KR102231317B1 - 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치 - Google Patents

전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102231317B1
KR102231317B1 KR1020130156526A KR20130156526A KR102231317B1 KR 102231317 B1 KR102231317 B1 KR 102231317B1 KR 1020130156526 A KR1020130156526 A KR 1020130156526A KR 20130156526 A KR20130156526 A KR 20130156526A KR 102231317 B1 KR102231317 B1 KR 102231317B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
unit
output
regulator
filter circuit
Prior art date
Application number
KR1020130156526A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150069869A (ko
Inventor
연평우
문성우
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130156526A priority Critical patent/KR102231317B1/ko
Priority to US14/566,113 priority patent/US9590496B2/en
Publication of KR20150069869A publication Critical patent/KR20150069869A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102231317B1 publication Critical patent/KR102231317B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/05—Capacitor coupled rectifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

본 발명은 제어 신호에 따라 입력단으로 제공되는 입력 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛, 출력 전압을 피드백하기 위해 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛, 분배된 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛, 및 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하여 제어 신호를 생성하는 필터 유닛을 포함하는 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치를 제공한다. 본 발명의 전압 레귤레이터에서 필터링되는 노이즈는 입력 전압에 포함되는 노이즈가 패스 유닛과 전압 분배 유닛을 통해 에러 증폭 유닛으로 전달되어 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 입력 전압의 특정 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 이로써, 좀 더 안정적인 전압을 출력하는 전압 레귤레이터 및 전력 전달 장치가 제공될 수 있다.

Description

전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치{VOLTAGE REGULATOR AND POWER DELIVERING DEVICE THEREWITH}
본 발명은 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 입력 전압에 포함되는 노이즈(Noise)를 필터링(Filtering)하기 위한 전압 레귤레이터와 그것을 포함하는 전력 전달 장치에 관한 것이다.
전압 레귤레이터는 전자 장치 또는 그것의 구성 요소에 안정적으로 전력을 공급하기 위해 사용된다. 전압 레귤레이터는 선형 레귤레이터와 스위칭(Switching) 레귤레이터로 분류된다. 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)는 스위칭 레귤레이터의 한 종류이다. 직류-직류 변환기는 높은 변환 효율을 갖는다. 그러나, 직류-직류 변환기의 출력 전압은 선형 레귤레이터의 출력 전압에 비해 많은 노이즈를 포함한다.
로우-드랍아웃(Low-dropout, 이하 LDO) 레귤레이터는 선형 레귤레이터의 한 종류이다. LDO 레귤레이터는 낮은 변환 효율을 갖지만, 빠른 응답 속도를 갖는다. 또한, LDO 레귤레이터의 출력 전압은 직류-직류 변환기의 출력 전압에 비해 적은 양의 노이즈를 포함한다. 따라서, 직류-직류 변환기의 단점을 보완하기 위해 LDO 레귤레이터가 사용될 수 있다. 특히, LDO 레귤레이터는 노이즈에 민감한 장치 또는 높은 성능으로 구동되어야 하는 장치에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
공급 전원 잡음 제거율(Power Supply Rejection Ratio, 이하 PSRR)은 입력 전압 잡음 대 출력 전압 잡음의 비율이다. PSRR은 특정 주파수 대역에서 전압 레귤레이터에 의해 입력 전압 잡음이 효과적으로 차단되어 안정적으로 전압이 공급되는 정도를 나타내는 지표로 사용된다. 전압 레귤레이터의 입력 전압에 노이즈가 포함되는 경우, 전압 레귤레이터의 출력 전압은 노이즈로 인해 일정한 값을 유지하지 못한다. 특히, 선형 레귤레이터의 폐회로 루프의 이득 교점 주파수(Gain Crossover Frequency)보다 큰 수백 kHz 또는 수 MHz 이상의 고주파 대역에서, 선형 레귤레이터의 입력 전압 잡음이 효과적으로 차단되지 못한다. 따라서, 고주파 대역에서 안정적인 출력 전압을 형성하는 것이 어렵다.
고주파 대역에서 선형 레귤레이터의 PSRR 특성을 향상시키기 위한 방법이 몇 가지 있다. 선형 레귤레이터의 입력단에 프리-필터(Pre-filter)를 연결하고 출력단에 포스트-필터(Post-filter)를 연결하는 방법, 그리고 복수의 선형 레귤레이터를 직렬로 연결하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에 따르면, 소자의 수 및 크기가 늘어나서 전압 레귤레이터를 실장하기 위한 보드의 면적이 늘어난다. 피드-포워드(Feed-forward) 리플을 제거하는 방법도 있으나, 이 방법에 따르면 전압 레귤레이터를 구현하기 위한 칩의 면적이 늘어나고 설계 복잡도가 증가한다. 나아가, 필터링의 대상이 되는 주파수 대역을 필요에 따라 선택하는 것이 어렵다.
노이즈를 필터링하기 위한 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치가 제공된다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 레귤레이터 또는 전력 전달 장치는 칩 또는 보드의 면적에 따라 유연하게 설계될 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시 예에 따라 필터링의 대상이 되는 주파수 대역은 필요에 따라 선정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터는 제어 신호에 따라, 입력단으로 제공되는 입력 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛; 출력 전압을 피드백하기 위해 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛; 분배된 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하여 제어 신호를 생성하는 필터 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 필터링되는 노이즈는 입력 전압에 포함되는 노이즈가 패스 유닛과 전압 분배 유닛을 통해 에러 증폭 유닛으로 전달되어 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 패스 유닛은 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 제어 신호는 NMOS 트랜지스터의 게이트 단자로 제공되고, 입력 전압은 NMOS 트랜지스터의 일단으로 제공되고, 출력 전압은 NMOS 트랜지스터의 타단으로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 전압 분배 유닛은 직렬로 연결된 제 1 분배 저항 및 제 2 분배 저항을 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 출력 전압은 제 1 분배 저항의 일단 및 제 2 분배 저항의 일단 중 어느 하나로 인가되고, 분배된 전압은 제 1 분배 저항의 양단 전압 및 제 2 분배 저항의 양단 전압 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 에러 증폭 유닛은 반전 단자, 비반전 단자, 및 출력 단자를 갖는 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 분배된 전압은 반전 단자로 제공되고, 기준 전압은 비반전 단자로 제공되고, 비교 신호는 출력 단자에서 출력될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 필터 유닛은 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛과 같은 칩 위에 배치되는 온-칩 필터 회로일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛을 포함하는 칩의 외부에서 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 필터 유닛은 에러 증폭 유닛의 출력단에 일단이 연결되는 제 1 저항과 제 1 커패시터, 제 1 저항의 타단과 제 1 커패시터의 타단 사이에 직렬로 연결되는 제 2 저항과 제 2 커패시터, 제 1 저항의 타단에 일단이 연결되는 제 3 저항, 제 1 커패시터의 타단과 제 3 저항의 타단 사이에 연결되는 제 3 커패시터, 및 제 3 저항의 타단의 전압을 완충하여 제어 신호를 출력시키기 위한 버퍼를 포함하는 대역 소거 필터 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역 또는 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛에 의해 결정되는 루프 이득 대역과 중첩되지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치는 충전 전압에 기초하여 배터리로 제공될 충전 전류를 생성하는 충전기; 정류된 전압에 기초하여 충전 전압을 출력하기 위한 벅 컨버터; 제 1 작동 전압에 기초하여 출력 전압을 출력하기 위한 로우-드랍아웃 레귤레이터; 정류된 전압에 기초하여 제 1 작동 전압 및 벅 컨버터의 작동을 위한 제 2 작동 전압을 생성하는 고전압 선형 레귤레이터; 및 송신단에서 제공된 교류 전압을 정류하여 정류된 전압을 출력하기 위한 정류 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 로우-드랍아웃 레귤레이터는 제어 신호에 따라, 입력단으로 제공되는 제 1 작동 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛; 출력 전압을 피드백하기 위해 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛; 분배된 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하여 제어 신호를 생성하는 필터 유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 필터링되는 노이즈는 제 1 작동 전압에 포함되는 노이즈가 패스 유닛과 전압 분배 유닛을 통해 에러 증폭 유닛으로 전달되어 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 필터 유닛은 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛과 같은 칩 위에 배치되는 온-칩 필터 회로일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛을 포함하는 칩의 외부에서 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역 또는 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 패스 유닛, 전압 분배 유닛, 및 에러 증폭 유닛에 의해 결정되는 로우-드랍아웃 레귤레이터의 루프 이득 대역과 중첩되지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치는 입력 전압을 제공받고, 제공받은 입력 전압에 기초하여 조정 전압이 출력되도록 제어하는 스위칭 신호를 제공받고, 제공받은 스위칭 신호에 따라 조정 전압을 출력하기 위한 직류-직류 변환기; 제어 신호에 따라, 입력단으로 제공되는 출력된 조정 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛; 출력 전압을 피드백하기 위해 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛; 분배된 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하여 제어 신호를 생성하는 필터 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 필터링되는 노이즈는 출력된 조정 전압에 포함되는 노이즈가 패스 유닛과 전압 분배 유닛을 통해 에러 증폭 유닛으로 전달되어 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 입력 전압에 의해 전압 레귤레이터 내부의 루프에 포함된 노이즈가 필터링될 수 있다. 따라서, 입력 전압의 특정 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 즉, 입력 전압의 특정 주파수 성분에 의해 발생한 노이즈의 영향이 감소할 수 있다. 이로써, 좀 더 안정적인 전압을 출력하는 전압 레귤레이터 및 전력 전달 장치가 제공될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전압 레귤레이터 또는 전력 전달 장치는 작은 면적의 칩 또는 보드 위에서도 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일반적인 전압 레귤레이터가 갖는 PSRR 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 PSRR 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예의 필터 유닛이 가질 수 있는 구성을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 또 다른 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치를 포함하는 전력 공급 시스템의 수신단이 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예의 로우-드랍아웃 레귤레이터가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예의 전력 공급 시스템의 송신단과 수신단이 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 발명의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 발명은 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 발명을 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 발명을 전달하기 위한 설명이다. 따라서 본 발명의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 발명의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반적으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시 예가 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터(100)는 패스 유닛(110), 전압 분배 유닛(130), 에러 증폭 유닛(150), 및 필터 유닛(170)을 포함할 수 있다.
