KR101250914B1 - Dc-dc conversion apparatus having wide input range and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직류-직류 변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위치와 커패시터를 이용하여 입력전압의 전압변환비율을 조절함으로써, 넓은 입력전압 범위를 갖는 직류-직류 변환장치, 직류-직류 변환방법, 및 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly, a DC-DC converter having a wide input voltage range, a DC-DC conversion method by adjusting a voltage conversion ratio of an input voltage using a switch and a capacitor. And a recording medium.
최근 환경에 대한 관심이 높아지고 저탄소 녹생성장이 중요시 되는 현 시점에 저전력 반도체 설계가 반도체 시장에 큰 이슈가 되고 있다. 이에 더 나아가 버려지는 산재 에너지를 전기에너지로 바꾸는 친환경 기술인 에너지 하베스팅 기술이 소형기기에 활용되는 사례가 점차 늘어나고 있다. 빛 에너지, 열 에너지, 운동 에너지(진동, 압력 등), RF 에너지 등의 산재에너지를 전기에너지로 바꾸는 여러 가지 에너지 하베스터가 존재하는데 특히 빛 에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 솔라 셀은 구하기 쉽고 저렴할 뿐만 아니라 MOSFET의 문턱전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있어서 빛 에너지 하베스팅 기술의 활용도가 가장 높다. 하지만 태양의 조도가 날씨와 시간에 따라 크게 변하기 때문에 출력전압이 넓은 범위로 흔들려 흐린 날, 또는 저녁에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.Recently, low-power semiconductor design has become a big issue in the semiconductor market at a time when interest in the environment is increasing and low-carbon green growth is important. In addition, more and more cases are using energy harvesting technology, which is an eco-friendly technology that converts discarded energy into electric energy, for small devices. There are many energy harvesters that convert scattered energy such as light energy, thermal energy, kinetic energy (vibration, pressure, etc.) and RF energy into electrical energy. In particular, solar cells that convert light energy into electrical energy are not only easy to obtain and inexpensive, The output voltage higher than the threshold voltage of the MOSFET can be obtained, so the light energy harvesting technology is most utilized. However, the sun's illumination changes greatly according to the weather and time, so the output voltage fluctuates over a wide range, which makes it impossible to use on cloudy days or in the evening.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 넓은 입력전압 범위를 갖는 직류-직류 변환장치를 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide a DC-DC converter having a wide input voltage range.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 넓은 입력전압 범위를 갖는 직류-직류 변환방법을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a DC-DC conversion method having a wide input voltage range.
또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.Further, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above method on a computer.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 스위치와 커패시터를 이용하여 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압하는 전압변환부, 상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 상기 전압변환부의 전압변환비율을 조절할 수 있도록 상기 전압변환부의 스위치에 대한 클록신호를 생성하는 클록신호생성부, 상기 전압변환부의 출력전압을 안정시키는 전압안정화부, 및 상기 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하는 전압선택부를 포함하는 직류-직류 변환장치를 제공한다.In order to achieve the first object of the present invention, a voltage conversion unit for reducing the input voltage at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage using a switch and a capacitor, detecting the input voltage, the detected input voltage A clock signal generator for generating a clock signal for the switch of the voltage converter, a voltage stabilizer for stabilizing an output voltage of the voltage converter, and an output voltage to adjust the voltage conversion ratio of the voltage converter according to the size of And a voltage selector for supplying the input voltage to the clock signal generation unit before being stabilized and for supplying the output voltage to the clock signal generation unit after the output voltage is stabilized.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 클록신호생성부는, 신호를 생성하는 신호생성부, 상기 신호생성부가 생성한 서로 다른 신호가 겹치지 않도록 사구간(Dead Time)을 생성하는 사구간생성부, 및 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 전압변환부가 동작할 수 있도록 상기 신호를 제어하는 신호제어부를 포함하는 직류-직류 변환장치일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the clock signal generation unit, a signal generation unit for generating a signal, a quadrature generation unit for generating a dead time (Dead Time) so that different signals generated by the signal generation unit does not overlap, and The DC-DC converter may include a signal controller for controlling the signal to operate the voltage converter at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 출력단의 커패시터가 상기 입력전압에 의해 목표전압까지 충전되기 전에는 상기 입력전압을 상기 출력단으로 전송하고, 상기 출력단의 커패시터가 상기 목표전압까지 충전된 경우에는 상기 입력전압을 상기 전압변환부로 전송하는 전압전송경로선택부를 더 포함하는 직류-직류 변환장치일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the input voltage is transmitted to the output terminal before the capacitor at the output terminal is charged to the target voltage by the input voltage, and the input voltage when the capacitor at the output terminal is charged to the target voltage. It may be a DC-DC converter further comprising a voltage transmission path selection unit for transmitting to the voltage conversion unit.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전압변환부는, 상기 커패시터를 충전하는 충전구간과 상기 커패시터를 방전하는 방전구간을 가지고, 상기 전압변환비율에 따라 상기 충전구간과 상기 방전구간에 동작하는 스위치를 제어하여 상기 입력전압을 감압하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환장치일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the voltage conversion unit has a charging section for charging the capacitor and a discharge section for discharging the capacitor, the switch operating in the charging section and the discharge section in accordance with the voltage conversion ratio It may be a DC-DC converter characterized in that to reduce the input voltage by controlling the.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 입력전압을 이용하여 출력단의 커패시터를 충전시키는 단계, 상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 전압변환비율을 조절할 수 있는 클록신호를 생성하는 단계, 및 상기 출력단의 커패시터가 목표전압까지 충전된 경우, 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 이용하여 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압하는 단계를 포함하고, 상기 클록신호는 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a clock signal capable of charging a capacitor at an output terminal using an input voltage, sensing the input voltage, and adjusting a voltage conversion ratio according to the sensed input voltage. Generating a voltage, and reducing the input voltage at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage using a plurality of switches and a plurality of capacitors when the capacitor of the output terminal is charged to a target voltage; The clock signal generates the clock signal by using the input voltage before the output voltage is stabilized, and generates the clock signal by using the output voltage after the output voltage is stabilized. Provide a method.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 직류-직류 변환방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.In order to solve the above other technical problem, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described DC-DC conversion method on a computer.
