 출력되도록 제1 스위치 및 제2 스위치를 턴오프시키고, 제1 출력 스위치를 턴온시키고, 충전 커패시터에 충전된 에너지가 제2 출력 커패시터로 전달되어 제1 출력 커패시터 및 제2 출력 커패시터에 상응하는 전압이 제2 출력단을 통해 출력되도록 제2 출력 스위치를 턴온시키는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
제1 스위치 및 제2 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되었다 턴오프되고, 제1 스위치 및 제2 스위치가 턴오프되면, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되며, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치가 턴오프되면 제1 스위치 및 제2 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되는 동작이 반복되도록 제1 및 제2 스위치 및 제1 및 제2 출력 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
제1 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
제1 스위치 및 제2 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
제2 스위치와 입력단 사이에 접속된 제3 스위치를 더 포함하되, 제1 스위치 및 제3 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
입력단과 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치 및 충전 인덕터의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되, 제1 스위치, 제 4 스위치 및 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
입력단과 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치 및 충전 인덕터의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되, 제1 스위치, 제2 스위치, 제 4 스위치 및 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제1 출력 스위치 및제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
입력단과 제2 스위치 사이에 접속된 제3 스위치, 입력단과 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치 및 충전 인덕터의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되, 제1 스위치, 제3 스위치, 제 4 스위치 및 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고, 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고, 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 직류/직류 변환기의 동작과 연계한 커패시터 스위칭 회로를 통해 주 전원 전압보다 작은 오프셋 전압을 가지며, 주 전원 전압보다 높은 보조 전원 전압을 간단하고 효율적으로 생성할 수 있다.
이하에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류/직류 변환기에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 직류/직류 변환기는 충전 인덕터(110), 충전 커패시터(210), 제1 스위치(120), 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140), 제2 출력 스위치(240), 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)를 포함한다.
충전 인덕터(110)는 일단이 입력단(Vin)에 접속되고, 타단이 제1 스위치(120)의 일단과 접속된다. 제1 스위치(120)는 일단이 충전 인덕터(110)의 타단과 접속되고, 타단이 기저전압원과 접속된다. 충전 커패시터(210)는 일단이 충전 인덕터(110)의 타단과 접속되고, 제2 스위치(220)는 입력단(Vin)과 충전 커패시터(210)의타단 사이에 접속된다. 제1 출력 스위치(140)는 일단이 충전 인덕터(110)의 타단과 접속되고, 타단이 제1 출력단(Vo1)과 접속된다. 제1 출력 커패시터(180)는 일단이 제1 출력단(Vo1)과 접속되고 타단이 기저전압원과 접속된다. 제2 출력 스위치(240)는 일단이 충전 커패시터(210)의 타단과 접속되고, 타단이 제2 출력단(Vo2)과 접속된다. 제2 출력 커패시터(280)는 일단이 제2 출력단(Vo2)과 접속되고, 타단 이 제1 출력 커패시터(180)의 일단과 접속된다. 또한, 제1 출력단(Vo1)과 기저전압원 사이에 접속된 제1 출력부하(190)와 제2 출력단(Vo2)과 기저전압원 사이에 접속된 제2 출력부하(290)가 설치될 수 있다.
또한, 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(220)가 미리 정해진 시간 동안 턴온되었다 턴오프되고, 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(220)가 턴오프되면, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)가 미리 정해진 시간동안 턴온되며, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)가 턴오프되면 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(220)가 미리 정해진 시간동안 턴온되는 동작이 반복되도록 제1 스위치(120), 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)를 제어하는 제어부(300)를 더 포함한다. 제어부(300)에 대한 구체적인 설명은 직류/직류 변환기의 전체적인 동작을 통해 설명한다.
이하에는 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 직류/직류 변환기의 전체적인 동작에 대해 상세히 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고, 제1 스위치(120)와 제2 스위치(220)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다.
2) 이후, 제1 스위치(120)가 턴오프되고 제1 출력 스위치(140)가 턴온되면, 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 제1 출력 스위치(140)가 턴온되면서 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 되고, 이와 동시에 제2 출력 스위치(240)가 턴온되면서 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
제어부(300)는 1)과 2)의 동작이 반복되도록 제1 스위치(120), 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제 2 출력 스위치(240)의 스위칭 동작을 제어하는 역할을 한다.
따라서, 본 발명에 따른 직류/직류 변환기는 직류/직류 변환기의 동작과 연계한 커패시터 스위칭 회로를 통해 주 전원 전압(제1 출력전압)보다 작은 오프셋 전압을 가지며, 주 전원 전압보다 높은 보조 전원 전압(제2 출력전압)을 간단하고 효율적으로 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(120)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고 제1 스위치(120)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다.
