KR102108478B1 - Module of voltage attenuation and the apparatus and the method for attenuating voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전압 감쇠 모듈과 전압 감쇠 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 인가되는 전원과 전체 출력의 전압차를 이용하여 전하를 공금함으로써 전압 변환의 효율을 개선한 전압 감쇠 모듈과 전압 감쇠 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage attenuation module, a voltage attenuation device, and a method thereof, in particular, a voltage attenuation module and a voltage attenuation device that improves the efficiency of voltage conversion by supplying electric charge by using a voltage difference between the applied power and the entire output, and the same It's about how.
IoT(Internet of Thing’s)와 WSN(Wireless Sensor Network) 관련 전자기기는 대부분 배터리로 구동되는 독립형 시스템이다. 이러한 시스템의 배터리 수명을 연장하기 위해 나노 에너지하베스팅(nano-energy harvesting) 기술이 전력 시스템에 추가되고 있다. 최근의 많은 고에너지 밀도 나노발전기는 수십 볼트의 전압 레벨 범위를 출력하며, 기계적 자극에 따라 전압 레벨이 광범위하게 변환된다. 그러나 전압 레벨을 광범위하게생성하는 하베스터(harvester)는배터리 충전 회로에 직접 연결할 수 없다. Internet of Thing's (IoT) and WSN (Wireless Sensor Network) related electronic devices are mostly battery-powered, standalone systems. To extend the battery life of these systems, nano-energy harvesting technology is being added to power systems. Many recent high-energy-density nanogenerators output a voltage level range of several tens of volts, and the voltage level varies widely according to mechanical stimuli. However, a harvester that produces a wide range of voltage levels cannot be directly connected to the battery charging circuit.
또한 대부분의인덕터 기반 컨버터가전력 전자 분야에 사용되지만 변환비율이 듀티 사이클에 종속된다는 단점을 갖고있기때문에 높은 변환비율을 가지는 경우에는변환효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.In addition, most inductor-based converters are used in the field of power electronics, but have the disadvantage that the conversion rate is dependent on the duty cycle, so that the conversion efficiency is greatly reduced when the conversion rate is high.
그리고, 변환비율이 높은 어플리케이션에서, 종래의 스위치 캐패시터(Switched Capacitor, SC) 기반의 DC-DC 컨버터는 제한된 변환비율만 제공하기 때문에 넓은 입력 전압 범위에서는 사용할 수 없는 한계가 있다.In addition, in an application with a high conversion ratio, a conventional DC-DC converter based on a switched capacitor (SC) provides only a limited conversion ratio, and thus has a limitation that cannot be used in a wide input voltage range.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광범위한 전압 범위에서 변환효율이 높은 변환 비율을 가질 수 있도록 전압 감쇠 모듈과 전압 감쇠 장치 및 그 방법을 제공하기 위함이다. The present invention has been devised to solve the above problems, and is to provide a voltage attenuation module, a voltage attenuation device, and a method so as to have a conversion ratio with a high conversion efficiency over a wide voltage range.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by a person skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈은, 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터;상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐피시터 중 적어도 하나에 전하를 충전하는 전압원;동작 모드에 따라 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬 또는 병렬로 연결하는 스위치부; 상기 동작 모드에 따라 상기 제2 캐패시터에 연결되거나 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 연결되는 제1 출력부 및 상기 동작 모드에 따라, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 선택적으로 연결되는 제2 출력부를 포함할 수 있다.The voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a first capacitor and a second capacitor; a voltage source for charging charge to at least one of the first capacitor and the second capacitor; A switch unit connecting the first capacitor and the second capacitor in series or in parallel; A first output part connected to the second capacitor or the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode, and a first selectively connected to the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode It may include 2 outputs.
본 발명의 일 실시예에 따른스위치부는,제1 충전 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 병렬로 연결하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the switch unit connects the first capacitor and the second capacitor in series in a first charging mode, and parallels the first capacitor and the second capacitor in a second charging mode and an attenuation mode. It may be connected to.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치부는, 상기 전압원과 상기 제 1 캐패시터의 일단 사이에 배치되는 제 1 스위치 및상기 제2 캐패시터의타단과 상기 제1 출력부의 일단 사이에 배치되는 제7 스위치를 포함하며, 상기 제 1 스위치 및 제7 스위치는, 상기 제1 충전 모드 및 상기 제2 충전 모드에서 턴-온 될 수 있다.The switch unit according to an embodiment of the present invention includes a first switch disposed between one end of the voltage source and the first capacitor, and a seventh switch disposed between the other end of the second capacitor and one end of the first output unit. The first switch and the seventh switch may be turned on in the first charging mode and the second charging mode.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치부는, 상기 제1 캐패시터의 일단과 상기 제 2 캐패시터의일단 사이에 배치되는 제 2 스위치를 포함하며,상기 제2 스위치는, 상기 제2 충전 모드 및 상기 감쇠 모드에서 턴-온 될 수 있다.The switch unit according to an embodiment of the present invention includes a second switch disposed between one end of the first capacitor and one end of the second capacitor, wherein the second switch includes the second charging mode and the attenuation mode Can be turned on.
