KR20050096760A - 전압-다운 컨버터 - Google Patents

전압-다운 컨버터 Download PDF

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KR20050096760A
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김영희
백수진
이원재
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한국소프트웨어진흥원
김영희
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    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D1/00—Garments
    • A41D1/06—Trousers
    • A41D1/12—Means for hiding bandy legs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D2400/00—Functions or special features of garments
    • A41D2400/38—Shaping the contour of the body or adjusting the figure

Abstract

본 발명은 전압-업 기능과 피모스 구동 트랜지스터의 구동전류를 업(up)시키는 내부공급전압(VINT) 구동부를 구비하는 전압-다운 컨버터에 관한 것이다.
본 발명에 의한 전압-다운 컨버터는 전원 전압(VDD)으로부터 기준전압(VL)을 발생시키는 기준전압 발생부; 및 상기 기준전압(VL)을 승압하고, 상기 승압된 전압을 통해 피모스 구동 트랜지스터를 구동하는 내부공급전압(VINT) 구동부를 포함하는 전압-다운 컨버터에 있어서, 상기 내부공급전압(VINT) 구동부는 상기 기준전압발생부로부터 출력된 기준전압(VL)을 증폭시키는 차동 증폭기; 상기 차동증폭기로부터 출력되는 출력신호에 응답하여 구동신호를 발생하는 단락방지 회로부; 상기 구동신호에 응답하여 내부공급전압(VINT)을 발생하는 출력구동부; 및 상기 기준전압을 분배하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 소형화된 반도체 소자의 신뢰성을 위하여 저전압을 유지하며 스탠바이(Stand-by) 시에도 전류소모가 작다.

