KR101801275B1 - 스위칭 소자 구동 장치 - Google Patents

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KR101801275B1
KR101801275B1 KR1020160111837A KR20160111837A KR101801275B1 KR 101801275 B1 KR101801275 B1 KR 101801275B1 KR 1020160111837 A KR1020160111837 A KR 1020160111837A KR 20160111837 A KR20160111837 A KR 20160111837A KR 101801275 B1 KR101801275 B1 KR 101801275B1
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김재준
김대웅
김승목
이광묵
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은 스위칭 소자 구동 장치에 관한 것으로, M개(단, M은 2 이상의 자연수)의 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부와, 순차적으로 입력되는 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 기초로 하여, K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자 중 M개에 대해 스위칭 상태의 변경을 위한 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력하는 스위칭 구동부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면 스위칭 모듈을 구성하는 복수의 스위칭 소자를 개별 제어하여 복수의 커런트 셀과 같이 구동함으로써, 미스매치가 발생하더라도 전류 오차가 최소화되게 하며, 전류의 출력 특성이 계단파의 상승구간 특성을 가지도록 하여 커런트 스파이크의 발생 위험을 낮추어 EMI를 줄인다. 또, K개(단, K는 자연수)의 스위칭 소자 중에서 M개(단, M은 2 이상의 자연수, M≤K)에 대해 그 스위칭 상태를 임의의 순서로 변경함으로써, K개의 스위칭 소자 중에서 고장이 유발된 스위칭 소자가 존재하는 경우라 할지라도 해당 스위칭 소자가 구동될 확률을 낮춤으로써, 그만큼 오동작을 줄인다.

Description

스위칭 소자 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING SWITCHING DEVICE}
본 발명은 스위칭 소자 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 스위칭 소자에게 스위칭 구동 신호를 제공하는 스위칭 소자 구동 장치에 관한 것이다.
최근 자동차 전장화가 가속화되면서 기계식 부품을 대체하는 차량용 반도체(automotive semiconductor)가 많이 이용되고 있다. 이러한 차량용 반도체로는 메모리 반도체, 비메모리 반도체, ECU(Electronic Control Unit), MCU(Micro Control Unit) 등을 포함하여 다양한 반도체가 이용된다.
이러한 차량용 반도체의 사용 형태를 살펴보면, 차량의 주행 및 탑승자 안전 상황 정보를 포함하는 다수의 입력 정보를 일련의 알고리즘을 통해 분석한 ECU가 차량 내 전자장치의 각종 기능을 판단(computation)해 이를 구동(actuation)할 때에 사용된다.
이처럼, 차량용 반도체의 동작은 차량 내 각종 전자장치의 구동에 밀접한 관련이 있기 때문에, 데이터의 신속하고 정확한 전송이 매우 중요하다고 할 수 있다.
한편, 차량의 ECU에서 디지털 비트스트림 등의 데이터를 버스노드에 전달하기 위해, 복수의 스위칭 소자가 일체로 모듈화된 스위칭 모듈이 사용되며, 스위칭 소자로는 MOS FET(Metal Oxide Silicon Field Effect transistor)가 많이 사용된다.
종래 기술에 의하면, 스위칭 모듈은 단일의 커런트 셀(current cell)과 같이 구동되었다.
그런데, 스위칭 모듈에 포함된 복수의 스위칭 소자는 내구성이 모두 동일하지 않기 때문에 일부의 스위칭 소자에서 다른 스위칭 소자들보다 먼저 고장이 발생할 수 있으며, 이 경우에는 스위칭 모듈을 계획과 같이 구동하였더라도 계획한 크기의 전류가 흐르지 않는 미스매치(mismatch)가 발생하였다.
또, 스위칭 모듈이 단일의 커런트 셀과 같이 구동되기 때문에 전류의 출력 특성은 사인파의 상승구간과 같이 시간 흐름에 따라 지속적으로 증가하는 특성을 가지며, 이러한 출력 특성은 커런트 스파이크(current spikes)를 유발하는 문제점이 있었다.
