KR101300741B1 - Cmos linear regulation and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CMOS 선형 정전압기에 관한 것으로서, 입력단자; 입력단자로부터 입력전압을 인가받아, 기 설정된 기준전압(P)과 비교하여 에러엠프부의 Mux 스위치로 비교결과 신호를 전송하는 입력전압 센싱부; 기 설정된 전압을 인가받고 있고, 입력전압 센싱부의 비교결과 신호에 따라 출력되는 출력신호를 스위치부로 전송하는 에러엠프부; 에러엠프부의 출력신호에 따라 동작하여 입력전압을 출력단자로 인가하는 스위치부; 스위치부가 출력단자로 인가하는 출력전압을 감지하여 출력전압 중 일부를 에러엠프부에 인가하여 피드백 루프를 형성하고, 출력전압의 안정도를 향상시키는 피드벡 제어부; 및 스위치부로부터 인가받은 일정한 출력전압을 출력하는 출력단자; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 낮은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 N-type 스위치와 높은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 P-type 스위치를 병용함으로써, 넓은 범위의 입력전압에서 동작할 수 있게 하는 효과가 있다The present invention relates to a CMOS linear constant voltage regulator, comprising: an input terminal; An input voltage sensing unit configured to receive an input voltage from an input terminal and compare the preset voltage with a preset reference voltage P and transmit a comparison result signal to a mux switch of the error amplifier unit; An error amplifier unit receiving a preset voltage and transmitting an output signal output according to a comparison result signal of the input voltage sensing unit to the switch unit; A switch unit which operates according to an output signal of the error amplifier unit and applies an input voltage to the output terminal; A feed back control unit configured to sense an output voltage applied by the switch unit to the output terminal, apply a portion of the output voltage to the error amplifier unit to form a feedback loop, and improve stability of the output voltage; And an output terminal for outputting a constant output voltage applied from the switch unit. .
According to the present invention as described above, by using the N-type switch of the limited operation at a low input voltage and the P-type switch of the limited operation at a high input voltage, it is possible to operate at a wide range of input voltage It works
Description
본 발명은 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 낮은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 N-type 스위치와 높은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 P-type 스위치를 병용함으로써, 넓은 범위의 입력전압에서 동작할 수 있게 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS linear constant voltage regulator of a wide input voltage range, and more specifically, by using a combination of the N-type switch for a limited operation at a low input voltage and the P-type switch for a limited operation at a high input voltage, The present invention relates to a technology that enables operation over a wide range of input voltages.
선형 레귤레이터의 Pass element는 대표적으로 N-type 및 P-type의 두 가지 형태가 있다. Pass element 선택 시 레귤레이터의 사양과 공정 조건에 따라 적합한 소자를 선택해야 하는데, 일반적으로 낮은 입력전압 범위용 레귤레이터 설계의 경우, P-type Power Switch를 사용하고, 높은 입력전압 범위용 레귤레이터 설계의 경우에는 N-type Power Switch를 사용한다.The pass element of the linear regulator typically has two types, N-type and P-type. When selecting a pass element, a suitable device must be selected according to the regulator's specifications and process conditions. Generally, a P-type power switch is used for a regulator design for a low input voltage range and a regulator design for a high input voltage range. Use N-type Power Switch.
NMOS 트랜지스터를 Pass element로 사용하는 경우, Source 노드가 출력단에 연결되어 source follower의 구조를 형성한다. 이로 인해 출력단의 등가 임피던스가 낮아지게 되고 부하의 갑작스런 변화에 빠르게 반응할 수 있는 장점을 가진다. 그러나 NMOS 트랜지스터가 출력 전류를 공급하기 위해 요구되는 최소 dropout전압이 Vgs와 Vdsat의 합으로, 높은 dropout전압을 가지므로 dropout전압이 충분하지 못한, 낮은 입력전압 범위용 레귤레이터에서 N-type MOSFET의 동작은 제한적이다.When using an NMOS transistor as a pass element, a source node is connected to an output terminal to form a structure of a source follower. This lowers the equivalent impedance of the output stage and has the advantage of reacting quickly to sudden changes in load. However, the operation of N-type MOSFETs in low input voltage range regulators where the dropout voltage is not sufficient because the minimum dropout voltage required for the NMOS transistor to supply the output current is the sum of Vgs and Vdsat has a high dropout voltage. Limited.
