KR101617329B1 - 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치 - Google Patents

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Abstract

직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 기준 전압을 이용해 제1 디지털 데이터를 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압으로 변환하는 제1 디지털 아날로그 변환부; 및 상기 제1 디지털 아날로그 변환부에서 제공되는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가받아 목표 레벨의 출력 전압을 발생시키되, 제2 디지털 데이터를 기초로 상기 출력 전압이 목표 레벨에 도달하는 데에 걸리는 천이 시간을 결정하는 제2 디지털 아날로그 변환부를 포함한다. 제2 디지털 아날로그 변환부는 온/오프 제어될 수 있다. 타이밍 조정 장치는 제2 디지털 데이터를 카운트하여 카운트 값의 변화에 따라 전압 레벨들을 순차적으로 선택함으로써 출력 전압의 레벨을 점진적으로 변화시킬 수 있다. 또한, 카운트 주기를 조절하여 출력 전압의 천이 시간을 원하는 값으로 결정할 수 있다.
이에 따라, 외부 소자나 전용 단자의 사용 없이 타이밍 조정 기능을 집적화 가능한 내부 회로로 구현하여 직류-직류 컨버터에 내장함으로써 면적 활용도를 높이고 전체 회로의 실장 면적을 소형화할 수 있다. 또한, 출력 전압의 천이 시간을 가변하여 원하는 시간으로 결정할 수 있다.

Description

직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치{TIMING ADJUSTMENT APPARATUS FOR DC-DC CONVERTER}
본 발명은 직류-직류 컨버터에 관한 것으로, 특히 출력 전압을 천천히 가변시키기 위한 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에 관한 것이다.
AMOLED(active-matrix organic light-emitting diode)와 같은 디스플레이 패널에서 밝기가 갑자기 변화하면 노이즈나 화면이 깜박이는 플리커(flicker) 등의 불량 현상이 발생하게 된다.
이러한 현상을 방지하기 위해 디스플레이의 패널의 구동에 필요한 전원을 공급하는 직류-직류 컨버터에 출력 전압을 천천히 가변시키는 타이밍 조정(counting time) 기능이 제안되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 타이밍 조정 기능을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
(a)를 참조하면, 직류-직류 컨버터는 입력 단자(VIN)로 인가되는 정전압을 디스플레이 패널의 구동 전압으로 변환하여 출력 단자(VOUT)를 통해 출력하되, 시정수 단자(CT)에 접속되는 외부 커패시터(C)를 이용해 시정수를 결정한다.
시정수 단자(CT)에 커패시터(C)가 부착되면, (b)에 예시된 것처럼 직류-직류 컨버터의 내부 회로에 구비된 저항(R)과 외부 부착 커패시터(C)의 직렬 연결로 시정수가 결정되어 출력 전압이 가변되는 시간이 정해질 수 있다.
이러한 경우 외부 소자인 커패시터를 반드시 부착하여야 하며, 외부 부착 커패시터를 위한 별도의 전용 단자가 필요하고, 전압의 충방전을 위해 커패시터와 접속되는 주변 회로를 구성하여야 한다.
이에 따라, 회로가 복잡해지고 일괄적인 집적화가 어려워 면적 활용도가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 시정수에 의해 결정되는 시간을 가변할 수 없는 문제점이 있다.
