KR101182932B1 - 이중 모드 조정기 및 이중 모드 조정기 동작 방법 - Google Patents

이중 모드 조정기 및 이중 모드 조정기 동작 방법 Download PDF

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Abstract

이중 모드 조정기는 고 전류의 PWM 조정기 모드와 저 전류의 LDO 조정기 모드를 가지고 있으며, 모드 사이의 전이 동안 PWM 조정기와 LDO 조정기의 동작 파라미터를 빠르게 변화시킨다. 전이 기간 동안의 변화는 LDO 또는 PWM 조정기의 에러 증폭기 기준 전압을 상승시켜서 정확한 핸드오버를 보장하는 것과, 전이하는 동안 LDO 스테이지의 바이어스 전류를 상승시켜서 LDO 조정기가 전압 글리치에 빠르고 안정되게 응답하게 하는 것과, 전이 기간 동안 하나 이상의 추가 패스 트랜지스터를 가지고 LDO 조정기 직렬 패스 트랜지스터를 증가시켜서 LDO 조정기가 더 높은 전류를 처리하게 하는 것을 포함한다. 전이 이후에 인에이블된 조정기부의 동작 파라미터는 통상의 값으로 리셋된다. PWM 조정기는 소프트 개시 루틴으로 개시되어서 전력 트랜지스터를 흐르는 전류를 제한한다. PWM 조정기가 동기식 조정기를 사용하면, 역방향 전류 제한 회로가 사용되어서 PWM 조정기가 개시해서 LDO 조정기를 로드 다운시키는 것을 방지할 때 역방향 전류를 제한하는 것이 바람직하다.

Description

이중 모드 조정기 및 이중 모드 조정기 동작 방법{DUAL MODE BUCK REGULATOR WITH IMPROVED TRANSITION BETWEEN LDO AND PWM OPERATION}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 조정기의 다양한 기능 유닛을 도시하는 정면 개략도,
도 2는 도 1의 이중 모드 조정기의 좀 더 상세한 개략도,
도 3은 기준 전압의 값을 변화시키는 한가지 기술을 도시하는 도면,
도 4는 바이어스 전류의 값을 변화시키는 한가지 기술을 도시하는 도면,
도 5는 직렬 패스 트랜지스터를 증가시키는 한가지 기법을 도시하는 도면,
도 6은 이중 모드 조정기가 저 전력 모드로 스위칭될 때의 전이 회로의 동작의 흐름도,
도 7은 이중 모드 조정기가 고 전력 모드로 스위칭될 때의 전이 회로의 동작의 흐름도,
도 8은 PWM 유닛에 소프트 개시를 제공하는 한가지 기법을 도시하는 도면.
도면에서 같거나 유사한 소자는 같은 참조 번호로 표시했다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : PWM 유닛 12 : LDO 유닛
14 : 에러 증폭기 15: PWM 제어기
16 : 전력 트랜지스터 18 : 동기식 전류 트랜지스터
20 : 오실레이터 24 : 게이트 구동 로직
본 발명은 전압 조정기에 관한 것이고, 더 상세하게는 낮은 부하 전류에서는 선형 조정기 모드를 사용하고, 높은 부하 전류에서는 PWM(펄스 폭 변조) 모드를 사용하는 이중 모드 조정기에 관한 것이다.
낮은 전류에서는 선형 조정기 모드를 사용하고, 중간 전류 및 높은 전류에서는 PWM 모드를 사용하는 이중 모드 조정기가 알려져 있다. PWM 조정기는 조정된 듀티 사이클로 전력 트랜지스터를 스위칭 온 오프시켜서 조정기의 출력단에서 일정한 전압을 유지한다. 스위칭 트랜지스터가 높은 도전성을 가짐으로써 트랜지스터에서의 손실이 줄어든다. 이로써 중간 부하 전류부터 높은 부하 전류까지의 PWM 조정기 모드를 효율적으로 한다. 매우 낮은 전류에서, 스위칭 트랜지스터 양단의 손실은 적을 지라도, 높은 스위칭 주파수에서(전형적으로 1MHz) 트랜지스터를 턴 온하거나 턴 오프함으로써 발생하는 손실은 조정기의 효율의 큰 요인이 된다.
낮은 전류에서, LDO(a low drop out) 조정기라고도 불리는 선형 조정기는 PWM 조정기보다 효율이 더 높은데, 그 이유는 스위칭 손실이 없고, 직렬 트랜지스터의 손실이 낮은 전류에서 매우 크지는 않기 때문이다.
