KR102502763B1 - Soft start-up circuit with capacitor sharing method, switch control circuit and dc-dc converter comprising the same - Google Patents

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Abstract

피드백 전압과 피드백 기준 전압 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기의 출력단과 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 소프트 스타트업 회로는, 상기 오차 증폭기의 출력단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 스위치, 상기 제2 스위치의 일단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 저항 및 커패시터, 및 상기 제2 스위치의 타단에 연결되어 있는 바이어스 전류원을 포함하고, 소프트 스타트업 기간 동안 상기 제1 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치를 온하여, 상기 바이어스 전류원의 전류로 상기 커패시터를 충전시켜 램프 전압을 생성한다.A soft start-up circuit connected between an output terminal of an error amplifier for amplifying and outputting a difference between a feedback voltage and a feedback reference voltage and an input terminal of a PWM comparator includes one end connected to an output terminal of the error amplifier A first switch; A second switch including one end connected to the other end of the first switch, a resistor and capacitor connected in series between one end of the second switch and the ground, and a bias current source connected to the other end of the second switch and, during a soft start-up period, the first switch is turned off and the second switch is turned on to charge the capacitor with a current of the bias current source to generate a ramp voltage.

Description

커패시터 공유 방식의 소프트 스타트업 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로 및 DC-DC 컨버터{SOFT START-UP CIRCUIT WITH CAPACITOR SHARING METHOD, SWITCH CONTROL CIRCUIT AND DC-DC CONVERTER COMPRISING THE SAME}Capacitor sharing type soft start-up circuit, switch control circuit including the same, and DC-DC converter

본 개시는 커패시터 공유 방식의 소프트 스타트업 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로 및 DC-DC 컨버터에 관한 것이다. The present disclosure relates to a capacitor sharing type soft start-up circuit, a switch control circuit including the same, and a DC-DC converter.

DC-DC 컨버터는 초기 동작 시 출력전압에 비례하는 피드백 전압을 반전 입력으로 받는 오차 증폭기의 출력전압이 현저히 높아진다. 그 결과 오차 증폭기의 출력과 SAWTOOTH 파형을 입력으로 받는 비교기의 출력 클락의 듀티 비가 급격히 증가할 수 있다. 그러면 전력 스위치의 온-타임(on-time)이 급격히 증가하게 되고, 인덕터 전류가 급격히 상승하게 되고 출력 전압의 오버 슛이 발생할 수 있다. During the initial operation of the DC-DC converter, the output voltage of the error amplifier that receives the feedback voltage proportional to the output voltage as an inverting input becomes remarkably high. As a result, the duty ratio between the output of the error amplifier and the output clock of the comparator receiving the SAWTOOTH waveform as an input may increase rapidly. Then, the on-time of the power switch rapidly increases, the inductor current rapidly rises, and an overshoot of the output voltage may occur.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 스위치 제어 회로가 구현된 칩(chip) 외부에 커패시터를 연결하고, 외부 커패시터를 충전하여 램프(ramp) 전압을 생성하는 소프트 스타트업 회로를 이용한다. 피드백 전압을 반전 입력으로 받는 오차증폭기의 출력과 소프트 스타트업 회로에 의해 생성된 램프 전압 중 낮은 전압에 따라 전력 스위치의 듀티비가 제어될 수 있다. 그러면, 돌입 전류가 최소화되고 출력 전압의 오버슛이 감소한다.In order to solve this problem, a soft start-up circuit is used that connects a capacitor to the outside of a chip in which a switch control circuit is implemented and generates a ramp voltage by charging the external capacitor. The duty ratio of the power switch may be controlled according to a lower voltage among the output of the error amplifier receiving the feedback voltage as an inverting input and the ramp voltage generated by the soft start-up circuit. Then, the inrush current is minimized and the overshoot of the output voltage is reduced.

다만, 외부 소자인 커패시터 및 이를 연결하기 위한 칩의 포트 증가로, SoC(System on Chip) 통합에 불리하다. However, it is disadvantageous to SoC (System on Chip) integration due to the increase of capacitors as external elements and chips for connecting them.

