KR102378371B1

KR102378371B1 - Dc-dc 컨버터 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR102378371B1
Application number: KR1020170112789A
Authority: KR
Inventors: 석정희
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2022-03-24
Also published as: KR20180105039A

Abstract

본 발명은 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터는 제1 및 제2 인덕터, 출력 네트워크부, 컨트롤러, 및 인덕터 네트워크부를 포함한다. 제1 인덕터는 제1 인덕터 전류를 출력한다. 제2 인덕터는 제2 인덕터 전류를 출력한다. 출력 네트워크부는 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제1 출력 전압을 제공한다. 출력 네트워크부는 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류에 근거하여 제2 출력 단자에 제2 출력 전압을 제공한다. 컨트롤러는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자에 대한 크로스 레귤레이션을 판단하고, 모드 신호를 생성한다. 인덕터 네트워크부는 모드 신호에 근거하여 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 전기적으로 연결하거나, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 전기적으로 분리한다. 본 발명에 따르면, 동작 모드를 적응적으로 제어하여 크로스 레귤레이션의 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법{DC-DC CONVERTER AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 다중 출력 전압 제어에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

DC-DC 컨버터(Direct Current-to-Direct Current converter)는 직류 입력 전압을 승압하거나, 강압하여 부하에 요구되는 직류 출력 전압을 생성한다. 부하는 컴퓨터 또는 모바일 장치와 같은 다양한 전자 장치들을 포함할 수 있다. 이러한 전자 장치들은 다양한 기능을 수행하기 위한 소자들을 포함할 수 있다. 전자 장치에 포함된 다양한 소자들은 서로 다른 동작 전압을 가질 수 있다. 따라서, 하나의 DC-DC 컨버터에서 다양한 출력 전압을 생성할 수 있는 다중 출력 DC-DC 컨버터에 대한 수요가 제기되고 있다.

다중 출력 DC-DC 컨버터는 다양한 출력 전압을 생성하기 위하여 복수의 전압 출력 단자를 포함할 수 있다. 복수의 전압 출력 단자는 서로 다른 전압 레벨의 직류 출력 전압을 출력 할 수 있다. 복수의 전압 출력 단자는 어떠한 외부 요인에도 부하가 요구하는 정확한 전압 레벨을 출력할 것이 요구된다. 예를 들어, 복수의 전압 출력 단자에 연결되는 부하의 급격한 변화는 DC-DC 컨버터의 정확한 전압 출력을 방해하는 하나의 요인일 수 있다. 따라서, DC-DC 컨버터의 출력 전압의 안정성 및 정확성을 확보하기 위한 요구가 제기되고 있다.

본 발명은 복수의 출력 단자에서의 크로스 레귤레이션 발생을 감소시키는 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터는 제1 인덕터, 제2 인덕터, 인덕터 네트워크부, 출력 네트워크부, 및 컨트롤러를 포함한다. 제1 인덕터는 입력 전압에 근거하여 제1 인덕터 전류를 출력한다. 제2 인덕터는 입력 전압에 근거하여 제2 인덕터 전류를 출력한다. 인덕터 네트워크부는 컨트롤러에 의하여 생성된 모드 신호에 근거하여 제1 및 제2 인덕터를 전기적으로 연결하거나, 제1 및 제2 인덕터를 전기적으로 분리한다. 인덕터 네트워크부는 직렬 모드 스위치 및 제1 및 제2 분리 모드 스위치를 포함할 수 있다.

직렬 모드 스위치는 제1 인덕터와 연결되는 일단자 및 제2 인덕터와 연결되는 타단자를 포함한다. 기준 시간 이후의 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 직렬 모드 스위치는 스위칭-오프 된다. 제1 분리 모드 스위치는 제1 인덕터와 연결되는 일단자 및 출력 네트워크부와 연결되는 타단자를 포함한다. 제2 분리 모드 스위치는 입력 전압을 수신하는 일단자 및 제2 인덕터와 연결되는 타단자를 포함한다. 기준 시간 이후의 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 제1 및 제2 분리 모드 스위치는 스위칭-온 된다.

출력 네트워크부는 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제1 출력 전압을 제공하고, 제2 출력 단자에 제2 출력 전압을 제공한다. 출력 네트워크부는 제1 및 제2 정상 출력 스위치, 및 제1 및 제2 분리 출력 스위치를 포함할 수 있다. 제1 정상 출력 스위치는 제2 인덕터와 제1 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 제1 분리 출력 스위치는 제1 분리 모드 스위치와 제1 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 제2 정상 출력 스위치는 제2 인덕터와 제2 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 제2 분리 출력 스위치는 제1 분리 모드 스위치 및 제2 출력 단자와 연결될 수 있다.

컨트롤러는 모드 제어부 및 스위치 제어부를 포함할 수 있다. 모드 제어부는 제1 및 제2 인덕터 전류에 근거하여 모드 신호 및 클럭 변조 신호를 생성한다. 스위치 제어부는 모드 신호 및 클럭 변조 신호에 근거하여 출력 네트워크부 및 인덕터 네트워크부를 제어한다. 모드 제어부는 크로스 레귤레이션 검출기, 클럭 변조기, 전류 계수기, 및 모드 변환기를 포함할 수 있다. 크로스 레귤레이션 검출기는 기준 시간 이후의 제1 인덕터 전류 또는 제2 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 크로스 레귤레이션 신호를 출력한다. 클럭 변조기는 크로스 레귤레이션 신호에 근거하여 클럭 변조 신호의 펄스 폭을 증가시킨다. 전류 계수기는 제1 및 제2 방전 시간 신호를 생성한다. 모드 변환기는 크로스 레귤레이션 신호에 근거하여 분리 모드 신호를 생성한다. 모드 변환기는 제1 및 제2 방전 시간 신호에 근거하여 직렬 모드 신호를 생성한다.

본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 구동 방법은 제1 및 제2 인덕터를 직렬로 연결하는 단계, 제1 및 제2 출력 전압들을 제공하는 단계, 분리 모드 신호를 생성하는 단계, 제1 및 제2 인덕터를 전기적으로 분리하는 단계, 및 제3 및 제4 출력 전압들을 제공하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 인덕터는 직렬 모드 신호에 근거하여 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 출력 전압들을 제공하는 단계에서, 출력 네트워크부는 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제1 출력 전압을 제공하고, 제2 출력 단자에 제2 출력 전압을 제공한다. 제1 출력 전압과 제2 출력 전압은 교번적으로 제공될 수 있다.

제1 및 제2 인덕터의 충전 시점으로부터 기준 시간 이후의 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 분리 모드 신호가 생성된다. 이 때, 인덕터 전류와 임계 전류가 동일한 값을 가질 때까지 기준 시간은 연장될 수 있다. 제1 및 제2 인덕터는 분리 모드 신호에 근거하여 전기적으로 분리된다. 분리 모드 신호를 생성하는 단계는 인덕터 전류를 센싱하는 단계, 하이 레벨의 크로스 레귤레이션 신호를 생성하는 단계, 및 직렬 모드 신호를 분리 모드 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.

제3 및 제4 출력 전압들을 제공하는 단계에서, 출력 네트워크부는 제1 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제3 출력 전압을 제공한다. 출력 네트워크부는 제2 인덕터 전류에 근거하여 제2 출력 단자에 제4 출력 전압을 제공한다. 이 때, 제1 인덕터 및 제2 인덕터는 분리 모드 신호에 근거하여 동시에 충전될 수 있다. 제1 출력 전압 레벨은 제3 출력 전압 레벨과 같을 수 있고, 제2 출력 전압 레벨은 제4 출력 전압 레벨과 같을 수 있다.

제3 및 제4 출력 전압들을 제공하는 단계 이후에, DC-DC 컨버터 구동 방법은 제1 및 제2 완전 방전 시간을 측정하는 단계, 직렬 모드 신호를 생성하는 단계, 및 제1 및 제2 인덕터를 직렬로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 직렬 모드 신호는 제1 완전 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 크고, 제2 완전 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 큰 경우 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법은 동작 모드를 적응적으로 제어하여 크로스 레귤레이션의 발생을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법은 동작 모드에 따라, 리플 전류를 감소시키거나 충전 속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어부의 블록도이다.
도 6은 직렬 모드에서 분리 모드로 변환할 때의 펄스 변조 신호의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 직렬 모드에서의 스위치들의 동작 및 전류의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 직렬 모드를 유지하는 경우의 크로스 레귤레이션 발생을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 직렬 모드에서 분리 모드로 변환하기 위한 스위치들의 동작 및 전류의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 구동 방법의 순서도이다.
도 11은 도 10의 S300 단계를 구체화한 순서도이다.

아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다.

도 1은 DC-DC 컨버터의 회로도이다. 도 1을 참조하면, DC-DC 컨버터(10)는 인덕터(11), 컨트롤러(12), 제1 접지 스위치(SG1), 제2 접지 스위치(SG2), 인덕터 스위치(SF), 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터(10)는 전원 공급부(미도시)로부터 직류의 입력 전압을 수신하기 위한 입력 단자(IN)를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터(10)는 직류 입력 전압을 승압 또는 강압하여 다양한 전압 레벨을 갖는 복수의 출력 전압(VO1~VOn)을 생성하여 부하에 제공할 수 있다.

인덕터(11)는 입력 단자(IN)와 전기적으로 연결된다. 전원 공급부(미도시)에서 생성된 입력 전압에 근거하여 인덕터(11) 양단에 전압차가 발생하고, 인덕터 전류(IL)가 흐르게 된다. 인덕터 전류(IL)의 증가에 따라, 인덕터(11)는 에너지를 저장할 수 있다. 저장된 에너지는 제1 및 제2 접지 스위치들(SG1, SG2) 및 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)의 온-오프 동작에 근거하여 부하에 전달될 수 있다. 에너지 출력을 위하여 인덕터(11)는 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)와 전기적으로 연결된다.

인덕터 스위치(SF)는 인덕터(11)와 병렬로 연결된다. 인덕터 스위치(SF)는 인덕터 스위치 제어 신호(SFC)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 될 수 있다. 인덕터 스위치(SF)가 스위칭-온 되는 경우, 인덕터(11) 양단의 전위 차이가 같아질 수 있다. 이 경우, 인덕터 전류(IL)는 시간의 흐름에 따라 일정할 수 있다. 즉, 인덕터 스위치(SF)는 인덕터(11)에 저장된 에너지를 일정하게 유지하도록 제어될 수 있다.

제1 및 제2 접지 스위치들(SG1, SG2)은 접지와 인덕터(11) 사이에 연결된다. 제1 접지 스위치(SG1)는 제1 접지 스위치 제어 신호(SG1C)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프될 수 있다. 제2 접지 스위치(SG2)는 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프될 수 있다. 제1 접지 스위치(SG1)가 스위칭-온 되는 경우, 입력 전압이 인덕터(11)에 인가되지 않는다. 즉, 제1 접지 스위치(SG1)는 인덕터(11)로의 에너지 제공을 차단하도록 제어될 수 있다. 제2 접지 스위치(SG2)가 스위칭-온 되는 경우, 인덕터 전류(IL)는 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)에 전달되지 않는다. 즉, 제2 접지 스위치(SG2)는 에너지의 출력을 차단하도록 제어될 수 있다.

