KR102515751B1 - 단일 유도성 소자를 이용하여 벅-부스트 변환을 수행하는 전자 회로 - Google Patents

단일 유도성 소자를 이용하여 벅-부스트 변환을 수행하는 전자 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도성 소자, 용량성 소자, 및 스위치 소자들을 포함하는 전자 회로를 제공한다. 유도성 소자의 일단은 입력 전압으로 연결된다. 제 1 스위치 소자의 일단은 유도성 소자의 일단으로 연결된다. 용량성 소자는 제 1 스위치 소자의 타단과 유도성 소자의 타단 사이에 연결된다. 제 2 스위치 소자는 제 1 스위치 소자의 타단과 기준 전압 사이에 연결된다. 제 3 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 기준 전압 사이에 연결된다. 제 4 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 제 1 출력 전압 사이에 연결된다. 제 5 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 제 2 출력 전압 사이에 연결된다. 본 발명에 따르면, 스위치 소자에 의해 소모되는 전력의 양이 최소화되고, 전압 변환의 효율이 향상된다.

Description

단일 유도성 소자를 이용하여 벅-부스트 변환을 수행하는 전자 회로 {ELECTRONIC CIRCUIT PERFORMING BUCK-BOOST CONVERSION USING SINGLE INDUCTIVE ELEMENT}
본 개시는 전자 회로에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 입력 전압의 전압 레벨을 증가시키거나 감소시켜 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 전자 회로의 구성 및 동작에 관한 것이다.
근래 다양한 유형의 전자 장치들이 이용되고 있다. 전자 장치는 그 전자 장치에 포함되는 전자 회로들의 동작들에 따라 고유의 기능들을 수행한다. 각 전자 회로는 다양한 전원으로부터 전력(예컨대, 전압 및 전류)을 수신하고, 수신된 전력에 기초하여 의도된 동작들을 수행한다.
전압 레귤레이터, DC(Direct Current)-DC 변환기 등과 같은 전압 변환 회로는 다양한 전자 회로의 한 예이다. 전압 변환 회로는 배터리, 유선/무선 전원, 전력 관련 회로 등과 같은 다른 개체로부터 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 생성한다. 출력 전압은 전자 장치에 포함되는 전자 회로들을 동작시키기 위해 이용된다.
전압 변환 회로는 입력 전압을 출력 전압으로 변환하도록 연결되는 수동 소자(예컨대, 인덕터, 커패시터 등) 및 능동 소자(예컨대, 다이오드, 트랜지스터 등)를 포함할 수 있다. 한편, 전압 변환 회로에 포함되는 각 소자는 전력을 소모할 수 있다. 따라서, 전압 변환 회로 상의 전력 전달 경로가 많은 소자를 포함하는 경우, 전압 변환 회로에 의해 소모되는 전력의 양이 증가할 수 있고 전압 변환의 효율이 저하될 수 있다.
전압 변환의 효율은 전자 장치의 성능, 특성 등 다양한 요인에 영향을 줄 수 있다. 게다가, 배터리를 이용하여 동작하는 휴대용/이동식 전자 장치에서, 전압 변환의 효율은 전자 장치의 동작 시간 및 사용자의 만족도에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 전압 변환 회로에서 전압 변환의 효율을 향상시키는 것은 중요한 이슈이다.
본 개시의 실시 예들은 스위치 소자에 의해 소모되는 전력의 양을 최소화하도록 구성되는 전자 회로를 제공할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 전자 회로는 유도성 소자, 용량성 소자, 및 스위치 소자들을 포함할 수 있다. 유도성 소자의 일단은 입력 전압으로 연결될 수 있다. 제 1 스위치 소자의 일단은 유도성 소자의 일단으로 연결될 수 있다. 용량성 소자는 제 1 스위치 소자의 타단과 유도성 소자의 타단 사이에 연결될 수 있다. 제 2 스위치 소자는 제 1 스위치 소자의 타단과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 제 3 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 제 4 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 제 1 출력 전압 사이에 연결될 수 있다. 제 5 스위치 소자는 유도성 소자의 타단과 제 2 출력 전압 사이에 연결될 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 전자 회로는 변환 회로 및 복수의 출력 회로를 포함할 수 있다. 변환 회로는, 입력 전압에 기초하여, 유도성 소자를 통해 전류를 출력할 수 있다. 복수의 출력 회로는, 전류에 기초하여, 각각이 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 복수의 출력 전압을 각각 출력할 수 있다. 출력 회로가 입력 전압의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨의 출력 전압을 출력하는 경우, 전류가 변환 회로로 연결되는 용량성 소자 및 유도성 소자를 포함하는 루프 경로를 따라 흐름에 따라 출력 전압의 전압 레벨이 감소할 수 있고, 전류가 출력 회로로 전달됨에 따라 출력 전압의 전압 레벨이 증가할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 전자 회로는 변환 회로 및 스위치 소자를 포함할 수 있다. 변환 회로는, 입력 전압에 기초하여, 유도성 소자를 통해 제 1 전류를 출력할 수 있다. 스위치 소자는, 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 출력하기 위해, 제 1 전류 및 제 1 전류에 기반하는 제 2 전류를 위한 전류 경로를 제공하거나 제공하지 않을 수 있다. 전류 경로는 위 스위치 소자 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않을 수 있다. 출력 전압의 전압 레벨이 입력 전압의 전압 레벨보다 낮고 스위치 소자가 전류 경로를 제공하지 않는 경우, 제 1 전류는 유도성 소자를 통해 프리윌링(Freewheeling)할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 전자 회로는 변환 회로 및 스위치 소자들을 포함할 수 있다. 변환 회로는, 입력 전압에 기초하여, 유도성 소자를 통해 전류를 출력할 수 있다. 제 1 스위치 소자는, 전류에 기초하여, 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 제 1 출력 전압을 출력하기 위해, 전류를 위한 제 1 전류 경로를 선택적으로 제공할 수 있다. 제 2 스위치 소자는, 전류에 기초하여, 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 제 2 출력 전압을 출력하기 위해, 전류를 위한 제 2 전류 경로를 선택적으로 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 전류 경로들은 각각 제 1 및 제 2 스위치 소자들을 포함할 수 있지만, 제 1 및 제 2 스위치 소자들 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따르면, 전압 변환을 수행하는 전자 회로에서, 스위치 소자에 의해 소모되는 전력의 양이 최소화될 수 있다. 따라서, 전압 변환의 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 몇몇 실시 예에 따른 전자 회로를 포함할 수 있는 전자 장치의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전자 장치에서 구성 요소들로 전력을 전달하는 것과 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 DC-DC 변환 회로에 포함되는 전자 회로의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 3의 전자 회로와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 4의 전자 회로의 예시적인 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 몇몇 실시 예에 따라 도 3의 전자 회로로 구현되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 6의 전자 회로와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 8 및 도 9는 도 6의 전자 회로의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
도 11은 도 8 및 도 9의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12 및 도 13은 도 6의 전자 회로의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 14는 도 12 및 도 13의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
도 15는 도 12 및 도 13의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 16은 몇몇 실시 예에 따라 도 3의 전자 회로로 구현되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다.
도 17은 도 16의 전자 회로의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 몇몇 실시 예에 따른 전자 회로를 포함할 수 있는 전자 장치(1000)의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다. 예로서, 전자 장치(1000)는 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 웨어러블(Wearable) 장치, 워크스테이션, 서버, 전기 자동차, 가전기기, 의료기기 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치들 중 하나로 구현될 수 있다.
전자 장치(1000)는 다양한 전자 회로를 포함할 수 있다. 예로서, 전자 장치(1000)의 전자 회로들은 이미지 처리 블록(1100), 통신 블록(1200), 오디오 처리 블록(1300), 버퍼 메모리(1400), 불휘발성 메모리(1500), 유저 인터페이스(1600), 메인 프로세서(1800), 전력 관리 회로(1900), 및 충전 회로(1910)를 포함할 수 있다.
예로서, 전자 장치(1000)는 배터리(1920)로 연결될 수 있고, 배터리(1920)는 전자 장치(1000)의 동작에 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 다만, 본 발명은 이 예로 한정되지 않고, 전자 장치(1000)로 공급되는 전력은 배터리(1920) 외의 다른 전원으로부터 올 수 있다.
이미지 처리 블록(1100)은 렌즈(1110)를 통해 빛을 수신할 수 있다. 이미지 처리 블록(1100)에 포함되는 이미지 센서(1120) 및 이미지 신호 처리기(1130)는 수신되는 빛에 기초하여, 외부 객체와 관련되는 이미지 정보를 생성할 수 있다.
