KR101228970B1 - 다중 출력을 위한 전류 공급 장치 - Google Patents

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KR101228970B1
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안영국
노정진
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

본 발명은 다중 출력을 위한 전류 공급 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 장치는, 제어 신호에 따라 선택적으로 전하를 충전하거나 또는 복수 개의 출력단에 전류를 방전하는 충방전부, 충방전부로부터 방전되는 전류를 일정한 배율로 감지하여 감지전압을 생성하는 전류감지부 및 생성된 감지전압과 기준 전압을 비교하여 충방전부로부터 방전되는 전류의 크기를 복수 개의 출력단의 수만큼 각각 제어하는 전류제어부를 포함한다.

Description

다중 출력을 위한 전류 공급 장치{Apparatus of providing current for multiple-output}
본 발명은 전류 공급 장치에 관한 것으로, 특히 RGB LED와 같이 출력부에 전기적으로 연결되는 다수의 소자를 구동시키고 제어하기 위해 전류 모드의 다중 출력을 안정적으로 공급하는 장치에 관한 것이다.
전기의 발견과 기술의 진보에 따라 종래의 역학적인 힘에 의해 구동되던 많은 기구들이 전기 에너지를 이용해 구동되는 시대가 도래한지 수 세기가 지났다. 각각의 전기 부품들의 물리적인 특성과 구동을 위해 요구되는 일정한 수준들로 인해 전기/전자 제품에 공급되는 전기 에너지에 대한 제어 기술도 더불어 발전하게 되었다. 그러나, 이러한 전기 에너지는 그 속성상 지속적이고 일정한 수준의 제어가 어렵다는 특성이 있는바, 이를 제어하기 위한 시도 및 노력들이 끊임없이 제시되고 있다.
특히, 많은 전기 소자 및 응용 제품에 있어서, 출력단에 공급되는 전류가 일정하게 유지/제어되어야 할 필요성이 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(light emitting diode, LED)는 그 활용에 있어서 발광 다이오드에 공급되는 전류가 일정하게 유지되는 것이 매우 중요하다. 이하에 소개하는 '선행기술문헌'에 따르면, 광원(lighting source)을 위한 LED는 백색 LED와 RGB LED로 나눌 수 있는데, RGB LED는 3원색을 이용하여 다양한 가시 색상(visible color)을 구현하는 것이 가능하며, 바이오메디컬(biomedical) 장치, 탐지 시스템, 백라이트(back light) 장치, 장식용 조명 등으로 매우 다양하게 활용될 수 있다.
따라서, 종래의 단일 색상의 백색(white) LED와는 달리 3 가지 색상을 갖는 RGB(red-green-blue) LED와 같이 복수 개의 출력을 갖는 장치들을 제어하기 위해서는 동시에 다중 출력을 소자에 안정적으로 공급할 필요가 있다. 나아가, 이상에서 예시한 RGB LED에 한정되지 않고, 4 개 이상의 다중 출력이 필요한 많은 기술 분야가 존재하므로, 이러한 다중 출력을 위한 전류 공급 장치에 대한 수요는 점진적으로 증가할 것으로 예상된다.
Xiaohui Qu, Siu Chung Wong and Chi K. Tse, " Color Control System for RGB LED Light Sources Using Junction Temperature Measurement," IEEE Indus. Elecro. Society Conf., 2007.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 다중 출력을 위한 전류 공급 방식에서 전류를 정확하게 제어할 수 없는 문제점을 해결하고, 소자의 개수가 늘어남으로써 장치의 크기를 작게 유지할 수 없을 뿐만 아니라 전압이 제한되는(voltage limitation) 한계를 극복하며, 전류 제어(current regulation)에 따른 전력 누수가 발생하는 문제점을 해소하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 장치는, 제 1 전류원과 연결된 제 1 트랜지스터; 상기 제 1 트랜지스터와 복수 개의 출력단 사이에 연결된 복수 개의 제 2 트랜지스터; 제어 신호에 의해 상호 선택적으로 조작되어 상기 복수 개의 출력단에 전류를 공급하는 복수 개의 방전 회로; 상기 제어 신호에 의해 선택적으로 조작되어 상기 제 1 전류원으로부터 전류를 공급받아 충전하는 충전 회로; 상기 복수 개의 제 2 트랜지스터에 연결되어 전류를 감지하는 전류감지(current sense) 회로; 상기 전류감지 회로와 상기 방전 회로 사이에 연결되고, 제 2 전류원에서 발생하는 전류의 크기를 제어하여 상기 방전 회로에 공급하는 복수 개의 전압제어전류원(voltage controlled current source, VCCS) 회로; 상기 제 1 트랜지스터와 상기 충전 회로 사이에 연결된 제 1 커패시터; 및 상기 제 2 트랜지스터와 상기 복수 개의 출력단 사이에 각각 연결된 복수 개의 제 2 커패시터;를 포함한다.
상기된 전류 공급 장치에서, 상기 복수 개의 출력단에 전류를 공급하기 위한 펌핑 전류 컨트롤러(pumping current controller)는, 상기 전류감지 회로, 상기 복수 개의 전압제어전류원 회로, 상기 복수 개의 방전 회로 및 상기 충전 회로를 포함하고, 상기 펌핑 전류 컨트롤러는 상기 제 1 트랜지스터, 상기 전류감지 회로, 상기 충전 회로 및 상기 제 1 커패시터를 각각 1 개씩 구비하며, 복수 개의 출력 전류의 생성 과정에서 상기 제 1 트랜지스터, 상기 전류감지 회로, 상기 충전 회로 및 상기 제 1 커패시터를 공유한다.