A Highly-Digitized Automotive CAN Transceiver in 0.14μm High-Voltage SOI CMOS, Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC Compo), 2015 10th International Workshop on the, 10-13 Nov. 2015, IEEE.
본 발명의 실시예는, 스위칭 모듈을 구성하는 복수의 스위칭 소자를 개별 제어하여 복수의 커런트 셀과 같이 구동할 수 있는 스위칭 소자 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 관점에 따른 스위칭 소자 구동 장치는, M개(단, M은 2 이상의 자연수)의 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부와, 순차적으로 입력되는 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 기초로 하여, K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자 중 M개에 대해 스위칭 상태의 변경을 위한 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력하는 스위칭 구동부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스위칭 구동부는, 상기 M개의 스위칭 제어 신호 중에서 첫 번째 신호를 입력받은 시점에 상기 K개의 스위칭 소자를 대상으로 하는 상기 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 임의로 결정할 수 있다.
상기 스위칭 구동부는, 상기 스위칭 제어 신호를 입력받은 시점마다 상기 K개의 스위칭 소자 중에서 상기 스위칭 구동 신호를 출력할 대상을 임의로 결정할 수 있다.
상기 스위칭 소자 구동 장치는, 기준 클럭 신호를 생성하는 발진부와, 입력 신호에 따라, N개(단, N은 자연수)의 클럭 제어 신호를 출력하는 클럭 제어부와, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 N개의 클럭 제어 신호에 매칭되는 N개의 클럭 신호를 제공하는 클럭 신호 제공부를 더 포함하며, 상기 스위칭 제어부는, 상기 N개의 클럭 신호에 따라 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 클럭 제어부는, 상기 입력 신호를 바이너리 코드를 이용해 디코딩하여 상기 N개의 클럭 제어 신호를 생성하는 바이너리 디코더를 포함할 수 있다.
상기 클럭 신호 제공부는, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 N개의 클럭 제어 신호에 의해 일대일로 인에이블되는 상기 N개의 클럭 신호를 생성하는 클럭 분주기나 N비트 카운터를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 제어부는, 상기 클럭 신호 제공부의 클럭 출력을 입력 받아 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 하나씩 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 구동부는, 무작위 신호 발생기에서 발생되는 무작위 신호에 따라, 상기 K개의 스위칭 소자 중에서 상기 스위칭 구동 신호를 출력할 대상을 임의로 결정하는 동적 요소 매칭기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스위칭 모듈을 구성하는 복수의 스위칭 소자를 개별 제어하여 복수의 커런트 셀과 같이 구동함으로써, 미스매치가 발생하더라도 전류 오차가 최소화되게 하며, 전류의 출력 특성이 계단파의 상승구간 특성을 가지도록 하여 커런트 스파이크의 발생 위험을 낮추어 EMI(Electro Magnetic Interference)를 줄인다.
또, K개(단, K는 자연수)의 스위칭 소자 중에서 M개(단, M은 2 이상의 자연수, M≤K)에 대해 그 스위칭 상태를 임의의 순서로 변경함으로써, K개의 스위칭 소자 중에서 고장이 유발된 스위칭 소자가 존재하는 경우라 할지라도 해당 스위칭 소자가 구동될 확률을 낮춤으로써, 그만큼 오동작을 줄인다.
아울러, 기준 클럭 신호를 분주시켜 서로 다른 주기의 클럭 신호를 생성한 후 이들이 선택되어 스위칭 제어에 이용되게 함으로써, 클럭 주기에 따른 출력 전류로 인해 출력단의 상승 시간(rise time)과 하강 시간(fall time)이 조절된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에서 스위칭 제어부와 스위칭 구동부에 의한 출력 신호의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에 의해 구동되는 스위칭 모듈부의 출력 전류에 대한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에서 스위칭 모듈부를 구성하는 복수의 셀을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치(100)는, 발진부(110), 클럭 제어부(120), 클럭 신호 제공부(130), 스위칭 제어부(140), 스위칭 구동부(150), 스위칭 모듈부(160)를 포함한다. 여기서, 스위칭 모듈부(160)는 스위칭 소자 구동 장치(100)에 의한 구동 대상으로서, 별개로 구현되어, 스위칭 소자 구동 장치(100)에 포함되지 않을 수도 있다.