본 개시는 외부 커패시터를 이용하지 않는 소프트 스타트업 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로 및 DC-DC 컨버터를 제공하고자 한다.The present disclosure is to provide a soft start-up circuit that does not use an external capacitor, and a switch control circuit and a DC-DC converter including the same.

발명의 한 특징에 따른 피드백 전압과 피드백 기준 전압 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기의 출력단과 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 소프트 스타트업 회로는, 상기 오차 증폭기의 출력단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 스위치, 상기 제2 스위치의 일단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 저항 및 커패시터, 및 상기 제2 스위치의 타단에 연결되어 있는 바이어스 전류원을 포함하고, 소프트 스타트업 기간 동안 상기 제1 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치를 온하여, 상기 바이어스 전류원의 전류로 상기 커패시터를 충전시켜 램프 전압을 생성한다. A soft start-up circuit connected between an output terminal of an error amplifier for amplifying and outputting a difference between a feedback voltage and a feedback reference voltage according to one feature of the present invention and an input terminal of a PWM comparator includes one end connected to the output terminal of the error amplifier. A first switch including a first switch, a second switch including one end connected to the other end of the first switch, a resistor and a capacitor connected in series between one end of the second switch and the ground, and the other end of the second switch A bias current source is connected, and the first switch is turned off and the second switch is turned on during a soft start-up period to charge the capacitor with a current of the bias current source to generate a ramp voltage.

본 개시는 외부 커패시터를 이용하지 않는 소프트 스타트업 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로 및 DC-DC 컨버터를 제공한다.The present disclosure provides a soft start-up circuit that does not use an external capacitor, and a switch control circuit and a DC-DC converter including the same.

도 1은 일 실시예에 따른 커패시터 공유 방식의 소프트 스타트업 회로가 적용된 DC-DC 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스위치 제어 회로의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a DC-DC converter to which a soft start-up circuit of a capacitor sharing method according to an embodiment is applied.
2 is a diagram showing the configuration of a switch control circuit according to an embodiment.

본 발명은 오차 증폭기의 출력단에 연결된 커패시터를 이용하여 램프 전압을 생성하는 소프트 스타트업 회로에 관한 것이다. The present invention relates to a soft start-up circuit for generating a ramp voltage using a capacitor connected to an output terminal of an error amplifier.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and/or "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and do not themselves have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

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.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도 1은 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment.

도 1에 도시된 DC-DC 컨버터는 벅-부스트(buck-boost) 타입이지만, 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 일 실시예에 따른 소프트 스타트업 회로는 다른 타입의 DC-DC 컨버터에도 적용될 수 있다. Although the DC-DC converter shown in FIG. 1 is a buck-boost type, the invention is not limited thereto, and the soft start-up circuit according to an embodiment may be applied to other types of DC-DC converters. .

DC-DC 컨버터(1)는 전력 스위치(SW), 인덕터(L), 다이오드(D), 및 커패시터(C)를 포함한다. 커패시터(C)의 양단이 연결된 두 노드(N1, N2) 사이에는 부하 저항(RL)이 연결되어 있다. The DC-DC converter 1 includes a power switch (SW), an inductor (L), a diode (D), and a capacitor (C). A load resistor RL is connected between the two nodes N1 and N2 to which both ends of the capacitor C are connected.

전력 스위치(SW)의 일단과 인덕터(L)의 일단은 노드(N3)에서 연결되고, 다이오드(D)의 애노드는 노드(N2)에 연결되어 있으며, 다이오드(D)의 캐소드는 노드(N3) 사이에 연결되어 있고, 인덕터(L)의 타단은 노드(N1)에 연결되어 있으며, 입력 전압(Vin)은 전력 스위치(SW)의 타단과 노드(N1) 사이에 공급된다. One end of the power switch SW and one end of the inductor L are connected at node N3, the anode of diode D is connected to node N2, and the cathode of diode D is connected to node N3. The other end of the inductor L is connected to the node N1, and the input voltage Vin is supplied between the other end of the power switch SW and the node N1.