이중 모드 조정기에서, 부하가 낮은 전류 대기 모드로 들어가면, 조정기가 PWM과 LDO 조정기 모드 사이의 전이를 개시하는 신호를 수신하고, 조정기는 적절한 회로를 인에이블링시키거나 디스에이블링시킴으로써 모드를 빠르게 변화시킨다. 큰 출력 캐패시터가 사용되지 않는다면, 이러한 전이는 조정기의 출력단에서 전압 스파이크를 발생시킨다. 본 출원인은 전압 글리치의 원인은 1) 한 모드가 디스에이블되고 있고, 다른 모드가 인에이블되고 있는 동안 전압 조정 제어의 핸드오버가 잘 이루어지지 않고, 2) LDO 조정기의 반응 시간이 통상적으로 느리고, 변화하는 동안의 글리치를 처리하는 전류 처리 능력이 매우 낮다는 점을 들었다.
조정기가 낮은 전류 모드 또는 높은 전류 모드로 전이하는 전이 기간 동안 PWM 조정기와 LDO 조정기의 동작 파라미터를 빠르게 변화시키는 이중 모드 조정기가 개시된다.
일 실시예에서, 이중 모드 조정기가 낮은 전류 모드로 전이하는 동안, LDO 조정기는 인에이블되고, LDO 에러 증폭기의 기준 전압은 상승해서, LDO 조정기는 일정 시간의 PWM 조정기로부터의 전압 조정을 인계해서 LDO 조정기와 PWM 조정기가 모두 동시에 조정하는 것을 방지한다. LDO 조정기의 응답 시간을 개선해서 전이 기간 동안 출력 전압의 변화에 대한 LDO 조정기의 응답 시간을 개선하고, 그 부하 전류 성능을 일시적으로 증가시키기 위해서, LDO 조정기의 바이어싱 전류가 일시적으로 증가해서 LDO 조정기의 모든 관련 트랜지스터의 응답시간을 단축시키고, 하나 이상의 추가 트랜지스터가 통상의 LDO 직렬 패스 트랜지스터에 추가되어서 전류 처리 능력을 증가시킨다. 이후에 PWM 조정기는 디스에이블된다. 짧은 시간 이후에, LDO 조정기의 파라미터는 자신의 통상의 최적값으로 리셋되고, 추가 트랜지스터는 직렬 패스 트랜지스터로부터 접속해제된다.
이중 모드 조정기가 높은 전류 모드로 전이할 때, LDO 조정기의 바이어싱 전류는 증가해서 조정 응답 시간을 개선하고, 직렬 통과 트랜지스터가 증가되어서 전류 처리 능력을 증가시키며, PWM 에러 증폭기의 기준 전류가 증가되어서 PWM 조정기가 전압 조정을 LDO 조정기로부터 인계할 것이다. 이후에 PWM 조정기는 인에이블된다. PWM 조정기는 소프트 개시 루틴으로 개시되어서 스위칭 트랜지스터를 지나는 전류를 제한한다. PWM 기준 전압은 통상의 값(nominal value)으로 리셋된다. LDO 조정기는 짧은 지연 이후에 디스에이블되고, 그 바이어스 전류는 리셋되며, 추가 트랜지스터는 직렬 패스 트랜지스터로부터 접속 해제된다.
PWM 조정기가 동기식 정류기를 사용하면, 역방향 전류 제한 회로가 사용되어서 PWM 조정기가 LDO 조정기를 로딩 다운시키는 것을 방지하기 시작할 때 역방향 전류를 제한하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 도면이고, 도 2는 더 상세하게 실시예를 도시한다.
입력 전압(Vin)이 PWM 유닛(10) 및 LDO 유닛(12)에 인가된다. 에러 증폭기(14)로부터의 에러 신호는 PWM 제어기(15)에 인가되어서 전력 트랜지스터(16)의 스위칭 듀티 사이클을 조정한다. 동기식 전류 트랜지스터(18)는 반대로 트랜지스터(16)로 도통되어서 접지로의 직접적인 경로가 없다. 동기식 정류기 대신에 다이오드가 사용될 수 있다. 오실레이터(20)는 PWM 제어기(15)의 스위칭 주파수를 설정한다. PWM 제어기(15)는 스위칭 신호를 게이트 구동 로직(24)에 분배해서 트랜지스터(16, 18)가 확실히 도통되게 한다. 버퍼(26, 28)는 빠른 응답을 위해서 트랜지스터의 게이트로 적절한 전류 소스/싱크를 제공한다.
