KR102060204B1

KR102060204B1 - 바이어스 전류의 가변을 이용한 스위칭 방식 전원 장치

Info

Publication number: KR102060204B1
Application number: KR1020130075753A
Authority: KR
Inventors: 조환; 김정현; 공정철
Original assignee: 솔루엠 (허페이) 세미컨덕터 씨오., 엘티디.
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2019-12-27
Also published as: US20150002122A1; US9356594B2; KR20150002205A

Abstract

본 발명은 스위칭 방식 전원 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부; 상기 클럭을 카운트하여 제어신호를 생성하는 클럭 카운터; 사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원; 제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및 상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치와 접지간의 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 를 포함할 수 있다.

Description

바이어스 전류의 가변을 이용한 스위칭 방식 전원 장치{SWITCHING MODE POWER SUPPLY USING VARIABLE BIAS CURRENT}

본 발명은 바이어스 전류의 가변을 이용한 스위칭 방식 전원 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 어댑터(adapter)나 스위칭 방식 전원 장치(Switching Mode Power Supply: SMPS) 등의 전원 장치에서는 부하 상태에 따라 펄스폭 가변(Pulse Width Modulation, 이하 'PWM'이라 함)을 이용하여 전원 변환을 수행하기 위한 파워 스위치를 포함한다.

통상, 전원 장치는, 정류된 입력전압을 받아 온-오프 스위칭 동작으로 사용자가 원하는 레벨의 출력전압을 생성하기 위한 파워 스위치와, 상기 파워 스위치를 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하는 구동 회로를 포함할 수 있다.

기존의 전원 장치는, 상기 파워 스위치의 구동 신호로써, 주기가 일정한 PWM 신호를 이용한다.

이러한 PWM 신호에 의해 동작하는 파워 스위치는, 스위칭 동안에 스위칭 노이즈를 발생시켜서 주변 기기들에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 스위치 제어 장치, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 스위치 제어 방법에 관한 것으로, 바이어스 전류를 주기적으로 가변시킬 수 없고, 바이어스 전류의 가변을 통해서 스위칭 노이즈의 저감 및 전자기파 간섭(ElectroMagnetic Interference. 이하 'EMI'라 함) 특성의 개선을 달성할 수 있는 기술적 사항을 개시하고 있지 않다.

한국 공개특허공보 제2012-0010139호

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 바이어스 전류를 주기적으로 가변시킴으로써, 스위칭 노이즈를 저감시킬 수 있고, 이에 따라 EMI 특성을 개선시킬 수 있는 바이어스 전류의 가변을 이용한 스위칭 방식 전원 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부; 상기 클럭을 카운트하여 제어신호를 생성하는 클럭 카운터; 사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원; 제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및 상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치와 접지간의 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치를 제안한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에서, 상기 PWM 제어부는, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 제1 경로 스위치 신호를 제공하고, 상기 제1 경로 스위치 신호와 역 위상을 갖는 제2 경로 스위치 신호를 제공하도록 이루어질 수 있다.

상기 클럭 카운터는, 상기 클럭의 펄스를 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 상기 제어신호를 생성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 서로 역 위상을 갖는 제1 및 제2 경로 스위치 신호를 포함하는 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부; 상기 클럭을 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 제어신호를 생성하는 클럭 카운터; 사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원; 제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치와 접지간의 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 를 포함하고, 상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 충전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하는 스위칭 방식 전원 장치를 제안한다.

본 발명의 제1 및 제2 기술적인 측면에서, 상기 전류원은, 메인 PMOS 트랜지스터; 정전압 회로부; 및 저항 회로부; 를 포함하고, 상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고, 상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며, 상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖도록 이루어질 수 있다.

상기 전류 미러 회로부의 복수개의 상측 전류 미러부 각각은, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.

상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치를 포함할 수 있다.

상기 경로 스위치 회로부는, 상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및 상기 파워 스위치와 접지 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부; 상기 클럭을 카운트하여 제어신호를 생성하는 클럭 카운터; 사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원; 제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및 상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치에 연결된 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 방전 경로에 병렬로 연결된 복수개의 전류경로중 일부 각각을 선택하는 제2 전류 조절부; 및 상기 제2 전류 조절부와 접지 사이에 연결되어, 상기 전류 미러 회로부와 동일한 전류를 각각 미러링 하는 복수개의 하측 전류 미러부를 포함하는 전류 생성부; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치를 제안한다.

본 발명의 제3 기술적인 측면으로써, 상기 PWM 제어부는, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 제1 경로 스위치 신호를 제공하고, 상기 제1 경로 스위치 신호와 역 위상을 갖는 제2 경로 스위치 신호를 제공하는 스위칭 방식 전원 장치.