본 발명의 일 실시예에 따른스위치부는, 상기 제2 캐패시터의 일단과 상기 제2 출력부 사이에 배치되는 제3 스위치;상기 제1 캐패시터의타단과 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 배치되는 제4 스위치;상기 제1 캐패시터의타단과 상기 제2 캐패시터의타단 사이에 배치되는 제5 스위치 및상기 제2 캐패시터의타단과 접지 사이에 배치되는 제6 스위치를 포함할 수 있다.A switch unit according to an embodiment of the present invention, a third switch disposed between one end of the second capacitor and the second output unit; A fourth switch disposed between the other end of the first capacitor and one end of the second capacitor Switch; may include a fifth switch disposed between the other end of the first capacitor and the second capacitor, and a sixth switch disposed between the other end of the second capacitor and the ground.
본 발명의 일 실시예에 따른상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치는 상기 감쇠 모드에서 턴-온 될 수 있다.The third switch and the sixth switch according to an embodiment of the present invention may be turned on in the attenuation mode.
본 발명의 일 실시예에 따른상기 제4 스위치는 상기 제1 충전 모드에서 턴-온 되며,본 발명의 일 실시예에 따른상기 제5 스위치는 상기 제2 충전 모드 및 상기 감쇠 모드에서 턴-온 될 수 있다.The fourth switch according to an embodiment of the present invention is turned on in the first charging mode, and the fifth switch according to an embodiment of the present invention is turned on in the second charging mode and the attenuation mode Can be.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 감쇠 방법은 상기 전압 감쇠 모듈의 동작 모드를 확인하는 단계;상기 확인된 동작 모드가 제1 충전 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 상기 제2 캐패시터의타단은 제1 출력부에 연결하며, 상기 제1 캐패시터의 일단에 전압을 인가하는 단계; 및상기 확인된 동작 모드가 감쇠 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 병렬로 연결하고, 상기 제1 캐패시터의 전압 및 상기 제2 캐패시터의 전압을 제2 출력부로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.The voltage attenuation method according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: checking an operation mode of the voltage attenuation module; when the identified operation mode is a first charging mode, the first capacitor and the second capacitor are connected in series. And connecting the other end of the second capacitor to a first output unit, and applying a voltage to one end of the first capacitor; And when the identified operation mode is an attenuation mode, connecting the first capacitor and the second capacitor in parallel, and outputting the voltage of the first capacitor and the voltage of the second capacitor to a second output unit. can do.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 확인된 동작 모드가 제2 충전 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 병렬로 연결하고, 상기 제1 캐패시터의타단 및 제2 캐패시터의타단은 제1 출력부에 연결하며, 상기 제1 캐패시터 일단 및 상기 제2 캐패시터의 일단에 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.When the identified operation mode according to another embodiment of the present invention is the second charging mode, the first capacitor and the second capacitor are connected in parallel, and the other end of the first capacitor and the other end of the second capacitor are It is connected to the output unit, and may include applying a voltage to one end of the first capacitor and the second capacitor.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 감쇠 장치는 동작 모드에 따라 입력 전압을 소정 비율로 감쇠하여 출력하는 복수의 전압 감쇠 모듈들이 직렬 또는 병렬로 연결된 감쇠부; 및상기 감쇠부의 입력 전압과 출력 전압 간의 비에 따라 상기 복수의 전압 감쇠 모듈들 각각의 동작 모드를 결정하는 모드 결정부를 포함하고, 상기 각각의 전압 감쇠 모듈은, 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터;상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐피시터 중 적어도 하나에 전하를 충전하는 전압원;동작 모드에 따라 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬 또는 병렬로 연결하는 스위치부;상기 동작 모드에 따라 상기 제2 캐패시터에 연결되거나 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 연결되는 제1 출력부 및 상기 동작 모드에 따라, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에선택적으로 연결되는 제2 출력부를포함할 수 있다.A voltage attenuation device according to another embodiment of the present invention includes an attenuation unit in which a plurality of voltage attenuation modules output attenuating an input voltage at a predetermined rate according to an operation mode are connected in series or in parallel; And a mode determination unit that determines an operation mode of each of the plurality of voltage attenuation modules according to a ratio between an input voltage and an output voltage of the attenuation unit, wherein each voltage attenuation module includes: a first capacitor and a second capacitor; A voltage source for charging charge to at least one of the first capacitor and the second capacitor; A switch unit for connecting the first capacitor and the second capacitor in series or parallel according to the operation mode; The second capacitor according to the operation mode It may include a first output connected to or connected to the first capacitor and the second capacitor, and a second output selectively connected to the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 모드 결정부는, 제1 충전 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 병렬로 연결할 수 있다.The mode determination unit according to another embodiment of the present invention, the first capacitor and the second capacitor in the first charging mode in series, the first capacitor and the second capacitor in the second charging mode and attenuation mode Can be connected in parallel.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈은 스위치드커패시터 기반이어서, 고전압 나노 발전기를 경제적으로 제작할 수 있다.The voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention is based on a switched capacitor, so that a high voltage nanogenerator can be economically manufactured.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 장치는 전체 출력을 각각의 전압 감쇠 모듈에 연결함으로써 전하가 커패시터단을 통해 출력으로 공급되기 때문에, 계단식(Cascading) 손실을 제거할 수 있어 전압 감쇠 효율을 높일 수 있다.In addition, in the voltage attenuation device according to an embodiment of the present invention, since charge is supplied to the output through the capacitor stage by connecting the entire output to each voltage attenuation module, cascading loss can be eliminated, thereby reducing voltage attenuation efficiency Can increase.