패스 유닛(110)은 입력 전압(Vin)을 제공받을 수 있다. 예로서, 입력 전압(Vin)은 외부의 전력 공급 장치로부터 직접 제공될 수 있다. 또는, 입력 전압(Vin)은 다른 전압 레귤레이터 또는 전력 전달 장치로부터 제공될 수 있다. 패스 유닛(110)은 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있다. 제어 신호(CTRL)는 입력 전압(Vin)에 기초하여 출력 전압(Vout)이 출력되도록 제어하는 신호이다. 패스 유닛(110)은 제공받은 제어 신호(CTRL)에 따라 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
전압 분배 유닛(130)은 출력 전압(Vout)이 출력되는 노드에 연결될 수 있다. 그리고, 전압 분배 유닛(130)은 출력 전압(Vout)을 분배할 수 있다. 전압 분배 유닛(130)은 분배된 전압(Vdiv)을 에러 증폭 유닛(150)으로 피드백시킬 수 있다. 즉, 전압 분배 유닛(130)은 출력 전압(Vout)을 피드백하기 위해 출력 전압(Vout)을 분배할 수 있다.
에러 증폭 유닛(150)은 분배된 전압(Vdiv)을 제공받을 수 있다. 그리고, 에러 증폭 유닛(150)은 기준 전압(Vref)을 제공받을 수 있다. 에러 증폭 유닛(150)은 비교 신호(CMPR)를 출력할 수 있다. 비교 신호(CMPR)는 분배된 전압(Vdiv)과 기준 전압(Vref)의 크기 비교 결과에 기초하여 생성될 수 있다.
필터 유닛(170)이 없는 경우, 비교 신호(CMPR)는 제어 신호(CTRL)로서 패스 유닛(110)에 바로 제공될 수 있다. 예로서, 분배된 전압(Vdiv)이 기준 전압(Vref)보다 작은 경우, 비교 신호(CMPR)는 출력 전압(Vout)의 값을 증가시키도록 패스 유닛(110)을 제어할 수 있다. 그리고, 분배된 전압(Vdiv)이 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 비교 신호(CMPR)는 출력 전압(Vout)의 값을 감소시키도록 패스 유닛(110)을 제어할 수 있다. 그런데, 입력 전압(Vin)에 노이즈가 포함되는 경우, 패스 유닛(110), 전압 분배 유닛(130), 및 에러 증폭 유닛(150)에 의해 형성된 루프에서의 신호 흐름에 따라, 비교 신호(CMPR)에 노이즈가 포함될 수 있다. 이 경우, 비교 신호(CMPR)가 패스 유닛(110)을 적절하게 제어하지 못할 수 있다. 결과적으로, 패스 유닛(110)이 불안정한 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다. 필터 유닛(170)은 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈를 필터링하기 위해 사용될 수 있다. 필터 유닛(170)이 사용되면 안정된 출력 전압(Vout)이 출력될 수 있다.
필터 유닛(170)은 비교 신호(CMPR)를 제공받을 수 있다. 필터 유닛(170)은 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제어 신호(CTRL)를 생성할 수 있다. 필터 유닛(170)에 의해 필터링되는 노이즈는 입력 전압(Vin)에 포함되는 노이즈가 패스 유닛(110)과 전압 분배 유닛(130)을 통해 에러 증폭 유닛(150)으로 전달되어 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈일 수 있다.
예로서, 필터 유닛(170)은 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 회로를 포함할 수 있다. 또는, 필터 유닛(170)은 대역 소거 필터(Band Reduction Filter) 회로를 포함할 수 있다. 필터 유닛(170)에 포함되는 필터 회로의 차단 특성에 따라 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈가 필터링될 수 있다. 이로써, 필터 유닛(170)에 포함되는 필터 회로의 차단 특성에 대응하는 주파수 성분의 노이즈의 세기가 감쇄될 수 있다. 필터 유닛(170)의 사용에 의해 얻어지는 효과는 도 2 및 도 3에 대한 설명에서 더 자세히 언급된다.
실시 예로서, 필터 유닛(170)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로 또는 대역 소거 필터 회로는 패스 유닛(110), 전압 분배 유닛(130), 및 에러 증폭 유닛(150)과 같은 칩(Chip) 위에 배치되는 온-칩 필터 회로일 수 있다. 이 경우, 출력 전압(Vout) 단자는 칩의 외부에서 접근 가능하도록 구성될 수 있다.
도 2는 일반적인 전압 레귤레이터가 갖는 PSRR 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2의 그래프의 가로축(FREQUENCY, Hz)은 전압 레귤레이터에 인가되는 입력 전압이 갖는 주파수 성분 값을 나타낸다. 도 2의 그래프의 세로축(PSRR, dB)은 전압 레귤레이터의 공급 전원 잡음 제거율(Power Supply Rejection Ratio, 이하 PSRR) 값을 나타낸다. PSRR 값이 0에 가까울수록 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 좋지 않음을 의미한다.
입력 전압의 100kHz 이하의 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 전압 레귤레이터의 루프 이득(Loop Gain) 특성에 기초하여 결정된다. 반면, 입력 전압의 1MHz 이상의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 주로 전압 레귤레이터 외부의 소자에 의해 결정된다. 특히, 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 부하 커패시터의 기생 인덕턴스 성분의 영향을 많이 받을 수 있다. 따라서, 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 입력 전압의 고주파 성분에 대해 더 취약하다. 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이, 입력 전압의 1MHz 이상의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 입력 전압의 100kHz 이하의 주파수 대역에 대한 것보다 좋지 않다.
그런데, 고주파 성분을 갖는 노이즈가 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함될 수 있다. 예컨대, 전압 레귤레이터가 정류된 교류 전압을 직접 전달받는 경우, 전압 레귤레이터의 입력 전압은 리플(Ripple)을 포함할 수 있다. 또는, 전압 레귤레이터의 입력 전압이 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)로부터 제공되는 경우, 직류-직류 변환기의 스위칭(Switching)에 의한 노이즈가 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함될 수 있다. 나아가, 자기 공명을 이용하는 무선 충전 송신단으로부터 교류 전압이 전달되는 경우, 공진 주파수의 조화(Harmonics) 성분을 갖는 노이즈가 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함될 수 있다. 리플, 스위칭에 의한 노이즈, 그리고 공진 주파수의 조화 성분을 갖는 노이즈는 고주파 성분의 노이즈일 수 있다.