또한, 본 발명의 제4 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 서로 역 위상을 갖는 제1 및 제2 경로 스위치 신호를 포함하는 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부; 상기 클럭을 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 제어신호를 생성하는 클럭 카운터; 사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원; 제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치에 연결된 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 상기 제어신호에 따라 상기 방전 경로에 병렬로 연결된 복수개의 전류경로중 일부 각각을 선택하는 제2 전류 조절부; 및 상기 제2 전류 조절부와 접지 사이에 연결되어, 상기 전류 미러 회로부와 동일한 전류를 각각 미러링 하는 복수개의 하측 전류 미러부를 포함하는 전류 생성부; 를 포함하고, 상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 충전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하고, 상기 제2 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 제1 전류 조절부와 동기되어 동작하며, 상기 방전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하는 스위칭 방식 전원 장치를 제안한다.

본 발명의 제3 및 제4 기술적인 측면에서, 상기 전류원은, 메인 PMOS 트랜지스터; 정전압 회로부; 및 저항 회로부; 를 포함하고, 상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고, 상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며, 상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖도록 이루어질 수 있다.

상기 경로 스위치 회로부는, 상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및 상기 파워 스위치와 제2 전류 조절부 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함할 수 있다.

상기 제2 전류 조절부는, 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 제2 전류 조절부는, 상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치를 포함할 수 있다.

상기 전류 생성부는, 상기 전류 미러 회로부에 포함된 제1 PMOS 트랜지스터와 접지 사이에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터; 상기 경로 스위치 회로부와 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제2 NMOS 트랜지스터; 및 상기 제2 전류 조절부의 제1 내지 제k 스위치 각각과 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 바이어스 전류를 주기적으로 가변시킴으로써, 스위치 구동전압 펄스의 상승 에지 및 하강 에지 시점을 분산시켜서 스위칭 노이즈를 저감시킬 수 있고, 이에 따라 EMI 특성을 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제1 구현 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 의 제2 구현 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 클럭 카운터의 동작 설명도이다.
도 5는 도 2의 스위칭 방식 전원 장치의 일부 상세도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 동작 설명예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제1 동작 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제2 동작 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제3 동작 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 경로 스위치 회로부에 의한 충전경로 및 방전경로 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 바이어스 전류 및 스위치 구동전압 펄스의 예시도이다.

이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제1 구현 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치는, PWM 제어부(50), 클럭 카운터(100), 전류원(300), 전류 미러 회로부(410), 제1 전류 조절부(510) 및 경로 스위치 회로부(600)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 PWM 제어부(50)는, 사전에 설정된 클럭(Sclk)을 생성하고, 상기 클럭(Sclk)의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호(SW)를 제공할 수 있다.

일 예로, 상기 PWM 제어부(50)는 상기 부하 상태에 따른 듀티 제어신호를 제공받아, 상기 클럭(Sclk)의 펄스폭을 가변시켜 상기 경로 스위치 신호(SW)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 클럭(Sclk)은 스위칭 주파수를 고려해서 사전에 설정될 수 있다. 상기 경로 스위칭 신호(SW)는 충전경로와 방전경로를 선택하기 위해 제공된다.

상기 클럭 카운터(100)는, 상기 클럭(Sclk)을 카운트하여 제어신호(SC)를 생성할 수 있다. 이때, 상기 제어신호(SC)는 상기 제1 전류 조절부(510)에 포함되는 스위치의 개수에 대응되는 비트수를 포함할 수 있다.

상기 전류원(300)은, 사전에 설정된 기준전압(Vref1)과 저항(R10)에 따라 결정되는 전류(Vref1/R10)를 생성할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 전류원(300)은, 메인 PMOS 트랜지스터(MP10), 기준전압 회로부(310) 및 저항 회로부(320)를 포함할 수 있다.

상기 메인 PMOS 트랜지스터(MP10)는, 사전에 설정된 제1 동작 전압(Vcc1)단에 연결된 소스, 상기 기준전압 회로부(310)에 연결된 드레인 및 상기 전류 미러 회로부(410)에 연결되는 게이트를 포함할 수 있다.

상기 기준전압 회로부(310)는, 상기 기준전압(Vref1)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 메인 PMOS 트랜지스터(MP10)의 드레인에 연결된 반전 입력단 및 출력단을 갖는 연산 증폭기(OP)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 연산 증폭기(OP)의 반전 입력단과 출력단이 서로 연결되어 있어서, 상기 연산증폭기(OP)의 특성상, 상기 연산증폭기(OP)의 출력전압이 상기 기준전압(Vref1)과 동일하게 된다.

상기 저항 회로부(320)는, 상기 기준전압 회로부(310)와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 저항(R10)을 포함할 수 있다.

따라서, 상기 제1 기준전압(Vref1) 및 저항(R10)에 따라, 상기 메인 PMOS 트랜지스터(MP10)를 통해 흐르는 전류(Vref1/R10)가 결정될 수 있다.