국내등록특허 제10-0801980호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 외부 소자 및 전용 단자의 사용이 불필요한 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 타이밍 조정 기능을 집적화 가능한 내부 회로로 구현하여 직류-직류 컨버터에 내장함으로써 면적 활용도를 높이고 전체 회로의 실장 면적을 소형화할 수 있게 하는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 출력 전압의 타이밍 조정 시에 시간을 가변하여 원하는 시간으로 결정할 수 있는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 기준 전압을 이용해 제1 디지털 데이터를 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압으로 변환하는 제1 디지털 아날로그 변환부; 및 상기 제1 디지털 아날로그 변환부에서 제공되는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가받아 목표 레벨의 출력 전압을 발생시키되, 제2 디지털 데이터를 기초로 상기 출력 전압이 목표 레벨에 도달하는 데에 걸리는 천이 시간을 결정하는 제2 디지털 아날로그 변환부를 포함한다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에서, 상기 제2 디지털 아날로그 변환부는 인에이블 신호에 의해 온 및 오프 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에서, 상기 제2 디지털 아날로그 변환부는 램프 업 모드인 경우 온 상태에서 하위 레벨 전압을 시작으로 상승 시간 동안 상기 출력 전압의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 상승시키고, 램프 다운 모드인 경우 온 상태에서 상위 레벨 전압을 시작으로 하강 시간 동안 상기 출력 전압의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에서, 상기 제2 디지털 아날로그 변환부는 상기 출력 전압이 목표 레벨에 도달하고 나면 인에이블 신호에 의해 오프되어 상기 출력 전압을 목표 레벨로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하여 상위 레벨 전압과 하위 레벨 전압을 선택하고, 상기 제2 디지털 데이터를 카운트하면서 카운트 값에 따라 상기 상위 레벨 전압과 상기 하위 레벨 전압 사이의 중간 전압들을 상기 출력 전압으로서 순차적으로 선택하여 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 변화시키며, 상기 제2 디지털 데이터의 카운트가 완료되는 시점마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 가변해 가며 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 램프 업 모드인 경우, 내부 저항 스트링의 양단에 상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가하고, 상기 제2 디지털 데이터의 값을 순차적으로 증가시키는 업 카운트 동작을 수행하면서 카운트 값의 변화에 따라 상기 저항 스트링의 저항들을 하위 비트 저항부터 순차적으로 선택하여 상기 하위 레벨 전압을 시작으로 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 상승시키며, 상기 제2 디지털 데이터의 업 카운트가 완료될 때마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 증가시켜 가며 업 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 램프 다운 모드인 경우, 내부 저항 스트링의 양단에 상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가받고, 상기 제2 디지털 데이터의 값을 순차적으로 감소시키는 다운 카운트 동작을 수행하면서 카운트 값의 변화에 따라 상기 저항 스트링의 저항들을 상위 비트 저항부터 순차적으로 선택하여 상기 상위 레벨 전압을 시작으로 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 감소시키며, 상기 제2 디지털 데이터의 다운 카운트가 완료될 때마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 감소시켜 가며 다운 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 상기 제2 디지털 데이터의 카운트 주기를 선정하여 상기 출력 전압의 천이 시간을 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에서, 상기 출력 전압의 천이 시간은 상기 제2 디지털 데이터의 카운트 주기에 비례할 수 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에서, 상기 제1 디지털 아날로그 변환부 및 상기 제2 디지털 아날로그 변환부는 직류-직류 컨버터의 내부 회로로서 집적화될 수 있다.
본 발명의 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에 따르면, 외부 소자 및 전용 단자의 사용이 불필요한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에 따르면, 타이밍 조정 기능을 집적화 가능한 내부 회로로 구현하여 직류-직류 컨버터에 내장함으로써 면적 활용도를 높이고 전체 회로의 실장 면적을 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에 따르면, 출력 전압의 타이밍 조정 시에 시간을 가변하여 원하는 시간으로 결정할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 타이밍 조정 기능을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 개략적인 구성도.
도 3은 도 2에 나타난 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 세부 구성을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 파형도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 램프 업 모드를 설명하기 위한 예시적인 파형도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 램프 다운 모드를 설명하기 위한 예시적인 파형도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이밍 조정 장치를 포함한 직류-직류 컨버터의 실시 형태들을 예시한 도면.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치는 제1 디지털 아날로그 변환부(10) 및 제2 디지털 아날로그 변환부(20)를 포함한다. 일 실시예에서는, 제1 디지털 아날로그 변환부(10)가 6비트이고, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 5비트인 경우를 예시적으로 설명한다.
제1 디지털 아날로그 변환부(10)는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)를 수신하며, 외부에서 전달되는 기준 전압(VIN_REF)을 인가받아 수신된 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)에 상응하는 두 개의 출력을 발생시킨다.
일 실시예에서는, 제1 디지털 아날로그 변환부(10)가 기준 전압(VIN_REF)을 이용해 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)를 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)으로 변환한다.
즉 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 비트 수(n)에 따라 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 두 개의 아날로그 출력 전압, 즉 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 선택되어 출력된다.