PMOS 트랜지스터를 Pass element로 사용할 경우, N-type 보다 낮은 dropout전압을 가지고 있어 낮은 입력전압 범위의 레귤레이터에 적절하다. 그러나 높은 입력전압 범위의 레귤레이터에서 사용될 경우, 무부하시 컨트롤전압이 높은 입력전압까지 올라가야 하기 때문에 저전압용으로 설계된 드라이버코어를 사용할 수 없다. 결과적으로 높은 입력전압 범위에 대해 P-type MOSFET의 동작은 제한적이다.When using a PMOS transistor as a pass element, it has a lower dropout voltage than the N-type, making it suitable for regulators in the low input voltage range. However, when used in a regulator with a high input voltage range, a driver core designed for low voltage cannot be used because the control voltage must rise to a high input voltage at no load. As a result, the operation of the P-type MOSFET is limited over the high input voltage range.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 낮은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 N-type 스위치와 높은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 P-type 스위치를 병용함으로써, 넓은 범위의 입력전압에서 동작 시키는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, by using a N-type switch having a limited operation at a low input voltage and a P-type switch having a limited operation at a high input voltage. Its purpose is to operate in.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 CMOS 선형 정전압기에 관한 것으로서, 입력전압을 입력전압 센싱부로 인가하는 입력단자; 입력단자로부터 인가받은 입력전압을 기 설정된 기준전압(P)과 비교하여 에러엠프부의 Mux 스위치로 신호를 전송하는 입력전압 센싱부; 기 설정된 전압을 인가받고 있고, 입력전압 센싱부의 신호에 따라 출력되는 신호를 스위치부로 전송하는 에러엠프부; 에러엠프부의 신호에 따라 동작하여 입력전압을 출력단자로 인가하는 스위치부; 스위치부가 출력단자로 인가하는 출력전압을 감지하여 출력전압중 일부를 에러엠프부에 인가하여 피드백 루프를 형성하고, 피드백 루프 및 출력전압의 안정도를 향상시키는 피드벡 제어부; 및 일정한 출력전압을 출력하는 출력단자; 를 포함한다.The present invention for achieving the above technical problem relates to a CMOS linear constant voltage device, the input terminal for applying an input voltage to the input voltage sensing unit; An input voltage sensing unit for transmitting a signal to a mux switch of the error amplifier unit by comparing an input voltage applied from the input terminal with a preset reference voltage P; An error amplifier unit receiving a preset voltage and transmitting a signal output according to a signal of an input voltage sensing unit to a switch unit; A switch unit operating according to the signal of the error amplifier unit and applying an input voltage to the output terminal; A feed back control unit configured to sense an output voltage applied by the switch unit to the output terminal, apply a part of the output voltage to the error amplifier unit to form a feedback loop, and improve the stability of the feedback loop and the output voltage; An output terminal for outputting a constant output voltage; .
또한, 입력전압 센싱부는, 입력단자로부터 인가된 입력전압을 감지하여 기준전압(P)보다 낮은 입력전압인 경우 Hysteresis 비교기에 기준전압(P)이 인가되게 하고, 기준전압(P)보다 높은 입력전압인 경우 Hysteresis 비교기에 입력전압을 인가되게 하는 저항1; 및 저항1으로부터 인가받은 기준전압(P) 또는 입력전압을 통해 출력신호를 에러엠프부의 Mux 스위치로 전송하는 Hysteresis 비교기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the input voltage sensing unit senses an input voltage applied from the input terminal, and when the input voltage is lower than the reference voltage P, the reference voltage P is applied to the hysteresis comparator, and the input voltage higher than the reference voltage P. Is a resistor 1 for applying an input voltage to the hysteresis comparator; And a hysteresis comparator for transmitting an output signal to the mux switch of the error amplifier unit through a reference voltage P or an input voltage applied from the resistor 1; Characterized in that it comprises a.
또한, 스위치부는, 에러엠프부의 Mux 스위치가 노드 X와 연결되고, 상기 에러엠프부로부터 전송받은 신호를 통해 동작하여 입력전압을 출력단자로 인가하는 P-type 스위치; 및 에러엠프부의 Mux 스위치가 노드 Y와 연결되고, 상기 에러엠프부로부터 전송받은 신호를 통해 동작하여 입력전압을 출력단자로 인가하는 N-type 스위치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The switch unit may further include: a P-type switch having a Mux switch of the error amplifier unit connected to the node X and operating through a signal received from the error amplifier unit to apply an input voltage to the output terminal; And an N-type switch having a Mux switch of the error amplifier unit connected to the node Y and operating through a signal received from the error amplifier unit to apply an input voltage to the output terminal. Characterized in that it comprises a.
