KR101360728B1 - Adaptive two-stage voltage regulator and method for two-stage voltage regulation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적응 ２단계 전압조절기 및 ２단계 전압조절기 제어방법에 관한 것으로 입력전압(Vin)을 중간전압(Vm)으로 변환하는 전압조절기와; 상기 입력전압은 입력 최대전압(Vin_max) 보다 작거나 동일하고(Vin≤Vin_max), 상기 중간전압을 출력전압(Vout)으로 변환하기 위한 선형조절기와; 및 Vin≤Vout, Vm=Vout+ΔV 와 (Vout+ΔV)<Vin_max 일 때, 상기 중간전압을 (1) 입력전압 지시기와 (2a) 출력전압 지시기와 (2b) 소정 기준신호 중의 하나에 따라 조정하기 위한 중간전압제어기;를 포함한다.The present invention relates to an adaptive two-stage voltage regulator and a two-stage voltage regulator control method, comprising: a voltage regulator for converting an input voltage Vin into an intermediate voltage Vm; The input voltage is less than or equal to the input maximum voltage (Vin_max) (Vin≤Vin_max), and a linear regulator for converting the intermediate voltage to the output voltage (Vout); And when Vin ≦ Vout, Vm = Vout + ΔV and (Vout + ΔV) <Vin_max, adjust the intermediate voltage according to one of (1) input voltage indicator, (2a) output voltage indicator and (2b) a predetermined reference signal. It includes; an intermediate voltage controller for.

Description

적응 ２단계 전압조절기 및 ２단계 전압조절방법{ADAPTIVE TWO-STAGE VOLTAGE REGULATOR AND METHOD FOR TWO-STAGE VOLTAGE REGULATION}ADAPTIVE TWO-STAGE VOLTAGE REGULATOR AND METHOD FOR TWO-STAGE VOLTAGE REGULATION

본 발명은 적응 ２단계 전압조절기 및 적응 ２단계 전압조절방법에 관한 것으로 특히 전력소모를 줄이기 위해 입력전압과 출력전압 사이의 관계에 따라 중간전압을 적절하게 조절할 수 있는 적응 ２단계 전압조절기 및 조절방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive two-stage voltage regulator and an adaptive two-stage voltage regulation method. In particular, an adaptive two-stage voltage regulator and a control method capable of appropriately adjusting the intermediate voltage according to the relationship between the input voltage and the output voltage in order to reduce power consumption. It is about.

도1에 도시된 바와 같이 전력변환기에서 ２단계 전압조절을 하는 것이 필요하다. 입력전압은 중간전압(Vm)으로 제1 변환되고 중간전압(Vm)은 출력전압(Vout)으로 다시 변환된다. 보다 구체적으로 ２단계 전압조절에서 1단계 전압조절기(10)는 고효율의 전압변환을 위해 제공되고 제2 단계 선형 조절기(20)는 중간전압(Vm)에서 리플노이즈를 필터링하기 위해 제공된다. 예를 들어 부하회로가 an Active-Matrix Organic LED (이하 'AMOLED'라 함) 일 때, 2단계 전압조절기가 요구될 수 있다.As shown in FIG. 1, it is necessary to perform two-step voltage regulation in the power converter. The input voltage is first converted to the intermediate voltage Vm and the intermediate voltage Vm is converted back to the output voltage Vout. More specifically, in two-stage voltage regulation, the first stage voltage regulator 10 is provided for high efficiency voltage conversion, and the second stage linear regulator 20 is provided for filtering ripple noise at an intermediate voltage Vm. For example, when the load circuit is an Active-Matrix Organic LED (hereinafter referred to as 'AMOLED'), a two-stage voltage regulator may be required.

예에서와 같이 AMOLED가 되는 부하회로를 적용하면 요구출력전압(Vout)이 4.6V이고, 반면에 입력전압(Vin)이 2.5 - 4.8V 사이에서 변화되는 배터리 전압이다. 상기 전압조절기(10)는 부스트 변환기이다(a boost converter).As in the example, if the load circuit that becomes AMOLED is applied, the required output voltage (Vout) is 4.6V, while the input voltage (Vin) is the battery voltage that varies between 2.5-4.8V. The voltage regulator 10 is a boost converter.

도2에서 입력전압(Vin)이 부스트 변환기가 일반적으로 동작하는 4,8V 가 될 수 있기 때문에 전압조절기(10)의 출력전압(Vm)이 4.9V로 설정된다(부스트 조절기의 출력전압은 입력전압보다 높아야 한다; 전압(Vm)이 동일하거나 4.8V 보다 낮게 설정되면 부스트 변환기는 입력전압(Vin)이 4.8V 일 때 동작할 수 없다). 그리고 선형조절기(20)는 중간전압(Vm, 4.9V)을 출력전압(Vout, 4.6V)으로 변환한다.In Fig. 2, since the input voltage Vin can be 4,8V in which the boost converter generally operates, the output voltage Vm of the voltage regulator 10 is set to 4.9V (the output voltage of the boost regulator is the input voltage). The boost converter cannot operate when the input voltage Vin is 4.8V if the voltage Vm is equal or set below 4.8V). And the linear regulator 20 converts the intermediate voltage (Vm, 4.9V) to the output voltage (Vout, 4.6V).