제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 제공되는 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)을 인가받아 목표 레벨의 출력 전압(VOUT_REF)을 발생시킨다.
이러한 과정에서, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)를 기초로 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달하는 데에 걸리는 천이 시간을 결정하는 타이밍 조정 기능을 수행한다.
전술한 제1 디지털 아날로그 변환부(10) 및 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 직류-직류 컨버터의 내부 회로로서 집적화될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)를 입력으로 받아서, 이 신호에 의해 온 및 오프 제어된다.
이와 같이 구성된 타이밍 조정 장치를 포함한 직류-직류 컨버터는 출력 전압(VOUT_REF)을 원하는 목표 레벨로 바로 바꿀 수도 있고, 천천히 가변할 수도 있다.
출력 전압(VOUT_REF)을 천이 시간 없이 바로 바꿀 경우에는 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)에 의해 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 오프 되어 제1 디지털 아날로그 변환부(10)만 동작하게 된다.
출력 전압(VOUT_REF)을 천이 시간 동안 천천히 가변할 경우에는 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)에 의해 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 온 되어 제1 디지털 아날로그 변환부(10)와 함께 동작하게 된다.
한편, 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 낮은 값에서 높은 값으로 올리는 램프 업(Ramp Up) 동작과 높은 값에서 낮은 값으로 가변하는 램프 다운(Ramp Down) 동작은 서로 다르게 수행될 수 있다.
램프 업 동작 시 출력 전압(VOUT_REF)의 천이 시간은 상승 시간을 의미한다. 램프 다운 동작 시에는 출력 전압(VOUT_REF)의 천이 시간은 하강 시간을 의미한다.
램프 업 모드인 경우 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 온 상태에서 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)을 시작으로 상승 시간 동안 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 상승시킨다.
램프 다운 모드인 경우에는 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 온 상태에서 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)을 시작으로 하강 시간 동안 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 감소시키게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 직류-직류 컨버터의 내부 회로로서 쉽게 집적화가 가능한 제2 디지털 아날로그 변환부(20)를 통해 타이밍 조정 기능을 구현하는 바, 외부 부착 커패시터의 사용 및 이를 위한 전용 단자의 할당이 불필요하다.
또한, 종래와 같이 외부 부착 커패시터를 사용할 경우 RC의 고유값에 의해 시정수가 단일한 값으로 결정되지만, 본 발명의 일 실시예에서는 제2 디지털 아날로그 변환부(20)에 인가되는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 값을 가변 제어하여 출력 전압(VOUT_REF)의 천이 시간(상승 시간 또는 하강 시간)을 원하는 값으로 결정할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타난 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 세부 구성을 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 디지털 아날로그 변환부(10) 및 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 모두 저항 스트링 구조를 채용하고 있다.
제1 디지털 아날로그 변환부(10)는 내부에 저항 스트링(11) 및 스위칭부(12)를 구비하여 출력을 가변한다.
복수 저항들이 기준 전압(VIN_REF)과 접지 전압(GND) 사이에 직렬 접속되어 저항 스트링(11)을 구성한다. 저항 스트링(11)의 각 저항과 연결된 스위치들을 갖는 스위칭부(12)는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)를 수신하며, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값에 따라 저항 스트링(11)의 전압들 중 두 개의 전압을 선택하여 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>) 및 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)으로서 출력한다.
이때, 제1 디지털 아날로그 변환부(20)는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 비트 수(n)에 상응하는 저항과 그의 상위 비트 저항을 선택하여 두 저항들의 전압들을 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>) 및 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)으로서 출력할 수 있다.
제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 출력된 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)은 제2 디지털 아날로그 변환부(20)에 구비된 내부 저항 스트링(21)의 양단으로 인가된다.
일 실시예에 따른 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 전압 분배를 위한 저항 스트링(21), 저항 스트링(21)을 이루는 복수 저항들의 전압들 중 하나를 선택하기 위한 스위칭부(22) 및 타이밍 조정 기능의 온/오프를 위한 제어 스위칭 소자(23)를 포함한다.
