KR102453380B1 - Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법 - Google Patents

Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102453380B1
KR102453380B1 KR1020190094332A KR20190094332A KR102453380B1 KR 102453380 B1 KR102453380 B1 KR 102453380B1 KR 1020190094332 A KR1020190094332 A KR 1020190094332A KR 20190094332 A KR20190094332 A KR 20190094332A KR 102453380 B1 KR102453380 B1 KR 102453380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
duty ratio
output
boost
flip
converter
Prior art date
Application number
KR1020190094332A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210015457A (ko
Inventor
조영균
김태중
이광천
이정남
정재호
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020190094332A priority Critical patent/KR102453380B1/ko
Priority to US16/939,567 priority patent/US11290014B2/en
Publication of KR20210015457A publication Critical patent/KR20210015457A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102453380B1 publication Critical patent/KR102453380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M3/158—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 including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • 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
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • 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
    • H02M3/157—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 with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/156—Arrangements in which a continuous pulse train is transformed into a train having a desired pattern
    • H03K5/1565—Arrangements in which a continuous pulse train is transformed into a train having a desired pattern the output pulses having a constant duty cycle
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법이 개시된다. 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기는, 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및 상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함할 수 있다. 따라서, 안정적으로 부스트 DC-DC 변환기를 동작시킬 수 있다.

Description

DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법{BOOST DC-DC CONVERTER USING DSM, DUTY RATIO CONTROLLER FOR THE BOOST DC-DC CONVERTER, AND A METHOD FOR CONFIGURING THE DUTY RATIO CONTROLLER}
본 발명은 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기, 부스트 DC-DC 변환기의 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에서 듀티비의 최대값을 제한하는 듀티비 제어기 및 듀티비 제어기에서 듀티비 최대값을 제한하기 위한 로직 회로 구성 방법에 관한 것이다.
최근 널리 사용되는 휴대용 전자 장치들은 일반적으로 2.7 ~ 4.2 V의 출력 전압 범위를 갖는 충전식 리튬 이온 배터리를 사용한다. 그러나, 아날로그 신호와 디지털 신호의 처리를 혼합한 혼성 신호 시스템은 공급 전압이 배터리 전압보다 높은 레벨로 조절될 필요가 있는 경우가 많다. 이 때문에 직류 입력 전압을 교류로 변환하여 승압한 후 정류하여 출력함으로써 직류 전압을 승압하는 부스트 DC-DC 변환기가 널리 사용된다.
부스트 DC-DC 변환기는 배터리의 수명을 연장하고 칩 면적을 최소화하여 비용을 절감함과 동시에 높은 변환 효율을 가져야 한다. 또한, 정밀한 아날로그 회로에서 높은 성능을 달성하기 위해서는 저잡음 특성도 수반되어야 한다.
기존에 부스트 DC-DC 변환기에 대한 변조 수단으로는 펄스 폭 변조(PWM) 방식이 주로 사용되었으나, 최근에는 펄스 폭 변조 방식의 단점을 개선하여 DC-DC 변환기의 스위칭 잡음을 줄이기 위해 델타 시그마 변조(delta-sigma modulation) 방식이 주목받고 있다. 델타 시그마 변조 방식은 출력 고조파와 전자기 간섭을 줄이면서 높은 변환 효율을 갖는 장점이 있다.
이러한 델타 시그마 변조 방식에 따른 델타 시그마 변조기의 출력값은 오차 증폭기의 기준 전압과 부스트 DC-DC 컨버터의 출력 전압 사이의 차에 의해 결정된다. 따라서, 기준 전압이 출력 전압보다 매우 높은 경우 부스트 DC-DC 변환기의 듀티비가 정상 동작을 위한 한계 듀티비를 초과하는 경우가 발생할 수 있다.
부스트 DC-DC 변환기의 듀티비가 정상 동작을 위한 한계 듀티비를 초과하면, 출력 전압이 목표 값 이하로 감소할 수 있고, 피드백 루프 회로가 불안정(unstable)해질 수 있다. 극단적인 경우, 100% 듀티비 조건이 생성될 수 있어 부스트 DC-DC 변환기의 인덕터에 저장된 에너지가 부하로 전달되지 않고 과도한 인덕터 전류를 발생시켜 트랜지스터 등이 손상될 수 있다.
따라서, 부스트 DC-DC 변환기의 정상 동작을 담보하기 위하여 듀티비가 특정 한계 듀티비를 초과하지 않도록 제한할 수 있는 제어 방법이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 델타-시그마 변조기를 이용한 부스트 DC-DC 변환기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 듀티비 제어기의 구성 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 델타-시그마 변조기(Delta-Sigma Modulator)를 이용한 부스트(Boost) DC-DC 변환기를 제공한다.
상기 델타-시그마 변조기(Delta-Sigma Modulator)를 이용한 부스트(Boost) DC-DC 변환기는, 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 출력단에 출력하는 부스트 구동회로; 상기 부스트 구동회로의 출력 전압을 분배하여 피드백 전압을 출력하는 저항 분배회로; 기준 전압에 기초하여 상기 저항 분배회로에 의해 출력된 피드백 전압을 보상하여 출력하는 보상기(Compensator); 상기 보상기의 출력을 변조하여 디지털 신호 형태로 출력하는 델타-시그마 변조기(DSM, Delta-Sigma Modulator); 및 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 수신하여 상기 부스트 구동회로의 스위칭 듀티를 제어하기 위한 듀티비 제어 신호를 출력하는 듀티비 제어기(Duty Controller)를 포함할 수 있다.
여기서 부스트 구동회로는, 스위칭 동작에 따라 상기 입력 전압을 승압하여 출력하는 복수의 전력 스위치를 포함할 수 있다.
상기 부스트 구동회로는, 일단이 상기 입력 전압을 인가받고, 타단이 제1 접점과 연결되는 직렬 인덕터 회로; 일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 접지되는 제1 스위치 회로; 및 일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 상기 출력단과 연결되는 제2 스위치 회로를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어 신호는, 상기 디지털 신호를 기초로 상기 복수의 전력 스위치 상호간 듀티비를 결정하는 신호일 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및 상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 듀티비 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 지연 모듈은, 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시키는 복수의 D플립플롭(D-flipflop)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 D 플립 플롭은, 앞선 D플립플롭의 출력이 다음 D플립플롭의 입력으로 서로 연결됨으로써 구성되고, 각 D플립플롭의 출력이 상기 복수의 지연 신호가 될 수 있다.