상술한 바와 같이 도면에서 입력전압(Vin)이 2.5V - 4.6V 범위일 때, 0.3V(4.9V - 4.6V)의 전압차 ΔV가 발생하고 회로의 전력소비를 증가한다.As described above, when the input voltage Vin is in the range of 2.5V to 4.6V, a voltage difference ΔV of 0.3V (4.9V to 4.6V) occurs and the power consumption of the circuit is increased.

상술한 종래기술의 단점으로 인해 본 발명은 전력소모를 감소하기 위해 적응 ２단계 전압조절기 및 ２단계 전압조절방법을 제공한다.Due to the above disadvantages of the prior art, the present invention provides an adaptive two-stage voltage regulator and a two-stage voltage regulation method to reduce power consumption.

본 발명의 목적은 적응 ２단계 전압조절기을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an adaptive two stage voltage regulator.

본 발명의 다른 목적은 적응 ２단계 전압조절방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an adaptive two-step voltage regulation method.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 적응 ２단계 전압조절기는,입력전압(Vin)을 중간전압(Vm)으로 변환하는 전압조절기와; 상기 입력전압은 입력최대전압(Vin_max) 보다 작거나 동일하고(Vin≤Vin_max), 상기 중간전압을 출력전압(Vout)으로 변환하기 위한 선형조절기와; 및 Vin≤Vout, Vm=Vout+ΔV 와 (Vout+ΔV)<Vin_max 일 때, 상기 중간전압을 (1) 입력전압 지시기와 (2a) 출력전압 지시기와 (2b) 소정 기준신호 중의 하나에 따라 조정하기 위한 중간전압제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the adaptive two-stage voltage regulator according to the present invention includes: a voltage regulator for converting an input voltage Vin into an intermediate voltage Vm; The input voltage is less than or equal to the input maximum voltage (Vin_max) (Vin≤Vin_max), and a linear regulator for converting the intermediate voltage to the output voltage (Vout); And when Vin ≦ Vout, Vm = Vout + ΔV and (Vout + ΔV) <Vin_max, adjust the intermediate voltage according to one of (1) input voltage indicator, (2a) output voltage indicator and (2b) a predetermined reference signal. It characterized in that it comprises a; intermediate voltage controller for.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법은, 입력전압(Vin)을 중간전압(Vm)으로 변환하는 단계와; 상기 입력전압은 입력 최대전압(Vin_max) 보다 작거나 동일하고(Vin≤Vin_max), 상기 중간전압을 출력전압(Vout)으로 변환하는 단계와 ; 및 Vin≤Vout, Vm=Vout+ΔV 와 (Vout+ΔV) < Vin_max 일 때, 상기 중간전압을 (1) 입력전압 지시기와, (2a) 출력전압 지시기와 (2b) 소정 기준신호 중의 하나에 따라 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting an adaptive two-step voltage, comprising: converting an input voltage Vin into an intermediate voltage Vm; The input voltage is less than or equal to an input maximum voltage Vin_max (Vin≤Vin_max), and converting the intermediate voltage into an output voltage Vout; And when Vin ≦ Vout, Vm = Vout + ΔV and (Vout + ΔV) <Vin_max, the intermediate voltage is determined according to one of (1) the input voltage indicator, (2a) the output voltage indicator, and (2b) the predetermined reference signal. Adjusting; characterized in that it comprises a.

상술한 적응 ２단계 전압조절기 또는 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법에서 Vin > Vout 일 때, 이하의 파형 중의 하나이다. Vm = Vin + ΔV 일 때, 일단계 파형, 다단계 파형, 불규칙적인 파형 또는 램프파형.When Vin> Vout in the above-described adaptive two-stage voltage regulator or the method for adaptive two-stage voltage regulation, it is one of the following waveforms. One-step, multi-step, irregular, or ramp waveforms when Vm = Vin + ΔV.

Vm 이 일단계 파형 또는 다단계 파형일 때 상기 입력전압 지시기는 (2a) 출력전압 지시기와 (2b) 소정 기준신호 중의 하나와 비교되고 상기 전압조절기에 제공되는 기준전압은 비교결과에 따라 선택된다.When Vm is a one-step or multi-step waveform, the input voltage indicator is compared with one of (2a) the output voltage indicator and (2b) a predetermined reference signal, and the reference voltage provided to the voltage regulator is selected according to the comparison result.

실시예에서 Vm = Vin + ΔV 일 때, 입력전압지시기와 출력전압지시기는 전류신호로 변환될 수 있고 이후 출력전압지시기는 입력전압지시기로부터 감산된다. 상기 양의 감산치가 전압신호로 변환되고 기준전압에 더해지고 그 합은 전압조절기에 공급된다.In the embodiment, when Vm = Vin + ΔV, the input voltage indicator and the output voltage indicator can be converted into a current signal and then the output voltage indicator is subtracted from the input voltage indicator. The positive subtraction value is converted into a voltage signal, added to the reference voltage, and the sum is supplied to the voltage regulator.

본 발명에 의한 ２단계 전압조절기 및 ２단계 전압조절방법에 의하면 회로의 전력소모를 감소할 수 있다.
According to the two-stage voltage regulator and the two-stage voltage regulation method according to the present invention, the power consumption of the circuit can be reduced.