이와 같이 구성된 제2 디지털 아날로그 변환부(20)는 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)과 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>) 간의 전압을 저항 스트링(21)의 복수 저항들을 이용해 분압하고, 저항들의 각 단자에 접속되는 스위칭부(22)의 각 스위치를 이용해 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)에 상응하는 특정 전압을 선택하여 출력한다.
제2 디지털 아날로그 변환부(20)로 입력되는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 비트 수를 m이라 할 때 저항 스트링(21)은 일렬로 배열되는 2m-1개의 저항들을 구비한다. 저항 스트링(21)의 양단에는 최대 레벨의 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)과 최소 레벨의 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 인가된다.
일 실시예에서는, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)에서 m=5비트로 가정하였으므로, 31개의 저항이 구비되며, 각각의 저항들 사이의 전압들은 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)과 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>) 사이의 전압 레벨을 갖는다.
제어 스위칭 소자(23)는 저항 스트링(21)의 일단과 출력단 사이에 접속되어 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)에 의해 온 및 오프 제어된다.
스위칭부(22)는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)를 수신하며, 저항 스트링(21)을 이룬 복수 저항들의 전압들 중에서 수신된 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)에 상응하는 하나의 전압(R_Value=D<n>)을 선택하여 출력한다. 스위칭부(22)에 의해 선택된 전압(R_Value=D<n>)은 출력 전압(VOUT_REF)으로서 제공될 수 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 타이밍 조정 장치는 타이밍 조정 기능을 온/오프할 수 있고 온 상태에서는 카운트 동작으로 타이밍 조정 기능을 수행할 수 있다.
이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 타이밍 조정 장치는 일정한 기준 전압(VIN_REF)을 제1 디지털 아날로그 변환부(10)의 입력으로 받아 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 비트 수(n)에 따라 제1 디지털 아날로그 변환부(10)의 출력을 두 개의 출력, 즉 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)의 값으로 내보낸다.
이러한 상태에서, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 온 되지 않으면, 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 내보내는 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)의 값이 바로 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 출력(R_Value=D<0>), 즉 출력 전압(VOUT_REF)으로서 직접 제공된다.
이와 같이, 타이밍 조정 기능의 오프 상태에서는 천이 시간 없이 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 내보낸 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 직류-직류 컨버터의 출력 전압(VOUT_REF)으로서 바로 출력된다.
타이밍 조정 기능에 의해 내부 중간 전압을 천천히 올려 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 천천히 가변시키고자 하는 경우라면, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)를 카운트하고, 카운트 값에 따라 내부 저항 스트링(21)에 포함된 복수 저항들의 전압들을 순차적으로 선택하여 출력 전압(VOUT_REF)으로서 내보낸다.
이때, 타이밍 조정 장치는 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)를 온 시키고, 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 값을 최소값 0 ~ 최대값 31 혹은 최대값 31 ~ 최소값 0으로 카운트하여 제2 디지털 아날로그 변환부(20)를 동작시킨다. 이에 따라, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 출력(R_Vaule=D<n>)으로 해당하는 비트의 값이 출력되면서 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨이 천천히 바뀌게 된다. 0에서 31까지 혹은 31에서 0까지의 카운트 동작은 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달할 때까지 반복 수행될 수 있다.
이와 같이, 타이밍 조정 기능의 온 상태에서는 제1 디지털 아날로그 변환부(10)의 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 또는 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)을 시작으로 천이 시간 동안 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨까지 점진적으로 가변된다.
또한, 일 실시예와 같이 타이밍 조정 장치의 내부에 제어 스위칭 소자(23)를 두어 제2 디지털 아날로그 변환부(20)를 오프 시킬 수 있도록 구성하면 기생 커패시턴스 등의 영향으로 인해 출력 전압(VOUT_REF)의 값이 바뀌는 것을 막을 수 있다.
즉, 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달하고 나면 제2 디지털 아날로그 변환부(20)를 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)에 의해 오프시켜 출력 전압(VOUT_REF)을 목표 레벨로 유지할 수 있다.
타이밍 조정 기능이 동작하는 동안에는 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 저항이 병렬로 연결되어 출력 전압(VOUT_REF)의 값이 제1 디지털 아날로그 변환부(10)만 동작할 때의 값과 같지 않기 때문에 정확도(Accuracy)가 떨어질 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달하고 나면 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)를 오프시키는 것이 효율적이다.