나아가, 감쇠 비율이 상이한 복수의 동작 모드를 제공하고, 임의의 입력과 출력 전압에 대해 최적의 감쇠 비율을 자동적으로 검색하여 감쇠 모듈들의 동작 모드를 결정할 수 있도록 함으로서 넓은 출력 전압 범위에서 높은 효율을 얻을수 있다. Furthermore, by providing a plurality of operation modes with different attenuation ratios, and automatically searching for an optimal attenuation ratio for any input and output voltage, it is possible to determine the operation mode of the attenuation modules, thereby obtaining high efficiency over a wide output voltage range. have.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른전압 감쇠 모듈의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 제1 충전 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 감쇠 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 제2 충전 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전압 감쇠 모듈들이 직렬로 연결된 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전압 감쇠 모듈들이 병렬로 연결된 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 효율성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.1 is a block diagram of a voltage attenuation device according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the operation of the first charging mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation of the attenuation mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the operation of the second charging mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
6A is a block diagram of a voltage attenuation device in which a plurality of voltage attenuation modules are connected in series according to an embodiment of the present invention.
6B is a block diagram of a voltage attenuation device in which a plurality of voltage attenuation modules are connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are simulation results showing the efficiency of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related description items or any one of a plurality of related description items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" to or "connected" to another component, it should be understood that other components may be directly connected or connected to the other component, but may exist in the middle. something to do. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise specified.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이다. 1 is a block diagram of a voltage attenuation device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 장치(100)는 감쇠부(110) 및 모드 결정부(120)를 포함할 수 있다. The
감쇠부(110)는 복수의 감쇠 모듈(111~113)를 포함할 수 있으며, 각각의 감쇠 모듈은 동작 모드에 따라 입력 전압을 소정의 비율로 감압하여 출력하고, 모드 결정부(120)는 입력 전압과 출력 전압의 비율에 기초하여 각각의 전압 감쇠 모듈(111~113)의 동작 모드를 결정한다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠 모듈(111~113)의 동작 모드는 i)제1 충전 모드, ii)제 2충전 모드, iii)감쇠 모드를 포함할 수 있다. The operation modes of the
본 명세서에서, 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드에서는 감쇠 모듈(111~113)에 포함된 캐패시터를 충전시키고, 감쇠 모드에서는 캐패시터에 충전된 전하를 이용하여 전압을 감압한다. 감쇠 모드에서 감압된 전압은캐패시터에 걸린 전압으로 출력부를 통해 출력된다. 이 때, 감쇠 모드에서 감쇠비(또는 감압비)는동작 모드의 종류에 따라 상이하다. In the present specification, in the first charging mode and the second charging mode, the capacitors included in the
명세서 전체에서 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드의 종류는 제1 충전 모드 및 감쇠 모드로 구성된 제1 동작 모드, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드로 구성된 제2 동작 모드로 나뉘어 지칭될 수 있다.Throughout the specification, a type of an operation mode according to an embodiment of the present invention may be referred to as being divided into a first operation mode composed of a first charging mode and an attenuation mode, and a second operation mode composed of a second charging mode and an attenuation mode.