통신 블록(1200)은 안테나(1210)를 통해 외부 장치/시스템과 신호를 교환할 수 있다. 통신 블록(1200)의 송수신기(1220) 및 MODEM(Modulator/Demodulator, 1230)은 다양한 유선/무선 통신 규약 중 하나 이상에 따라, 외부 장치/시스템과 교환되는 신호를 처리할 수 있다.
오디오 처리 블록(1300)은 오디오 신호 처리기(1310)를 이용하여 소리 정보를 처리할 수 있다. 오디오 처리 블록(1300)은 마이크(1320)를 통해 오디오 입력을 수신할 수 있고, 스피커(1330)를 통해 오디오를 출력할 수 있다.
버퍼 메모리(1400)는 전자 장치(1000)의 동작에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 버퍼 메모리(1400)는 메인 프로세서(1800)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 일시적으로 저장할 수 있다. 예로서, 버퍼 메모리(1400)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
불휘발성 메모리(1500)는 전력 공급과 무관하게 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 불휘발성 메모리(1500)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 불휘발성 메모리(1500)는 SD(Secure Digital) 카드 또는 SSD(Solid State Drive)와 같은 착탈식 메모리, 및/또는 eMMC(Embedded Multimedia Card)와 같은 내장(Embedded) 메모리를 포함할 수 있다.
유저 인터페이스(1600)는 사용자와 전자 장치(1000) 사이의 통신을 중재할 수 있다. 예로서, 유저 인터페이스(1600)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스 및 사용자에게 정보를 제공하기 위한 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.
메인 프로세서(1800)는 전자 장치(1000)의 구성 요소들의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 메인 프로세서(1800)는 전자 장치(1000)를 동작시키기 위해 다양한 연산을 처리할 수 있다. 예로서, 메인 프로세서(1800)는 범용(General-purpose) 프로세서, 전용(Special-purpose) 프로세서, 어플리케이션(Application) 프로세서, 마이크로프로세서 등과 같이, 하나 이상의 프로세서 코어를 포함하는 연산 처리 장치/회로로 구현될 수 있다.
전력 관리 회로(1900) 및 충전 회로(1910)는 전자 장치(1000)를 동작시키는 데에 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 전자 장치(1000)에서 구성 요소들로 전력을 전달하는 것과 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
전력 관리 회로(1900)는 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전력을 공급할 수 있다. 예로서, 충전 회로(1910)는 배터리(1920) 및/또는 다른 외부 전원으로부터 수신되는 전력(PWR)에 기초하여 시스템 전압을 출력할 수 있다. 전력 관리 회로(1900)는 시스템 전압에 기초하여, 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 공급될 전력을 출력할 수 있다. 전력 관리 회로(1900)는 시스템 전압을 적절하게 변환하여 얻어지는 전력을 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전달할 수 있다.
이를 위해, 예로서, 전력 관리 회로(1900)는 하나 이상의 DC(Direct Current)-DC 변환 회로(1905)를 포함할 수 있고, 충전 회로(1910)는 하나 이상의 DC-DC 변환 회로(1915)를 포함할 수 있다. DC-DC 변환 회로들(1905, 1915) 각각은 입력 DC 전압을 변환하여 출력 DC 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 출력 전압은 출력 전압의 전압 레벨이 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮도록 입력 전압으로부터 변환될 수 있다.
예로서, DC-DC 변환 회로(1915)는 배터리(1920) 및/또는 외부 전원의 전압을 변환하여 전력 관리 회로(1900)에 의해 요구되는 전압을 출력할 수 있다. DC-DC 변환 회로(1915)는 외부 전원의 전압을 변환하여 배터리(1920)에 의해 요구되는 전압을 출력할 수 있다. DC-DC 변환 회로(1905)는 충전 회로(1910)로부터 출력되는 전압을 변환하여 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전달될 전압을 출력할 수 있다.
예로서, DC-DC 변환 회로(1905)로부터 출력되는 전압은 이미지 처리 블록(1100), 통신 블록(1200), 오디오 처리 블록(1300), 버퍼 메모리(1400), 불휘발성 메모리(1500), 유저 인터페이스(1600)(예컨대, 디스플레이 장치(1610), 터치 처리 IC(Integraged Circuit)(1690) 등과 같은 입력/출력 인터페이스들), 및 메인 프로세서(1800) 중 적어도 하나로 전달될 수 있다. 전자 장치(1000)의 구성 요소들은 전달된 전압에 기초하여 동작할 수 있다.
한편, 전자 장치(1000)의 구성 요소들에 의해 요구되는 전압들의 전압 레벨들은 상이할 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 전력 관리 회로(1900)는 상이한 전압 레벨들을 갖는 복수의 전압을 출력하기 위해 복수의 DC-DC 변환 회로(1905)를 포함할 수 있다.
또는, 몇몇 실시 예에서, 전력 관리 회로(1900)는 하나의 DC-DC 변환 회로(1905)를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 하나의 DC-DC 변환 회로(1905)는 전자 장치(1000)의 여러 구성 요소로 복수의 전압을 공급하기 위해 하나의 입력 전압을 복수의 출력 전압으로 변환할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 더 설명될 것이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 구성 요소들은 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해 제공되고, 본 발명을 한정하도록 의도되지는 않는다. 전자 장치(1000)는 도 1 및 도 2에 나타낸 구성 요소들 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있고, 추가로 또는 대안적으로 도 1 및 도 2에 나타내지 않은 적어도 하나의 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
본 개시에서, DC-DC 변환 회로(1905)와 관련되는 예시적인 구성들이 설명될 것이다. 그러나, 실시 예들은 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위해 DC-DC 변환 회로(1915) 또는 전자 장치(1000)의 다른 구성 요소들에서도 채용될 수 있다. 본 발명은 DC-DC 변환 회로(1905)와 관련되는 것으로 한정되지 않음이 잘 이해될 것이다.
도 3은 도 2의 DC-DC 변환 회로(1905)에 포함되는 전자 회로(100)의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
전자 회로(100)는 하나의 입력 전압(VIN)을 복수의 출력 전압(VO1, VO2, VOn)으로 변환할 수 있다. 예로서, 입력 전압(VIN)은 충전 회로(1910), 배터리(1920) 등과 같은 다른 전자 회로로부터 제공될 수 있다. 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)은 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전달될 수 있다.
전자 회로(100)는 변환 회로(110) 및 복수의 출력 회로(130, 140, 150)를 포함할 수 있다. 변환 회로(110)는 입력 전압(VIN)을 수신할 수 있다. 변환 회로(110)는 입력 전압(VIN)에 기초하여, 유도성 소자(SL)를 통해 전류(I0)를 출력할 수 있다.
뒤에서 설명될 것처럼, 유도성 소자(SL)는 입력 전압(VIN)을 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)로 변환하기 위해 채용될 수 있다. 유도성 소자(SL)는 전자 회로(100) 내부에 포함될 수 있다. 또는, 유도성 소자(SL)는 전자 회로(100)를 포함하는 칩 또는 패키지의 외부에 배치되고 패드 또는 핀을 통해 전자 회로(100)로 연결되는 별개 소자(Discrete Element)일 수 있다.
출력 회로들(130, 140, 150)은 전류(I0)에 기초하여 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)을 각각 출력할 수 있다. 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)이 제공됨에 따라, 전류들(IO1, IO2, IOn)이 출력 회로들(130, 140, 150)의 출력단들로 흐를 수 있다. 출력 전압들(VO1, VO2, VOn) 및 전류들(IO1, IO2, IOn)은 전자 장치(1000)의 구성 요소들을 동작시키기 위해 이용되는 전력으로서 출력될 수 있다.
출력 전압들(VO1, VO2, VOn) 각각의 전압 레벨은 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높거나 낮을 수 있다. 예로서, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮도록 출력 전압(VO1)이 입력 전압(VIN)으로부터 변환되는 경우, 변환 회로(110) 및 출력 회로(130)는 벅 컨버터(Buck Converter) 또는 스텝 다운(Step-down) 컨버터의 기능을 수행하는 것으로 이해될 수 있다. 반면, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높도록 출력 전압(VO1)이 입력 전압(VIN)으로부터 변환되는 경우, 변환 회로(110) 및 출력 회로(130)는 부스트 컨버터(Boost Converter) 또는 스텝 업(Step-up) 컨버터의 기능을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.