발진부(110)는 기준 클럭 신호를 생성하여 출력한다.
클럭 제어부(120)는 입력 신호에 따라, N개(단, N은 자연수)의 클럭 제어 신호를 출력한다. 이러한 클럭 제어부(120)는 입력 신호를 바이너리 코드를 이용해 디코딩하여 N개의 클럭 제어 신호를 생성하는 바이너리 디코더를 포함할 수 있다.
클럭 신호 제공부(130)는 발진부(110)에 의해 생성된 기준 클럭 신호를 이용하여, N개의 클럭 제어 신호에 매칭되는 N개의 클럭 신호를 스위칭 제어부(140)에게 제공한다. 이러한 클럭 신호 제공부(130)는 기준 클럭 신호를 이용하여, N개의 클럭 제어 신호에 의해 일대일로 인에이블되는 N개의 클럭 신호를 생성하는 클럭 분주기나 N비트 카운터를 포함할 수 있다.
스위칭 제어부(140)는 서로 다른 주기를 가지는 N개의 클럭 신호에 따라 M개(단, M은 자연수)의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 출력한다. 이러한 스위칭 제어부(140)는 클럭 신호 제공부(130)의 클럭 출력을 입력 받아 M개의 스위칭 제어 신호를 하나씩 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함할 수 있다.
스위칭 구동부(150)는 순차적으로 입력되는 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 기초로 하여, 스위칭 모듈부(160)에 포함된 K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력한다. 이러한 스위칭 구동부(150)는 무작위 신호 발생기에서 발생되는 무작위 신호에 따라, K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 스위칭 구동 신호를 제공할 스위칭 소자를 결정하는 동적 요소 매칭기(dynamic element matching technique)를 포함할 수 있다.
스위칭 모듈부(160)는 K개의 스위칭 소자부(161)와 출력부(162)를 포함한다. K개의 스위칭 소자부(161)는 스위칭 구동부(150)로부터 입력되는 스위칭 구동 신호에 의해 스위칭 구동하여 스위칭 상태가 변경된다. 출력부(162)는 스위칭 소자부(161)의 구동에 의한 스위칭 상태에 따라 출력 전류가 변화된다. 스위칭 소자부(161)는 MOS FET가 사용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치의 동작 과정을 자세히 살펴보기로 한다.
먼저, 발진부(110)는 기준 클럭 신호를 생성하여 출력하며, 이러한 기준 클럭 신호는 클럭 신호 제공부(130)로 입력된다.
그리고, 클럭 제어부(120)는 외부로부터의 입력 신호에 따라, N개(단, N은 자연수)의 클럭 제어 신호를 출력한다.
예컨대, 클럭 제어부(120)가 입력 신호를 바이너리 코드를 이용해 디코딩하여 N개의 클럭 제어 신호를 생성하는 3×8 바이너리 디코더를 포함하는 경우라면, 3개의 입력 신호에 대응하는 8비트의 클럭 제어 신호를 출력한다.
그러면, 클럭 신호 제공부(130)는 발진부(110)에 의해 생성된 기준 클럭 신호를 이용하여, N개의 클럭 제어 신호에 매칭되는 N개의 클럭 신호를 스위칭 제어부(140)에게 제공한다.
예컨대, 클럭 신호 제공부(130)가 기준 클럭 신호를 이용하여, N개의 클럭 제어 신호에 의해 일대일로 인에이블되는 N개의 클럭 신호를 생성하는 클럭 분주기나 N비트 카운터를 포함하고, 클럭 제어부(120)가 3×8 바이너리 디코더를 포함할 수 있다. 이 경우라면, 클럭 신호 제공부(130)는 8비트의 클럭 제어 신호에 일대일로 매칭되고, 서로 다른 주기를 가지는 8비트의 클럭 신호를 생성한다.