상기 전류 미러 회로부(410)는, 제1 동작 전압(Vcc1)단에 연결되어, 상기 전류원(300)의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하여 복수의 전류 경로로 제공할 수 있다.

일 예로, 상기 전류 미러 회로부(410)는 복수개의 제1 내지 제N 상측 전류 미러부(410-1~410-n)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제N 상측 전류 미러부(410-1~410-n) 각각은 상기 메인 PMOS 트랜지스터(MP10)의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 제1 내지 제N 상측 전류 미러부(410-1~410-n) 각각은 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터(MP1~MPn)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터(MP1~MPn) 각각은, 상기 메인 PMOS 트랜지스터(PM10)의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 제공할 수 있다.

여기서, 상기 전류원(300)의 전류를 IS라고 하면, 상기 전류 미러 회로부(410)는, 상기 전류 IS보다 큰 전류를 미러링 하도록 이루어질 수 있다.

예를 들면, 상기 전류원(300)과 전류 미러 회로부(410)간 전류 미러링 비율을 1:100으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 전류 IS가 수μA 라고 하면, 상기 전류 미러 회로부(410)에 의해 미러링 되는 전류는 수백 mA가 될 수 있다. 여기서, 전류 미러링 비율은 트랜지스터의 사이로 설정될 수 있음은 주지의 사항이다.

이러한 전류 미러 비율은, 하나의 예에 불과하므로 이에 한정되지 않고, 적용되는 시스템 환경에 따라 서로 다르게 결정될 수 있다.

상기 제1 전류 조절부(510)는, 상기 제어신호(SC)에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부(410-1~410-n)중 일부 각각을 선택할 수 있다.

일 예로, 상기 제1 전류 조절부(510)는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 상기 복수의 스위치는, 상기 제어신호(SC)에 따라 상기 제1 내지 제n 상측 전류 미러부(410-1~410-n)중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 제1 전류 조절부(510)는 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk, 여기서는 k는 최소 2)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk)는, 상기 제어신호(SC)에 따라 상기 제1 내지 제n 상측 전류 미러부(410-1~410-n)중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부(410-3~410-n) 각각을 선택할 수 있다.

즉, 상기 제1 스위치(SH1)는 상기 제3 상측 전류 미러부(410-3)를, 상기 제2 스위치(SH1)는 상기 제4 상측 전류 미러부(410-4)를, 상기 제3 스위치(SH1)는 상기 제5 상측 전류 미러부(410-5)를 선택할 수 있고, 상기 제k 스위치(SHk)는 상기 제n 상측 전류 미러부(410-n)를 선택할 수 있다.

이에 따라, 제1 내지 제n 상측 전류 미러부(410-1~410-n) 각각은 전류를 미러링 하여 제공하므로, 상기 제1 전류 조절부(510)에 의해 선택되는 개수만큼 전류가 조절될 수 있으며, 상기 제1 전류 조절부(510)의 동작에 따라, 상기 파워 스위치(700)의 충전경로를 통해 충전되는 전압 기울기가 결정될 수 있다.

결국, 상기 충전 기울기가 제1 전류 조절부(510)에 의해 조절되는 전류에 의해 결정되므로, 상기 제1 전류 조절부(510)에서 전류를 가변함에 따라 파워 스위치에 제공되는 스위치 구동전압 펄스의 상승 기울기가 가변될 수 있다.

그리고, 상기 경로 스위치 회로부(600)는, 상기 제1 전류 조절부(510)와 상기 파워 스위치(700) 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부(510)와 파워 스위치(700)간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치(700)와 접지간의 방전 경로를 선택할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 경로 스위치 회로부(600)는, 충전 스위치(610)와 방전 스위치(620)를 포함할 수 있다.

상기 충전 스위치(610)는, 상기 제1 전류 조절부(510)와 상기 파워 스위치(700) 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 충전 경로를 스위칭 할 수 있다. 상기 방전 스위치(620)는, 상기 파워 스위치(700)와 접지 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 방전 경로를 스위칭 할 수 있다.

일 동작 예로, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 상기 충전 스위치(610)가 온되고 상기 방전 스위치(620)가 오프되면, 상기 제1 전류 조절부(510)와 파워 스위치(700)간의 충전 경로가 연결되고, 상기 파워 스위치(700)와 접지간의 방전 경로가 분리될 수 있다. 이와 달리, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 상기 충전 스위치(610)가 오프되고 상기 방전 스위치(620)가 온되면, 상기 제1 전류 조절부(510)와 파워 스위치(700)간의 충전 경로가 분리되고, 상기 파워 스위치(700)와 접지간의 방전 경로가 연결될 수 있다.

한편, 상기 파워 스위치(700)는 상기 경로 스위치 회로부(600)에 의해 제공되는 스위칭 구동 전압펄스에 의해서 동작할 수 있고, 상기 파워 스위치(700)와 제2 동작 전압(Vcc2)단 사이에는 1차 코일(L1)이 연결될 수 있다. 그리고, 상기 파워 스위치(700)와 접지 사이에는 제1 저항(R1)이 연결될 수 있다.