본 발명에 따르면, 스위치와 커패시터를 이용하여 입력전압의 전압변환비율을 조절함으로써, 넓은 입력전압 범위를 갖는다. 또한, 안정된 출력전압을 이용하여 클록신호를 생성함으로써, 입력전압의 감압에 안정적이며, 인덕터를 사용하지 않으므로 크기와 비용면에서 효율적이다. 나아가, 첫 구동 시의 에너지 소모를 줄이고 빠르게 출력전압을 만들어 낼 수 있다.According to the present invention, by adjusting the voltage conversion ratio of the input voltage using a switch and a capacitor, it has a wide input voltage range. In addition, by generating a clock signal using a stable output voltage, it is stable to the pressure reduction of the input voltage, and is efficient in size and cost because no inductor is used. In addition, it is possible to reduce the energy consumption of the first drive and to quickly generate the output voltage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클록신호생성부의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전압변환비율에 따른 충전구간과 방전구간에 동작하는 스위치를 나타낸 도면이다.
도 3a는 전압변환비율이 1/2일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 도면이다.
도 3b는 전압변환비율이 2/3일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 도면이다.
도 3c는 전압변환비율이 1/3일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전압전송경로선택부를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전압선택부를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 사구간생성부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클록신호생성단계의 흐름도이다.1 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a clock signal generation unit according to another exemplary embodiment of the present invention.
3 is a view showing a switch operating in the charging section and the discharge section according to the voltage conversion ratio according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram illustrating a switch operation of the voltage conversion unit when the voltage conversion ratio is 1/2.
3B is a diagram illustrating a switch operation of the voltage conversion unit when the voltage conversion ratio is 2/3.
3C is a diagram illustrating a switch operation of the voltage conversion unit when the voltage conversion ratio is 1/3.
4A is a diagram illustrating a voltage transmission path selector according to an embodiment of the present invention.
4B is a diagram illustrating a voltage selector according to an embodiment of the present invention.
Figure 4c is a view showing the four-sided section generation unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a DC-DC conversion method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a clock signal generation step according to another embodiment of the present invention.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the specific contents of the present invention, for the convenience of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea will be presented first.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치는 스위치와 커패시터를 이용하여 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압하는 전압변환부, 상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 상기 전압변환부의 전압변환비율을 조절할 수 있도록 상기 전압변환부의 스위치에 대한 클록신호를 생성하는 클록신호생성부, 상기 전압변환부의 출력전압을 안정시키는 전압안정화부, 및 상기 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하는 전압선택부를 포함한다.In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, a voltage converter for reducing the input voltage at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage using a switch and a capacitor, detecting the input voltage, A clock signal generator for generating a clock signal for the switch of the voltage converter to adjust the voltage conversion ratio of the voltage converter according to the magnitude of an input voltage, a voltage stabilizer for stabilizing an output voltage of the voltage converter, and the output And a voltage selector for supplying the input voltage to the clock signal generator before the voltage is stabilized and for supplying the output voltage to the clock signal generator after the output voltage is stabilized.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치는 에너지 하베스팅 시스템과 같이 외부환경에 의한 입력전압의 변화의 범위가 넓은 시스템에 사용할 수 있다. DC-DC converter according to an embodiment of the present invention can be used in a system having a wide range of changes in the input voltage by the external environment, such as energy harvesting system.