다음으로, 스위칭 제어부(140)는 서로 다른 주기를 가지는 N개의 클럭 신호에 따라 M개(단, M은 자연수)의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 순차적으로 출력한다.
예컨대, 스위칭 제어부(140)는 클럭 신호 제공부(130)의 클럭 출력을 입력 받아 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 하나씩 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함할 수 있다. 이 경우라면, 쉬프트 레지스터가 턴온되는 간격이 클럭 신호 제공부(130)의 클럭 출력에 따라 결정된다.
이어서, 스위칭 구동부(150)는 순차적으로 입력되는 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 기초로 하여, 스위칭 모듈부(160)에 포함된 K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자부(161) 중에서 M개의 스위칭 소자부(161)를 대상으로 하는 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 임의로 결정하며, 결정된 순서에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 M개의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력한다.
예컨대, 스위칭 구동부(150)는 무작위 신호 발생기에서 발생되는 무작위 신호에 따라, K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 스위칭 구동 신호를 제공할 스위칭 소자를 결정하는 동적 요소 매칭기(dynamic element matching technique)를 포함할 수 있으며, 이 경우라면, K개의 스위칭 소자부(161)에 스위칭 구동 신호가 임의의 순서로 입력되고, 스위칭 소자부(161)의 무작위 스위칭 구동에 따라 출력부(162)의 출력 전류가 변환된다.
여기서, 스위칭 구동부(150)는 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM-3, QM -2, QM -1, QM) 중에서 첫 번째 신호(Q1)를 입력받은 시점에 K개의 스위칭 소자부(161)를 대상으로 하는 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 임의로 결정할 수도 있으며, 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 입력받은 시점마다 K개의 스위칭 소자 중에서 스위칭 구동 신호를 출력할 대상을 임의로 결정할 수도 있다. 스위칭 제어부(140)에서 스위칭 구동부(150)로 제공되는 스위칭 제어 신호의 개수는 M개이며, 이는 양자간에 약속된 고정값에 해당한다. 따라서, 스위칭 제어부(140)는 첫 번째 스위칭 제어 신호(Q1)를 입력받은 시점에 동적 요소 매칭기를 구동하여, K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 M개에 대한 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 한꺼번에 결정할 수 있다. 이처럼, 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 첫 번째 스위칭 제어 신호(Q1)를 입력받은 시점에 결정하게 되면 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)를 입력받은 시점마다 출력 대상을 임의로 결정하는 경우와 비교할 때에 동적 요소 매칭기를 구동하는 회수를 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에서 스위칭 제어부(140)와 스위칭 구동부(150)에 의한 출력 신호의 예시도이다.
이에 나타낸 바와 같이, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(Q1)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 K번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(Q2)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 4번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
아울러, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(Q3)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 5번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(Q4)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 3번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
아울러, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(Q5)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 1번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 스위칭 제어부(140)가 스위칭 제어 신호(QM)를 출력하였을 때에 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 K개의 스위칭 소자부(161) 중에서 2번째의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 도 2에 나타낸 스위칭 구동부(150)에 의한 출력 신호는 예시에 불과하며, 스위칭 구동부(150)는 동적 요소 매칭기의 구동 결과에 따라 이전의 구동 순서와는 무관하게 임의의 순서로 K개의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에 의해 구동되는 스위칭 모듈부(160)의 출력 전류에 대한 파형도이다.
