KR102557708B1 - 벅-부스트 컨버터 구동 장치 - Google Patents

벅-부스트 컨버터 구동 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고, 벅-부스트 컨버터를 구동하는 구동 장치는, 상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압과 출력전압으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와, 상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함한다.

Description

벅-부스트 컨버터 구동 장치{APPARATUS FOR OPERATION OF BUCK-BOOST CONVERTER}
본 발명은 벅-부스트(Buck-Boost) 컨버터 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스택 스위치(Stacked Switch) 기반의 벅-부스트 컨버터를 구동하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 반도체 등을 이용하여 전력을 변환하는 스위칭 모드 컨버터로서는, 예컨대 벅(Buck) 타입 컨버터, 부스트(Boost) 타입 컨버터 등이 알려져 있다.
여기에서, 벅 타입 컨버터는 입력 전압보다 출력 전압을 낮춰서 출력하는 방식이어서 스텝 다운 컨버터로 정의되기도 하는데, 벅 타입 컨버터에서 입력 전압 대비 출력 전압의 비율은 전력 반도체의 듀티 싸이클(D)에 비례한다. 그리고, 부스트 타입 컨버터는 입력 전압보다 출력 전압을 높여서 출력하는 방식이어서 스텝 업 컨버터로 정의되기도 하는데, 부스트 타입 컨버터에서 입력 전압 대비 출력 전압의 비율은 일반적으로 (1-D)에 반비례한다.
한편, 컨버터는 하나의 타입으로 고정되어 있을 수 있으나, 필요에 따라 복수의 타입(벅 타입, 부스트 타입)으로 변화하면서 작동할 수도 있어야 한다.
예컨대, 특정 구간에서는 벅 모드로 작동하다가 다른 특정 구간에서는 부스트 모드로 작동하는 것이 필요하다. 따라서, 이러한 기능을 위해서는 벅-부스트 컨버터가 필요한 실정이다.
본원 출원인은 한국공개특허 제10-2020-0097529호(공개일 2020년 8월 19일)의 “스택 스위치 기반의 벅-부스트 컨버터 제어 장치”를 제안한 바 있다. 이렇게 선출원된 벅-부스트 제어 장치는 스택 스위치 기반의 벅-부스트 컨버터의 출력 전류 측정값에 의거하여 트리플 모드(고부하 전류 모드, 저부하 전류 모드, 초저부하 전류 모드)를 기반으로 최적 효율로 컨버터를 제어할 수 있다.
한편, 선출원된 벅-부스트 컨버터 제어 장치는 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함한다.
그런데, 종래의 벅-부스트 컨버터 및 그 제어 장치는 벅-모드 하이 사이드 스위치, 벅-모드 로우 사이드 스위치, 부스트-모드 하이 사이드 스위치 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치는 모두 단일의 스위칭 트랜지스터에 의해 구현되고, 이러한 스위칭 트랜지스터를 동작시키기 위한 구동 장치의 스위치 드라이버들은 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput) 중에서 높은 전압과 0 전위만으로 동작되었다.
따라서, 종래의 벅-부스트 컨버터 및 그 제어 장치에 적용된 구동 장치로는 선출원된 벅-부스트 컨버터를 구동할 수가 없다. 선출원된 벅-부스트 컨버터는 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부, 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부가 모두 복수의 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하는데, 이들을 구동시키기 위한 스위치 드라이버들은 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)만 이용하여서는 동작시킬 수 없기 때문이다.
일 실시예에 따르면, 벅-부스트 컨버터의 입력전압과 출력전압으로부터 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산한 후 이를 벅-부스트 컨버터를 구동하는 스택 스위칭 트랜지스터에 제공하는 벅-부스트 컨버터 구동 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 관점에 따르면, 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고, 상기 벅-부스트 컨버터를 위한 구동 장치는, 상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와, 상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함한다.
여기서, 상기 서로 다른 전위들은, Vinput-(Vnominal), Vinput-(2xVnominal), Voutput-(Vnominal), Voutput-(2xVnominal) 및 Vnominal 중 적어도 하나에 해당하는 전위를 더 포함할 수 있다.
상기 입력전압의 범위는 Vnominal ≤ Vinput ≤ (2xVnominal)이고, 상기 출력전압의 범위는 Vnominal ≤ Voutput ≤ (2xVnominal)일 수 있다.