이하에서는, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠 모듈(111)의 구조를 설명한다.Hereinafter, the structure of the damping
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠 모듈(111)는 제 1 캐패시터(250), 제 2 캐패시터(260), 전압원(210), 제1 출력부(230), 제2 출력부(220) 및 스위치부(241~247)를 포함한다. The
전압원(210)은 VIN으로 표시되며, 제1 충전 모드 및 제2 충전모드에서 제 1 캐패시터(250) 및 제 2 캐패시터(260) 중 적어도 하나에 전하를 충전한다. 전압원(210)은 이전 감쇠 모듈의 출력에 해당하거나, 감쇠 모듈의 외부에 위치하는 전압원 일 수 있다. The
스위치부(241~247)는 복수의 스위치로 구성될 수 있으며, 동작 모드에 따라 각각의 스위치가 턴-온 되거나 턴-오프 된다. 스위치부(241~247)는 동작 모드에 따라 제 1 캐패시터(250)와 제 2 캐패시터(260)를 직렬 또는 병렬로 연결하며, 전압원(210), 제1 출력부(230) 및 제2 출력부(220)을 캐패시터에 선택적으로 연결할 수 있다.The
제1 출력부(230)는 Vout으로 표시되며 전압 감쇠 장치(100)의 최종 감쇠 전압을 출력하고, 제2 출력부(220)는 Vout_S으로 표시되며 이후 감쇠 모듈에 입력될 전압을 출력한다.The
제 1 스위치(241)는 전압원(210)과 제 1 캐패시터(250)의 일단(M1) 사이에 배치되며, 1 충전 모드 및 상기 제2 충전 모드에서 턴-온 되고,감쇠 모드에서 턴-오프 된다.The
제 2 스위치(242)는 제1 캐패시터(250)의 일단(M1)과 상기 제 2 캐패시터(260)의 일단(M2) 사이에 배치되며, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 턴-온 되고, 제1 충전 모드에서 턴-오프 된다.The
제 3 스위치(243)는 제2 캐패시터(260)의 일단(M2)과 제2 출력부(Vout_S) 사이에 배치되며, 감쇠 모드에서 턴-온되고, 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드에서는 턴-오프 된다.The
제4 스위치(244)는 제1 캐패시터(250)의 타단(M3)과 제2 캐패시터(260)의 일단(M2) 사이에 배치되며, 제1 충전 모드에서 턴-온 되고 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서는 턴-오프된다.The
제 5스위치(245)는 제1 캐패시터(250)의 타단(M3)과 제2 캐패시터(260)의 타단(M4) 사이에 배치되며, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 턴-온 되고 제1 충전 모드에서는 턴-오프된다.The
제 6 스위치(246)는 제 2캐피시터(260)의 타단(M3)와 접지 사이에 배치되며, 감쇠 모드에서 턴-온되고, 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드에서 턴-오프 된다.The
제7 스위치(247)는 제2 캐패시터(260)의 타단(M4)과 제1 출력부(Vout)의 일단 사이에 배치되며, 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드에서 턴-온 되고, 감쇠 모드에서 턴-오프 된다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 제1 충전 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 감쇠 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 제2 충전 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the operation of the first charging mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a diagram illustrating the operation of the attenuation mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention 5 is a view for explaining the operation of the second charging mode of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 동작 모드에서는 도 3에 도시된 제1 충전 모드의 동작 이후 도 4에 도시된 감쇠 모드의 동작이 이어진다.In the first operation mode according to an embodiment of the present invention, the operation of the attenuation mode illustrated in FIG. 4 is continued after the operation of the first charging mode illustrated in FIG. 3.
제1 충전 모드에서는 제1 스위치(241), 제4 스위치(244) 및 제7 스위치(247)만 턴-온 되고 나머지 스위치들은 턴-오프 된다. 결과적으로 제 1 캐패시터(250)와 제 2 캐패시터(260)가 직렬로 연결되고, 제 1 캐패시터(250)의 일단(M1)에 전압원(210)이 연결되고, 제2 캐패시터(260)의 타단(M4)에 제1 출력부(230)가 연결된다.In the first charging mode, only the
따라서, 제1 캐패시터(250) 및 제2 캐패시터(260)를 합한 전체 캐패시터의 전압은 VIN-Vout이 된다.Therefore, the voltages of the entire capacitors including the
감쇠 모드에서는 제2 스위치(242), 제3 스위치(243), 제5 스위치(245) 및 제6 스위치(246)만 턴-온 되고 나머지 스위치들은 턴-오프 된다.결과적으로 제 1 캐패시터(250)와 제 2 캐패시터(260)가 병렬로 연결된다. In the attenuation mode, only the
그리고 제 1 캐패시터(250)의 일단(M1) 및 제 2 캐패시터(260)의 일단(M2)은 제2 출력부(220)로 연결된고, 제 1 캐패시터(250)의 타단(M3) 및 제 2 캐패시터(260)의 타단(M4)은 접지에 연결된다.And one end (M1) of the
이 경우, 전하량 보존 법칙에 의하여 제 1 캐패시터(250)와 제 2 캐패시터(260)의 양단에 인가되는 전압의 크기는 동일하게 유지되어 제2 출력단(220)의 전압(Vout_S)은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다.In this case, the magnitude of the voltage applied to both ends of the
[수학식 1][Equation 1]
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른제1 동작 모드에서는 상기 수학식 1에 의한 이 적용될 수 있다.Therefore, in the first operation mode according to an embodiment of the present invention, the equation 1 This can be applied.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 동작 모드에서는 도 5에 도시된 제2 충전 모드의 동작 이후 도 4에 도시된 감쇠 모드의 동작이 이어진다.In the second operation mode according to an embodiment of the present invention, the operation of the attenuation mode illustrated in FIG. 4 is continued after the operation of the second charging mode illustrated in FIG. 5.