인덕터(30)는 스위칭 전류 회로를 평활화시켜서 삼각 전류 파형을 제공하며, 그 평균값이 부하에 대한 전류이다.
출력 캐패시터(32)는 삼각 전류 파형을 평활화시켜서 비교적 일정한 전압(Vout)을 출력단(34)에 제공한다.
인덕터(30)에서 접지로의 역방향 전류를 제한하기 위해서, 차동 증폭기(35)와 같은 역방향 전류 제한 회로는 동기식 정류기(18)가 도통하고, 그 제어 신호를 과도하게 해서 동기식 정류기(18)를 셧다운시키는 동안 동기식 정류기(18)를 지나는 전류의 반전을 검출한다.
저항 분할기(36)는 에러 증폭기(14:자동 증폭기 또는 다른 적절한 증폭기)의 입력단에 피드백 전압을 공급하고, 조정기는 기준 소스(37)에 의해 에러 증폭기(14)의 다른 입력단에 인가된 기준 전압(Vref)과 같도록 조정된 피드백 전압이 스위칭 듀티 사이클을 조정한다. 보상 캐패시터(도시 생략)가 에러 증폭기(14)의 출 력단에 접속되어서 전류 소스/싱크를 평활화된 에러 전압 신호로 변환한다.
PWM 제어기(15)는 출력 전압(Vout)이 원하는 전압 이하일 때 전력 트랜지스터(16)의 듀티 사이클을 증가시키고, 출력 전압(Vout)이 원하는 전압 이상일 때 전력 트랜지스터(16)의 듀티 사이클을 감소시킨다. 듀티 사이클은 주어진 Vin 및 원하는 Vout의 값에서 실질적으로 일정하다.
PWM 유닛(10)은 전압 모드, 전류 모드, 공진 모드 또는 다른 타입을 포함하는 임의의 타입의 PWM 회로가 될 수 있다. PWM 유닛은 대신에 PFM(펄스 주파수 변조) 유닛 또는 임의의 다른 타입의 스위칭 조정기가 될 수 있다.
낮은 부하 전류 모드에서, LDO 조정기는 인에이블되고, LDO 유닛(12)은 입력 전압 Vin와 Vout 단자 사이에 접속된 직렬 트랜지스터(42)의 도통을 변화시킨다. 에러 증폭기(44)는 기준 소스(45)에 의해 생성된 기준 전압(Vref)을 분할된 출력 전압과 비교해서 에러 신호를 생성한다. 보상 캐패시터(도시 생략)는 에러 증폭기(44)의 출력단에 접속될 수 있다. 에러 신호는 버퍼(46)에 의해 수신되고, 이는 직렬 트랜지스터(42)의 도통을 제어한다. 도통이 증가되면 Vout을 증가시키고, 감소되면 Vout을 감소시킨다.
도 6 및 도 7을 참조로 이하 설명되는 바와 같이, 모드 사이의 전이 동안 기준 전압값이 변화되고, 바이어스 전류가 변화되며, 직렬 트랜지스터가 증가된다. 도 3 내지 도 5는 이러한 기능을 수행하는 몇가지 가능한 회로를 도시하고 있다.
도 3은 2개의 기준 전압을 생성하는 데 사용되는 태핑된 직렬 저항을 도시하고 있다. 고정 전압(V)은 직렬 저항을 통해서 전류를 공급한다. 통상의 기준 전압 (Vref(n))이 제 1 노드로부터 태핑되고, 더 높은 기준 전압(Vref(t))이 제 2 노드로부터 태핑된다. 간단한 트랜지스터 스위치(50)가 원하는 기준 전압을 선택하도록 제어된다.