여기서, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)를 오프시키는 이유는 타이밍 조정 기능이 진행되는 동안은 정확도가 나빠도 상관 없지만, 출력 전압(VOUT_REF)을 유지하는 동안은 정확도가 높아야 하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 파형도이다.
여기서는, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 하이일 때 타이밍 조정 기능이 온 되고, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 로우일 때 타이밍 조정 기능이 오프 되는 것으로 가정하였다.
도 4에서, (a)는 타이밍 조정 기능이 오프 되어 출력 전압(VOUT_REF)이 바로 바뀌는 경우의 출력 파형도이다.
인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 로우이면 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 오프 되어 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)에 상응하는 제1 디지털 아날로그 변환부(10)의 출력이 출력 전압(VOUT_REF)으로서 직접 인가된다.
전술한 도 3의 구조라면, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)에 상응하는 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 출력 전압(VOUT_REF)으로서 바로 제공된다. 이에 따라, 천이 시간 없이 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨로 바로 바뀌게 된다.
예컨대, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값이 3에서 5로 바뀌면, 제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서 해당 저항 RES<5>의 전압 값이 하위 레벨 전압(R_LOW=D<5>)으로 선택되어 출력 전압(VOUT_REF)으로서 출력된다.
이와 비교하여, (b)는 타이밍 조정 기능이 온 되어 출력 전압(VOUT_REF)을 천천히 가변하는 경우의 출력 파형도이다.
인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 하이이면 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 온 상태로 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨까지 도달하는 데에 걸리는 천이 시간을 설정하여 출력 전압(VOUT_REF)을 천천히 가변시키게 된다.
제1 디지털 아날로그 변환부(10)에서는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값에 상응하는 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)과 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)을 선택하여 제2 디지털 아날로그 변환부(20)로 인가한다.
제2 디지털 아날로그 변환부(20)로 입력되는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)는 0~31 혹은 31~0까지 카운트되며 카운트 값에 따라 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)과 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>) 사이의 중간 전압들이 출력 전압(VOUT_REF)으로서 순차적으로 선택되어 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 점진적으로 변화시키게 된다.
이와 같은 구성에 있어서, 타이밍 조정 장치는 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달할 때까지 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값을 현재 값에서 목표 값까지 증가 또는 감소시켜 가면서 카운트 동작을 반복할 수 있다.
타이밍 조정 장치는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 카운트가 완료되는 시점마다 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값을 순차적으로 가변해 가며 카운트 동작을 반복하여 출력 전압(VOUT_REF)을 목표 레벨에 도달시킨다.
도 4에서는 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 저 레벨에서 고 레벨로 올리는 램프 업 동작을 예시하고 있다. (b)를 참조하면, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값은 현재 값인 5에서 목표 값인 8이 될 때까지 1씩 순차적으로 증가하고 있으며, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값이 변할 때마다 0~31까지의 업 카운트 동작이 반복해서 수행되고 있다.
램프 업 모드 및 램프 다운 모드의 동작 차이에 대해서는 도 5 및 도 6 부분에서 다시 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 램프 업 모드를 설명하기 위한 예시적인 파형도이다.
전술한 바와 같이, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)에 구비된 내부 저항 스트링(21)의 양단에는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)에 상응하는 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 인가된다.
출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 낮은 값에서 높은 값으로 올릴 때에는, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 하이가 되어 있는 상태에서 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 값을 0부터 31까지 1씩 순차적으로 증가시키는 업 카운트 동작을 수행한다.
그러면, 카운트 값의 변화에 따라 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 저항 스트링(21)을 이루는 복수 저항들이 하위 비트 저항부터 순차적으로 선택되면서 차례로 해당 전압 값을 내보내게 되어 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)을 시작으로 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨이 점진적으로 상승하게 된다.
또한, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 하이가 되어 직류-직류 컨버터의 내부 타이밍 조정 기능이 동작하게 되면, 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값이 현재 값(예컨대, 5)부터 목표 값(예컨대, 10)까지 순차적으로 바뀌게 된다.