제2 충전 모드에서는 제1 스위치(241), 제2 스위치(242), 제5 스위치(245) 및 제7 스위치(247)만 턴-온 되고 나머지 스위치들은 턴-오프 된다. In the second charging mode, only the
결과적으로 제 1 캐패시터(250)와 제 2 캐패시터(260)가 병렬로 연결되고, 제 1 캐패시터(250)의 일단(M1) 및 제2 캐패시터(260)의 일단(M2)에 전압원(210)이 연결되고, 제1 캐패시터(250)의 타단(M3) 및 제2 캐패시터(260)의 타단(M4)에 제1 출력부(230, Vout)가연결된다.As a result, the
따라서, 제1 캐패시터(250) 및 제2 캐패시터(260)의 전압은 VIN-Vout이 되는데, 감쇠 모드에서는 제 1 캐패시터(250)의 일단(M1) 및 제 2 캐패시터(260)의 일단(M2)은 제2 출력부(220, Vout_S)로연결되기 때문에 제2 출력부(220)의 전압(Vout_S)은 하기 수학식 2에 의하여 결정된다.Accordingly, the voltages of the
[수학식 2][Equation 2]
각각의 전압 모듈(111~113)의 감쇠 모드는 감쇠부(110)의 입력 전압과 출력 전압의 비에 의하여 결정된다. 예를 들어,전압 모듈이 3개일 때 감쇠 비율에 따른 동작 모드는 다음의 표 1과 같이 결정된다.The attenuation mode of each
[표 1][Table 1]
표 1에서 R1, R2, R3 각각은 전압 모듈(111, 112, 113) 각각에 대응되며, R1, R2, R3에서 1은 제1 동작 모드(제1 충전 모드 후 감쇠 모드로 동작)을 의미하고, R1, R2, R3에서 0은 제2 동작 모드(제2 충전 모드 후 감쇠 모드로 동작)을 의미한다.In Table 1, each of R1, R2, and R3 corresponds to each of the
표 1에서 P는 각각의 전압 모듈(111, 112, 113)이 직렬 또는 병렬로 연결되었는지를 나타내며, 1은 병렬이고 0은 직렬로 연결된 것을 의미한다.In Table 1, P indicates whether each of the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠장치는충전 모드일 때 전체 출력(Vout)을 각각의 전압 감쇠모듈에 연결함으로써, 계단식(Cascading) 손실을 제거할 수 있어 전압 감쇠 효율을 높일 수 있고, 동작 모드를 변경하여 다양한 감쇠 비율을 달성할 수 있다.As described above, the voltage attenuation device according to an embodiment of the present invention can eliminate cascading losses by connecting the entire output V out to each voltage attenuation module when in the charging mode, thereby increasing the voltage attenuation efficiency. In addition, various damping ratios can be achieved by changing the operation mode.
상기 표 1에 개시 감쇠비율에 대한 구체적인 예는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.Specific examples of the starting attenuation ratio in Table 1 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
도 6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전압 감쇠 모듈들이 직렬로 연결된 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전압 감쇠 모듈들이 병렬로 연결된 전압 감쇠 장치에 관한 블록도이다.6A is a block diagram of a voltage attenuation device in which a plurality of voltage attenuation modules are connected in series according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a voltage in which a plurality of voltage attenuation modules according to an embodiment of the present invention are connected in parallel. It is a block diagram of an attenuation device.
보다 구체적으로, 도 6a는 제2 출력부의 전압(Vout_S)이 다음 전압 감쇠 모듈의 입력으로 들어가는 직렬 연결을 나타낸다. 도 6b는 외부 입력 전압(VIN, 210)이 각각의 전압 감쇠 모듈(111 내지 113)에 입력으로 들어가고, 제1 직/병렬 전환 스위치(361) 및 제2 직/병렬 전환 스위치(362)가 온(ON)됨으로써, 제2 출력부의 전압(Vout_S)은 전체 출력 전압(Vout, 230)이 되는 병렬 연결을 나타낸다.More specifically, FIG. 6A shows a series connection in which the voltage V out_S of the second output part enters the input of the next voltage attenuation module. 6B, the external input voltages V IN and 210 enter the respective
도 6a를 참조하여 감쇠비율이 1/11인 경우를 설명한다. 표 1에 도시된 바와 같이 전압 감쇠 모듈(111~113)은 직렬(P=0)로 연결되어 있으며, 제1 전압 감쇠 모듈(111) 및 제2 전압 감쇠 모듈(112)은 제1 동작 모드로 작동하고, 제3 전압 감쇠 모듈(113)은 제2 동작 모드로 작동한다.A case where the damping ratio is 1/11 will be described with reference to FIG. 6A. As shown in Table 1, the
따라서, 제1 전압 감쇠 모듈(111)의 제2 출력부(Vout_S1)의 전압은 제1 동작 모드에 의하여 이며, 제2 전압 감쇠 모듈(112)의 제2 출력부(Vout_S2)의 전압은 제1 동작 모드에 의하여 가 된다. 제3 전압 감쇠 모듈(113)은 제1 출력부(Vout) 및 제2 출력부(Vout_S3)가 단락되고, 제2 동작 모드에 따른 수학식 2에 의하여 제2 출력부(Vout_S3)는을 만족한다.Therefore, the voltage of the second output unit V out_S1 of the first
따라서, 이 되어, 감쇠비율 1/11을 달성할 수 있다.therefore, This can achieve the damping ratio 1/11.