도1은 종래기술에 의한 적응 2단계 전압조절기를 도시한 것이고,
도2는 종래기술에서 입력전압(Vin), 중간전압(Vm) 및 출력전압(Vout) 사이의 관계를 도시한 것이고,
도3 내지 도6은 본 발명에 의한 몇몇 실시예에서 입력전압(Vin), 중간전압(Vm) 및 출력전압(Vout) 사이의 관계를 도시한 것이고,
도7은 본 발명에 의한 적응 2단계 전압조절기를 도시한 것이고,
도8은 도4에 대응하는 하드웨어구조를 도시한 것이고,
도9는 도5에 대응하는 하드웨어구조를 도시한 것이고,
도10은 도3에 대응하는 하드웨어구조를 도시한 것이고,
도11은 도10의 보다 구체적인 구조를 도시한 것이다.Figure 1 shows an adaptive two-stage voltage regulator according to the prior art,
2 shows the relationship between the input voltage Vin, the intermediate voltage Vm and the output voltage Vout in the prior art,
3 to 6 show the relationship between the input voltage Vin, the intermediate voltage Vm and the output voltage Vout in some embodiments according to the present invention.
Figure 7 shows an adaptive two-stage voltage regulator according to the present invention,
8 illustrates a hardware structure corresponding to FIG. 4;
9 illustrates a hardware structure corresponding to FIG. 5;
FIG. 10 shows a hardware structure corresponding to FIG.
FIG. 11 shows a more specific structure of FIG.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that the present invention may be easily understood by those skilled in the art. . Other objects, features, and operational advantages, including the objects, actions, and effects of the present invention, will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

도3은 본 발명에 의한 제1 실시예를 도시한 것이다.Figure 3 shows a first embodiment according to the present invention.

도2에 도시된 종래기술과 보다 용이하게 비교하기 위해 2.5-4.8V 사이의 입력전압(Vin)이 변화한다고 가정을 하면 요구출력전압(Vout)은 4.6V이다. 그러나 동일한 사상이 모든 전압범위에 적용되면 출력전압(Vout)은 반드시 4.6V가 아니고, 입력 최대전압(Vin_max)의 최대값은 4.8V가 아니다.For easier comparison with the prior art shown in FIG. 2, assuming that the input voltage Vin varies between 2.5-4.8V, the required output voltage Vout is 4.6V. However, if the same idea is applied to all voltage ranges, the output voltage Vout is not necessarily 4.6V, and the maximum value of the input maximum voltage Vin_max is not 4.8V.

도3에 도시된 바와 같이 구체적인 실시예는, 중간전압(Vm)이 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)에 따라 변화한다는 점에 특징이 있다. 상기 입력전압(Vin)이 출력전압(Vout) 보다 작거나 동일할 때, 중간전압(Vm)은 출력전압(Vout)과 작은 전압차(ΔV)의 합과 동일하고, 이 때 (Vout+ΔV) < Vin_max 과 전압차(ΔV)는 0.1V와 같이 가능한 가장 작다. 상기 입력전압(Vin)이 출력전압(Vout) 보다 높거나 동일할 때 출력중간전압(Vm)은 입력전압(Vin)과 전압차(ΔV)의 합과 동일하다. 합을 증가하기 위해 중간전압(Vm)은 아래와 같이 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 3, a specific embodiment is characterized in that the intermediate voltage Vm changes according to the input voltage Vin and the output voltage Vout. When the input voltage Vin is less than or equal to the output voltage Vout, the intermediate voltage Vm is equal to the sum of the output voltage Vout and the small voltage difference ΔV, where (Vout + ΔV). <Vin_max and the voltage difference ΔV are the smallest possible, such as 0.1V. When the input voltage Vin is higher than or equal to the output voltage Vout, the output intermediate voltage Vm is equal to the sum of the input voltage Vin and the voltage difference ΔV. To increase the sum, the intermediate voltage Vm can be expressed as follows.

(1) Vin ≤ Vout 일 때, Vm = Vout+ΔV 그리고 (Vout+ΔV)< Vin_max,(1) when Vin ≤ Vout, Vm = Vout + ΔV and (Vout + ΔV) <Vin_max,

(2) Vin > Vout 일 때, Vm = Vin + ΔV
(2) When Vin> Vout, Vm = Vin + ΔV

도3은 본 발명에 의한 절전을 위한 가장 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 그러나 본 발명은 도3의 실시예에 한정하지 않는다. 상기 입력전압(Vin)이 출력전압(Vout) 보다 높을 때 중간전압(Vm)은 입력전압(Vin)과 전압차(ΔV)의 합과 동일하게 되며, 도4에서와 같이 일단계 파형으로 도시될 수 있고 도5에서와 같이 다단계 파형으로 도시될 수 있다. 도2에 도시된 종래기술에 의한 것과 본 발명에 의한 도4 및 도5에 도시된 실시예를 비교하면, 도시된 바와 같이 실시예는 절전을 위해 바람직한 구성이다. 또한 중간전압(Vm)은 도6에 도시된 실시예에서와 같이 입력전압(Vin)이 출력전압 보다 높은 때, 불규칙파형한 파형이 될 수 있다.Figure 3 shows the most preferred embodiment for power saving according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiment of FIG. When the input voltage Vin is higher than the output voltage Vout, the intermediate voltage Vm becomes equal to the sum of the input voltage Vin and the voltage difference ΔV, which is shown in one step waveform as shown in FIG. And may be shown in a multi-step waveform as in FIG. Comparing the embodiment shown in Fig. 2 to the embodiment shown in Figs. 4 and 5 according to the present invention, as shown, the embodiment is a preferred configuration for power saving. In addition, the intermediate voltage Vm may be an irregular waveform when the input voltage Vin is higher than the output voltage as in the embodiment shown in FIG. 6.