빛 하베스팅 시스템의 경우, 환경에 따라 급격하게 변하는 입력 환경에 안정적인 동작이 보장되어야 하고, 입력이 크지않기 때문에 변환 효율이 높아야하며, 휴대기기 등에 사용할 수 있도록 면적이 작아야한다. 상기 빛 하베스팅 시스템과 같이 외부환경에 따라 입력전압의 크기의 변화가 큰 경우, 입력전압이 변하더라도 출력전압은 목표전압에 가깝도록 출력하는 것이 필요하다. 또한, 클록신호를 생성하는 회로 등에 변화가 심한 입력전압을 직접 사용하는 경우, 전력손실이 많으며, 전체 시스템의 안정도도 문제된다. 따라서, 넓은 입력범위를 수용할 수 있으며, 안정된 출력전압을 이용하여 클록신호를 생성하는 본 발명의 직류-직류 변환장치를 상기 빛 하베스팅 시스템에 사용할 수 있다. 또한, 인덕터의 사용없이 스위치와 커패시터만으로 입력전압을 감압하는바, 면적을 줄일 수 있으며, 전력손실 또한 줄일 수 있다. 나아가, 빛 하베스팅 시스템뿐만 아니라, 직류-직류 변환장치를 이용하는 다양한 저전력 시스템에서 이용할 수도 있다.In the light harvesting system, stable operation must be guaranteed in an input environment that changes rapidly according to the environment, and the conversion efficiency must be high because the input is not large, and the area must be small for use in portable devices. When the change in the magnitude of the input voltage is large according to the external environment, such as the light harvesting system, it is necessary to output the output voltage close to the target voltage even if the input voltage changes. In addition, in the case of directly using an input voltage having a large variation in a circuit for generating a clock signal, power loss is high, and stability of the entire system is also a problem. Therefore, the DC-DC converter of the present invention, which can accommodate a wide input range and generates a clock signal using a stable output voltage, can be used in the light harvesting system. In addition, the input voltage is reduced using only a switch and a capacitor without using an inductor, thereby reducing an area and reducing power loss. Furthermore, it can be used not only in light harvesting systems but also in various low power systems using DC-DC converters.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on the preferred embodiment of the present invention, the same in the reference numerals to the components of the drawings The same reference numerals are given to the components even though they are on different drawings, and it is to be noted that in the description of the drawings, components of other drawings may be cited if necessary. In addition, in describing the operation principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration and other matters related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, The detailed description is omitted. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, "comprises" or "comprising" means the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements other than the components, steps, operations and / or elements mentioned or Does not exclude additional
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치는 전압변환부(110), 클록신호생성부(120), 전압안정화부(130), 전압선택부(140), 및 전압전송경로선택부(150)으로 구성된다. In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the
전압변환부(110)는 스위치와 커패시터를 이용하여 입력전압의 크기에 따라 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압한다.The
보다 구체적으로, 입력전압의 크기가 변하더라도 목표하는 출력전압을 만들기 위하여, 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율을 이용하여 상기 목표하는 출력전압으로 상기 입력전압을 감압한다. 가용 전압범위 내의 입력전압이 입력되면, 전압의 크기에 따라 적용하는 전압변환비율을 달리한다. 상기 전압변환비율은 전압변환부(110) 내부의 커패시터를 충전하고 방전함에 있어서, 클록신호생성부(120)가 생성하는 클록신호에 따라 복수의 스위치의 동작을 제어함으로써 조절할 수 있다. 인덕터를 사용하지 않고 스위치와 커패시터만을 이용하여 전압을 변환하므로, 비용과 면적면에서 효율적이다. 또한, 인덕터를 사용하는 직류-직류 변환장치에 있어서, 전류가 적은 경우 전압변환효율이 급격히 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압변환부(110)는 스위치와 커패시터만을 이용하여 입력전압을 감압하는바, 빛 하베스팅 시스템 등과 같이 저전력 시스템에서의 사용에 효율적이다. 상기 스위치와 커패시터는 스위치드 커패시터(switched capacitor)로 동작할 수 있다. 또한, 전압변환부(110)는 감압비율을 조절하는바, 감압변환기(Step-down변환기)로 사용될 수 있다.More specifically, the input voltage is reduced to the target output voltage by using a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage in order to make the target output voltage even if the magnitude of the input voltage changes. When the input voltage within the available voltage range is input, the voltage conversion ratio to be applied varies depending on the magnitude of the voltage. The voltage conversion ratio may be adjusted by controlling operations of a plurality of switches according to a clock signal generated by the clock