복수의 출력 스위치(Y1~Yn)는 인덕터(11)와 전기적으로 연결된다. 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)는 인덕터(11)로부터 인덕터 전류(IL)를 입력 받는다. 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)는 복수의 출력 단자(O1~On)에 전기적으로 연결된다. 복수의 출력 스위치(Y1~Yn)는 복수의 출력 스위치 제어 신호(Y1C~YnC)에 근거하여 에너지를 전달할 출력 단자를 선택할 수 있다.

컨트롤러(12)는 복수의 출력 스위치(Y1~Yn), 제1 접지 스위치(SG1), 제2 접지 스위치(SG2), 및 인덕터 스위치(SF)를 제어하기 위한 제어 신호들을 생성할 수 있다. 컨트롤러(12)는 복수의 출력 전압(VO1~VOn)을 수신하기 위하여 복수의 출력 단자(O1~On)와 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(12)는 인덕터(11)와 전기적으로 연결되고, 인덕터(11)로부터 센싱 전류(ILS)를 수신할 수 있다. 컨트롤러(13)는 센싱 전류(ILS)를 센싱하기 위한 전류 센싱부(13)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(12)는 복수의 출력 전압(VO1~VOn) 및 센싱 전류(ILS)에 근거하여 복수의 출력 스위치(Y1~Yn), 제1 접지 스위치(SG1), 제2 접지 스위치(SG2), 및 인덕터 스위치(SF)를 제어할 수 있다.

복수의 출력 단자(O1~On)는 서로 다른 레벨의 전압들을 출력할 수 있다. 복수의 출력 단자(O1~On)는 복수의 출력 스위치(Y1~Yn), 제1 접지 스위치(SG1), 및 제2 접지 스위치(SG2)의 온-오프 동작에 근거하여 서로 다른 레벨의 전압들을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제2 접지 스위치(SG2)가 스위칭-온 되는 시간 및, 제1 접지 스위치(SG1)가 스위칭-오프 되는 시간에 기초하여, 인덕터(11)에 저장되는 에너지 레벨이 조절될 수 있다.

복수의 출력 단자(O1~On)는 다양한 레벨의 전압 공급이 요구되는 전자 장치(부하)에 전압을 출력할 수 있다. 특정 출력 단자에 대응하는 부하가 급격하게 변하는 경우, 다른 출력 단자에 제공되는 전압이 변할 수 있다. 즉, 크로스 레귤레이션(Cross-Regulation)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 단자(O1)에 연결되는 부하가 급격히 상승하는 경우, 요구되는 에너지가 증가할 수 있다. 이 때, 제1 출력 단자(O1)에 에너지를 제공하기 위한 충전 시간 및 방전 시간이 증가할 수 있다. 이 경우, 인덕터(11)는 특정 시간 동안 완전 방전되지 못할 수 있다. 인덕터(11)는 잔여 에너지가 저장된 채로 제2 출력 단자(O2)에 제공할 에너지를 충전할 수 있다. 그 결과, 제2 출력 단자(O2)에 요구되는 전압이 제공되지 못할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법은 직렬 모드 또는 분리 모드로 동작할 수 있다. 다중 출력 DC-DC 컨버터는 특정 출력 단자에 연결된 부하의 급격한 변동에 근거하여 크로스 레귤레이션을 초래할 수 있다. 직렬 모드는 크로스 레귤레이션이 발생되지 않는 정상적인 상태에서의 동작 모드일 수 있다. 직렬 모드에서, 후술될 DC-DC 컨버터는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 전기적으로 연결한다. 분리 모드는 크로스 레귤레이션의 발생 가능성이 나타나는 상태에서의 동작 모드일 수 있다. 분리 모드에서, 후술될 DC-DC 컨버터는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 전기적으로 분리한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 블록도이다. 도 2를 참조하면, DC-DC 컨버터(100)는 제1 인덕터(110), 제2 인덕터(120), 인덕터 네트워크부(130), 출력 네트워크부(140), 컨트롤러(150), 제1 분리 전송 선로(TL1), 및 제2 분리 전송 선로(TL2)를 포함한다. DC-DC 컨버터(100)는 전원 공급부(미도시)로부터 직류 입력 전압을 수신한다. DC-DC 컨버터(100)는 입력 전압을 수신하기 위한 입력 단자(IN)를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터(100)는 입력 전압을 승압 하는 부스트(Boost) 컨버터이거나, 입력 전압을 강압하는 벅(Buck) 컨버터일 수 있다.

제1 인덕터(110)는 입력 단자(IN)와 연결되는 일단자 및 인덕터 네트워크부(130)와 연결되는 타단자를 포함할 수 있다. 제1 인덕터(110)는 전원 공급부(미도시)에서 생성되는 입력 전압에 근거하여 제1 인덕터 전류(IL1)를 인덕터 네트워크부(130)에 제공할 수 있다. 제1 분리 전송 선로(TL1)는 입력 단자(IN)와 인덕터 네트워크부(130)를 전기적으로 연결한다. 인덕터 네트워크부(130)의 경로 설정에 따라, 제1 인덕터 전류(IL1)가 제1 인덕터(110)를 통하여 인덕터 네트워크부(130)에 제공될 수 있다. 또는, 전류가 제1 분리 전송 선로(TL1)를 통하여 인덕터 네트워크부(130)에 제공될 수 있다.

제2 인덕터(120)는 인덕터 네트워크부(130)와 연결되는 일단자 및 출력 네트워크부(140)와 연결되는 타단자를 포함할 수 있다. 제2 인덕터(120)는 제2 인덕터 전류(IL2)를 인덕터 네트워크부(130)에 제공할 수 있다. 인덕터 네트워크부(130)의 경로 설정에 따라 제1 인덕터(110)와 제2 인덕터(120)가 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 인덕터 전류(IL1)와 제2 인덕터 전류(IL2)는 같을 수 있다. 인덕터 네트워크부(130)의 경로 설정에 따라 제1 인덕터(110)와 제2 인덕터(120)가 전기적으로 차단될 수 있다. 이 경우, 제1 인덕터 전류(IL1)와 제2 인덕터 전류(IL2)는 다를 수 있다.

제2 분리 전송 선로(TL2)는 인덕터 네트워크부(130)와 출력 네트워크부(140)를 전기적으로 연결한다. 인덕터 네트워크부(130)의 경로 설정에 따라, 제1 분리 전송 선로(TL1) 또는 제1 인덕터(110)로부터 제공된 전류가 제2 인덕터(120)로 제공될 수 있다. 또는, 제1 인덕터(110)로부터 제공된 제1 인덕터 전류(IL1)가 제2 분리 전송 선로(TL2)로 제공될 수 있다.

인덕터 네트워크부(130)는 제1 인덕터(110), 제2 인덕터(120), 제1 분리 전송 선로(TL1), 및 제2 분리 전송 선로(TL2)와 연결된다. 인덕터 네트워크부(130)는 제1 인덕터(110), 제2 인덕터(120), 제1 분리 전송 선로(TL1), 및 제2 분리 전송 선로(TL2) 사이의 네트워크를 구성한다. 인덕터 네트워크부(130)는 네트워크 구성을 위한 스위치들을 포함할 수 있다. 인덕터 네트워크부(130)는 컨트롤러(150)로부터 생성된 인덕터 네트워크 제어 신호(INC)를 수신하여 네트워크를 구성할 수 있다. 인덕터 네트워크 제어 신호(INC)는 인덕터 네트워크부(130)에 포함된 스위치들을 제어하는 복수의 제어 신호들을 포함할 수 있다.

인덕터 네트워크부(130)는 DC-DC 컨버터(100)의 동작 모드에 따라 네트워크를 재구성할 수 있다. 일반적인 경우, 인덕터 네트워크부(130)는 직렬 모드로 동작한다. 인덕터 네트워크부(130)는 제1 인덕터(110)와 제2 인덕터(120)를 전기적으로 연결한다. 인덕터 네트워크부(130)는 제1 분리 전송 선로(TL1) 및 제2 분리 전송 선로(TL2)로 전류가 흐르지 못하도록 네트워크를 구성한다. 즉, 인덕터 네트워크부(130)는 인덕터 전류가 제1 인덕터(110) 및 제2 인덕터(120)를 통하여 출력 네트워크부(140)에 제공되도록 네트워크를 구성할 수 있다.

출력 단자에 연결된 부하의 급격한 변동으로 인하여 크로스 레귤레이션의 발생이 예상되는 경우, DC-DC 컨버터(100)의 동작 모드는 분리 모드로 변경된다. 인덕터 네트워크부(130)는 크로스 레귤레이션을 발생시킬 수 있는 출력 단자에 하나의 인덕터가 에너지를 제공하도록 네트워크를 재구성할 수 있다. 예를 들어, 인덕터 네트워크부(130)는 제1 분리 전송 선로(TL1)와 제2 인덕터(120)를 전기적으로 연결하고, 제2 분리 전송 선로(TL2)와 제1 인덕터(110)를 전기적으로 연결한다. 제1 인덕터(110)와 제2 인덕터(120)는 전기적으로 분리된다.

제1 인덕터(110)는 크로스 레귤레이션을 발생시키는 부하에 에너지를 제공할 수 있다. 이 때, 제2 인덕터(120)는 다른 부하들에 에너지를 제공할 수 있다. 반대로, 제2 인덕터(120)는 크로스 레귤레이션을 발생시키는 부하에 에너지를 제공하고, 제1 인덕터(110)는 다른 부하들에 에너지를 제공할 수 있다. 크로스 레귤레이션의 발생이 예상되는 부하에 연결된 출력 단자는 다른 출력 단자들과 다른 인덕터를 이용하여 에너지를 전달할 수 있다. 따라서, 다른 부하들은 이상 동작에 의한 영향을 받지 않을 수 있다.

출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120) 및 제2 분리 전송 선로(TL2)와 연결된다. 출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120) 또는 제2 분리 전송 선로(TL2)로부터 전류를 입력받는다. 직렬 모드에서, 출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120)로부터 제2 인덕터 전류(IL2)를 입력받는다. 이 경우, 제2 인덕터 전류(IL2)와 제1 인덕터 전류(IL1)는 동일할 수 있다. 분리 모드에서, 출력 네트워크부(140)는 제2 분리 전송 선로(TL2)로부터 제1 인덕터 전류(IL1)를 입력받는다. 출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120)로부터 제2 인덕터 전류(IL2)를 입력 받는다.