상술한 파형을 구체적으로 구현하기 위한 하드웨어의 실시예가 도7에 도시된 다. 상기 전압조절기(10)와 선형조절기(20)에 부가하여 중간전압(Vm) 제어기(30)가 제공된다. 상기 중간전압(Vm) 제어기(30)는 (1) 입력전압 지시기(Vin indicator) 및 (2a) 출력전압 지시기(Vout indicator)와 (2b) 소정 기준신호 중의 하나에 따라 중간전압(Vm)을 조정한다. 예컨대 입력전압 지시기는 입력전압(Vin)의 분할전압, 입력전압(Vin)으로부터 변환된 전류신호, 분할된 전압의 다중 또는 전류신호의 다중 또는 일부분 또는 입력전압(Vin) 자신이 될 수 있다. 또한 출력전압 지시기(Vout indicator)는 입력전압 지시기(Vin indicator)와 유사한 파형 중의 하나가 될 수 있다. 상기 소정 기준신호는 이후에 설명되는 일정한 상수가 될 수 있다.An embodiment of hardware for concretely implementing the above-described waveform is shown in FIG. In addition to the voltage regulator 10 and the linear regulator 20, an intermediate voltage (Vm) controller 30 is provided. The intermediate voltage (Vm) controller 30 adjusts the intermediate voltage (Vm) according to one of (1) an input voltage (Vin indicator) and (2a) an output voltage indicator (Vout indicator) and (2b) a predetermined reference signal. do. For example, the input voltage indicator may be a divided voltage of the input voltage Vin, a current signal converted from the input voltage Vin, multiple or part of a divided voltage or a current signal, or the input voltage Vin itself. In addition, the output voltage indicator (Vout indicator) may be one of the waveforms similar to the input voltage indicator (Vin indicator). The predetermined reference signal may be a constant described later.

바람직한 Vm 파형을 이루기 위해 도7에 도시된 전류다이어그램은 다양한 하드웨어 형태로 구체화될 수 있다. 전압조절기(10)가 부스트 변환기임을 가정하면 부스트제어기(11)는 중간전압(Vm)을 결정하기 위해 피드백신호(FB1)와 기준전압(BOOST_REF) 사이의 비교에 따라 전원스위치의 동작을 제어한다. 선형조절기(20)가 low drop-out(이하, 'LDO'라 함) 임을 가정하면, LDO 제어회로(21)는 출력전압(Vout)을 결정하기 위해 피드백신호(FB2)와 기준전압(LDO_REF) 사이의 비교에 따라 전원스위치의 동작을 제어한다. 상기 중간전압(Vm) 제어기(30)는 비교기(31)와 선택회로(35)를 포함하고, 비교기(31)는 출력전압 지시기(Vout indicator)와 입력전압 지시기(Vin indicator)를 비고하고 입력전압 지시기(Vin indicator)와 소정 기준신호를 비교한다. 상기 선택회로(35)는 부스트제어기(11)용 기준전압(BOOST_REF)이 될 수 있는 기준전압(REF1)와 기준전압(REF2) 중의 하나를 선택한다.The current diagram shown in FIG. 7 can be embodied in various hardware forms to achieve the desired Vm waveform. Assuming that the voltage regulator 10 is a boost converter, the boost controller 11 controls the operation of the power switch according to a comparison between the feedback signal FB1 and the reference voltage BOOST_REF to determine the intermediate voltage Vm. Assuming that the linear regulator 20 is a low drop-out (hereinafter referred to as 'LDO'), the LDO control circuit 21 uses the feedback signal FB2 and the reference voltage LDO_REF to determine the output voltage Vout. Control the operation of the power switch according to the comparison between. The intermediate voltage (Vm) controller 30 includes a comparator 31 and a selection circuit 35, and the comparator 31 remarks an output voltage indicator Vout indicator and an input voltage indicator Vin input and input voltage. The indicator (Vin indicator) is compared with a predetermined reference signal. The selection circuit 35 selects one of a reference voltage REF1 and a reference voltage REF2 which may be the reference voltage BOOST_REF for the boost controller 11.