전압변환부(110)는 상기 커패시터를 충전하는 충전구간과 상기 커패시터를 방전하는 방전구간을 가지고, 상기 전압변환비율에 따라 상기 충전구간과 상기 방전구간에 동작하는 스위치를 제어하여 상기 입력전압을 감압한다. 전압변환부(110)에 대한 상세한 설명은 도 3에서 자세히 다루도록 한다.The
클록신호생성부(120)는 상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 전압변환부(110)의 전압변환비율을 조절할 수 있도록 전압변환부(110)의 스위치에 대한 클록신호를 생성한다.The clock
보다 구체적으로, 상기 전압변환비율은 입력전압의 크기에 따라 결정되는바, 상기 입력전압을 감지한다. 상기 감지된 입력전압에 따라 전압변환비율이 결정되고, 상기 전압변환비율에 따라 상기 입력전압을 감압하기 위하여, 전압변환부(110)의 스위치에 대한 클록신호를 생성한다. 상기 전압변환비율에 따라 충전구간에 동작시키는 스위치에 대한 클록신호와 방전구간에 동작시키는 스위치에 대한 클록신호를 생성한다. 클록신호생성부(120)에 대한 상세한 설명은 도 2에서 자세히 다루도록 한다.More specifically, the voltage conversion ratio is determined according to the magnitude of the input voltage, thereby detecting the input voltage. The voltage conversion ratio is determined according to the sensed input voltage, and a clock signal for the switch of the
전압안정화부(130)는 전압변환부(110)의 출력전압을 안정시킨다.The
보다 구체적으로, 클록신호생성부(120)에서 클록신호를 생성함에 있어서, 안정된 낮은 전압을 이용하기 위하여 전압안정화부(130)에서 출력전압을 안정시킨다. LDO(Low Dropout Regulator)를 이용할 수도 있으나, 간단한 피드백루프(Feedback Loop)를 이용하여 상기 출력전압을 안정시킨다. 전압안정화부(130)는 비교기와 NOR게이트로 구현될 수 있다.More specifically, in generating the clock signal in the
전압선택부(140)는 상기 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 클록신호생성부(120)에 공급하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 클록신호생성부(120)에 공급한다.The
보다 구체적으로, 출력전압이 안정된 경우, 안정된 클록신호를 생성하기 위하여 상기 안정된 출력전압을 이용하여 클록신호를 생성할 수 있으나, 상기 출력전압이 목표전압이 되고 안정화되기 전까지는 입력전압을 이용하여 클록신호를 생성한다. 따라서, 상기 출력전압이 안정되었는지를 판단하고, 입력전압과 출력전압 중 인가되는 전압(전원)을 선택하여 클록신호생성부(120)에 공급한다. 상기 전압을 선택하기 위하여 파워멀티플렉서(Power MUX)를 이용할 수 있다. More specifically, when the output voltage is stable, a clock signal may be generated using the stable output voltage to generate a stable clock signal, but the clock is used by using the input voltage until the output voltage becomes a target voltage and stabilizes. Generate a signal. Therefore, it is determined whether the output voltage is stable, and the voltage (power) applied between the input voltage and the output voltage is selected and supplied to the
전압전송경로선택부(150)는 출력단의 커패시터(160)가 상기 입력전압에 의해 목표전압까지 충전되기 전에는 상기 입력전압을 상기 출력단으로 전송하고, 출력단의 커패시터(160)가 상기 목표전압까지 충전된 경우에는 상기 입력전압을 전압변환부(110)로 전송한다.The voltage
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치를 시작하는 경우, 부하에 공급하고자 하는 출력전압인 목표전압에 빠르게 접근하기 위하여, 처음에는 입력전압을 바로 출력단으로 전송한다. 출력단으로 바로 전송된 입력전압은 출력단의 커패시터(160)를 충전한다. 처음부터 입력전압을 전압변환부(110)를 통하여 출력단으로 전송하는 것보다, 상기 입력전압을 바로 출력단으로 전송함으로써, 빠른 시작이 가능하다. 빠른 시작을 위해 빠른시작회로(Fast Start-up Circuit)를 이용할 수 있다. 또한, 출력전압이 빠르게 안정될 수 있는바, 클록신호생성부(120)에 안정된 출력전압을 빠르게 공급할 수 있다.More specifically, when starting the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, in order to quickly approach the target voltage, which is an output voltage to be supplied to the load, the input voltage is first transmitted directly to the output terminal. The input voltage sent directly to the output stage charges the
출력단의 커패시터(160)가 상기 목표전압까지 충전된 경우에는 상기 입력전압을 전압변환부(110)로 전송한다. 출력단의 커패시터(160)가 충전이 완료된 이후, 상기 입력전압을 바로 출력단으로 바로 전송하게 되면, 목표전압 이상의 전압이 공급되게 되는바, 입력전압의 감압이 필요하다. 상기 입력전압을 감압하기 위하여 입력전압을 전압변환부(110)로 전송하여 입력전압을 감압한다. 즉, 출력단의 커패시터(160)가 충전된 이후에는 전압변환부(110)가 입력전압을 상기 목표전압으로 감압하여 출력단으로 전송하게 된다.When the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클록신호생성부의 블록도이다.2 is a block diagram of a clock signal generation unit according to another exemplary embodiment of the present invention.