출력 네트워크부(140)는 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)과 연결된다. 출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120) 또는 제2 분리 전송 선로(TL2)로부터 수신한 전류를 제1 내지 제n 출력 단자(O1~On)에 제공한다. 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)은 출력 네트워크부(140)로부터 수신한 전류에 근거하여 출력 전압을 부하에 제공한다. 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)은 도 1의 복수의 출력 단자들(O1~On)과 동일한 구성일 수 있다. 출력 네트워크부(140)는 수신한 전류를 선택적으로 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력 네트워크부(140)는 교번적으로 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 에너지를 전달할 수 있다. 이를 위하여, 출력 네트워크부(140)는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다.

출력 네트워크부(140)는 DC-DC 컨버터(100)의 동작 모드에 따라 네트워크를 구성할 수 있다. 출력 네트워크부(140)는 컨트롤러(150)로부터 생성된 출력 네트워크 제어 신호(ONC)를 수신하여 네트워크를 구성할 수 있다. 출력 네트워크 제어 신호(ONC)는 출력 네트워크부(140)에 포함된 스위치들을 제어하는 복수의 제어 신호들을 포함할 수 있다.

직렬 모드에서, 출력 네트워크부(140)는 제2 인덕터(120)와 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On) 중 에너지를 전달할 출력 단자를 전기적으로 연결한다. 이 때, 출력 네트워크부(140)는 제2 분리 전송 선로(TL2)와 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)의 전기적 연결을 차단한다. 분리 모드에서, 출력 네트워크부(140)는 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On) 중 에너지를 전달할 출력 단자를 제2 분리 전송 선로(TL2) 또는 제2 인덕터(120)와 전기적으로 연결한다. 이 때, 제2 분리 전송 선로(TL2)는 제1 인덕터(110)와 전기적으로 연결된다. 직렬 모드에서 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 제공되는 출력 전압들 각각의 전압 레벨은 분리 모드에서 제1 내지 제n 출력 단자들 (O1~On)에 제공되는 출력 전압들 각각의 전압 레벨과 동일할 수 있다.

컨트롤러(150)는 인덕터 네트워크 제어 신호(INC) 및 출력 네트워크 제어 신호(ONC)를 생성한다. 컨트롤러(150)는 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 안정적인 출력 전압이 제공되도록 인덕터 네트워크부(130) 및 출력 네트워크부(140)를 제어한다. 컨트롤러(150)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)을 수신하기 위하여 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(150)는 제1 내지 제n 기준 전압들(VREF1~VREFn)을 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)과 각각 비교한다. 제1 내지 제n 기준 전압들(VREF1~VREFn)은 각각 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)의 목표 전압일 수 있다.

컨트롤러(150)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)과 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On) 사이의 차이를 보상하도록 인덕터 네트워크부(130) 및 출력 네트워크부(140)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(150)는 제1 인덕터(110)에 흐르는 제1 인덕터 전류(IL1), 및 제2 인덕터(120)에 흐르는 제2 인덕터 전류(IL2)를 센싱할 수 있다. 컨트롤러(150)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기를 조절하기 위하여 인덕터 네트워크부(130) 및 출력 네트워크부(140)를 제어할 수 있다. 조절된 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)에 근거하여 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)의 레벨이 조절될 수 있다.

컨트롤러(150)는 모드 제어부(152)를 포함한다. 모드 제어부(152)는 DC-DC 컨버터(100)의 동작 모드를 결정할 수 있다. 모드 제어부(152)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)에 근거하여 동작 모드를 직렬 모드 또는 분리 모드로 결정할 수 있다. 모드 제어부(152)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기에 근거하여 제1 인덕터(110) 및 제2 인덕터(120)의 방전 시간을 측정할 수 있다. 기준 시간 동안 제1 인덕터(110) 또는 제2 인덕터(120)이 완전 방전되지 않은 경우, 모드 제어부(152)는 크로스 레귤레이션의 발생이 예상되는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 모드 제어부(152)는 동작 모드를 분리 모드로 변경할 수 있다.

모드 제어부(152)는 분리 모드로 변경 후, 크로스 레귤레이션의 발생 가능성이 없다고 판단되는 경우, 다시 동작 모드를 직렬 모드로 변경할 수 있다. 예를 들어, 모드 제어부(152)는 제1 인덕터(110) 및 제2 인덕터(120)에 전류가 흐르지 않는 시간을 측정하여 크로스 레귤레이션의 발생 가능성을 판단할 수 있다. 크로스 레귤레이션의 발생 가능성 판단에 대한 구체적인 내용은 후술된다. 모드 제어부(152)는 동작 모드를 결정하기 위한 모드 신호를 생성할 수 있다. 모드 신호는 직렬 모드 신호 및 분리 모드 신호를 포함한다. 컨트롤러(150)는 모드 신호에 근거하여 인덕터 네트워크 제어 신호(INC) 및 출력 네트워크 제어 신호(ONC)를 생성한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 회로도이다. 도 3은 도 2의 블록도를 구체적인 회로도로 나타낸 것으로 이해될 수 있다. 도 3을 참조하면, DC-DC 컨버터(200)는 제1 인덕터(210), 제2 인덕터(220), 인덕터 네트워크부(230), 출력 네트워크부(240), 및 컨트롤러(250)를 포함한다. 컨트롤러(250)는 모드 제어부(252)를 포함한다. 제1 인덕터(210), 및 제2 인덕터(220)는 도 2의 구성과 동일할 수 있다.

인덕터 네트워크부(230)는 직렬 모드 스위치(SS), 제1 분리 모드 스위치(S1), 제2 분리 모드 스위치(S2), 제1 인덕터 스위치(SF1), 제2 인덕터 스위치(SF2), 제1 접지 스위치(SG1), 및 제2 접지 스위치(SG2)를 포함한다. 제1 인덕터 스위치(SF1)는 제1 인덕터(210)와 병렬로 연결된다. 제1 인덕터 스위치(SF1)는 제1 인덕터 스위치 제어 신호(SF1C)에 응답하여 스위칭-온 될 수 있다. 그 결과, 제1 인덕터(210)에 저장된 에너지가 일정하게 유지될 수 있다. 제2 인덕터 스위치(SF2)는 제2 인덕터(220)와 병렬로 연결된다. 제2 인덕터 스위치(SF2)는 제2 인덕터 스위치 제어 신호(SF2C)에 응답하여 스위칭-온 될 수 있다. 그 결과, 제2 인덕터(220)에 저장된 에너지가 일정하게 유지될 수 있다.

제1 접지 스위치(SG1)는 분리 모드에서 제1 인덕터(210)를 충전하기 위하여 이용된다. 제1 접지 스위치(SG1)는 제1 접지 스위치 제어 신호(SG1C)에 응답하여 스위칭-온 될 수 있다. 그 결과, 제1 인덕터(210)에 에너지가 충전될 수 있다. 제2 접지 스위치(SG2)는 직렬 모드에서 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)를 충전하기 위하여 이용된다. 제2 접지 스위치(SG2)는 분리 모드에서 제2 인덕터(220)를 충전하기 위하여 이용된다. 제2 접지 스위치(SG2)는 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)에 응답하여 스위칭-온 될 수 있다. 그 결과, 분리 모드에서 제2 인덕터(220)에 에너지가 충전될 수 있고, 직렬 모드에서 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)에 에너지가 충전될 수 있다.

직렬 모드 스위치(SS)는 제1 인덕터(210)와 연결되는 일단자 및 제2 인덕터(220)와 연결되는 타단자를 포함한다. 직렬 모드 스위치(SS)는 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC)를 수신하는 제어 단자를 더 포함할 수 있다. 직렬 모드 스위치(SS)는 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프될 수 있다. 직렬 모드 스위치(SS)는 직렬 모드에서 스위칭-온 되고, 분리 모드에서 스위칭-오프 될 수 있다. 직렬 모드 스위치(SS)는 직렬 모드에서 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)를 전기적으로 연결한다. 직렬 모드 스위치(SS)는 분리 모드에서 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)를 전기적으로 분리한다.

제1 분리 모드 스위치(S1)는 제1 인덕터(210)와 연결되는 일단자 및 출력 네트워크부(240)와 연결되는 타단자를 포함한다. 제1 분리 모드 스위치(S1)는 제1 분리 모드 제어 신호(S1C)를 수신하는 제어 단자를 더 포함할 수 있다. 제1 분리 모드 스위치(S1)는 제1 분리 모드 제어 신호(S1C)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 될 수 있다. 제1 분리 모드 스위치(S1)는 직렬 모드에서 스위칭-오프 되고, 분리 모드에서 스위칭-온 될 수 있다. 분리 모드에서 제1 분리 모드 스위치(S1)는 제1 인덕터(210)와 출력 네트워크부(240)를 전기적으로 직접 연결한다.

제2 분리 모드 스위치(S2)는 제2 인덕터(220)와 연결되는 일단자 및 입력 단자(IN)와 연결되는 타단자를 포함한다. 제2 분리 모드 스위치(S2)는 제2 분리 모드 제어 신호(S2C)를 수신하는 제어 단자를 더 포함할 수 있다. 제2 분리 모드 스위치(S2)는 제2 분리 모드 제어 신호(S2C)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 될 수 있다. 제2 분리 모드 스위치(S2)는 직렬 모드에서 스위칭-오프 되고, 분리 모드에서 스위칭-온 될 수 있다. 분리 모드에서 제2 분리 모드 스위치(S2)는 제2 인덕터(220)와 입력 단자(IN)를 전기적으로 직접 연결한다.

직렬 모드에서, 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)는 직렬로 연결된다. 따라서, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)에 동일한 인덕터 전류(IL)가 흐를 수 있다. 직렬 모드에서 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)는 같을 수 있다. 인덕터 전류(IL)는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)의 인덕턴스들의 합에 의존한다. 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)의 인덕턴스들의 합은 제1 인덕터(210)의 인덕턴스 또는 제2 인덕터(220)의 인덕턴스보다 크다. 인덕턴스가 증가할수록, 출력 단자의 리플 전류는 감소한다. 따라서, DC-DC 컨버터(200)는 직렬 모드에서 출력 단자의 리플 전류를 감소시킬 수 있다.

분리 모드에서, 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)는 분리된다. 따라서, 제1 인덕터 전류(IL1)의 전송 경로와 제2 인덕터 전류(IL2)의 전송 경로는 서로 다르다. 제1 인덕터 전류(IL1)(또는 제2 인덕터 전류(IL2))는 크로스 레귤레이션이 예상되는 출력 단자에 제공될 수 있다. 제2 인덕터 전류(IL2)(또는 제1 인덕터 전류(IL1))는 나머지 출력 단자들에 제공될 수 있다. 분리 모드에서 출력 단자에 제공되는 전류는 하나의 인덕터에 근거하여 생성된다. 인덕턴스가 감소할수록, 인덕터의 충전 속도 및 방전 속도는 증가한다. 따라서, DC-DC 컨버터(200)는 급격한 변화가 발생한 부하에 빠른 속도로 출력 전압을 공급할 수 있다.

출력 네트워크부(240)는 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn) 및 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 모두 제2 인덕터(220)와 연결되는 일단자를 포함한다. 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn) 각각의 일단자들은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On) 중 하나의 출력 단자에 연결되는 타단자를 포함한다. 예를 들어, 제1 정상 출력 스위치(Y1)의 타단자는 제1 출력 단자(O1)에 연결되고, 제2 정상 출력 스위치(Y2)의 타단자는 제2 출력 단자(O2)에 연결된다.