Description

전압-다운 컨버터{Voltage-Down Converter}
본 발명은 전압-다운 컨버터에 관한 것으로, 특히 전압-업 기능과 피모스 구동 트랜지스터의 구동전류를 업(up)시키는 내부공급전압(VINT) 구동부를 구비하는 전압-다운 컨버터에 관한 것이다.
도 1은 전원전압(VDD)를 내부공급전압(VINT)으로 변환하기 위해 사용된 전압-다운 컨버터(Voltage-Down Converter)의 블록도를 도시한 것이다.
종래의 전압-다운 컨버터(Voltage-Down Converter)는 레퍼런스 전압 발생기(Reference Voltage Generator:Vref), 전압-업 컨버터(Voltage-Up Converter:VL) 및 내부공급전압(VINT) 드라이버(Driver)로 구성된다.
전압-다운 컨버터(Voltage-Down Converter)를 설계하는데 핵심은 공정, 전원전압(VDD) 및 온도의 변화에 대해 기준전압(Vref)의 변화 폭을 줄이고, 빠르게 변화하는 부하전류(Load Current)에 대해 안정되고 정확한 내부공급전압(VINT)의 공급과 대기전류(Stand-by Current)를 줄이는 것이다. 기준전압 발생기는 온도와 공급전압 및 공정의 변동에도 불구하고 일정한 기준전압을 만들어준다.
도 2는 전압-업 컨버터 회로도이다.
전압-업 컨버터(Voltage-Up Converter)는 기준전압 발생기(Reference Voltage Generator)에 의해 만들어진 기준전압(Vref)을 필요로 하는 내부공급전압(VINT)으로 변환하기 위해 사용되어진다.
도 2은 기준전압(Vref)을 (1+R1/R2)만큼 증폭하여 VL을 만든다. 공정 변화로 인한 기준전압(Vref)의 변화가 VL의 전압을 변화시키는 것을 제거하기 위해 저항 R1과 R2의 비를 조절하도록 Fuse trimming 방법을 사용할 수 있다.
도 3은 내부공급전압(VINT) 구동부 회로도를 도시한 것으로, 전류-미러 활성부하(Current-Mirror Active Load)를 가지는 차동증폭기(Differential Amplifier:M1-M5)와 공통 소오스 드라이브(Common Source Drive) 피모스(PMOS) 트랜지스터(M6)로 구성된다.
큰 부하전류를 구동하기 위해 피모스(PMOS) 트랜지스터(M6)의 채널 폭은 커야 한다. 게다가 출력 부하전류 (Load Current)가 빠르게 변할 때 출력전압 VINT는 VINT만큼 감소한다. 이 출력전압(VINT)의 감소를 최소화하기 위해 M6의 게이트 전압 VG는 출력전압이 떨어졌을 때 빠르게 응답해야 한다. 이것은 전류 Is를 증가시키므로 가능하다. 도 3의 바이어스 전류(Io)는 부하전류가 거의 0(zero)이 되었을 때 VINT를 Clamp하기 위해 필요하다.
도 4는 종래의 전압다운 컨버터의 전원전압(VDD)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
저전압에서 내부공급전압(VINT) 구동부의 전류 구동 능력이 떨어지고 전원전압(VDD)이 내부공급전압(VINT)에 가까운 전압에서는 차동증폭기(Differential Amplifier)의 차동 쌍(Differential Pair)의 엔모스(NMOS) 트랜지스터가 선형(Linear) 영역에 들어가므로 증폭 기능을 할 수 없어 내부공급전압(VINT)의 Peaking 현상이 나타난다. 이 경우 전원전압(VDD)이 동작전압 범위에서 내부공급전압(VINT)이 변하므로 칩의 DC 및 AC 특성 값이 바뀌어 동작 마진이 줄어드는 문제가 있다. 그리고 향후 배터리에 의해 동작되는 Mobile Application 제품에서는 배터리의 수명을 연장시키기 위한 저전력 회로 설계 기술이 또한 요구되어진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전압-업 기능과 피모스 구동 트랜지스터의 구동전류를 업(up)시키는 내부공급전압(VINT) 구동부를 구비하는 전압-다운 컨버터를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 전압-다운 컨버터는 전원 전압(VDD)으로부터 기준전압(VL)을 발생시키는 기준전압 발생부; 및 상기 기준전압(VL)을 승압하고, 상기 승압된 전압을 통해 피모스 구동 트랜지스터를 구동하는 내부공급전압(VINT) 구동부를 포함하는 전압-다운 컨버터에 있어서, 상기 내부공급전압(VINT) 구동부는 상기 기준전압발생부로부터 출력된 기준전압(VL)을 증폭시키는 차동 증폭기; 상기 차동증폭기로부터 출력되는 출력신호에 응답하여 구동신호를 발생하는 단락방지 회로부; 상기 구동신호에 응답하여 내부공급전압(VINT)을 발생하는 출력구동부; 및 상기 기준전압을 분배하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 의한 전압-다운 컨버터를 도시한 것으로, 전원 전압(VDD)으로부터 기준전압(VL)을 발생시키는 기준전압 발생부(510) 및 상기 기준전압(VL)을 승압하고, 상기 승압된 전압을 통해 구동 드랜지스터를 구동하는 내부공급전압(VINT) 구동부(520)를 포함한다.
도 6은 본 발명에 의한 내부공급전압(VINT) 구동부의 회로도를 도시한 것으로, 차동증폭부(610), 경로부(620), 출력드라이브 트랜지스터(630) 및 전압분배기(640)로 이루어진다.
차동증폭부(610)는 기준전압 발생기로부터 출력된 전압(VL)을 승압하여 출력한다.
경로부(620)는 차동증폭부(610)의 출력을 입력하는 제1 인버터(INV1), 제1인버터(INV1)의 출력을 입력하여 구동신호를 출력하는 제2 인버터(INV2)로 이루어지며, 차동증폭기(610)에서의 출력전압을 씨모스(CMOS) 레벨로 바꾸어 주어 피모스(PMOS) 드라이버 트랜지스터(630)의 구동전류를 키워 주는 역할을 한다.
피모스 드라이브 트랜지스터(630)는 상기 구동신호에 의해 드라이브되어 내부공급전압(VINT)을 출력한다.
전압분배기(640)는 피모스 다이오드(PMOS Diode) D1, D2를 사용하여 전압을 분배한다.
도 7은 내부공급전압(VINT) 구동부의 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
도 7에서 차동증폭기(610)의 차동 엔모스(NMOS) 쌍 트랜지스터(M1,M2)는 포화(Saturation) 영역에 있게 하므로 도 7에서 보는바와 같이 피크(Peaking) 현상을 없앨 수 있다.
도 8은 내부공급전압(VINT)에 대한 IVINT의 구동 전류를 비교한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
도 8에서 보듯이 본 발명에 의한 내부공급전압(VINT) 구동부의 구동전류가 종래의 내부공급전압(VINT) 구동부 보다 더 큰 것을 볼 수 있다.
이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 소형화된 반도체 소자의 신뢰성을 위하여 저전압을 유지하며 스탠바이(Stand-by) 시에도 전류소모가 작다.
도 1은 전원전압(VDD)을 내부공급전압(VINT)으로 변환하기 위해 사용된 전압-다운 컨버터의 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 전압-업 컨버터 회로도이다.
도 3은 내부공급전압(VINT) 구동부 회로도이다.
도 4는 종래의 전압다운 컨버터의 전원전압(VDD)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 전압-다운 컨버터의 블록도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 내부공급전압(VINT) 구동부의 회로도를 도시한 것이다.
도 7은 내부공급전압(VINT) 구동부의 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
도 8은 내부공급전압(VINT)에 대한 IVINT의 구동 전류를 비교한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.

Claims (3)

  1. 전원 전압(VDD)으로부터 기준전압(VL)을 발생시키는 기준전압 발생부; 및 상기 기준전압(VL)을 승압하고, 상기 승압된 전압을 통해 구동 드랜지스터를 구동하는 내부공급전압(VINT) 구동부를 포함하는 전압-다운 컨버터에 있어서,
    상기 내부공급전압(VINT) 구동부는
    상기 기준전압발생부로부터 출력된 기준전압(VL)을 증폭시키는 차동 증폭기;
    상기 차동증폭기로부터 출력되는 출력신호에 응답하여 구동신호를 발생하는 경로부;
    상기 구동신호에 응답하여 내부공급전압(VINT)을 발생하는 출력구동부; 및
    상기 기준전압을 분배하는 전압분배기를 포함함을 특징으로 하는 전압-다운 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경로부는
    상기 차동증폭기의 출력을 입력받아 구동신호를 출력하는 제1인버터와 제2인버터를 구비함을 특징으로 하는 전압-다운 컨버터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 분배기는
    모스(MOS) 다이오드, 또는 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 전압-다운 컨버터.
KR1020040022432A 2004-03-31 2004-03-31 전압-다운 컨버터 KR20050096760A (ko)

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