도 6b를 참조하여 감쇠비율이 1/3인 경우를 설명한다. 표 1에 도시된 바와 같이 전압 감쇠 모듈(111~113)은 병렬(P=1)로 연결되어 있으며 모두 제1 동작 모드로 작동한다.A case where the damping ratio is 1/3 will be described with reference to FIG. 6B. As shown in Table 1, the
따라서, 제3 전압 감쇠 모듈(113)의 제1 출력부(Vout)는 제2 출력부(Vout_S3)의 전압()과 같으므로, 을 만족한다. 즉, 감쇠비율 1/3을 달성할 수 있다.Accordingly, the first output unit V out of the third
한편, 본 발명의 일 실예에 따른 스위치들은 45V까지 견딜 수 있는 고전압 트랜지스터를 사용하여 구현되었다.Meanwhile, switches according to an embodiment of the present invention are implemented using a high voltage transistor capable of withstanding up to 45V.
트랜지스터는 반대 위상의 중첩되지 않는 클럭(Clock)으로 구동된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 스위칭 손실을 제한하기 위해 출력전압(VBAT)으로 클럭 스윙 값을 유지하는데, 저전압 클럭은 다른 전위에 있는 트랜지스터에 직접적으로 적용될 수 없다. 이 문제를 극복하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 알려진 방식인 Cross coupled level shifter방식이 채택되는데, PMOS를 구동하기 위해서는 P형 레벨 시프터(level shifter)를 사용한다.The transistor is driven by a non-overlapping clock (Clock) of the opposite phase. According to an embodiment of the present invention, a clock swing value is maintained at an output voltage (VBAT) to limit switching loss, and a low voltage clock cannot be directly applied to transistors at different potentials. To overcome this problem, in one embodiment of the present invention, a cross coupled level shifter method, which is a known method, is adopted. In order to drive a PMOS, a P-type level shifter is used.
일반적인 전력 전자 애플리케이션에 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 적합성을 보기 위해, 1.5mA 부터 42mA까지의 부하 전류 (ILOAD) 범위에서 시뮬레이션이 실행되었다. 플라잉커패시터의 경우 오프 칩(OFF-chip)커패시터가 선택되었고,오프 칩 플라잉캐패시터는 2.5μF의 값으로 설정되었다. 오프 칩 플라잉캐패시터는 몇 pF 오더의 기생 캐패시턴스를가지는데, 이로 인해 생기는 효과를 고려하기 위해 각 플라잉커패시터의 상단 및 하단에 5pF의 기생 캐패시턴스가추가되었다.In order to see the suitability of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention in a typical power electronics application, simulations were performed in the load current (I LOAD ) range from 1.5mA to 42mA. In the case of the flying capacitor, an off-chip capacitor was selected, and the off-chip flying capacitor was set to a value of 2.5 μF. Off-chip flying capacitors have a parasitic capacitance of several pF orders, and 5 pF of parasitic capacitances are added to the top and bottom of each flying capacitor to take into account the effect of this.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈의 효율성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.7 and 8 are simulation results showing the efficiency of the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈에 42mA의 일정한 전류(ILOAD), 입력 전압(VIN)은 12V에서 42V로 점진적 변경,출력 전압(VOUT) = 5V 조건에서, 효율성을 실험한 결과이다. 도 7을 참조하면,본 발명에 따른 전압 감쇠 모듈은 85.7 %의 피크 효율을 가지며, 전체 전압 범위에서 효율이 80.8 % 이상임을 확인할 수 있다.7 is a constant current (I LOAD ) of 42mA in the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention, the input voltage (V IN ) is gradually changed from 12V to 42V, in the condition of output voltage (V OUT ) = 5V, efficiency It is the result of experiment. Referring to FIG. 7, it can be seen that the voltage attenuation module according to the present invention has a peak efficiency of 85.7%, and the efficiency is 80.8% or more in the entire voltage range.