제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 제1 내지 제n 정상 출력 스위치 제어 신호(Y1C~YnC)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 될 수 있다. 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 해당 출력 단자에 출력 전압을 제공하는 시간 동안 스위칭-온 된다. 예를 들어, DC-DC 컨버터(200)가 제1 내지 제n 출력 단자(O1~On)에 순차적으로 출력 전압을 제공하는 경우, 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 순차적으로 스위칭-온 된다. 직렬 모드에서, 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 인덕터 전류(IL)를 수신한다. 분리 모드에서, 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 제2 인덕터 전류(IL2)를 수신한다.

제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 모두 제1 분리 모드 스위치(S1)의 타단자와 연결되는 일단자를 포함한다. 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn) 각각의 일단자들은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On) 중 하나의 출력 단자에 연결되는 타단자를 포함한다. 예를 들어, 제1 분리 출력 스위치(X1)의 타단자는 제1 출력 단자(O1)에 연결되고, 제2 분리 출력 스위치(X2)의 타단자는 제2 출력 단자(O2)에 연결된다.

제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 제1 내지 제n 분리 출력 스위치 제어 신호(X1C~XnC)에 응답하여 스위칭-온 되거나 스위칭-오프될 수 있다. 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 해당 출력 단자에 출력 전압을 제공하는 시간 동안 스위칭-온 된다. 예를 들어, DC-DC 컨버터(200)가 제1 내지 제n 출력 단자(O1~On)에 순차적으로 출력 전압을 제공하는 경우, 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 순차적으로 스위칭-온 된다. 직렬 모드에서, 제1 분리 모드 스위치(S1)가 스위칭-오프 되므로, 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 전류를 수신하지 않는다. 분리 모드에서, 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 제1 인덕터 전류(IL1)를 수신한다.

제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)이 전류를 수신하는 경로는 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)이 전류를 수신하는 경로와 다르다. 직렬 모드에서, 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)로 출력 전압을 제공하도록 인덕터 전류(IL)를 수신할 수 있다. 분리 모드에서, 제1 내지 제n 정상 출력 스위치들(Y1~Yn)은 정상적인 부하들에 제2 인덕터 전류(IL2)를 제공할 수 있다. 분리 모드에서, 제1 내지 제n 분리 출력 스위치들(X1~Xn)은 크로스 레귤레이션을 초래할 수 있는 부하에 제1 인덕터 전류(IL1)를 제공할 수 있다.

이와 달리, 출력 네트워크부(240)는 크로스 레귤레이션이 발생되지 않는 범위에서 다양한 방식으로 네트워크를 구성할 수 있다. 예를 들어, 출력 네트워크부(240)는 크로스 레귤레이션을 초래할 수 있는 부하에 제2 인덕터 전류(IL2)를 제공할 수 있다. 또는, 출력 네트워크부(240)는 크로스 레귤레이션이 예상되는 부하 및 완전 방전될 시간이 확보되는 일부 부하들에 제1 인덕터 전류(IL1)를 제공할 수 있다.

출력 네트워크부(240)는 신속한 전압 공급의 필요성 및 안정성을 고려하여 최적화된 출력 네트워크를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(210)의 인덕턴스와 제2 인덕터(220)의 인덕턴스는 다를 수 있다. 이 경우, 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)는 서로 다른 충방전 속도를 가질 수 있고, 서로 다른 리플 전류를 생성할 수 있다. 크로스 레귤레이션이 발생하지 않는 범위에서, 출력 네트워크부(240)는 더 높은 인덕턴스를 갖는 인덕터에 저장된 에너지를 빠른 전압 공급이 요구되는 부하에 제공할 수 있다.

컨트롤러(250)는 인덕터 네트워크부(230) 및 출력 네트워크부(240)를 제어한다. 컨트롤러(250)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)를 센싱한다. 즉, 컨트롤러(250)는 제1 인덕터 전류(IL1)의 크기에 의존하는 제1 센싱 전류(ILS1)를 수신하고, 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기에 의존하는 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신한다. 컨트롤러(250)는 인덕터 네트워크부(230)에 포함된 스위치들을 스위칭-온 시키거나 스위칭-오프 시키기 위한 신호들(S1C, S2C, SSC, SF1C, SF2C, SG1C, SG2C)을 생성할 수 있다. 컨트롤러(250)는 출력 네트워크부(240)에 포함된 스위치들의 스위칭-온 시키거나 스위칭-오프 시키기 위한 신호들(Y1C~YnC, X1C~XnC)을 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러의 블록도이다. 도 4는 도 3의 컨트롤러(250)의 일 실시예로 이해될 것이다. 도 4를 참조하면, 컨트롤러(250)는 전류 센싱부(251), 모드 제어부(252), 출력 제어부(253), 및 스위치 제어부(254)를 포함한다. 전류 센싱부(251)는 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신한다. 전류 센싱부(251)는 도 3의 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 직렬 모드에서, 제1 센싱 전류(ILS1)와 제2 센싱 전류(ILS2)는 동일한 크기를 가질 수 있다. 제1 센싱 전류(ILS1)의 크기는 제1 전류(IL1)의 크기와 비례할 수 있다. 제2 센싱 전류(ILS2)의 크기는 제2 전류(IL2)의 크기와 비례할 수 있다.

전류 센싱부(251)는 제1 센싱 전류(ILS1)와 제2 센싱 전류(ILS2)를 모드 제어부(252), 출력 제어부(253), 및 스위치 제어부(254)에 출력할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 전류 센싱부(251)는 제1 인덕터 전류(IL1)의 크기 정보를 포함하는 제1 인덕터 전류 데이터, 및 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기 정보를 포함하는 제2 인덕터 전류 데이터를 출력할 수 있다. 이 경우, 전류 센싱부(251)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 이하, 전류 센싱부(251)는 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)를 출력하는 것으로 가정한다.

모드 제어부(252)는 전류 센싱부(251)로부터 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신한다. 모드 제어부(252)는 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)의 크기에 근거하여 모드 신호(MD)를 생성한다. 모드 제어부(252)는 모드 신호(MD)를 스위치 제어부(254)에 제공한다. 모드 신호(MD)는 직렬 모드로 동작할 때 생성되는 직렬 모드 신호, 및 분리 모드로 동작할 때 생성되는 분리 모드 신호를 포함한다. 모드 제어부(252)는 크로스 레귤레이션의 발생 가능성에 근거하여 직렬 모드 신호 또는 분리 모드 신호를 생성할 수 있다.

모드 제어부(252)는 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)의 크기에 근거하여 클럭 변조 신호(P_CLK)를 생성한다. 모드 제어부(252)는 클럭 변조 신호(P_CLK)를 출력 제어부(253)에 제공한다. 제1 인덕터(210) 또는 제2 인덕터(220)가 완전 방전되지 않는 경우, 제1 인덕터 전류(IL1) 또는 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기는 임계 전류보다 클 수 있다. 임계 전류는 0일 수 있다. 모드 제어부(252)는 임계 전류에 도달할 때까지 펄스를 유지하여 클럭 변조 신호(P_CLK)를 생성할 수 있다.

출력 제어부(253)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)을 수신한다. 출력 제어부(253)는 도 3의 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)과 전기적으로 연결될 수 있다. 출력 제어부(253)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)과 제1 내지 제n 기준 전압들(VREF1~VREFn)을 각각 비교한다. 출력 제어부(253)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)과 제1 내지 제n 기준 전압들(VREF1~VREFn) 각각의 차이를 증폭할 수 있다. 증폭된 차이값들에 근거하여 출력 제어부(253)는 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)을 생성한다. DC-DC 컨버터(200)는 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)에 근거하여 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)을 조절할 수 있다.

출력 제어부(253)는 전류 센싱부(251)로부터 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신한다. 출력 제어부(253)는 센싱된 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)에 근거하여 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)을 생성할 수 있다. 제1 인덕터 전류(IL1) 또는 제2 인덕터 전류(IL2)의 레벨이 변경될 경우, 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)이 조절될 수 있다. 출력 제어부(253)는 제1 인덕터 전류(IL1) 또는 제2 인덕터 전류(IL2)를 제어하는 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)을 생성할 수 있다. 출력 제어부(253)는 모드 제어부(252)로부터 클럭 변조 신호(P_CLK)를 수신한다. 출력 제어부(253)는 클럭 변조 신호(P_CLK)를 기준 클럭으로 사용할 수 있다.

스위치 제어부(254)는 전류 센싱부(251)로부터 제1 센싱 전류(ILS1) 및 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신한다. 스위치 제어부(254)는 모드 제어부(252)로부터 모드 신호(MD)를 수신한다. 스위치 제어부(254)는 출력 제어부(253)로부터 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)을 수신한다. 스위치 제어부(254)는 제1 센싱 전류(ILS1), 제2 센싱 전류(ILS2), 모드 신호(MD) 및 제1 내지 제n 출력 제어 신호들(P1~Pn)에 근거하여 인덕터 네트워크부(230) 및 출력 네트워크부(240)에 포함된 스위치들을 제어하기 위한 신호들을 생성할 수 있다.

스위치 제어부(254)는 직렬 모드 또는 분리 모드에 대응되는 네트워크를 구성하기 위한 스위치 제어 신호들을 생성할 수 있다. 스위치 제어부(254)는 모드 신호(MD)에 근거하여 스위치 제어 신호들을 생성할 수 있다. 스위치 제어부(254)는 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)이 제1 내지 제n 기준 전압들(VREF1~VREFn)에 대응하도록 스위치 제어 신호들을 생성할 수 있다. 스위치 제어부(254)는 제1 인덕터 전류(IL1) 또는 제2 인덕터 전류(IL2)를 제어하는 스위치 제어 신호들을 생성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어부의 블록도이다. 도 5의 모드 제어부(2520)는 도 4의 모드 제어부(252)의 일 실시예로 이해될 것이다. 도 5를 참조하면, 모드 제어부(2520)는 클럭 생성기(2521), 클럭 변조기(2522), 크로스 레귤레이션 검출기(2523), 전류 계수기(2524), 및 모드 변환기(2525)를 포함한다. 클럭 생성기(2521)는 클럭 신호(CLK)를 생성한다. 생성된 클럭 신호(CLK)는 클럭 변조기(2522), 크로스 레귤레이션 검출기(2523), 및 전류 계수기(2524)에 제공된다.

클럭 변조기(2522)는 클럭 생성기(2521)로부터 클럭 신호(CLK)를 수신한다. 클럭 변조기(2522)는 클럭 신호(CLK)에 근거하여 클럭 변조 신호(P_CLK)를 생성한다. 클럭 변조기(2522)는 DC-DC 컨버터(200)의 구동에 이용되는 시간만큼의 클럭 신호(CLK)를 카운팅할 수 있다. 클럭 변조기(2522)는 클럭 신호(CLK)의 클럭 신호(CLK)를 분주하여 클럭 변조 신호(P_CLK)를 생성한다. 클럭 변조 신호(P_CLK)는 출력 전압을 생성하기 위한 기준 클럭일 수 있다. 클럭 변조 신호(P_CLK)는 도 4의 출력 제어부(253)에 제공된다.