출력 회로들(130, 140, 150) 각각은 독립적으로 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)을 출력할 수 있다. 예로서, 출력 회로(130)는 출력 전압(VO1)에 기초하여 동작하는 구성 요소의 요구에 의존하는 전압 레벨의 출력 전압(VO1)을 출력할 수 있고, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨은 그 구성 요소의 요구에 따라 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높거나 낮을 수 있다. 예로서, 출력 회로(140)는, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높은지 또는 낮은지에 관계없이, 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨의 출력 전압(VO2)을 출력할 수 있다. 따라서, 전자 회로(100)는 벅-부스트 변환기의 기능을 수행할 수 있다.
전자 회로(110)는 복수의 출력 전압(VO1, VO2, VOn)을 출력하기 위해, 복수의 유도성 소자를 채용하는 대신, 단일의 유도성 소자(SL)를 채용할 수 있다. 전자 회로(110)의 구성은 SIMO(Single Inductor Multiple Output) 벅-부스트 컨버터로서 이해될 수 있다. 복수의 출력 전압(VO1, VO2, VOn)을 출력하기 위해 단일의 유도성 소자(SL)만 채용됨에 따라, 전자 회로(110)에 의해 요구되는 회로 면적이 감소할 수 있다. 나아가, 복수의 유도성 소자 사이의 EMI(Electro-magnetic Interference)가 방지될 수 있다.
도 3은 세 개의 출력 전압들(VO1, VO2, VOn)을 보여주지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 전자 회로(100)에 의해 제공되는 출력 전압들의 개수는 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다. 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해, 두 개의 출력 전압들(VO1, VO2)과 관련되는 예시들이 도 4 내지 도 15를 참조하여 설명될 것이다. 이러한 구성은 SIDO(Single Inductor Dual Output) 벅-부스트 컨버터로서 이해될 수 있다.
도 4는 도 3의 전자 회로(100)와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다. 몇몇 경우, 도 3의 전자 회로(100)는 도 4의 전자 회로(200)로 구현될 수 있다.
전자 회로(200)는 변환 회로(210) 및 출력 회로들(230, 240)을 포함할 수 있다. 변환 회로(210) 및 출력 회로들(230, 240)은 도 3의 변환 회로(110) 및 출력 회로들(130, 140, 150)에 대응할 수 있다.
변환 회로(210)는 스위치 소자들(S1, S2, S3)을 포함할 수 있다. 유도성 소자(SL)는 변환 회로(210)에 포함되거나, 전자 회로(200) 외부에 배치되고 전자 회로(200)로 연결되는 별개 소자일 수 있다. 출력 회로(230)는 스위치 소자(S4) 및 용량성 소자(C1)를 포함할 수 있고, 출력 회로(240)는 스위치 소자(S5) 및 용량성 소자(C2)를 포함할 수 있다.
스위치 소자들(S1 내지 S5)은 각각 제어 신호들(D1 내지 D5)에 응답하여 연결(또는 턴 온(Turn on))되거나 연결해제(Disconnect)(또는 턴 오프(Turn off))될 수 있다. 본 개시에서, 스위치 소자의 연결 또는 턴 온은 스위치 소자를 통해 전류가 흐르는 상태를 의미할 수 있다. 반면, 스위치 소자의 연결해제 또는 턴 오프는 스위치 소자를 통해 전류를 통과시키는 것이 차단된 상태를 의미할 수 있다.
스위치 소자(S1)의 동작에 따라, 유도성 소자(SL)는 입력 전압(VIN)을 수신할 수 있다. 스위치 소자들(S2, S3)의 동작들에 따라, 유도성 소자(SL)에 에너지가 저장되거나 유도성 소자(SL)에 저장된 에너지가 다른 소자로 전달될 수 있고, 유도성 소자(SL) 양단에서 Voltage-Second 평형(Balance)이 유지될 수 있다.
스위치 소자(S4)의 동작에 따라, 입력 전압(VIN)과 출력 전압(VO1) 사이에 전류 경로가 제공될 수 있다. 스위치 소자(S5)의 동작에 따라, 입력 전압(VIN)과 출력 전압(VO2) 사이에 전류 경로가 제공될 수 있다. 용량성 소자들(C1, C2)은 각각 출력 전압들(VO1, VO2)을 버퍼링할 수 있다.
도 5는 도 4의 전자 회로(200)의 예시적인 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
스위치 소자들(S1, S4)이 연결되는 경우, 입력 전압(VIN)과 출력 전압(VO1) 사이에 전류 경로(P1)가 제공될 수 있다. 스위치 소자(S4)의 연결에 따라, 입력 전압(VIN)이 출력 전압(VO1)으로 변환될 수 있고, 전자 회로(200)가 출력 전압(VO1)을 출력할 수 있다.
스위치 소자들(S1, S5)이 연결되는 경우, 입력 전압(VIN)과 출력 전압(VO2) 사이에 전류 경로(P2)가 제공될 수 있다. 스위치 소자(S5)의 연결에 따라, 입력 전압(VIN)이 출력 전압(VO2)으로 변환될 수 있고, 전자 회로(200)가 출력 전압(VO2)을 출력할 수 있다.
전류 경로(P1)가 제공되는 경우, 전류는 두 개의 스위치 소자들(S1, S4)을 통해 흐를 수 있다. 전류 경로(P2)가 제공되는 경우, 전류는 두 개의 스위치 소자들(S1, S5)을 통해 흐를 수 있다. 전자 회로(200)의 구성에 따르면, 입력단으로부터 출력단으로 흐르는 전류는 두 개의 스위치 소자를 통과할 수 있다.
스위치 소자들(S1 내지 S5) 각각은 전력을 소모할 수 있다. 예로서, 전류가 전류 경로(P1)를 따라 흐름에 따라, 스위치 소자들(S1, S4)에서 전도 손실(Conduction Loss) 또는 스위칭 손실(Switching Loss)이 발생할 수 있다. 예로서, 전류가 전류 경로(P2)를 따라 흐름에 따라, 스위치 소자들(S1, S5)에서 전도 손실 또는 스위칭 손실이 발생할 수 있다.
전자 회로(200)의 구성에 따르면, 전류가 입력단으로부터 출력단으로 흐름에 따라, 두 개의 스위치 소자에서 전력이 손실될 수 있다. 스위치 소자들에서 손실되는 전력의 양이 증가하는 경우, 전압 변환 또는 전력 전달의 효율이 저하될 수 있다.
도 6은 몇몇 실시 예에 따라 도 3의 전자 회로(100)로 구현되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다. 몇몇 실시 예에서, 도 3의 전자 회로(100)는 도 6의 전자 회로(300)로 구현될 수 있다.
전자 회로(300)는 변환 회로(310) 및 출력 회로들(330, 340)을 포함할 수 있다. 변환 회로(310) 및 출력 회로들(330, 340)은 도 3의 변환 회로(110) 및 출력 회로들(130, 140, 150)에 대응할 수 있다.
변환 회로(310)는 스위치 소자들(S11, S12, S13)을 포함할 수 있다. 유도성 소자(SL) 및 용량성 소자(C0) 각각은 변환 회로(310)에 포함되거나, 전자 회로(300)를 포함하는 칩 또는 패키지의 외부에 배치되고 패드 또는 핀을 통해 전자 회로(300)로 연결되는 별개 소자일 수 있다. 출력 회로(330)는 스위치 소자(S14) 및 용량성 소자(C1)를 포함할 수 있고, 출력 회로(340)는 스위치 소자(S15) 및 용량성 소자(C2)를 포함할 수 있다.
스위치 소자들(S11 내지 S15)은 각각 제어 신호들(D11 내지 D15)에 응답하여 연결(또는 턴 온)되거나 연결해제(또는 턴 오프)될 수 있다. 도 6은 스위치 소자들(S11 내지 S15) 각각이 트랜지스터인 것을 보여주지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 스위치 소자들(S11 내지 S15) 각각은 전류를 통과시키거나 차단하기 위해 스위치 기능을 제공할 수 있는 어떠한 소자로든 구현될 수 있다.
유도성 소자(SL)의 일단은 입력 전압(VIN)으로 연결될 수 있다. 유도성 소자(SL)는 입력 전압(VIN)에 기초하여 전류(I0)를 출력할 수 있다. 따라서, 변환 회로(310)는 입력 전압(VIN)에 기초하여, 유도성 소자(SL)를 통해 전류(I0)를 출력할 수 있다.