도4와 연관되는 도8을 참조하면 입력전압(Vin)이 2.5 - 8 V 사이에서 변화하면, 요구출력전압(Vout)은 4.6V가 되고 상기 선택회로(35)가 두 개의 기준전압(REF1,REF2) 중의 하나를 선택했을 때, 중간전압(Vm)은 4.6V와 가능한 가장 작은(예: 0.1V) 전압차(ΔV)의 합과 같다. 상기 선택회로(35)는 두 개의 기준전압(REF1,REF2) 중의 나머지 다른 하나를 선택하고 중간전압(Vm)은 4.8V와 전압차(ΔV)의 합과 같다.Referring to FIG. 8 associated with FIG. 4, when the input voltage Vin varies between 2.5-8 V, the required output voltage Vout becomes 4.6 V and the selection circuit 35 causes two reference voltages REF1, When one of REF2) is selected, the intermediate voltage (Vm) is equal to the sum of the voltage difference (ΔV) of 4.6V and the smallest possible (eg 0.1V). The selection circuit 35 selects the other one of the two reference voltages REF1 and REF2, and the intermediate voltage Vm is equal to the sum of 4.8V and the voltage difference ΔV.

따라서 도8에 도시된 바와 같이 비교기(31)는, 중간전압(Vm)이 다음 레벨로 스위치할 때를 결정한다. 상기 비교기(31)의 양의 입력이 일정한 "소정 기준신호"이며, 상기 "소정 기준신호"는 중간전압(Vm)이 도4의 다름 레벨로 스위치하는 입력전압의 레벨과 대응되도록 결정되어야 한다. 바람직한 실시예에서 입력전압 지시기(Vin indicator)/입력전압(Vin)이 α이면 소정 기준신호는 αㆍ(4.6V)이다.Thus, as shown in Fig. 8, the comparator 31 determines when the intermediate voltage Vm switches to the next level. The positive input of the comparator 31 is a constant " predetermined reference signal " and the " predetermined reference signal " should be determined so as to correspond to the level of the input voltage at which the intermediate voltage Vm switches to the next level of FIG. In a preferred embodiment, if the input voltage Vin indicator / input voltage Vin is α, the predetermined reference signal is α · (4.6V).

도9는 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한다. 상기 전압조절기(10)와 선형조절기의 상세한 설명은 이하에서 생략하기로 하고, 전압조절기(10)가 부스트 변환기이고 선형조절기(20)가 LDO 조절기임을 가정한다. 이러한 구체적인 실시예는 도5에 도시된 Vm 파형과 대응하고 Vm 제어기(30)는 다중비교기(31-33), 논리회로(34) 및 선택회로(35)를 포함한다.9 shows another embodiment according to the present invention. Detailed descriptions of the voltage regulator 10 and the linear regulator will be omitted below, and assume that the voltage regulator 10 is a boost converter and the linear regulator 20 is an LDO regulator. This specific embodiment corresponds to the Vm waveform shown in FIG. 5 and the Vm controller 30 includes a multiple comparators 31-33, a logic circuit 34 and a selection circuit 35.

상기 비교기(31-33)는 입력전압 지시기(Vin indicator)와 일정한 소정 기준전압(1-3)을 비교하고, 논리회로(34)는 기준전압(REF1-REF4) 중의 하나가 기준전압(BOOST_REF)과 같이 선택회로(35)에 의해 선택되어 결정하도록 비교기 결과에서 논리동작을 수행한다. 구체적인 실시예에서 비교기와 기준전압의 갯수는 실시예와 같다; 상기 갯수는 Vm 파형의 단계의 숫자에 따라 결정될 수 있다. 유사한 이전의 실시예에서 소정 기준신호(1-3)는, 중간전압(Vm)이 도5의 다음 레벨로 스위치하는 입력전압(Vin)의 레벨과 대응하도록 결정된다.The comparators 31-33 compare an input voltage indicator with a predetermined predetermined reference voltage 1-3, and the logic circuit 34 has one of the reference voltages REF1-REF4 as the reference voltage BOOST_REF. A logic operation is performed on the result of the comparator so as to be selected and determined by the selection circuit 35 as follows. In a specific embodiment, the number of comparators and reference voltages is the same as that of the embodiment; The number may be determined according to the number of steps of the Vm waveform. In a similar previous embodiment, the predetermined reference signal 1-3 is determined so that the intermediate voltage Vm corresponds to the level of the input voltage Vin that switches to the next level in FIG.