또한, 피드백 제어부는, 출력단자로 인가되는 출력전압을 감지하여, 출력전압중 일부를 에러엠프부로 인가하여 피드백 루프를 형성 시키는 저항2; 및 피드백 루프 및 출력단자로 인가되는 출력전압의 안정도를 향상시키는 커패시터 및 부하; 를 포함하는 것을 특징으로 한다The feedback control unit may further include: a resistor 2 for sensing an output voltage applied to the output terminal and applying a part of the output voltage to the error amplifier unit to form a feedback loop; And a capacitor and a load to improve stability of the output voltage applied to the feedback loop and the output terminal. And < RTI ID = 0.0 >
그리고, 에러엠프부는, A, B, C 및 D 각각 4개의 노드를 포함하고, 기 설정된 전압을 인가받으며, 입력전압 센싱부로부터 인가받은 출력신호에 따라 Mux 스위치가 X 또는 Y와 연결되어 스위치부에 신호를 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.The error amplifier unit includes four nodes A, B, C, and D, respectively, and receives a predetermined voltage, and the mux switch is connected to X or Y according to an output signal applied from the input voltage sensing unit. It characterized in that it comprises transmitting a signal to.
한편, 본 발명은 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기에 관한 방법으로서, CMOS 선형 정전압기의 작동 방법에 있어서, 입력전압 센싱부가 입력단자로부터 입력전압을 인가받는 (a) 과정; 입력전압 센싱부가 입력단자로부터 인가받은 입력전압과 기 설정된 기준전압(P)과 비교하여 에러엠프부로 비교결과 신호를 전송하는 (b) 과정; 에러엠프부가 입력전압 센싱부로부터 전송받은 신호를 통해 노드 X와 연결하여 출력신호를 스위치부로 전송하는 (c) 과정; 스위치부의 P-type 스위치가 에러엠프부로부터 수신한 출력신호를 통해 동작하고, 입력단자로부터 인가받은 입력전압을 출력단자로 인가하는 (d) 과정; 피드백 제어부가 출력전압 중 일부를 에러엠프부로 인가하는 (e) 과정; 출력단자가 일정한 출력전압을 출력하는 (f) 과정; (b) 과정 이후, 에러엠프가 입력전압 센싱부로부터 수신한 신호를 통해 노드 Y와 연결하여 출력신호를 스위치부로 전송하는 (g) 과정; 스위치부의 N-type 스위치가 에러엠프부로부터 수신한 출력신호를 통해 동작하고, 입력단자로부터 인가받은 입력전압을 출력단자로 인가하는 (h) 과정; 피드백 제어부가 출력전압중 일부를 에러엠프부로 인가하는 (i) 과정; 및 출력단자(600)가 일정한 출력전압을 출력하는 (j) 과정; 을 포함한다.On the other hand, the present invention relates to a CMOS linear constant voltage regulator of a wide input voltage range, the method of operating a CMOS linear constant voltage regulator, the input voltage sensing unit is applied to the input voltage from the input terminal (a) process; (B) transmitting the comparison result signal to the error amplifier unit by comparing the input voltage sensing unit with the input voltage applied from the input terminal and the preset reference voltage P; (C) transmitting an output signal to the switch unit by connecting the node with the node X through a signal received from the input voltage sensing unit by the error amplifier unit; (D) operating the P-type switch of the switch unit through an output signal received from the error amplifier unit, and applying an input voltage applied from the input terminal to the output terminal; (E) the feedback control unit applying a part of the output voltage to the error amplifier unit; (F) the output terminal outputting a constant output voltage; (g) after the process, the error amplifier connects to the node Y through the signal received from the input voltage sensing unit and transmits the output signal to the switch unit (g); (H) operating the N-type switch of the switch unit through an output signal received from the error amplifier unit, and applying an input voltage applied from the input terminal to the output terminal; (I) the feedback controller applying part of the output voltage to the error amplifier unit; (J) the
또한, (c) 과정은, 에러엠프부의 노드 A가 노드 C와 연결되고, 노드 B가 노드D와 연결되는 (c-1) 단계; 에러엠프부의 Mux 스위치가 에러엠프부의 출력과 노드 X를 연결하는 (c-2) 단계; 및 에러엠프부가 스위치부의 P-type 스위치로 신호를 보내는 (c-3) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the process (c) includes the step (c-1) in which node A of the error amplifier unit is connected to node C and node B is connected to node D; (C-2) the Mux switch of the error amplifier unit connects the output of the error amplifier unit and the node X; And (c-3) transmitting an error signal to the P-type switch of the switch unit.
또한, (e) 과정은, 스위치부로부터 출력전압을 인가 받는 (e-1) 단계; 피드백 제어부의 저항2가 출력전압을 감지하여 출력전압중 일부를 에러엠프부로 인가하여 피드백 루프를 형성하는 (e-2) 단계; 및 피드백 제어부의 커패시터 및 부하가 피드백 루프 및 출력전압의 안정도를 향상 시키는 (e-3) 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, (e) the step, (e-1) receiving an output voltage from the switch unit; Resistor 2 of the feedback control unit detects the output voltage and applies a portion of the output voltage to the error amplifier unit to form a feedback loop (e-2); (E-3) improving the stability of the feedback loop and the output voltage by the capacitor and the load of the feedback controller; Characterized in that it comprises a.