스위치 제어회로(10)는 출력 전압(Vout)이 두 저항(R1, R2)에 의해 분배된 피드백 전압(FBIN)을 입력받고, 피드백 전압(FBIN)에 따라 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작을 제어한다. 스위치 제어회로(10)의 출력인 게이트 전압(VG)이 전력 스위치(SW)의 게이트에 공급된다. 도 1에서 전력 스위치(SW)는 n-채널 타입의 트랜지스터로 구현되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The switch control circuit 10 receives the feedback voltage (FBIN) in which the output voltage (Vout) is divided by the two resistors (R1 and R2), and controls the switching operation of the power switch (SW) according to the feedback voltage (FBIN). do. The gate voltage VG, which is an output of the switch control circuit 10, is supplied to the gate of the power switch SW. In FIG. 1 , the power switch SW is implemented as an n-channel type transistor, but the present invention is not limited thereto.

전력 스위치(SW)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 인덕터(L)에 흐르는 전류가 증가하면서, 인덕터(L)에 에너지가 저장된다. 전력 스위치(SW)의 온-듀티 기간 동안 다이오드(D)는 오프 상태이고, 커패시터(C)로부터 부하 저항(RL)로 전류가 흐른다.While the power switch SW is turned on, the current flowing through the inductor L increases, and energy is stored in the inductor L. During the on-duty period of the power switch SW, the diode D is in an off state, and current flows from the capacitor C to the load resistor RL.

전력 스위치(SW)가 온-듀티 기간 후 턴 오프 되면, 전력 스위치(SW)의 오프-듀티 기간 동안 다이오드(D)가 도통되어 노드(N2)에서 노드(N3) 방향으로 전류가 흐른다. 오프-듀티 기간 동안, 인덕터(L)에 흐르는 전류는 감소한다.When the power switch SW is turned off after the on-duty period, the diode D conducts during the off-duty period of the power switch SW, and current flows from the node N2 to the node N3. During the off-duty period, the current flowing through the inductor L decreases.

도 2는 일 실시예에 따른 스위치 제어 회로의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of a switch control circuit according to an embodiment.

도 2에 도시된 바와 같이, 스위치 제어 회로(10)는 소프트 스타트업 회로(11), 오차 증폭기(error amplifier)(12), 기준 전압원(13), 보상 저항(14), 보상 커패시터(15), 오실레이터(16), 및 PWM 비교기(17)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the switch control circuit 10 includes a soft start-up circuit 11, an error amplifier 12, a reference voltage source 13, a compensation resistor 14, and a compensation capacitor 15 , an oscillator 16, and a PWM comparator 17.

기준 전압원(13)은 피드백 기준 전압(FBREF)을 생성하고, 피드백 기준 전압(FBREF)은 오차 증폭기(12)의 두 입력단 중 비반전 단자(+)에 입력된다. The reference voltage source 13 generates a feedback reference voltage FBREF, and the feedback reference voltage FBREF is input to a non-inverting terminal (+) of two input terminals of the error amplifier 12.

오차 증폭기(12)의 비반전 단자(+)에는 피드백 기준 전압(FBREF)이 입력되고, 반전 단자(-)에는 피드백 전압(FBIN)이 입력되며, 오차 증폭기(12)는 비반전 단자(+)의 입력과 반전 단자(-)의 입력 간의 차를 증폭하여 피드백 출력 전압(FBOUT)을 생성한다. 오차 증폭기(12)의 출력단은 소프트 스타트업 회로(11)을 통해 PWM 비교기(17)의 비반전 단자(+)에 연결되어 있다. The feedback reference voltage FBREF is input to the non-inverting terminal (+) of the error amplifier 12, the feedback voltage FBIN is input to the inverting terminal (-), and the error amplifier 12 receives the non-inverting terminal (+). The difference between the input of and the input of the inverting terminal (-) is amplified to generate the feedback output voltage (FBOUT). The output terminal of the error amplifier 12 is connected to the non-inverting terminal (+) of the PWM comparator 17 through the soft start-up circuit 11.

오실레이터(16)는 톱니파 신호(VSAW)를 생성한다. 톱니파 신호(VSAW)의 주기는 전력 스위치(SW)의 스위칭 주기를 결정한다. Oscillator 16 generates a sawtooth signal VSAW. The period of the sawtooth signal VSAW determines the switching period of the power switch SW.