클럭 변조기(2522)는 후술될 크로스 레귤레이션 검출기(2523)로부터 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 또는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)를 수신한다. 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 또는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)가 하이 레벨로 출력 되는 시간 동안, 클럭 변조기(2522)는 클럭 변조 신호(P_CLK)의 펄스를 유지할 수 있다. 클럭 변조기(2522)는 클럭 변조 신호(P_CLK)의 펄스가 유지되는 시간만큼 DC-DC 컨버터(200)의 동작 상태를 유지할 수 있다. 즉, 클럭 변조 신호(P_CLK)에 근거하여 제1 인덕터(210) 또는 제2 인덕터(220)의 완전 방전 시간이 확보될 수 있다.

크로스 레귤레이션 검출기(2523)는 제1 크로스 레귤레이션 검출기(2523a) 및 제2 크로스 레귤레이션 검출기(2523b)를 포함한다. 제1 크로스 레귤레이션 검출기(2523a)는 전류 센싱부(251)로부터 제1 센싱 전류(ILS1)를 수신할 수 있다. 제2 크로스 레귤레이션 검출기(2523b)는 전류 센싱부(251)로부터 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신할 수 있다. 제1 크로스 레귤레이션 검출기(2523a) 및 제2 크로스 레귤레이션 검출기(2523b)는 클럭 생성기(2521)로부터 클럭 신호(CLK)를 수신할 수 있다. 제1 크로스 레귤레이션 검출기(2523a) 및 제2 크로스 레귤레이션 검출기(2523b)는 클럭 변조기(2522)로부터 클럭 변조 신호(P_CLK)를 수신할 수 있다.

크로스 레귤레이션 검출기(2523)는 클럭 신호(CLK) 또는 클럭 변조 신호(P_CLK)를 이용하여 특정 출력 단자에 출력 전압을 제공하는 기준 시간을 판단할 수 있다. 기준 시간의 종료 시점에 제1 센싱 전류(ILS1)의 크기가 임계 전류보다 큰 경우, 제1 크로스 레귤레이션 검출기(2523a)는 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1)를 하이 레벨로 출력할 수 있다. 기준 시간의 종료 시점에 제2 센싱 전류(ILS2)의 크기가 임계 전류보다 큰 경우, 제2 크로스 레귤레이션 검출기(2523b)는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)를 하이 레벨로 출력할 수 있다. 임계 전류는 제1 인덕터(210) 또는 제2 인덕터(220)가 완전 방전된 경우의 전류로 정의된다. 예를 들어, 임계 전류는 0일 수 있다.

일반적으로, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)는 기준 시간의 종료 시점에서 완전 방전되어야 한다. 만약 기준 시간의 종료 시점에서 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)가 완전 방전되지 않으면, 다음 기준 시간 동안 출력 전압을 제공하는 출력 단자에 크로스 레귤레이션이 발생할 수 있다. 따라서, 크로스 레귤레이션 검출기(2523)는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)가 추가적인 방전 시간을 확보하도록 제1 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR1, CR2)를 클럭 변조기(2522)에 제공할 수 있다. 또한, 크로스 레귤레이션 검출기(2523)는 DC-DC 컨버터(200)의 동작 모드 변환을 위하여 제1 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR1, CR2)를 모드 변환기(2525)에 제공할 수 있다.

전류 계수기(2524)는 제1 전류 계수기(2524a) 및 제2 전류 계수기(2524b)를 포함한다. 제1 전류 계수기(2524a)는 전류 센싱부(251)로부터 제1 센싱 전류(ILS1)를 수신할 수 있다. 제2 전류 계수기(2524b)는 전류 센싱부(251)로부터 제2 센싱 전류(ILS2)를 수신할 수 있다. 제1 전류 계수기(2524a) 및 제2 전류 계수기(2524b)는 클럭 생성기(2521)로부터 클럭 신호(CLK)를 수신할 수 있다. 제1 전류 계수기(2524a) 및 제2 전류 계수기(2524b)는 클럭 변조기(2522)로부터 클럭 변조 신호(P_CLK)를 수신할 수 있다.

전류 계수기(2524)는 클럭 신호(CLK) 또는 클럭 변조 신호(P_CLK)를 이용하여 특정 출력 단자에 출력 전압을 제공하는 기준 시간을 판단할 수 있다. 제1 전류 계수기(2524a)는 기준 시간 내에 제1 인덕터(210)의 완전 방전된 시간을 카운팅할 수 있다. 제2 전류 계수기(2524b)는 기준 시간 내에 제2 인덕터(220)의 완전 방전된 시간을 카운팅할 수 있다. 제1 전류 계수기(2524a)는 제1 센싱 전류(ILS1)가 임계 전류 이하인 제1 완전 방전 시간을 측정하여, 제1 방전 시간 신호(DT1)를 생성할 수 있다. 제2 전류 계수기(2524b)는 제2 센싱 전류(ILS2)가 임계 전류 이하인 제2 완전 방전 시간을 측정하여, 제2 방전 시간 신호(DT2)를 생성할 수 있다.

모드 변환기(2525)는 크로스 레귤레이션 검출기(2523)로부터 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)를 수신한다. 모드 변환기(2525)는 전류 계수기(2524)로부터 제1 방전 시간 신호(DT1) 및 제2 방전 시간 신호(DT2)를 수신한다. 모드 변환기(2525)는 클럭 변조기(2522)로부터 클럭 변조 신호(P_CLK)를 수신한다. 모드 변환기(2525)는 모드 신호(MD)를 생성한다. 모드 신호(MD)는 직렬 모드 신호 및 분리 모드 신호를 포함한다. 모드 변환기(2525)는 직렬 모드 신호 또는 분리 모드 신호를 스위치 제어부(254)에 제공할 수 있다.

모드 변환기(2525)는 레지스터(2526)를 포함한다. 레지스터(2526)는 현재 주기의 동작 모드를 저장할 수 있다. 예를 들어, 레지스터(2526)는 클럭 변조 신호(P_CLK)에서의 주기의 시작 시점의 동작 모드를 저장할 수 있다. 모드 변환기(2525)는 제1 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR1, CR2)에 근거하여 직렬 모드 신호를 분리 모드 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 또는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)가 하이 레벨인 경우, 모드 변환기(2525)는 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)를 전기적으로 분리하기 위하여 분리 모드 신호를 생성한다.

모드 변환기(2525)는 제1 방전 시간 신호(DT1) 및 제2 방전 시간 신호(DT2)에 근거하여 분리 모드 신호를 직렬 모드 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 제1 방전 시간 및 제2 방전 시간이 충분히 긴 경우, 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)를 직렬로 연결하여도 크로스 레귤레이션이 발생하지 않을 것이다. 제1 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 크고, 제2 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 큰 경우, 직렬 모드로 변환하여도 크로스 레귤레이션이 발생하지 않는다. 따라서, 모드 변환기(2525)는 직렬 모드 신호를 생성한다. 제1 안정화 시간 및 제2 안정화 시간은 도 9에서 구체적으로 정의된다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 타이밍도이다. 도 6은 직렬 모드에서 분리 모드로 변환할 때의 펄스 변조 신호의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 6의 가로축은 시간을 나타낸다. 도 6의 세로축은 시간의 흐름에 다른 클럭 신호(CLK), 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1)(또는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)), 및 클럭 변조 신호(P_CLK)의 크기를 나타낸다.

클럭 신호(CLK)는 도 5의 클럭 생성기(2521)에서 생성된다. 클럭 변조 신호(P_CLK)는 도 5의 클럭 변조기(2522)에서 생성된다. 클럭 변조기(2522)는 클럭 변조 신호(P_CLK)를 생성하기 위하여 클럭 신호(CLK)를 카운팅할 수 있다. 도 6은 예시적으로 클럭 신호(CLK)의 3회의 주기 반복시 클럭 변조 신호(P_CLK)의 레벨이 변환되는 것으로 도시된다. 다만, 이에 제한되지 않고, 클럭 변조 신호(P_CLK)는 클럭 신호(CLK)보다 수백배 낮은 클럭 주파수를 갖도록 클럭 신호(CLK)로부터 분주되어 생성될 수 있다.

클럭 변조 신호(P_CLK)는 DC-DC 컨버터의 기준 클럭일 수 있다. 특정 출력 단자에 출력 전압을 제공하는 기준 시간은 클럭 변조 신호(P_CLK)의 주기와 같을 수 있다. 클럭 변조 신호(P_CLK)의 주기 동안 제1 인덕터(110, 210) 또는 제2 인덕터(120, 220)는 충전 및 방전될 수 있다. 클럭 변조 신호(P_CLK)동안 제1 인덕터(110, 210)(또는 제2 인덕터(120, 220))가 완전 방전 되지 않은 경우, 크로스 레귤레이션 검출기(2523)는 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1)(또는 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2))를 하이 레벨로 변경할 수 있다.

제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1)는 제1 인덕터(110, 210)가 완전 방전될 때까지 하이 레벨로 유지된다. 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1)가 하이 레벨로 유지되는 시간은 지연 시간(Td)으로 정의된다. 지연 시간(Td)의 최대값은 제한될 수 있다. 제1 인덕터(110, 210)가 완전 방전될 때까지, 클럭 변조 신호(P_CLK)의 펄스가 유지된다. 즉, 제1 인덕터(110, 210)의 완전 방전을 위하여 해당 출력 단자에 대한 기준 시간을 증가시킨다. 이후, DC-DC 컨버터의 동작 모드가 변경되고, 다시 클럭 변조 신호(P_CLK)의 주기는 정상적으로 유지된다.

도 7은 직렬 모드에서의 도 3의 스위치들의 동작 및 인덕터 전류의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다. 설명의 이해를 돕기 위해, 도 7은 도 3을 참조하여 설명된다. 도 7의 가로축은 시간을 나타낸다. 도 7의 세로축은 시간의 흐름에 따른 직렬 모드 스위치 제어 신호들(SSC), 제1 및 제2 분리 모드 제어 신호들(S1C, S2C), 제1 및 제2 접지 스위치 제어 신호들(SG1C, SG2C), 제1 및 제2 정상 출력 스위치 제어 신호들(Y1C, Y2C), 및 인덕터 전류(IL)의 크기를 나타낸다.

도 7에 도시된 각각의 스위치 제어 신호들은 하이 레벨에서 스위치들을 스위칭-온 시키고, 로우 레벨에서 스위치들을 스위칭-오프 시키는 것으로 가정한다. 다만, 이에 제한되지 않고, 각각의 스위치 제어 신호들은 하이 레벨에서 스위치들을 스위칭-오프 시키고, 로우 레벨에서 스위치들을 스위칭-온 시킬수 있다. 이 경우, 도 7의 스위치 제어 신호들의 파형은 반대가 될 것이다. 도 7의 직렬 모드에서, 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC)는 하이 레벨로 유지된다. 또한, 제1 및 제2 분리 모드 제어 신호들(S1C, S2C), 그리고 제1 접지 스위치 제어 신호(SG1C)는 로우 레벨로 유지된다.