도 4는 바이어스 전류를 변화시키는 기술을 도시하고 있다. 차동 증폭기(54)는 LDO 유닛(12)용 에러 증폭기(44)가 될 수 있다. 기준 전압(Vref)이 한 입력단에 인가되고, 피드백 전압(Vfb)은 다른 입력단에 인가된다. 노드(56)의 전압은 에러 신호로 그 크기가 기준 전압과 피드백 전압 사이의 불일치를 나타낸다. 이 크기는 PWM 유닛(10)의 듀티 사이클을 제어하는 데 사용된다. 에러 신호는 버퍼(60)의 트랜지스터의 통전을 제어한다. 버퍼(46)의 출력은 LDO 조정기 직렬 트랜지스터(42)(도 2)의 게이트에 인가된다. 전류원(11, 12)은 차동 증폭기(54)에 바이어스 전류를 제공한다. 바이어스 전류를 변화시키는 한가지 기법은 트랜지스터 스위치(62)를 사용해서 전류원(12)을 스위칭 인 및 스위칭 아웃하는 것이다. 차동 증폭기 및/또는 버퍼의 바이어스 전류를 증가시킴으로써 더 높은 제어 전류가 LDO 조정기의 다양한 트랜지스터에 인가되어서 LDO 조정기가 더 빠르게 반응해서 출력 전압(Vout)을 조정하고, 안정을 유지할 수 있다(오실레이션 방지).
도 5는 도 2의 직렬 트랜지스터(42)에 하나 이상의 직렬 트랜지스터(65)를 증강(augmenting)시켜서, 전이하는 동안 LDO의 전류 처리 능력을 증가시킴으로써 전압 글리치를 빠르게 보상하는 방법을 도시하고 있다. 저 전류 모드(예컨대, 50mA) 동안 작은 트랜지스터(42)를 가지고 트랜지스터의 제어에 기인한 손실을 최소화시키는 것이 바람직하다. 그러나, 큰 전압 글리치를 빠르게 수정하기 위해서, 더 큰 직렬 트랜지스터가 요구된다. 스위치(66)를 통해서 직렬 트랜지스터(42)와 병렬로 2개 이상의 추가 트랜지스터(65)를 일시적으로 연결시킴으로써, 전이하는 동안 추가 전류 처리 능력(예컨대, 500mA)이 가능하다. 스위치(66)가 PMOS 트랜지스터(65)의 게이트를 에러 신호에 연결시키면, 트랜지스터(42/65)의 도통은 임의의 전압 글리치를 빠르게 보상하도록 제어된다. 전이 기간 이후에, 트랜지스터(65)의 게이트가 그 소스에 연결되어서 턴오프된다.
도 6은 고 전류 모드에서 대기 모드와 같은 저 전류 모드로의 전이를 개선하는 기법의 일 실시예의 흐름도이다. PWM 조정기는 정상을 동작하고 있고, LDO 조정기는 디스에이블되었다고 가정한다.
단계(70)에서, 저 부하 전류 모드로 들어가는 로우 신호와 같은 모드 선택 신호가 생성된다. 모드 선택 신호는, 예컨대 전력 공급받는 장치(예컨대 휴대 전화)가 일정 시간 사용되지 않은 이후에, 로우 신호를 생성하는 마이크로프로세서와 같이 외부에서 생성될 수 있다. 모드 선택 신호는 실제 부하 전류를 검출함으로써(예컨대, 직렬 저항 양단의 전압을 검출함으로써) 혹은 부하 전류를 임계값과 비교함으로써 생성될 수 있다. 부하 전류가 임계값 이하가 되면, 모드 선택 신호는 자동으로 로우로 될 것이다. 임계값이 모드 사이에 오실레이션을 방지하도록 히스테리시스(hysteresis)를 가질 수 있다.
단계(72)에서, 타이머(76)는 PWM-LDO 전이 신호를 전이 로직 회로(78)에 발행한다. 타이머(76)는 저항에 의해 정해진 레이트로 방전되는 충전 캐패시터가 될 수 있다. 방전은 모드 선택 신호가 상태를 변화시킬 때 턴 온되는 트랜지스터 스위 치의 활성화에 의해 이루어질 수 있다. 정해진 시간의 종료는 특정 캐패시터 전압 임계값(비교기에 의해 검출되는)이 만족되는 시점이 될 수 있다. 전이 로직 회로(78)는 일정 간격을 두고 특정 순서로 다양한 스위치를 제어하는 간단한 회로로 이루어질 수 있다. 이러한 회로를 설계하는 것은 당업자에게 널리 알려져 있다.
단계(72)와 동시에 단계(74)에서, LDO 유닛(12)은 에러 증폭기(44), 전압 기준 소스(45) 및 버퍼(46)와 같은 다양한 LDO 조정기 소자에 전력을 인가함으로써 인에이블된다. LDO 유닛(12)은 빠르게 개시한다(예컨대 2마이크로초).