상기된 전류 공급 장치에서, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터가 온(on)되고, 상기 제 2 트랜지스터 및 상기 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터가 오프(off)되는 경우, 상기 제 1 커패시터를 통해 충전(charging)이 이루어지고, 상기 제 2 커패시터로부터 상기 출력단에 전류를 공급한다. 또한, 상기 제 2 트랜지스터와 상기 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터가 온(on)되고, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터가 오프(off)되는 경우, 상기 전압제어전류원 회로로부터 상기 출력단에 전하 펌핑(current pumping)이 이루어진다.
상기된 전류 공급 장치에서, 상기 전류감지 회로는, 내부 저항 없이, MOS 트랜지스터 스케일링(scaling)을 이용하여 상기 제 2 트랜지스터에 흐르는 전류를 소정 배율로 감지하고, 상기 감지된 전류를 전압 레벨로 변환하여 감지전압 신호를 출력한다. 또한, 상기 전압감지 회로는, 전류 정확도 저하를 보상하는 보상 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기된 전류 공급 장치에서, 상기 전압제어전류원 회로는, 오차 증폭기(error amplifier)를 이용하여 상기 전류감지 회로로부터 출력되는 감지전압 신호를 기준 전압과 비교하여 제어전류를 생성하고, 상기 생성된 제어전류를 이용하여 상기 제 2 전류원으로부터 발생하는 전류의 크기를 제어한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 장치는, 제어 신호에 따라 선택적으로 전하를 충전하거나 또는 복수 개의 출력단에 전류를 방전하는 충방전부; 상기 충방전부로부터 방전되는 전류를 소정 배율로 감지하여 감지전압을 생성하는 전류감지부; 및 상기 생성된 감지 전압과 기준 전압을 비교하여, 상기 충방전부로부터 방전되는 전류의 크기를 상기 복수 개의 출력단의 수만큼 각각 제어하는 전류제어부;를 포함한다.
상기된 전류 공급 장치에서, 상기 충방전부의 충전 소자 및 상기 전류감지부는 각각 1 개씩 구비되며, 상기 충전 소자 및 상기 전류감지부를 공유하여 상기 복수 개의 출력단에 출력 전류를 생성하여 공급한다. 또한, 상기 전류감지부는, 보상 전류를 공급함으로써 전류 감소로 유발되는 전류 정확도 저하를 보상하는 전류 보상부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다중 출력을 위한 전류를 방전함에 있어서 전압이 아닌 전류 제어된(current-regulated) 출력을 생성함으로써 안정적이고 정확하게 전류를 제어할 수 있고, 충전 소자와 전류 감지 소자를 공유하여 복수의 출력 전류를 생성하여 복수의 출력단에 공급함으로써 소자의 개수를 감소시켜 그 장치의 크기를 작게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 전압 제한(voltage limitation)의 문제점을 해결할 수 있으며, 전류 경로 상에 저항 또는 전류 레귤레이터(current regulator)를 사용하지 않고 무손실 전류 감지 기술을 채택함으로써 전류 제어(current regulation)에 따른 전력 누수가 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 RGB LED를 위한 전류 제어 방법들을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 활용될 수 있는 전류 레귤레이터의 종류를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 모드 전하 펌프를 이용하여 다중 출력을 생성하는 전류 공급 장치를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에 대한 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 전류 모드 전하 펌프에서 전류를 감지하는 전류감지(current sense) 회로 및 그 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에서 감지전류로부터 출력 전류를 제어하는 전압제어전류원(voltage controlled current source, VCCS) 회로 및 그 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 출력단을 확장하여 n 개의 출력을 갖는 스위치드 커패시터(switched capacitor) 컨버터의 구조 및 이에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3 내지 도 7의 전류 공급 회로를 각각의 기능을 중심으로 표현한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 회로에서 전하펌프의 충전(charging) 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 회로에서 전하펌프의 정류(regulation) 과정을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 시뮬레이션 파형을 예시한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에서 전원 전압의 변화에 대한 각 출력에서의 전류 레귤레이션 특성을 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서 본 발명의 실시예들이 구현되는 환경, 즉 복수 개의 출력단에 전류를 지속적이고 안정적으로 공급하여야 하는 상황에서 전류를 공급하는 통상적인 기술들에 대해 도 1 및 도 2를 통해 간략히 소개하고, 실시예들이 구현되는 환경에서 발생할 수 있는 구조적인 문제점을 제시하고자 한다.
도 1은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 RGB LED를 위한 전류 제어 방법들을 예시한 도면으로서, 각각의 구성과 문제점들을 순서대로 설명하도록 한다.
도 1의 (a)는 단순한 시리즈 저항(series resistor)을 이용해서 RGB LED의 전류(current)를 설정하는 방식을 예시한 것으로, 도 1의 (a) 방식에서 LED 스트링(string)에 흐르는 전류는 다음의 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112011085336786-pat00001
Vdc는 정류된 전압(regulated voltage)을 의미하고, VLED는 LED 양단의 전압 강하(voltage drop)를 나타낸다. 여기서 R은 전류 정의를 위해 사용된 저항을 나타내며, Rground는 칩 그라운드 기생 저항을 나타낸 것으로 패드(pad), 본딩 와이어(bonding wire) 및 라우팅(routing)의 기생 저항 성분을 모두 포함한다. 따라서, RGB LED 전류를 정확하게 제어하기 위해서는 "R >> Rground" 이라는 조건이 요구된다.
그러나, Rground에 비해 상대적으로 매우 큰 R은 전력 효율(power efficiency)를 저하시키게 되고, 상대적으로 작은 Rground는 더 많은 접지 패드(ground pad)의 사용을 의미하기 때문에 칩 면적(chip area)이 증가할 우려가 있다. 또한, 이러한 방식은 저항 및 LED의 포워드(forward) 전압의 공정상의 변화로 인해 정확하게 전류를 제어하는 것이 어렵다는 점이 문제점으로 지적된다.