클록신호생성부(120)는 신호생성부(111), 사구간생성부(112), 및 신호제어부(113)로 구성될 수 있다.The
신호생성부(111)는 신호를 생성한다.The
보다 구체적으로, 클록신호를 생성할 수 있는 신호를 생성한다. 신호생성부(111)로 오실레이터를 이용할 수 있다. 일정한 크기의 신호를 생성할 수 있으며, 필요한 클록신호에 따라 하나 이상의 신호를 생성할 수 있다.More specifically, a signal capable of generating a clock signal is generated. An oscillator may be used as the
사구간생성부(112)는 신호생성부(111)가 생성한 서로 다른 신호가 겹치지 않도록 사구간(Dead Time)을 생성한다.The
보다 구체적으로, 신호생성부(111)가 생성한 클록신호가 겹치는 경우, 전압변환부(110)의 커패시터를 충전하고 방전하는 데 있어서, 단락전류가 발생할 수 있다. 상기 단락전류가 발생하여 입력이 바로 그라운드(GND)로 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 이전신호와 다음신호 사이에 사구간(Dead Time)을 생성한다.More specifically, when the clock signals generated by the
신호제어부(113)는 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 전압변환부(110)가 동작할 수 있도록 상기 신호를 제어한다. The
보다 구체적으로, 전압변환부(110)의 충전구간과 방전구간에 동작하는 스위치를 제어할 수 있도록, 신호생성부(111)에서 생성한 신호를 제어하여 각 스위치에 대한 클록신호를 생성한다. 입력전압을 감지하고, 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율에 따라 상기 충전구간과 상기 방전구간에 동작하는 스위치가 달라진다. 따라서, 상기 충전구간과 방전구간에 동작하는 스위치를 상기 전압변환비율에 따라 다르게 제어할 수 있는 클록신호를 생성하기 위하여, 신호생성부(111)에서 생성한 신호를 제어한다.More specifically, the signal generated by the
상기 입력전압은 전류센서 없이 전압감지장치만으로 측정할 수 있다. 전류센서를 이용하지 않음으로써, 전력손실을 줄일 수 있다.The input voltage can be measured only by a voltage sensing device without a current sensor. By not using a current sensor, power loss can be reduced.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환장치는 기존 전원장치의 보조수단으로 이용할 수 있고, 야외에 설치된 전자기기의 주 전원으로도 사용이 가능하다. 면적이 작으므로, 집적회로에 적합하며, 온칩으로 구현될 수 있다. 또한, 외부환경에 안정적이므로 보상회로 등이 필요하지 않다.DC-DC converter according to an embodiment of the present invention can be used as an auxiliary means of the existing power supply, it can also be used as the main power source of the electronic device installed outdoors. Since the area is small, it is suitable for integrated circuits and can be implemented on chip. In addition, since it is stable to the external environment, a compensation circuit is not required.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전압변환비율에 따른 충전구간과 방전구간에 동작하는 스위치를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a switch operating in the charging section and the discharge section according to the voltage conversion ratio according to an embodiment of the present invention.
전압변환부(110)는 복수의 커패시터와 스위치를 이용하여 입력전압을 감압한다. 도 3과 같이, 두 개의 커패시터와 9개의 스위치를 이용하여 3가지 전압변환비율로 입력전압을 감압하는 실시예를 이용하여 전압변환부(110)의 동작을 설명하도록 한다. 전압변환부(110)는 충전구간(charging)과 방전구간(discharging) 동작하는 스위치를 제어하여 입력전압을 감압한다. 각 스위치의 충전구간과 방전구간에서의 동작을 표로 나타내면 표 1과 같다. The
입력전압의 크기를 2.4 내지 3, 3 내지 4.5, 및 4.5 이상으로 세 구간으로 나누어 입력변환비율을 다르게 한다. 스위치의 동작은 H(High), L(Low), 및 turn off로 나뉜다. H는 클록신호가 High이므로 스위치가 연결되고, L는 클록신호가 Low이므로 스위치연결이 끊어진다. turn off는 클록신호가 없으므로 스위치가 동작하지 않는 것을 의미한다. The input conversion ratio is varied by dividing the magnitude of the input voltage into three sections of 2.4 to 3, 3 to 4.5, and 4.5 or more. The operation of the switch is divided into H (High), L (Low), and turn off. H is connected to the switch because the clock signal is high, L is disconnected because the clock signal is low. Turn off means that the switch is not working because there is no clock signal.
도 3a는 전압변환비율이 1/2일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 것이고, 도 3b는 전압변환비율이 2/3일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 도면이며, 도 3c는 전압변환비율이 1/3일 경우의 전압변환부의 스위치 동작을 나타낸 도면이다.3A illustrates a switch operation of the voltage conversion unit when the voltage conversion ratio is 1/2, and FIG. 3B illustrates a switch operation of the voltage conversion unit when the voltage conversion ratio is 2/3, and FIG. 3C illustrates a voltage conversion. The figure shows the switch operation of the voltage conversion section when the ratio is 1/3.