도 7은 출력 단자가 2개인 것으로 가정한다. DC-DC 컨버터는 제1 기준 시간(Ta) 동안 제1 출력 단자(O1)에 출력 전압을 제공하고, 및 제2 기준 시간(Tb) 동안 제2 출력 단자(O2)에 출력 전압을 제공한다. 제1 기준 시간(Ta)과 제2 기준 시간(Tb)은 같을 수 있다. 도 7에 따른 DC-DC 컨버터는 제1 출력 단자(O1)과 제2 출력 단자(O2)에 교번적으로 출력 전압을 제공할 수 있다. 제1 출력 단자(O1) 및 제2 출력 단자(O2)에 출력 전압을 제공하는 시간은 다중 출력 주기(Ts)로 정의된다.

제1 기준 시간(Ta)은 제1 충전 시간(Ta1), 제1 방전 시간(Ta2), 및 제1 휴지 시간(Ta3)을 포함한다. 제1 충전 시간(Ta1)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 충전된다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)이 입력 전압에 의하여 충전되도록, 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)는 제2 접지 스위치(SG2)를 스위칭-온 시킨다. 제1 방전 시간(Ta2)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 방전된다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)에 충전된 에너지가 제1 출력 단자(O1)로 전달되기 위하여 제1 정상 출력 스위치 제어 신호(Y1C)는 제1 정상 출력 스위치(Y1)를 스위칭-온 시킨다. 제1 휴지 시간(Ta3)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 완전 방전된다. 이 때, 인덕터 전류(IL)의 크기는 임계 전류인 0일 수 있다.

제2 기준 시간(Tb)은 제2 충전 시간(Tb1), 제2 방전 시간(Tb2), 및 제2 휴지 시간(Tb3)을 포함한다. 제2 충전 시간(Tb1)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 충전된다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)이 입력 전압에 의하여 충전되도록, 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)는 제2 접지 스위치(SG2)를 스위칭-온 시킨다. 제2 방전 시간(Tb2)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 방전된다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)에 충전된 에너지가 제2 출력 단자(O2)로 전달되기 위하여 제2 정상 출력 스위치 제어 신호(Y2C)는 제2 정상 출력 스위치(Y2)를 스위칭-온 시킨다. 제2 휴지 시간(Tb3)에 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 완전 방전된다.

제1 출력 단자(O1)와 제2 출력 단자(O2)에 연결되는 부하는 서로 다를 수 있다. 제1 출력 단자(O1)에 요구되는 에너지와 제2 출력 단자(O2)에 요구되는 에너지가 다른 경우, 충전 시간, 방전 시간, 및 휴지 시간은 다를 수 있다. 또한, 제1 기준 시간(Ta)에 제공되는 인덕터 전류(IL)와 제2 기준 시간(Tb)에 제공되는 인덕터 전류(IL)는 서로 다를 수 있다. 제2 출력 단자(O2)에 요구되는 에너지가 제1 출력 단자(O1)에 요구되는 에너지보다 큰 경우, 제2 충전 시간(Tb1) 및 제2 방전 시간(Tb2)의 합은 제1 충전 시간(Ta1) 및 제1 방전 시간(Ta2)의 합보다 길 수 있다. 또한, 제2 휴지 시간(Tb3)은 제1 휴지 시간(Ta3)보다 짧을 수 있다.

도 8은 직렬 모드를 유지하는 경우의 크로스 레귤레이션 발생을 설명하기 위한 타이밍도이다. 설명의 이해를 돕기 위해, 도 8은 도 3을 참조하여 설명된다. 도 8의 가로축은 시간을 나타낸다. 도 8의 세로축은 시간의 흐름에 따른 인덕터 전류(IL)의 크기를 나타낸다. 다중 출력 주기(Ts)는 제1 기준 시간(Ta) 및 제2 기준 시간(Tb)을 포함한다. 제1 기준 시간(Ta)에 인덕터 전류(IL)는 제1 출력 단자(O1)에 제공되고, 제2 기준 시간(Tb)에 인덕터 전류(IL)는 제2 출력 단자(O2)에 제공된다.

제1 기준 시간(Ta)동안 DC-DC 컨버터는 제1 출력 단자(O1)에 에너지를 제공한다. 제1 기준 시간(Ta)동안 제1 출력 단자(O1)에 제공되는 에너지는 제1 넓이(A1)에 의존한다. 제1 넓이(A1)는 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)이 방전되는 시간 동안의 인덕터 전류(IL)의 적분값이다. 제1 넓이(A1)가 클수록, 제1 출력 단자(O1)에 제공되는 에너지는 상승한다.

제2 기준 시간(Tb)동안 DC-DC 컨버터는 제2 출력 단자(O2)에 에너지를 제공한다. 도 7과 달리, 제2 출력 단자(O2)에 연결된 부하가 급격하게 변하는 경우, 제2 출력 단자(O2)에 제공되는 에너지는 변하게 된다. 예를 들어, 제2 출력 단자(O2)에 연결된 부하가 과부하 상태인 경우, 제2 출력 단자(O2)에 요구되는 에너지는 증가할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)의 충전 시간 및 방전 시간은 증가한다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)의 충전 시간 및 방전 시간의 합이 제2 기준 시간(Tb)보다 큰 경우, 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)은 완전 방전되지 않는다. 즉, 인덕터 전류(IL)는 임계 전류 0에 도달하지 못하고, 제2 기준 시간(Tb)에 휴지 시간은 제공되지 않는다.

다시 제1 기준 시간(Ta)이 시작되는 시점에, 인덕터 전류(IL)의 크기는 임계 전류보다 크다. 따라서, 이전 제1 기준 시간(Ta)과 동일한 충전 시간 동안 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)을 충전하는 경우, 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)에 충전되는 에너지는 증가한다. 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)을 완전 방전하기 위해 요구되는 방전 시간은 이전 제1 기준 시간(Ta)에서의 방전 시간보다 크다. 즉, 제2 넓이(A2)는 제1 넓이(A1)보다 크다. 제1 출력 단자(O1)에 요구되는 에너지보다 많은 양의 에너지가 부하에 제공되므로, 크로스 레귤레이션이 발생한다.

도 9는 직렬 모드에서 분리 모드로 변환하기 위한 스위치들의 동작 및 전류의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다. 설명의 이해를 돕기 위해, 도 9는 도 3을 참조하여 설명된다. 도 9의 가로축은 시간을 나타낸다. 도 9의 세로축은 시간의 흐름에 따른 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC), 제1 및 제2 분리 모드 제어 신호들(S1C, S2C), 제1 및 제2 접지 스위치 제어 신호들(SG1C, SG2C), 제1 및 제2 정상 출력 스위치 제어 신호들(Y1C, Y2C), 제1 분리 출력 스위치 제어 신호(X1C), 제1 인덕터 전류(IL1), 및 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기를 나타낸다.

도 9에 도시된 각각의 스위치 제어 신호들은 하이 레벨에서 스위치들을 온 상태로 제어하고, 로우 레벨에서 스위치들을 오프 상태로 제어하는 것으로 가정한다. 다만, 이에 제한되지 않고, 각각의 스위치 제어 신호들은 하이 레벨에서 스위치들을 스위칭-오프 시키고, 로우 레벨에서 스위치들을 스위칭-온 시킬수 있다. 이 경우, 도 7의 스위치 제어 신호들의 파형은 반대가 될 것이다.

직렬 모드에서, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)가 직렬로 연결되므로, 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)는 동일하다. 제1 기준 시간(Ta)동안 DC-DC 컨버터는 제1 출력 단자(O1)에 에너지를 제공한다. 제2 기준 시간(Tb)동안 DC-DC 컨버터는 제2 출력 단자(O2)에 에너지를 제공한다. 제2 기준 시간(Tb)동안 제1 및 제2 인덕터들(210, 220)이 완전 방전되지 않는 경우, 제2 기준 시간(Tb)의 종료 시점에서 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기는 0보다 크다. 이 경우, 제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)는 하이 레벨로 변경된다.

제1 크로스 레귤레이션 신호(CR1) 및 제2 크로스 레귤레이션 신호(CR2)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)가 임계 전류 0에 도달할 때까지 하이 레벨을 유지한다. 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)는 지연 시간(Td) 동안 0에 도달한다. 지연 시간(Td) 동안, 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC), 제1 및 제2 분리 모드 제어 신호들(S1C, S2C), 제1 및 제2 접지 스위치 제어 신호들(SG1C, SG2C), 및 제1 및 제2 정상 출력 스위치 제어 신호들(Y1C, Y2C)의 크기는 유지된다.

제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)가 임계 전류 0에 도달하거나 지연 시간(Td)의 최대값을 초과하는 순간, 제1 및 제2 크로스 레귤레이션 신호들(CR1, CR2)은 로우 레벨로 변경된다. 이 때, DC-DC 컨버터의 동작 모드는 분리 모드로 변경된다. 직렬 모드 스위치 제어 신호(SSC)는 로우 레벨로 변경된다. 제1 및 제2 분리 모드 제어 신호들(S1C, S2C)은 하이 레벨로 변경된다. 따라서, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)는 전기적으로 분리된다. 분리 모드에서, 제1 인덕터 전류(IL1)와 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기는 서로 독립적으로 결정된다.

분리 모드에서, 도 9는 제1 인덕터(210)가 제1 출력 단자(O1)에 에너지를 제공하고, 제2 인덕터(220)가 제2 출력 단자(O2)에 에너지를 제공하는 것으로 가정하였다. 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)가 서로 다른 인덕턴스를 갖는 경우, 충전 속도 및 방전 속도가 서로 다를 수 있다. 도 9의 경우, 제1 인덕터(210)의 인덕턴스가 제2 인덕터(220)의 인덕턴스보다 작다. 따라서, 제1 인덕터 전류(IL1)의 기울기가 제2 인덕터 전류(IL2)의 기울기보다 크고, 제1 인덕터(210)의 충전 속도가 제2 인덕터(220)의 충전 속도보다 빠르다.

분리 모드의 다중 출력 주기(Ts')는 제1 충방전 시간(T'a) 및 제1 완전 방전 시간(TZ1)의 합과 같을 수 있다. 또는, 분리 모드의 다중 출력 주기(Ts')는 직렬 모드의 다중 출력 주기(Ts)와 같을 수 있다. 분리 모드의 다중 출력 주기(Ts')는 직렬 모드의 제1 기준 시간(Ta) 및 제2 기준 시간(Tb)의 합과 같을 수 있다. 제1 충방전 시간(T'a)에 제1 인덕터(210)는 충전 및 방전된다. 제1 완전 방전 시간(TZ1)에 제1 인덕터(210)는 완전 방전된다. 제2 충방전 시간(T'b)에 제2 인덕터(220)는 충전 및 방전된다. 제2 완전 방전 시간(TZ2)에 제2 인덕터(220)는 완전 방전된다.