2) 이후, 제1 스위치(120)가 턴오프되면, 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 된다. 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(220)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고, 제1 스위치(120)와 제2 스위치(220)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다. 여기서, 제2 스위치(220)의 턴온 시간을 조절하면 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절될 수 있다. 제2 스위치(220)는 제1 출력단(Vo1)과 제2 출력단(Vo2) 간의 전압차를 검출하여 제어될 수 있으며, 온 되어 있는 동안 전류원으로 동작할 수도 있다.
2) 이후, 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(220)가 턴오프되면 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 스위치(140)를 통해 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 되고, 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 스위치(240)를 통해 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
따라서 제2 스위치(220)의 턴온 시간에 따라 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절됨으로써, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 제2 출력전압의 승압 정도를 조절할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 직류/직류 변환기는 제2 스위치(220)와 입력단(Vin) 사이에 접속된 제3 스위치(230)를 더 포함한다. 도 4에 도시된 제1 스위치(120) 및 제3 스위치(230)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고, 제1 스위치(120)와 제3 스위치(230)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다. 여기서, 제3 스위치(230)의 턴온 시간을 조절하면 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절될 수 있다. 제3 스위치(230)는 제1 출력단(Vo1)과 제2 출력단(Vo2) 간의 전압차이를 검출하여 제어될 수 있으며, 온 되어 있는 동안 전류원으로 동작할 수도 있다.
2) 이후, 제1 스위치(120) 및 제3 스위치(230)가 턴오프되면 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 스위치(140)를 통해 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 되고, 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 스위치(240)를 통해 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
따라서 제3 스위치(230)의 턴온 시간에 따라 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절됨으로써, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 제2 출력전압의 승압 정도를 조절할 수 있게 된다.
도 5에 본 발명의 제4 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 직류/직류 변환기는 입력단(Vin)과 충전 인덕터(210)의 일단 사이에 접속된 제4 스위치(130) 및 충전 인덕터(110)의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치(150)를 더 포함한다. 도 5에 도시된 제1 스위치(120), 제 4 스위치(130) 및 제5 스위치(150)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 5에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고 제1 스위치(120) 및 제4 스 위치(130)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다.
2) 이후, 제1 스위치(120) 및 제4 스위치(130)가 턴오프되고 제5 스위치(150)가 턴온되면, 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 스위치(140)를 통해 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 된다. 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 직류/직류 변환기는 입력단(Vin)과 충전 인덕터(110)의 일단 사이에 접속된 제4 스위치(130) 및 충전 인덕터(110)의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치(150)를 더 포함한다. 도 6에 도시된 제1 스위치(120), 제2 스위치(220), 제 4 스위치(130) 및 제5 스위치(150)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 6에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고 제1 스위치(120), 제2 스위치(220) 및 제4 스위치(130)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다. 여기서, 제2 스위치(220)의 턴온 시간을 조절하면 충전 커패시터(210)에충전되는 전하량이 조절될 수 있다. 제2 스위치(220)는 제1 출력단(Vo1)과 제2 출력단(Vo2) 간의 전압차를 검출하여 제어될 수 있으며, 온 되어 있는 동안 전류원으로 동작할 수도 있다.
2) 이후, 제1 스위치(120), 제2 스위치(220) 및 제4 스위치(130)가 턴오프되고 제5 스위치(150)가 턴온되면, 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 스위치(140)를 통해 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 된다. 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 스위치(240)를 통해 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
따라서 제2 스위치(220)가 온 되어 있는 시간에 따라 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절됨으로써, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 제2 출력전압 의 승압 정도를 조절할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 직류/직류 변환기는 입력단(Vin)과 제2 스위치(220) 사이에 접속된 제3 스위치(230), 입력단(Vin)과 충전 인덕터(110)의 일단 사이에 접속된 제4 스위치(130) 및 충전 인덕터(110)의 일단과 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치(150)를 더 포함한다. 도 7에 도시된 제1 스위치(120), 제3 스위치(230), 제 4 스위치(130) 및 제5 스위치(150)는 모스트랜지스터로 구현되고, 제2 스위치(220), 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다. 한편, 제1 출력 스위치(140) 및 제2 출력 스위치(240)는 모스트랜지터로 구현될 수도 있다.
이하에는 도 7에 도시된 본 발명의 제6 실시예에 따른 직류/직류 변환기의 동작에 대해 설명한다.
1) 먼저, 입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되고 제1 스위치(120), 제3 스위치(230) 및 제4 스위치(130)가 턴온되면, 충전 인덕터(110)와 충전 커패시터(210)에는 입력전압에 상응하는 에너지가 각각 충전된다. 여기서, 제3 스위치(230)의 턴온 시간을 조절하면 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절될 수 있다. 제2 스위치(220)는 제1 출력단(Vo1)과 제2 출력단(Vo2) 간의 전압차를 검출하여 제어될 수 있으며, 온 되어 있는 동안 전류원으로 동작할 수도 있다.