상기 벅-모드 하이 사이드 스위치부는 제 1 스택 스위칭 트랜지스터, 제 2 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 3 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vinput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 상기 제 2 스택 스위칭 트랜지스터는 Vinput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 상기 제 3 스택 스위칭 트랜지스터는 Vinput-Vnominal 전압이 HIGH, Vinput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
상기 벅-모드 로우 사이드 스위치부는 제 4 스택 스위칭 트랜지스터, 제 5 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 6 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 4 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 상기 제 5 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 상기 제 6 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
상기 부스트-모드 하이 사이드 스위치부는 제 7 스택 스위칭 트랜지스터, 제 8 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 9 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 7 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Voutput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 상기 제 8 스택 스위칭 트랜지스터는 Voutput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 상기 제 9 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput-Vnominal 전압이 HIGH, Voutput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
상기 부스트-모드 로우 사이드 스위치부는 제 10 스택 스위칭 트랜지스터, 제 11 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 12 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 10 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 상기 제 11 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 상기 제 12 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 벅-부스트 컨버터의 입력전압과 출력전압으로부터 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산한 후 이를 벅-부스트 컨버터를 구동하는 스택 스위칭 트랜지스터에 제공한다. 따라서, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 구동할 수 있다.
이러한 벅-부스트 컨버터 구동 장치는 하나의 스위칭 트랜지스터가 견딜 수 없는 전압을 3개의 스위칭 트랜지스터를 스택하여 전압강하를 해 줌으로써, 상대적으로 높은 전압에도 충분하게 견딜 수 있고, 개별 스위치가 견딜 수 있는 최대전압보다 컨버터의 입력전압 혹은 출력전압이 2배 전압까지 커져도 정상적인 동작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치를 포함하는 벅-부스트 컨버터 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스택스위치 기반 벅-부스트 컨버터 토폴로지와 각각의 스위치에 대응되는 로직 구동부 내부의 게이트 드라이버 및 구동전위를 나타내는 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치의 벅 모드, 부스트 모드 및 벅-부스트 모드의 주기적인 게이트 구동 전압과 스위치 상태를 나타낸 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 명세서에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치(108)를 포함하는 벅-부스트 컨버터 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 벅-부스트 컨버터 장치는 모드 판단부(102), 모드 선택부(104), 로직 제어부(106), 컨버터 구동 장치(108), 기준전압 제공부(110), 비반전 벅-부스트 컨버터(112), 전류 센서(114) 및 컨버터 제어부(116) 등을 포함할 수 있다.
모드 판단부(102)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)로부터 실시간으로 출력되는 출력전압(Voutput)에 의거하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 동작 모드를 판단(결정)할 수 있다. 예를 들어, 모드 판단부(102)는 벅(Buck) 모드, 부스트(Boost) 모드 및 벅-부스트(Buck-Boost) 모드 중 어느 한 동작 모드를 판단할 수 있다. 여기에서, 결정되는 모드 판단신호는 다음 단의 모드 선택부(104)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 모드 판단부(102)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력전압(Voutput)을 분석하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 벅 모드, 부스트 모드, 벅-부스트 모드 중 어느 모드로 동작을 해야 하는지의 정보를 판단한 후 모드 판단신호를 모드 선택부(104)에 제공할 수 있다.
그리고, 모드 선택부(104)는, 예컨대 PWM(Pulse Width Modulation) / PFM(Pulse Frequency Modulation) / 리텐션(Retention) 모드 선택기(Mode Selector)로 정의될 수 있는 것으로, 모드 판단부(102)로부터 제공되는 모드 판단신호와 후술하는 전류 센서(114)로부터 제공되는 센싱된 전류값(Vsense)에 따라서 벅-부스트 컨버터의 제어 방식을 결정할 수 있다.
즉, 모드 선택부(104)는 전류 센서(114)로부터 제공되는 Vsense 전압신호와 모드 판단부(102)로부터 제공되는 모드 판단신호를 통해 PWM 제어 로직(Control Logic), PFM 제어 로직(Control Logic), 리텐션 제어 로직(Control Logic) 중 어떤 로직으로 동작할 것인지를 결정할 수 있는 로직 제어신호를 생성하여 로직 제어부(106)에 제공할 수 있다.
여기에서, PWM 제어 로직은 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 PWM 모드로 동작시키기 위한 로직이고, PFM 제어 로직은 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 PFM 모드로 동작시키기 위한 로직이며, 리텐션 제어 로직은 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 리텐션 모드로 동작시키기 위한 로직이다.