스위치 소자(S11)의 일단은 유도성 소자(SL)의 일단으로 연결될 수 있다. 용량성 소자(C0)는 스위치 소자(S11)의 타단과 유도성 소자(SL)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 용량성 소자(C0)의 일단은 스위치 소자(S11)의 타단으로 연결될 수 있고, 용량성 소자(C0)의 타단은 유도성 소자(SL)의 타단으로 연결될 수 있다. 스위치 소자(S11)는 유도성 소자(SL)의 일단과 용량성 소자(C0)의 일단 사이에 연결될 수 있다.
스위치 소자(S12)는 스위치 소자(S11)의 타단(또는 용량성 소자(C0)의 일단)과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 스위치 소자(S13)는 유도성 소자(SL)의 타단(또는 용량성 소자(C0)의 타단)과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 예로서, 기준 전압은 접지 전압일 수 있으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다.
스위치 소자(S14)는 유도성 소자(SL)의 타단과 출력 전압(VO1) 사이에 연결될 수 있다. 스위치 소자(S14)의 일단은 유도성 소자(SL)의 타단으로 연결될 수 있다. 용량성 소자(C1)는 스위치 소자(S14)의 타단과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 용량성 소자(C1)는 출력 전압(VO1)을 버퍼링할 수 있다.
스위치 소자(S14)가 연결되는 경우, 스위치 소자(S14)는 전류(I0) 및 전류(I0)에 기반하는 전류(I1)를 위한 전류 경로를 제공할 수 있고, 전류(I1)가 스위치 소자(S14)를 통해 흐를 수 있다. 스위치 소자(S14)가 연결해제되는 경우, 스위치 소자(S14)는 전류 경로를 제공하지 않을 수 있다. 스위치 소자(S14)는 제어 신호(D14)에 응답하여 전류 경로를 선택적으로 제공할 수 있다.
스위치 소자(S15)는 유도성 소자(SL)의 타단과 출력 전압(VO2) 사이에 연결될 수 있다. 스위치 소자(S15)의 일단은 유도성 소자(SL)의 타단으로 연결될 수 있다. 용량성 소자(C2)는 스위치 소자(S15)의 타단과 기준 전압 사이에 연결될 수 있다. 용량성 소자(C2)는 출력 전압(VO2)을 버퍼링할 수 있다.
스위치 소자(S15)가 연결되는 경우, 스위치 소자(S15)는 전류(I0) 및 전류(I0)에 기반하는 전류(I2)를 위한 전류 경로를 제공할 수 있고, 전류(I2)가 스위치 소자(S15)를 통해 흐를 수 있다. 스위치 소자(S15)가 연결해제되는 경우, 스위치 소자(S15)는 전류 경로를 제공하지 않을 수 있다. 스위치 소자(S15)는 제어 신호(D15)에 응답하여 전류 경로를 선택적으로 제공할 수 있다.
출력 회로(330)는 스위치 소자(S14)의 동작에 따라, 전류(I0) 및 전류(I1)에 기초하여, 출력 전압(VO1)을 출력할 수 있다. 출력 회로(340)는 스위치 소자(S15)의 동작에 따라, 전류(I0) 및 전류(I2)에 기초하여, 출력 전압(VO2)을 출력할 수 있다. 따라서, 전자 회로(300)의 동작에 따라, 출력 전압들(VO1, VO2)이 입력 전압(VIN)으로부터 변환될 수 있다. 출력 전압들(VO1, VO2)의 전압 레벨들 각각은 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높거나 낮을 수 있다.
도 7은 도 6의 전자 회로(300)와 관련되는 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
몇몇 실시 예에서, 전자 회로(300)는 비교기들(371, 372) 및 드라이버 회로(380)를 더 포함할 수 있다. 비교기들(371, 372) 및 드라이버 회로(380)는 변환 회로(310) 및 출력 회로들(330, 340)의 스위치 소자들(S11 내지 S15)로 제어 신호들(D11 내지 D15)을 제공하도록 구성될 수 있다.
비교기(371)는 출력 회로(330)에서 흐르는 전류(I1)의 세기를 기준 값(RV1)과 비교할 수 있고, 비교기(372)는 출력 회로(340)에서 흐르는 전류(I2)의 세기를 기준 값(RV2)과 비교할 수 있다. 비교기들(371, 372)은 각각 비교 결과들(P1, P2)을 출력할 수 있다. 몇몇 경우, 전자 회로(300)는 전류(I1)의 세기 및 전류(I2)의 세기를 감지하기 위한 센서 회로를 더 포함할 수 있다. 드라이버 회로(380)는 비교 결과들(P1, P2)에 기초하여 제어 신호들(D11 내지 D15)을 생성할 수 있다.
예로서, 전류(I1)의 세기가 의도되는 세기(예컨대, 기준 값(RV1))보다 높음을 비교 결과(P1)가 지시하는 경우, 드라이버 회로(380)는 전류(I1)의 세기 및 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 감소하도록 스위치 소자들(S11 내지 S14)을 제어하기 위해 제어 신호들(D11 내지 D14)을 생성할 수 있다. 반면, 전류(I1)의 세기가 의도되는 세기보다 낮음을 비교 결과(P1)가 지시하는 경우, 드라이버 회로(380)는 전류(I1)의 세기 및 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 증가하도록 스위치 소자들(S11 내지 S14)을 제어하기 위해 제어 신호들(D11 내지 D14)을 생성할 수 있다.
이러한 방식으로, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨은 의도되는 전압 레벨(예컨대, 전자 장치(1000)의 구성 요소에 의해 요구되는 전압 레벨)을 갖도록 레귤레이션될 수 있다. 출력 전압(VO2)의 전압 레벨 역시 유사한 방식으로 레귤레이션될 수 있다. 기준 값들(RV1, RV2)은 출력 전압들(VO1, VO2)의 의도되는 전압 레벨들에 의존하여 선택될 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 6의 전자 회로(300)의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 개념도들이다. 예로서, 도 8 및 도 9는 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높은 경우(예컨대, 전자 회로(300)가 출력 전압(VO1)과 관련하여 부스트 컨버터의 기능을 수행하는 경우)와 관련될 수 있다.
도 8은 부스트 변환의 제 1 상태를 보여준다. 부스트 변환의 제 1 상태에서, 전류 경로(PU1)가 제공될 수 있다. 전류 경로(PU1)를 따라, 전류(I0)가 입력 전압(VIN)에 기초하여 유도성 소자(SL)를 통해 흐를 수 있다.
예로서, 스위치 소자(S14)가 연결될 수 있다. 전류 경로(PU1)를 따라, 전류(I1)가 전류(I0)에 기초하여 스위치 소자(S14)를 통해 흐를 수 있다. 따라서, 입력 전압(VIN)은 전류(I0) 및 전류(I1)에 기초하여 출력 전압(VO1)으로 변환될 수 있다. 전류(I0) 및 전류(I1)가 유도성 소자(SL) 및 스위치 소자(S14)를 통해 흐르는 경우, 전류(I0) 및 전류(I1)의 흐름은 스위치 소자(S14) 외의 다른 스위치 소자를 통과하지 않을 수 있다.
전류(I0) 및 전류(I1)가 전류 경로(PU1)를 따라 흐름에 따라, 전압(VL)이 유도성 소자(SL)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 나아가, 용량성 소자(C1)가 전하들을 저장할 수 있고, 전압(VC1)이 용량성 소자(C1)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 전압(VL)이 인가됨에 따라, 전압(VC1)은 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 가질 수 있다.
전압(VC1)은 출력 전압(VO1)으로서 출력될 수 있다. 따라서, 출력 전압(VO1)은 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높도록 입력 전압(VIN)으로부터 변환될 수 있다. 부스트 변환의 제 1 상태에서 유도성 소자(SL)에 저장된 에너지가 출력 회로(330)로 전달되는 것으로 이해될 수 있다.
도 9는 부스트 변환의 제 2 상태를 보여준다. 부스트 변환의 제 2 상태에서, 전류 경로(PU2)가 제공될 수 있다. 전류 경로(PU2)를 따라, 전류(I0)가 입력 전압(VIN)에 기초하여 유도성 소자(SL)를 통해 흐를 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S13)가 연결될 수 있다. 따라서, 전류 경로(PU2)를 따라, 전류(I0)는 스위치 소자(S13)를 통해 기준 전압 단자로 흐를 수 있다.