2) 이후, 제1 스위치(120), 제3 스위치(230) 및 제4 스위치(130)가 턴오프되 고 제5 스위치(150)가 턴온되면, 충전 인덕터(210)에 충전된 에너지가 제1 출력 스위치(140)를 통해 제1 출력 커패시터(180)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180)에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력된다. 여기서, 제1 출력단(Vo1)을 통해 출력되는 전압을 제1 출력전압으로 정의한다. 이때, 스위칭 노드(Lx)의 전압은 제1 출력전압 수준으로 상승하게 된다. 이와 동시에 충전 커패시터(210)에 충전된 에너지가 제2 출력 스위치(240)를 통해 제2 출력 커패시터(280)로 전달되어 제1 출력 커패시터(180) 및 제2 출력 커패시터(280)에 상응하는 전압이 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력될 수 있게 된다. 여기서, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 전압을 제2 출력전압으로 정의한다.
따라서 제3 스위치(230)가 온 되어 있는 시간에 따라 충전 커패시터(210)에 충전되는 전하량이 조절됨으로써, 제2 출력단(Vo2)을 통해 출력되는 제2 출력전압의 승압 정도를 조절할 수 있게 된다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도1은 본 발명에 따른 직류/직류 변환기의 기본 구조를 나타낸 도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
도 3은 제2 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
도 4는 제3 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
도 5는 제4 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
도 6은 제5 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
도 7은 제6 실시예에 따른 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.
******** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********
110: 충전 인덕터
120: 제1 스위치
140: 제1 출력 스위치
180: 제1 출력 커패시터
210: 충전 커패시터
220: 제2 스위치
230: 제3 스위치

Claims (9)

  1. 일단이 입력단과 접속된 충전 인덕터;
    상기 충전 인덕터의 타단과 기저전압원 사이에 접속된 제1 스위치;
    일단이 상기 충전 인덕터의 타단과 접속된 충전 커패시터;
    상기 입력단과 상기 충전 커패시터의 타단 사이에 접속된 제2 스위치;
    일단이 상기 충전 인덕터의 타단과 접속되고, 타단이 제1 출력단과 접속된 제1 출력 스위치;
    일단이 상기 제1 출력 스위치의 타단과 접속되고, 타단이 상기 기저전압원과 접속된 제1 출력 커패시터;
    일단이 상기 충전 커패시터의 타단과 접속되고, 타단이 제2 출력단과 접속된 제2 출력 스위치; 및
    상기 제2 출력 스위치의 타단과 상기 제1 출력 커패시터의 일단 사이에 접속된 제2 출력 커패시터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력단으로 인가되는 입력전압에 상응하는 에너지가 상기 충전 인덕터 및 상기 충전 커패시터에 각각 충전되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴온시키고,
    상기 충전 인덕터에 충전된 에너지가 상기 제1 출력 커패시터로 전달되어 상 기 제1 출력 커패시터에 충전된 에너지에 상응하는 전압이 상기 제1 출력단을 통해 출력되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴오프시키고, 상기 제1 출력 스위치를 턴온시키고, 상기 충전 커패시터에 충전된 에너지가 상기 제2 출력 커패시터로 전달되어 상기 제1 출력 커패시터 및 상기 제2 출력 커패시터에 상응하는 전압이 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 상기 제2 출력 스위치를 턴온시키는 제어부를 더 포함하는, 직류/직류 변환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되었다 턴오프되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴오프되면, 상기 제1 출력 스위치 및 상기 제2 출력 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되며, 상기 제1 출력 스위치 및 상기 제2 출력 스위치가 턴오프되면 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 미리 정해진 시간동안 턴온되는 동작이 반복되도록 상기 제1 및 제2 스위치 및 상기 제1 및 제2 출력 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 직류/직류 변환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜 지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위치와 상기 입력단 사이에 접속된 제3 스위치를 더 포함하되,
    상기 제1 스위치 및 제3 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입력단과 상기 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치; 및
    상기 충전 인덕터의 일단과 상기 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되,
    상기 제1 스위치, 상기 제 4 스위치 및 상기 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 입력단과 상기 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치; 및
    상기 충전 인덕터의 일단과 상기 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제 4 스위치 및 상기 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입력단과 상기 제2 스위치 사이에 접속된 제3 스위치;
    상기 입력단과 상기 충전 인덕터의 일단 사이에 접속된 제4 스위치; 및
    상기 충전 인덕터의 일단과 상기 기저전압원 사이에 접속된 제5 스위치를 더 포함하되,
    상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제 4 스위치 및 상기 제5 스위치는 모스트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 스위치는 쇼트키 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 출력 스위치 및 제2 출력 스위치는 쇼트키 다이오드 또는 모스트랜지터를 포함하는, 직류/직류 변환기.
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