이를 위해, 모드 선택부(104)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 동작이 PWM 모드 또는 PFM 모드 중 어느 하나일 경우, 멀티플렉서(MUX)(1168)에 0 또는 1의 신호를 전달해 줌으로써, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 PWM 동작 또는 PFM 동작을 실행하도록 제어할 수 있다.
또한, 모드 선택부(104)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 동작이 PWM 모드 또는 PFM 모드가 아닐 경우, 리텐션 인에이블(RETENTION_ENABLE) 신호를 인에이블시킴으로써, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 리텐션 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
다음에, 로직 제어부(106)는 모드 선택부(104)로부터 제공되는 로직 제어신호, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 전압신호(Voutput), 후술하는 리텐션 제어부(1166)로부터 제공되는 VRETENTION 전압신호 및 멀티플렉서(1168)의 출력 전압신호에 의거하여 구동 로직이 부하의 전류에 따라 다른 제어 방식을 갖도록 하는 로직 제어신호를 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
예컨대, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 부하전류가 소정의 제 1 부하전류 이상일 때 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 PWM 제어 동작을 실행하도록 컨버터 구동 장치(108)에 로직 제어신호를 제공할 수 있고, 부하전류가 소정의 제 2 부하전류 이하일 때 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 PFM 제어 동작을 실행하도록 컨버터 구동 장치(108)에 로직 제어신호를 제공할 수 있으며, 부하전류가 소정의 제 2 부하전류보다 작은 소정의 제 3 부하전류 이하일 때 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 리텐션 제어 동작을 실행하도록 컨버터 구동 장치(108)에 로직 제어신호를 제공할 수 있다.
컨버터 구동 장치(108)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산한 후 이를 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 구동하는 스택 스위칭 트랜지스터에 제공한다. 예를 들어, 컨버터 구동 장치(108)는 로직 제어부(106)로부터 제공되는 로직 제어신호, 예컨대 PWM 제어 동작을 위한 로직 제어신호, PFM 제어 동작을 위한 로직 제어신호, 리텐션 제어 동작을 위한 로직 제어신호에 의거하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 구성하는 각 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)를 온 또는 오프시키기 위한 구동 제어신호(VG1 내지 VG12)를 각각 발생하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)에 제공하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 이러한 컨버터 구동 장치(108)의 구성에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 다시 설명하기로 한다.
비반전 벅-부스트 컨버터(112), 즉 스택 스위치(Stacked Switch) 기반의 비반전 벅-부스트 컨버터는 컨버터 구동 장치(108)로부터 제공되는 구동 제어신호(VG1 내지 VG12)에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 동작 모드, PFM(Pulse Frequency Modulation) 동작 모드, 리텐션(Retention) 동작 모드 중 어느 한 모드를 실행하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
이를 위해, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)는, 입력 전압(Vin)이 인가되는 입력 전압 노드를 포함할 수 있으며, 다수의 스위칭 트랜지스터가 각각 스택되어 구성되는 하이 사이드 벅 트랜지스터부(1122), 로우 사이드 벅 트랜지스터부(1124), 하이 사이드 부스트 트랜지스터부(1126) 및 로우 사이드 부스트 트랜지스터부(1128) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 하이 사이드 벅 트랜지스터부(1122)는 입력 전압 노드(Vin)와 하이 사이드 벅 트랜지스터(1122)와 로우 사이드 벅 트랜지스터부(1124)가 연결되는 노드(Lx1)의 사이에 연결되어 소스/드레인 경로를 갖는 3개의 P-채널 트랜지스터(TR1 내지 TR3)를 포함할 수 있고, 로우 사이드 벅 트랜지스터부(1124)는 노드(Lx1)와 그라운드 사이에 연결되어 드레인/소스 경로를 갖는 3개의 N-채널 트랜지스터(TR4 내지 TR6)를 포함할 수 있다.
또한, 하이 사이드 부스트 트랜지스터부(1126)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 전압 노드(Vout)와 하이 사이드 부스트 트랜지스터(1126)와 로우 사이드 부스트 트랜지스터(1128)가 연결되는 노드(Lx2)의 사이에 연결되어 소스/드레인 경로를 갖는 3개의 P-채널 트랜지스터(TR7 내지 TR9)를 포함할 수 있고, 로우 사이드 부스트 트랜지스터부(1128)는 노드 Lx2와 그라운드 사이에 연결되어 드레인/소스 경로를 갖는 3개의 N-채널 트랜지스터(TR10 내지 TR12)를 포함할 수 있다.