전류(I0)가 전류 경로(PU2)를 따라 흐름에 따라, 전압(VL)이 유도성 소자(SL)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 부스트 변환의 제 2 상태에서 전류(I0)에 기초하여 유도성 소자(SL)에 에너지가 저장되는 것으로 이해될 수 있다. 유도성 소자(SL)에 저장된 에너지는 부스트 변환의 제 1 상태에서 출력 회로(330)로 전달될 수 있다.
용량성 소자(C1)의 양단 사이의 전압(VC1)은 출력 전압(VO1) 및 전류(IO1)의 소스로서 제공될 수 있다. 부스트 변환의 제 1 상태에서 용량성 소자(C1)에 저장되었던 전하들은 출력 전압(VO1)을 출력하기 위해 이용될 수 있다.
출력 전압(VO1)과 관련하여 부스트 변환이 요구되는 경우, 도 9의 제 2 상태가 먼저 제공될 수 있다. 부스트 변환의 제 2 상태에서, 에너지가 유도성 소자(SL)에 저장(즉, 빌드 업(Build up))될 수 있다. 이후, 도 8의 제 1 상태가 제공될 수 있다. 부스트 변환의 제 1 상태에서, 유도성 소자(SL)의 에너지가 출력단(예컨대, 용량성 소자(C1))으로 전달될 수 있다. 도 11을 참조하여 설명될 것처럼 제 2 상태 및 제 1 상태가 번갈아 반복될 수 있고, 따라서 출력 전압(VO1)이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 갖도록 출력될 수 있다.
도 10은 도 8 및 도 9의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
부스트 변환의 제 1 상태에서, 전류 경로(PU1)가 제공될 수 있다(도 8 참조). 이를 위해, 스위치 소자(S13)는 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자(S14)는 연결 또는 턴 온될 수 있다. 부스트 변환의 제 2 상태에서, 전류 경로(PU2)가 제공될 수 있다(도 9 참조). 이를 위해, 스위치 소자(S13)는 연결 또는 턴 온될 수 있고, 스위치 소자(S14)는 연결해제 또는 턴 오프될 수 있다.
도 8 및 도 9는 출력 전압(VO1)과 관련되는 부스트 변환을 설명하기 위해 참조되었다. 그러나, 전자 회로(300)는 출력 전압(VO2)과 관련되는 부스트 변환의 기능 역시 수행할 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S13)가 연결해제되고 스위치 소자(S15)가 연결되는 경우, 입력 전압(VIN)으로부터 출력 전압(VO2)으로의 전류 경로가 전류 경로(PU1)와 유사하게 제공될 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S13)가 연결되고 스위치 소자(S15)가 연결해제되는 경우, 전류 경로(PU2)가 제공될 수 있다.
부스트 변환에서, 전류 경로(PU1)가 제공되는 동안, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 증가할 수 있다. 반면, 전류 경로(PU2)가 제공되는 동안, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 감소할 수 있다. 이는 도 11을 참조하여 더 설명될 것이다.
스위치 소자들(S11, S12)의 동작들은 전류 경로들(PU1, PU2)을 제공하기 위해 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다. 예로서, 전자 회로(300)가 출력 전압(VO1)과 관련되는 부스트 변환을 수행하는 동안, 스위치 소자들(S11, S12)의 동작들은 출력 전압(VO2)과 관련되는 전압 변환의 유형에 의존하여 적합하게 제어될 수 있다.
도 11은 도 8 및 도 9의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 11에는 도시되지 않았지만, 먼저, 시각 t11 이전에, 스위치 소자(S13)는 연결될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결해제될 수 있다. 이 경우, 에너지가 유도성 소자(SL)에 저장될 수 있다.
예로서, 시각 t11과 t12 사이에서, 스위치 소자(S13)는 연결해제될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결될 수 있다. 이 경우, 유도성 소자(SL)에 저장된 에너지가 출력 회로(330 또는 340)로 전달될 수 있다. 따라서, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있다(부스트 변환의 제 1 상태).
예로서, 시각 t12와 t13 사이에서, 스위치 소자(S13)는 연결될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결해제될 수 있다. 이 경우, 용량성 소자(C1 또는 C2)에 저장된 전하들이 출력 전압(V01 또는 VO2)을 출력하기 위해 이용될 수 있다. 용량성 소자(C1 또는 C2)가 방전됨에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다(부스트 변환의 제 2 상태). 한편, 에너지가 유도성 소자(SL)에 저장될 수 있다.
이러한 방식으로, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 증가와 감소를 번갈아 반복할 수 있다. 예로서, 시각 t13과 t14 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있고, 시각 t14와 t15 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다.
출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 변함에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 (예컨대, 시각 t16에서) 의도되는 전압 레벨(VT1) 근처에 도달할 수 있다. 의도되는 전압 레벨(VT1)은 전자 장치(1000)의 구성 요소에 의해 요구되는 전압 레벨일 수 있고, 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 증가량(VB1)만큼 높을 수 있다.
출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 계속 증가와 감소를 반복함에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 의도되는 전압 레벨(VT1) 근처에서 유지될 수 있다. 예로서, 시각 t16과 t17 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있고, 시각 t17과 t18 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다. 그러나, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 의도되는 전압 레벨(VT1)을 크게 벗어나지 않을 수 있다.
부스트 변환의 제 1 상태와 부스트 변환의 제 2 상태가 번갈아 반복됨에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 의도되는 전압 레벨(VT1) 근처에서 유지될 수 있다. 나아가, 유도성 소자(SL) 양단에서 Voltage-Second 평형이 유지될 수 있다.
출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가하는 시간 구간의 길이 대 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소하는 시간 구간의 길이의 비율은 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 변하는 경향과 관련될 수 있다. 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가하는 시간 구간의 길이가 길어질수록, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 증가하는 경향을 보일 수 있다. 반면, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소하는 시간 구간의 길이가 짧아질수록, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 감소하는 경향을 보일 수 있다.
따라서, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가하는 시간 구간의 길이 대 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소하는 시간 구간의 길이의 비율을 조절함으로써, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 변하는 방향이 제어될 수 있다. 드라이버 회로(380)는 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 의도되는 방향으로 변하도록 제어 신호들(D11 내지 D15)을 출력할 수 있다.
예로서, 시간 길이(L1) 대 시간 길이(L2)의 비율은 시간 길이(L3) 대 시간 길이(L4)의 비율보다 클 수 있다. 시각 t11과 t13 사이에서, 출력 전압(VO1 내지 VO2)의 전압 레벨은 증가하는 경향을 보일 수 있다. 시각 t16과 t18 사이에서, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 유지되는 경향을 보일 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 6의 전자 회로(300)의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 개념도들이다. 예로서, 도 12 및 도 13은 출력 전압(VO2)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮은 경우(예컨대, 전자 회로(300)가 출력 전압(VO2)과 관련하여 벅 컨버터의 기능을 수행하는 경우)와 관련될 수 있다.
도 12는 벅 변환의 제 1 상태를 보여준다. 벅 변환의 제 1 상태에서, 전류 경로(PD1)가 제공될 수 있다. 전류 경로(PD1)를 따라, 전류(I0)가 입력 전압(VIN)에 기초하여 유도성 소자(SL)를 통해 흐를 수 있다.
예로서, 스위치 소자(S15)가 연결될 수 있다. 전류 경로(PD1)를 따라, 전류(I2)가 전류(I0)에 기초하여 스위치 소자(S15)를 통해 흐를 수 있다. 따라서, 입력 전압(VIN)은 전류(I0) 및 전류(I2)에 기초하여 출력 전압(VO2)으로 변환될 수 있다.
전류 경로(PD1)는 스위치 소자(S15)를 포함할 수 있다. 전류(I0) 및 전류(I2)가 유도성 소자(SL) 및 스위치 소자(S15)를 통해 흐르는 경우, 전류(I0) 및 전류(I2)의 흐름은 스위치 소자(S15) 외의 다른 스위치 소자를 통과하지 않을 수 있다. 따라서, 스위치 소자(S15)가 전류 경로(PD1)를 제공하는 경우, 전류(I0) 및 전류(I2)를 위한 전류 경로(PD1)는 스위치 소자(S15) 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않을 수 있다.