또한, (g) 과정은, 에러엠프부의 노드 A가 노드 D와 연결되고, 노드 B가 노드C와 연결되는 (g-1) 단계; 에러엠프부의 Mux 스위치가 에러엠프부의 출력과 노드 Y를 연결하는 (g-2) 단계; 및 에러엠프부가 스위치부의 N-type 스위치로 신호를 보내는 (g-3) 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (g) includes the step (g-1) in which node A of the error amplifier unit is connected to node D and node B is connected to node C; (G-2) the Mux switch of the error amplifier unit connects the node Y with the output of the error amplifier unit; (G-3) sending an error amplifier signal to the N-type switch of the switch unit; Characterized in that it comprises a.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 N-type 스위치와 높은 입력전압에서 제한적인 동작을 하는 P-type 스위치를 병용함으로써, 넓은 범위의 입력전압에서 동작할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by using the N-type switch of the limited operation at the input voltage and the P-type switch of the limited operation at the high input voltage, it is possible to operate at a wide range of input voltage There is.
그리고 본 발명에 따르면, 출력 전압의 일부를 내부 전원으로 활용함으로써, 전력소모의 감소효과가 있다.And according to the present invention, by using a part of the output voltage as an internal power source, there is an effect of reducing power consumption.
도 1은 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 입력전압 센싱부에 관한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 에러엠프부에 관한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 스위치부에 관한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 피드백 제어부에 관한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S30과정에 대한 세부 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S50과정에 대한 세부 흐름도.
도 9는 본 발명에 따른 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S70과정에 대한 세부 흐름도.1 is an overall configuration diagram of a CMOS linear constant voltage regulator according to the present invention.
2 is a block diagram of an input voltage sensing unit of a CMOS linear constant voltage generator according to the present invention;
3 is a block diagram of an error amplifier unit of the CMOS linear constant voltage generator according to the present invention;
4 is a block diagram of a switch unit of a CMOS linear constant voltage generator according to the present invention;
5 is a configuration diagram of a feedback control unit of the CMOS linear constant voltage generator according to the present invention.
6 is a flow chart of a method of operating a CMOS linear constant voltage regulator in accordance with the present invention.
7 is a detailed flowchart of step S30 of a method of operating a CMOS linear constant voltage regulator according to the present invention;
8 is a detailed flowchart of process S50 of a method of operating a CMOS linear constant voltage generator according to the present invention;
9 is a detailed flowchart of step S70 of a method of operating a CMOS linear constant voltage generator according to the present invention;
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
이하, 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다.Hereinafter, a detailed description will be given on the basis of the accompanying drawings for the CMOS linear constant voltage of a wide input voltage range according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a CMOS linear constant voltage of a wide input voltage range according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기는 입력단자(100), 입력전압 센싱부(200), 에러엠프부(300), 스위치부(400), 피드백 제어부(500) 및 출력단자(600)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the CMOS linear constant voltage controller having a wide input voltage range according to the present invention includes an
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 입력전압 센싱부(200)는 입력단자(100)로부터 입력받은 전압을 기 설정된 기준전압(P)와 비교하여, 기준전압(P)보다 낮은 입력전압인 경우 상기 에러엠프부(300)와 X 노드를 연결시키는 비교신호를 전송한다. First, as shown in FIG. 2, the input
또한, 입력전압 센싱부(200)는 상기 기준전압(P)보다 높은 전압인 경우 에러엠프부(300)와 Y 노드를 연결시키는 비교신호를 전송하되, 저항1(,)(210) 및 Hysteresis 비교기(220)를 포함하여 구성된다.In addition, when the input
구체적으로, 입력전압 센싱부(200)의 저항1(210)은 입력전압을 감지(sensing)하는 역할을 하며, 기준전압(P)보다 낮은 입력전압을 인가 받은 경우, 기준전압(P)를 Hysteresis 비교기(220)로 인가하고, 기준전압(P)보다 높은 입력전압을 인가 받은 경우, 입력전압을 Hysteresis 비교기(220)로 인가하여 Hysteresis 비교기(220)를 동작시킨다.Specifically, the resistance 1 210 of the input
또한, Hysteresis 비교기(220)는 기준전압(P)보다 낮은 입력전압을 인가 받은 경우, 그 출력은 항상 High=1 상태를 유지하여, 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)를 통해 에러엠프부(300)의 출력과 X 노드를 연결시킨다.In addition, when the
그리고, 기준전압(P)보다 높은 입력전압을 인가 받은 경우, Hysteresis 비교기(220)가 동작하여, 그 출력은 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)를 통해 에러엠프부(300)의 출력과 연결된 X 노드를 끊고 Y 노드와 연결시킨다.