상기 샷 신호 발생기는, 상기 복수의 지연 신호와 상기 샷 신호를 반전 피드백하여 입력받아 상기 샷 신호를 출력하는 단일 D플립플롭을 포함할 수 있다.
상기 샷 신호 발생기는, 상기 복수의 지연 신호를 입력받아 출력하는 NOR 게이트; 및 상기 NOR 게이트의 출력과 상기 샷 신호를 반전 피드백한 반전 샷 신호를 입력받아 상기 단일 D플립플롭의 입력으로 제공하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 샷 신호 및, 상기 복수의 지연 신호 중에서 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 하나의 주기만큼 지연시킨 신호를 입력받아 상기 듀티비 제어 신호를 출력하는 OR 게이트를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 제공한다.
부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기는, 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및 상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 복수의 전력 스위치를 위한 듀티비 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 지연 모듈은, 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시키는 복수의 D플립플롭(D-flipflop)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 D 플립 플롭은, 앞선 D플립플롭의 출력이 다음 D플립플롭의 입력으로 서로 연결됨으로써 구성되고, 각 D플립플롭의 출력이 상기 복수의 지연 신호가 될 수 있다.
상기 샷 신호 발생기는, 상기 복수의 지연 신호와 상기 샷 신호를 반전 피드백하여 입력받아 상기 샷 신호를 출력하는 단일 D플립플롭을 포함할 수 있다.
상기 샷 신호 발생기는, 상기 복수의 지연 신호를 입력받아 출력하는 NOR 게이트; 및 상기 NOR 게이트의 출력과 상기 샷 신호를 반전 피드백한 반전 샷 신호를 입력받아 상기 단일 D플립플롭의 입력으로 제공하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 샷 신호 및, 상기 복수의 지연 신호 중에서 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 하나의 주기만큼 지연시킨 신호를 입력받아 상기 듀티비 제어 신호를 출력하는 OR 게이트를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 구성하는 방법을 제공한다.
부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 구성하는 방법은, 듀티비 제어기의 지연 모듈에 포함된 D플립플롭의 개수를 결정하는 단계, 결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 듀티비 제어기를 정상 상태(steady state)에서 구동하는 단계, 구동된 듀티비 제어기의 출력 전압을 측정하는 단계, 측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계 및 비교 결과에 따라 최종적으로 결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 상기 듀티비 제어기를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및 상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 제어기는, 상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 복수의 전력 스위치를 위한 듀티비 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계 이후에, 상기 D 플립플롭의 개수를 증가 또는 감소시키고, 상기 듀티비 제어기를 정상 상태에서 구동하는 단계를 재수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 재수행하는 단계는, 상기 D 플립플롭의 개수를 최대 개수부터 순차적으로 감소시키거나, 최소 개수부터 순차적으로 증가시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기, 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법을 이용할 경우에는 듀티비를 제한함으로써 부스트 DC-DC 변환기의 안정적 동작을 보장하고 목표한 출력 전압을 얻을 수 있다.
또한, 제어 루프의 안정성이 유지됨에 따라 부스트 DC-DC 변환기의 과도 응답 특성이 좋아지고, 넓은 범위의 출력 전압 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 매우 단순한 구조의 디지털 회로를 통해 듀티비 제어기를 구현함으로써 부스트 DC-DC 변환기에서 차지하는 회로 면적이 작고, 전력 소모가 적으며 비용 절감 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에 대한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에서 듀티비에 따른 전압 변환비를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기의 동작을 나타내기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기의 구성 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 적용한 부스트 DC-DC 변환기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 이용하여 구현된 부스트 DC-DC 변환기의 출력 전압을 조절한 결과 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 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.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 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.
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.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에 대한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기는, 입력 전압(VIN)을 승압하여 출력 전압(VOUT)을 출력단에 출력하는 부스트 구동회로(110), 상기 부스트 구동회로(110)의 출력 전압(VOUT)을 분배하여 피드백 전압(VFB)을 출력하는 저항 분배회로(120), 기준 전압(VREF)에 기초하여 상기 저항 분배회로(120)에 의해 출력된 피드백 전압(VFB)을 보상하여 출력하는 보상기(Compensator, 130), 보상기(130)의 출력을 변조하여 디지털 신호 형태로 출력하는 델타-시그마 변조기(DSM, Delta-Sigma Modulator, 140), 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 수신하여 상기 부스트 구동회로(110)의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티비 제어 신호를 출력하는 듀티비 제어기(Duty Controller, 150)를 포함할 수 있다.
여기서 부스트 구동회로(110)는, 스위칭 동작에 따라 입력 전압을 승압하여 출력하는 복수의 전력 스위치(MN, MP)를 포함할 수 있다. 상기 델타-시그마 변조기(140)는 보상기(130)의 출력을 수신하여, 상기 복수의 전력 스위치(MN, MP)의 ON/OFF 시간을 조절하는 디지털 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 부스트 DC-DC 변환기는, 듀티비 제어기(150)의 출력과 상기 복수의 전력 스위치의 스위칭 동작 사이의 데드타임(deadtime)을 제어하는 데드타임 제어기(Deadtime Controller, 160)를 더 포함할 수 있다. 여기서 데드타임은 듀티비 제어기(150)의 출력에 따라 상기 복수의 전력 스위치의 스위칭 동작이 사전 정의된 한계점을 초과하여 변화(예를 들어 온이나 오프로의 상태 변경)하는 시점 사이의 시간 지연을 의미할 수 있다.
또한, 부스트 DC-DC 변환기는, 상기 출력단과 연결되어 출력 전압(VOUT)을 인가받는 로드 저항(RL)을 더 포함할 수 있다.
또한, 부스트 DC-DC 변환기는, 별도의 전원을 입력받고, 일정 범위의 공급 전압 내에서 선택된 공급 전압(VHI)을 데드타임 제어기(160)에 제공하는 서플라이 셀렉터(Supply Selector)를 더 포함할 수 있다.
여기서 피드백 전압(VFB)은, 출력 전압(VOUT)을 저항 분배 비율(도면에서는 R1과 R2의 비)에 따라 분배하여 결정될 수 있다. 보상기는 입력되거나 미리 설정된 기준 전압(VREF)를 통해 출력 전압(VOUT)의 레벨(level)을 파악할 수 있다.