따라서, 리플, 스위칭에 의한 노이즈, 그리고 공진 주파수의 조화 성분을 갖는 노이즈 중 적어도 하나가 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함되면, 전압 레귤레이터는 불안정한 출력 전압을 출력할 수 있다. 필터 유닛(170, 도 1 참조)은 전압 레귤레이터가 좀 더 안정된 출력 전압을 출력하도록 하기 위해 사용된다. 특히, 필터 유닛(170)은 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 좋지 않은 주파수 대역에 대응하는 주파수 성분을 갖는 노이즈를 필터링하기 위해 사용될 수 있다.
즉, 필터 유닛(170)은, 리플, 스위칭에 의한 노이즈, 그리고 공진 주파수의 조화 성분을 갖는 노이즈와 같이, 고주파 성분의 노이즈를 필터링하기 위한 필터 회로를 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 필터 유닛(170)은 저주파 통과 필터 회로를 포함할 수 있다. 또는, 필터 유닛(170)은 대역 소거 필터 회로를 포함할 수 있다. 그러나, 이 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시이다. 필터 유닛(170)은 저주파 성분의 노이즈를 필터링하기 위해 저주파 차단 필터 회로를 포함하도록 구성될 수도 있을 것이다. 본 발명의 기술 사상은 이상의 실시 예로 제한되지 않음이 명백하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 PSRR 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 3은 필터 유닛(170, 도 1 참조)을 포함하는 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 PSRR 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
그래프 G110은 필터 유닛(170)을 포함하지 않은 전압 레귤레이터의 PSRR 특성을 나타낸다. 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이, 입력 전압의 1MHz 이상의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 입력 전압의 100kHz 이하의 주파수 대역에 대한 것보다 좋지 않다.
그래프 G130은 차단 주파수(Cut-off Frequency)가 530kHz인 저주파 통과 필터 회로를 포함하는 필터 유닛(170)을 포함하는 전압 레귤레이터의 PSRR 특성을 나타낸다. 저주파 통과 필터 회로의 차단 특성에 기초하여 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함되는 고주파 성분의 노이즈가 필터링된다. 그 결과, 그래프 G110의 경우와 비교했을 때, 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상되었다.
그래프 G150은 차단 주파수가 50kHz인 저주파 통과 필터 회로를 포함하는 필터 유닛(170)을 포함하는 전압 레귤레이터의 PSRR 특성을 나타낸다. 그래프 G110의 경우 및 그래프 G130의 경우와 비교했을 때, 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상되었다. 그래프 G130 및 그래프 G150에 따르면, 입력 전압의 1.6MHz 성분에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 약 -24dB 내지 -12dB만큼 향상되었다. 그리고, 입력 전압의 13.56MHz 성분에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 약 -39dB 내지 -11dB만큼 향상되었다.
저주파 통과 필터의 차단 주파수의 값이 낮을수록 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 더 많이 향상될 수 있다. 그러나, 저주파 통과 필터의 차단 주파수의 값이 지나치게 낮으면 전압 레귤레이터의 루프 이득도 감소할 수 있다. 따라서, 필터 유닛(170)에 포함되는 필터 회로의 차단 주파수는 전압 레귤레이터의 루프 이득이 받는 영향을 고려하여 설정되어야 한다.
예컨대, 필터 유닛(170)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역은 전압 레귤레이터의 루프 이득 대역과 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 이 설정에 따르면, 전압 레귤레이터의 루프 이득이 받는 영향을 최소화하면서, 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상되면 전압 레귤레이터는 안정적인 출력 전압을 출력할 수 있다.
도 3의 그래프에서, 필터 유닛(170)이 포함하는 필터 회로가 저주파 통과 필터 회로인 경우가 설명되었다. 그러나, 필터 유닛(170)은 전압 레귤레이터의 입력 전압의 특정 주파수 대역의 성분을 차단하기 위한 대역 소거 필터 회로를 포함할 수 있다. 대역 소거 필터 회로의 차단 특성에 기초하여 전압 레귤레이터의 입력 전압에 포함되는 고주파 성분의 노이즈가 필터링될 수 있다. 이로써, 입력 전압의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(170)에 포함되는 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 전압 레귤레이터의 루프 이득 대역과 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 다만, 필터 유닛(170)은 저주파 성분의 노이즈를 필터링하기 위해 저주파 차단 필터 회로를 포함하도록 구성될 수도 있을 것이다. 즉, 필터 유닛(170)은 필요에 따라 다양한 구성을 갖는 필터 회로를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터(200)는 패스 유닛(210), 전압 분배 유닛(230), 에러 증폭 유닛(250), 및 필터 유닛(270)을 포함할 수 있다. 패스 유닛(210), 전압 분배 유닛(230), 에러 증폭 유닛(250), 및 필터 유닛(270)의 구성과 기능에는 도 1의 패스 유닛(110), 전압 분배 유닛(130), 에러 증폭 유닛(150), 및 필터 유닛(170)의 구성과 기능이 각각 포함될 수 있다. 패스 유닛(210), 전압 분배 유닛(230), 에러 증폭 유닛(250), 및 필터 유닛(270)의 구성과 기능에 관한 자세한 설명은 도 1에 대한 설명과 중복되는 범위에서 생략된다.
실시 예로서, 에러 증폭 유닛(250)의 출력단과 패스 유닛(210)의 입력단이 칩의 외부에서 접근 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 필터 유닛(270)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로 또는 대역 소거 필터 회로는 패스 유닛(210), 전압 분배 유닛(230), 및 에러 증폭 유닛(250)을 포함하는 칩의 외부에서 구성될 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(270)은 개별 소자(Discrete Element)를 이용하여 칩과 별개로 구성될 수 있다. 별개로 구성된 필터 유닛(270)은 에러 증폭 유닛(250)의 출력단과 패스 유닛(210)의 입력단에 연결될 수 있다.
이 실시 예에 따르면, 패스 유닛(210), 전압 분배 유닛(230), 및 에러 증폭 유닛(250)에 의해 형성된 루프의 특성이 유지되면서도, 특정 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터(200)의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 나아가, 이 실시 예에 따르면, 전압 레귤레이터(200)는 칩 또는 보드의 면적에 따라 유연하게 설계될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예의 필터 유닛이 가질 수 있는 구성을 나타낸 개념도이다. 필터 유닛(170 또는 270)은 에러 증폭 유닛(도 1의 150, 또는 도 4의 250 참조)에서 생성된 비교 신호(CMPR)를 제공받을 수 있다. 그리고, 필터 유닛(170 또는 270)은 제어 신호(CTRL)를 생성하여 패스 유닛(도 1의 110, 또는 도 4의 210 참조)으로 제공할 수 있다. 제어 신호(CTRL)는 필터 유닛(170 또는 270)에 포함되는 필터 회로의 차단 특성에 기초하여 비교 신호(CMPR)에 포함되는 노이즈를 제거함으로써 생성될 수 있다.
실시 예로서, 필터 유닛(170 또는 270)은 대역 소거 필터 회로를 포함할 수 있다. 필터 유닛(170 또는 270)이 대역 소거 필터 회로를 포함하는 경우, 대역 소거 필터 회로는 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2), 제 3 커패시터(C3), 그리고 버퍼(BUFF)를 포함할 수 있다.
실시 예로서, 제 1 저항(R1)의 일단은 에러 증폭 유닛(150 또는 250)의 출력단에 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(C1)의 일단 역시 에러 증폭 유닛(150 또는 250)의 출력단에 연결될 수 있다. 제 2 저항(R2)과 제 2 커패시터(C2)는 제 1 저항(R1)의 타단과 제 1 커패시터(C1)의 타단 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제 3 저항(R3)의 일단은 제 1 저항(R1)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(C3)는 제 1 커패시터(C1)의 타단과 제 3 저항(R3)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 나아가, 버퍼(BUFF)는 제 3 저항(R3)의 타단에 연결될 수 있다. 이로써, 버퍼(BUFF)는 제 3 저항(R3)의 타단의 전압을 완충하여 출력할 수 있다. 제어 신호(CTRL)는 버퍼(BUFF)에 의해 출력되는 전압에 대응할 수 있다.
이 실시 예에서, 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2), 및 제 3 커패시터(C3) 각각의 소자 값을 조절하여 대역 소거 필터 회로의 소거 대역이 조정될 수 있다. 이 실시 예에 따르면, 비교 신호(CMPR)에 포함되는 노이즈 중 대역 소거 필터 회로의 소거 대역에 대응하는 주파수 성분의 노이즈가 필터링될 수 있다. 이로써, 대역 소거 필터 회로의 소거 대역에 대응하는 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다.