PWM 비교기(17)는 소프트 스타트업 기간 동안은 소프트 스타트업 회로(11)로부터 램프 전압(VRAMP)과 톱니파 신호(VSAW)를 비교한 결과에 따라 게이트 전압(VG)을 생성하고, 소프트 스타트업 기간이 종료되고 DC-DC 제어 동작시에는 피드백 출력 전압(FBOUT)과 톱니파 신호(VSAW)를 비교한 결과에 따라 게이트 전압(VG)을 생성한다. PWM 비교기(17)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨의 출력을 생성하고, 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 보다 작을 때 로우 레벨의 출력을 생성한다. 따라서, 램프 전압(VRAMP) 및 피드백 출력 전압(FBOUT) 중 하나가 톱니파 신호(VSAW) 이상인 기간 동안, 게이트 전압(VG)은 온 레벨인 하이 레벨이고, 램프 전압(VRAMP) 및 피드백 출력 전압(FBOUT) 중 하나가 톱니파 신호(VSAW) 보다 작은 기간 동안, 게이트 전압(VG)은 오프 레벨인 로우 레벨이다. 도 1의 전력 스위치(SW)가 n 채널 타입이므로, 온 레벨이 하이 레벨이고 오프 레벨이 로우 레벨이다. During the soft start-up period, the PWM comparator 17 generates the gate voltage VG according to the result of comparing the ramp voltage VRAMP and the sawtooth wave signal VSAW from the soft start-up circuit 11, and during the soft start-up period is finished, and during the DC-DC control operation, the gate voltage VG is generated according to the result of comparing the feedback output voltage FBOUT and the sawtooth wave signal VSAW. The PWM comparator 17 generates a high level output when the input of the non-inverting terminal (+) is greater than the input of the inverting terminal (-), and the input of the non-inverting terminal (+) is less than the input of the inverting terminal (-). generate a low-level output when Therefore, during a period when one of the ramp voltage VRAMP and the feedback output voltage FBOUT is equal to or greater than the sawtooth signal VSAW, the gate voltage VG is at an on-level high level, and the ramp voltage VRAMP and the feedback output voltage FBOUT ) is smaller than the sawtooth signal VSAW, the gate voltage VG is at a low level, which is an off level. Since the power switch SW of FIG. 1 is an n-channel type, an on level is a high level and an off level is a low level.

오차 증폭기(12)의 출력단과 그라운드 사이에는 보상 저항(14)와 보상 커패시터(15)가 직렬 연결되어 있다. A compensation resistor 14 and a compensation capacitor 15 are connected in series between the output terminal of the error amplifier 12 and the ground.

소프트 스타트업 회로(11)는 제어부(111), 바이어스 전류원(112), 4개의 스위치(113-116), 저항(117), 및 커패시터(118)을 포함한다.The soft start-up circuit 11 includes a controller 111, a bias current source 112, four switches 113-116, a resistor 117, and a capacitor 118.

제어부(111)는 피드백 출력 전압(FBOUT) 및 램프 전압(VRAMP) 중 하나를 PWM 비교기(17)의 입력단(+)에 공급한다. 구체적으로, 제어부(111)는 소프트 스타트업 기간 동안 램프 전압(VRAMP)을 PWM 비교기(17)의 입력단(+)에 공급하고, 소프트 스타트업 기간이 종료되면 피드백 출력 전압(FBOUT)을 PWM 비교기(17)의 입력단(+)에 공급한다.The controller 111 supplies one of the feedback output voltage FBOUT and the ramp voltage VRAMP to the input terminal (+) of the PWM comparator 17 . Specifically, the control unit 111 supplies the ramp voltage VRAMP to the input terminal (+) of the PWM comparator 17 during the soft start-up period, and when the soft start-up period ends, the feedback output voltage FBOUT is supplied to the PWM comparator ( It is supplied to the input terminal (+) of 17).