이때, 상기 파워 스위치(700)가 상기 스위칭 구동 전압펄스에 따라 스위칭 동작하고, 이에 따라 상기 1차 코일에서 미도시된 2차 코일로 에너지가 유기될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 의 제2 구현 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치는, PWM 제어부(50), 클럭 카운터(100), 전류원(300), 전류 미러 회로부(410), 제1 전류 조절부(510), 제2 전류 조절부(520), 전류 생성부(420) 및 경로 스위치 회로부(600)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 상기 PWM 제어부(50), 클럭 카운터(100), 전류원(300), 전류 미러 회로부(410) 및 제1 전류 조절부(510)에 대한 동작중, 도 1을 참조하여 설명된 동작과 동일한 동작에 대해서는, 그 중복되는 동작 설명은 생략될 수 있다.

상기 경로 스위치 회로부(600)는, 상기 경로 스위치 신호(SW)에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부(510)와 파워 스위치(700)간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치(700)와 상기 전류 생성부(420)간의 방전 경로를 선택할 수 있다.

상기 제2 전류 조절부(520)는, 상기 제어신호(SC)에 따라, 상기 제1 전류 조절부(510)와 동기되어 동작하며, 상기 방전 경로에 병렬로 연결된 복수개의 전류경로중 일부 각각을 선택할 수 있다.

상기 전류 생성부(420)는 상기 제2 전류 조절부(520)와 접지 사이에 연결되어, 제1 내지 제N 하측 전류 미러부(420-1~420-n)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제N 하측 전류 미러부(420-1~420-n) 각각은, 상기 전류 미러 회로부(410)와 동일한 전류를 각각 미러링 할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 제1 내지 제N 하측 전류 미러부(420-1~420-n) 각각은, 제1 내지 제n NMOS 트랜지스터(MN1~MNn)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)는, 상기 전류 미러 회로부(410)에 포함된 제1 PMOS 트랜지스터(MP1)와 접지 사이에 연결된다. 즉, 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)는, 상기 제1 PMOS 트랜지스터(MP1)의 드레인에 연결된 드레인 및 게이트, 그리고 접지에 연결된 소스를 포함한다. 이때, 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN31)를 통해 흐르는 전류는 상기 제1 PMOS 트랜지스터(MP31)를 통해 흐르는 전류와 동일하다.

다음, 제2 NMOS 트랜지스터(MN2)는, 상기 경로 스위치 회로부(600)와 접지 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제2 NMOS 트랜지스터(MN2)는 상기 경로 스위치 회로부(600)에 연결된 드레인, 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 게이트에 연결된 게이트, 그리고 접지에 연결된 소스를 포함한다. 이때, 상기 제2 NMOS 트랜지스터(MN2)는 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 전류를 미러링 할 수 있다.

그리고, 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터(MN3~MNn)는 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk) 각각과 접지 사이에 연결된다. 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터(MN3~MNn) 각각은 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk) 각각에 연결된 드레인과, 상기 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 게이트에 연결된 게이트 및 접지에 연결된 소스를 포함한다. 이에 따라, 상기 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터(MN3~MNn) 각각은, 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk) 각각에 의해 선택되면, 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 할 수 있다.

상기 전류 생성부(420)와 관련하여, 상기 제2 전류 조절부(520)는 복수의 스위치를 포함할 수 있고, 상기 복수의 스위치 각각은, 상기 제어신호(SC)에 따라 상기 복수개의 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 하측 전류 미러부 각각을 선택할 수 있다.

일 구현 예로, 상기 제2 전류 조절부(520)는, 제1 내지 제k 스위치(SL1~SLk, 여기서는 k는 최소 2)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제k 스위치(SL1~SLk) 각각은, 상기 제어신호(SC)에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 하측 전류 미러부(420-1~420-n)중 사전에 설정된 제3 내지 제n 하측 전류 미러부(420-3~420-n) 각각을 선택할 수 있다.

이에 따라, 제1 내지 제n 하측 전류 미러부(420-1~420-n) 각각은 전류를 미러링 하여 제공하므로, 상기 제2 전류 조절부(520)에 의해 선택되는 개수만큼 전류가 조절될 수 있으며, 상기 제2 전류 조절부(520)의 동작에 따라, 상기 파워 스위치(700)의 방전경로를 통해 방전되는 전압 기울기가 결정될 수 있다.

결국, 상기 방전 기울기가 제2 전류 조절부(520)에 의해 조절되는 전류에 의해 결정되므로, 상기 제2 전류 조절부(520)에서 전류를 가변함에 따라 파워 스위치에 제공되는 스위치 구동전압 펄스의 하강 기울기가 가변될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어부의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 일 구현 예로, 상기 PWM 제어부(50)는, 오실레이터(51), 듀티 제어부(52) 및 반전기(53)를 포함할 수 있다.