단계(80)에서, 모든 관련 LDO 유닛 회로의 바이어스 레벨이 증가해서 LDO 유닛(12)의 조정 응답 속도를 빠르게 한다. 예컨대, 전이 로직 회로(78)가 도 4의 스위치(62) 및 버퍼(46)의 스위치를 닫아서 전류 바이어스를 증가시킨다. 예컨대, 도 2의 Ibias는 8마이크로앰프에서 30마이크로앰프로 증가될 수 있다. 이와 같이 바이어스 전류가 증가함으로써 불안정 상태로 되는 일 없이 LDO 유닛은 더 높은 부하 전류를 조정할 수 있다(예컨대, 최대 부하 전류가 50mA에서 500mA로 증가한다).
단계(81)에서, 바람직하게는 단계(80)와 함께, 하나 이상의 추가 트랜지스터(65)가 인에이블되어서(또는 스위칭 인되어서) 직렬 트랜지스터(42)를 증가시킴으로써 전이 동안 LDO 조정기는 더 높은 전류를 처리할 수 있다.
단계(80)와 동시에 이루어질 수 있는 단계(82)에서, 에러 증폭기(44)의 기준 전압(Vref)은 2%(혹은 다른 적절한 정도만큼) 증가되어서 LDO 유닛(12)으로 하여금 PWM 유닛 유닛(10)으로부터의 전압 조정을 즉시 인계하게 한다. 기준 전압을 증가시킴으로써 LDO 유닛(12)으로 하여금 출력 전압이 매우 낮다는 것을 믿게 한다. LDO 유닛(12)은 직렬 트랜지스터(42)의 도통을 변화시킴으로써 출력 전압을 조정한다.
단계(84)에서, PWM 유닛(12)은 다양한 소자(예컨대, 오실레이터, 버퍼, 에러 증폭기, 로직, 비교기, 스위칭 트랜지스터 등)로부터의 전력을 제거함으로써 디스에이블된다.
단계(86)에서 타이머(76)가 종료하고, 신호를 전이 로직 회로(78)로 발행한다. 타이머(76)는 100마이크로초 단위로 시간을 설정할 수 있다.
단계(88)에서 전이 로직 회로(78)는 LDO 기준 전압 및 바이어스 레벨을 통상의 값으로 리셋시키고, 추가 직렬 트랜지스터(65)를 디스에이블시킨다. 이 때, LDO 유닛(12)은 낮은 바이어스 전류로 인해서 매우 적은 전력을 사용하고, 출력 전압을 낮은 전류 부하(예컨대, 최대 50mA)로 조정한다.
도 7은 LDO 조정기 모드로부터 PWM 조정기 모드로 조정기가 전이할 때의 전이 기법의 흐름도이다.
단계(90)에서, 전력 공급받는 장치는 대기 모드에서 나오고, 모드 선택 신호는 하이가 된다.
단계(92)에서, 타이머(76)는 높은 모드 선택 신호를 수신함으로써 개시한다.
단계(94)에서, 다양한 LDO 조정기 회로의 바이어스 전류는 증가해서(이전보다) LDO 조정기 반응 시간을 줄이고, LDO 조정기로 하여금 전이 시간 동안 최악의 경우가 예상되는 전압 글리치를 처리해서 안정 상태를 유지하게 한다.
단계(95)에서, 바람직하게는 단계(94)와 동시에, 하나 이상의 추가 트랜지스 터(65)가 인에이블되어서(혹은 스위칭 인되어서) 직렬 트랜지스터(42)를 증가시킴으로써 LDO 조정기는 전이하는 동안 더 높은 전류를 처리할 수 있다.
단계(96)에서, PWM 에러 증폭기(14)의 기준 전압은 2%(혹은 다른 적절한 수치만큼) 증가해서 일단 PWM 유닛(10)이 인에이블되면 PWM 유닛(10)이 LDO 유닛으로부터 조정을 인계하게 한다.
단계(98)에서, PWM 유닛(10)은 다양한 PWM 소자에 전력을 인가함으로써 인에이블된다. 전형적인 PWM 조정기는 전원이 켜진 이후에 60마이크로초단위로 조정을 시작한다. 개시시에 인덕터(30)가 완전히 전원이 끊어지기 때문에, 소프트 개시 루틴이 시작되어서 전력 트랜지스터(16)의 피크 전류를 제한한다. 소프트 개시 루틴은 안정 상태 듀티 사이클에 이르기까지 PWM 유닛(10)의 듀티 사이클을 램프(ramp)한다. 한가지 간단한 타입의 소프트 개시 회로가 도 8에 도시되어 있다. PWM 비교기(100)(도 2의 PWM 제어기(15) 내에)가 에러 전압과 톱니파 오실레이터 신호를 비교한다. 전력 트랜지스터(16)는 톱니파 레벨이 에러 전압 레벨을 초과할 때까지 안정 상태이다. 비교기(100)의 출력이 게이트 드라이브 로직(24)을 제어해서 전력 트랜지스터(16)를 턴 오프하고, 동기식 정류기(18)를 턴온한다. 게이트 드라이브 로직(24)은 각각의 오실레이터 사이클을 리셋하고, 이는 전력 트랜지스터(16)를 턴 온하고, 동기직 정류기(18)를 턴 오프한다.