When the input voltage higher than the reference voltage P is applied, the
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 에러 엠프부는(300), A, B, C 및 D 각각 4개의 노드를 포함하고, 기 설정된 전압()을 인가받고, 상기 입력전압 센싱부(200)로부터 인가받은 신호에 따라 Mux 스위치(310)를 통해 X 또는 Y 노드와 연결되며, 스위치부(400)에 신호를 공급하고, 이때, 피드백 제어부(500)로부터 출력전압의 일부값(피드백 전압)이 상기 에러엠프(320)에 인가됨으로써 피드백 루프가 형성되어 에러엠프(320)의 내부전원으로 사용된다.In addition, as shown in FIG. 3, the
상기 출력전압의 일부값인 피드백 전압은 = 이다.The feedback voltage which is a part of the output voltage is = to be.
또한, 기준전압(P)보다 낮은 입력전압시 에러 엠프부(300)의 노드 A는 노드 C와 연결되고, 노드 B는 노드 D와 연결된다.In addition, at an input voltage lower than the reference voltage P, node A of the
그리고, 기준전압(P)보다 높은 입력전압시 에러 엠프부(300)의 노드 A는 노드 D와 연결되고, 노드 B는 노드 C와 연결된다.
In addition, when the input voltage is higher than the reference voltage P, the node A of the
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(400)는, 에러엠프부(300)로부터 인가 받은 신호에 의해 동작하여 입력전압을 출력단자(600)와 피드백 제어부(500)로 인가하되, P-type 스위치(410) 및 N-type 스위치(420)를 포함하여 구성된다.In addition, as shown in FIG. 4, the
구체적으로, P-type 스위치(410)는, 입력전압이 기준전압(P)보다 낮아 Hysteresis 비교기(220)의 출력값에 의해 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러 엠프(320)의 출력과 노드 X를 연결시키면, 작동한다.In detail, the P-
또한, N-type 스위치(420)는, 입력전압이 기준전압(P)보다 높아 Hysteresis 비교기(220)의 출력값에 의해 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프(320)의 출력과 노드 Y를 연결시키면, 작동한다.In addition, in the N-
이때, 에러엠프(320)의 출력과 노드 X의 연결이 끊김에 따라, P-type 스위치(410)는 작동되지 않는다.
At this time, as the output of the
한편, 도 5을 참조하여 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기의 피드백 제어부(500)에 대해 살피면 아래와 같다.Meanwhile, referring to FIG. 5, a
피드백 제어부(500)는, 스위치부(400)의 동작을 통해 인가되는 전압을 출력단자(600)로 인가하고, 출력되는 전압중 일부인 피드백전압을 에러엠프부(300)에 인가하여 피드백 루프가 형성되어 출력단자(600)에 일정한 출력전압이 출력 되도록 하되, 저항2(, )(510), 커패시터()(520) 및 부하(LOAD)(530)를 포함하여 구성된다.The
구체적으로, 저항2(510)은 출력전압을 감지하여 에러엠프부(300)에 피드백 전압을 인가하여 피드백 루프를 형성함으로써, 출력단자(600)에 일정한 출력전압을 출력하게 한다.Specifically, the resistor 2 510 senses an output voltage and applies a feedback voltage to the
이때, 피드백 전압은 =이고 출력전압은 =이다.At this time, the feedback voltage is = And the output voltage is = to be.
또한, 커패시터(520) 및 부하(530)는 피드백 루프 및 출력전압의 안정도를 높이는 역할을 한다.
In addition, the
이하, 도 6를 참조하여 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기에 관한 방법에 대해 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, a method for a CMOS linear constant voltage device having a wide input voltage range according to the present invention will be described with reference to FIG. 6.
먼저, 입력전압 센싱부(200)가 입력단자(100)로부터 입력전압을 인가받는다(S10).First, the input
이어서, 입력전압 센싱부(200)가 입력전압과 기준전압(P)을 비교하여, 상기 입력전압이 기준전압(P)보다 낮은지 여부를 판단한다(S20).Next, the input
뒤이어, 제 S20과정의 판단결과, 입력전압이 기준전압(P)보다 낮을 경우, 에러엠프부(300)가 노드 X와 연결되어 P-type 스위치(410)에 신호를 인가한다(S30).Subsequently, when the input voltage is lower than the reference voltage P, the
이어서, 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)가 입력단자로부터 인가되는 입력전압을 출력단자로 인가한다(S40).Subsequently, the P-
뒤이어, 피드백 제어부(500)가 출력전압중 일부를 에러엠프부(300)로 인가하여 피드백 루프를 형성한다(S50).Subsequently, the
마지막으로, 출력단자(600)가 일정한 출력전압을 출력한다(S60).