제어부(111)는 피드백 전압(FBIN)이 소정의 기준 전압에 도달할 경우, 소프트 스타트업 기간이 종료된 것으로 판단할 수 있다. 본 발명의 제어부(111)가 소프트 스타트업 기간의 종료를 결정하는 방법은 이에 제한되지 않으며, 소프트 스타트업 기간을 소정의 기간으로 설정하거나, 피드백 전압(FBIN) 대신 램프 전압(VRAMP)이 소정 전압에 도달할 때 소프트 스타트업 기간이 종료된 것으로 결정할 수 있다. When the feedback voltage FBIN reaches a predetermined reference voltage, the control unit 111 may determine that the soft start-up period has ended. The method of determining the end of the soft start-up period by the control unit 111 of the present invention is not limited thereto, and the soft start-up period is set to a predetermined period, or the ramp voltage VRAMP is set to a predetermined voltage instead of the feedback voltage FBI. When it reaches , the soft start-up period can be determined to be over.

제어부(111)는 스타트 기간 동안 스위치 제어 신호(S1)를 온 레벨로 생성하고, 스위치 제어 신호(S2)를 오프 레벨로 생성하며, 스타트 기간 이후에는 스위치 제어 신호(S1)를 오프 레벨로 생성하고, 스위치 제어 신호(S2)를 온 레벨로 생성한다.The controller 111 generates the switch control signal S1 at an on level during the start period, generates a switch control signal S2 at an off level, and generates the switch control signal S1 at an off level after the start period. , the switch control signal S2 is generated at an on level.

바이어스 전류원(112)는 전원 전압(VDD)을 이용하여 바이어스 전류(IB)를 생성한다.The bias current source 112 generates the bias current IB using the power supply voltage VDD.

스위치(113)는 바이어스 전류원(112)과 노드(N4) 사이에 연결되어 있고, 스위치(114)는 노드(N4)와 PWM 비교기(17)의 입력단(+) 사이에 연결되어 있으며, 스위치(113, 114)는 스위치 제어 신호(S1)에 따라 스위칭 한다. The switch 113 is connected between the bias current source 112 and the node N4, the switch 114 is connected between the node N4 and the input terminal (+) of the PWM comparator 17, and the switch 113 , 114) switches according to the switch control signal (S1).

스위치(115)는 오차 증폭기(12)의 출력단과 노드(N4)사이에 연결되어 있고, 스위치(116)는 오차 증폭기(12)의 출력단과 PWM 비교기(17)의 입력단(+) 사이에 연결되어 있으며, 스위치(115, 116)는 스위치 제어 신호(S2)에 따라 스위칭 한다. The switch 115 is connected between the output terminal of the error amplifier 12 and the node N4, and the switch 116 is connected between the output terminal of the error amplifier 12 and the input terminal (+) of the PWM comparator 17 And, the switches 115 and 116 are switched according to the switch control signal S2.

노드(N4)와 그라운드 사이에는 저항(117) 및 커패시터(118)가 직렬 연결되어 있다. A resistor 117 and a capacitor 118 are connected in series between the node N4 and the ground.

소프트 스타트업 기간 동안, 스위치(115, 116)는 오프 상태이고, 스위치(113, 114)는 온 상태이다. 그러면, 바이어스 전류(IB)가 커패시터(118)를 충전시켜, 소프트 스타트업 기간 동안 바이어스 전류(IB)에 비례하는 기울기로 증가하는 램프 전압(VRAMP)이 발생한다. PWM 비교기(17)의 입력단(+)은 노드(N4)에 연결되어 있으므로, PWM 비교기(17)는 램프 전압(VRAMP)이 톱니파 신호(VSAW) 이상일 때 온 레벨의 게이트 전압을 생성하고, 램프 전압(VRAMP)이 톱니파 신호(VSAW) 보다 작을 때, 오프 레벨의 게이트 전압을 생성한다. During the soft start-up period, switches 115 and 116 are off and switches 113 and 114 are on. Then, the bias current IB charges the capacitor 118, resulting in a ramp voltage VRAMP that increases with a slope proportional to the bias current IB during the soft start-up period. Since the input terminal (+) of the PWM comparator 17 is connected to the node N4, the PWM comparator 17 generates an on-level gate voltage when the ramp voltage VRAMP is greater than or equal to the sawtooth signal VSAW, and the ramp voltage When (VRAMP) is smaller than the sawtooth signal (VSAW), an off-level gate voltage is generated.