도10은 본 발명의 다른 실시예이다. 상기 실시예는 도3에 도시된 Vm 파형과 대응하는 Vm 제어기(30)를 도시한다. 상기 Vm 제어기(30)는 제1 전압 전류변환회로(301), 제2 전압 전류변환회로(302), 감산회로(303), 전류 전압변환회로(304) 및 가산회로(305)를 포함한다. Vin < Vout 일 때, VREF는 전압조절기(10) 내의 기준전압이고, 전압조절기(10)로부터 발생되는 중간전압(Vm)은 4.6V와 전압차(ΔV)의 합과 같다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 제1 전압 전류변환회로(301)는 입력전압 지시기(Vin indicator)를 제1 전류신호로 변환하고 제2 전압 전류변환회로(302)는 출력전압 지시기(Vout indicator)을 제2 전류신호로 변환한다. 입력전압 지시기(Vin indicator)와 출력전압 지시기(Vout indicator)가 전압신호가 아니고 전류신호라면, 제1과 제2 전압 전류변환회로(301,302)가 이 요구되지 않는다. 상기 감산회로(303)는 상기 입력전압 지시기(Vin indicator)로부터 변환되는 제1 전류신호로부터 출력전압 지시기(Vout indicator)로 변환되는 제2 전류신호를 감산하고, 차이가 양의 값일 때 감산치를 출력하며, 차이가 음의 값일 때, 0을 출력한다. 상기 전압변환회로(304)의 전류는 양의 감산치를 전압신호를 변환한다. 그리고 가산기는 도3에 도시된 중간전압(Vm)을 조정하기 위한 전압조절기에 제공되는 기준전압(BOOST_REF)을 생성하는 기준전압(VREF)에 출력신호를 가산한다. 상기 조건은 Vin≤Vout 일 때, Vm=4.6V +ΔV 이고 Vin>Vout 일 때, Vm=Vin +ΔV 이다.10 is another embodiment of the present invention. This embodiment shows a Vm controller 30 corresponding to the Vm waveform shown in FIG. The Vm controller 30 includes a first voltage current conversion circuit 301, a second voltage current conversion circuit 302, a subtraction circuit 303, a current voltage conversion circuit 304, and an addition circuit 305. When Vin < Vout, VREF is a reference voltage in the voltage regulator 10, and the intermediate voltage Vm generated from the voltage regulator 10 is equal to the sum of 4.6V and the voltage difference ΔV. As shown in the drawing, the first voltage current conversion circuit 301 converts an input voltage indicator into a first current signal, and the second voltage current conversion circuit 302 uses an output voltage indicator. Convert to a second current signal. If the input indicator Vin and the output indicator Vout are not voltage signals but current signals, the first and second voltage current conversion circuits 301 and 302 are not required. The subtraction circuit 303 subtracts the second current signal converted from the first voltage signal converted from the input voltage indicator to the output voltage indicator, and outputs a subtracted value when the difference is a positive value. If the difference is negative, 0 is output. The current in the voltage conversion circuit 304 converts the positive subtraction value into a voltage signal. The adder adds the output signal to the reference voltage VREF generating the reference voltage BOOST_REF provided to the voltage regulator for adjusting the intermediate voltage Vm shown in FIG. The condition is Vm = 4.6V + ΔV when Vin ≦ Vout and Vm = Vin + ΔV when Vin> Vout.

도10에 도시된 회로다이아그램은 많은 파형을 포함한 것이다. 실시예에서 도11을 참조하면 인에이블(enable) 스위치(SW1)가 제공되고 Vm 제어기(30)의 동작은 신호(EN)에 따라 인에이블 될 수 있거나 디스에이블(disable) 될 수 있다. 실시예에서 신호(EN)는 외부제어신호 또는 다른 소스로부터의 다른 신호가 될 수 있다. 상기 인에이블(enable) 스위치(SW1)가 턴온될 때, Vin > Vout 이면, 스위치(SW2)가 턴온된다. 전류(IR1)가 저항(RS1)을 통해 흐르고 전류(IR3)가 저항(RS3)을 통해 흐르며, IR3 = (Vin-Vout)/RS1 이다. 전압 IR3×RS3 은 RS3에서 발행한 것이고, 기준전압(VREF)에 가산되며, BOOST_REF = VREF + IR3×RS3 이다. Vin < Vout 일 때 SW2 는 턴오프이고 IR3=0 이고 BOOST_REF = VREF 이다.The circuit diagram shown in FIG. 10 includes many waveforms. Referring to FIG. 11 in an embodiment, an enable switch SW1 is provided and the operation of the Vm controller 30 may be enabled or disabled according to the signal EN. In an embodiment the signal EN can be an external control signal or another signal from another source. When the enable switch SW1 is turned on, if Vin> Vout, the switch SW2 is turned on. Current IR1 flows through resistor RS1 and current IR3 flows through resistor RS3, with IR3 = (Vin-Vout) / RS1. The voltage IR3 × RS3 is issued by RS3, added to the reference voltage VREF, and BOOST_REF = VREF + IR3 × RS3. When Vin <Vout, SW2 is turned off, IR3 = 0 and BOOST_REF = VREF.

도11에 도시된 실시예에서 전압차(ΔV)는 바람직한 값으로 설정될 수 있고, 보다 구체적으로 아래와 같이 될 수 있다.In the embodiment shown in Fig. 11, the voltage difference [Delta] V may be set to a desirable value, and more specifically, may be as follows.

Vm=FB1×(RB1+RB2)/RB1Vm = FB1 × (RB1 + RB2) / RB1

=(Boost_REF)×(RB1+RB2)/RB1= (Boost_REF) × (RB1 + RB2) / RB1

=( VREF+IR3×RS3) ×(RB1+RB2)/RB1= (VREF + IR3 × RS3) × (RB1 + RB2) / RB1

=[VREF+(Vin-Vout)×RS3/RS1] ×(RB1+RB2)/RB1= [VREF + (Vin-Vout) × RS3 / RS1] × (RB1 + RB2) / RB1

Vout=FB2×(RB1+RB2/K)/RB1Vout = FB2 × (RB1 + RB2 / K) / RB1

=(VREF)×(RB1+RB2/K)/RB1
= (VREF) × (RB1 + RB2 / K) / RB1

위에서 도시된 바와 같이 전압차(ΔV)를 예를 들어 0.1V 로 설정하는 것이 바람직하다면 이것은 저항들의 저항값을 설정하여 달성될 수 있다. 예를 들어 값 K 값이 RB2/(RB2-0.1×RB1)으로 설정될 수 있고 저항(RS1-RS3)의 저항값과 대응되게 설정될 수 있다.If it is desired to set the voltage difference [Delta] V to, for example, 0.1V as shown above, this can be achieved by setting the resistance value of the resistors. For example, the value K value may be set to RB2 / (RB2-0.1 × RB1) and may be set to correspond to the resistance value of the resistors RS1-RS3.