Finally, the
한편, 제 S20과정의 판단결과, 입력전압이 기준전압(P)보다 높을 경우, 에러엠프부(300)가 노드 Y와 연결되어 N-type 스위치(420)에 신호를 인가한다(S70).On the other hand, when the determination result of step S20, when the input voltage is higher than the reference voltage (P), the
이어서, 스위치부(400)의 N-type 스위치(420)가 입력단자로부터 인가되는 입력전압을 출력단자로 인가한다(S80).Subsequently, the N-
마지막으로, 제 S80과정 이후 제 S50과정으로 절차가 이행된다.
Finally, the procedure is performed from step S80 to step S50.
구체적으로, 도 7를 참조하여 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S30과정에 대한 세부 과정을 살피면 아래와 같다.Specifically, referring to FIG. 7, a detailed process of operation S30 of the method of operating a CMOS linear constant voltage regulator having a wide input voltage range according to the present invention will be described below.
에러엠프부(300)의 노드 A가 노드 C와 연결하고, 노드 B가 노드D와 연결한다(S31).Node A of the
이서서, 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프(320)의 출력과 노드 X를 연결한다(S32).Here, the
그리고, 에러엠프(320)가 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)로 신호를 보낸다(S33).
The
또한, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S50과정에 대한 세부 과정을 살피면 아래와 같다.In addition, referring to FIG. 8, a detailed process of the S50 process of the method of operating the CMOS linear constant voltage regulator of the wide input voltage range according to the present invention will be described below.
제 S40과정 이후, 스위치부(400)로부터 출력전압을 인가 받는다(S51).After the S40 process, the output voltage is applied from the switch unit 400 (S51).
이어서, 저항2(510)이 출력전압을 감지하여 출력전압의 일부를 에러엠프부(300)로 인가하여 피드백 루프를 형성한다(S52).Next, the resistor 2 510 senses the output voltage and applies a part of the output voltage to the
그리고, 커패시터(520)와 부하(530)가 피드백 루프 및 출력전압의 안정도를 향상 시킨다(S53).
Then, the
또한, 도 9을 참조하여 본 발명에 따른 넓은 입력전압 범위의 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법의 제 S70과정에 대한 세부 과정을 살피면 아래와 같다.In addition, referring to FIG. 9, a detailed process of operation S70 of a method of operating a CMOS linear constant voltage regulator having a wide input voltage range according to the present invention will be described below.
에러엠프부(300)의 노드 A가 노드 D와 연결하고, 노드 B가 노드C와 연결한다(S71).Node A of the
이서서, 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프부(300)의 출력과 노드 X의 연결을 차단한다(S72).Here, the
뒤이어, 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)가 오프된다(S73).Subsequently, the P-
이어서, 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프부(300)의 출력과 노드 Y를 연결한다(S74).Subsequently, the
그리고, 에러엠프부(300)가 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)로 신호를 보낸다(S75).Then, the
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
100: 입력단자 200: 입력전압 센싱부
210: 저항1 220: Hysteresis 비교기
300: 에러엠프부 310: Mux 스위치
320: 에러엠프 400: 스위치부
410: P-type 스위치 420: N-type 스위치
500: 피드백 제어부 510: 저항2
520: 커패시터 530: 부하
600: 출력단자 100: input terminal 200: input voltage sensing unit
210: resistance 1 220: Hysteresis comparator
300: error amplifier 310: Mux switch
320: error amplifier 400: switch unit
410: P-type switch 420: N-type switch
500: feedback control unit 510: resistance 2
520: capacitor 530: load
600: output terminal
Claims (10)
입력단자(100);
상기 입력단자(100)로부터 입력전압을 인가받아, 기 설정된 기준전압(P)과 비교하여 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)로 비교결과 신호를 전송하는 입력전압 센싱부(200);
기 설정된 전압을 인가받고, 상기 입력전압 센싱부(200)의 비교결과 신호에 따라 출력되는 출력신호를 스위치부(400)로 전송하는 에러엠프부(300);
상기 에러엠프부(300)의 출력신호에 따라 동작하여 입력전압을 출력단자(600)로 인가하는 스위치부(400);
상기 스위치부(400)가 출력단자(600)로 인가하는 출력전압을 감지하여 출력전압중 일부를 에러엠프부(300)에 인가하여 피드백 루프를 형성하고, 출력전압의 안정도를 향상시키는 피드벡 제어부(500); 및
상기 스위치부(400)로부터 인가받은 일정한 출력전압을 출력하는 출력단자(600); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기.