소프트 개시 램프된 신호는 PWM 유닛이 개시할 때 충전 캐패시터로부터 생성되며, 이 캐패시터의 램프된 전압은 캐패시터의 크기 및 충전 소스에 의해 결정된다. 램프된 전압은 다양한 클램핑 회로(104)를 제어해서 에러 신호를 제한하게 함 으로써 에러 신호가 점진적으로 상승하게 한다. 클램핑 회로(104)는 클램핑이 없을 때까지 듀티 사이클이 천천히 선형적으로 증가하게 하고, 이 때 소프트 개시 회로는 더 이상 영향을 미치지 않는다. 다양한 소프트 개시 회로가 존재하며, 이들 중 어느 것도 사용될 수 있다.
소프트 개시 시간 동안 LDO 유닛(12)은 계속 출력 전압을 조정한다. 동기식 정류기(18)가 너무 오래 멈추어 있어서 소프트 개시 시간 동안 인덕터(30)에 바람직하지 않은 역 전류를 유도하는(LDO 조정기를 로딩 다운시킴) 것을 방지하기 위해서, 역 전류 제한 회로(도 2의 제로 크로싱 검출기(35))가 사용되어서 나머지 스위칭 사이클 동안 동기식 정류기(18)를 오프시킨다.
도 7로 돌아가서, 단계(110)에서 타이머(76)가 종료된다.
단계(112)에서, 전이 로직 회로(78)는 다양한 스위치(예컨대 도 4의 스위치(64)를 제어해서 LDO 유닛의 바이어스 전류를 리셋하고, 추가 직렬 트랜지스터(65)를 디스에이블시키며, 이들 소자로의 전원을 제거해서 LDO 유닛(12)을 디스에이블시킨다.
단계(114)에서, 전이 로직 회로는 PWM 에러 증폭기(14)의 기준 전압을 통상의 값으로 리셋한다. 이중 모드 조정기는 정상의 PWM 조정기 모드로 동작하고 있다.
위에 설명된 회로는 본 발명을 실시할 수 있는 이중 모드 조정기의 많은 구현예 중 하나이다. 다양한 회로가 다른 소자에 직접 연결되는 것으로 도시되어 있지만, 이러한 회로는 저항, 트랜지스터, 버퍼, 다이오드, 변압기, 캐패시터, 인덕 터 등과 같은 다른 회로를 거쳐서 다른 소자에 연결될 수 있다. 임의의 소자가 전류 처리를 증가시키기 위해서 유사한 소자와 병렬로 접속될 수 있다. 이러한 병렬 소자도 단일 소자로서 여겨진다.
본 발명에 상세하게 설명되었지만, 당업자라면 본 개시물을 제공함으로써 여기 설명된 사상이나 새로운 개념으로부터 벗어남없이 본 발명을 수정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 예시되어 설명된 상세한 설명에 한정되는 것이 아니다.
본 발명을 통해서 이중 모드 조정기가 높은 전류 모드로 전이할 때, LDO 조정기의 바이어싱 전류는 증가해서 조정 응답 시간을 개선하고, 직렬 통과 트랜지스터가 증가되어서 전류 처리 능력을 증가시킨다.