여기서 부스트 구동회로(110)는, 스위칭 동작에 따라 입력 전압을 승압하여 출력하는 복수의 전력 스위치(MN, MP)를 포함할 수 있다. 상기 델타-시그마 변조기(140)는 보상기(130)의 출력을 수신하여, 상기 복수의 전력 스위치(MN, MP)의 ON/OFF 시간을 조절하는 디지털 신호를 생성할 수 있다.
여기서 듀티비 제어 신호는, 상기 디지털 신호를 기초로 상기 복수의 전력 스위치 상호간 듀티비를 결정하는 신호일 수 있다. 예를 들어 도 1과 같이 두개의 전력 스위치로 구성된 경우, 상기 듀티비 제어 신호가 100 % 듀티비를 나타내면, 제1 전력 스위치(MN)가 단독으로 온 상태로 동작할 수 있다. 또한, 상기 듀티비 제어 신호가 0 % 듀티비를 나타내면, 제2 전력 스위치(MP)가 단독으로 온 상태로 동작할 수 있다. 따라서, 이하에서 듀티비는 부스트 DC-DC 변환기 또는 부스트 구동회로(110)에 포함된 복수의 전력 스위치 상호간 스위칭 듀티를 의미할 수 있다.
더욱 상세하게는, 부스트 구동회로(110)는, 일단이 직류 입력 전압(VIN)을 인가받고, 타단이 제1 접점(VLX)과 연결되는 직렬 인덕터 회로, 일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 접지되는 제1 스위치 회로 및 일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 출력단과 연결되는 제2 스위치 회로를 포함할 수 있다.
또한, 부스트 구동회로(110)는, 상기 제2 스위치 회로와 병렬 연결되는 제로-커런트 디텍터(Zero-Current Detector, ZCD)를 더 포함할 수 있다. 상기 제로-커런트 디텍터는 상기 제2 스위치 회로에 흐르는 전류가 0과 교차하는 지점을 감지하여 상기 제2 스위치 회로의 스위칭 제어 입력으로 전달할 수 있다.
또한, 부스트 구동회로(110)는, 일단이 상기 출력단이고 타단이 접지되는 커패시터 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 커패시터 회로는, 커패시터 저항(RC)과 커패시터(C)가 직렬 연결될 수 있다.
상기 직렬 인덕터 회로는, 인덕터(L)과 인덕터 저항(RD)이 직렬 연결될 수 있다. 상기 제1 스위치 회로는, 제1 스위치 저항(RN)과 제1 전력 스위치(MN)가 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 스위치(MN)는 N타입 트랜지스터일 수 있으나 다이오드로 대체될 수도 있다.
상기 제2 스위치 회로는, 제2 스위치 저항(RP)와 제2 전력 스위치(MP)가 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 전력 스위치(MP)는 P타입 트랜지스터일 수 있으나 다이오드로 대체될 수도 있다.
여기서 듀티비 제어기(150)는 도 3을 참조하여 상세히 설명하고, 그 밖의 다른 구성요소는 통상의 기술자가 적절히 변형하는 것도 가능할 수 있다. 예를 들어, 델타-시그마 변조기는 3차(3rd order) 변조기일 수 있으나, 2차나 3차 변조기를 비롯해 다른 디지털 변조기가 사용될 수도 있다. 또한, 인덕터 저항(RD), 커패시터 저항(RC), 제1 스위치 저항(RN), 제2 스위치 저항(RP) 은 각각 인덕터(L), 커패시터(C), 제1 전력 스위치(MN), 제2 전력 스위치(MP)에 대한 등가 저항(스위치는 온 상태의 저항 또는 온 저항으로 지칭할 수 있음)이거나 그러한 등가 저항을 포함하는 저항일 수 있다.
본 발명에서는 도 1에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 전제로 설명하지만, 이에 한정되는 것이 아니며 벅-부스트 변환기(Buck-Boost Converter) 등과 같이 부스트 기법이 적용되는 다양한 종류의 DC-DC 변환기들에 적용될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에서 듀티비에 따른 전압 변환비를 나타낸 그래프이다.
도 1에 따른 DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기에서 가장 이상적인 경우를 고려하면, 각 소자(인덕터, 커패시터, 전력 스위치 등)에 대한 등가 저항은 0으로 간주될 수 있다. 이처럼 이상적인 경우를 가정할 때, DSM을 이용한 부스트 DC-DC 변환기의 입력 전압(VIN) 대비 출력 전압(VOUT)을 나타내는 전압 변환비(Conversion Ratio, Mideal)는 다음의 수학식 1과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112019079548658-pat00001
상기 수학식 1을 참조하면, 이상적인 경우에 따른 전압 변환비(Mideal)는 부스트 DC-DC 변환기의 듀티비(D, Duty Ratio)가 1에 근접할수록 높아지는 것을 알 수 있다. 도 2를 참조하여도, 이러한 이상적인 경우(Ideal Case)에서의 그래프는 듀티비(D, Duty Ratio)가 1에 근접할수록 전압 변환비(M)이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
그러나, 이상적인 경우가 아닌 실제적인 구현례에서 인덕터와 전력 스위치 등의 내부 저항이 존재하므로, 도 1에서 도시한 각종 저항들(RD, RN, RP)이 모두 유한한 값을 가진다. 따라서, 이와 같은 실제적인 구현례를 고려할 때 전압 변환비(M)은 다음의 수학식 2와 같이 도출될 수 있다.
Figure 112019079548658-pat00002
상기 수학식 2를 참조하면, 저항 성분들이 최대 전압 변환비를 제한할 수 있고, 전압 변환비(M)가 듀티비(D)가 증가함에 따라 증가할 수 있는 최대 한계값(maximum duty ratio, Dmax)이 존재하게 될 수 있다. 즉, 전압 변환비(M)가 최대 한계값을 넘어서면 듀티비가 증가하더라도 전압 변환비가 감소하므로 부스트 DC-DC 변환기가 정상적으로 동작할 수 없다.
도 2를 참조하면, 인덕터 저항(RD)와 출력 저항(RL)을 고정된 값으로 설정하고, 제1 전력 스위치의 등가 저항(또는 온 저항, RN)과 제2 전력 스위치의 등가 저항(또는 온 저항, RP) 사이의 비율(RP/RN)을 달리하였을 때, 듀티비에 따른 전압 변환비를 확인할 수 있다.