그리고, 각 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)의 게이트 각각은 컨버터 구동 장치(108)의 출력에 각각 연결되고, 인덕터는 Lx1과 노드 Lx2의 사이에 연결되며, 출력 커패시터는 출력 전압 노드(Vout)와 그라운드 노드 사이에서 출력 전압 노드에 연결된다. 그리고, 부하는 출력 전압 노드와 그라운드 노드 사이에서 출력 커패시턴스와 병렬로 연결될 수 있다.
이때, 벅 동작 모드에서의 듀티 사이클은 D=ton/T로 정의될 수 있는데, 여기에서 ton은 하이 사이드 벅 트랜지스터(스위칭 트랜지스터)의 온 시간이고, T는 컨버터의 스위칭 주기로서 스위칭 주파수(fsw)의 역이다(T=1/fsw).
그리고, 부스트 동작 모드에서의 듀티 사이클은 D=ton/T로 정의될 수 있으며, 컨버터의 스위칭 주기에 의해 나누어진 로우 사이드 부스트 트랜지스터의 온 시간을 의미할 수 있다.
다시, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 참조하면, 구동 제어신호 VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6에 대응되는 각 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR6)는 벅 동작 모드에서는 벅-부스트 컨버터를 위한 파워 스위치로 기능할 수 있다.
벅 동작 모드에서는, 구동 제어신호 VG7, VG8, VG9에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR7 내지 TR9)는 항상 턴 온이고 구동 제어신호 VG10, VG11, VG12에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR10 내지 TR12)는 항상 턴 오프이다.
마찬 가지로, 부스트 동작 모드에서는 구동 제어신호 VG7, VG8, VG9, VG10, VG11, VG12에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR7 내지 TR12)는 부스트 모드에서의 벅-부스트 컨버터를 위한 파워 스위치이다.
부스트 동작 모드에서는, 구동 제어신호 VG1, VG2, VG3에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR3)는 항상 턴 온이고 구동 제어신호 VG4, VG5, VG6에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR4 내지 TR6)는 항상 턴 오프이다.
벅-부스트 동작 모드에서는 구동 제어신호 VG1, VG2, VG3, VG10, VG11, VG12에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR3, TR10 내지 TR12)가 온 되는 상태와 구동 제어신호 VG4, VG5, VG6, VG7, VG8, VG9에 대응되는 스위칭 트랜지스터(TR4 내지 TR9)가 온 되는 상태가 주기적으로 반복될 수 있다.
여기에서, 각 트랜지스터부 각각에 대해 하나의 트랜지스터가 견딜 수 없는 전압을 3개의 트랜지스터를 스택하여 전압강하를 해 주기 때문에 상대적으로 높은 전압에도 충분하게 견딜 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 전류 센서(114)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 인덕터 노드를 거치는 전류를 센싱하여 획득한 결과값(센싱된 전압 신호)을 모드 선택부(106)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
즉, 전류 센서(114)는 인덕터를 통해 흐르는 전류가 똑같이 흐르는 저항의 양단 전압 VL과 VR을 통해서 전류를 센싱하고, 이 센싱된 전류 정보를 그에 대응하는 전압신호 Vsense로 변환하여 모드 선택부(106)로 제공할 수 있다.
그리고, 컨버터 제어부(116)는, PWM 제어를 위한 출력 전압신호, PFM 제어를 위한 출력 전압신호, 리텐션 제어를 위한 VRETENTION 전압신호 중 어느 하나를 선택적으로 생성하여 로직 제어부(106)에 제공하는 등의 기능을 제공할 수 있는 것으로, 이를 위해 컨버터 제어부(116)는 PWM 제어부(1162), PFM 제어부(1164), 리텐션 제어부(1166) 및 멀티플렉서(1168) 등을 포함할 수 있다.
먼저, PWM 제어부(1162)는 컨버터의 PWM 제어를 위한 출력 전압신호를 생성하여 로직 제어부(106)에 제공하는 등의 기능을 제공할 수 있는데, 이를 위해 증폭기(202), 제 1 비교기(204) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 증폭기(202)의 반전 입력 노드(-)에는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 노드(즉, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 전압이 저항 디바이더를 통해 디바이딩된 전압 신호 VoutD)가 연결되고, 증폭기(202)의 비반전 입력 노드(+)에는 기준전압 제공부(110)가 제공하는 VREF1 신호가 연결된다.