예로서, 스위치 소자(S12)가 연결될 수 있고, 전류 경로(PD1)의 일부(또는 추가 전류 경로)를 제공할 수 있다. 전류 경로(PD1)의 일부(또는 추가 전류 경로)는 용량성 소자(C0) 및 스위치 소자(S12)를 포함할 수 있다. 전류 경로(PD1)의 일부(또는 추가 전류 경로)에서, 전류(I0)에 기반하는 전류가 용량성 소자(C0) 및 스위치 소자(S12)를 통해 기준 전압 단자로 흐를 수 있다.
전류(I0)가 전류 경로(PD1)를 따라 흐름에 따라, 전압(VL)이 유도성 소자(SL)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 나아가, 용량성 소자(C2)가 전하들을 저장할 수 있고, 전압(VC2)이 용량성 소자(C2)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 전압(VL)이 인가됨에 따라, 전압(VC2)은 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
전압(VC2)은 출력 전압(VO2)으로서 출력될 수 있다. 따라서, 출력 전압(VO2)은 출력 전압(VO2)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮도록 입력 전압(VIN)으로부터 변환될 수 있다.
스위치 소자들(S12, S15)이 연결됨에 따라, 용량성 소자(C0)와 용량성 소자(C2)는 유도성 소자(SL)의 타단과 기준 전압 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 따라서, 용량성 소자(C0)와 용량성 소자(C2) 사이에서 전하들이 공유될 수 있고, 전압(VC2)이 용량성 소자(C0)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 이 경우, 용량성 소자(C0)의 양단 사이의 전압(VC2)은 출력 전압(VO2)에 대응할 수 있다. 벅 변환의 제 1 상태에서 용량성 소자(C0)의 에너지가 출력 회로(340)로 전달되는 것으로 이해될 수 있다.
도 13은 벅 변환의 제 2 상태를 보여준다. 벅 변환의 제 2 상태에서, 전류 경로(PD2)가 제공될 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S11)가 연결될 수 있다. 전류 경로(PD2)를 따라, 전류(I0)가 입력 전압(VIN)에 기초하여 유도성 소자(SL), 용량성 소자(C0), 및 스위치 소자(S11)를 통해 흐를 수 있다. 한편, 스위치 소자(S15)는 연결되지 않을 수 있고, 전류 경로를 제공하지 않을 수 있다.
유도성 소자(SL), 용량성 소자(C0), 및 스위치 소자(S11)를 통해 흐른 전류(I0)는 다시 유도성 소자(SL)를 통해 흐를 수 있다. 유도성 소자(SL), 용량성 소자(C0), 및 스위치 소자(S11)는 루프(Loop) 경로를 구성할 수 있다. 스위치 소자(S11)는 전류(I0)를 위한 루프 경로를 제공할 수 있다. 전류(I0)는 유도성 소자(SL), 용량성 소자(C0), 및 스위치 소자(S11)를 포함하는 루프 경로를 따라 흐를 수 있다. 전류(I0)는 유도성 소자(SL)를 통해 프리윌링(Freewheeling)할 수 있다.
전류(I0)가 전류 경로(PD2)를 따라 흐름에 따라, 전압(VC2')이 용량성 소자(C0)의 양단 사이에 인가될 수 있고 전압(VL)이 유도성 소자(SL)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 벅 변환의 제 2 상태에서 유도성 소자(SL)의 에너지가 용량성 소자(C0)로 전달되는 것으로 이해될 수 있다. 전류(I0)가 루프 경로를 따라 흐름에 따라, 유도성 소자(SL)에 저장된 에너지의 양이 감소할 수 있고, 용량성 소자(C0)에 저장되는 에너지의 양의 증가할 수 있다.
용량성 소자(C2)의 양단 사이의 전압(VC2)은 출력 전압(VO2) 및 전류(IO2)의 소스로서 제공될 수 있다. 벅 변환의 제 1 상태에서 용량성 소자(C2)에 저장되었던 전하들은 출력 전압(VO2)을 출력하기 위해 이용될 수 있다. 전류(I0)가 루프 경로를 따라 흐르는 경우, 출력 전압(VO2)은 용량성 소자(C2)에 저장된 에너지에 기초하여 출력될 수 있다.
출력 전압(VO2)과 관련하여 벅 변환이 요구되는 경우, 도 13의 제 2 상태가 먼저 제공될 수 있다. 벅 변환의 제 2 상태에서, 전류(I0)가 프리윌링함에 따라, 유도성 소자(SL)의 에너지가 용량성 소자(C0)로 전달될 수 있고, 용량성 소자(C0)의 양단 사이의 전압(VC2')이 증가할 수 있다. 이후, 도 12의 제 1 상태가 제공될 수 있다. 벅 변환의 제 1 상태에서, 증가된 전압(VC2')에 기반하는 에너지가 출력단(예컨대, 용량성 소자(C2))으로 전달될 수 있고, 전압(VC2)이 용량성 소자(C2)의 양단 사이에 인가될 수 있다. 도 15를 참조하여 설명될 것처럼 제 2 상태 및 제 1 상태가 번갈아 반복될 수 있고, 따라서 출력 전압(VO2)이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 갖도록 출력될 수 있다.
도 14는 도 12 및 도 13의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
벅 변환의 제 1 상태에서, 전류 경로(PD1)가 제공될 수 있다(도 12 참조). 이를 위해, 스위치 소자(S11)는 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자들(S12, S15)은 연결 또는 턴 온될 수 있다. 벅 변환의 제 2 상태에서, 전류 경로(PD2)가 제공될 수 있다(도 13 참조). 이를 위해, 스위치 소자(S11)는 연결 또는 턴 온될 수 있고, 스위치 소자들(S12, S15)은 연결해제 또는 턴 오프될 수 있다.
도 12 및 도 13은 출력 전압(VO2)과 관련되는 벅 변환을 설명하기 위해 참조되었다. 그러나, 전자 회로(300)는 출력 전압(VO1)과 관련되는 벅 변환의 기능 역시 수행할 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S11)가 연결해제되고 스위치 소자들(S12, S14)이 연결되는 경우, 전류 경로(PD1)와 유사한 전류 경로가 제공될 수 있다. 예로서, 스위치 소자(S11)가 연결되고 스위치 소자들(S12, S14)이 연결해제되는 경우, 전류 경로(PD2)가 제공될 수 있다.
벅 변환에서, 전류 경로(PD1)가 제공되는 동안, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 증가할 수 있다. 반면, 전류 경로(PD2)가 제공되는 동안, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 감소할 수 있다. 이는 도 15를 참조하여 더 설명될 것이다.
스위치 소자(S13)의 동작은 전류 경로들(PD1, PD2)을 제공하기 위해 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다. 예로서, 전자 회로(300)가 출력 전압(VO2)과 관련되는 부스트 변환을 수행하는 동안, 스위치 소자(S13)의 동작은 출력 전압(VO1)과 관련되는 전압 변환의 유형에 의존하여 적합하게 제어될 수 있다.
도 15는 도 12 및 도 13의 예시적인 동작들을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 15에는 도시되지 않았지만, 먼저, 시각 t21 이전에, 스위치 소자(S11)는 연결될 수 있고, 스위치 소자(S12)는 연결해제될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결해제될 수 있다. 이 경우, 전류(I0)가 프리윌링함에 따라, 용량성 소자(C0)가 유도성 소자(SL)로부터 전달되는 에너지를 저장할 수 있다.
예로서, 시각 t21과 t22 사이에서, 스위치 소자(S11)는 연결해제될 수 있고, 스위치 소자(S12)는 연결될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결될 수 있다. 이 경우, 유도성 소자(SL)의 에너지가 출력 회로(330 또는 340)로 전달될 수 있다. 따라서, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있다(벅 변환의 제 1 상태).
예로서, 시각 t22와 t23 사이에서, 스위치 소자(S11)는 연결될 수 있고, 스위치 소자(S12)는 연결해제될 수 있고, 스위치 소자(S14 또는 S15)는 연결해제될 수 있다. 이 경우, 용량성 소자(C1 또는 C2)에 저장된 전하들이 출력 전압(V01 또는 VO2)을 출력하기 위해 이용될 수 있다. 용량성 소자(C1 또는 C2)가 방전됨에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다(벅 변환의 제 2 상태). 한편, 용량성 소자(C0)가 유도성 소자(SL)로부터 전달되는 에너지를 저장할 수 있다.
이러한 방식으로, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 증가와 감소를 번갈아 반복할 수 있다. 예로서, 시각 t23과 t24 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있고, 시각 t24와 t25 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다.