소프트 스타트업 기간의 종료 후, 스위치(113, 114)는 턴 오프 되고, 스위치(115, 116)는 턴 온 된다. 그러면, PWM 비교기(17)의 입력단(+)은 오차 증폭기(12)의 출력단에 연결되고, 오차 증폭기(12)의 출력단은 노드(N4)에 연결된다. After the end of the soft start-up period, switches 113 and 114 are turned off and switches 115 and 116 are turned on. Then, the input terminal (+) of the PWM comparator 17 is connected to the output terminal of the error amplifier 12, and the output terminal of the error amplifier 12 is connected to the node N4.

소프트 스타트업 기간 종료 후, 오차 증폭기(12)의 출력단에는 두 개의 커패시터(15, 118) 그리고 두 개의 저항(14, 117)이 병렬 연결된다. 커패시터(15) 및 커패시터(118)의 커패시턴스의 합과 병렬 연결된 두 저항의 합은, DC-DC 컨버터의 위상 마진, DC 게인 등의 주파수 특성을 보상하기 위해 적절한 레벨로 설정될 수 있다. 예를 들어, 오차 증폭기(12)의 출력단에 커패시턴스 “C” 및 저항 “R”이 연결되어야 할 때(C는 커패시턴스의 값을 지시하고, R은 저항 값을 지시함), 커패시터(15) 및 커패시터(118)의 병렬 커패시턴스의 합은 C이고, 두 저항(14, 117)의 병렬 저항 값의 합은 R이다. 이때, 커패시터(15) 및 커패시터(118) 각각의 커패시턴스는 C/2이고, 저항(14, 117) 각각의 저항 값은 2R일 수 있다. After the soft start-up period ends, two capacitors 15 and 118 and two resistors 14 and 117 are connected in parallel to the output terminal of the error amplifier 12. The sum of the capacitances of the capacitor 15 and the capacitor 118 and the sum of the two resistors connected in parallel may be set to an appropriate level to compensate for frequency characteristics such as phase margin and DC gain of the DC-DC converter. For example, when a capacitance “C” and a resistor “R” are to be connected to the output terminal of the error amplifier 12 (C indicates the value of the capacitance and R indicates the value of the resistance), the capacitor 15 and The sum of the parallel capacitances of capacitor 118 is C, and the sum of the parallel resistances of two resistors 14 and 117 is R. At this time, the capacitance of each of the capacitor 15 and the capacitor 118 may be C/2, and the resistance value of each of the resistors 14 and 117 may be 2R.

PWM 비교기(17)는 피드백 출력 전압(FBOUT)이 톱니파 신호(VSAW) 이상일 때 온 레벨의 게이트 전압을 생성하고, 피드백 출력 전압(FBOUT)이 톱니파 신호(VSAW) 보다 작을 때, 오프 레벨의 게이트 전압을 생성한다. The PWM comparator 17 generates an on-level gate voltage when the feedback output voltage FBOUT is greater than the sawtooth wave signal VSAW, and generates an off-level gate voltage when the feedback output voltage FBOUT is less than the sawtooth wave signal VSAW. generate

도 2에서 보상 저항(14), 저항(117), 보상 커패시터(15), 및 커패시터(118)은 스위치 제어 회로(10)를 구현한 칩 내부에 위치할 수 있다. 즉, 스위치 제어 회로(10) 내부의 커패시터 및 저항을 이용하여 소프트 스타트업 회로를 구현함으로써, 외부 소자 및 핀아웃 단자 개수를 최소화할 수 있다. In FIG. 2 , the compensating resistor 14 , the resistor 117 , the compensating capacitor 15 , and the capacitor 118 may be located inside a chip implementing the switch control circuit 10 . That is, by implementing the soft startup circuit using capacitors and resistors inside the switch control circuit 10, the number of external devices and pinout terminals can be minimized.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art in the field to which the present invention belongs are also the rights of the present invention. belong to the range