그리고, 증폭기(202)의 반전 입력 노드와 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 노드 사이에는 레지스터가 연결되고, 커패시터와 저항의 직렬 연결된 수동소자가 다른 저항과 병렬로 연결된다.
또한, 제 1 비교기(204)의 반전 입력 노드(-)에는 증폭기(202)의 출력이 연결되고, 제 1 비교기(204)의 비반전 입력 노드(+)에는 전류 센서(114)의 전압 값(Vsense)을 전류 값으로 변환한 값 및 램프 생성기(Ramp generator)에 의해 생성된 전압 값(Vosc)을 전류 값으로 변환한 값의 전류 합산 값에 해당하는 전류가 저항에 흐르도록 하여 생성된 전압 값이 제공된다.
여기에서, 제 1 비교기(204)의 출력 전압신호, 즉 컨버터의 PWM 제어를 위한 출력 전압신호는 멀티플렉서(1168)의 입력으로 전달되어 로직 제어부(106)로 제공된다.
다음에, PFM 제어부(1164)는 컨버터의 PFM 제어를 위한 출력 전압신호를 생성하여 로직 제어부(106)에 제공하는 등의 기능을 제공할 수 있는데, 이를 위해 제 2 비교기(302), 제 3 비교기(304), 제 1 래치(306) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 제 2 비교기(302)의 비반전 입력 노드(+)에는 기준전압 제공부(110)로부터 제공되는 VREF2 신호가 연결되고, 제 2 비교기(302)의 반전 입력 노드(-)에는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 노드, 즉 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 전압이 레지스터 디바이더를 통해 디바이딩된 전압신호 VoutD가 연결된다.
또한, 제 3 비교기(304)의 반전 입력 노드(-)에는 기준전압 제공부(110)로부터 제공되는 VREF3 신호가 연결되고, 제 3 비교기(304)의 비반전 입력 노드(+)에는 전류 센서(114)로부터 제공되는 전압신호 Vsense가 연결된다.
여기에서, 제 2 비교기(302) 및 제 3 비교기(304)의 각 출력은 온 슈트 트리거(One shot trigger)를 통해 제 1 래치(306)의 각 입력(S, R)으로 연결된다.
그리고, 제 1 래치(306)는 제 2 비교기(302)의 출력 또는 제 3 비교기(304)의 출력을 래치하는 기능을 제공할 수 있는 것으로, 이러한 제 1 래치(306)의 출력 전압신호, 즉 컨버터의 PFM 제어를 위한 출력 전압신호는 멀티플렉서(1168)의 입력으로 전달되어 로직 제어부(106)로 제공된다.
다음에, 리텐션 제어부(1166)는 컨버터의 리텐션 제어를 위한 리텐션 전압신호(VRETENTION)를 생성하여 로직 제어부(106)에 제공하는 등의 기능을 제공할 수 있는데, 이를 위해 리텐션 오실레이터(OSC)(402), 디바이더/딜레이 셀(/N DIVIDER & DELAY CELL)(404), 제 4 비교기(406) 및 제 2 래치(408) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 리텐션 오실레이터(402)는 모드 선택부(104)로부터 제공되는 리텐션 인에이블 신호에 의해 동작을 시작하고, 디바이더/딜레이 셀(404)은 리텐션 오실레이터(402)로부터 클록신호를 제공받으며, 이러한 디바이더/딜레이 셀(404)의 출력은 제 2 래치(408)의 S 입력으로 연결된다.
또한, 제 4 비교기(406)의 반전 입력 노드(-)에는 기준전압 제공부(110)로부터 제공되는 VREF2 신호가 연결되고, 제 4 비교기(406)의 비반전 입력 노드(+)에는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 출력 디바이딩된 전압신호 VoutD가 연결되며, 제 4 비교기(406)의 출력은 제 2 래치(408)의 R 입력으로 연결된다.