전압변환비율이 2/3인 경우 스위치의 동작을 예를 들어 설명하도록 한다. 전압변환비율이 2/3인 경우는 표 1에서 입력전압이 2.4 내지 3일 경우이다. 충전구간에서는 클록신호 CLK1, CLK4가 High이고, 클록신호 CLK2, CLK3가 Low이며, 클록신호 CLK5는 turn off이다. 따라서, 도 3b의 충전구간과 같이 회로가 구성되며, 각 커패시터에 걸리는 전압은 VCP = (Vin - Vout)이다. 방전구간에는 클록신호 CLK2, CLK3가 High이고, 클록신호 CLK1, CLK4가 Low이며, 클록신호 CLK5는 turn off이다. 도 3b의 방전구간과 같이 회로가 구성되며, 각 커패시터에 걸리는 전압은 VCP = Vout이다. 상기 전압변환비율을 식으로 살펴보면 다음 수학식 1과 같다.When the voltage conversion ratio is 2/3, the operation of the switch will be described with an example. When the voltage conversion ratio is 2/3, the input voltage is 2.4 to 3 in Table 1. In the charging section, clock signals CLK1 and CLK4 are high, clock signals CLK2 and CLK3 are low, and clock signal CLK5 is turned off. Therefore, a circuit is constructed as shown in the charging section of FIG. 3B, and the voltage applied to each capacitor is V CP = (V in -V out ). In the discharge section, clock signals CLK2 and CLK3 are high, clock signals CLK1 and CLK4 are low, and clock signal CLK5 is turned off. The circuit is configured as in the discharge section of FIG. 3B, and the voltage across each capacitor is V CP = V out . Looking at the voltage conversion ratio as an equation:
여기서, CP는 전압변환부(110)의 커패시터, RL은 부하저항, T는 스위칭 주기이다. 따라서 도 3b와 같은 클록신호에 의해 전압변환비율 2/3이 되고, 상기 전압변환비율로 입력전압이 감압된다. 이와 마찬가지로, 도 3a의 전압변환비율은 이 되고, 도 3c의 전압변환비율은 이 된다. Here, C P is a capacitor of the
상기 도 3 내지 도 3c는 일 실시예이고, 전압변환부(110)에서 사용하는 커패시터가 많을수록 전압변환비율은 다양해지고, 목표전압에 더 근접하게 입력전압을 감압할 수 있다. 따라서, 출력전압의 오류허용범위에 따라 전압변환부(110)에 사용하는 커패시터를 조절할 수 있다.3 to 3C illustrate one embodiment, the more capacitors used in the
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전압전송경로선택부를 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating a voltage transmission path selector according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 전압전송경로선택부(150)의 블록 다이아그램이다. 첫 동작 시에는 입력전압이 바로 출력단으로 전송되도록 스위치가 열리지만, 출력단의 커패시터가 목표전압까지 충전되는 순간 비교기의 출력이 에지 트리거 플립플롭(edge triggered flip-flop)의 트리거신호로 사용되어 입력단과 출력단을 직접 연결하는 경로를 끊고 전압변환부로 상기 입력전압을 전송한다. 입력전압과 출력전압이 바로 연결되면 출력전압이 빠르게 목표전압에 다다를 수 있다. 또한, 출력전압이 빠르게 목표전압에 도달함으로써, 상기 출력전압을 빠르게 안정시켜 클록신호생성부(120)에 공급할 수 있다. 따라서, 높은 입력전압을 이용하여 클록신호를 생성하는 것에 비하여 낮고 안정적인 출력전압을 이용하여 클록신호를 생성하는바, 전력손실을 줄일 수 있으며, 부하 안정도를 높일 수 있다.4A is a block diagram of the voltage
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전압선택부(140)를 나타낸 도면이다.4B is a diagram illustrating the
전압선택부(140)는 클록신호생성부(120)에 전압을 공급한다. 상기 클록신호생성부(120)가 입력전압을 이용하여 클록신호를 생성하는 경우, 상기 입력전압은 외부환경에 따라 변화가 심하여 불안정하므로, 전체 시스템의 동작 주파수가 계속 흔들리게 되며, 또한, 입력전압이 높은 경우, 클록신호를 생성하는데 소모되는 전력의 낭비도 많아지게 된다. 따라서, 첫 동작시에는 입력전압으로 클록신호를 생성하다가, 출력전압이 상기 클록신호를 생성하기 적합한 전압이 된 경우, 입력전압 대신 출력전압을 이용하여 클록신호를 생성한다. 전압전송경로선택부(150)에 의해 출력전압은 빠르게 안정되기 때문에 안정된 전압을 이용하여 클록신호를 생성할 수 있다. 다른 로직회로 등에도 상기 안정되고 낮은 출력전압을 사용하여 전력손실을 줄이고 안정적인 구동이 가능하도록 할 수 있다.The
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 사구간생성부를 나타낸 도면이다.Figure 4c is a view showing the four-sided section generation unit according to an embodiment of the present invention.
전압변환부(110)는 충전구간과 방전구간의 두 구간으로 동작한다. 각 구간이 겹치는 경우, 단락전류에 의해 입력이 바로 외부 또는 그라운드(GND)로 빠져나갈 수 있다. 이는 직류-직류 변환장치의 효율에 중대한 영향을 미친다. 따라서, 상기 충전구간과 방전구간 사이에 사구간을 만들어 단락전류를 방지한다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a DC-DC conversion method according to an embodiment of the present invention.
510단계는 입력전압을 이용하여 출력단의 커패시터를 충전하는 단계이다.Step 510 is a step of charging the capacitor of the output terminal using the input voltage.