구체적으로 도 2를 참조하면, 듀티비가 증가하면 전압 변환비가 증가하다가 일정한 듀티비(최대 한계값에 해당)을 넘어서면 전압 변환비가 오히려 감소하는 그래프를 확인할 수 있다. 이때, 전력 스위치들에 대한 등가 저항이 커지면(RN이 0.2에서 0.5로 증가하고, RP도 같은 비율로 증가), 듀티비의 최대 한계값(DMAX)이 감소하는 것을 알 수 있다.
한편, 앞선 수학식 2를 다시 참조하면, 전압 변환비는 로드 저항(RL)에 영향을 받기 때문에 로드 저항(RL)이 작아질수록 듀티비의 최대 한계값이 감소하는 경향을 가질 수 있다.
종합하면, 전압 변환비(또는 전압 변환비를 통해 얻을 수 있는 최대 출력 전압)는, 전력 스위치들에 대한 등가 저항과 로드 저항에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 전력 스위치의 등가 저항이 작고(RN=0.2, RP=0.1), 로드 저항(RL)이 10Ω일 때, 가장 큰 전압 변환비(대략 3과 4 사이)를 가지며, 듀티비의 최대 한계값(약 0.85)이 가장 큰 것을 알 수 있다. 또한, 전력 스위치의 등가 저항이 크고(RN=0.5, RP=1.0), 로드 저항(RL)이 10Ω일 때, 가장 작은 전압 변환비(2 이하)를 가지며, 듀티비의 최대 한계값(약 0.8)이 가장 작은 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 듀티비가 일정 범위를 넘어서면 전압 변환비가 오히려 감소하는 현상으로 인해 부스트 변환기가 정상적으로 동작하지 않고, 제어 루프의 안정성이 깨질 수 있다. 따라서, 델타-시그마 변조기의 듀티비는 최대 한계값 이내에서 사용되는 것이 바람직하다.
그러나, 일반적인 펄스폭 변조기(Pulse-Width Modulator, PWM)와 달리, 델타-시그마 변조기 또는 디지털 변조기는 보상기에서 공급되는 신호에 대해 디지털 신호를 출력하므로 듀티비 제어가 용이하지 않다. 즉, 펄스폭 변조기는 아날로그 방식(V. Michal, "Dynamic Duty-Cycle Limitation of the Boost DC/DC Converter Allowing Maximal Output Power Operations," in Int. Conf. Applied Electronics, 2016, pp. 177-182.을 참조)을 이용하여 듀티비 제어가 가능한 반면, 디지털 신호를 통해 피드백 루프를 제어하는 경우, 디지털 신호를 클럭 신호 이하로 낮출 수 없어 아날로그 방식의 제어를 적용할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 부스트 DC-DC 변환기의 듀티비가 정상 동작을 위한 한계 듀티비를 초과하지 않도록 제어하는 듀티비 제어기를 제안할 수 있으며, 이하의 도 3에서 상세히 서술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기는 델타-시그마 변조기의 출력(DSMO)을 지연하는 지연 모듈(Delay Module, 152) 및 상기 지연 모듈(152)에 의해 지연된 복수의 지연 신호(VD1, VD2, VD3, VD4, VD5)을 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함하고, 상기 샷 신호(VSHOT)와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 듀티비 제어 신호(VM)를 출력할 수 있다.
여기서 델타-시그마 변조기는 도 1에 따른 델타-시그마 변조기(150)가 해당될 수 있으나, 그 밖에 다른 디지털 변조기도 포함될 수 있다.
구체적으로, 지연 모듈(152)은 델타-시그마 변조기의 출력(DSMO)을 지연시키는 복수의 D플립플롭(D-flipflop)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 5주기 동안 지연하여 5개의 지연 신호를 생성하고자 할 경우, 복수의 D 플립플롭은 다섯개로 구성될 수 있고, 앞선 D플립플롭의 출력이 다음 D플립플롭의 입력으로 연결되어 구성될 수 있다. 이때, 각 D플립플롭의 출력이 각각 지연신호가 될 수 있다. 또한, 하나의 D플립플롭을 통과한 출력은 하나의 주기동안 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시킨 제1 지연 신호(VD1)일 수 있고, 두 개의 D플립플롭을 통과한 출력은 2 주기동안 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시킨 제2 지연신호(VD2)일 수 있다. 이때, 클럭 신호(fs)는 상기 복수의 D플립플롭에 공통적으로 입력될 수 있다.
또한, 샷 신호 발생기(151)은 상기 복수의 지연 신호와 상기 샷 신호를 반전 피드백하여 입력받아 상기 샷 신호를 출력하는 단일 D플립플롭을 포함할 수 있다. 더욱 상세하게 샷 신호 발생기(151)는, 상기 복수의 지연 신호를 입력받아 출력하는 NOR 게이트, 상기 NOR 게이트의 출력과 상기 샷 신호를 반전 피드백한 반전 샷 신호를 입력받아 상기 단일 D플립플롭의 입력으로 제공하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
여기서 상기 NOR 게이트는 상기 복수의 지연 신호가 동시에 로우(low)일 때, 하이 신호(VSUM)를 출력할 수 있다. 따라서, 다수의 주기동안 델타-시그마 변조기의 출력이 로우(low)일 때 상기 NOR 게이트에 의해 하이 신호(VSUM)가 출력되고, 출력된 하이 신호(VSUM)는 상기 단일한 D플립플롭을 활성화하여 샷 신호(VSHOT)를 출력할 수 있게 된다.
또한, 샷 신호 발생기(151)는 상기 샷 신호를 반전하여 피드백함으로써 상기 반전 샷 신호를 출력하는 NOT 게이트를 더 포함할 수 있다.
최종적으로 듀티비 제어기는 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 하나를 OR 게이트에 입력하여 상기 듀티비 제어 신호(VM)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 듀티비 제어기는 샷 신호와 제1 지연 신호(델타-시그마 변조기의 출력을 하나의 주기만큼 지연시킨 신호)를 OR 게이트에 입력하여 듀티비 제어 신호를 출력할 수 있다. 이때, 출력되는 듀티비 제어 신호(VM)가 도 1에 따른 데드타임 제어기의 입력으로 제공될 수 있다.