For CMOS linear constant voltage
Input terminal 100;
An input voltage sensing unit 200 receiving an input voltage from the input terminal 100 and comparing a preset reference voltage P to a Mux switch 310 of the error amplifier 300 to transmit a comparison result signal;
An error amplifier unit 300 receiving a preset voltage and transmitting an output signal output according to the comparison result signal of the input voltage sensing unit 200 to the switch unit 400;
A switch unit 400 operating according to the output signal of the error amplifier unit 300 to apply an input voltage to the output terminal 600;
The feedback unit detects an output voltage applied by the switch unit 400 to the output terminal 600, applies a part of the output voltage to the error amplifier unit 300 to form a feedback loop, and improves the stability of the output voltage. 500; And
An output terminal 600 for outputting a constant output voltage applied from the switch unit 400; CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 입력전압 센싱부(200)는,
상기 입력단자(100)로부터 인가된 입력전압을 감지하여 기준전압(P)보다 낮은 입력전압인 경우 Hysteresis 비교기(220)에 기준전압(P)이 인가되게 하고, 기준전압(P)보다 높은 입력전압인 경우 Hysteresis 비교기(220)에 입력전압을 인가되게 하는 저항1(210); 및
상기 저항1(210)으로부터 인가받은 기준전압(P) 또는 입력전압을 통해 비교결과 신호를 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)로 전송하는 Hysteresis 비교기(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기.
The method of claim 1,
The input voltage sensing unit 200,
When the input voltage applied from the input terminal 100 is sensed and the input voltage is lower than the reference voltage P, the reference voltage P is applied to the hysteresis comparator 220 and the input voltage higher than the reference voltage P. In the case of the resistor 1 (210) for applying an input voltage to the Hysteresis comparator 220; And
A hysteresis comparator 220 for transmitting a comparison result signal to the mux switch 310 of the error amplifier unit 300 through a reference voltage P or an input voltage applied from the resistor 1 210; CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 에러엠프부(300)는,
A, B, C 및 D 각각 4개의 노드를 포함하고, 기 설정된 전압()을 인가받으며, 상기 입력전압 센싱부(200)로부터 인가받은 출력신호에 따라 Mux 스위치(310)의 X 또는 Y와 연결되어 스위치부(400)에 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기.
The method of claim 1,
The error amplifier unit 300,
Each of four nodes A, B, C, and D contains a preset voltage ( ) Is applied, and is connected to the X or Y of the Mux switch 310 in accordance with the output signal received from the input voltage sensing unit 200, CMOS linear constant voltage, characterized in that for transmitting a signal to the switch unit 400 .
상기 스위치부(400)는,
상기 에러엠프부(300)가 노드 X와 연결되어 상기 에러엠프부(300)로부터 전송받은 신호를 통해 작동하여 입력전압을 출력단자(600)로 인가하는 P-type 스위치(410); 및
상기 에러엠프부(300)가 노드 Y와 연결되어 상기 에러엠프부(300)로부터 전송받은 신호를 통해 작동하여 입력전압을 출력단자(600)로 인가하는 N-type 스위치(420); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기.
The method of claim 1,
The switch unit 400,
A P-type switch 410 in which the error amplifier unit 300 is connected to the node X to operate through a signal received from the error amplifier unit 300 to apply an input voltage to the output terminal 600; And
An N-type switch 420 connected to the node Y and operated through a signal received from the error amplifier 300 to apply an input voltage to the output terminal 600; CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 피드백 제어부(500)는.
출력단자(600)로 인가되는 출력전압을 감지하여, 출력전압중 일부를 에러엠프부(300)로 인가하여 피드백 루프를 형성 시키는 저항2(510); 및
피드백 루프 및 출력단자(600)로 인가되는 출력전압의 안정도를 향상시키는 커패시터(520) 및 부하(530); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기.
The method of claim 1,
The feedback control unit 500 is.
Resistor 2 (510) to sense the output voltage applied to the output terminal 600, to apply a portion of the output voltage to the error amplifier 300 to form a feedback loop; And
A capacitor 520 and a load 530 for improving the stability of the output voltage applied to the feedback loop and the output terminal 600; CMOS linear constant voltage comprising a.
(a) 입력전압 센싱부(200)가 입력단자(100)로부터 입력전압을 인가받는 과정;
(b) 입력전압 센싱부(200)가 상기 입력단자(100)로부터 인가받은 입력전압과 기 설정된 기준전압(P)과 비교하는 과정;
(c) 상기 (b) 과정 판단결과, 입력전압이 기준전압(P)보다 낮을 경우 에러엠프부(300)가 상기 입력전압 센싱부(200)로부터 전송받은 신호를 통해 노드 X와 연결하여 출력신호를 스위치부(400)로 전송하는 과정;
(d) 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)가 상기 에러엠프부(300)로부터 수신한 출력신호를 통해 동작하고, 입력단자(100)로부터 인가받은 입력전압을 출력단자(600)로 인가하는 과정;
(e) 피드백 제어부(500)가 출력전압 중 일부를 에러엠프부(300)로 인가하는 과정; 및
(f) 출력단자가 일정한 출력전압을 출력하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법.