1: DC-DC 컨버터
10: 스위치 제어 회로
11: 소프트 스타트업 회로
12: 오차 증폭기(error amplifier)
13: 기준 전압원
14: 보상 저항
15: 보상 커패시터
16: 오실레이터
17: PWM 비교기
111: 제어부
112: 바이어스 전류원1: DC-DC converter
10: switch control circuit
11: soft start-up circuit
12: error amplifier
13: reference voltage source
14: compensation resistance
15: compensation capacitor
16: Oscillator
17: PWM comparator
111: control unit
112: bias current source

Claims (10)

피드백 전압과 피드백 기준 전압 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기의 출력단과 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 소프트 스타트업 회로에 있어서,
상기 오차 증폭기의 출력단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 스위치;
상기 제1 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 스위치;
상기 제2 스위치의 일단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 저항 및 커패시터;
상기 제2 스위치의 타단에 연결되어 있는 바이어스 전류원;
상기 제1 스위치의 타단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제3 스위치; 및
상기 오차 증폭기의 출력단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하고,
소프트 스타트업 기간 동안 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 온하여, 상기 바이어스 전류원의 전류로 상기 커패시터를 충전시켜 램프 전압을 생성하고, 상기 램프 전압을 상기 PWM 비교기의 입력단에 전달하는, 소프트 스타트업 회로.In a soft start-up circuit connected between an output terminal of an error amplifier for amplifying and outputting a difference between a feedback voltage and a feedback reference voltage and an input terminal of a PWM comparator,
a first switch including one end connected to an output terminal of the error amplifier;
a second switch including one end connected to the other end of the first switch;
a resistor and a capacitor connected in series between one end of the second switch and the ground;
a bias current source connected to the other end of the second switch;
a third switch connected between the other terminal of the first switch and an input terminal of the PWM comparator; and
A fourth switch connected between an output terminal of the error amplifier and an input terminal of the PWM comparator;
During a soft start-up period, the first switch and the fourth switch are turned off, and the second switch and the third switch are turned on to charge the capacitor with a current of the bias current source to generate a ramp voltage, and A soft start-up circuit that delivers a voltage to the input of the PWM comparator. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 소프트 스타트업 기간의 종료 후, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 온 하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 오프하여, 상기 오차 증폭기의 출력을 상기 PWM 비교기의 입력단에 전달하는, 소프트 스타트업 회로.According to claim 1,
After the soft start-up period ends, the first switch and the fourth switch are turned on, and the second switch and the third switch are turned off to transfer the output of the error amplifier to an input terminal of the PWM comparator. soft start-up circuit. 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로에 있어서,
피드백 전압과 피드백 기준 전압 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기;
상기 스위치의 게이트에 게이트 전압을 공급하는 PWM 비교기; 및
상기 오차 증폭기의 출력단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 소프트 스타트업 회로를 포함하고,
상기 소프트 스타트업 회로는,
상기 오차 증폭기의 출력단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 스위치;
상기 제1 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 스위치;
상기 제2 스위치의 일단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제1 커패시터;
상기 제2 스위치의 타단에 연결되어 있는 바이어스 전류원;
상기 제1 스위치의 타단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제3 스위치; 및
상기 오차 증폭기의 출력단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하고,
소프트 스타트업 기간 동안 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 온하여, 상기 바이어스 전류원의 전류로 상기 제1 커패시터를 충전시켜 램프 전압을 생성하여 상기 PWM 비교기의 입력단에 공급하는, 스위치 제어 회로.In the switch control circuit for controlling the switching operation of the switch,
an error amplifier that amplifies and outputs a difference between the feedback voltage and the feedback reference voltage;
a PWM comparator supplying a gate voltage to the gate of the switch; and
A soft start-up circuit connected between an output of the error amplifier and an input of the PWM comparator;
The soft start-up circuit,
a first switch including one end connected to an output terminal of the error amplifier;
a second switch including one end connected to the other end of the first switch;
a first resistor and a first capacitor connected in series between one end of the second switch and a ground;
a bias current source connected to the other end of the second switch;
a third switch connected between the other terminal of the first switch and an input terminal of the PWM comparator; and
A fourth switch connected between an output terminal of the error amplifier and an input terminal of the PWM comparator;