특히, 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 전압 레귤레이터의 루프 이득 대역과 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 이 설정에 따르면, 전압 레귤레이터의 루프 이득이 받는 영향을 최소화하면서, 특정 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 전압 레귤레이터의 PSRR 특성이 향상되면 전압 레귤레이터는 안정적인 출력 전압을 출력할 수 있다.
다만, 도 5에 나타난 필터 유닛(170 또는 270)의 구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시이다. 예컨대, 필터 유닛(170 또는 270)은 수동 소자(Passive Element)만으로 구성된 필터 회로를 포함할 수도 있다. 또는, 필터 유닛(170 또는 270)은 다른 종류의 필터 회로나 다른 구성을 갖는 필터 회로를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술 사상은 도 5에 나타난 사항으로 한정되지 않음이 명백하다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터가 가질 수 있는 또 다른 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 레귤레이터(300)는 패스 유닛(310), 전압 분배 유닛(330), 에러 증폭 유닛(350), 및 필터 유닛(370)을 포함할 수 있다. 패스 유닛(310), 전압 분배 유닛(330), 에러 증폭 유닛(350), 및 필터 유닛(370)의 구성과 기능에는 도 1 또는 도 4의 패스 유닛(110, 210), 전압 분배 유닛(130, 230), 에러 증폭 유닛(150, 250), 및 필터 유닛(170, 270)의 구성과 기능이 각각 포함될 수 있다. 패스 유닛(310), 전압 분배 유닛(330), 에러 증폭 유닛(350), 및 필터 유닛(370)의 구성과 기능에 관한 자세한 설명은 도 1 및 도 4에 대한 설명과 중복되는 범위에서 생략된다.
실시 예로서, 패스 유닛(310)은 NMOS 트랜지스터(M110)를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, NMOS 트랜지스터(M110)는 각각 드레인(Drain) 단자와 소스(Source) 단자인 두 단자, 그리고 게이트(Gate) 단자를 포함할 수 있다. 제어 신호(CTRL)는 NMOS 트랜지스터(M110)의 게이트 단자로 제공될 수 있다. 입력 전압(Vin)은 NMOS 트랜지스터(M110)의 일단으로 제공될 수 있다. 출력 전압(Vout)은 NMOS 트랜지스터(M110)의 타단으로 전달될 수 있다.
위 실시 예에서, NMOS 트랜지스터(M110)의 게이트 단자로 제공되는 제어 신호(CTRL)의 레벨에 따라 NMOS 트랜지스터(M110)의 일단에서 타단으로 흐르는 전류의 양이 제어될 수 있다. 출력 전압(Vout)은 제어 신호(CTRL)에 따라 입력 전압(Vin)에 기초하여 출력될 수 있다. 특히, 비교 신호(CMPR)에 포함되는 노이즈가 필터 유닛(170)에 의해 필터링되는 경우, NMOS 트랜지스터(M110)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압의 변화량이 감소할 수 있다. 따라서, 비교 신호(CMPR)에 포함되는 노이즈가 필터링되는 경우, NMOS 트랜지스터(M110)의 드레인 전류의 변화량이 감소할 수 있다. 결과적으로, 필터 유닛(370)에 포함되는 필터 회로의 차단 대역에 대응하는 주파수 대역에 대한 전압 레귤레이터(300)의 PSRR 특성이 향상될 수 있다.
실시 예로서, 전압 분배 유닛(330)은 제 1 분배 저항(RD1)과 제 2 분배 저항(RD2)을 포함할 수 있다. 제 1 분배 저항(RD1)과 제 2 분배 저항(RD2)은 직렬로 연결될 수 있다. 이 실시 예에서, 출력 전압(Vout)은 제 1 분배 저항(RD1)의 일단으로 제공될 수 있다. 그러나, 출력 전압(Vout)은 제 2 분배 저항(RD2)의 일단으로 제공될 수도 있다. 출력 전압(Vout)이 제 1 분배 저항(RD1)의 일단으로 제공되는 경우, 제 2 분배 저항(RD2)의 일단은 접지될 수 있다.
분배된 전압(Vdiv)은 제 1 분배 저항(RD1)의 양단 전압일 수 있다. 또는, 분배된 전압(Vdiv)은 제 2 분배 저항(RD2)의 양단 전압일 수 있다. 예로서, 제 1 분배 저항(RD1)의 타단은 제 2 분배 저항(RD2)의 타단과 연결될 수 있다. 이 예에서, 분배된 전압(Vdiv)은 제 1 분배 저항(RD1)의 타단과 제 2 분배 저항(RD2)의 타단이 서로 연결되는 노드에서 출력될 수 있다.
위 실시 예에서, 출력 전압(Vout)은 제 1 분배 저항(RD1)과 제 2 분배 저항(RD2)에 나뉘어 인가될 수 있다. 특히, 제 1 분배 저항(RD1) 양단의 전압 크기와 제 2 분배 저항(RD2) 양단의 전압 크기는 제 1 분배 저항(RD1)의 값과 제 2 분배 저항(RD2)의 값에 비례한다. 이 경우, 분배된 전압(Vdiv)의 크기는 제 2 분배 저항(RD2) 양단의 전압 크기와 같을 수 있다. 즉, 분배된 전압(Vdiv)은 출력 전압(Vout) 값의 일부에 대응하는 값을 가질 수 있다.
실시 예로서, 에러 증폭 유닛(350)은 연산 증폭기(355)를 포함할 수 있다. 연산 증폭기(355)는 반전 단자, 비반전 단자, 및 출력 단자를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 분배된 전압(Vdiv)은 연산 증폭기(355)의 반전 단자로 제공될 수 있다. 그리고, 기준 전압(Vref)은 연산 증폭기(355)의 비반전 단자로 제공될 수 있다. 나아가, 비교 신호(CMPR)는 연산 증폭기(355)의 출력 단자에서 출력될 수 있다.
위 실시 예에서, 연산 증폭기(355)는 반전 단자에 인가된 전압의 레벨과 비반전 단자에 인가된 전압의 레벨을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. 즉, 연산 증폭기(355)는 분배된 전압(Vdiv)과 기준 전압(Vref ,2)의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호(CMPR)를 생성할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 입력 전압(Vin)에 노이즈가 포함되는 경우 비교 신호(CMPR)는 노이즈를 포함할 수 있다. 노이즈를 포함하는 비교 신호(CMPR)가 NMOS 트랜지스터(M110)의 게이트 단자로 직접 제공되는 경우 불안정한 출력 전압(Vout)이 출력될 수 있다. 비교 신호(CMPR)에 포함되는 노이즈를 필터링하기 위해 필터 유닛(370)이 사용된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치를 포함하는 전력 공급 시스템의 수신단이 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 전력 공급 시스템(1000)의 수신단(Rx)은 전력 전달 장치(1100), 배터리(1155), 및 무선/디지털 회로 블록(1199)을 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시 예의 전력 전달 장치(1100)는 정류 유닛(1110), 벅 컨버터(1130), 충전기(1150), 고전압 선형 레귤레이터(1170), 및 로우-드랍아웃(Low-dropout, 이하 LDO) 레귤레이터(1190)를 포함할 수 있다.
이하의 설명에서, 전력 공급 시스템(1000)은 자기 공명을 이용하는 무선 충전 시스템인 것으로 가정된다. 그러나, 이 가정은 발명의 이해를 돕기 위한 예시이다. 전력 공급 시스템(1000)은 다른 형태 또는 다른 종류의 시스템일 수 있음이 명백하다.
정류 유닛(1110)은 전력 공급 시스템(1000)의 송신단(Tx)으로부터 교류 전압(Vac)을 제공받을 수 있다. 정류 유닛(1110)은 제공된 교류 전압(Vac)을 정류(Rectifying)할 수 있다. 정류 유닛(1110)은 정류된 전압(Vrect)을 출력할 수 있다.
벅 컨버터(Buck Converter, 1130)는 정류된 전압(Vrect)을 인가받을 수 있다. 벅 컨버터(1130)는 정류된 전압(Vrect)에 기초하여 충전 전압(Vcharge)을 출력할 수 있다. 벅 컨버터(1130)는 고전압 선형 레귤레이터(1170)에 의해 생성된 제 2 작동 전압(Vop,2)에 의해 작동할 수 있다.