상기 오실레이터(51)는, 사전에 설정된 주기를 갖는 펄스열을 포함하는 상기 클럭(Sclk)을 생성할 수 있다.

상기 듀티 제어부(52)는, 상기 듀티 제어신호를 제공받아, 상기 클럭(Sclk)의 펄스폭을 가변시켜 제1 경로 스위치 신호(SW1)를 생성할 수 있다.

그리고, 상기 반전기(53)는 상기 제1 경로 스위치 신호(SW1)를 위상 반전시켜서, 상기 제1 경로 스위치 신호(SW1)의 위상과는 반대 위상을 갖는 제2 경로 스위치 신호(SW2)를 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 클럭 카운터의 동작 설명도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 클럭 카운터(100)는, 상기 클럭(Sclk)의 펄스를 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트(D1~Dk)를 갖는 상기 제어신호(SC)를 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어신호(SC)가 3개의 제1, 제2 및 제3 비트(D3, D2, D1)를 포함하는 경우라면, 상기 클럭 카운터(100)는, 상기 클럭(Sclk)의 펄스마다 업 카운트하여, 상기 제어신호(SC)의 비트 'D3D2D1'을 '000', '001', '010' 등으로 변화시켜 제공할 수 있다.

도 5는 도 2의 스위칭 방식 전원 장치의 일부 상세도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 제1 전류 조절부(510)에 포함된 제1 내지 제k 스위치(SH1~SHk)는, 상기 복수개의 비트(D1~Dk)를 갖는 제어신호(SC)에 의해 스위칭 동작할 수 있다.

예를 들어, 제1 스위치(SH1)는, 상기 제어신호(SC)의 제1 비트(D1)에 의해 동작하고, 제2 스위치(SH1)는, 상기 제어신호(SC)의 제2 비트(D2)에 의해 동작하고, 제k 스위치(SHk)는, 상기 제어신호(SC)의 제k 비트(Dk)에 의해 동작할 수 있다.

이러한 상기 제1 전류 조절부(510)의 동작에 따라 충전경로를 통해 파워 스위치(700)로 제공되는 전류가 가변되고, 결국 충전 전압의 기울기가 가변될 수 있다.

또한, 상기 제2 전류 조절부(520)에 포함된 제1 내지 제k 스위치(SL1~SLk)는, 상기 복수개의 비트(D1~Dk)를 갖는 제어신호(SC)에 의해 스위칭 동작할 수 있다.

예를 들어, 제1 스위치(SL1)는, 상기 제어신호(SC)의 제1 비트(D1)에 의해 동작하고, 제2 스위치(SL2)는, 상기 제어신호(SC)의 제2 비트(D2)에 의해 동작하고, 제k 스위치(SLk)는, 상기 제어신호(SC)의 제k 비트(Dk)에 의해 동작할 수 있다.

이러한 상기 제2 전류 조절부(520)의 동작에 따라 방전경로를 통해 파워 스위치에서 접지로 흐르는 전류가 가변되고, 결국 방전 전압의 기울기가 가변될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 동작 설명 예시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제1 동작 예시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제2 동작 예시도이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원 장치의 제3 동작 예시도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 전류 미러 회로부(210)는 제1 내지 제4 상측 전류 미러부(410-1~410-4)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 상측 전류 미러부(410-1~410-4) 각각은 제1 내지 제4 PMOS 트랜지스터(MP1~MP4)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 전류 조절부(510)는 상기 제어신호(SC)의 비트(D1, D2)에 따라 상기 제1 내지 제4 상측 전류 미러부(410-1~410-4)중 사전에 설정된 제3 및 제4 상측 전류 미러부(410-3,410-4) 각각을 선택하는 제1 및 제2 스위치(SH1~SH2)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전류 생성부(420)는 제1 내지 제4 하측 전류 미러부(420-1~420-4)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 하측 전류 미러부(420-1~420-4) 각각은 제1 내지 제4 NMOS 트랜지스터(MN1~MN4)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 전류 조절부(520)는 상기 제어신호(SC)의 비트(D1, D2)에 따라 상기 제1 내지 제4 하측 전류 미러부(420-1~420-4)중 사전에 설정된 제3 및 제4 하측 전류 미러부(420-3,420-4) 각각을 선택하는 제1 및 제2 스위치(SL1~SL2)를 포함할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 경우에 대해, 도 7 내지 도 9를 참조하여 하기에 그 동작 예를 설명한다.

