KR20050049104A

KR20050049104A - 저가형 저전압 레귤레이터

Info

Publication number: KR20050049104A
Application number: KR1020030082977A
Authority: KR
Inventors: 오종철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-05-25

Abstract

본 발명은 저가형 저전압 레귤레이터에 관한 것이다. 저전압 레귤레이터로부터 출력되는 전압과 전류는 용량이 적다. 그런데, 종래의 저전압 레귤레이터는 전압강하 집적회로 장치를 구비하기 때문에 성능에 비해 제조 가격이 비싸다는 단점이 있다. 본 발명의 저전압 레귤레이터는 이러한 단점을 해결하기 위하여 복수개의 다이오드들을 구비하여 후단에 연결되는 장치에 필요한 전압과 전류를 일정하게 공급한다. 따라서, 본 발명의 저전압 레귤레이터는 성능은 종래의 레귤레이터와 동일하면서도 제조 가격은 대폭적으로 낮아지는 장점이 있다.

Description

저가형 저전압 레귤레이터{Low voltage regulator}

본 발명은 레귤레이터(Regulator)에 관한 것으로서, 특히 중앙 제어 장치(Central Processing Unit; 이하, CPU로 약칭함)의 코아 전원전압을 제공하는 저가형 저전압 레귤레이터에 관한 것이다.

레귤레이터는 각종 전자 기기에서 입/출력의 부하 변동에 관계없이 일정한 전압 및 전류를 공급할 수 있도록 하는 일종의 안정화 장치이다. 컴퓨터는 엄청나게 정밀한 칩과 부품들로 이루어진 장치이다. 이러한 장치에 약간이라도 높거나 낮은 전압이 공급된다면 안정성도 저하되겠지만 부품의 고장도 유발될 수 있다. 그래서 항상 일정한 전압 및 전류를 공급할 수 있는 장치를 달아주는데 그것이 레귤레이터이다.

컴퓨터의 연산을 제어하기 위하여 CPU가 사용된다. 이러한 CPU는 일반적으로 내부 연산시 사용되는 코아 전압과 데이터 입출력시 사용되는 전압을 이용한다. 데이터 입출력시 사용되는 전압을 통상적으로 3.3볼트이고, 코아 전압은 1.6볼트가 주로 사용된다.

도 1은 CPU(141)에 사용되는 코아 전압을 공급하기 위한 종래의 저전압 레귤레이터의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 저전압 레귤레이터(101)는 전압강하 집적회로 장치(111), 캐패시터들(121,122) 및 저항들(131,133)을 구비한다.

전압강하 집적회로 장치(111)는 외부로부터 전원전압(Vin1), 예컨대 3.3볼트를 받아서 이를 CPU(141)의 코아 전압(Vout1), 예컨대 1.8볼트로 강하하여 출력한다. 전압강하 집적회로 장치(111)는 3.3볼트를 1.8볼트로 변화시키기 위한 다수의 반도체 소자들을 내부회로에 구비하고 있다.

일반적으로 전압을 강하시켜서 사용하려는 저전압을 만들어내려고 할 때에 허용되는 전류의 양이 예측가능하지 않을 때에는 레귤레이터를 사용하여 마진(margin) 있는 설계를 하려는 경향이 있다. 저가형 설계가 화두인 요즈음에는 기존의 레귤레이터 설계 자체가 과잉일 수 있다.

5.0볼트 또는 3.3볼트의 전원전압 설계에서는 사용전류가 크므로 레귤레이터 집적회로 장치(111)를 사용하는 것이 바람직하나 1.8V 등의 저전압 회로는 단지 저전력 아식(Asic)에서만 쓰이므로 사용되는 전류도 저전류, 예컨대 70[mA] 정도로 일정하게 흐른다.

이와 같이, 저가형 전원전압 장치의 설계시에는 레귤레이터 집적회로 장치(111)를 대체할 수 있으면서 마진있는 설계가 요구된다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 일정한 전압을 공급하면서도 제조 단가가 적은 저전압 레귤레이터를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,

낮은 전압을 일정하게 출력하는 레귤레이터에 있어서, 외부로부터 입력되는 전압을 소정 레벨 강하시키는 입력 다이오드; 및 상기 입력 다이오드에 직렬로 연결되며, 상기 입력 다이오드에서 출력되는 전압을 소정 레벨 강하시키는 출력 다이오드를 구비하는 저전압 레귤레이터를 제공한다.