벅 컨버터(1130)는 직류-직류 변환기의 한 종류이다. 벅 컨버터(1130)는 값이 크게 변동하는 정류된 전압(Vrect)을 비교적 안정된 값을 갖는 충전 전압(Vcharge)으로 변환(Converting)할 수 있다. 예컨대, 5V 내지 20V 사이에서 변동하는 값을 갖는 정류된 전압(Vrect)은 벅 컨버터(1130)를 거쳐, 5V 전후에서 변동하는 값을 갖는 충전 전압(Vcharge)으로 변환될 수 있다.
충전기(1150)는 충전 전압(Vcharge)에 기초하여 충전 전류(Icharge)를 생성할 수 있다. 충전 전류(Icharge)는 배터리(1155)로 제공될 수 있다. 충전 전류(Icharge)에 의해 배터리(1155) 내부에 충전된 전하의 양이 증가할 수 있다.
고전압 선형 레귤레이터(1170)는 정류된 전압(Vrect)을 인가받을 수 있다. 고전압 선형 레귤레이터(1170)는 정류된 전압(Vrect)에 기초하여 LDO 레귤레이터(1190)의 작동을 위한 제 1 작동 전압(Vop ,1)을 생성할 수 있다. 또한, 고전압 선형 레귤레이터(1170)는 정류된 전압(Vrect)에 기초하여 벅 컨버터(1130)의 작동을 위한 제 2 작동 전압(Vop ,2)을 생성할 수 있다.
전력 전달 장치(1100)는 전력을 배터리(1155)로부터 공급받지 않는다. 따라서, 전력 전달 장치(1100)의 작동을 위한 전력 공급 장치가 별도로 구비되어야 한다. 고전압 선형 레귤레이터(1170)는 전력 전달 장치(1100)의 작동을 위한 전력 공급 장치의 역할을 수행할 수 있다. 특히, 고전압 선형 레귤레이터(1170)는 값이 크게 변동하는 정류된 전압(Vrect)을 비교적 안정된 값을 갖는 제 1 작동 전압(Vop ,1) 및 제 2 작동 전압(Vop ,2)으로 변환할 수 있다. 예컨대, 5V 내지 20V 사이에서 변동하는 값을 갖는 정류된 전압(Vrect)은 고전압 선형 레귤레이터(1170)를 거쳐, 5V 전후에서 변동하는 값을 갖는 제 1 작동 전압(Vop ,1) 및 제 2 작동 전압(Vop ,2)으로 변환될 수 있다. 전력 공급 시스템(1000)이 자기 공명을 이용하는 무선 충전 시스템인 경우, 제 1 작동 전압(Vop ,1)과 제 2 작동 전압(Vop ,2)은 공진 주파수의 조화 성분을 갖는 노이즈를 포함할 수 있다.
LDO 레귤레이터(1190)는 고전압 선형 레귤레이터(1170)에 의해 생성된 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 의해 작동할 수 있다. 나아가, LDO 레귤레이터(1190)는 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 기초하여 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다. LDO 레귤레이터(1190)에서 출력된 출력 전압(Vout)은 무선/디지털 회로 블록(1199)으로 인가될 수 있다. 무선/디지털 회로 블록(1199)은 출력 전압(Vout)에 의해 작동할 수 있다. 무선/디지털 회로 블록(1199)은 전력 공급 시스템(1000)의 송신단(Tx)으로 전압 제어 신호(V_CON)를 송신할 수 있다. 전압 제어 신호(V_CON)에 관한 설명은 도 9에 대한 설명과 함께 언급된다.
LDO 레귤레이터(1190)가 사용되지 않으면 노이즈를 포함하는 제 1 작동 전압(Vop ,1)이 무선/디지털 회로 블록(1199)으로 직접 인가된다. 그런데, 무선/디지털 회로 블록(1199)은 노이즈에 민감하다. 노이즈는 무선/디지털 회로 블록(1199)의 통신 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 제 1 작동 전압(Vop ,1)이 무선/디지털 회로 블록(1199)으로 직접 인가되면 무선/디지털 회로 블록(1199)의 통신 성능이 떨어질 수 있다.
제 1 작동 전압(Vop ,1)에 포함되는 노이즈의 세기를 감쇄시키기 위해, 쵸크 인덕터를 포함하는 필터 회로가 사용될 수 있다. 그런데, 쵸크 인덕터의 큰 부피 때문에, 쵸크 인덕터를 포함하는 필터 회로는 소형 전자 장치에 사용되기 어렵다. 쵸크 인덕터를 포함하는 필터 회로 대신 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190)가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190)를 사용함으로써 전력 전달 장치(1100)의 크기가 감소할 수 있다.
본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190)는 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 포함되는 노이즈를 필터링하여 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다. 이로써, 무선/디지털 회로 블록(1199)은 통신 성능의 저하 없이 작동할 수 있다. 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190)가 가질 수 있는 구성은 도 8에 대한 설명과 함께 언급된다.
도 8은 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190)는 패스 유닛(1191), 전압 분배 유닛(1193), 에러 증폭 유닛(1195), 및 필터 유닛(1197)을 포함할 수 있다.
패스 유닛(1191)은 제 1 작동 전압(Vop ,1)을 제공받을 수 있다. 그리고, 패스 유닛(1191)은 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있다. 제어 신호(CTRL)는 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 기초하여 출력 전압(Vout)이 출력되도록 제어하는 신호이다. 패스 유닛(1191)은 제공받은 제어 신호(CTRL)에 따라 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
전압 분배 유닛(1193)은 출력 전압(Vout)이 출력되는 노드에 연결될 수 있다. 그리고, 전압 분배 유닛(1193)은 출력 전압(Vout)을 분배할 수 있다. 전압 분배 유닛(1193)은 분배된 전압(Vdiv)을 에러 증폭 유닛(1195)으로 피드백시킬 수 있다. 즉, 전압 분배 유닛(1193)은 출력 전압(Vout)을 피드백하기 위해 출력 전압(Vout)을 분배할 수 있다. 분배된 전압(Vdiv)은 출력 전압(Vout) 값의 일부에 대응하는 값을 가질 수 있다.
에러 증폭 유닛(1195)은 분배된 전압(Vdiv)을 인가받을 수 있다. 그리고, 에러 증폭 유닛(1195)은 기준 전압(Vref)을 인가받을 수 있다. 에러 증폭 유닛(1195)은 비교 신호(CMPR)를 출력할 수 있다. 비교 신호(CMPR)는 분배된 전압(Vdiv)과 기준 전압(Vref)의 크기 비교 결과에 기초하여 생성될 수 있다. 예로서, 에러 증폭 유닛(1195)은 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 의해 작동할 수 있다.
필터 유닛(1197)은 비교 신호(CMPR)를 제공받을 수 있다. 그런데, 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 노이즈가 포함되는 경우, 패스 유닛(1191), 전압 분배 유닛(1193), 및 에러 증폭 유닛(1195)에 의해 형성된 루프에서의 신호 흐름에 따라, 비교 신호(CMPR)에 노이즈가 포함될 수 있다. 필터 유닛(1197)은 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제어 신호(CTRL)를 생성할 수 있다. 이로써, 안정된 출력 전압(Vout)이 출력될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 대한 설명에서 필터 유닛(1197)의 사용에 의해 얻어지는 효과가 언급되었다. 예로서, 필터 유닛(1197)은 제 1 작동 전압(Vop ,1)에 의해 작동할 수 있다.
예로서, 필터 유닛(1197)은 저주파 통과 필터 회로를 포함할 수 있다. 또는, 필터 유닛(1197)은 대역 소거 필터 회로를 포함할 수 있다. 필터 유닛(1197)에 포함되는 필터 회로의 차단 특성에 따라 비교 신호(CMPR)에 포함된 노이즈가 필터링될 수 있다. 이로써, 필터 유닛(1197)에 포함되는 필터 회로의 차단 특성에 대응하는 주파수 성분의 노이즈의 세기가 감쇄될 수 있다.