Claims (21)

  1. 출력단의 전압을 조정하도록 스위치의 듀티 사이클을 제어하며, 특정 임계값을 초과하는 부하 전류에 대해서 상기 출력단에서의 전압을 조정하도록 제어되고, 제 1 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 1 에러 증폭기를 포함하는 스위칭 조정기부와,
    입력 전압이 공급되는 입력단과 상기 출력단 사이에 연결된 하나의 직렬 트랜지스터를 제어하며, 특정 임계값 미만의 부하 전류에 대해서 상기 출력단에서의 전압을 조정하도록 제어되고, 제 2 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 2 에러 증폭기를 포함하며, 바이어스 신호를 생성하는 적어도 하나의 바이어스 생성기를 포함하는 선형 조정기부 - 상기 바이어스 신호의 크기가 증가하면 상기 출력단에서의 전압의 변화에 대해 반응할 때 상기 선형 조정기부의 응답시간이 짧아짐 - 와,
    상기 스위칭 조정기부와 상기 선형 조정기부에 연결되어서 스위칭 조정기 모드와 선형 조정기 모드 사이의 전이 동안 동작하는 전이 회로
    를 포함하되,
    상기 전이 회로는
    상기 선형 조정기 모드에서 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 1 기준 전압을 일시적으로 상승시키고, 상기 스위칭 조정기 모드에서 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 2 기준 전압을 일시적으로 상승시키며, 상기 선형 조정기 모드로부터 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 바이어스 신호를 일시적으로 상승시키고, 상기 선형 조정기 모드로부터 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 직렬 트랜지스터를 일시적으로 증강(augmenting)시켜서 상기 선형 조정기부의 전류 처리 능력을 증가시키는 제어 회로를 포함하는
    이중 모드 조정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로가 상기 제 1 기준 전압을 상승시키고, 상기 제 2 기준 전압을 상승시키며, 상기 바이어스 신호를 상승시키고, 상기 직렬 트랜지스터를 증강시키는 전이 기간을 설정하는 타이머를 더 포함하는
    이중 모드 조정기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타이머는 상기 제어 회로가 상기 제 1 기준 전압, 상기 제 2 기준 전압 및 상기 바이어스 신호를 통상의 동작 레벨로 변화시키고, 상기 직렬 트랜지스터의 증강을 디스에이블시키는 상기 전이 기간의 끝을 설정하는
    이중 모드 조정기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 조정기부는
    펄스 폭 변조(PWM) 제어기와,
    상기 PWM 제어기에 의해 제어되는 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터와,
    상기 스위칭 트랜지스터와 상기 출력단에 연결된 평활 회로와,
    상기 출력단의 상기 전압을 조정하도록 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티 사이클을 제어하는 신호를 생성하는 제 1 에러 증폭기
    를 포함하는
    이중 모드 조정기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 이중 모드 조정기가 상기 선형 모드 조정기로 전이할 때 상기 제어 회로가 상기 제 2 기준 전압을 상승시키는 것에 후속해서 상기 스위칭 조정기부를 디스에이블시키는
    이중 모드 조정기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 이중 모드 조정기가 상기 스위칭 조정기 모드로 전이할 때 상기 제어 회로가 상기 제 1 기준 전압을 상승시키는 것에 후속해서 상기 선형 조정기부를 디스에이블시키는
    이중 모드 조정기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 모드 조정기가 상기 스위칭 조정기 모드로 전이할 때 상기 스위칭 조정기부의 듀티 사이클을 일시적으로 제한하는 소프트 개시 회로를 더 포함하는
    이중 모드 조정기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 기준 전압 생성기 및 제 2 기준 전압 생성기를 더 포함하되,
    상기 제어 회로는 상기 선형 조정기 모드에서 상기 스위칭 제어기 모드로 전이하는 동안 상기 제 1 기준 전압을 상승시키도록 상기 제 1 기준 전압 생성기를 제어하고, 상기 스위칭 조정기 모드에서 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 2 기준 전압을 상승시키도록 상기 제 2 기준 전압 생성기를 제어하는
    이중 모드 조정기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 바이어스 생성기가 전류원을 포함하는
    이중 모드 조정기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전류원은 상기 제 2 에러 증폭기의 일부를 이루는 차동 증폭기에 연결되는
    이중 모드 조정기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바이어스 생성기는 상기 선형 조정기부 내의 버퍼에 위치되는
    이중 모드 조정기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형 조정기부에 의해 제어되는 하나 이상의 추가 트랜지스터를 더 포함하되,
    상기 직렬 트랜지스터를 일시적으로 증강시키는 것은 상기 직렬 트랜지스터와 병렬인 상기 하나 이상의 추가 트랜지스터를 인에이블링시키는 것을 포함하는
    이중 모드 조정기.