그리고, 제 2 래치(408)는 디바이더/딜레이 셀(404)의 출력 또는 제 4 비교기(406)의 출력을 래치하는 기능을 제공할 수 있는 것으로, 이러한 제 2 래치(408)의 출력(노드 Q의 클록신호), 즉 컨버터의 리텐션 제어를 위한 출력 전압신호(VRETENTION)는 로직 제어부(106)로 제공된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치(108)의 세부 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스택스위치 기반 벅-부스트 컨버터 토폴로지와 각각의 스위치에 대응되는 로직 구동부 내부의 게이트 드라이버 및 구동전위를 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 컨버터 구동 장치(108)는 전위 생성부(510) 및 로직 구동부(520)를 포함한다.
전위 생성부(510)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 입력전압(Vinput)에 해당하는 전위와 출력전압(Voutput)에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하여 로직 구동부(520)에 제공한다. 예를 들어, 서로 다른 전위들은 Vinput-(Vnominal), Vinput-(2xVnominal), Voutput-(Vnominal), Voutput-(2xVnominal) 및 Vnominal 중 적어도 하나에 해당하는 전위를 더 포함하거나 이를 모두 포함할 수 있다. 예컨대, 입력전압(Vinput)의 범위는 Vnominal ≤ Vinput ≤ (2xVnominal)일 수 있고, 출력전압(Voutput)의 범위는 Vnominal ≤ Voutput ≤ (2xVnominal)일 수 있다.
로직 구동부(520)는 전위 생성부(510)로부터 공급받은 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 내부 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 스위치 드라이버들의 출력과 전위 생성부(510)로부터 공급받은 서로 다른 전위들을 비반전 벅-부스트 컨버터(112) 내 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공한다.
벅-모드 하이 사이드 스위치부(112)에서, 제 1 스택 스위칭 트랜지스터(TR1)는 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vinput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 2 스택 스위칭 트랜지스터(TR2)는 Vinput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 3 스택 스위칭 트랜지스터(TR3)는 Vinput-Vnominal 전압이 HIGH, Vinput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124)에서, 제 4 스택 스위칭 트랜지스터(TR4)는 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 5 스택 스위칭 트랜지스터(TR5)는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 6 스택 스위칭 트랜지스터(TR6)는 스위치 드라이버들 중 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126)에서, 제 7 스택 스위칭 트랜지스터(TR7)는 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Voutput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 8 스택 스위칭 트랜지스터(TR8)는 Voutput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 9 스택 스위칭 트랜지스터(TR9)는 스위치 드라이버들 중 Voutput-Vnominal 전압이 HIGH, Voutput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)는 제 10 스택 스위칭 트랜지스터(TR10)는 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 11 스택 스위칭 트랜지스터(TR11)는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 12 스택 스위칭 트랜지스터(TR12)는 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터 장치의 동작에 대해 자세히 살펴봄에 있어서 컨버터 구동 장치(108)의 동작을 중점적으로 살펴보기로 한다.
컨버터 구동 장치(108)의 전위 생성부(510)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하여 로직 구동부(520)에 제공한다. 예를 들어, 전위 생성부(510)는 비반전 벅-부스트 컨버터(112)의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 입력전압(Vinput)에 해당하는 전위와 출력전압(Voutput)에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하여 로직 구동부(520)에 제공할 수 있다. 예컨대, 전위 생성부(510)는 입력전압(Vinput)에 해당하는 전위, Vinput-(Vnominal)에 해당하는 전위, Vinput-(2xVnominal)에 해당하는 전위, Voutput-(Vnominal)에 해당하는 전위, Voutput-(2xVnominal)에 해당하는 전위, Vnominal에 해당하는 전위 및 출력전압(Voutput)에 해당하는 전위를 로직 구동부(520)에 제공할 수 있다. 여기서, 입력전압(Vinput)의 범위는 Vnominal ≤ Vinput ≤ (2xVnominal)일 수 있고, 출력전압(Voutput)의 범위는 Vnominal ≤ Voutput ≤ (2xVnominal)일 수 있다.