도 3에 따른 듀티비 제어기의 구조를 통해서 확인할 수 있는 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기는 간단한 디지털 회로를 통해 구현될 수 있으므로 종래의 아날로그 방식에 비해 매우 간단한 구조를 가지고 있다. 따라서, 차지하는 회로 면적, 전력 소모에서 유리한 성능을 가질 수 있다.
한편, 도 3에서의 지연 모듈(152)은 다섯개의 지연 신호를 생성하기 위해 5개의 D플립플롭에 대한 입력과 출력을 서로 연속적으로 연결하여 구성하였으나, 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 제한하고자 하는 한계 듀티비에 따라 D플립플롭의 개수를 달리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기의 동작을 나타내기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 도 3에 따른 듀티비 제어기의 시간에 따른 발생 신호들을 확인할 수 있다.
구체적으로 도 4에서와 같이 복수의 지연 신호(도 3에서는 다섯개의 D플립플롭으로 구성하였으므로 VD1, VD2, VD3, VD4, VD5가 해당할 수 있음)이 동시에 로우 신호를 갖는 경우(다른 말로, 5개의 주기 동안 델타-시그마 변조기의 출력이 로우 신호인 경우) 샷 신호(VSHOT)가 발생하여 듀티비 제어 신호(VM)로 나타난 것(원형 점선으로 표기)을 확인할 수 있다.
이처럼, 추가로 발생한 샷 신호로 인하여 한계 듀티비가 기존(기존 Dmax)보다 제한되어 나타나므로(제한된 Dmax) 듀티비를 효과적으로 제한할 수 있다.
한편, 도 3에 따른 설명의 말미에서 서술한 것과 같이, 듀티비 제어기의 지연 모듈에 포함되는 D플립플롭의 개수를 달리하면, 한계 듀티비를 효과적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 따른 지연 모듈에 포함되는 D플립플롭의 개수를 달리하였을 때 한계 듀티비는 다음의 표 1과 같다.
Figure 112019079548658-pat00003
상기 표 1을 참조하면, 지연 모듈에 포함되는 D 플립플롭의 개수(N(DFF))가 2개부터 10개일 때 한계 듀티비(Dmax)를 확인할 수 있다. 도 3과 같이 5개의 D플립플롭을 사용하였을 때에는 한계 듀티비가 83%인 것을 알 수 있다. 또한, D플립플롭의 개수가 증가할수록, 더 긴 주기동안 델타-시그마 변조기의 출력 신호가 로우 상태로 유지되므로 한계 듀티비가 증가되는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기의 구성 방법에 대한 흐름도이다.
앞선 표 1에서 설명한 것처럼, 지연 모듈에 포함되는 D 플립플롭의 개수에 따라 한계 듀티비가 달라질 수 있다. 이때, 부스트 DC-DC 변환기가 정상적으로 동작할 수 있는 한계 듀티비는 목표로 한 입출력전압(또는 전압 변환비)를 비롯하여, 부스트 DC-DC 변환기를 구성하는 스위치나 인덕터, 로드 저항 등과 같이 다양한 시스템 변수에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이러한 시스템 변수가 고정되지 않은 다양한 부스트 DC-DC 변환기들에 범용적으로 듀티비 제어기를 적용하고자 할 경우, 시스템 변수가 달라지기 때문에 한계 듀티비를 자동적으로 결정할 필요가 있다.
예를 들어, 듀티비 제어기가 적용된 부스트 DC-DC 변환기에 대한 시스템 변수를 기초로 정상적으로 동작할 수 있는 한계 듀티비를 계산하여 룩업 테이블(lookup table)로 구성하고, 구성된 룩업 테이블을 참조하여 동적으로 한계 듀티비에 따른 D 플립플롭의 개수를 결정할 수 있다. 이러한 방식을 사용할 경우, 지연 모듈에 포함되는 D플립플롭의 개수를 여유있게 구성한 후, 동적으로 결정된 D플립플롭의 개수만큼만 지연 모듈에 포함된 D플립플롭을 활성화할 수 있다.
구체적으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 구성하는 방법은, 듀티비 제어기의 지연 모듈에 포함된 D플립플롭의 개수를 결정하는 단계, 결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 듀티비 제어기를 정상 상태(steady state)에서 구동하는 단계, 구동된 듀티비 제어기의 출력 전압을 측정하는 단계, 측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계 및 비교 결과에 따라 최종적으로 결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 상기 듀티비 제어기를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 초기 D플립플롭의 개수는 구성 가능한 가장 작은 개수이거나 구성 가능한 가장 큰 개수일 수 있다. 더욱 상세하게 일정한 개수의 D플립플롭이 듀티비 제어기의 지연 모듈에 구현되어 있고, 선택적으로 D플립플롭을 활성화한다고 가정하면, 초기 D 플립플롭의 개수는 1개 또는 2개로 선정(및 활성화)할 수도 있고, 이미 구현되어 있는 모든 D플립플롭의 개수만큼 선정(및 활성화)할 수도 있다.
또한, 상기 듀티비 제어기를 구성하는 방법은, 상기 측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계 이후에, D 플립플롭의 개수를 증가 또는 감소시키고(S150), 상기 듀티비 제어기를 정상 상태에서 구동하는 단계(S110)를 재수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 재수행하는 단계는 상기 비교하는 단계(S130)에 따른 비교 결과 상기 출력 전압이 상기 목표 전압보다 작거나 같은 때 수행될 수 있다.
예를 들어, 단계 S100에서 D플립플롭의 개수를 1개(또는 구성 가능한 가장 작은 개수)로 결정하였다면, D플립플롭의 개수를 하나 증가시킬 수 있다. 단계 S100에서 결정된 D플립플롭의 개수가 1개였다면, 가능한 한계 듀티비는 50% (또는 0.5) 이기 때문에 부스트 DC-DC 변환기는 최대로 가능한 전압 변환비까지 출력 전압을 상승시킬 수 없다. 따라서, D 플립플롭의 개수를 순차적으로 증가시키면, 한계 듀티비가 증가되므로 최대로 가능한 전압 변환비에 근접한 출력 전압을 얻을 수 있다.