제1 접지 스위치 제어 신호(SG1C)가 제1 접지 스위치(SG1)를 스위칭-온 시키는 동안, 제1 인덕터(210)는 충전된다. 제1 분리 출력 스위치 제어 신호(X1C)가 제1 분리 출력 스위치(X1)를 스위칭-온 시키는 동안, 제1 인덕터(210)는 방전되고, 제1 출력 단자(O1)에 에너지를 전달한다. 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)가 제2 접지 스위치(SG2)를 스위칭-온 시키는 동안, 제2 인덕터(220)는 충전된다. 제2 정상 출력 스위치 제어 신호(X2C)가 제2 정상 출력 스위치(X2)를 스위칭-온 시키는 동안, 제2 인덕터(220)는 방전되고, 제2 출력 단자(O2)에 에너지를 전달한다.

직렬 모드에서 분리 모드로 변경되는 시점에, 제1 접지 스위치 제어 신호(SG1C) 및 제2 접지 스위치 제어 신호(SG2C)는 하이 레벨로 변경될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)는 동시에 충전될 수 있다. 분리 모드에서, 제1 출력 단자(O1)에 제공되는 에너지와 제2 출력 단자(O2)에 제공되는 에너지는 서로 다른 인덕터를 이용하여 동시에 저장될 수 있다. 따라서, 직렬 모드에 비하여, 분리 모드에서 제1 출력 단자(O1) 및 제2 출력 단자(O2)에 빠른 에너지 제공이 가능하다. 특히, 과부하 등으로 인하여 많은 에너지가 요구되는 제2 출력 단자(O2)에 에너지가 빠르게 제공될 수 있다.

DC-DC 컨버터는 제1 완전 방전 시간(TZ1) 및 제2 완전 방전 시간(TZ2)에 근거하여 분리 모드를 다시 직렬 모드로 변환할 수 있다. 제1 완전 방전 시간(TZ1)이 제1 안정화 시간(Tst1)보다 크고, 제2 완전 방전 시간(TZ2)이 제2 안정화 시간(Tst2)보다 큰 경우, DC-DC 컨버터의 동작 모드는 직렬 모드로 변환된다. 출력 단자가 2개인 경우, 제1 안정화 시간(Tst1)은 수학식 1에서 정의된다. 제2 안정화 시간(Tst2)은 수학식 2에서 정의된다.

Ts는 다중 출력 주기를 나타낸다. L1은 제1 인덕터(210)의 인덕턴스를 나타낸다. L2는 제2 인덕터(220)의 인덕턴스를 나타낸다. aa는 여유 시간을 나타낸다. 출력 단자가 2개인 경우, 직렬 모드에서 DC-DC 컨버터는 다중 출력 주기(Ts) 동안 두 개의 출력 단자에 교번적으로 에너지를 제공한다. 따라서, 제1 안정화 시간(Tst1) 및 제2 안정화 시간(Tst2)은 다중 출력 주기(Ts)의 0.5배를 기준으로 계산된다. L1 및 L2의 합이 클수록, 제1 안정화 시간(Tst1) 및 제2 안정화 시간(Tst2)은 늘어난다. L1 및 L2의 합이 클수록 직렬 모드에서의 충전 및 방전 시간이 증가하므로, 크로스 레귤레이션 방지를 위하여 더 많은 안정화 시간이 요구된다.

수학식 1을 참고하면, 제1 인덕터의 인덕턴스(L1)가 클수록 제1 안정화 시간(Tst1)은 줄어든다. 제2 인덕터의 인덕턴스(L2)가 클수록 제1 안정화 시간(Tst1)은 늘어난다. 분리 모드에서 직렬 모드로 변경될 때, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)의 직렬 연결로 인하여 충방전 속도는 느려진다. 제1 인덕터의 인덕턴스(L1)가 제2 인덕터의 인덕턴스(L2)보다 큰 경우, 모드 변환에 따른 제1 인덕터 전류(IL1)의 변화가 상대적으로 작다. 따라서, 제1 인덕터의 인덕턴스(L1)가 크고 제2 인덕터의 인덕턴스(L2)가 작아질수록, 요구되는 제1 안정화 시간(Tst1)이 작아진다.

수학식 2를 참고하면, 동일한 이유로 제2 인덕터의 인덕턴스(L2)가 클수록 제2 안정화 시간(Tst2)은 줄어든다. 또한, 제1 인덕터의 인덕턴스(L1)가 클수록 제2 안정화 시간(Tst2)은 늘어난다. 제2 인덕터의 인덕턴스(L2)가 제1 인덕터의 인덕턴스(L1)보다 큰 경우, 모드 변환에 따른 제2 인덕터 전류(IL2)의 변화가 상대적으로 작기 때문이다. 수학식 1 및 수학식 2를 동시에 만족하여야 크로스 레귤레이션의 가능성이 없는 것으로 판단되고, DC-DC 컨버터는 분리 모드에서 직렬 모드로 변환된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 구동 방법의 순서도이다. DC-DC 컨버터의 구동 방법은 도 2의 DC-DC 컨버터(100) 또는 도 3의 DC-DC 컨버터(200)에서 수행된다. 도 10은 DC-DC 컨버터(100, 200)가 직렬 모드로 동작하는 중에 크로스 레귤레이션이 발생하여 분리 모드로 변환되고, 다시 직렬 모드로 변환되는 동작을 나타낸다. 다만, 이러한 동작 모드의 변환은 하나의 실시예로 이해될 것이고, 크로스 레귤레이션 발생 가능성에 근거하여 다양한 동작 모드 변환이 가능하다. 이하, 도 3 내지 도 5의 구성 요소와 대응하여 DC-DC 컨버터의 구동 방법이 설명된다.

S100 단계에서, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)는 직렬로 연결된다. S100 단계는 인덕터 네트워크부(230)에서 수행될 수 있다. 모드 제어부(252)는 직렬 모드 신호를 생성하고, 컨트롤러(250)는 직렬 모드 신호에 근거하여 직렬 모드 스위치(SS)를 제어한다. 직렬 모드 스위치(SS)는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)를 직렬로 연결한다. 직렬 모드 스위치(SS)는 스위칭-온 된다.

S200 단계에서, 직렬 모드에 근거하여 출력 전압이 복수의 출력 단자에 제공된다. S200 단계는 출력 네트워크부(240)에서 수행될 수 있다. 출력 네트워크부(240)는 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn) 중 대응되는 출력 전압을 제공한다. S200 단계는 직렬 모드로 동작하므로, 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)은 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)에 흐르는 인덕터 전류(IL)에 근거하여 제공된다. 제1 내지 제n 출력 전압들(VO1~VOn)은 출력 네트워크부(240)의 스위칭 동작에 근거하여 제1 내지 제n 출력 단자들(O1~On)에 교번적으로 제공될 수 있다.

S300 단계에서, 인덕터 전류(IL)와 임계 전류가 비교된다. S300 단계는 컨트롤러(250)에서 수행될 수 있다. 구체적으로, S300 단계는 모드 제어부(252)에서 수행될 수 있다. 컨트롤러(250)는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)의 충전 시점으로부터 기준 시간 이후의 인덕터 전류(IL)를 센싱한다. 인덕터 전류(IL)가 임계 전류보다 큰 경우, S400 단계가 진행된다. 임계 전류는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)의 완전 방전을 판단하기 위한 기준 전류일 수 있다. 예를 들어, 임계 전류는 0일 수 있다. 인덕터 전류(IL)가 0인 경우, 직렬 모드를 유지하기 위하여 S200 단계가 진행된다.

S400 단계에서, 컨트롤러(250)는 분리 모드 신호를 생성한다. 즉, 크로스 레귤레이션의 발생 가능성이 높으므로, DC-DC 컨버터(200)는 분리 모드로 동작된다. S400 단계는 모드 제어부(252, 2520)의 모드 변환기(2525)에서 수행될 수 있다. S500 단계에서, 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)는 전기적으로 분리된다. S500 단계는 인덕터 네트워크부(230)에서 수행될 수 있다. 컨트롤러(250)는 분리 모드 신호에 근거하여 직렬 모드 스위치(SS)와 제1 및 제2 분리 모드 스위치(S1, S2)를 제어한다. 직렬 모드 스위치(SS)는 스위칭-오프 된다.

S600 단계에서, 분리 모드에 근거하여 출력 전압이 복수의 출력 단자에 제공된다. S600 단계는 출력 네트워크부(240)에서 수행될 수 있다. 출력 네트워크부(240)는 부하의 급격한 변화에 근거하여 크로스 레귤레이션을 발생시킬 가능성을 갖는 출력 단자와 다른 출력 단자들을 분리하여 출력 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 크로스 레귤레이션을 발생시키는 출력 단자에 제1 인덕터(210)를 이용하여 출력 전압이 제공되고, 나머지 출력 단자들에 제2 인덕터(220)를 이용하여 출력 전압이 제공될 수 있다. S200 단계에서, 복수의 출력 단자에 제공되는 출력 전압의 레벨은 S600 단계에서, 복수의 출력 단자에 제공되는 출력 전압의 레벨과 같을 수 있다.

S700 단계에서, 제1 완전 방전 시간과 제1 안정화 시간이 비교된다. S800 단계에서, 제2 완전 방전 시간과 제2 안정화 시간이 비교된다. 제1 완전 방전 시간은 제1 인덕터(210)에 의하여 출력 전압이 제공되는 출력 단자의 완전 방전 시간으로 정의될 수 있다. 제2 완전 방전 시간은 제2 인덕터(220)에 의하여 출력 전압이 제공되는 출력 단자의 완전 방전 시간으로 정의될 수 있다. S700 단계 및 S800 단계는 컨트롤러(250)에서 수행될 수 있다. 구체적으로, S700 단계 및 S800 단계는 전류 계수기(2524) 및 모드 변환기(2525)에서 수행될 수 있다.

제1 완전 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 크고 제2 완전 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 큰 경우, 직렬 모드로 변환하여도 크로스 레귤레이션이 발생하지 않는다. 따라서, S900 단계가 진행된다. 제1 완전 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 작거나, 제2 완전 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 작은 경우, 직렬 모드로 변환시 크로스 레귤레이션이 발생할 수 있다. 따라서, 분리 모드를 유지하기 위하여 S600 단계가 진행된다.

S900 단계에서, 컨트롤러(250)는 다시 직렬 모드 신호를 생성한다. 즉, DC-DC 컨버터(200)는 분리 모드에서 직렬 모드로 변환되어 동작한다. S1000 단계에서 도시된 바와 같이, 출력 전압의 제공이 계속적으로 요구되는 경우, S100 단계가 진행된다. 이 경우, 제1 인덕터(210)와 제2 인덕터(220)는 서로 직렬로 연결된다.