제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값은 외부 또는 내부에서 생성되는 소정의 카운트 클럭 신호에 의해 바뀔 수 있다.
타이밍 조정 장치는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 업 카운트가 완료될 때마다 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값을 현재 값(예컨대, 5)부터 목표 값(예컨대, 10)까지 1씩 순차적으로 증가시켜 가며 업 카운트 동작을 반복하여 출력 전압(VOUT_REF)을 현재 레벨에서 목표 레벨까지 도달시킬 수 있다.
출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달하고 나면 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)를 로우로 주어 출력 전압(VOUT_REF)을 목표 레벨로 유지할 수 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 카운트 주기는 원하는 대로 변경할 수 있다. 여기서, 카운트 주기라 함은 1 카운트당 주기(PA) 혹은 0~31까지 혹은 31~0까지의 카운트가 완료되는 1회 카운트 동작 주기(PB)로 정의할 수 있다.
카운트 주기(PA 또는 PB)에 의해 출력 전압(VOUT_REF)이 목표 레벨에 도달하기까지 걸리는 최종적인 천이 시간이 제어되므로, 카운트 주기를 선정하여 천이 시간을 원하는 값으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 출력 전압(VOUT_REF)의 천이 시간은 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 카운트 주기에 비례할 수 있다.
도 5에서, 1 카운트당 주기(PA)/1회 업 카운트 동작 주기(PB)가 길면 상승 시간도 길어져 출력 전압(VOUT_REF)이 천천히 변하고, 1 카운트당 주기(PA)/1회 업 카운트 동작 주기(PB)가 짧으면 상승 시간도 짧아져 출력 전압(VOUT_REF)이 상대적으로 빨리 변하게 된다.
출력 전압(VOUT_REF)을 천천히 상승시키고자 하는 경우에는 카운트 주기를 증가시키면 되고, 보다 빨리 상승시키고자 하는 경우에는 카운트 주기를 감소시키면 된다.
예컨대, 1 카운트당 주기(PA)/1회 업 카운트 동작 주기(PB)를 1ms/32ms로 선정하면 0.5ms/16ms로 선정할 때보다 출력 전압(VOUT_REF)이 천천히 상승한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 램프 다운 모드를 설명하기 위한 예시적인 파형도이다.
램프 업 모드와 마찬가지로, 램프 다운 모드의 경우에도 제2 디지털 아날로그 변환부(20)의 내부 저항 스트링(21)의 양단에는 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)에 상응하는 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>) 및 하위 레벨 전압(R_LOW=D<n>)이 인가된다.
출력 전압(VOUT_REF)의 레벨을 높은 값에서 낮은 값으로 가변할 때에는, 인에이블 신호(SLEW_CNT_EN)가 하이인 상태에서 제2 디지털 아날로그 변환부(20)가 작동하여 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 값을 31에서 0으로 감소시키는 다운 카운트를 수행한다.
그러면, 카운트 값의 변화에 따라 제2 디지털 아날로그 변환부(20)에 구비된 저항 스트링(21)의 저항들이 상위 비트 저항부터 순차적으로 선택되면서 상위 레벨 전압(R_HIGH=D<n+1>)을 시작으로 출력 전압(VOUT_REF)의 레벨이 점진적으로 감소하게 된다.
타이밍 조정 장치는 제2 디지털 데이터(SLEW_CT<4:0>)의 다운 카운트가 완료될 때마다 제1 디지털 데이터(REF_CTL<5:0>)의 값을 현재 값(예컨대, 18)에서 목표 값(예컨대, 10)까지 1씩 순차적으로 감소시켜 가며 다운 카운트 동작을 반복하여 출력 전압(VOUT_REF)을 목표 레벨에 도달시킬 수 있다.
램프 다운 동작 시에도 램프 업 동작과 마찬가지로 카운트 주기(PA 또는 PB)를 가변적으로 선정하여 출력 전압(VOUT_REF)의 하강 시간을 결정할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이밍 조정 장치를 포함한 직류-직류 컨버터의 실시 형태들을 예시한 도면이다.
전술한 타이밍 조정 장치는 다양한 종류의 직류-직류 컨버터에 적용될 수 있다.