또한, 단계 S100에서 D플립플롭의 개수를 최대(또는 구현된 모든 D플립플롭의 개수)로 결정하였다면, D플립플롭의 개수를 하나 감소시킬 수 있다. 결정된 D플립플롭의 개수가 최대였다면, 한계 듀티비(예를 들어 도 2의 그래프에서 기울기가 0일 때의 듀티비에 해당) 이후의 듀티비에 해당하여 전압 변환비가 감소할 수 있다(예를 들어 도 2의 그래프에서 기울기가 음으로 감소하는 부분). 따라서, D 플립플롭의 개수를 순차적으로 감소시키면, 한계 듀티비가 감소되므로 최대로 가능한 전압 변환비(예를 들어, 도2의 그래프에서 기울기가 0일때의 전압 변환비)에 근접한 출력 전압을 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 듀티비 제어기의 지연 모듈에 포함되는 D플립플롭의 개수를 순차적으로 증가시키거나 감소시키면서 목표 전압에 가장 가까운 출력 전압을 내는 개수의 D플립플롭으로 지연 모듈(또는 그 지연 모듈을 포함하는 듀티비 제어기)를 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 적용한 부스트 DC-DC 변환기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 점선으로 표시된 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기가 적용되지 않았을 때의 인덕터 전류(IIND), 출력 전압(VOUT)을 나타낸 것이고, 실선으로 표시된 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기가 적용되었을 때의 인덕터 전류(IIND), 출력 전압(VOUT) 및 샷 신호(VSHOT)를 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기가 부스트 DC-DC 변환기에 적용되지 않을 때를 고려하면, 샷 신호(VSHOT)가 생성되지 않고 도 1의 제1 전력 스위치(MN)만이 단독으로 온 상태가 되는 100 % 듀티 조건이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 도 1의 인덕터(L)에 흐르는 인덕터 전류(IIND)는 도 6에 가운데 그래프(점선)에 도시된 것처럼 매우 과도하게 발생할 수 있다. 따라서, 출력 전압(VOUT)은 도 6의 첫번째 그래프(점선)에 도시된 것처럼 감소하며 결국에는 피드백 루프가 불안정해져 오동작을 초래할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기가 부스트 DC-DC 변환기에 적용되었을 때를 고려하면, 가장 하단의 그래프에 도시된 것처럼 샷 신호(VSHOT)가 발생할 수 있다. 샷 신호(VSHOT)로 인해 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 전력 스위치들 상호간 스위칭 듀티비가 제한될 수 있다. 따라서, 부스트 DC-DC 변환기가 한계 듀티비를 넘어서 오동작하는 경우를 방지하고 안정적으로 동작시켜 목표한 출력 전압을 얻을 수 있다. 이때 비록 샷 신호에 의해 강제적으로 전력 스위치들의 스위칭 듀티비를 제한한다고 하더라도 도 1에 도시된 보상기(130)와 델타-시그마 변조기(140)는 변경된 스위칭 듀티비에 따른 출력 전압 변화에 충분히 대처할 수 있어 제어 안정성을 유지할 수 있다.
따라서, 제안된 듀티비 제어기를 이용하여 부스트 DC-DC 변환기를 구현하면 향상된 과도 응답 특성을 통해 광범위한 출력 전압 특성을 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 이용하여 구현된 부스트 DC-DC 변환기의 출력 전압을 조절한 결과 그래프이다.
도 7을 참조하면, 도 3 및 도 5에 따라 구성된 듀티비 제어기를 부스트 DC-DC 변환기에 적용하고, 출력 전압을 조절한 결과 그래프를 확인할 수 있다.
부스트 DC-DC 변환기에 포함된 보상기에 입력되는 기준 전압(VREF)을 변경시킴으로써 부스트 DC-DC 변환기의 출력 전압을 동적으로 조절할 수 있다. 이에 따라 입력 전압(VIN)이 2.0 V일 때 출력 전압은 2.5 내지 5.0 V 사이의 범위에서 조절될 수 있었다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티비 제어기를 부스트 DC-DC 변환기에 적용하여 원하는 출력 전압을 용이하게 얻을 수 있었고, 안정적이면서 견고한 부스트 DC-DC 변환기의 동작을 보장할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 델타-시그마 변조기(Delta-Sigma Modulator)를 이용한 부스트(Boost) DC-DC 변환기로서,
    입력 전압을 승압하여 출력 전압을 출력단에 출력하는 부스트 구동회로;
    상기 부스트 구동회로의 출력 전압을 분배하여 피드백 전압을 출력하는 저항 분배회로;
    기준 전압에 기초하여 상기 저항 분배회로에 의해 출력된 피드백 전압을 보상하여 출력하는 보상기(Compensator);
    상기 보상기의 출력을 변조하여 디지털 신호 형태로 출력하는 델타-시그마 변조기(DSM, Delta-Sigma Modulator); 및
    상기 델타-시그마 변조기의 출력을 수신하여 상기 부스트 구동회로의 스위칭 듀티를 제어하기 위한 듀티비 제어 신호를 출력하는 듀티비 제어기(Duty Controller)를 포함하며,
    상기 듀티비 제어기는,
    상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및
    상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함하고,
    상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 듀티비 제어 신호를 출력하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  2. 청구항 1에서,
    상기 부스트 구동회로는,
    스위칭 동작에 따라 상기 입력 전압을 승압하여 출력하는 복수의 전력 스위치를 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  3. 청구항 1에서,
    상기 부스트 구동회로는,
    일단이 상기 입력 전압을 인가받고, 타단이 제1 접점과 연결되는 직렬 인덕터 회로;
    일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 접지되는 제1 스위치 회로; 및
    일단이 상기 제1 접점과 연결되고 타단이 상기 출력단과 연결되는 제2 스위치 회로를 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  4. 청구항 1에서,
    상기 듀티비 제어 신호는,
    상기 디지털 신호를 기초로 상기 복수의 전력 스위치 상호간 듀티비를 결정하는 신호인, 부스트 DC-DC 변환기.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에서,
    상기 지연 모듈은,
    상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시키는 복수의 D플립플롭(D-flipflop)을 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  7. 청구항 6에서,
    상기 복수의 D 플립 플롭은,
    앞선 D플립플롭의 출력이 다음 D플립플롭의 입력으로 서로 연결됨으로써 구성되고, 각 D플립플롭의 출력이 상기 복수의 지연 신호가 되는, 부스트 DC-DC 변환기.
  8. 청구항 1에서,
    상기 샷 신호 발생기는,
    상기 복수의 지연 신호와 상기 샷 신호를 반전 피드백하여 입력받아 상기 샷 신호를 출력하는 단일 D플립플롭을 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  9. 청구항 8에서.