참고로 본 발명의 구체적인 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니디. For reference, the specific embodiments of the present invention are presented by selecting the most preferred embodiments to help those skilled in the art from the various possible examples, and the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by the embodiments. D.

하나의 예로써 회로의 기본 기능에 영향을 주지 않는 부가적인 회로가 본 발명의 실시예에 직접적으로 연결되어 두 개의 장치에 사이에 구비될 수 있다. 예컨대 스칼라회로, 아날로그 디지털 컨버터 또는 디지털 아날로그 컨버터가 도10에 도시된 실시예에 구비될 수 있다. 또 다른 예로써 제1 단계전압은 부스트 변환기에 한정되지 않고 다양한 형태의 전압스위치 조절기가 될 수 있다.As an example, additional circuitry that does not affect the basic functionality of the circuitry may be directly connected to embodiments of the present invention and provided between two devices. For example, a scalar circuit, an analog to digital converter or a digital to analog converter may be provided in the embodiment shown in FIG. As another example, the first step voltage is not limited to the boost converter and may be various types of voltage switch regulators.

본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.Various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

Claims (13)

적응 ２단계 전압조절기에 있어서,
입력전압(Vin)을 중간전압(Vm)으로 변환하는 전압조절기와;
상기 중간전압(Vm)을 출력전압(Vout)으로 변환하기 위한 선형조절기; 및
상기 중간전압(Vm)을 입력전압 지시기(1)와, 출력전압 지시기(2a)와 소정 기준신호(2b) 중의 하나에 따라 조정하기 위한 중간전압제어기;를 포함하며,
입력전압(Vin) ≤ 입력 최대전압(Vin_max)이고,
입력전압(Vin) ≤ 출력전압(Vout) 일 때,
중간전압(Vm) = 출력전압(Vout) + ΔV 와 (출력전압(Vout))+ΔV) < 입력 최대전압(Vin_max)이고,
입력전압(Vin) > 출력전압(Vout) 일 때,
중간전압(Vm) = 입력전압(Vin) + ΔV 이고, 중간전압(Vm)은 입력전압(Vin) 보다 큰 하나의 계단파형 또는 다수의 계단파형인 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절기.In an adaptive two-stage voltage regulator,
A voltage regulator converting the input voltage Vin into an intermediate voltage Vm;
A linear regulator for converting the intermediate voltage Vm into an output voltage Vout; And
And an intermediate voltage controller for adjusting the intermediate voltage Vm according to one of an input voltage indicator 1, an output voltage indicator 2a, and a predetermined reference signal 2b.
Input voltage Vin ≤ input maximum voltage Vin_max,
When input voltage Vin ≤ output voltage Vout,
Medium voltage (Vm) = output voltage (Vout) + ΔV and (output voltage (Vout)) + ΔV) <input maximum voltage (Vin_max),
When input voltage (Vin)> output voltage (Vout),
The intermediate voltage (Vm) = input voltage (Vin) + ΔV, the intermediate voltage (Vm) is an adaptive two-stage voltage regulator, characterized in that one step waveform or a plurality of step waveforms larger than the input voltage (Vin). 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 중간전압제어기는, 입력전압 지시기(1)와, 출력전압 지시기(2a)와 소정 기준신호(2b) 중의 하나를 비교하기 위한 비교기; 및 상기 비교결과에 따라 전압조절기에 공급되는 기준전압을 선택하기 위한 선택신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절기.The method of claim 1,
The intermediate voltage controller includes: a comparator for comparing one of an input voltage indicator (1), an output voltage indicator (2a) and a predetermined reference signal (2b); And a selection signal for selecting a reference voltage supplied to the voltage regulator according to the comparison result. 제1항에 있어서,
상기 중간전압제어기는,
다중 소정 기준신호와 입력전압 지시기를 비교하기 위한 다중비교기와;
상기 다중비교기의 출력에서 논리동작을 수행하기 위한 논리회로; 및
상기 논리회로의 출력에 따라 전압조절기에 공급되는 기준전압을 선택하기 위한 선택회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절기.The method of claim 1,
The intermediate voltage controller,
A multiple comparator for comparing multiple predetermined reference signals with an input voltage indicator;
A logic circuit for performing a logic operation at the output of the multiple comparator; And
And a selection circuit for selecting a reference voltage supplied to the voltage regulator according to the output of the logic circuit. 제1항에 있어서,
상기 중간전압제어기는,
입력전압지시기로부터 출력전압지시기를 감산하고 감산치가 양의 값일 때 감산치를 출력하고, 감산치가 음의 값일 때 감산치를 출력하지 않거나 0을 출력하는 감산회로와;
양의 감산치를 전압신호로 변환하는 변환회로; 및
양의 감산치에서 기준신호로 변환되는 전압신호를 가산하고 중간전압을 조정하기 위한 전압조절기에 결과치를 제공하는 가산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절기.The method of claim 1,
The intermediate voltage controller,