먼저, 도 7을 참조하면, 상기 제어신호(SC)의 제1 및 제2 비트(D1, D2)가 'O' 및 'O'인 경우, 상기 제1 전류 조절부(510)의 제1 및 제2 스위치(SH1~SH2)가 모두 오프되어, 제3 및 제4 상측 전류 미러부(410-3,410-4)는 연결되지 않는다. 이와 동시에, 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 및 제2 스위치(SL1~SL2)도 모두 오프되어, 제3 및 제4 하측 전류 미러부(420-3,420-4)도 연결되지 않는다.

이때, 상기 제1 상측 전류 미러부(410-1)와 제1 하측 전류 미러부(420-1)를 통해서 상기 전류원(300)에서 미러링 전류가 흐른다.

충전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 온되고 상기 방전 스위치(620)가 오프되면, 상기 제2 상측 전류 미러부(410-2)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에 제공되고, 상기 파워 스위치(700)에 전압이 충전된다.

방전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 오프되고 상기 방전 스위치(620)가 온되면, 상기 제2 하측 전류 미러부(420-2)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 흐르게 되고, 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 전압이 방전된다.

도 7의 경우, 제2 상측 전류 미러부(410-2)를 통하는 전류에 의해 충전 전압의 기울기가 결정되고, 제2 하측 전류 미러부(420-2)를 통하는 전류에 의해 방전 전압의 기울기가 결정된다.

다음, 도 8을 참조하면, 상기 제어신호(SC)의 제1 및 제2 비트(D1, D2)가 '1' 및 'O'인 경우, 상기 제1 전류 조절부(510)의 제1 스위치(SH1)는 온되고 제2 스위치(SH2)는 오프되고, 제3 상측 전류 미러부(410-3)는 연결되고 제4 상측 전류 미러부(410-4)는 연결되지 않는다. 이와 동시에, 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 스위치(SL1)도 온되고 제2 스위치(SL2)는 오프되어, 제3 하측 전류 미러부(420-3)는 연결되고 제4 하측 전류 미러부(420-4)는 연결되지 않는다.

이 경우에도, 상기 제1 상측 전류 미러부(410-1)와 제1 하측 전류 미러부(420-1)를 통해서 상기 전류원(300)에서 미러링 전류가 흐른다.

충전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 온되고 상기 방전 스위치(620)가 오프되면, 상기 제2 및 제3 상측 전류 미러부(410-2,410-3)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에 제공되고, 상기 파워 스위치(700)에 전압이 충전된다.

방전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 오프되고 상기 방전 스위치(620)가 온되면, 상기 제2 및 제3 하측 전류 미러부(420-2,420-3)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 흐르게 되고, 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 전압이 방전된다.

도 8의 경우, 제2 및 제3 상측 전류 미러부(410-2,410-3)를 통하는 전류에 의해 충전 전압의 기울기가 결정되고, 제2 및 제3 하측 전류 미러부(420-2,420-3)를 통하는 전류에 의해 방전 전압의 기울기가 결정되어, 도 7의 경우에 비해 기울기가 크게 된다.

그리고, 도 9를 참조하면, 상기 제어신호(SC)의 제1 및 제2 비트(D1, D2)가 '1' 및 '1'인 경우, 상기 제1 전류 조절부(510)의 제1 및 제2 스위치(SH1)는 모두 온되고, 제3 및 제4 상측 전류 미러부(410-3,410-4)가 모두 연결된다. 이와 동시에, 상기 제2 전류 조절부(520)의 제1 및 제2 스위치(SL1, SL2)도 모두 온되어, 제3 및 제4 하측 전류 미러부(420-3,420-4)도 모두 연결된다.

충전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 온되고 상기 방전 스위치(620)가 오프되면, 상기 제2, 제3 및 제4 상측 전류 미러부(410-2,410-3,410-4)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에 제공되고, 상기 파워 스위치(700)에 전압이 충전된다.

방전 동작시에는, 상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호(SW1, SW2)에 따라 상기 경로 스위치 회로부(600)의 충전 스위치(610)는 오프되고 상기 방전 스위치(620)가 온되면, 상기 제2, 제3 및 제4 하측 전류 미러부(420-2,420-3,420-4)를 통해 흐르는 전류가 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 흐르게 되고, 상기 파워 스위치(700)에서 접지로 전압이 방전된다.

도 9의 경우, 제2, 제3 및 제4 상측 전류 미러부(410-2,410-3,410-4)를 통하는 전류에 의해 충전 전압의 기울기가 결정되고, 제2, 제3 및 제4 하측 전류 미러부(420-2,420-3,420-4)를 통하는 전류에 의해 방전 전압의 기울기가 결정되어, 도 8의 경우에 비해 기울기가 크게 된다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 경로 스위치 회로부에 의한 충전경로 및 방전경로 설명도이다.

도 10을 참조하면, 충전 스위치(610)가 온되는 경우에는, 상기 전류 미러 회로부(410) 및 제1 전류 조절부(510)에 의한 전류에 의해서 파워 스위치(700)로의 전압 충전이 이루어진다. 또한, 방전 스위치(620)가 온되는 경우에는, 제2 전류 조절부(520) 및 전류 생성부(420)에 의한 전류에 의해서 파워 스위치(700)에서 접지로 전압 방전이 이루어진다.