    상기 샷 신호 발생기는,
    상기 복수의 지연 신호를 입력받아 출력하는 NOR 게이트; 및
    상기 NOR 게이트의 출력과 상기 샷 신호를 반전 피드백한 반전 샷 신호를 입력받아 상기 단일 D플립플롭의 입력으로 제공하는 AND 게이트를 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  10. 청구항 1에서,
    상기 듀티비 제어기는,
    상기 샷 신호 및, 상기 복수의 지연 신호 중에서 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 하나의 주기만큼 지연시킨 신호를 입력받아 상기 듀티비 제어 신호를 출력하는 OR 게이트를 포함하는, 부스트 DC-DC 변환기.
  11. 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기로서,
    상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및
    상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함하고,
    상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 복수의 전력 스위치를 위한 듀티비 제어 신호를 출력하는, 듀티비 제어기.
  12. 청구항 11에서,
    상기 지연 모듈은,
    상기 델타-시그마 변조기의 출력을 지연시키는 복수의 D플립플롭(D-flipflop)을 포함하는, 듀티비 제어기.
  13. 청구항 12에서,
    상기 복수의 D 플립 플롭은,
    앞선 D플립플롭의 출력이 다음 D플립플롭의 입력으로 서로 연결됨으로써 구성되고, 각 D플립플롭의 출력이 상기 복수의 지연 신호가 되는, 듀티비 제어기.
  14. 청구항 11에서,
    상기 샷 신호 발생기는,
    상기 복수의 지연 신호와 상기 샷 신호를 반전 피드백하여 입력받아 상기 샷 신호를 출력하는 단일 D플립플롭을 포함하는, 듀티비 제어기.
  15. 청구항 14에서.
    상기 샷 신호 발생기는,
    상기 복수의 지연 신호를 입력받아 출력하는 NOR 게이트; 및
    상기 NOR 게이트의 출력과 상기 샷 신호를 반전 피드백한 반전 샷 신호를 입력받아 상기 단일 D플립플롭의 입력으로 제공하는 AND 게이트를 포함하는, 듀티비 제어기.
  16. 청구항 11에서,
    상기 듀티비 제어기는,
    상기 샷 신호 및, 상기 복수의 지연 신호 중에서 상기 델타-시그마 변조기의 출력을 하나의 주기만큼 지연시킨 신호를 입력받아 상기 듀티비 제어 신호를 출력하는 OR 게이트를 포함하는, 듀티비 제어기.
  17. 부스트 DC-DC 변환기를 위한 듀티비 제어기를 구성하는 방법으로,
    듀티비 제어기의 지연 모듈에 포함된 D플립플롭의 개수를 결정하는 단계;
    결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 듀티비 제어기를 정상 상태(steady state)에서 구동하는 단계;
    구동된 듀티비 제어기의 출력 전압을 측정하는 단계;
    측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 최종적으로 결정된 개수의 D플립플롭을 이용하여 상기 듀티비 제어기를 구성하는 단계를 포함하는, 듀티비 제어기를 구성하는 방법.
  18. 청구항 17에서,
    상기 듀티비 제어기는,
    상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 델타-시그마 변조기의 출력을 지연하는 지연 모듈(Delay Module); 및
    상기 지연 모듈에 의해 지연된 복수의 지연 신호를 입력받아 샷 신호를 출력하는 샷 신호 발생기(Shot-Signal Generator)를 포함하고,
    상기 샷 신호와 상기 복수의 지연 신호 중 적어도 하나를 결합하여 상기 부스트 DC-DC 변환기에 포함된 복수의 전력 스위치를 위한 듀티비 제어 신호를 출력하는, 듀티비 제어기를 구성하는 방법.
  19. 청구항 18에서,
    상기 측정된 출력 전압을 목표 전압과 비교하는 단계 이후에,
    상기 D 플립플롭의 개수를 증가 또는 감소시키고, 상기 듀티비 제어기를 정상 상태에서 구동하는 단계를 재수행하는 단계를 더 포함하는, 듀티비 제어기를 구성하는 방법.
  20. 청구항 19에서,
    상기 재수행하는 단계는,
    상기 D 플립플롭의 개수를 최대 개수부터 순차적으로 감소시키거나, 최소 개수부터 순차적으로 증가시키는, 듀티비 제어기를 구성하는 방법.
KR1020190094332A 2019-08-02 2019-08-02 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법 KR102453380B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190094332A KR102453380B1 (ko) 2019-08-02 2019-08-02 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법
US16/939,567 US11290014B2 (en) 2019-08-02 2020-07-27 Boost DC-DC converter using DSM, duty controller for boost DC-DC converter, and method for configuring duty controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190094332A KR102453380B1 (ko) 2019-08-02 2019-08-02 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210015457A KR20210015457A (ko) 2021-02-10
KR102453380B1 true KR102453380B1 (ko) 2022-10-11

Family

ID=74260579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190094332A KR102453380B1 (ko) 2019-08-02 2019-08-02 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11290014B2 (ko)
KR (1) KR102453380B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11068061B2 (en) * 2017-12-22 2021-07-20 Aito Bv Estimation of equivalent input voltage supply
KR102453380B1 (ko) * 2019-08-02 2022-10-11 한국전자통신연구원 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법
CN113141110B (zh) * 2021-04-14 2022-04-15 杰华特微电子股份有限公司 开关电源电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080310201A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 The Regents Of The University Of Colorado Digital Power Factor Correction
US20140117955A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Stellamar Llc Digital controller for switch-mode dc-dc converters and method

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001076500A (ja) * 1999-06-28 2001-03-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
EP1435686A3 (en) * 2001-03-08 2005-03-09 Shindengen Electric Manufacturing Company, Limited DC stabilised power supply
KR100576373B1 (ko) * 2004-03-08 2006-05-03 학교법인 한양학원 디지털 모듈레이션 기법을 이용한 디지털 ｄｃ-ｄｃ 컨버터
CA2483378A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-01 Aleksandar Prodic A digital controller for dc-dc switching converters that allows operation at ultra-high constant switching frequencies
US7236112B2 (en) * 2005-01-21 2007-06-26 Technoconcepts, Inc. Self-tuning output digital filter for direct conversion delta-sigma transmitter
JP5172669B2 (ja) 2006-06-26 2013-03-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US7652604B2 (en) * 2007-02-28 2010-01-26 Exar Corporation Programmable analog-to-digital converter for low-power DC-DC SMPS
US7906943B2 (en) * 2007-12-20 2011-03-15 Microsemi Corporation Boost converter with adaptive coil peak current
US8085024B2 (en) * 2008-04-29 2011-12-27 Exar Corporation Self-tuning digital current estimator for low-power switching converters