실시 예로서, 필터 유닛(1197)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로 또는 대역 소거 필터 회로는 패스 유닛(1191), 전압 분배 유닛(1193), 및 에러 증폭 유닛(1195)과 같은 칩 위에 배치되는 온-칩 필터 회로일 수 있다. 다른 실시 예로서, 필터 유닛(1197)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로 또는 대역 소거 필터 회로는 패스 유닛(1191), 전압 분배 유닛(1193), 및 에러 증폭 유닛(1195)을 포함하는 칩의 외부에서 구성될 수 있다. 도 4에 대한 설명에서 이 실시 예의 개념 및 효과가 언급되었다.
실시 예로서, 필터 유닛(1197)에 포함되는 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역 또는 대역 소거 필터의 소거 대역은 LDO 레귤레이터(1190)의 루프 이득 대역과 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 이 설정에 따르면, LDO 레귤레이터(1190)의 루프 이득이 받는 영향을 최소화하면서, 제 1 작동 전압(Vop ,1)의 특정 주파수 대역에 대한 LDO 레귤레이터(1190)의 PSRR 특성이 향상될 수 있다. 도 3에 대한 설명에서 이 실시 예의 개념 및 효과가 언급되었다.
이 실시 예에 따르면, 전력 전달 장치(1100, 도 7 참조)는 초크 인덕터를 포함하는 필터 회로 대신 작은 부피를 갖는 LDO 레귤레이터(1190)를 포함할 수 있다. 필터 유닛(1197)의 사용에 의해 LDO 레귤레이터(1190)의 PSRR 특성이 향상되면, LDO 레귤레이터(1190)는 안정된 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다. 출력 전압(Vout)은 무선/디지털 회로 블록(1199, 도 7 참조)으로 인가될 수 있다. 안정된 출력 전압(Vout)이 무선/디지털 회로 블록(1199)으로 인가되면, 무선/디지털 회로 블록(1199)은 통신 성능의 저하 없이 작동할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예의 전력 공급 시스템의 송신단과 수신단이 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 도 7의 실시 예와 같이, 도 9의 전력 공급 시스템(1000)은 자기 공명을 이용하는 무선 충전 시스템인 것으로 가정된다. 전력 공급 시스템(1000)의 송신단(Tx)은 벅 컨버터(1310), 무선 통신 회로(1330), MCU(Micro Control Unit, 1350), 및 송신 인덕터(LTx)를 포함할 수 있다. 전력 공급 시스템(1000)의 수신단(Rx)에는 정류 유닛(1110)과 무선/디지털 회로 블록(1199)만이 도시되어 있다. 다만, 도 9에 나타난 구성은 설명의 편의를 위한 예시이다. 즉, 전력 공급 시스템(1000)의 송신단(Tx) 및 수신단(Rx) 각각은 도 9에 나타난 것 외의 다른 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.
송신단(Tx)의 벅 컨버터(1310)는 송신 인덕터(LTx)로 전력을 전달할 수 있다. 정류 유닛(1110)에 포함되는 수신 인덕터(LRx) 및 수신 커패시터(CRx)는 자기 공명에 의해 송신 인덕터(LTx)로부터 교류 전압(Vac)을 제공받을 수 있다. 제공받은 교류 전압(Vac)은 다이오드(D1, D2, D3, D4)를 포함하는 정류 회로를 거쳐 정류(즉, 정류된 전압(Vrect)으로 변환)될 수 있다. 도 7에 대한 설명에서 언급된 바와 같이, 정류된 전압(Vrect)은 고전압 선형 레귤레이터(1170, 도 7 참조)와 LDO 레귤레이터(1190, 도 7 참조)를 거쳐 출력 전압(Vout)으로 변환될 수 있다.
무선/디지털 회로 블록(1199)은 출력 전압(Vout)에 의해 작동할 수 있다. 무선/디지털 회로 블록(1199)은 송신단(Tx)의 무선 통신 회로(1330)로 전압 제어 신호(V_CON)를 송신할 수 있다. 전압 제어 신호(V_CON)는 정류 유닛(1110)으로 제공되는 교류 전압(Vac)의 크기를 제어하기 위한 신호이다. 교류 전압(Vac)의 크기를 제어함으로써, 전력 공급 시스템(1000)의 수신단(Tx)에 포함되는 구성 요소로 인가되는 전압의 크기가 조정될 수 있다. 특히, 무선/디지털 회로 블록(1199)의 통신 성능의 저하를 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(1190, 도 7 참조)가 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
전압 제어 신호(V_CON)는 무선 통신 회로(1330)를 거쳐 MCU(1350)로 제공될 수 있다. MCU(1350)는 전압 제어 신호(V_CON)에 기초하여 벅 컨버터(1310)를 제어할 수 있다. 벅 컨버터(1310)는 MCU(1350)의 제어에 따라 송신 인덕터(LTx)로 전달되는 전력의 크기를 조절할 수 있다. 이로써, 정류 유닛(1110)으로 제공되는 교류 전압(Vac)의 크기가 조정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치(2000)는 직류-직류 변환기(2100) 및 LDO 레귤레이터(2500)를 포함할 수 있다. 특히, LDO 레귤레이터(2500)는 본 발명의 실시 예에 따라 패스 유닛(2510), 전압 분배 유닛(2530), 에러 증폭 유닛(2550), 및 필터 유닛(2570)을 포함할 수 있다.
직류-직류 변환기(2100)는 입력 전압(Vin)을 제공받을 수 있다. 그리고, 직류-직류 변환기(2100)는 스위칭 신호(SW)를 제공받을 수 있다. 스위칭 신호(SW)는 입력 전압(Vin)에 기초하여 조정 전압(Vrg)이 출력되도록 제어하기 위한 신호이다. 직류-직류 변환기(2100)는 스위칭 신호(SW)에 따라 조정 전압(Vrg)을 출력할 수 있다. 직류-직류 변환기(2100)는 값이 크게 변동하는 입력 전압(Vin)을 비교적 안정된 값을 갖는 조정 전압(Vrg)으로 변환할 수 있다. 그런데, 직류-직류 변환기(2100)는 스위칭 신호(SW)에 따라 작동하기 때문에, 조정 전압(Vrg)은 스위칭에 의한 노이즈를 포함할 수 있다.
LDO 레귤레이터(2500)는 직류-직류 변환기(2100)에 대해 서브-레귤레이터(Sub-regulator)의 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예의 LDO 레귤레이터(2500)는 조정 전압(Vrg)에 포함되는 노이즈를 필터링하고 안정된 출력 전압(Vout)을 출력하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 노이즈에 민감한 장치 또는 높은 성능으로 구동되어야 하는 장치에 전력이 공급되는 경우, 직류-직류 변환기(2100)와 LDO 레귤레이터(2500)가 연결된 전력 전달 장치(2000)가 사용될 수 있다.
패스 유닛(2510), 전압 분배 유닛(2530), 에러 증폭 유닛(2550), 및 필터 유닛(2570)의 구성과 기능에는 도 1 또는 도 4의 패스 유닛(110, 210), 전압 분배 유닛(130, 230), 에러 증폭 유닛(150, 250), 및 필터 유닛(170, 270)의 구성과 기능이 각각 포함될 수 있다. 패스 유닛(2510), 전압 분배 유닛(2530), 에러 증폭 유닛(2550), 및 필터 유닛(2570)의 구성과 기능에 관한 자세한 설명은 생략된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 전달 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 휴대용 전자 장치(3000)는 배터리(3100), PMIC(Power Management IC, 3300), AP(Application Processor, 3500), 입출력 인터페이스(3510), 메모리(3520), 스토리지(3530), 디스플레이(3540), 및 통신 회로 블록(3550)을 포함할 수 있다. 다만, 도 11에 나타난 휴대용 전자 장치(3000)의 구성은 예시이다. 휴대용 전자 장치(3000)는 도 11에 나타난 구성 요소 외에 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 또는, 휴대용 전자 장치(3000)는 도 11에 나타난 구성 요소 중 하나 이상을 포함하지 않을 수도 있다.
배터리(3100)는 입력 전압(Vin)을 출력할 수 있다. 입력 전압(Vin)은 PMIC(3300)로 인가될 수 있다. 실시 예로서, PMIC(3300)는 도 10의 전력 전달 장치(2000, 도 10 참조)를 포함할 수 있다. 즉, PMIC(3300)는 배터리(3100)로부터 인가받은 입력 전압(Vin)을 안정된 전압으로 변환할 수 있다. PMIC(3300)는 안정된 전압을 다른 구성 요소로 인가할 수 있다. AP(3500), 입출력 인터페이스(3510), 메모리(3520), 스토리지(3530), 디스플레이(3540), 및 통신 회로 블록(3550) 각각은 PMIC(3300)로부터 인가받은 안정된 전압에 의해 작동할 수 있다.