그러면, 로직 구동부(520)는 로직 제어부(106)로부터 제공되는 로직 제어신호, 예컨대 PWM 제어 동작을 위한 로직 제어신호, PFM 제어 동작을 위한 로직 제어신호, 리텐션 제어 동작을 위한 로직 제어신호에 의거하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)를 구성하는 각 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)를 온 또는 오프시키기 위한 구동 제어신호(VG1 내지 VG12)를 각각 발생하여 비반전 벅-부스트 컨버터(112)에 제공한다. 즉, 로직 구동부(108)는 각각의 제어 동작을 위해 필요로 하는 VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6, VG7, VG8, VG9, VG10, VG11, VG12의 구동 제어신호를 생성하여 하이 사이드 벅 트랜지스터부(1122), 로우 사이드 벅 트랜지스터부(1124), 하이 사이드 부스트 트랜지스터부(1126) 및 로우 사이드 부스트 트랜지스터부(1128)에 각각 제공함으로써, 각 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)의 온 또는 오프를 구동 제어한다. 예를 들어, 로직 구동부(520)는 전위 생성부(510)로부터 공급받은 서로 다른 전위들을 내부 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하고, 동작전위를 공급받은 스위치 드라이버들의 출력과 전위 생성부(510)로부터 공급받은 서로 다른 전위들을 비반전 벅-부스트 컨버터(112) 내 스택 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)의 게이트 제어 전압으로 제공할 수 있다.
그러면, 벅-모드 하이 사이드 스위치부(1122)에서, 제 1 스택 스위칭 트랜지스터(TR1)는 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vinput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 2 스택 스위칭 트랜지스터(TR2)는 Vinput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 3 스택 스위칭 트랜지스터(TR3)는 Vinput-Vnominal 전압이 HIGH, Vinput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
그리고, 벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124)에서, 제 4 스택 스위칭 트랜지스터(TR4)는 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 5 스택 스위칭 트랜지스터(TR5)는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 6 스택 스위칭 트랜지스터(TR6)는 스위치 드라이버들 중 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
아울러, 부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126)에서, 제 7 스택 스위칭 트랜지스터(TR7)는 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Voutput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 8 스택 스위칭 트랜지스터(TR8)는 Voutput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 9 스택 스위칭 트랜지스터(TR9)는 스위치 드라이버들 중 Voutput-Vnominal 전압이 HIGH, Voutput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
그리고, 부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)는 제 10 스택 스위칭 트랜지스터(TR10)는 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며, 제 11 스택 스위칭 트랜지스터(TR11)는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고, 제 12 스택 스위칭 트랜지스터(TR12)는 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작할 수 있다.
위와 같은 벅-모드 하이 사이드 스위치부(1122), 벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124), 부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126) 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)를 구성하는 스택 스위칭 트랜지스터(TR1 내지 TR12)의 온/오프 조합에 따라 비반전 벅-부스트 컨버터(112)는 벅 모드, 부스트 모드 및 벅-부스트 모드 중 어느 한 동작 모드를 동작할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 구동 장치의 벅 모드, 부스트 모드 및 벅-부스트 모드의 주기적인 게이트 구동 전압과 스위치 상태를 나타낸 파형도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 벅 모드로 동작할 때에, 부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126)의 스택 트랜지스터들(TR7, TR8, TR9)은 항상 온 상태이고, 부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)의 스택 트랜지스터들(TR10, TR11, TR12)은 항상 오프 상태이며, 벅-모드 하이 사이드 스위치부(1122)의 스택 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)과 벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124)의 스택 트랜지스터들(TR4, TR5, TR6)은 도 4의 파형도와 같이 시간 변화에 따라 온 상태와 오프 상태를 교번한다. 또한, 주기적인 온 상태와 오프 상태에 대응되는 스택스위치들의 개별적인 게이트 구동전압이 도 4에 표현된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 부스트 모드로 동작할 때에, 벅-모드 하이 사이드 스위치부(1122)의 스택 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 항상 온 상태이고, 벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124)의 스택 트랜지스터들(TR4, TR5, TR6)은 항상 오프 상태이며, 부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126)의 스택 트랜지스터들(TR7, TR8, TR9)과 부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)의 스택 트랜지스터들(TR10, TR11, TR12)은 도 5의 파형도와 같이 시간 변화에 따라 온 상태와 오프 상태를 교번한다. 또한, 주기적인 온 상태와 오프 상태에 대응되는 스택스위치들의 개별적인 게이트 구동전압이 도 4에 표현된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 비반전 벅-부스트 컨버터(112)가 벅-부스트 모드로 동작할 때에, 벅-모드 하이 사이드 스위치부(1122)의 스택 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3), 벅-모드 로우 사이드 스위치부(1124)의 스택 트랜지스터들(TR4, TR5, TR6), 부스트-모드 하이 사이드 스위치부(1126)의 스택 트랜지스터들(TR7, TR8, TR9) 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부(1128)의 스택 트랜지스터들(TR10, TR11, TR12)은 도 6의 파형도와 같이 시간 변화에 따라 온 상태와 오프 상태를 교번한다. 또한, 주기적인 온 상태와 오프 상태에 대응되는 스택스위치들의 개별적인 게이트 구동전압이 도 4에 표현된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산한 후 이를 벅-부스트 컨버터를 구동하는 스택 스위칭 트랜지스터에 제공한다. 따라서, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 구동할 수 있다.