US7773016B2 (en) * 2008-09-29 2010-08-10 Analog Devices, Inc. Switching converters controlled via sigma delta modulation
US8212700B2 (en) * 2009-07-09 2012-07-03 Stellamar Llc Delta-sigma-delta modulator
US8283900B2 (en) 2009-11-10 2012-10-09 GM Global Technologies Operations LLC Methods and systems for controlling boost converters
US9106201B1 (en) 2010-06-23 2015-08-11 Volterra Semiconductor Corporation Systems and methods for DC-to-DC converter control
US8669747B2 (en) * 2010-07-26 2014-03-11 Ricktek Technology Corporation, R.O.C. Constant on-time switching regulator, and control method and on-time calculation circuit therefor
US9024606B2 (en) * 2010-12-20 2015-05-05 California Institute Of Technology Low-to-medium power single chip digital controlled DC-DC regulator for point-of-load applications
US8441235B2 (en) * 2011-01-31 2013-05-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Battery charger digital control circuit and method
US8928301B2 (en) * 2012-06-13 2015-01-06 Atmel Corporation Pulse width modulation based controller
KR101526666B1 (ko) 2013-06-10 2015-06-05 현대자동차주식회사 저전압 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 듀티 제어 방법
KR20150108992A (ko) * 2014-03-18 2015-10-01 한국전자통신연구원 발전 소자용 dc-dc 승압형 변환기
US9716435B2 (en) * 2014-05-07 2017-07-25 Texas Instruments Incorporated Minimum on-time control for low load DC/DC converter
KR20160001070A (ko) 2014-06-26 2016-01-06 인하대학교 산학협력단 Dc-dc 컨버터용 고해상도 저전력 매쉬 1-1-1 델타-시그마 디지털 펄스 폭 변조 컨트롤러 및 그 제어 방법
US10374514B2 (en) * 2014-11-05 2019-08-06 Qualcomm Incorporated Boost converters having self-adaptive maximum duty-cycle-limit control
ITUB20153797A1 (it) * 2015-09-22 2017-03-22 St Microelectronics Srl Procedimento per gestire una pluralita' di convertitori buck dc-dc e corrispondente convertitore buck dc-dc
KR102610918B1 (ko) 2016-01-20 2023-12-06 한국전자통신연구원 3차 루프필터 및 이를 포함하는 델타-시그마 변조기
US10193442B2 (en) * 2016-02-09 2019-01-29 Faraday Semi, LLC Chip embedded power converters
US10236773B2 (en) * 2016-09-30 2019-03-19 Cypress Semiconductor Corporation Low quiescent current DC-to-DC converter with increased output voltage accuracy
US10181791B2 (en) * 2017-04-14 2019-01-15 Allegro Microsystems, Llc Converter digital control circuit with adaptive compensation
KR102412717B1 (ko) * 2017-07-18 2022-06-24 한국전자통신연구원 재구성 델타 시그마 모듈레이터를 이용한 스위치 모드 파워 서플라이 및 이의 구동 방법
US10135339B1 (en) 2018-01-24 2018-11-20 Silanna Asia Pte Ltd High-speed open-loop switch-mode boost converter
KR102549239B1 (ko) * 2018-04-24 2023-06-30 한국전자통신연구원 델타 시그마 모듈레이터를 이용한 벅-부스트 컨버터
KR102583956B1 (ko) * 2018-05-10 2023-09-27 한국전자통신연구원 전력 컨버터 및 전력 컨버터의 데드-타임 제어 회로
KR102453380B1 (ko) * 2019-08-02 2022-10-11 한국전자통신연구원 Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080310201A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 The Regents Of The University Of Colorado Digital Power Factor Correction
US20140117955A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Stellamar Llc Digital controller for switch-mode dc-dc converters and method

Also Published As

Publication number Publication date
US20210036613A1 (en) 2021-02-04
US11290014B2 (en) 2022-03-29
KR20210015457A (ko) 2021-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101946386B1 (ko) 전류 모드 펄스 폭 변조 부스트 변환기
KR102453380B1 (ko) Dsm을 이용한 부스트 dc-dc 변환기, 부스트 dc-dc 변환기를 위한 듀티비 제어기 및 이를 구성하는 방법
US7368897B2 (en) Load adaptive power converter
US7872456B2 (en) Discontinuous conduction mode pulse-width modulation
US9337726B2 (en) PWM/PFM controller for use with switched-mode power supply
US11563378B2 (en) Seamless DCM-PFM transition for single pulse operation in DC-DC converters
CN103516216B (zh) 数字开关模式电压调节器
US9219411B2 (en) DC/DC converter, method for providing an output voltage on the basis of an input voltage and computer program
US20080106917A1 (en) Variable edge modulation in a switching regulator
US9287773B2 (en) Switch power supply controller and control method
JP2013537033A (ja) ブリッジトポロジーを用いるスイッチドモード電力コンバータのためのスイッチング方法
JP2017521995A (ja) スイッチングレギュレータ制御回路
KR20130036065A (ko) 벅 스위치 모드 파워 컨버터 큰 신호 천이 응답 최적화기
US7026795B2 (en) Method for pulse modulation control of switching regulators
KR102549239B1 (ko) 델타 시그마 모듈레이터를 이용한 벅-부스트 컨버터
US9906122B2 (en) Methods to reduce current spikes in capacitive DC-DC converters employing gain-hopping
US9647540B2 (en) Timing generator and timing signal generation method for power converter
US20080197826A1 (en) Switching power supply controller with transient gain change
TW201914190A (zh) 運作於脈衝省略模式的控制電路及具有其之電壓轉換器
US10720839B1 (en) System and method for operating a switching converter in light load
US8164319B2 (en) System and method for adapting clocking pulse widths for DC-to-DC converters
US10469073B1 (en) Signal reconstruction circuit
US7969131B2 (en) Converter circuit with forward and backward control
CN112383220B (zh) 控制电路以及应用其的开关变换器
US10181794B1 (en) Two-stage multi-phase switch-mode power converter with inter-stage phase shedding control

Legal Events

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