다만, 도 11의 실시 예는 도 10의 전력 전달 장치(2000)의 활용의 이해를 돕기 위한 예시이다. 도 10의 전력 전달 장치(2000)는 다른 종류의 장치에서 안정된 전압을 출력하기 위해 활용될 수 있다.
각각의 블록도에 도시된 장치 구성은 발명의 이해를 돕기 위한 것이다. 각각의 블록은 기능에 따라 더 작은 단위의 블록들로 형성될 수 있다. 또는, 복수의 블록들은 기능에 따라 더 큰 단위의 블록을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술 사상은 블록도에 도시된 구성에 의해 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명에 대한 실시 예를 중심으로 본 발명이 설명되었다. 다만 본 발명이 속하는 기술 분야의 특성상, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 본 발명의 요지를 포함하면서도 위 실시 예들과 다른 형태로 달성될 수 있다. 따라서 위 실시 예들은 한정적인 것이 아니라 설명적인 측면에서 이해되어야 한다. 즉, 본 발명의 요지를 포함하면서 본 발명과 같은 목적을 달성할 수 있는 기술 사상은 본 발명의 기술 사상에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
따라서 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 또는 변형된 기술 사상은 본 발명이 청구하는 보호 범위에 포함되는 것이다. 또한 본 발명의 보호 범위는 위 실시 예들로 한정되는 것이 아니다.
100, 200, 300 : 전압 레귤레이터
110, 210, 310 : 패스 유닛
130, 230, 330 : 전압 분배 유닛
150, 250, 350 : 에러 증폭 유닛 355 : 연산 증폭기
170, 270, 370 : 필터 유닛
1000 : 전력 공급 시스템 1100 : 전력 전달 장치
1110 : 정류 유닛 1130 : 벅 컨버터
1150 : 충전기 1155 : 배터리
1170 : 고전압 선형 레귤레이터
1190 : LDO 레귤레이터
1191 : 패스 유닛 1193 : 전압 분배 유닛
1195 : 에러 증폭 유닛 1197 : 필터 유닛
1199 : 무선/디지털 회로 블록 1310 : 벅 컨버터
1330 : 무선 통신 회로 1350 : MCU
2000 : 전력 전달 장치 2100 : 직류-직류 변환기
2500 : LDO 레귤레이터
2510 : 패스 유닛 2530 : 전압 분배 유닛
2550 : 에러 증폭 유닛 2570 : 필터 유닛
3000 : 휴대용 전자 장치
3100 : 배터리 3300 : PMIC
3500 : AP 3510 : 입출력 인터페이스
3520 : 메모리 3530 : 스토리지
3540 : 디스플레이 3550 : 통신 회로 블록

Claims (10)

  1. 제어 신호에 따라, 입력단으로부터 제공되는 입력 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛;
    분배된 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛;
    상기 분배된 출력 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및
    상기 제어 신호를 생성하기 위하여 상기 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하는 필터 유닛을 포함하되,
    상기 필터링되는 노이즈는 상기 입력 전압에 포함되는 노이즈가 상기 패스 유닛과 상기 전압 분배 유닛을 통해 상기 에러 증폭 유닛으로 전달됨으로써, 상기 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈에 대응하고,
    상기 필터 유닛은 입력 단자 및 상기 제어 신호를 출력하는 출력 단자를 포함하는 버퍼를 포함하고,
    상기 입력 단자는 상기 출력 단자와 연결되는 전압 레귤레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 유닛은 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나를 포함하는 전압 레귤레이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저주파 통과 필터 회로 및 상기 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 상기 패스 유닛, 상기 전압 분배 유닛, 및 상기 에러 증폭 유닛과 같은 칩 위에 배치되는 온-칩 필터 회로인 전압 레귤레이터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 저주파 통과 필터 회로 및 상기 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나는 상기 패스 유닛, 상기 전압 분배 유닛, 및 상기 에러 증폭 유닛을 포함하는 칩의 외부에서 구성되는 전압 레귤레이터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 유닛은 상기 에러 증폭 유닛의 출력단에 일단이 연결되는 제 1 저항과 제 1 커패시터, 상기 제 1 저항의 타단과 상기 제 1 커패시터의 타단 사이에 직렬로 연결되는 제 2 저항과 제 2 커패시터, 상기 제 1 저항의 타단에 일단이 연결되는 제 3 저항, 상기 제 1 커패시터의 타단과 상기 제 3 저항의 타단 사이에 연결되는 제 3 커패시터, 및 상기 제 3 저항의 타단의 전압을 완충하여 상기 제어 신호를 출력시키기 위한 버퍼를 포함하는 대역 소거 필터 회로를 포함하는 전압 레귤레이터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역 또는 상기 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 상기 패스 유닛, 상기 전압 분배 유닛, 및 상기 에러 증폭 유닛에 의해 결정되는 루프 이득 대역과 중첩되지 않는 전압 레귤레이터.
  7. 충전 전압에 기초하여 배터리로 제공될 충전 전류를 생성하는 충전기;
    정류된 전압에 기초하여 상기 충전 전압을 출력하기 위한 벅 컨버터;
    제 1 작동 전압에 기초하여 출력 전압을 출력하기 위한 로우-드랍아웃 레귤레이터;
    상기 정류된 전압에 기초하여 상기 제 1 작동 전압 및 상기 벅 컨버터의 작동을 위한 제 2 작동 전압을 생성하는 고전압 선형 레귤레이터; 및
    송신단에서 제공된 교류 전압을 정류하여 상기 정류된 전압을 출력하기 위한 정류 유닛을 포함하되,
    상기 로우-드랍아웃 레귤레이터는:
    제어 신호에 따라, 입력단으로부터 제공되는 상기 제 1 작동 전압을 출력단의 상기 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛;
    분배된 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛;
    상기 분배된 출력 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및
    상기 제어 신호를 생성하기 위하여 상기 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하는 필터 유닛을 포함하되,
    상기 필터링되는 노이즈는 상기 제 1 작동 전압에 포함되는 노이즈가 상기 패스 유닛과 상기 전압 분배 유닛을 통해 상기 에러 증폭 유닛으로 전달됨으로써, 상기 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈에 대응하고,
    상기 필터 유닛은 입력 단자 및 상기 제어 신호를 출력하는 출력 단자를 포함하는 버퍼를 포함하고,
    상기 입력 단자는 상기 출력 단자와 연결되는 전력 전달 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터 유닛은 저주파 통과 필터 회로 및 대역 소거 필터 회로 중 어느 하나를 포함하는 전력 전달 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 저주파 통과 필터 회로의 차단 대역 또는 상기 대역 소거 필터 회로의 소거 대역은 상기 패스 유닛, 상기 전압 분배 유닛, 및 상기 에러 증폭 유닛에 의해 결정되는 상기 로우-드랍아웃 레귤레이터의 루프 이득 대역과 중첩되지 않는 전력 전달 장치.
  10. 입력 전압을 제공받고, 상기 제공받은 입력 전압에 기초하여 조정 전압이 출력되도록 제어하는 스위칭 신호를 제공받고, 상기 제공받은 스위칭 신호에 따라 상기 조정 전압을 출력하기 위한 직류-직류 변환기;
    제어 신호에 따라, 입력단으로부터 제공되는 상기 출력된 조정 전압을 출력단의 출력 전압으로 전달하는 패스 유닛;
    분배된 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 출력 전압을 분배하는 전압 분배 유닛;
    상기 분배된 출력 전압과 기준 전압의 크기 비교 결과에 기초하여 비교 신호를 출력하는 에러 증폭 유닛; 및
    상기 제어 신호를 생성하기 위하여 상기 출력된 비교 신호에 포함되는 노이즈를 필터링하는 필터 유닛을 포함하되,
    상기 필터링되는 노이즈는 상기 출력된 조정 전압에 포함되는 노이즈가 상기 패스 유닛과 상기 전압 분배 유닛을 통해 상기 에러 증폭 유닛으로 전달됨으로써, 상기 출력된 비교 신호에 포함된 노이즈에 대응하고,
    상기 필터 유닛은 복수의 커패시터들과 병렬로 연결된 복수의 저항들을 포함하는 전력 전달 장치.