상기 파워 스위치(700)의 충전 기울기는 상기 전류 미러 회로부(410) 및 제1 전류 조절부(510)에 의한 전류에 의해 결정되고, 상기 파워 스위치(700)의 방전 기울기는 제2 전류 조절부(520) 및 전류 생성부(420)에 의한 전류에 의해 결정된다. 게다가, 상기 충전 전압의 기울기 및 방전 전압의 기울기는 상기 제1 및 제2 전류 조절부(510,520)에 의한 전류에 따라 가변될 수 있다.

따라서, 상기 제1 및 제2 전류 조절부(510,520)에서 전류를 조절함에 따라, 상기 파워 스위치(700)의 충전 전압의 기울기 및 방전 전압의 기울기가 조절될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 바이어스 전류 및 스위치 구동전압 펄스의 예시도이다.

도 11을 참조하면, 상기 제1 및 제2 전류 조절부(510,520)에서 파워 스위치에 제공되는 바이어스 전류를 단계적으로 조절함에 따라, 상기 파워 스위치(700)에 공급되는 스위치 구동전압 펄스의 상승 기울기(충전 기울기) 및 하강 기울기(방전 기울기)가 조절될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에서는, 스위치 구동전압 펄스의 상승 기울기(충전 기울기) 및 하강 기울기(방전 기울기)가 조절됨에 따라, 스위치 구동전압 펄스의 주파수는 일정하지만, 스위치 구동전압 펄스의 상승 및 하강 에지의 시점이 분산되는 효과로 인하여 EMI 특성이 개선될 수 있다.

50: PWM 제어부
100: 클럭 카운터
300: 전류원
310: 정전압 회로부
320: 저항 회로부
410: 전류 미러 회로부
420: 전류 생성부
510: 제1 전류 조절부
520: 제2 전류 조절부
600: 경로 스위치 회로부
610: 충전 스위치
620; 방전 스위치
SC: 제어신호
Sclk: 클럭
SW: 경로 스위치 신호
SW1, SW1: 제1 및 제2 경로 스위치 신호
MP10: 메인 PMOS 트랜지스터
MP1~MPn: 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터
MN1~MNn: 제1 내지 제n NMOS 트랜지스터
SH1~SHk: 제1 내지 제k 스위치
SL1~SLk: 제1 내지 제k 스위치