출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 변함에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 (예컨대, 시각 t26에서) 의도되는 전압 레벨(VT2) 근처에 도달할 수 있다. 의도되는 전압 레벨(VT2)은 전자 장치(1000)의 구성 요소에 의해 요구되는 전압 레벨일 수 있고, 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 감소량(VB2)만큼 낮을 수 있다.
출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 계속 증가와 감소를 반복함에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 의도되는 전압 레벨(VT2) 근처에서 유지될 수 있다. 예로서, 시각 t26과 t27 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가할 수 있고, 시각 t27과 t28 사이에서 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소할 수 있다. 그러나, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 의도되는 전압 레벨(VT2)을 크게 벗어나지 않을 수 있다.
벅 변환의 제 1 상태와 벅 변환의 제 2 상태가 번갈아 반복됨에 따라, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 의도되는 전압 레벨(VT2) 근처에서 유지될 수 있다. 나아가, 유도성 소자(SL) 양단에서 Voltage-Second 평형이 유지될 수 있다.
도 11을 참조하여 설명된 것처럼, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 증가하는 시간 구간의 길이 대 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 감소하는 시간 구간의 길이의 비율을 조절함으로써, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨이 변하는 방향이 제어될 수 있다. 예로서, 시간 길이(L5) 대 시간 길이(L6)의 비율은 시간 길이(L7) 대 시간 길이(L8)의 비율보다 클 수 있다. 시각 t21과 t23 사이에서, 출력 전압(VO1 내지 VO2)의 전압 레벨은 증가하는 경향을 보일 수 있다. 시각 t26과 t28 사이에서, 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 전압 레벨은 유지되는 경향을 보일 수 있다.
도 6 내지 도 15을 참조하여, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높아지고 출력 전압(VO2)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮아지는 것으로 설명되었다. 그러나, 이는 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해 제공되고, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 출력 회로들(330, 340) 각각은 벅 변환 또는 부스트 변환을 독립적으로 및 선택적으로 제공할 수 있다. 출력 회로들(330, 340)은 동일한 유형의 전압 변환을 제공하거나, 상이한 유형들의 전압 변환들을 제공할 수 있다.
도 16은 몇몇 실시 예에 따라 도 3의 전자 회로(100)로 구현되는 예시적인 구성을 보여주는 개념도이다. 몇몇 실시 예에서, 도 3의 전자 회로(100)는 도 16의 전자 회로(400)로 구현될 수 있다.
전자 회로(400)는 변환 회로(410) 및 출력 회로(430)를 포함할 수 있다. 변환 회로(410) 및 출력 회로(430)는 도 3의 변환 회로(110) 및 출력 회로들(130, 140, 150)에 대응할 수 있다.
변환 회로(410)는 스위치 소자들(S21, S22, S23)을 포함할 수 있다. 유도성 소자(SL) 및 용량성 소자(C0) 각각은 변환 회로(410)에 포함되거나, 전자 회로(400)를 포함하는 칩 또는 패키지의 외부에 배치되고 패드 또는 핀을 통해 전자 회로(400)로 연결되는 별개 소자일 수 있다. 출력 회로(430)는 스위치 소자(S24) 및 용량성 소자(C1)를 포함할 수 있다.
스위치 소자들(S21 내지 S25)은 각각 제어 신호들(D21 내지 D25)에 응답하여 연결(또는 턴 온)되거나 연결해제(또는 턴 오프)될 수 있다. 스위치 소자들(S21 내지 S25)은 도 6 내지 도 15를 참조하여 설명된 스위치 소자들(S11 내지 S15)에 대응할 수 있다. 간결성을 위해, 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다.
도 6 내지 도 15를 참조하여, SIDO 벅-부스트 컨버터와 관련되는 구성들 및 동작들이 설명되었다. 그러나, 본 발명의 실시 예들은 도 16에 나타낸 것과 같이 단일 출력 벅-부스트 컨버터에서도 채용될 수 있다.
도 17은 도 16의 전자 회로(400)의 예시적인 동작들을 설명하는 표이다.
부스트 변환의 제 1 상태에서, 스위치 소자들(S21, S22, S23)은 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자(S24)는 연결 또는 턴 온될 수 있다. 이 경우, 도 8의 전류 경로(PU1)와 유사하게, 입력 전압(VIN)으로부터 출력 전압(VO1)으로 전류 경로가 제공될 수 있다. 유도성 소자(SL)의 에너지가 출력 회로(430)로 전달됨에 따라, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 증가할 수 있다.
부스트 변환의 제 2 상태에서, 스위치 소자들(S21, S22, S24)은 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자(S23)는 연결 또는 턴 온될 수 있다. 이 경우, 도 9의 전류 경로(PU2)와 유사하게, 입력 전압(VIN)으로부터 스위치 소자(S23)를 통해 기준 전압 단자로 전류 경로가 제공될 수 있다. 용량성 소자(C1)가 방전됨에 따라, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 감소할 수 있다.
부스트 변환의 제 1 상태와 부스트 변환의 제 2 상태가 번갈아 반복됨에 따라, 전자 회로(400)는 입력 전압(VIN)을 출력 전압(VO1)으로 변환할 수 있다. 도 11을 참조하여 설명된 것과 유사하게, 출력 전압(VO1)은 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 높도록 입력 전압(VIN)으로부터 변환될 수 있다.
벅 변환의 제 1 상태에서, 스위치 소자들(S21, S23)은 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자들(S22, S24)은 연결 또는 턴 온될 수 있다. 이 경우, 도 12의 전류 경로(PD1)와 유사하게, 입력 전압(VIN)으로부터 출력 전압(VO1)으로 전류 경로가 제공될 수 있고, 입력 전압(VIN)으로부터 용량성 소자(C0) 및 스위치 소자(S22)를 통해 기준 전압 단자로 전류 경로가 제공될 수 있다. 용량성 소자(C0)의 에너지가 출력 회로(430)로 전달됨에 따라, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 증가할 수 있다.
벅 변환의 제 2 상태에서, 스위치 소자들(S22, S23, S24)은 연결해제 또는 턴 오프될 수 있고, 스위치 소자(S21)는 연결 또는 턴 온될 수 있다. 이 경우, 도 13의 전류 경로(PD2)와 유사하게, 유도성 소자(SL), 용량성 소자(C0), 및 스위치 소자(S21)를 통해 루프 경로가 제공될 수 있다. 용량성 소자(C1)가 방전됨에 따라, 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 감소할 수 있다.
벅 변환의 제 1 상태와 벅 변환의 제 2 상태가 번갈아 반복됨에 따라, 전자 회로(400)는 입력 전압(VIN)을 출력 전압(VO1)으로 변환할 수 있다. 도 15를 참조하여 설명된 것과 유사하게, 출력 전압(VO1)은 출력 전압(VO1)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨보다 낮도록 입력 전압(VIN)으로부터 변환될 수 있다.
도 6 내지 도 17을 참조하여 설명된 실시 예들에 따르면, 입력 전압(VIN)으로부터 출력 전압(VO1, VO2, 또는 VOn)으로의 전류 경로는 하나의 스위치 소자를 포함할 수 있다. 따라서, 전류가 하나의 스위치 소자를 통해 흐를 수 있다.
예로서, 도 6을 참조하면, 전류(I0) 및 전류(I1 또는 I2)가 입력 전압(VIN)의 단자로부터 출력 전압(VO1 또는 VO2)의 단자로 흐르는 동안, 하나의 스위치 소자(S14 또는 S15)만을 통과할 수 있다. 예로서, 도 16을 참조하면, 전류가 입력 전압(VIN)의 단자로부터 출력 전압(VO1)의 단자로 흐르는 동안, 하나의 스위치 소자(S24)만을 통과할 수 있다.
도 4 및 도 5의 구성에 따르면, 전류는 두 개의 스위치 소자(S1과 S4, 또는 S1과 S5)를 통해 흐를 수 있다. 따라서, 도 4 및 도 5의 구성에 비해, 도 6 내지 도 17의 실시 예들은 스위치 소자에 의해 소모되는 전력의 양을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 도 6 내지 도 17의 실시 예들은 전압 변환의 효율을 향상시킬 수 있다.
위 설명들은 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 구성들 및 동작들을 제공하도록 의도된다. 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들뿐만 아니라, 위 실시 예들을 단순하게 변경하거나 수정하여 얻어질 수 있는 구현들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들을 앞으로 용이하게 변경하거나 수정하여 달성될 수 있는 구현들도 포함할 것이다.