본 발명의 실시예에서는 스위칭 모듈부(160)를 구성하는 K개의 스위칭 소자부(161)를 개별 제어하여 복수의 커런트 셀과 같이 구동한다. 따라서, 종래 기술에서와 같이 스위칭 모듈부(160)를 하나의 커런트 셀과 같이 구동할 때와 비교하면, 미스매치가 발생하더라도 전체에서 발생하지 않고 일부의 스위칭 소자부(161)에서 발생하기 때문에 전류 오차가 최소화된다. 그리고, 출력부(162)의 출력 전류는 도 2에 나타낸 바와 같이 계단파의 상승구간과 같은 출력 특성을 가진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 소자 구동 장치에 채용된 스위칭 모듈부(160)를 종래와 비교한 도면이다. 종래에는 (a)와 같이 하나의 대형 파워 MOS FET로 구현되었으나, 본 발명의 실시예에서는 (b)와 같이 다수의 MOS FET를 채용하여 개별 제어되는 복수의 셀(cell)로 나눈 것이다.
본 발명의 실시예에서는 기준 클럭 신호를 분주시켜 서로 다른 주기를 가지는 N개의 클럭 신호를 생성한 후, 이들이 선택되어 스위칭 제어에 이용되게 함으로써, 클럭 주기에 따라 출력 전류의 상승 시간을 선택하여 임계값까지 올라가는 시간을 정확하게 결정할 수 있다. 또, 사인파의 상승구간과 같은 출력 특성을 가지는 종래 기술과 비교할 때에, 커런트 스파이크의 발생 위험을 낮추어 EMI를 줄인다.
한편, 스위칭 제어부(140)로부터 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)가 출력되고, 스위칭 구동부(150)로 M개의 스위칭 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)가 순차적으로 입력될 때에, 스위칭 구동부(150)는 M개의 스위치 제어 신호(Q1, Q2, Q3, Q4, …, QM -3, QM -2, QM -1, QM)가 입력되었던 순서와 동일하게 스위칭 모듈부(160)에 포함된 K개의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 출력할 수도 있다. 즉, K개의 스위칭 소자부(161)에 순차적으로 스위칭 구동 신호를 인가하여 K개의 스위칭 소자부(161)를 순차적으로 턴온 제어할 수 있다.
그런데, 이렇게 K개의 스위칭 소자부(161)를 매번 순차적으로 구동하다 보면 앞쪽 순번에서 구동되는 스위칭 소자가 뒤쪽 순번에서 구동되는 스위칭 소자보다 더 자주 구동되며, 상대적으로 더 자주 구동되는 스위칭 소자는 그 만큼 고장이 유발될 확률이 높고, 그만큼 스위칭 모듈부(160)가 오동작할 수 있는 확률이 증가한다.
하지만, 스위칭 제어부(140)와 스위칭 모듈부(160)의 사이에 스위칭 구동부(150)를 배치하여, K개의 스위칭 소자부(161)를 무작위로 스위칭 구동하면 특정 순번에서 구동되는 스위칭 소자가 다른 스위칭 소자보다 상대적으로 더 자주 구동되는 것과 같은 부하 편중이 해소되기 때문에 그 만큼 고장이 유발된 확률이 낮고, 그만큼 스위칭 모듈부(160)가 오동작할 수 있는 확률이 감소한다.
또한, 스위칭 모듈부(160)는 K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자부(161)를 포함하며, 이는 스위칭 모듈부(160)에 포함되는 스위칭 소자부가 M개일 때와 비교할 때에 커런트 셀이 추가된 것이라 볼 수 있다.
예컨대, 스위칭 제어부(140)는 M개의 스위칭 제어 신호를 출력하고, 스위칭 모듈부(160)는 2M개(즉, 2M=K)의 스위칭 소자부(161)를 포함하고, 스위칭 구동부(150)는 순차적으로 입력되는 M개의 스위칭 제어 신호를 기초로 하여, 스위칭 모듈부(160)에 포함된 2M개의 스위칭 소자부(161)에게 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 전달할 수 있다. 이 경우라면, 2M개의 스위칭 소자부(161) 중에서 고장이 유발된 스위칭 소자가 존재하는 경우라 할지라도 해당 스위칭 소자가 구동될 확률은 스위칭 소자부(161)가 M개일 때와 비교할 때에 더 낮아지며, 그만큼 스위칭 모듈부(160)의 오동작이 줄어든다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 스위칭 모듈을 구성하는 복수의 스위칭 소자를 개별 제어하여 복수의 커런트 셀과 같이 구동함으로써, 미스매치가 발생하더라도 전류 오차가 최소화되게 하며, 전류의 출력 특성이 계단파의 상승구간 특성을 가지도록 하여 커런트 스파이크의 발생 위험을 낮추어 EMI를 줄인다.