도 1의 (b)에서는 RGB LED의 전류(current)를 정확하게 제어하기 위해서 선형 전류 레귤레이터(linear current regulator)를 이용하였다. 도 1의 (b) 방식에서 LED 스트링에 흐르는 전류는 전류 레귤레이터에 의해 제어되며, 그 구조는 도 2에 도시된 2가지 유형으로 분류될 수 있다.
도 2는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 활용될 수 있는 전류 레귤레이터의 종류를 예시한 도면으로서, 각각 오차-증폭기 유형(error-amp type)과 전류-미러(복사) 유형(current-mirror type)을 도시하였다.
도 2의 (a)에서 오차 증폭기(EA)의 이득이 충분이 크다면 ILED는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011085336786-pat00002
여기서 VREF는 기준 전압을 나타내고, RSET은 전류 정의를 위한 저항을 나타낸다. 또한, Rground는 패드, 본딩 와이어 및 라우팅의 저항 성분을 모두 포함하는 칩 그라운드 기생 저항을 나타낸다. 따라서, 정확한 기준 전류 수준(reference current level)을 만들기 위해서는 "RSET >> Rground"이라는 조건이 요구된다.
그러나, Rground보다 상대적으로 매우 큰 RSET은 전력 효율을 저하시키게 되고, 상대적으로 작은 Rground는 더 많은 접지 패드의 사용을 의미하기 때문에 칩 면적이 증가할 우려가 있다.
도 2의 (b)는 전류-미러 회로를 이용하여 출력 전류 레벨을 결정하는 방법이다. 만약 전류 복사 비율이 몇 백배 이상이 될 경우 전류-미러를 구성하는 트랜지스터들 사이의 부조화(mismatch)와 공정 변이(process variation)에 의해 오차-증폭기 유형보다 전류 정확도가 떨어지고, 전류-미러 트랜지스터의 포화 전압(saturation voltage)에 의해 전력 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 도 1의 (b) 방식에서 Vdc는 모든 조건에서 모든 스트링이 원하는 전류를 유지시키기 위해 충분히 높은 전압을 가져야 하므로, 선형 전류 레귤레이터에서 상당한 전력 소모가 발생할 수 있다. 나아가, 전류 레귤레이터에 걸리는 전압 강하에 의해 VLED의 범위에 제약이 따르는 문제점이 발생할 수도 있다.
도 1의 (c)는 전류 레귤레이터 회로에서 발생되는 전력 손실(power loss)을 감소시키기 위해 각 LED 스트링에 스위칭 컨버터(switching converter)를 이용하여 각 LED 스트링이 필요로 하는 전압을 공급하는 방식을 예시하였다. 이 때, 도 1의 (c)에서 사용될 수 있는 스위칭 컨버터는 인덕터에 기반한(inductor-based) 방식과 스위치드-커패시터에 기반한(switched-capacitor based, SC) 방식으로 분류될 수 있다.
이 중, 인덕터에 기반한 컨버터는 매우 큰 자성(bulky magnetic) 성분을 포함하고, EMI 문제를 발생시킬 수 있다. 반면에, 스위치드-커패시터에 기반한 컨버터는 오직 스위치와 커패시터만을 이용하여 출력에 전력을 공급하는 구조로서, 좋은 EMI 성능을 가지며, 단일-셀 리튬-이온 배터리(single-cell Li-ion battery)로부터 입력 전압을 공급받아 증폭(boost)하기 위해 LED 드라이버(driver)에 많이 사용된다.
그러나, 도 1의 (c) 방식은 전류 레귤레이터에서 발생되는 전력 손실을 줄이기 위해 각 스트링에 상대적으로 높은 효율을 가질 수 있는 스위치-모드(switch-mode) 컨버터를 사용하기 때문에 다수의 소자를 사용함으로써 제조 단가가 상승하고 회로의 크기가 커지는 문제점이 지적된다.
따라서, 이하에서 제시될 본 발명의 실시예들은 상기된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 실시예들은 RGB LED의 색상 제어와 같이 복수 개의 출력단에 전류를 안정적으로 공급하기 위한 다중-출력의 스위치드-커패시터 기반의 컨버터를 제안하고자 한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 모드 전하 펌프를 이용하여 다중 출력을 생성하는 전류 공급 장치를 도시한 회로도로서, 제 1 전류원(VIN)과 연결된 제 1 트랜지스터(MP1), 상기 제 1 트랜지스터(MP1)와 복수 개의 출력단(370) 사이에 연결된 복수 개의 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4), 제어 신호에 의해 상호 선택적으로 조작되어 상기 복수 개의 출력단(370)에 전류를 공급하는 복수 개의 방전 회로(MS1, MS2, MS3를 포함한다.), 상기 제어 신호에 의해 선택적으로 조작되어 상기 제 1 전류원(VIN)으로부터 전류를 공급받아 충전하는 충전 회로(NM을 포함한다.), 상기 복수 개의 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)에 연결되어 전류를 감지하는 전류감지(current sense) 회로(330), 상기 전류감지 회로(330)와 상기 방전 회로 사이에 연결되고, 제 2 전류원(VIN)에서 발생하는 전류의 크기를 제어하여 상기 방전 회로에 공급하는 복수 개의 전압제어전류원(voltage controlled current source, VCCS) 회로(340), 상기 제 1 트랜지스터(MP1)와 상기 충전 회로 사이에 연결된 제 1 커패시터(CF) 및 상기 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)와 상기 복수 개의 출력단(370) 사이에 각각 연결된 복수 개의 제 2 커패시터(CL1, CL2, CL3)를 포함한다.