도 7 내지 도 9에서는, 그 일례로서 이와 같은 타이밍 조정 장치가 작은 입력 전압을 큰 출력 전압으로 변환하는 부스트 컨버터(Boost Converter)에 집적된 경우, 큰 입력 전압을 작은 출력 전압으로 변환하는 벅 컨버터(Buck Converter)에 집적된 경우, 스위칭 제어에 따라 입력 전압을 작은 출력 전압 또는 큰 출력 전압으로 가변하는 것이 가능한 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)에 집적된 경우를 각각 예시하고 있다.
본 발명에 따른 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10: 제1 디지털 아날로그 변환부
20: 제2 디지털 아날로그 변환부
11, 21: 저항 스트링
12, 22: 스위칭부
23: 제어 스위칭 소자

Claims (10)

  1. 기준 전압을 이용해 제1 디지털 데이터를 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압으로 변환하는 제1 디지털 아날로그 변환부; 및
    상기 제1 디지털 아날로그 변환부에서 제공되는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가받아 목표 레벨의 출력 전압을 발생시키되, 제2 디지털 데이터를 기초로 상기 출력 전압이 목표 레벨에 도달하는 데에 걸리는 천이 시간을 결정하는 제2 디지털 아날로그 변환부를 포함하는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 디지털 아날로그 변환부는,
    인에이블 신호에 의해 온 및 오프 제어되는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 디지털 아날로그 변환부는,
    램프 업 모드인 경우 온 상태에서 하위 레벨 전압을 시작으로 상승 시간 동안 상기 출력 전압의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 상승시키고,
    램프 다운 모드인 경우 온 상태에서 상위 레벨 전압을 시작으로 하강 시간 동안 상기 출력 전압의 레벨을 목표 레벨까지 점진적으로 감소시키는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 출력 전압이 목표 레벨에 도달하고 나면 인에이블 신호에 의해 오프되어 상기 출력 전압을 목표 레벨로 유지하는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하여 상위 레벨 전압과 하위 레벨 전압을 선택하고,
    상기 제2 디지털 데이터를 카운트하면서 카운트 값에 따라 상기 상위 레벨 전압과 상기 하위 레벨 전압 사이의 중간 전압들을 상기 출력 전압으로서 순차적으로 선택하여 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 변화시키며,
    상기 제2 디지털 데이터의 카운트가 완료되는 시점마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 가변해 가며 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시키는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    램프 업 모드인 경우,
    내부 저항 스트링의 양단에 상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가하고,
    상기 제2 디지털 데이터의 값을 순차적으로 증가시키는 업 카운트 동작을 수행하면서 카운트 값의 변화에 따라 상기 저항 스트링의 저항들을 하위 비트 저항부터 순차적으로 선택하여 상기 하위 레벨 전압을 시작으로 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 상승시키며,
    상기 제2 디지털 데이터의 업 카운트가 완료될 때마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 증가시켜 가며 업 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시키는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    램프 다운 모드인 경우,
    내부 저항 스트링의 양단에 상기 제1 디지털 데이터의 값에 상응하는 상위 레벨 전압 및 하위 레벨 전압을 인가받고,
    상기 제2 디지털 데이터의 값을 순차적으로 감소시키는 다운 카운트 동작을 수행하면서 카운트 값의 변화에 따라 상기 저항 스트링의 저항들을 상위 비트 저항부터 순차적으로 선택하여 상기 상위 레벨 전압을 시작으로 상기 출력 전압의 레벨을 점진적으로 감소시키며,
    상기 제2 디지털 데이터의 다운 카운트가 완료될 때마다 상기 제1 디지털 데이터의 값을 순차적으로 감소시켜 가며 다운 카운트 동작을 반복하여 상기 출력 전압을 목표 레벨에 도달시키는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 디지털 데이터의 카운트 주기를 선정하여 상기 출력 전압의 천이 시간을 결정하는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력 전압의 천이 시간은 상기 제2 디지털 데이터의 카운트 주기에 비례하는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디지털 아날로그 변환부 및 상기 제2 디지털 아날로그 변환부는 직류-직류 컨버터의 내부 회로로서 집적화되어 있는 직류-직류 컨버터용 타이밍 조정 장치.
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