A subtraction circuit for subtracting the output voltage indicator from the input voltage indicator and outputting a subtracted value when the subtracted value is a positive value and not outputting a subtracted value or outputting a zero when the subtracted value is a negative value;
A conversion circuit for converting a positive subtraction value into a voltage signal; And
And an adder for adding a voltage signal converted from the positive subtraction value to the reference signal and providing a result to a voltage regulator for adjusting the intermediate voltage. 제6항에 있어서,
상기 중간전압제어기는,
입력전압지시기를 제1 전류신호로 변환하기 위한 제1 전압 전류변환기; 및
출력신호지시기를 제2 전류신호로 변환하기 위한 제2 전압 전류변환기를 포함하고 제1 및 제2 전류신호는 감산회로로 입력되는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절기.The method according to claim 6,
The intermediate voltage controller,
A first voltage current converter for converting an input voltage indicator into a first current signal; And
And a second voltage current converter for converting the output signal indicator into a second current signal, wherein the first and second current signals are input to a subtraction circuit. 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법에 있어서,
입력전압(Vin)을 중간전압(Vm)으로 변환하는 단계와;
상기 중간전압(Vm)을 출력전압(Vout)으로 변환하는 단계; 및
상기 중간전압(Vm)을 입력전압 지시기(1)와, 출력전압 지시기(2a)와 소정 기준신호(2b) 중의 하나에 따라 조정하는 단계;를 포함하며,
입력전압(Vin) ≤ 입력 최대전압(Vin_max)이고,
입력전압(Vin) ≤ 출력전압(Vout) 일 때,
중간전압(Vm) = 출력전압(Vout) + ΔV 와 (출력전압(Vout))+ΔV) < 입력 최대전압(Vin_max)이고,
입력전압(Vin) > 출력전압(Vout) 일 때,
중간전압(Vm) = 입력전압(Vin) + ΔV 이고, 중간전압(Vm)은 입력전압(Vin) 보다 큰 하나의 계단파형 또는 다수의 계단파형인 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법.A method for adaptive two-step voltage regulation,
Converting an input voltage Vin into an intermediate voltage Vm;
Converting the intermediate voltage Vm into an output voltage Vout; And
And adjusting the intermediate voltage (Vm) according to one of an input voltage indicator (1), an output voltage indicator (2a), and a predetermined reference signal (2b).
Input voltage Vin ≤ input maximum voltage Vin_max,
When input voltage Vin ≤ output voltage Vout,
Medium voltage (Vm) = output voltage (Vout) + ΔV and (output voltage (Vout)) + ΔV) <input maximum voltage (Vin_max),
When input voltage (Vin)> output voltage (Vout),
Intermediate voltage (Vm) = input voltage (Vin) + ΔV, the intermediate voltage (Vm) is a stepped waveform or a plurality of stepped waveforms larger than the input voltage (Vin) method for adaptive two-step voltage regulation . 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 다중전압을 조정하기 위한 단계는,
입력전압 지시기(1)와, 출력전압 지시기(2a)와 소정 기준신호(2b) 중의 하나를 비교하기 위한 비교단계; 및 상기 비교결과에 따라 전압조절기에 공급되는 기준전압을 선택하기 위한 선택단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법.9. The method of claim 8,
The step for adjusting the multi-voltage,
A comparison step for comparing the input voltage indicator 1, the output voltage indicator 2a, and one of the predetermined reference signals 2b; And a selection step of selecting a reference voltage supplied to the voltage regulator according to the comparison result. 제8항에 있어서,
상기 중간전압을 조정하기 위한 단계는,
상기 입력전압지시기로부터 출력전압지시기를 감산하는 단계와;
감산치가 양의 값일 때 감산치를 출력하는 단계와;
감산치가 음의 값일 때 감산치를 출력하지 않거나 0을 출력하는 단계와;
양의 감산치를 전압신호로 변환하는 단계; 및
양의 감산치에서 기준신호로 변환되는 전압신호를 가산하고 중간전압을 조정하기 위한 전압조절기에 결과치를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법.9. The method of claim 8,
The step for adjusting the intermediate voltage,
Subtracting an output voltage indicator from the input voltage indicator;
Outputting a subtracted value when the subtracted value is a positive value;
Outputting zero or outputting a subtracted value when the subtracted value is a negative value;
Converting a positive subtracted value into a voltage signal; And
Adding a voltage signal converted from the positive subtraction value to a reference signal and providing a result to a voltage regulator for adjusting the intermediate voltage. 제12항에 있어서,
상기 중간전압을 조정하기 위한 단계는,
상기 감산하는 단계 이전에, 입력전압지시기와 출력전압지시기를 전류신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응 ２단계 전압조절하기 위한 방법.The method of claim 12,
The step for adjusting the intermediate voltage,
And before the subtracting step, converting the input voltage indicator and the output voltage indicator into a current signal.
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