이상의 도 3에 도시된 전하펌프 회로에서는 복수 개의 파워 트랜지스터(MP1, MP2, MP3, MP4), 전류감지 회로(330), 전압제어전류원 회로(340), 제어 스위치(350), 플라잉 커패시터(CF) 및 부하 커패시터(CL1, CL2, CL3) 등이 예시되어 있으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 구성 외에 본 발명의 기본 아이디어가 동일하게 유지되는 범위 내에서 상기된 구성들이 적절히 변형되어 적용될 수 있음을 알 수 있다.
도 3의 실시예를 통해 제시된 전류 공급 장치는, 복수 개의 출력단(370)에 안정적으로 전류를 공급하기 위해 펌핑 전류 컨트롤러(pumping current controller)(360)를 갖는다. 이러한 펌핑 전류 컨트롤러는 앞서 소개한 바 있는 전류감지 회로(330), 복수 개의 전압제어전류원 회로(340), 복수 개의 방전 회로/충전 회로 및 기준 전압 발생기를 포함한다. 특히, 펌핑 전류 컨트롤러(360)는 상기 제 1 트랜지스터(MP1), 상기 전류감지 회로(330), 상기 충전 회로(NM을 포함한다.) 및 상기 제 1 커패시터(CF)를 각각 1 개씩 구비하며, 복수 개의 출력 전류의 생성 과정에서 상기 제 1 트랜지스터, 상기 전류감지 회로, 상기 충전 회로 및 상기 제 1 커패시터를 공유하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 도 3을 통해 제안된 회로의 구조는 스위치-모드 컨버터(switch-mode converter)로서 스위치드-커패시터 컨버터를 채택하고 있으며, 사용되는 3 개의 스위치드-커패시터 컨버터의 외부 소자 및 내부 액티브(active) 소자의 개수를 줄이기 위해 하나의 플라잉 커패시터(CF)를 공유하여 3 개의 출력을 발생시킨다. 또한, 제안된 회로는 출력 형식이 전압이 아닌 전류를 생성하는 전류-모드 스위치드-커패시터 컨버터 방식을 채택하고 있다. 나아가, 제안된 회로의 구조는 RGB LED 구동을 위해 3 개의 출력단을 가지며, 효율적으로 RGB LED의 밝기를 조절하기 위해 포워드(forward) 전압 제어 방식이 아닌 포워드 전류 제어를 위한 전류-레귤레이티드 다중-출력 스위치드-커패시터 컨버터(current-regulated multiple-output SC converter) 구조를 제안한다.
이상에서 제안된 구조는 출력 전류를 제어하기 위해 파워 트랜지스터 MP2, MP3, MP4에 흐르는 전류를 전류 감지회로를 통해 감지하는 기술을 이용한다. 따라서, 출력단(370)의 RGB LED에 추가로 전류-레귤레이션(current-regulation) 회로(예를 들어, 저항 또는 전류-레귤레이터가 될 수 있다.)가 필요하지 않기 때문에 LED가 접지(ground-ended)로 연결될 수 있으며, 이를 통해 종래의 전류 레귤레이션 회로 사용에 의해 발생할 수 있는 전압 제한(voltage limitation)의 문제점을 해결할 수 있다. 나아가, 전류 레귤레이션 과정에 전류 경로에 저항 또는 전류 레귤레이터를 사용하는 대신 무손실 전류 감지(lossless current sensing) 기술을 이용함으로써 전류 레귤레이션에 따른 추가적인 전력 손실이 발생하지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 전류 공급 장치의 수행 동작은 크게 충전(charging)과 정류(regulation)로 나누어진다. 각각의 수행 동작을 순서대로 설명한다.
먼저, 충전 동작에서는 파워 트랜지스터 MP1 및 NM이 온(on)되고, 나머지 파워 트랜지스터는 모두 오프(off)된다. 이 때, 플라잉 커패시터 CF에는 2점 쇄선 방향을 따라 충전 동작이 이루어지고, 부하(load)인 LED는 부하 커패시터(CL1, CL2, CL3)를 통해 전류를 공급받는다. 즉, 요약하건대, 제 1 트랜지스터(MP1)와 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터(NM)가 온(on)되고, 제 2 트랜지스터(MP2) 및 방전 회로에 구비된 복수 개의 제 3 트랜지스터(MS1, MS2, MS3)가 오프(off)되는 경우, 제 1 커패시터(CF)에 충전(charging)이 이루어지고, 복수 개의 제 2 커패시터(CL1, CL2, CL3)로부터 복수 개의 출력단(LED1, LED2, LED3)(370)에 전류를 공급하게 된다.
다음으로, 정류 동작에서는 파워 트랜지스터 MP2, MP3, MP4 및 방전 회로에 구비된 복수 개의 트랜지스터 MS1, MS2, MS3가 각각 대응하여 서로 선택적으로 온(on)되고, 실선 방향을 따라 펌핑(pumping) 동작이 이루어진다. 이 때, 파워 트랜지스터 MP2, MP3, MP4에 흐르는 전류는 전류감지 회로(330)에 의해 1:K 배로 감지되고, 전류감지 회로(330)는 감지한 전류를 전압 레벨로 변환하여 Vsense 신호를 출력하게 된다. 이렇게 생성된 Vsense 신호는 오차 증폭기와 기준 전압 Vref1, Vref2, Vref3의 비교를 통해 제어전류 Ierr1, Ierr2, Ierr3를 생성하고, 제어전류 Ierr1, Ierr2, Ierr3은 각각 전류원(VIN)으로부터 발생되는 전류의 크기를 제어하게 된다. 즉, 요약하건대, 복수 개의 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)와 제 3 트랜지스터(MS1, MS2, MS3)가 온(on)되고, 제 1 트랜지스터(MP1) 및 제 4 트랜지스터(NM)가 오프(off)되는 경우, 전압제어전류원 회로(340)로부터 출력단에 전하 펌핑(current pumping)이 이루어지게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에 대한 타이밍 다이어그램으로서, RGB LED를 위한 3 개의 출력 OUT1, OUT2, OUT3는 S1, S2, S3 신호에 의해 시분할(time division)되어 있다. S1, S2, S3는 각각 charging1/regulation1, charging2/regulation2, charging3/regulation3 동작을 구분하는 역할을 한다. 여기서 S1, S2, S3는 동일한 지속 간격(duration)을 가진다.
S1이 하이(high)로 설정된 동안, 우선 MP1, NM이 온(on)되어 충전 과정인 charging1이 시작된다. 이 때, OUT2 및 OUT3에는 전류가 공급되지 않고, 부하 커패시터 CL2 및 CL3의 방전(discharging) 동작으로 인해 출력 전류(ILED2, ILED3)는 램프 다운(ramp down)하게 되며, LED2 및 LED3는 부하 커패시터 CL2 및 CL3로부터 각각 에너지를 공급받는다. D1aT이 끝날 때까지 플라잉 커패시터 CF는 충전(charging)되고, OUT1은 CL1의 방전 동작에 의해 램프 다운되며, LED1은 CL1으로부터 에너지를 공급 받는다. 여기서 D1a는 듀티비(duty ratio), T는 스위칭 구간(switching period)을 나타낸다.
D2aT 동안, MP2, MS1이 온(on)되어 레귤레이션 구간(regulation1)이 시작된다. 제 1 전압제어전류원(VCCS) 회로(circuit1)는 OUT1에 펌핑 전류(pumping current)를 공급한다. 이 때, 펌핑 전류는 전류감지 회로에 K:1의 비율로 감지된다. 제 1 전압제어전류원 회로(circuit1)는 감지 전압 Vsense신호와 기준 전압 Vref1의 비교를 통해 펌핑 전류를 제어하게 되며, LED1에는 평균 전류 ILED1이 공급된다.
이어서, S2이 하이(high)로 설정되는 경우 및 S3가 하이로 설정되는 동안, 이상에서 제안된 회로는 앞서 설명한 S1이 하이로 설정되는 경우와 동일한 스위칭 동작이 반복되며, OUT2, OUT3은 충전/정류(charging/regulation) 동작을 통해 LED2 및 LED3에 각각 출력 전류 ILED2 및 ILED3를 공급하게 된다.
이상에서 S1, S2, S3에서의 듀티비는 다음의 수학식 3과 같은 관계를 만족해야 한다.
Figure 112011085336786-pat00003
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 전류 모드 전하 펌프에서 전류를 감지하는 전류감지(current sense) 회로 및 그 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 회로도로서, 이상에서 제안된 다중-출력 스위치드-커패시터 컨버터는 출력에 일정한 부하 전류를 공급하기 위해 전류감지 기술을 채택하였다.
도 5에 제안된 회로는 다이 면적(die area)을 감소시키기 위해 하나의 전류감지 회로를 공유함으로써 3 개의 출력이 생성되는 구조로 형성되어 있다. 전류감지는 기본적으로 MOS 트랜지스터 스케일링(scaling) 기술에 의해 이루어지며, 높은 정확도를 달성하기 위해 op-amp 기반의 전류감지 회로가 적용되었다.
Output1의 레귤레이션 동작이 시작되면, Ma1은 온(on) 되고 VA 및 VB 노드의 전압은 op-amp로 구성된 음의 피드백 루프(negative feedback loop)에 의해 같아지기 때문에 M1 및 MP2의 소스-드레인 전압이 같게 된다. 따라서, M1에는 MP2에 흐르는 전류의 1/K배의 전류가 흐르게 된다. 그러나, M10에 흐르는 전류 Isense1는 바이어스 전류(Ib)에 의해 (Ipump1/K-Ib)가 흐르기 때문에 전류 정확도가 떨어질 수 있다. 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 전류감지 회로는 이렇게 저하된 전류 정확도를 보상하기 위해 추가로 보상 트랜지스터(MC)(545)를 연결하여 보상 전류(Icompen)를 공급함으로써 이상에서 지적한 전류 정확도 저하의 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 최종 출력 신호 Vsense1 ~ sense3는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011085336786-pat00004
또한, 부하전류 ILED와 레귤레이션 동작시에 흐르는 Ipump는 다음의 수학식 5와 같은 관계를 갖는다.
Figure 112011085336786-pat00005
여기서, DCK2, DCK3, DCK4는 각각 MP2, MP3, MP4의 듀티비를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이 레귤레이션 동작이 시작되면, Ipump 경로와 전류감지 회로, 전압제어전류원(VCCS) 회로를 따라 음의 피드백 루프가 형성되게 된다. 이로 인해 Vsense와 Vref는 다음의 수학식 6과 같은 관계를 갖는다.
Figure 112011085336786-pat00006
이제, 이상에서 소개한 수학식 4 내지 수학식 6을 이용하면, 부하에 흐르는 각 출력들의 전류를 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011085336786-pat00007
여기서, K는 전류 감지 비율을 나타낸다.
요약하건대, 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 전류감지 회로는, 내부 저항 없이, MOS 트랜지스터 스케일링(scaling)을 이용하여 복수 개의 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)에 흐르는 전류를 소정 배율로 감지하고, 감지된 전류를 전압 레벨로 변환하여 감지전압 신호를 출력한다.