바람직하기는, 상기 출력 다이오드에 연결되며, 상기 출력 다이오드에서 출력되는 전압에 포함된 교류 성분을 제거하는 캐패시터를 더 구비한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 또한,

낮은 전압을 일정하게 출력하는 레귤레이터에 있어서, 외부 전압을 받아서 소정 레벨 강하시켜서 출력하는 제1 NPN 트랜지스터; 및 상기 제1 NPN 트랜지스터의 출력전압을 받아서 이를 소정 레벨 강하시켜서 출력하는 제2 NPN 트랜지스터를 구비하는 전압 레귤레이터를 제공한다.

바람직하기는, 상기 제1 NPN 트랜지스터의 베이스에 상기 외부 전압이 인가되고, 상기 제1 NPN 트랜지스터의 에미터에 상기 제2 NPN 트랜지스터의 베이스가 연결되며, 상기 제2 NPN 트랜지스터의 에미터로부터 상기 레귤레이터의 출력전압이 출력된다.

상기 본 발명에 의하여 저전압 레귤레이터의 제조 단가가 낮아진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 CPU에 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 레귤레이터의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 저전압 레귤레이터(201)는 입력 다이오드(211), 출력 다이오드(212) 및 캐패시터(221)를 구비한다.

입력 다이오드(211)는 외부로부터 입력되는 전압(Vin2)을 소정 레벨 강하시켜서 출력한다. 예컨대, 입력 다이오드(211)는 3.3볼트의 외부 전압(Vin2)을 입력하고, 이를 0.75볼트 강하시켜서 2.55볼트의 전압을 출력한다.

출력 다이오드(212)는 입력 다이오드(211)에 직렬로 연결된다. 즉, 입력 다이오드(211)의 캐쏘드에 출력 다이오드(212)의 애노드가 연결된다. 출력 다이오드(212)는 입력 다이오드(211)에서 출력되는 전압을 소정 레벨 강하시켜서 전압 레귤레이터(201)의 출력전압(Vout2)으로서 출력한다. 예컨대, 출력 다이오드(212)는 입력 다이오드(211)에서 출력되는 2.55볼트의 전압을 0.75볼트 강하시켜서 1.8볼트의 전압(Vout2)을 출력한다.

출력 다이오드(212)의 출력전압(Vout2)은 CPU(141)로 공급되어 CPU(141)의 코아 전원전압으로 사용된다.

입력 다이오드(211)와 출력 다이오드(212)의 정격전류 용량은 각각 1암페어 이상의 것을 사용함으로써 외부에서 높은 서지전압이 입력되더라도 파손되지 않고 안전하게 보호된다.

저전압 레귤레이터(201)는 3개 이상의 다이오드들을 구비하여 일정 전압을 출력하는 기능을 수행할 수도 있다.

상기 소정 레벨은 입력 다이오드(211)와 출력 다이오드(212)의 크기에 따라 달라지므로, 레귤레이터(201)의 용량에 맞추어 적절한 것을 사용하면 된다.

캐패시터(221)는 출력 다이오드(212)의 출력전압(Vout2)에 포함된 교류 성분을 접지단(GND)으로 바이패스(by-pass)시켜서 제거한다.

이와 같이, 입력 다이오드(211)에 3.3볼트의 외부 전압(Vin2)이 입력되면, 저전압 레귤레이터(201)는 이를 1.5볼트 강하시켜서 1.8볼트의 전압(Vout2)을 출력한다. 이 때 저전압 레귤레이터(201)로부터 출력되는 전류는 70(mA±2mA) 정도이며, 이는 후단에 연결되는 장치, 예컨대 CPU(141)가 동작하기에 충분한 전류이다.

다이오드는 제작이 간단하므로 가격이 싸다. 따라서, 다이오드들로 구성된 본원발명의 저전압 레귤레이터(201)의 가격은 종래의 전압강하 집적회로 장치(도 1의 111)를 사용할 때에 비해 훨씬 낮아진다.

도 3은 CPU에 연결된 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압 레귤레이터의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전압 레귤레이터(301)는 제1 NPN 트랜지스터(311), 제2 NPN 트랜지스터(312) 및 캐패시터(321)를 구비한다.

제1 NPN 트랜지스터(311)는 외부 전압(Vin3)을 받아서 이를 소정 레벨 강하시켜서 출력한다. 제1 NPN 트랜지스터(311)의 베이스에 외부 전압(Vin3)이 인가되고, 콜렉터는 오픈(open)되며, 에미터로부터 소정 레벨 강하된 전압이 출력된다. 따라서, 제1 NPN 트랜지스터(311)는 베이스에 3.3볼트의 외부 전압(Vin3)이 인가되면, 이를 0.75볼트 강하시켜서 2.55볼트의 전압을 에미터를 통해 출력한다.

제2 NPN 트랜지스터(312)는 제1 NPN 트랜지스터(311)의 출력전압을 받아서 이를 소정 레벨 강하시켜서 출력한다. 제2 NPN 트랜지스터(312)의 베이스는 제1 NPN 트랜지스터(311)의 에미터에 연결되고, 콜렉터는 오픈(open)되며, 에미터로부터 소정 레벨 강하된 전압이 출력된다. 따라서, 제2 NPN 트랜지스터(312)는 제1 NPN 트랜지스터(311)의 에미터로부터 출력되는 2.55볼트의 전압이 베이스에 인가되면, 이를 0.75볼트 강하시켜서 1.8볼트의 전압(Vout3)을 에미터를 통해 출력한다.

저전압 레귤레이터(301)는 3개 이상의 NPN 트랜지스터들을 구비하여 일정 전압을 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

제1 및 제2 NPN 트랜지스터들(311,312)의 전압 강하의 크기를 나타내는 소정 레벨은 NPN 트랜지스터들(311,312)의 크기에 따라 달라지므로, 레귤레이터(301)의 용량에 맞추어 적절한 것을 사용한다.

캐패시터(321)는 제2 NPN 트랜지스터(312)의 에미터에서 출력되는 전압(Vout3)에 포함된 교류 성분을 접지단(GND)으로 바이패스시켜서 제거한다.

이와 같이, NPN 트랜지스터를 구비하는 저전압 레귤레이터(301)는 외부 전압(Vin3)을 1.5볼트 강하시켜서 1.8볼트의 출력전압(Vout3)을 출력하며, 출력전류의 크기는 70(mA±2mA) 정도로서, 레귤레이터(301)의 후단에 연결되는 장치, 예컨대 CPU(141)가 동작하기에 충분한 전류를 제공한다.

NPN 트랜지스터들(311,312)을 구비하여 구성된 저전압 레귤레이터(301)의 제조 단가는 종래의 전압강하 집적회로 장치(도 1의 111)를 사용할 때보다 훨씬 낮다.

도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 저전압 레귤레이터(201,301)는 후단에 연결되는 장치, 예컨대 CPU(141)에서 필요로 하는 저 전원전압 및 전류를 충분히 공급하면서도, 그 구성이 간단하여 제조 가격이 종래의 저전압 레귤레이터(101)에 비해 대폭적으로 낮아진다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 CPU에 연결된 종래의 저전압 레귤레이터의 회로도이다.

도 2는 CPU에 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 레귤레이터의 회로도이다.

도 3은 CPU에 연결된 본 발명의 제2 실시예에 따른 저전압 레귤레이터의 회로도이다.

Claims

낮은 전압을 일정하게 출력하는 레귤레이터에 있어서,

외부로부터 입력되는 전압을 소정 레벨 강하시키는 입력 다이오드; 및

상기 입력 다이오드에 직렬로 연결되며, 상기 입력 다이오드에서 출력되는 전압을 소정 레벨 강하시키는 출력 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
제1 항에 있어서, 상기 출력 다이오드에서 출력되는 전압은 저전압 및 저전력용 CPU로 공급되는 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
제1 항에 있어서, 상기 출력 다이오드에 연결되어 상기 출력 다이오드에서 출력되는 전압에 포함된 교류 성분을 제거하는 캐패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
제1 항에 있어서, 상기 입력 다이오드 및 출력 다이오드의 전류 용량은 각각 1암페어 이상인 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
제1 항에 있어서, 상기 입력 다이오드에 입력되는 외부 전압은 3.3볼트이고, 상기 출력다이오드로부터 출력되는 전압은 1.8볼트인 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
제1 항에 있어서, 상기 입력 다이오드와 출력 다이오드를 합하여 다이오드의 수가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.
낮은 전압을 일정하게 출력하는 레귤레이터에 있어서,

외부 전압을 받아서 소정 레벨 강하시켜서 출력하는 제1 NPN 트랜지스터; 및

상기 제1 NPN 트랜지스터의 출력전압을 받아서 이를 소정 레벨 강하시켜서 출력하는 제2 NPN 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
제7 항에 있어서, 상기 제1 NPN 트랜지스터의 베이스에 상기 외부 전압이 인가되고, 상기 제1 NPN 트랜지스터의 에미터에 상기 제2 NPN 트랜지스터의 베이스가 연결되며, 상기 제2 NPN 트랜지스터의 에미터로부터 상기 레귤레이터의 출력전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 저전압 레귤레이터.