보다 구체적으로, 첫 동작시 출력전압이 빠르게 목표전압에 도달하고, 출력전압을 빠르게 안정시켜 클록신호를 생성하는데 이용할 수 있도록 입력전압을 직접 출력단에 전송하여 출력단의 커패시터를 충전한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 전압전송경로선택부(150)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 1의 전압전송경로선택부(150)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, during the first operation, the output voltage quickly reaches the target voltage, and the input voltage is directly transmitted to the output terminal to charge the capacitor of the output terminal so that the output voltage can be stabilized quickly and used to generate a clock signal. Since the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the voltage
520단계는 상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 전압변환비율을 조절할 수 있는 클록신호를 생성하는 단계이다.In
보다 구체적으로, 입력전압에 따라 전압변환비율이 결정되므로, 상기 입력전압을 감지하고, 상기 입력전압에 크기에 따른 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압할 수 있도록 클록신호를 생성한다. 상기 클록신호는 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 클록신호생성부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 1의 클록신호생성부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, since the voltage conversion ratio is determined according to the input voltage, a clock signal is generated to sense the input voltage and to reduce the input voltage at a voltage conversion ratio corresponding to the input voltage. The clock signal generates the clock signal using the input voltage before the output voltage is stabilized, and generates the clock signal using the output voltage after the output voltage is stabilized. Since the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the clock
530단계는 상기 출력단의 커패시터가 목표전압까지 충전된 경우, 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 이용하여 상기 입력전압의 크기에 따른 복수의 전압변환비률로 상기 입력전압을 감압하는 단계이다. In
보다 구체적으로, 520단계에서 생성된 클록신호에 의해 입력전압을 감압하한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 전압변환부(110)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 1의 전압변환부(110)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, the input voltage is reduced by the clock signal generated in
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클록신호생성단계의 흐름도이다.6 is a flowchart of a clock signal generation step according to another embodiment of the present invention.
610단계는 복수의 신호를 생성하는 단계이다.
보다 구체적으로, 클록신호를 생성하기 위한 신호를 생성하는 단계이다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 2의 신호생성부(111)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 2의 신호생성부(111)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, the step of generating a signal for generating a clock signal. Since the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the
620단계는 상기 생성된 서로 다른 신호가 겹치지 않도로고 사구간(Dead Time)을 생성하는 단계이다.Step 620 is a step of generating a dead time so that the generated different signals do not overlap.
보다 구체적으로, 스위치에 대한 클록신호가 겹치는 경우 발생할 수 있는 단락전류를 방지하기 위하여 사구간을 생성한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 2의 사구간생성부(112)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 2의 사구간생성부(112)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, a quadrant is generated to prevent a short circuit current that may occur when the clock signals for the switches overlap. Since the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the four-way
630단계는 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 클록신호를 생성할 수 있도록 신호를 제어하는 단계이다.In
보다 구체적으로, 전압변환비율에 따라 충전구간과 방전구간에 동작하는 스위치가 다르므로, 상기 스위치들에 대한 클록신호를 생성하기 위하여 610단계에서 생성한 신호를 제어한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 2의 신호제어부(113)에 대한 상세한 설명에 대응하므로, 도 2의 신호제어부(113)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, since the switches operating in the charging and discharging sections differ according to the voltage conversion ratio, the signals generated in
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
110: 전압변환부
120: 클록신호생성부
130: 전압안정화부
140: 전압선택부
150: 전압전송선택부110: voltage conversion unit
120: clock signal generation unit
130: voltage stabilizer
140: voltage selector
150: voltage transmission selector
Claims (8)
상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 상기 전압변환부의 전압변환비율을 조절할 수 있도록 상기 전압변환부의 스위치에 대한 클록신호를 생성하는 클록신호생성부;
상기 전압변환부의 출력전압을 안정시키는 전압안정화부; 및
상기 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 상기 클록신호생성부에 공급하는 전압선택부를 포함하는 직류-직류 변환장치.A voltage converting unit configured to reduce the input voltage at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage using a switch and a capacitor;
A clock signal generation unit for sensing the input voltage and generating a clock signal for a switch of the voltage conversion unit so as to adjust a voltage conversion ratio of the voltage conversion unit according to the detected magnitude of the input voltage;
A voltage stabilizer which stabilizes an output voltage of the voltage converter; And
And a voltage selector which supplies the input voltage to the clock signal generator before the output voltage is stabilized and supplies the output voltage to the clock signal generator after the output voltage is stabilized.
상기 클록신호생성부는,
신호를 생성하는 신호생성부;
상기 신호생성부가 생성한 서로 다른 신호가 겹치지 않도록 사구간(Dead Time)을 생성하는 사구간생성부; 및
상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 전압변환부가 동작할 수 있도록 상기 신호를 제어하는 신호제어부를 포함하는 직류-직류 변환장치.The method of claim 1,
The clock signal generation unit,
A signal generator for generating a signal;
A quadrilateral generator for generating a dead time so that different signals generated by the signal generator do not overlap each other; And
And a signal controller for controlling the signal to operate the voltage converter at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage.