KR1020130156526A 2013-12-16 2013-12-16 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치 KR102231317B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156526A KR102231317B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치
US14/566,113 US9590496B2 (en) 2013-12-16 2014-12-10 Voltage regulator and power delivering device therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156526A KR102231317B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150069869A KR20150069869A (ko) 2015-06-24
KR102231317B1 true KR102231317B1 (ko) 2021-03-24

Family

ID=53369681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130156526A KR102231317B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9590496B2 (ko)
KR (1) KR102231317B1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104185194A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 无线信号的控制电路
US9923457B2 (en) * 2015-04-23 2018-03-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Regulated power converter and method of operating the same
KR101768064B1 (ko) 2015-08-27 2017-08-16 고려대학교 산학협력단 네거티브 캐패시턴스의 능동 제어를 통한 ldo 레귤레이터의 공급 전원 잡음 제거율을 향상시키는 회로
US9983604B2 (en) * 2015-10-05 2018-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Low drop-out regulator and display device including the same
US10833584B2 (en) 2015-11-12 2020-11-10 Empower Semiconductor, Inc. Boot-strapping systems and techniques for circuits
US9837972B2 (en) * 2015-12-30 2017-12-05 Skyworks Solutions, Inc. Multi-mode power amplifier module
CN105553297B (zh) * 2016-01-25 2018-05-25 四川长虹电器股份有限公司 一种超宽电压输入的非隔离开关电源电路
US10033269B2 (en) 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Voltage doubler with capacitor module for increasing capacitance
US10033264B2 (en) 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Bulk capacitor switching for power converters
CN111355292B (zh) * 2018-12-24 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 电动汽车、电动汽车的充电器及其控制方法
CN113454563B (zh) 2018-12-26 2022-11-08 予力半导体公司 深度集成的电压调节器架构
US11418120B2 (en) 2018-12-26 2022-08-16 Empower Semiconductor, Inc. Deeply integrated voltage regulator architectures
US11526186B2 (en) * 2020-01-09 2022-12-13 Mediatek Inc. Reconfigurable series-shunt LDO
US11619956B2 (en) * 2020-03-13 2023-04-04 Hamilton Sundstrand Corporation Nonlinear trim head power supply with a wide input range and a high efficiency
EP3992748A1 (en) 2020-11-03 2022-05-04 pSemi Corporation Ldo with self-calibrating compensation of resonance effects
CN113111613A (zh) * 2021-04-16 2021-07-13 深圳市豪恩汽车电子装备股份有限公司 毫米波雷达soc电路板设计方法、电路及电路板结构
TWI790966B (zh) * 2022-05-10 2023-01-21 茂達電子股份有限公司 供應穩定電力的切換式充電器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080220826A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Skyworks Solutions, Inc. Controller and Method for Using a DC-DC Converter in a Mobile Handset
US20090153112A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Inventec Corporation Linear step-down voltage regulator
JP4493045B2 (ja) * 2005-12-05 2010-06-30 パナソニック株式会社 スイッチングレギュレータ回路

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2625675A (en) * 1951-03-16 1953-01-13 Chatham Electronics Corp Voltage regulator
US2866151A (en) * 1955-01-18 1958-12-23 Kay Lab Voltage regulator with non-linear networks in control circuit
GB1495523A (en) * 1974-02-26 1977-12-21 Chloride Group Ltd Automatic electric battery charging apparatus
US4331978A (en) * 1980-12-03 1982-05-25 Zenith Radio Corporation Voltage regulator/active filter for television receiver
US5493211A (en) * 1993-07-15 1996-02-20 Tektronix, Inc. Current probe
US5852359A (en) 1995-09-29 1998-12-22 Stmicroelectronics, Inc. Voltage regulator with load pole stabilization
US5850139A (en) 1997-02-28 1998-12-15 Stmicroelectronics, Inc. Load pole stabilized voltage regulator circuit
US5889393A (en) 1997-09-29 1999-03-30 Impala Linear Corporation Voltage regulator having error and transconductance amplifiers to define multiple poles
US6522114B1 (en) * 2001-12-10 2003-02-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Noise reduction architecture for low dropout voltage regulators
DE60225124T2 (de) * 2002-07-05 2009-02-19 Dialog Semiconductor Gmbh Regelungseinrichtung mit kleiner Verlustspannung, mit großem Lastbereich und schneller innerer Regelschleife
JP2005295754A (ja) 2004-04-05 2005-10-20 Seiko Instruments Inc スイッチングレギュレータ
WO2006083490A2 (en) 2005-01-28 2006-08-10 Atmel Corporation Standard cmos low-noise high psrr low drop-out regulator with new dynamic compensation
US20060273771A1 (en) 2005-06-03 2006-12-07 Micrel, Incorporated Creating additional phase margin in the open loop gain of a negative feedback amplifier system
US7919954B1 (en) * 2006-10-12 2011-04-05 National Semiconductor Corporation LDO with output noise filter
US20080157740A1 (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Decicon, Inc. Hybrid low dropout voltage regulator circuit
JP5009655B2 (ja) 2007-03-16 2012-08-22 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
JP2010086013A (ja) 2008-09-29 2010-04-15 Fujitsu Microelectronics Ltd リニアレギュレータ回路及び半導体装置
US8080983B2 (en) 2008-11-03 2011-12-20 Microchip Technology Incorporated Low drop out (LDO) bypass voltage regulator
US20110133710A1 (en) 2009-12-08 2011-06-09 Deepak Pancholi Partial Feedback Mechanism in Voltage Regulators to Reduce Output Noise Coupling and DC Voltage Shift at Output
JP2011172320A (ja) * 2010-02-16 2011-09-01 On Semiconductor Trading Ltd スイッチング制御回路
US8648580B2 (en) 2010-12-08 2014-02-11 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Regulator with high PSRR
US8928296B2 (en) 2011-03-01 2015-01-06 Analog Devices, Inc. High power supply rejection ratio (PSRR) and low dropout regulator
US8629649B2 (en) * 2011-07-14 2014-01-14 O2Micro International, Ltd. Battery charging apparatus with a common control loop for a low drop-out voltage regulator and a boost regulator
KR101394272B1 (ko) 2011-09-22 2014-05-13 (주)제퍼로직 과전류 제한 장치를 포함하는 ｌｄｏ 전원 장치
US8810224B2 (en) 2011-10-21 2014-08-19 Qualcomm Incorporated System and method to regulate voltage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4493045B2 (ja) * 2005-12-05 2010-06-30 パナソニック株式会社 スイッチングレギュレータ回路
US20080220826A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Skyworks Solutions, Inc. Controller and Method for Using a DC-DC Converter in a Mobile Handset
US20090153112A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Inventec Corporation Linear step-down voltage regulator

Also Published As

Publication number Publication date
US20150171743A1 (en) 2015-06-18
KR20150069869A (ko) 2015-06-24
US9590496B2 (en) 2017-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102231317B1 (ko) 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치
US9793795B2 (en) Variable frequency charge pump
CN112640249B (zh) 无线电池充电期间的带内通信
US9985442B2 (en) Wireless power transfer receiver having closed loop voltage control
US9625925B2 (en) Linear regulator having a closed loop frequency response based on a decoupling capacitance
US9954581B2 (en) Apparatuses and related methods for communication with a wireless power receiver
US9954398B2 (en) Suppression of audible harmonics in wireless power receivers
EP3092539B1 (en) Charge sharing linear voltage regulator
US20170093168A1 (en) Wireless power transfer receiver having closed loop voltage control
CN104126158B (zh) 高带宽psrr电源调节器
JP6202704B2 (ja) 能動的ｄＶ／ｄｔおよびｄＩ／ｄｔ制御を伴うＰｏＤＬシステム
US9148052B2 (en) Switching regulator with reduced EMI
US20080161073A1 (en) Radio frequency integrated circuit
US20190305683A1 (en) Boost and ldo hybrid converter with dual-loop control
EP3145050A1 (en) Wireless power receiver with dynamically configurable power path
CN117977834A (zh) 一种电力接收装置、电力发送装置及电力传输方法
US11451141B2 (en) DC power supply device, current stabilizing circuit for DC power supply device, and method for reducing noise of power-supply line
EP2264877B1 (en) Active filter for DC power supply
US11196341B2 (en) Switching power supply with controlled switching frequency variation range
Lu et al. Wireless Power Transfer Systems
WO2015151492A1 (ja) 非接触給電装置及び非接触給電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant