KR102629216B1 - 전류 모드 방식으로 동작하는 dc-dc 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로 - Google Patents

전류 모드 방식으로 동작하는 dc-dc 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로에 관한 것으로, 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자(Vsen)로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트(Gate) 및 드레인(Drain) 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하며, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 서로 상이한 사이즈를 갖는 P 채널 트랜지스터 및 N 채널 트랜지스터 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로{A SENSOR CIRCUIT THAT MEASURES THE INDUCTOR CURRENT OF A DC-DC CONVERTER OPERATING IN CURRENT MODE}
본 발명은 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로에 관한 것으로, 부귀환 구조를 갖지 않고 인덕터 전류를 저전력 및 고속으로 측정할 수 있는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로에 관한 것이다.
일반적으로 DC-DC 컨버터는 임의의 입력 전압에서 부하에서 요구하는 전압으로 가공하여 낮은 노이즈 와 높은 효율로 정류된 전압을 출력하는 장치로써, 전자 기기에 공급 전압을 제공하기 위해 많이 사용된다. DC-DC 컨버터는 입력 전압과 출력 전압의 관계에 따라 벅, 부스트, 벅-부스트 컨버터로 나뉜다.
그리고 DC-DC 컨버터를 구동하기 위한 방식은 스위칭 신호 즉, PWM 신호를 만드는 방법에 따라 나뉘는데 크게 전압-모드 또는 전류-모드 제어로 나뉠수 있다.
전압-모드와 달리 전류-모드 제어 방식은 인덕터 전류 파형을 이용하여 PWM 신호를 만들어 낸다. 따라서 인덕터 전류를 정확하게 측정할 수 있는 인덕터 전류 측정 회로(Inductor Current Sensor) 가 추가적으로 필요하다.
그리고 SenseFET 방식을 이용하는 기존의 인덕터 전류 측정 방식의 회로의 경우, 에러 증폭기 (Error amplifier)를 사용하여 부귀환(Feedback) 을 통해 P-type MOSFET (MP) 에 흐르는 전류(IP)를 1 / N 만큼 감소된 비율로 측정하게 된다. 이에, 복사된 전류는 측정 저항(RSEN) 에 흐르게 되어 측정 전압(VSEN)을 통해 인덕터 전류의 양을 측정 할 수 있다. 하지만 이러한 부귀환 구조를 이용하는 방식은 부귀환 루프의 제한적인 밴드위스 (Bandwidth) 로 인해 수십 나노초의 전류 측정 지연이 크게 발생한다. 측정 지연을 줄이기 위해서는 에러 증폭기의 전력를 높이는 방안이 있지만, 이는 과도하게 전력 소모를 증가시켜 컨버터의 효율을 감소시킨다는 문제점이 있었다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2012-0047321호는 "스위칭 방식 전압 변환기의 인덕터 영 전류 측정 장치"에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트 및 드레인 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로는, 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자(Vsen)로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트(Gate) 및 드레인(Drain) 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하며, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 서로 상이한 사이즈를 갖는 P 채널 트랜지스터 및 N 채널 트랜지스터 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성된다.
또한, 제1 전원 단자(V1) 및 제2 전원 단자(V2)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 연결되는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)와 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)를 포함하는 P 타입 센서 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, P 타입 센서 회로에서, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)간의 사이즈 비율은 N1 이고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)간의 비율은 N2 2, 그리고 R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 전원 단자(V1)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 N 채널의 2 트랜지스터(Mn2) 및 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, N 채널의 2 트랜지스터(Mn2)와 연결되어 있는 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)를 포함하는 N 타입 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, N 타입 센서 회로는, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, N 타입 센서 회로에서, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 2 트랜지스터(Mn1)의 사이즈 비율은 N1 이고, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)의 사이즈 비율은 N2 2, R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로는 제1 전원 단자(V1) 및 제2 전원 단자(V2)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 연결되는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)와 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)를 포함하는 P 타입 센서 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정함으로써, 트랜스컨덕턴스(tansconductance)의 영향을 최소화하여 채널 길이 변조 및 속도 포화 등등의 효과를 덜 받게 되어 더욱 정확한 전류 측정 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 트랜지스터(Mn3)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, N 채널의 2 트랜지스터(Mn2)와 연결되어 있는 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)를 포함하는 N 타입 센서 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정함으로써, 트랜스컨덕턴스(tansconductance)의 영향을 최소화하여 감쇠 없이 더욱 정확한 전류 측정 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
이처럼, 본 발명은 부귀환 구조를 갖지 않기 때문에 고속으로 동작할 수 있으며, 전류 이득 또한 MOSFET의 공정파라미터에 영향을 덜 받아 정확한 이득을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 전력소모가 심한 에러 증폭기(error amplifier)를 사용하지 않기 때문에 소모 전력을 줄일 수 있으며 결국 DC-DC 컨버터의 전력 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 회로를 구성하기 위해 사용되는 트랜지스터의 개수는 3개, 저항은 2개로 하여 최소한 면적으로 구현이 가능하다. 이는 웨이퍼 Wafer) 한 장에서 몇 개의 칩이 나오느냐에 따라 집적회로 (IC) 칩의 단가가 결정되는 사실에 비추어 볼 때 경제적인 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 P 타입 센서 회로도를 나타내는 도면이다.
도 2는 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 N 타입 센서 회로도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
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 가능선을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 센서 회로는 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자(Vsen)로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트(Gate) 및 드레인(Drain) 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하며, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 서로 상이한 사이즈를 갖는 P 채널 트랜지스터 및 N 채널 트랜지스터 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성되어, 하기에 설명되는 P 타입 센서 회로 및 N 타입 센서 회로를 제안하고 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 P 타입 센서 회로도를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, P 타입 센서 회로는 제1 전원 단자(V1) 및 제2 전원 단자(V2)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 연결되는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)와 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3) 그리고 저항 소자(R1, R2)를 포함한다. 이때, 그리고 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)는 게이트와 드레인 노드가 공통으로 묶여있는 다이오드 커넥션 (Diode connection) 구조이다.
여기서, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1), P 채널의 2 트랜지스터(Mp2) 및 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)는 각각 다른 사이즈 비율을 갖는다.
보다 자세하게, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)간의 사이즈 비율은 N1 이고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)간의 비율은 N2 2, R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정할 수 있다. 이러한 전류 추적 이득은 하기의 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
이때, 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)간의 비율은 N2 2 이기 때문에 이상적인 경우 gm1=N2×gm3을 만족하고, 하기의 수학식 2로 간소화 될 수 있다.
즉, 수학식 2는 본 발명에서는 제안하는 P 타입 센서 회로의 최종 전류 측정 이득이며, R1과 R2의 비율(= N2)에 비례 하고 종래에 회로 구조의 전류 측정 이득 과 다르게 트랜스컨덕턴스(gm1)에 영향을 받지 않는다. 따라서 감쇠 없이 정확한 이득을 얻을 수 있다.
한편, 수학식 2가 성립하기 위해서는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)간의 비율은 N2 2 일때, gm1=N2×gm3을 만족해야 하지만 실제적인 상황에서 채널 길이 변조, 속도 포화 등등의 효과를 받게 되어 트랜스컨덕턴스(gm1)가 정확히 N2×gm3 이 되지 않을 수 있다.
이와 같은, 비 이상적인 영향을 줄이기 위하여, 수학식 1에서 gm1이 R1보다 2~3배 이상의 값을 가지도록 MP1의 사이즈를 설계하면, 분모항은 결국 R1으로 근사화 할 수 있다. 또한, 수학식 1에서 분자항은 N2×m1 + R1)으로 생각될 수 있다. 그러나 위에서 gm1이 R1 보다 2~3배 이상의 값을 가지도록 설계하였기 때문에, 분자항은 다시 R2으로 근사화 할 수 있다.
따라서 수학식 1은 저항 R1 과 R2 의 비율에 비례하여 결정되며, gm1 과 gm3에 영향을 덜 받게 된다. 따라서 채널 길이 변조 및 속도 포화 등등의 효과를 덜 받게 되어 더욱 정확한 전류 측정 이득을 얻을 수 있다.
도 2는 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 N 타입 센서 회로도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, N 타입 센서 회로는 제1 전원 단자(V1)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 N 채널의 2 트랜지스터(Mn2) 및 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, N 채널의 2 트랜지스터(Mn2)와 연결되어 있는 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1), N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)를 포함한다. 이때, N 타입 센서 회로는 P 타입 센서 회로와는 다르게 전류를 복사해주기 위해 전류 미러 즉, P 채널의 트랜지스터를 추가적으로 사용된다.
여기서, 여기서, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1), N 채널의 2 트랜지스터(Mn2) 및 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)는 각각 다른 사이즈 비율을 갖는다.
보다 자세하게. N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 2 트랜지스터(Mn1)의 사이즈 비율은 N1 이고, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)의 사이즈 비율은 N2 2, R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정할 수 있다. 이러한 전류 추적 이득은 하기의 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
수학식 3에서 RONN 는 MN의 온-저항(on-resistance)이다. R1과 R2의 비율 (= N2) 에 비례 하고 기존 구조의 전류 측정 이득과는 다르게 트랜스컨덕턴스(gm1)에 영향을 받지 않는다. 따라서 감쇠 없이 정확한 이득을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에서 대표적으로 제안하는 P 타입 센서 회로의 시뮬레이션 결과이다. 도면에 도시된 바와 같은 부귀환 구조를 갖지 않기 때문에 고속(약 5ns 딜레이 발생/ 종래는 9ns 이상)으로 동작할 수 있으며, 전류 이득 또한 MOSFET의 공정 파라미터에 영향을 덜 받아 정확한 이득을 얻을 수 있다.
이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 또는 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 기기에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 기기로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 또는 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장기기, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 기기, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 또는 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 또는 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 파일 기기의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 또는 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 또는 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 수신 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 형태의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다.
컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 기기 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기 광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 기기로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 또는 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 기기를 가질 필요가 없다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자(Vsen)로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트(Gate) 및 드레인(Drain) 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하며,
    제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 서로 상이한 사이즈를 갖는 P 채널 트랜지스터 및 N 채널 트랜지스터 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성되며,
    제1 전원 단자(V1) 및 제2 전원 단자(V2)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 연결되는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)와 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)를 포함하는 P 타입 센서 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    P 타입 센서 회로에서,
    P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)간의 사이즈 비율은 N1 이고, P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3)간의 트랜지스터의 채널폭 비율은 N2 2, R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로.
    여기서, 상기 R2는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 P 채널의 3 트랜지스터(Mp3) 사이에 연결된 저항 소자이고, 상기 R1는 상기 제1 전원 단자(V1)와 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1) 사이에 연결된 저항 소자이다.
  4. 적어도 하나의 전원 단자의 입력 신호에 따른 전압 이득만큼 적어도 하나의 제1 트랜지스터에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자(Vsen)로 출력되되, 적어도 하나의 제2 트랜지스터를 제1 트랜지스터와 게이트(Gate) 및 드레인(Drain) 노드가 연결되어 있는 전류 미러 구조를 사용하는 센서 회로를 통해 전류 추정 이득을 산출하며,
    제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 서로 상이한 사이즈를 갖는 P 채널 트랜지스터 및 N 채널 트랜지스터 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성되며,
    제1 전원 단자(V1)와 그라운드(GND)의 입력 신호의 차이에 따른 전압 이득만큼 N 채널의 2 트랜지스터(Mn2) 및 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)에서 증폭된 전압이 측정 전압 단자로 출력되고, N 채널의 2 트랜지스터(Mn2)와 연결되어 있는 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)를 포함하는 N 타입 센서 회로를 통해 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    N 타입 센서 회로는,
    N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 1 트랜지스터(Mp1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)와 전류 미러 구조를 갖는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    N 타입 센서 회로에서,
    N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 2 트랜지스터(Mn1)의 사이즈 비율은 N1 이고, N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3)의 사이즈 비율은 N2 2, R2는 N2 × R1 임을 만족하는 조건에 따라 전류 측정 이득을 추정하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 방식으로 동작하는 DC-DC 컨버터의 인덕터 전류를 측정하는 센서 회로.
    여기서, 상기 R2는 P 채널의 2 트랜지스터(Mp2)와 N 채널의 3 트랜지스터(Mn3) 사이에 연결된 저항 소자이고, 상기 R1은 N 채널의 1 트랜지스터(Mn1)와 그라운드(GND) 사이에 연결된 저항 소자이다.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20070115741A1 (en) 2005-11-21 2007-05-24 Sang-Hwa Jung Current Sensing Circuit and Boost Converter Having the Same
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101171597B1 (ko) * 2010-11-01 2012-08-06 서울시립대학교 산학협력단 스위칭 방식 전압 변환기의 인덕터 영 전류 측정 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070115741A1 (en) 2005-11-21 2007-05-24 Sang-Hwa Jung Current Sensing Circuit and Boost Converter Having the Same
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