100, 200, 300, 400 : 전자 회로
1000 : 전자 장치

Claims (20)

  1. 입력 전압으로 직접 연결되는 일단과, 타단을 갖는 유도성 소자;
    일단과, 상기 유도성 소자의 상기 타단으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 1 용량성 소자;
    상기 유도성 소자의 상기 일단 및 상기 입력 전압으로 직접 연결되는 일단과, 상기 제 1 용량성 소자의 상기 일단으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 1 스위치 소자;
    상기 제 1 스위치 소자의 상기 타단 및 상기 제 1 용량성 소자의 상기 일단으로 직접 연결되는 일단과, 기준 전압으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 2 스위치 소자;
    상기 유도성 소자의 상기 타단과 상기 기준 전압 사이에 연결되는 제 3 스위치 소자;
    상기 유도성 소자의 상기 타단과 제 1 출력 전압 사이에 연결되는 제 4 스위치 소자; 및
    상기 유도성 소자의 상기 타단과 제 2 출력 전압 사이에 연결되는 제 5 스위치 소자를 포함하는 전자 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 출력 전압들은 상기 제 1 출력 전압의 제 1 전압 레벨 및 상기 제 2 출력 전압의 제 2 전압 레벨 각각이 상기 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮도록 상기 입력 전압으로부터 변환되는 전자 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전류가 상기 유도성 소자 및 상기 제 4 스위치 소자를 통해 흐르도록 상기 제 4 스위치 소자가 연결되는 경우, 상기 제 1 출력 전압은 상기 전류에 기초하여 상기 입력 전압으로부터 변환되는 전자 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전류가 상기 유도성 소자 및 상기 제 4 스위치 소자를 통해 흐르는 경우, 상기 전류는 상기 제 4 스위치 소자 외의 다른 스위치 소자를 통과하지 않는 전자 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 스위치 소자의 일단과 상기 기준 전압 사이에 연결되는 제 2 용량성 소자를 더 포함하되,
    상기 제 4 스위치 소자의 타단은 상기 유도성 소자의 상기 타단으로 연결되는 전자 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전류가 상기 제 2 및 제 4 스위치 소자들을 통해 흐르도록 상기 제 2 및 제 4 스위치 소자들이 연결되는 경우, 상기 제 1 용량성 소자와 상기 제 2 용량성 소자는 상기 유도성 소자의 상기 타단과 상기 기준 전압 사이에 병렬로 연결되는 전자 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    전류가 상기 제 1 스위치 소자를 통해 흐르도록 상기 제 1 스위치 소자가 연결되는 경우, 상기 전류는 상기 유도성 소자, 상기 제 1 용량성 소자, 및 상기 제 1 스위치 소자를 포함하는 루프 경로를 따라 흐르는 전자 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 스위치 소자의 일단과 상기 기준 전압 사이에 연결되는 제 3 용량성 소자를 더 포함하되,
    상기 제 4 스위치 소자의 타단은 상기 유도성 소자의 상기 타단으로 연결되고,
    상기 전류가 상기 루프 경로를 따라 흐르는 경우, 상기 제 1 출력 전압은 상기 제 3 용량성 소자에 저장된 에너지에 기초하여 출력되는 전자 회로.
  9. 입력 전압으로 직접 연결되는 유도성 소자 및 상기 유도성 소자로 직접 연결되는 용량성 소자를 포함하고, 상기 입력 전압에 기초하여 상기 유도성 소자를 통해 전류를 출력하도록 구성되는 변환 회로; 및
    상기 전류에 기초하여, 각각이 상기 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 복수의 출력 전압을 각각 출력하도록 구성되는 복수의 출력 회로를 포함하되,
    상기 복수의 출력 회로 중 제 1 출력 회로가 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨의 제 1 출력 전압을 출력하는 경우, 상기 전류가 상기 용량성 소자 및 상기 유도성 소자를 포함하는 루프 경로를 따라 흐름에 따라 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 감소하고, 상기 전류가 상기 제 1 출력 회로로 전달됨에 따라 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 증가하고, 그리고
    상기 변환 회로는:
    상기 유도성 소자 및 상기 입력 전압으로 직접 연결되는 일단과, 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 1 스위치 소자; 및
    상기 제 1 스위치 소자 및 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 일단과, 기준 전압으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 2 스위치 소자를 더 포함하는 전자 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮고 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 증가하는 경우, 상기 용량성 소자의 양단 사이의 전압은 상기 제 1 출력 전압에 대응하는 전자 회로.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 출력 회로는 상기 전류를 위한 전류 경로를 제공하거나 제공하지 않도록 구성되는 스위치 소자를 포함하고,
    상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮고 상기 스위치 소자가 상기 전류 경로를 제공하는 경우, 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 증가하는 전자 회로.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 출력 회로는 상기 전류를 위한 전류 경로를 제공하거나 제공하지 않도록 구성되는 스위치 소자를 포함하고,
    상기 스위치 소자가 상기 전류 경로를 제공하는 경우, 상기 전류 경로는 상기 스위치 소자 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않는 전자 회로.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 출력 회로는 상기 전류를 위한 전류 경로를 제공하거나 제공하지 않도록 구성되는 스위치 소자를 포함하고,
    상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮고 상기 스위치 소자가 상기 전류 경로를 제공하지 않는 경우, 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 감소하는 전자 회로.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 전류가 상기 루프 경로를 따라 흐름에 따라, 상기 유도성 소자에 저장된 에너지의 양이 감소하는 전자 회로.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 회로 중 제 2 출력 회로는, 상기 제 1 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 높은지 또는 낮은지에 관계없이, 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨의 제 2 출력 전압을 출력하도록 구성되는 전자 회로.
  16. 입력 전압으로 직접 연결되는 유도성 소자 및 상기 유도성 소자로 직접 연결되는 용량성 소자를 포함하고, 상기 입력 전압에 기초하여 상기 유도성 소자를 통해 제 1 전류를 출력하도록 구성되는 변환 회로; 및
    상기 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 출력하기 위해, 상기 제 1 전류 및 상기 제 1 전류에 기반하는 제 2 전류를 위한 전류 경로를 제공하거나 제공하지 않도록 구성되는 제 1 스위치 소자를 포함하되,
    상기 전류 경로는 상기 제 1 스위치 소자를 포함하고, 상기 제 1 스위치 소자 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않고,
    상기 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮고 상기 제 1 스위치 소자가 상기 전류 경로를 제공하지 않는 경우, 상기 제 1 전류는 상기 유도성 소자를 통해 프리윌링(Freewheeling)하고, 그리고
    상기 변환 회로는:
    상기 유도성 소자 및 상기 입력 전압으로 직접 연결되는 일단과, 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 2 스위치 소자; 및
    상기 제 2 스위치 소자 및 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 일단과, 기준 전압으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 3 스위치 소자를 더 포함하는 전자 회로.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 출력 전압의 상기 전압 레벨이 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 낮고 상기 제 1 스위치 소자가 상기 전류 경로를 제공하는 경우, 상기 제 2 전류는 상기 제 1 스위치 소자를 통해 흐르고 상기 제 1 전류에 기반하는 제 3 전류가 상기 용량성 소자 및 상기 제 3 스위치 소자를 통해 흐르는 전자 회로.
  20. 입력 전압으로 직접 연결되는 유도성 소자 및 상기 유도성 소자로 직접 연결되는 용량성 소자를 포함하고, 상기 입력 전압에 기초하여 상기 유도성 소자를 통해 전류를 출력하도록 구성되는 변환 회로;
    상기 전류에 기초하여, 상기 입력 전압의 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 제 1 출력 전압을 출력하기 위해, 상기 전류를 위한 제 1 전류 경로를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제 1 스위치 소자; 및
    상기 전류에 기초하여, 상기 입력 전압의 상기 전압 레벨보다 높거나 낮은 전압 레벨을 갖는 제 2 출력 전압을 출력하기 위해, 상기 전류를 위한 제 2 전류 경로를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제 2 스위치 소자를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 전류 경로들은 각각 상기 제 1 및 제 2 스위치 소자들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 스위치 소자들 외의 다른 스위치 소자를 포함하지 않고, 그리고
    상기 변환 회로는:
    상기 유도성 소자 및 상기 입력 전압으로 직접 연결되는 일단과, 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 3 스위치 소자; 및
    상기 제 3 스위치 소자 및 상기 용량성 소자로 직접 연결되는 일단과, 기준 전압으로 직접 연결되는 타단을 갖는 제 4 스위치 소자를 더 포함하는 전자 회로.
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