또한, 이러한 전류감지 회로는, 높은 이득을 갖는 증폭기 및 증폭기의 양 입력단 및 출력단에 연결된 복수 개의 트랜지스터들을 포함하고, 스위칭을 통해 증폭기의 양 입력단에 연결된 2 개의 트랜지스터 중 하나의 트랜지스터를 오프(off)시킴으로써 증폭기를 중심으로 피드백 루프(feedback loop)를 구성하며, 증폭기의 양 입력단에 연결된 2 개의 트랜지스터 중 다른 하나의 트랜지스터에 복수 개의 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)에 흐르는 전류를 일정한 배율로 제산한 값만큼의 전류를 공급한다.
나아가, 이상의 전류감지 회로는, 전류 정확도 저하를 보상하는 보상 트랜지스터를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기된 복수 개의 제 2 트랜지스터와 방전 회로 내의 제 3 트랜지스터(MS1, MS2, MS3)가 온(on)되는 경우, 전류감지 회로는, MOS 트랜지스터 스케일링(scaling)을 이용하여 제 2 트랜지스터(MP2, MP3, MP4)에 흐르는 전류를 일정한 배율로 제산한 값만큼의 전류를 전류감지 회로 내의 트랜지스터에 공급하고, 보상 트랜지스터를 이용하여 보상 전류를 공급함으로써 전류감지 회로 내의 전류 감소를 제거하며, 전류 감소가 제거된 감지된 전류를 전압 레벨로 변환하여 감지전압 신호를 출력하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에서 감지전류로부터 출력 전류를 제어하는 전압제어전류원(voltage controlled current source, VCCS) 회로 및 그 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 6에서 전류원(640)으로는 파워 트랜지스터 Mpump가 사용되었으며, 오차 증폭기는 Verr의 전압 스윙 문제점을 해결하기 위해 PMOS 트랜지스터 1 단이 제거된 폴디드-캐스코드(folded cascode) 구조가 사용되었다. Vb1, Vb2는 M6 ~ M9의 트랜지스터를 포화(saturation) 영역에서 동작시키기 위한 바이어스 전압이다.
요약하건대, 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 전압제어전류원 회로는, 오차 증폭기(error amplifier)를 이용하여 전류감지 회로로부터 출력되는 감지전압 신호를 기준 전압과 비교하여 제어 전류를 생성하고, 생성된 제어 전류를 이용하여 제 2 전류원(640)으로부터 발생하는 전류의 크기를 제어하게 된다. 또한, 이상의 전압제어전류원 회로는, PMOS 트랜지스터의 1 단이 제거된 폴디드-캐스코드 구조를 형성함으로써 제 2 전류원(640)으로부터 발생하는 전압 스윙을 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 출력단을 확장하여 n 개의 출력을 갖는 스위치드 커패시터(switched capacitor) 컨버터의 구조 및 이에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 7에서 각각의 출력 전류는 이상의 수학식 7에서처럼 각 레귤레이션의 듀티 사이클(duty cycle), 기준 전압, 감지 비율(K), 감지 저항(Rsense)을 이용하여 결정되기 때문에 B 신호(signal)의 듀티가 꼭 같을 필요는 없다. 도 7에 도시된 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 B 신호의 듀티비는 동일하게 나타내었다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3 내지 도 7의 전류 공급 회로를 각각의 기능을 중심으로 구획화하여 표현한 블록도로서, 전류원(10)으로부터 공급된 전류로부터 최종적으로 출력전류를 생성 내지 제어하는 전류 공급 장치(800)를 나타낸 것이다. 도 8에서 각각의 기능 블록은 앞서 소개한 도 3의 하나 이상의 세부 구성들에 대응될 수 있으므로, 여기서는 중복을 피하고자 구체적인 설명을 생략하고 그 개요만을 약술하도록 한다.
충방전부(20)는 제어 신호에 따라 전하를 충전하거나, 또는 복수 개의 출력단에 전류를 방전한다. 이 때, 제어 신호는 스위치 제어에 의해 온/오프되는 트랜지스터를 통해 구현될 수 있으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 제어 신호의 생성을 구현함에 있어서, 트랜지스터에 제한되지 않고 다양한 스위칭 수단이 활용될 수 있음을 알 수 있다.
전류감지부(30)는 충방전부(20)로부터 방전되는 전류를 미리 설정된 배율로 감지하여 감지 전압을 생성한다. 이러한 전류감지부(30)는 도 3의 전류감지 회로(330)에 대응될 수 있으며, 특히 보상 전류를 공급함으로써 전류 감소로 유발되는 전류 정확도 저하를 보상하는 전류 보상부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 전류 보상부는 도 5의 보상 트랜지스터(545)에 대응될 수 있으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 보상 전류의 공급을 구현함에 있어서, 트랜지스터에 제한되지 않고 다양한 기술적 수단이 활용될 수 있음을 알 수 있다.
전류제어부(40)는 전류감지부(30)를 통해 생성된 감지 전압과 기준 전압을 비교하여, 충방전부(20)로부터 방전되는 전류의 크기를 복수 개의 출력단의 수만큼 각각 제어한다. 따라서, 전류제어부(40)는 출력단의 필요 개수만큼 구비될 수 있다. 이 때, 전류제어부(40)는 도 3의 전압제어전류원 회로(350)에 대응될 수 있다.
한편, 이상의 전류 공급 회로(800)에서 충방전부(20)의 충전 소자 및 전류감지부(30)는 각각 1 개씩 구비되며, 전류 공급 회로(800)는 충전 소자 및 전류감지부(30)를 공유하여 복수 개의 출력단에 출력 전류를 생성하여 공급하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 회로에서 전하펌프의 충전(charging) 과정을 도시한 흐름도로서, 앞서 도 3을 통해 설명한 전류 공급 장치의 충전 동작에 대응하므로 설명의 중복을 피하기 위해 여기서는 그 개요만을 간략히 소개한다.
910 단계에서, 전하펌프 회로는 제 1 트랜지스터와 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터를 온(on)시키고, 제 2 트랜지스터 및 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터를 오프(off)시킨다. 여기서, 제 1 트랜지스터는 제 1 전류원과 연결되고, 제 2 트랜지스터는 제 1 트랜지스터와 출력단 사이에 연결되며, 제 3 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터는 제어 신호에 의해 상호 선택적으로 조작된다.
920 단계에서는 제 1 커패시터에 전하를 충전한다. 이러한 제 1 커패시터는 제 1 트랜지스터와 제 4 트랜지스터 사이에 연결되고, 상기 910 단계의 제어 신호에 의해 충전이 이루어진다.
한편, 930 단계에서는 제 2 커패시터로부터 출력단에 전류를 공급한다. 이러한 제 2 커패시터는 제 2 트랜지스터와 출력단 사이에 연결되고, 상기 910 단계의 스위치 컨트롤에 의해 부하에 전류를 공급한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 공급 회로에서 전하펌프의 정류(regulation) 과정을 도시한 흐름도로서, 앞서 도 3을 통해 설명한 전류 공급 장치의 정류 동작에 대응하므로 설명의 중복을 피하기 위해 여기서는 그 개요만을 간략히 소개한다.
1010 단계에서, 전하펌프 회로는 제 2 트랜지스터와 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터를 온(on)시키고, 제 1 트랜지스터 및 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터를 오프(off)시킨다. 여기서, 제 1 트랜지스터는 제 1 전류원과 연결되고, 제 2 트랜지스터는 제 1 트랜지스터와 출력단 사이에 연결되며, 제 3 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터는 제어 신호에 의해 상호 선택적으로 조작된다.
1020 단계에서, 전류감지 회로는 제 2 트랜지스터에 흐르는 전류를 일정 배율로 감지하고, 감지된 전류를 전압 레벨로 변환하여 감지전압을 출력한다. 여기서, 전류감지 회로는 제 2 트랜지스터에 연결되어 내부 저항 없이 트랜지스터 스케일링을 이용하여 전류를 감지하는 역할을 수행한다. 또한, 전류감지 회로는 전류감지 회로의 출력단 직전에 전류 정확도 저하를 보상하는 보상 트랜지스터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
1030 단계에서, 전압제어전류원 회로는 1020 단계를 통해 출력된 감지전압 및 기준 전압에 기초하여 제어전류를 생성하고, 생성된 제어전류를 이용하여 제 2 전류원으로부터 발생하는 전류의 크기를 제어함으로써 출력단에 전하를 펌핑한다. 여기서, 전압제어전류원 회로는 전류감지 회로와 제 3 트랜지스터 사이에 연결되고, 제 2 전류원에서 발생하는 전류의 크기를 제어하여 제 3 트랜지스터에 공급한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로의 시뮬레이션 파형을 예시한 도면이다. 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들을 통해 제안된 회로는 충전/레귤레이션(charging/regulation) 동작에 의해 출력 전류가 정의된다. 3 개의 출력단은 하나의 플라잉 커패시터를 공유하며, 출력 전류를 생성하기 위해 시분할 방식에 의해 충전/레귤레이션 동작이 순차적으로 일어나며, 각각의 충전/레귤레이션 동작은 S1 ~ S3 신호에 의해 구분되어 있기 때문에 서로의 출력에 영향을 미치지 않으면서도 전류를 레귤레이션 할 수 있다.
도 11에서 Regulation1 구간을 살펴보면 MP2에 흐르는 전류는 전류감지 회로를 통해 Ipump1 전류가 감지되고, 전류감지 회로, 제 1 전압제어전류원 회로(VCCS circuit1)로 구성된 음의 피드백 루프에 의해 Vsense1은 Vref1과 동일한 전압 레벨을 가지면서 출력단으로 흐르는 펌핑 전류가 결정되게 된다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 전류 공급 회로에서 전원 전압의 변화에 대한 각 출력에서의 전류 레귤레이션 특성을 예시한 도면이다. 도 12a는 전원전압 변화에 따른 ILED1의 변화를 나타낸 것으로, 설정전류는 20mA이다. 도 12b는 전원전압 변화에 따른 ILED2의 변화를 나타낸 것으로, 설정전류는 10mA이다. 도 12c는 전원전압 변화에 따른 ILED3의 변화를 나타낸 것으로, 설정전류는 10mA이다. 이상의 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 전원 전압의 변화에 따른 부하전류의 변화량은 1% 이내로 전원 전압 변화에서도 안정적인 전류 레귤레이션 특성을 가짐을 알 수 있다.
상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 다중 출력을 위한 전류를 방전함에 있어서 전압이 아닌 전류 제어된(current-regulated) 출력을 생성함으로써 안정적이고 정확하게 전류를 제어할 수 있고, 충전 소자와 전류 감지 소자를 공유하여 복수의 출력 전류를 생성하여 복수의 출력단에 공급함으로써 소자의 개수를 감소시켜 그 장치의 크기를 작게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 전압 제한(voltage limitation)의 문제점을 해결할 수 있으며, 전류 경로 상에 저항 또는 전류 레귤레이터(current regulator)를 사용하지 않고 무손실 전류 감지 기술을 채택함으로써 전류 제어(current regulation)에 따른 전력 누수가 발생하지 않는다.