또, K개(단, K는 자연수)의 스위칭 소자 중에서 M개(단, M은 2 이상의 자연수, M≤K)에 대해 그 스위칭 상태를 임의의 순서로 변경함으로써, K개의 스위칭 소자 중에서 고장이 유발된 스위칭 소자가 존재하는 경우라 할지라도 해당 스위칭 소자가 구동될 확률을 낮춤으로써, 그만큼 오동작을 줄인다.
아울러, 기준 클럭 신호를 분주시켜 서로 다른 주기의 클럭 신호를 생성한 후 이들이 선택되어 스위칭 제어에 이용되게 함으로써, 클럭 주기에 따라 출력 전류의 상승 시간을 선택하여 임계값까지 올라가는 시간을 정확하게 결정할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 스위칭 소자 구동 장치 110 : 발진부
120 : 클럭 제어부 130 : 클럭 신호 제공부
140 : 스위칭 제어부 150 : 스위칭 구동부
160 : 스위칭 모듈부 161 : 스위칭 소자부
162 : 출력부

Claims (8)

  1. M개(단, M은 2 이상의 자연수)의 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부와,
    순차적으로 입력되는 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 기초로 하여, K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자 중 M개에 대해 스위칭 상태의 변경을 위한 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력하는 스위칭 구동부와,
    기준 클럭 신호를 생성하는 발진부와,
    입력 신호에 따라, N개(단, N은 자연수)의 클럭 제어 신호를 출력하는 클럭 제어부와,
    상기 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 N개의 클럭 제어 신호에 매칭되는 N개의 클럭 신호를 제공하는 클럭 신호 제공부를 포함하며,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 N개의 클럭 신호에 따라 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 소자 구동 장치.
  2. M개(단, M은 2 이상의 자연수)의 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부와,
    순차적으로 입력되는 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 기초로 하여, K개(단, K는 자연수, M≤K)의 스위칭 소자 중 M개에 대해 스위칭 상태의 변경을 위한 스위칭 구동 신호를 임의의 순서로 출력하는 스위칭 구동부를 포함하며,
    상기 스위칭 구동부는, 상기 M개의 스위칭 제어 신호 중에서 첫 번째 신호를 입력받은 시점에 상기 K개의 스위칭 소자를 대상으로 하는 상기 스위칭 구동 신호의 출력 순서를 임의로 결정하는 스위칭 소자 구동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 구동부는, 상기 스위칭 제어 신호를 입력받은 시점마다 상기 K개의 스위칭 소자 중에서 상기 스위칭 구동 신호를 출력할 대상을 임의로 결정하는 스위칭 소자 구동 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 클럭 제어부는, 상기 입력 신호를 바이너리 코드를 이용해 디코딩하여 상기 N개의 클럭 제어 신호를 생성하는 바이너리 디코더를 포함하는 스위칭 소자 구동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 클럭 신호 제공부는, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 N개의 클럭 제어 신호에 의해 일대일로 인에이블되는 상기 N개의 클럭 신호를 생성하는 클럭 분주기나 N비트 카운터를 포함하는 스위칭 소자 구동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 클럭 신호 제공부의 클럭 출력을 입력 받아 상기 M개의 스위칭 제어 신호를 하나씩 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함하는 스위칭 소자 구동 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 구동부는, 무작위 신호 발생기에서 발생되는 무작위 신호에 따라, 상기 K개의 스위칭 소자 중에서 상기 스위칭 구동 신호를 출력할 대상을 임의로 결정하는 동적 요소 매칭기를 포함하는 스위칭 소자 구동 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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