  13. 특정 임계값을 초과하는 부하 전류에 대해서 출력단에서의 전압을 조정하도록 스위칭 조정기부의 듀티 사이클을 제어하는 단계 - 상기 스위칭 조정기부는 제 1 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 1 에러 증폭기를 포함함 - 와,
    특정 임계값 이하의 부하 전류에 대해서 상기 출력단에서의 전압을 조정하도록 선형 조정기부의 직렬 트랜지스터를 제어하는 단계 - 상기 선형 조정기부는 제 2 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 2 에러 증폭기 및 바이어스 신호를 생성하는 적어도 하나의 바이어스 생성기를 포함하며, 상기 바이어스 신호의 크기가 증가하면 상기 출력단에서의 전압의 변화에 대해 반응할 때 상기 선형 조정기부의 응답시간이 짧아짐 - 와,
    선형 조정기 모드로부터 스위칭 조정기 모드로 혹은 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로의 전이를 개시하는 모드 선택 신호를 검출하는 단계와,
    상기 선형 조정기 모드에서 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 1 기준 전압을 일시적으로 상승시키는 단계와,
    상기 스위칭 조정기 모드에서 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 2 기준 전압을 일시적으로 상승시키는 단계와,
    상기 선형 조정기 모드로부터 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 바이어스 신호를 일시적으로 상승시키는 단계와,
    상기 선형 조정기 모드로부터 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 하나 이상의 추가 직렬 트랜지스터로 상기 직렬 트랜지스터를 일시적으로 증강시켜서 상기 선형 조정기부의 전류 처리 능력을 증가시키는 단계
    를 포함하는 이중 모드 조정기 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 2 기준 전압을 상승시킨 이후에 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 바이어스 신호를 상승시킨 이후에 상기 스위칭 조정기부를 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스위칭 조정기부가 디스에이블된 이후에 상기 제 2 기준 전압을 통상의 값으로 리셋하는 단계와, 상기 바이어스 신호를 통상의 값으로 리셋하는 단계와, 하나 이상의 추가 직렬 트랜지스터를 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 이중 모드 조정기가 상기 스위칭 조정기 모드로 전이할 때 상기 스위칭 조정기부의 듀티 사이클을 일시적으로 제한하는 소프트 개시를 수행하는 단계를 더 포함하는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 선형 조정기 모드에서 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 1 기준 전압을 상승시키고, 상기 바이어스 신호를 상승시키고, 상기 직렬 트랜지스터를 증강시키고, 소프트 개시를 수행한 이후에 상기 선형 조정기부를 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    적어도 하나의 바이어스 생성기가 전류원을 포함하고,
    상기 바이어스 신호를 일시적으로 상승시키는 단계는 상기 전류원에 의해 생성되는 전류를 증가시키는 단계를 포함하는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전류원은 상기 제 2 에러 증폭기의 일부를 이루는 차동 증폭기에 연결되는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    적어도 하나의 바이어스 생성기는 상기 선형 조정기부 내의 버퍼에 위치되는
    이중 모드 조정기 동작 방법.
  21. 특정 임계값을 초과하는 부하 전류에 대해서 출력단에서의 전압을 조정하도록 스위칭 조정기부의 듀티 사이클을 제어하는 단계 - 상기 스위칭 조정기부는 제 1 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 1 에러 증폭기를 포함함 - 와,
    특정 임계값 이하의 부하 전류에 대해서 상기 출력단에서의 전압을 조정하도록 선형 조정기부의 직렬 트랜지스터를 제어하는 단계 - 상기 선형 조정기부는 제 2 기준 전압 및 전압 피드백 신호를 수신하는 제 2 에러 증폭기 및 바이어스 신호를 생성하는 적어도 하나의 바이어스 생성기를 포함하며, 상기 바이어스 신호의 크기가 증가하면 상기 출력단에서의 전압의 변화에 대해 반응할 때 상기 선형 조정기부의 응답시간이 짧아짐 - 와,
    선형 조정기 모드로부터 스위칭 조정기 모드로 혹은 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로의 전이를 개시하는 모드 선택 신호를 검출하는 단계와,
    상기 선형 조정기 모드에서 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 1 기준 전압을 일시적으로 상승시키는 단계와,
    상기 스위칭 조정기 모드에서 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 제 2 기준 전압을 일시적으로 상승시키는 단계와,
    상기 선형 조정기 모드로부터 상기 스위칭 조정기 모드로 전이하는 동안 그리고 상기 스위칭 조정기 모드로부터 상기 선형 조정기 모드로 전이하는 동안 상기 선형 조정기부의 반응 속도를 일시적으로 증가시키고, 상기 선형 조정기부의 전류 처리 능력을 일시적으로 증가시키는 단계
    를 포함하는 이중 모드 조정기 동작 방법.
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