이러한 벅-부스트 컨버터 구동 장치는 하나의 스위칭 트랜지스터가 견딜 수 없는 전압을 3개의 스위칭 트랜지스터를 스택하여 전압강하를 해 줌으로써, 상대적으로 높은 전압에도 충분하게 견딜 수 있고 충분하게 견딜 수 있고, 개별 스위치가 견딜 수 있는 최대전압보다 컨버터의 입력전압 혹은 출력전압이 2배 전압까지 커져도 정상적인 동작할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
108: 컨버터 구동 장치
510: 전위 생성부
520: 로직 구동부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 벅-부스트 컨버터를 위한 구동 장치로서,
    상기 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와,
    상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함하고,
    상기 서로 다른 전위들은, Vinput-(Vnominal), Vinput-(2xVnominal), Voutput-(Vnominal), Voutput-(2xVnominal) 및 Vnominal 중 적어도 하나에 해당하는 전위를 더 포함하는
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력전압의 범위는 Vnominal ≤ Vinput ≤ (2xVnominal)이고, 상기 출력전압의 범위는 Vnominal ≤ Voutput ≤ (2xVnominal)인
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 벅-모드 하이 사이드 스위치부는 제 1 스택 스위칭 트랜지스터, 제 2 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 3 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vinput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며,
    상기 제 2 스택 스위칭 트랜지스터는 Vinput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고,
    상기 제 3 스택 스위칭 트랜지스터는 Vinput-Vnominal 전압이 HIGH, Vinput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하는
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
  5. 벅-부스트 컨버터를 위한 구동 장치로서,
    상기 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와,
    상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함하고,
    상기 벅-모드 로우 사이드 스위치부는 제 4 스택 스위칭 트랜지스터, 제 5 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 6 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 4 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vinput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며,
    상기 제 5 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고,
    상기 제 6 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하는
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
  6. 벅-부스트 컨버터를 위한 구동 장치로서,
    상기 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와,
    상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함하고,
    상기 부스트-모드 하이 사이드 스위치부는 제 7 스택 스위칭 트랜지스터, 제 8 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 9 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 7 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Voutput-Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며,
    상기 제 8 스택 스위칭 트랜지스터는 Voutput-Vnominal의 동일한 전위로 동작하고,
    상기 제 9 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput-Vnominal 전압이 HIGH, Voutput-(2xVnominal) 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하는
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
  7. 벅-부스트 컨버터를 위한 구동 장치로서,
    상기 벅-부스트 컨버터는, 복수의 스택 스위칭 트랜지스터가 각각 포함된, 벅-모드 하이 사이드 스위치부와 벅-모드 로우 사이드 스위치부와 부스트-모드 하이 사이드 스위치부 및 부스트-모드 로우 사이드 스위치부를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 벅-부스트 컨버터의 입력전압(Vinput)과 출력전압(Voutput)으로부터 상기 입력전압에 해당하는 전위와 상기 출력전압에 해당하는 전위를 포함하여 적어도 3종의 서로 다른 전위들을 생산하는 전위 생성부와,
    상기 서로 다른 전위들을 스위치 드라이버들의 동작전위로 공급하여 상기 스위치 드라이버들의 출력과 상기 서로 다른 전위들을 상기 스택 스위칭 트랜지스터의 게이트 제어 전압으로 제공하는 컨버터 구동 장치를 포함하고,
    상기 부스트-모드 로우 사이드 스위치부는 제 10 스택 스위칭 트랜지스터, 제 11 스택 스위칭 트랜지스터 및 제 12 스택 스위칭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 10 스택 스위칭 트랜지스터는 상기 스위치 드라이버들 중 Voutput 전압이 HIGH, Vnominal 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하며,
    상기 제 11 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal의 동일한 전위로 동작하고,
    상기 제 12 스택 스위칭 트랜지스터는 Vnominal 전압이 HIGH, 0V 전압이 LOW로 동작하는 스위치 드라이버의 동작전위로 동작하는
    벅-부스트 컨버터 구동 장치.
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