도 8은본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈에 1.5mA로 제한된 전류(ILOAD), 입력 전압(VIN)은 12V에서42V로 점진적 변경, 출력 전압(VOUT) = 5V조건에서, 효율성을 실험한 결과이다. 도 8을 참조하면,본 발명에 따른 전압 감쇠 모듈은 전체 전압 범위에서 83 % 이상의 효율과 88.2 %의 피크 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 모듈은 전류가 작은 경우에도 높은 효율을 가지는 것을 알 수 있다.8 is a voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention, the current (I LOAD ) limited to 1.5mA, the input voltage (V IN ) is gradually changed from 12V to 42V, the output voltage (V OUT ) = 5V, efficiency It is the result of experiment. Referring to FIG. 8, it can be seen that the voltage attenuation module according to the present invention has an efficiency of 83% or more and a peak efficiency of 88.2% in the entire voltage range. That is, it can be seen that the voltage attenuation module according to an embodiment of the present invention has high efficiency even when the current is small.
고 에너지 밀도 나노 발전기의 경우 출력 전류 범위는 수 밀리 암페어인 반면, 일반적인 전력 전자 애플리케이션에서는 출력 전류 범위가 수 mA에서 40mA범위를 가진다. 따라서, 수 mA ~ 42mA의 부하 전류 범위를 가지는 본 발명에 따른 컨버터는 전력전자 애플리케이션에서 이상적인 다음 단계 컨버터가 될 수 있으며, 고전압 나노발전기인터페이스, IOT 및 WSN 애플리케이션을 위한 배터리 에도 적합하다. For high-energy-density nanogenerators, the output current range is several milliamps, while in typical power electronics applications, the output current ranges from several mA to 40 mA. Thus, the converter according to the invention, with a load current range of several mA to 42 mA, can be an ideal next step converter in power electronics applications, and is also suitable for batteries for high voltage nanogenerator interfaces, IOT and WSN applications.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 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 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 전압 감쇠 장치
110 :감쇠부
120 : 모드 결정부
111~113 : 제1 감쇠 모듈 ~ 제3 감쇠 모듈
210 :전압원
220 : 제2 출력부
230 : 제1 출력부
240 :스위치부
250 : 제1 캐패시터
260 : 제2 캐패시터100: voltage attenuation device
110: damping part
120: mode determination unit
111 ~ 113: 1st damping module ~ 3rd damping module
210: voltage source
220: second output
230: first output unit
240: switch unit
250: first capacitor
260: second capacitor
Claims (9)
제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터;
상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐피시터 중 적어도 하나에 전하를 충전하는 전압원;
동작 모드에 따라 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬 또는 병렬로 연결하는 스위치부;
상기 동작 모드에 따라 상기 제2 캐패시터에 연결되거나 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 연결되는 제1 출력부 및
상기 동작 모드에 따라, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에선택적으로 연결되는 제2 출력부를포함하는 전압 감쇠 모듈.In the voltage attenuation module,
A first capacitor and a second capacitor;
A voltage source that charges at least one of the first capacitor and the second capacitor;
A switch unit connecting the first capacitor and the second capacitor in series or in parallel according to an operation mode;
A first output part connected to the second capacitor or to the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode, and
A voltage attenuation module including a second output part selectively connected to the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode.
제1 충전 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 모듈.According to claim 1, wherein the switch unit,
The voltage attenuation module, wherein the first capacitor and the second capacitor are connected in series in the first charging mode, and the first capacitor and the second capacitor are connected in parallel in the second charging mode and the attenuation mode.
상기 스위치부는, 상기 전압원과 상기 제 1 캐패시터의 일단 사이에 배치되는 제 1 스위치 및
상기 제2 캐패시터의타단과 상기 제1 출력부의 일단 사이에 배치되는 제7 스위치를 포함하며,
상기 제 1 스위치 및 제7 스위치는, 상기 제1 충전 모드 및 상기 제2 충전 모드에서 턴-온 되는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 모듈.According to claim 2,
The switch unit may include a first switch disposed between one end of the voltage source and the first capacitor, and
And a seventh switch disposed between the other end of the second capacitor and one end of the first output unit,
The first switch and the seventh switch, the voltage attenuation module, characterized in that turned on in the first charging mode and the second charging mode.
상기 스위치부는, 상기 제1 캐패시터의 일단과 상기 제 2 캐패시터의일단 사이에 배치되는 제 2 스위치를 포함하며,
상기 제2 스위치는, 상기 제2 충전 모드 및 상기 감쇠 모드에서 턴-온 되는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 모듈.According to claim 2,
The switch unit includes a second switch disposed between one end of the first capacitor and one end of the second capacitor,
The second switch, the voltage attenuation module, characterized in that the turn-on in the second charging mode and the attenuation mode.