In the method of operating a CMOS linear constant voltage,
(a) a process in which the input voltage sensing unit 200 receives an input voltage from the input terminal 100;
(b) the input voltage sensing unit 200 comparing the input voltage received from the input terminal 100 with a preset reference voltage P;
(c) If the input voltage is lower than the reference voltage (P) as a result of determining the process (b), the error amplifier unit 300 is connected to the node X through the signal received from the input voltage sensing unit 200 and output signal Transmitting to the switch unit 400;
(d) The P-type switch 410 of the switch unit 400 operates through the output signal received from the error amplifier unit 300, and outputs the input voltage received from the input terminal 100 to the output terminal 600. Process of application;
(e) the feedback controller 500 applying a part of the output voltage to the error amplifier 300; And
(f) the output terminal outputting a constant output voltage; Method of operation of a CMOS linear constant voltage comprising a.
(g) 상기 (b) 과정의 판단결과, 입력전압이 기준전압(P)보다 높을 경우 상기 에러엠프부(300)가 상기 입력전압 센싱부(200)로부터 수신한 신호를 통해 노드 Y와 연결하여 출력신호를 스위치부(400)로 전송하는 과정;
(h) 스위치부(400)의 N-type 스위치(420)가 상기 에러엠프부(300)로부터 수신한 출력신호를 통해 동작하고, 입력단자(100)로부터 인가받은 입력전압을 출력단자(600)로 인가하는 과정;
(i) 피드백 제어부(500)가 출력전압중 일부를 에러엠프부(300)로 인가하는 과정; 및
(j) 출력단자(600)가 일정한 출력전압을 출력하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법.
The method according to claim 6,
(g) When the input voltage is higher than the reference voltage P as a result of the determination of step (b), the error amplifier 300 connects to the node Y through the signal received from the input voltage sensing unit 200. Transmitting an output signal to the switch unit 400;
(h) The N-type switch 420 of the switch unit 400 operates through the output signal received from the error amplifier unit 300, and outputs the input voltage received from the input terminal 100 to the output terminal 600. Process of application;
(i) the feedback control unit 500 applying a part of the output voltage to the error amplifier unit 300; And
(j) outputting a constant output voltage by the output terminal 600; Method of operation of a CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 (c) 과정은,
(c-1) 상기 에러엠프부(300)의 노드 A가 노드 C와 연결되고, 노드 B가 노드D와 연결되는 단계;
(c-2) 상기 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프부(300)의 출력과 노드 X를 연결하는 단계; 및
(c-3) 상기 에러엠프부(300)의 에러엠프(320)가 스위치부(400)의 P-type 스위치(410)로 신호를 보내는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법.
The method according to claim 6,
The step (c)
(c-1) node A of the error amplifier unit 300 connected to node C and node B connected to node D;
(c-2) the Mux switch 310 of the error amplifier unit 300 connecting the node X to the output of the error amplifier unit 300; And
(c-3) transmitting the signal from the error amplifier 320 of the error amplifier unit 300 to the P-type switch 410 of the switch unit 400; Method of operation of a CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 (e) 과정은,
(e-1) 상기 스위치부(400)로부터 출력전압을 인가 받는 단계; 및
(e-2) 상기 피드백 제어부(500)의 저항2(510)가 출력전압을 감지하여 출력전압중 일부를 에러엠프부(300)로 인가하여 피드백 루프를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법.
The method according to claim 6,
The above (e) process,
(e-1) receiving an output voltage from the switch unit 400; And
(e-2) forming a feedback loop by applying a part of the output voltage to the error amplifier unit 300 by sensing the output voltage by resistance 2 510 of the feedback control unit 500; Method of operation of a CMOS linear constant voltage comprising a.
상기 (g) 과정은,
(g-1) 에러엠프부(300)의 노드 A가 노드 D와 연결되고, 노드 B가 노드C와 연결되는 단계;
(g-2) 에러엠프부(300)의 Mux 스위치(310)가 에러엠프부(300)의 출력과 노드 Y를 연결하는 단계; 및
(g-3) 에러엠프부(300)의 에러엠프(320)가 스위치부(400)의 N-type 스위치(420)로 신호를 보내는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 선형 정전압기의 작동 방법.8. The method of claim 7,
(G) process,
(g-1) the node A of the error amplifier unit 300 connected to the node D, and the node B connected to the node C;
(g-2) the Mux switch 310 of the error amplifier unit 300 connecting the node Y to the output of the error amplifier unit 300; And
(g-3) transmitting the signal to the N-type switch 420 of the switch unit 400 by the error amplifier 320 of the error amplifier unit 300; Method of operation of a CMOS linear constant voltage comprising a.
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