Claims

사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부;
상기 클럭을 카운트하여 제어신호를 생성하는 클럭 카운터;
사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원;
제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및
상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치와 접지간의 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,
상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 제1 경로 스위치 신호를 제공하고, 상기 제1 경로 스위치 신호와 역 위상을 갖는 제2 경로 스위치 신호를 제공하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 클럭 카운터는,
상기 클럭의 펄스를 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 상기 제어신호를 생성하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 전류원은,
메인 PMOS 트랜지스터;
정전압 회로부; 및
저항 회로부; 를 포함하고,
상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고,
상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며,
상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖는 스위칭 방식 전원 장치.
제4항에 있어서, 상기 전류 미러 회로부의 복수개의 상측 전류 미러부 각각은,
상기 메인 PMOS 트랜지스터의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제1항에 있어서, 상기 경로 스위치 회로부는,
상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및
상기 파워 스위치와 접지 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 서로 역 위상을 갖는 제1 및 제2 경로 스위치 신호를 포함하는 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부;
상기 클럭을 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 제어신호를 생성하는 클럭 카운터;
사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원;
제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및
상기 제1 및 제2 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치와 접지간의 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부; 를 포함하고,
상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 충전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하는 스위칭 방식 전원 장치.
제9항에 있어서, 상기 전류원은,
메인 PMOS 트랜지스터;
정전압 회로부; 및
저항 회로부; 를 포함하고,
상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고,
상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며,
상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖는 스위칭 방식 전원 장치.
제10항에 있어서, 상기 전류 미러 회로부의 복수개의 상측 전류 미러부 각각은,
상기 메인 PMOS 트랜지스터의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(여기서, k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제9항에 있어서, 상기 경로 스위치 회로부는,
상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및
상기 파워 스위치와 접지 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부;
상기 클럭을 카운트하여 제어신호를 생성하는 클럭 카운터;
사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원;
제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 상측 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부; 및
상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치에 연결된 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 방전 경로에 병렬로 연결된 복수개의 전류경로중 일부 각각을 선택하는 제2 전류 조절부; 및
상기 제2 전류 조절부와 접지 사이에 연결되어, 상기 전류 미러 회로부와 동일한 전류를 각각 미러링 하는 복수개의 하측 전류 미러부를 포함하는 전류 생성부; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,
상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 제1 경로 스위치 신호를 제공하고, 상기 제1 경로 스위치 신호와 역 위상을 갖는 제2 경로 스위치 신호를 제공하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 클럭 카운터는,
상기 클럭의 펄스를 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 상기 제어신호를 생성하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 전류원은,
메인 PMOS 트랜지스터;
정전압 회로부; 및
저항 회로부; 를 포함하고,
상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고,
상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며,
상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖는 스위칭 방식 전원 장치.
제18항에 있어서, 상기 전류 미러 회로부의 복수개의 상측 전류 미러부 각각은,
상기 메인 PMOS 트랜지스터의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(여기서, k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 경로 스위치 회로부는,
상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및
상기 파워 스위치와 전류 생성부 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 제2 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제15항에 있어서, 상기 제2 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(여기서, k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제19항에 있어서, 상기 전류 생성부는,
상기 전류 미러 회로부에 포함된 제1 PMOS 트랜지스터와 접지 사이에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터;
상기 경로 스위치 회로부와 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제2 NMOS 트랜지스터; 및
상기 제2 전류 조절부의 제1 내지 제k 스위치 각각과 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
사전에 설정된 클럭을 생성하고, 상기 클럭의 펄스폭을 부하에 따라 가변하여 서로 역 위상을 갖는 제1 및 제2 경로 스위치 신호를 포함하는 경로 스위치 신호를 제공하는 PWM 제어부;
상기 클럭을 카운트하여 사전에 설정된 복수개의 비트를 갖는 제어신호를 생성하는 클럭 카운터;
사전에 설정된 전류를 생성하는 전류원;
제1 동작 전압단에 연결되어, 상기 전류원의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 복수개의 전류 미러부를 갖는 전류 미러 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 일부 각각을 선택하는 제1 전류 조절부;
상기 경로 스위치 신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 제1 전류 조절부와 파워 스위치간의 충전 경로 또는 상기 파워 스위치에 연결된 방전 경로를 선택하는 경로 스위치 회로부;
상기 제어신호에 따라 상기 방전 경로에 병렬로 연결된 복수개의 전류경로중 일부 각각을 선택하는 제2 전류 조절부; 및
상기 제2 전류 조절부와 접지 사이에 연결되어, 상기 전류 미러 회로부와 동일한 전류를 각각 미러링 하는 복수개의 하측 전류 미러부를 포함하는 전류 생성부; 를 포함하고,
상기 제1 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 충전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하고, 상기 제2 전류 조절부는, 상기 제어신호의 비트에 따라 상기 제1 전류 조절부와 동기되어 동작하며, 상기 방전 경로로 제공되는 전류를 주기적으로 조절하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 전류원은,
메인 PMOS 트랜지스터;
정전압 회로부; 및
저항 회로부; 를 포함하고,
상기 메인 PMOS 트랜지스터는, 사전에 설정된 제1 동작 전압단에 연결된 소스, 드레인 및 상기 전류 미러 회로부에 연결되는 게이트를 포함하고,
상기 정전압 회로부는, 상기 메인 PMOS 트랜지스터의 드레인과 상기 저항 회로부 사이에 연결되어, 사전에 설정된 정전압을 생성하며,
상기 저항 회로부는, 상기 정전압 회로부와 접지 사이에 연결된 적어도 하나의 저항소자를 갖는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 전류 미러 회로부의 복수개의 상측 전류 미러부 각각은,
메인 PMOS 트랜지스터의 전류를 사전에 설정된 크기를 갖는 전류로 각각 미러링 하는 제1 내지 제n PMOS 트랜지스터를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 제1 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 상측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 상측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(여기서, k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 경로 스위치 회로부는,
상기 제1 전류 조절부와 상기 파워 스위치 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 충전 경로를 스위칭 하는 충전 스위치; 및
상기 파워 스위치와 제2 전류 조절부 사이에 연결되어, 상기 경로 스위치 신호에 따라 방전 경로를 스위칭 하는 방전 스위치; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 제2 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 일부 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 스위치를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제26항에 있어서, 상기 제2 전류 조절부는,
상기 제어신호에 따라 상기 복수개의 제1 내지 제n 하측 전류 미러부중 사전에 설정된 제3 내지 제n 하측 전류 미러부 각각을 선택하는 제1 내지 제k 스위치(여기서, k는 최소 2)를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.
제28항에 있어서, 상기 전류 생성부는,
상기 전류 미러 회로부에 포함된 제1 PMOS 트랜지스터와 접지 사이에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터;
상기 경로 스위치 회로부와 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제2 NMOS 트랜지스터; 및
상기 제2 전류 조절부의 제1 내지 제k 스위치 각각과 접지 사이에 연결되어, 상기 제1 NMOS 트랜지스터의 전류를 미러링 하는 제3 내지 제n NMOS 트랜지스터; 를 포함하는 스위칭 방식 전원 장치.