During the soft start-up period, the first switch and the fourth switch are turned off, and the second switch and the third switch are turned on to charge the first capacitor with the current of the bias current source to generate a ramp voltage. A switch control circuit that feeds the input of the PWM comparator. 삭제delete 제4항에 있어서,
상기 소프트 스타트업 회로는,
상기 소프트 스타트업 기간의 종료 후, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 온 하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 오프하여, 상기 오차 증폭기의 출력을 상기 PWM 비교기의 입력단에 전달하는, 스위치 제어 회로.According to claim 4,
The soft start-up circuit,
After the soft start-up period ends, the first switch and the fourth switch are turned on, and the second switch and the third switch are turned off to transfer the output of the error amplifier to an input terminal of the PWM comparator. switch control circuit. 제4항에 있어서,
상기 오차 증폭기의 출력단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 제2 저항 및 제2 커패시터를 더 포함하고,
상기 소프트 스타트업 기간의 종료 후, 제1 저항 및 상기 제1 커패시터와 상기 제2 저항 및 상기 제2 커패시터는 서로 병렬 연결되는, 스위치 제어 회로.According to claim 4,
Further comprising a second resistor and a second capacitor connected in series between the output terminal of the error amplifier and the ground;
After the end of the soft start-up period, the first resistor and the first capacitor and the second resistor and the second capacitor are connected in parallel with each other. 제7항에 있어서,
상기 제1 저항, 상기 제1 커패시터, 상기 제2 저항 및 상기 제2 커패시터는 내부에 위치하는, 스위치 제어 회로.According to claim 7,
The first resistor, the first capacitor, the second resistor and the second capacitor are located inside, the switch control circuit. 전력 스위치; 및
상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는,
출력 전압에 따르는 피드백 전압과 피드백 기준 전압 간의 차를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기;
상기 오차 증폭기의 출력단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 스위치;
상기 제1 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 스위치;
상기 제2 스위치의 일단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제1 커패시터;
상기 오차 증폭기의 출력단과 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있는 제2 저항 및 제2 커패시터;
상기 제2 스위치의 타단에 연결되어 있는 바이어스 전류원;
상기 스위치의 게이트에 게이트 전압을 공급하는 PWM 비교기;
상기 제1 스위치의 타단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제3 스위치; 및
상기 오차 증폭기의 출력단과 상기 PWM 비교기의 입력단 사이에 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하고,
소프트 스타트업 기간 동안 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 오프하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 온하여, 상기 바이어스 전류원의 전류로 상기 제1 커패시터를 충전시켜 램프 전압을 생성하고, 상기 램프 전압에 기초하여 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하는, DC-DC 컨버터.power switch; and
A switch control circuit for controlling a switching operation of the power switch;
The switch control circuit,
an error amplifier that amplifies and outputs a difference between a feedback voltage according to an output voltage and a feedback reference voltage;
a first switch including one end connected to an output terminal of the error amplifier;
a second switch including one end connected to the other end of the first switch;
a first resistor and a first capacitor connected in series between one end of the second switch and a ground;
a second resistor and a second capacitor connected in series between an output terminal of the error amplifier and a ground;
a bias current source connected to the other end of the second switch;
a PWM comparator supplying a gate voltage to the gate of the switch;
a third switch connected between the other terminal of the first switch and an input terminal of the PWM comparator; and
A fourth switch connected between an output terminal of the error amplifier and an input terminal of the PWM comparator;
During a soft start-up period, the first switch and the fourth switch are turned off and the second switch and the third switch are turned on to charge the first capacitor with a current of the bias current source to generate a ramp voltage; A DC-DC converter for controlling a switching operation of the switch based on the lamp voltage. 제9항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 소프트 스타트업 기간의 종료 후, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 온 하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 오프하여, 상기 오차 증폭기의 출력을 상기 PWM 비교기의 입력단에 전달하는, DC-DC 컨버터.According to claim 9,
The switch control circuit,
After the soft start-up period ends, the first switch and the fourth switch are turned on, and the second switch and the third switch are turned off to transfer the output of the error amplifier to an input terminal of the PWM comparator. DC-DC converter.
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