출력단의 커패시터가 상기 입력전압에 의해 목표전압까지 충전되기 전에는 상기 입력전압을 상기 출력단으로 전송하고, 상기 출력단의 커패시터가 상기 목표전압까지 충전된 경우에는 상기 입력전압을 상기 전압변환부로 전송하는 전압전송경로선택부를 더 포함하는 직류-직류 변환장치.The method of claim 1,
Before the capacitor at the output terminal is charged to the target voltage by the input voltage, the input voltage is transmitted to the output terminal. When the capacitor at the output terminal is charged to the target voltage, the voltage transmission unit transmits the input voltage to the voltage converter. DC-DC converter further comprises a path selection unit.
상기 전압변환부는,
상기 커패시터를 충전하는 충전구간과 상기 커패시터를 방전하는 방전구간을 가지고, 상기 전압변환비율에 따라 상기 충전구간과 상기 방전구간에 동작하는 스위치를 제어하여 상기 입력전압을 감압하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환장치.The method of claim 1,
The voltage conversion unit,
A charge period for charging the capacitor and a discharge period for discharging the capacitor, and controlling a switch operating in the charge period and the discharge period according to the voltage conversion ratio to reduce the input voltage. DC inverter.
상기 입력전압을 감지하고, 상기 감지한 입력전압의 크기에 따라 전압변환비율을 조절할 수 있는 클록신호를 생성하는 단계; 및
상기 출력단의 커패시터가 목표전압까지 충전된 경우, 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 이용하여 상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 입력전압을 감압하는 단계를 포함하고,
상기 클록신호는 출력전압이 안정되기 전에는 상기 입력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성하고, 상기 출력전압이 안정된 후에는 상기 출력전압을 이용하여 상기 클록신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환방법.Charging a capacitor at an output terminal using an input voltage;
Generating a clock signal capable of sensing the input voltage and adjusting a voltage conversion ratio according to the detected magnitude of the input voltage; And
When the capacitor of the output terminal is charged to a target voltage, using the plurality of switches and a plurality of capacitors, reducing the input voltage at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage;
The clock signal generates the clock signal by using the input voltage before the output voltage is stabilized, and generates the clock signal by using the output voltage after the output voltage is stabilized. Way.
상기 클록신호를 생성하는 단계는,
신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 서로 다른 신호가 겹치지 않도록 사구간(Dead Time)을 생성하는 단계; 및
상기 입력전압의 크기에 따른 전압변환비율로 상기 클록신호를 생성할 수 있도록 신호를 제어하는 단계를 포함하는 직류-직류 변환방법.The method of claim 5, wherein
Generating the clock signal,
Generating a signal;
Generating a dead time so that the generated different signals do not overlap; And
And controlling the signal to generate the clock signal at a voltage conversion ratio according to the magnitude of the input voltage.
상기 입력전압을 감압하는 단계는,
상기 복수의 커패시터를 충전하는 충전구간과 상기 충전구간에 충전된 커패시터를 방전하는 방전구간을 가지고, 상기 전압변환비율에 따라 상기 충전구간과 상기 방전구간에 동작하는 스위치를 제어하여 상기 입력전압을 감압하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환방법.The method of claim 5, wherein
Reducing the input voltage,
A charging period for charging the plurality of capacitors and a discharge period for discharging the capacitors charged in the charging period, and reducing the input voltage by controlling a switch operating in the charging period and the discharge period according to the voltage conversion ratio. DC-DC conversion method characterized in that.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150025035A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-10 | 한국전자통신연구원 | Electric power management apparatus and multi-source energy harvesting system using the same |
KR20190094032A (en) * | 2018-02-02 | 2019-08-12 | 고려대학교 산학협력단 | High input voltage switched capacitor dc-dc converter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08205524A (en) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Nec Corp | Voltage converter |
JP2001245468A (en) | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Nec Corp | Booster circuit |
US20020027467A1 (en) | 2000-06-13 | 2002-03-07 | Henry George C. | Single mode buck/boost regulating charge pump |
JP2002204567A (en) | 2000-10-26 | 2002-07-19 | Rohm Co Ltd | Step-down dc-dc converter |
-
2012
- 2012-01-04 KR KR1020120000985A patent/KR101250914B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08205524A (en) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Nec Corp | Voltage converter |
JP2001245468A (en) | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Nec Corp | Booster circuit |
US20020027467A1 (en) | 2000-06-13 | 2002-03-07 | Henry George C. | Single mode buck/boost regulating charge pump |
JP2002204567A (en) | 2000-10-26 | 2002-07-19 | Rohm Co Ltd | Step-down dc-dc converter |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150025035A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-10 | 한국전자통신연구원 | Electric power management apparatus and multi-source energy harvesting system using the same |
KR101991366B1 (en) | 2013-08-28 | 2019-06-24 | 한국전자통신연구원 | Electric power management apparatus and multi-source energy harvesting system using the same |
KR20190094032A (en) * | 2018-02-02 | 2019-08-12 | 고려대학교 산학협력단 | High input voltage switched capacitor dc-dc converter |
KR102028512B1 (en) | 2018-02-02 | 2019-10-04 | 고려대학교 산학협력단 | High input voltage switched capacitor dc-dc converter |
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