상기 스위치부는,
상기 제2 캐패시터의 일단과 상기 제2 출력부 사이에 배치되는 제3 스위치;
상기 제1 캐패시터의타단과 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 배치되는 제4 스위치;
상기 제1 캐패시터의타단과 상기 제2 캐패시터의타단 사이에 배치되는 제5 스위치 및
상기 제2캐패시터의타단과 접지 사이에 배치되는 제6 스위치를 포함하며,
상기 제3 스위치및 상기 제6 스위치는 상기 감쇠 모드에서 턴-온 되고,
상기 제4 스위치는 상기 제1 충전 모드에서 턴-온 되며,
상기 제5 스위치는 상기 제2 충전 모드 및 상기 감쇠 모드에서 턴-온 되는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 모듈.According to claim 2,
The switch unit,
A third switch disposed between one end of the second capacitor and the second output unit;
A fourth switch disposed between the other end of the first capacitor and one end of the second capacitor;
A fifth switch disposed between the other end of the first capacitor and the other end of the second capacitor, and
And a sixth switch disposed between the other end of the second capacitor and ground,
The third switch and the sixth switch are turned on in the attenuation mode,
The fourth switch is turned on in the first charging mode,
Wherein the fifth switch is turned on in the second charging mode and the attenuation mode.
상기 전압 감쇠 모듈의 동작 모드를 확인하는 단계;
상기 확인된 동작 모드가 제1 충전 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 상기 제2 캐패시터의타단은 제1 출력부에 연결하며, 상기 제1 캐패시터의 일단에 전압을 인가하는 단계 및
상기 확인된 동작 모드가 감쇠 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 병렬로 연결하고, 상기 제1 캐패시터의 전압 및 상기 제2 캐패시터의 전압을 제2 출력부로 출력하는 단계를 포함하는 전압 감쇠 방법.A method for attenuating a voltage in a voltage attenuation module including a switch for connecting the first capacitor in series or in parallel according to an operation mode with the first capacitor and the second capacitor,
Checking an operation mode of the voltage attenuation module;
When the checked operation mode is the first charging mode, the first capacitor and the second capacitor are connected in series, the other end of the second capacitor is connected to the first output unit, and one end of the first capacitor is connected. Applying a voltage and
And when the identified operation mode is an attenuation mode, connecting the first capacitor and the second capacitor in parallel, and outputting the voltage of the first capacitor and the voltage of the second capacitor to a second output unit. Voltage attenuation method.
상기 확인된 동작 모드가 제2 충전 모드인 경우, 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 병렬로 연결하고, 상기 제1 캐패시터의타단 및 제2 캐패시터의타단은 제1 출력부에 연결하며, 상기 제1 캐패시터 일단 및 상기 제2 캐패시터의 일단에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 방법.The method of claim 6,
When the checked operation mode is the second charging mode, the first capacitor and the second capacitor are connected in parallel, and the other end of the first capacitor and the other end of the second capacitor are connected to a first output unit, and the And applying voltage to one end of the first capacitor and one end of the second capacitor.
상기 감쇠부의 입력 전압과 출력 전압 간의 비에 따라 상기 복수의 전압 감쇠 모듈들 각각의 동작 모드를 결정하는 모드 결정부를 포함하고,
상기 각각의 전압 감쇠 모듈은,
제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터;
상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐피시터 중 적어도 하나에 전하를 충전하는 전압원;
동작 모드에 따라 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬 또는 병렬로 연결하는 스위치부;
상기 동작 모드에 따라 상기 제2 캐패시터에 연결되거나 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 연결되는 제1 출력부 및
감쇠 모드에서, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 연결되는 제2 출력부를포함하는 전압 감쇠 장치.An attenuation unit in which a plurality of voltage attenuation modules that attenuate and output the input voltage at a predetermined rate according to the operation mode are connected in series or in parallel; And
And a mode determination unit for determining an operation mode of each of the plurality of voltage attenuation modules according to a ratio between an input voltage and an output voltage of the attenuation unit.
Each voltage attenuation module,
A first capacitor and a second capacitor;
A voltage source for charging charge to at least one of the first capacitor and the second capacitor;
A switch unit connecting the first capacitor and the second capacitor in series or in parallel according to an operation mode;
A first output part connected to the second capacitor or to the first capacitor and the second capacitor according to the operation mode, and
In the attenuation mode, the voltage attenuation device including a second output connected to the first capacitor and the second capacitor.
제1 충전 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 직렬로 연결하고, 제2 충전 모드 및 감쇠 모드에서 상기 제 1 캐패시터와 상기 제 2 캐패시터를 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 전압 감쇠 장치.The method of claim 8, wherein the mode determination unit,
The voltage attenuating device, wherein the first capacitor and the second capacitor are connected in series in the first charging mode, and the first capacitor and the second capacitor are connected in parallel in the second charging mode and the attenuation mode.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180117928A (en) | 2017-04-20 | 2018-10-30 | 엘에스산전 주식회사 | Power converting apparatus |
Non-Patent Citations (2)
Title |
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"A 28 nm FDSOI Integrated Reconfigurable Switched-Capacitor Based Step-Up DC-DC Converter With 88% Peak Efficiency"(2015.7.) * |
"A Systematic USFG Design Approach for Integrated Reconfigurable Switched-Capacitor Power Converters"(2011.11.) * |
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