도 11은 인덕터 전류와 임계 전류를 비교하여 크로스 레귤레이션의 가능성을 판단하는 S300 단계를 구체화한 순서도이다. S310 내지 S340단계는 컨트롤러(250)에서 수행될 수 있다. S310 단계에서, 컨트롤러(250)는 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)를 센싱한다. S310 단계는 전류 센싱부(251)에서 수행될 수 있다. 제1 인덕터 전류(IL1) 및 제2 인덕터 전류(IL2)는 직렬 모드에서 인덕터 전류(IL)일 수 있다.

S320 단계에서, 컨트롤러(250)는 크로스 레귤레이션 신호를 생성한다. 크로스 레귤레이션 신호는 제1 및 제2 크로스 레귤레이션 신호들(CR1, CR2)을 포함한다. S320 단계는 모드 제어부(252) 또는 크로스 레귤레이션 검출기(2523)에서 수행될 수 있다. 제1 인덕터 전류(IL1) 또는 제2 인덕터 전류(IL2)의 크기가 기준 시간 이후에 임계 전류보다 큰 경우, 크로스 레귤레이션 신호는 하이 레벨로 변경될 수 있다.

S330 단계에서, 컨트롤러(250)는 인덕터 전류(IL)가 임계 전류가 될 때까지 기준 시간을 연장한다. S330 단계는 모드 제어부(252) 또는 클럭 변조기(2522)에서 수행될 수 있다. 컨트롤러(250)는 제1 인덕터(210) 및 제2 인덕터(220)가 완전 방전될 때까지 기준 시간을 연장한다. 예를 들어, 컨트롤러(250)는 인덕터 전류(IL)가 0이 될 때까지 인덕터 네트워크부(230) 및 출력 네트워크부(240)의 스위치 동작을 유지할 수 있다. 그 결과, DC-DC 컨버터는 다음 출력 단자에 출력 전압을 정확히 제공할 수 있다. S340 단계에서, 컨트롤러(250)는 직렬 모드 신호를 분리 모드 신호로 변환한다. S340 단계는 모드 제어부(252) 또는 모드 변환기(2525)에서 수행될 수 있다. S340 단계에서, DC-DC 컨버터는 분리 모드로 동작한다.

위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.

10, 100, 200: DC-DC 컨버터 110, 210: 제1 인덕터
120, 220: 제2 인덕터 130, 230: 인덕터 네트워크부
140, 240: 출력 네트워크부 12, 150, 250: 컨트롤러
152, 252, 2520: 모드 제어부

Claims

입력 전압에 근거하여 제1 인덕터 전류를 출력하는 제1 인덕터;
상기 입력 전압에 근거하여 제2 인덕터 전류를 출력하는 제2 인덕터;
상기 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제1 출력 전압을 제공하고, 제2 출력 단자에 제2 출력 전압을 제공하는 출력 네트워크부;
상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자에 대한 크로스 레귤레이션을 판단하고, 상기 판단에 근거하여 모드 신호를 생성하는 컨트롤러; 및
상기 모드 신호에 근거하여 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터를 전기적으로 연결하거나, 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터를 전기적으로 분리하는 인덕터 네트워크부를 포함하되,
상기 모드 신호가 분리 모드 신호인 경우, 상기 출력 네트워크부는 상기 제1 인덕터 전류에 근거한 제3 출력 전압을 상기 제1 출력 단자에 제공하고, 상기 제2 인덕터 전류에 근거한 제4 출력 전압을 상기 제2 출력 단자에 제공하는 DC-DC 컨버터.
제1 항에 있어서,
상기 인덕터 네트워크부는,
상기 제1 인덕터와 연결되는 일단자 및 상기 제2 인덕터와 연결되는 타단자를 포함하고, 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터의 충전 시점으로부터 기준 시간 이후의 상기 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 스위칭-오프 되는 직렬 모드 스위치를 포함하는 DC-DC 컨버터.
제2 항에 있어서,
상기 인덕터 네트워크부는,
상기 제1 인덕터와 연결되는 일단자 및 상기 출력 네트워크부와 연결되는 타단자를 포함하는 제1 분리 모드 스위치; 및
상기 입력 전압을 수신하는 일단자 및 상기 제2 인덕터와 연결되는 타단자를 포함하는 제2 분리 모드 스위치를 더 포함하고,
상기 제1 분리 모드 스위치 및 상기 제2 분리 모드 스위치는 상기 충전 시점으로부터 상기 기준 시간 이후의 상기 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터 전류가 상기 임계 전류보다 큰 경우, 스위칭-온 되는 DC-DC 컨버터.
제3 항에 있어서,
상기 출력 네트워크부는,
상기 제2 인덕터와 연결되는 일단자 및 상기 제1 출력 단자와 연결되는 타단자를 포함하는 제1 정상 출력 스위치;
상기 제1 분리 모드 스위치와 연결되는 일단자 및 상기 제1 출력 단자와 연결되는 타단자를 포함하는 제1 분리 출력 스위치;
상기 제2 인덕터와 연결되는 일단자 및 상기 제2 출력 단자와 연결되는 타단자를 포함하는 제2 정상 출력 스위치; 및
상기 제1 분리 모드 스위치와 연결되는 일단자 및 상기 제2 출력 단자와 연결되는 타단자를 포함하는 제2 분리 출력 스위치를 포함하는 DC-DC 컨버터.
제1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 제1 인덕터 전류 및 상기 제2 인덕터 전류를 센싱하여 상기 모드 신호 및 클럭 변조 신호를 생성하는 모드 제어부; 및
상기 모드 신호 및 상기 클럭 변조 신호에 근거하여 상기 출력 네트워크부 및 상기 인덕터 네트워크부를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 DC-DC 컨버터.
제5 항에 있어서,
상기 모드 제어부는,
충전 시점으로부터 기준 시간 이후의 상기 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 크로스 레귤레이션 신호를 출력하는 크로스 레귤레이션 검출기;
상기 크로스 레귤레이션 신호에 근거하여 상기 클럭 변조 신호의 펄스 폭을 증가시키는 클럭 변조기; 및
상기 크로스 레귤레이션 신호에 근거하여 모드 신호를 생성하는 모드 변환기를 포함하는 DC-DC 컨버터.
제6 항에 있어서,
상기 모드 변환기는,
상기 크로스 레귤레이션 신호를 수신하는 경우 상기 분리 모드 신호를 생성하고,
상기 스위치 제어부는,
상기 분리 모드 신호에 근거하여 상기 제1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터를 전기적으로 분리하는 DC-DC 컨버터.
제6 항에 있어서,
상기 모드 제어부는,
상기 제1 인덕터 전류가 상기 임계 전류 이하인 제1 완전 방전 시간을 측정하여 제1 방전 시간 신호를 생성하는 제1 전류 계수기; 및
상기 제2 인덕터 전류가 상기 임계 전류 이하인 제2 완전 방전 시간을 측정하여 제2 방전 시간 신호를 생성하는 제2 전류 계수기를 더 포함하는 DC-DC 컨버터.
제8 항에 있어서,
상기 모드 신호는 직렬 모드 신호를 포함하고,
상기 모드 변환기는,
상기 제1 방전 시간 신호 및 상기 제2 방전 시간 신호를 수신하고, 상기 제1 완전 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 크고, 상기 제2 완전 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 큰 경우 직렬 모드 신호를 생성하고,
상기 스위치 제어부는,
상기 직렬 모드 신호에 근거하여 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터를 전기적으로 연결시키는 DC-DC 컨버터.
제5 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 제1 출력 전압과 제1 기준 전압을 비교하여 제1 출력 제어 신호를 상기 스위치 제어부에 제공하고, 상기 제2 출력 전압과 제2 기준 전압을 비교하여 제2 출력 제어 신호를 상기 스위치 제어부에 제공하는 출력 제어부를 더 포함하는 DC-DC 컨버터.
인덕터 네트워크부가 직렬 모드 신호에 근거하여 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 직렬로 연결하는 단계;
출력 네트워크부가 제1 인덕터 및 제2 인덕터에 흐르는 인덕터 전류에 근거하여 제1 출력 단자에 제1 출력 전압을 제공하고, 제2 출력 단자에 제2 출력 전압을 제공하는 단계;
컨트롤러가 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터의 충전 시점으로부터 기준 시간 이후의 상기 인덕터 전류가 임계 전류보다 큰 경우, 분리 모드 신호를 생성하는 단계;
상기 인덕터 네트워크부가 상기 분리 모드 신호에 근거하여 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터를 전기적으로 분리하는 단계;
상기 출력 네트워크부가 상기 제1 인덕터에 흐르는 제1 인덕터 전류에 근거한 제3 출력 전압을 상기 제1 출력 단자에 제공하고, 상기 제2 인덕터에 흐르는 제2 인덕터 전류에 근거한 제4 출력 전압을 상기 제2 출력 단자에 제공하는 분리 모드 전압 제공 단계를 포함하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.
삭제
제11 항에 있어서,
상기 분리 모드 신호를 생성하는 단계는,
상기 인덕터 전류가 상기 임계 전류와 동일한 값을 가질 때까지 상기 기준 시간을 연장하는 단계를 포함하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.
제11 항에 있어서,
상기 분리 모드 신호를 생성하는 단계는,
상기 컨트롤러가 상기 인덕터 전류를 센싱하는 단계;
상기 인덕터 전류가 상기 임계 전류보다 큰 경우 하이 레벨의 크로스 레귤레이션 신호를 생성하는 단계; 및
상기 크로스 레귤레이션 신호에 근거하여 상기 직렬 모드 신호를 상기 분리 모드 신호로 변환하는 단계를 포함하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제3 및 제4 출력 전압들을 제공하는 단계는,
상기 분리 모드 신호에 근거하여 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터가 동시에 충전되는 단계를 포함하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제1 출력 전압의 전압 레벨과 상기 제3 출력 전압의 전압 레벨은 동일하고, 상기 제2 출력 전압의 전압 레벨과 상기 제4 출력 전압의 전압 레벨은 동일한 DC-DC 컨버터 구동 방법.
제11 항에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 제1 인덕터 전류가 상기 임계 전류 이하인 제1 완전 방전 시간을 측정하고, 상기 제2 인덕터 전류가 상기 임계 전류 이하인 제2 완전 방전 시간을 측정하는 단계;
상기 컨트롤러가 상기 제1 완전 방전 시간이 제1 안정화 시간보다 크고, 상기 제2 완전 방전 시간이 제2 안정화 시간보다 큰 경우, 상기 직렬 모드 신호를 생성하는 단계; 및
상기 인덕터 네트워크부가 상기 직렬 모드 신호에 근거하여 분리된 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터를 직렬로 연결하는 단계를 더 포함하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.
제17 항에 있어서,
상기 임계 전류의 크기는 0이고, 상기 제1 안정화 시간 및 상기 제2 안정화 시간은 상기 기준 시간 및 상기 제1 및 제2 인덕터들의 인덕턴스에 의존하는 DC-DC 컨버터 구동 방법.