실천적인 관점에서, 상기된 본 발명의 실시예들은 RGB LED의 색상 제어를 위한 다중-출력 스위치드-커패시터 컨버터를 통해 구현될 수 있다. 즉, 제안된 구조는 RGB LED의 개별 제어를 위해 사용된 3개의 스위치드-커패시터 컨버터에 사용되는 외부 소자 및 내부 액티브 소자의 개수를 줄이기 위해 하나의 플라잉 커패시터를 공유하여 3 개의 출력을 발생시킨다. 이를 위해 제안된 구조는 RGB LED 구동을 위해 3 개의 출력단을 가지며, 출력 레귤레이션 방식은 전압 대신 LED의 밝기 제어에 더 효과적인 전류-레귤레이티드 출력(current-regulated output)을 갖는다. 또한, 제안된 구조에 연결된 LED는 접지(ground-ended)됨으로써, 전류 정의를 위해 사용되었던 종래의 전류 레귤레이션 회로(저항 또는 전류 레귤레이터가 될 수 있다.)에 의해 발생될 수 있는 전압 제한의 문제점을 해결할 수 있다. 나아가, 제안된 회로는 시분할(time-division) 방식을 통해 n 개의 출력을 가지는 스위치드-커패시터 컨버터로 쉽게 확장될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
330 : 전류감지 회로 340 : 전압제어전류원 회로
350 : 제어 스위치 370 : 출력단
360 : 펌핑 전류 컨트롤러(pumping current controller)
545 : 보상 트랜지스터 570 : 출력단
640 : 전류원(파워 트랜지스터)
800 : 전류 공급 장치(전하펌프 회로)
10 : 전류원 20 : 충방전부
30 : 전류감지부 40 : 전류제어부

Claims (10)

  1. 제 1 전류원과 연결된 제 1 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터와 복수 개의 출력단 사이에 연결된 복수 개의 제 2 트랜지스터;
    제어 신호에 의해 상호 선택적으로 조작되어 상기 복수 개의 출력단에 전류를 공급하는 복수 개의 방전 회로;
    상기 제어 신호에 의해 선택적으로 조작되어 상기 제 1 전류원으로부터 전류를 공급받아 충전하는 충전 회로;
    상기 복수 개의 제 2 트랜지스터에 연결되어 전류를 감지하는 전류감지(current sense) 회로;
    상기 전류감지 회로와 상기 방전 회로 사이에 연결되고, 제 2 전류원에서 발생하는 전류의 크기를 제어하여 상기 방전 회로에 공급하는 복수 개의 전압제어전류원(voltage controlled current source, VCCS) 회로;
    상기 제 1 트랜지스터와 상기 충전 회로 사이에 연결된 제 1 커패시터; 및
    상기 제 2 트랜지스터와 상기 복수 개의 출력단 사이에 각각 연결된 복수 개의 제 2 커패시터;를 포함하는 전류 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 출력단에 전류를 공급하기 위한 펌핑 전류 컨트롤러(pumping current controller)는, 상기 전류감지 회로, 상기 복수 개의 전압제어전류원 회로, 상기 복수 개의 방전 회로 및 상기 충전 회로를 포함하고,
    상기 펌핑 전류 컨트롤러는 상기 제 1 트랜지스터, 상기 전류감지 회로, 상기 충전 회로 및 상기 제 1 커패시터를 각각 1 개씩 구비하며, 복수 개의 출력 전류의 생성 과정에서 상기 제 1 트랜지스터, 상기 전류감지 회로, 상기 충전 회로 및 상기 제 1 커패시터를 공유하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터와 상기 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터가 온(on)되고, 상기 제 2 트랜지스터 및 상기 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터가 오프(off)되는 경우,
    상기 제 1 커패시터를 통해 충전(charging)이 이루어지고, 상기 제 2 커패시터로부터 상기 출력단에 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜지스터와 상기 방전 회로에 구비된 제 3 트랜지스터가 온(on)되고, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 충전 회로에 구비된 제 4 트랜지스터가 오프(off)되는 경우,
    상기 전압제어전류원 회로로부터 상기 출력단에 전하 펌핑(current pumping)이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류감지 회로는,
    내부 저항 없이, MOS 트랜지스터 스케일링(scaling)을 이용하여 상기 제 2 트랜지스터에 흐르는 전류를 소정 배율로 감지하고,
    상기 감지된 전류를 전압 레벨로 변환하여 감지전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류감지 회로는, 전류 정확도 저하를 보상하는 보상 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압제어전류원 회로는,
    오차 증폭기(error amplifier)를 이용하여 상기 전류감지 회로로부터 출력되는 감지전압 신호를 기준 전압과 비교하여 제어전류를 생성하고,
    상기 생성된 제어전류를 이용하여 상기 제 2 전류원으로부터 발생하는 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  8. 제어 신호에 따라 선택적으로 전하를 충전하거나 또는 복수 개의 출력단에 전류를 방전하는 충방전부;
    상기 충방전부로부터 방전되는 전류를 소정 배율로 감지하여 감지전압을 생성하는 전류감지부; 및
    상기 생성된 감지전압과 기준 전압을 비교하여, 상기 충방전부로부터 방전되는 전류의 크기를 상기 복수 개의 출력단의 수만큼 각각 제어하는 전류제어부;를 포함하는 전류 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 충방전부의 충전 소자 및 상기 전류감지부는 각각 1 개씩 구비되며,
    상기 충전 소자 및 상기 전류감지부를 공유하여 상기 복수 개의 출력단에 출력 전류를 생성하여 공급하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전류감지부는, 보상 전류를 공급함으로써 전류 감소로 유발되는 전류 정확도 저하를 보상하는 전류 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 공급 장치.
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