KR20050097483A - 비절연 다출력 승압 방식의 직류 전압 변환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력 전압과 연결되어있는 인덕터를 사용하여 한 개의 입력 전압으로부터 2개 이상의 전압을 출력하는 비절연 승압(Boost:부스트) 방식의 DC/DC 변환기(부스트 컨버터)에 관한 것으로 다 출력측에서 정(+)전원 또는 부(-)전원을 생성할 수 있는 구조이다. 본 발명은 각각의 출력 전압을 얻기 위해 N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치(이하 N-MOSFET이라 함)를 ON하여 각각의 출력에서 필요로 하는 전체 에너지를 입력에 연결되어있는 인덕터에 한꺼번에 축적한 후에 출력 P-MOSFET 또는 P-MOSFET 대체 스위치(이하 P-MOSFET으로 함)를 각각의 출력에서 필요로 하는 일정시간 동안 순차적으로 ON하여 각각의 출력에 에너지를 전달하는 구조이다. 본 발명의 각각의 출력을 얻기 위하여 제어하는 방법은 부스트 컨버터의 제어를 간단히 하기 위해 마지막에 출력되는 전압으로 PI 제어를 하고 그 외 출력에 대해서 전압을 발생시키는 방법은 해당 출력 전압이 원하는 전압 수준인지 단순히 비교하여 출력 P-MOSFET를 OFF하게 구성된다. 따라서 다중의 출력 전압을 발생시키면서도 제어 구조가 한 개의 전압만을 발생시키는 부스트 컨버터와 복잡성이 거의 동일하다. 즉 예를 들어 세 개의 출력 전압을 발생시키는 비절연 다출력 부스트 컨버터의 경우 N-MOSFET을 켜서 인덕터에 에너지를 축적(build-up)시킨 후 N-MOSFET를 OFF하고 첫 번째 P-MOSFET을 켜서 첫 번째 출력 전압을 원하는 수준까지 발생시키며 출력 전압이 원하는 수준인지 아날로그 비교기로 판단하여 원하는 수준이면 첫번째 P-MOSFET를 OFF 시킨다. 다음으로 두 번째 P-MOSFET을 첫 번째 P-MOSFET와 같은 방법으로 원하는 수준의 출력 전압을 얻을 수 있도록 제어하고 마지막 세 번째 P-MOSFET를 ON한다. 세 번째 P-MOSFET를 ON 한 후 인덕터에 남아있는 에너지가 완전히 세 번째 출력에 전달되면 세 번째 P-MOSFET를 OFF한다. 이 때 세 번째 출력이 원하는 전압 수준보다 높으면 다음 N-MOSFET의 ON 시간을 줄여주고 낮으면 다음 N-MOSFET의 ON 시간을 높여주는 PI 제어를 마지막 출력에만 적용한다. 위와 같이 제어가 이루어지면 부스트 컨버터가 한 개의 출력만을 발생시키는 경우와 제어의 복잡도가 비슷하며 DCM(Discontinuous Mode)과 CCM(Critical Continues Mode)으로 동작하는 모든 경우에도 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있다.

Description

비절연 다출력 승압 방식의 직류 전압 변환기 {Multi-Output Boost Converter}

본 발명의 기술을 설명하기 전에 먼저 종래 기술의 비절연 다출력 부스트 컨버터의 구조와 아울러 동작의 한가지 예를 보인 것이 도1의 회로도이고 도2에 3개의 출력을 발생시키는 경우의 동작 타이밍도이다. 종래 기술에 있어서 구동방법을 도1의 블록도와 도2의 타이밍도를 보면서 고찰해보면 다음과 같다.

1) M1의 스위치(일반적으로 N-MOSFET을 사용)가 ON되어 인덕터 L에 에너지가 축적(build-up)된다.

2) M1을 OFF시키고 스위치 S1(일반적으로 P-MOSFET을 사용)을 ON하여 인덕터 L에 축적(build-up)된 에너지를 모두 Vo(1)으로 출력에 발생시킨다.

3) 스위치 S1을 OFF시키고 위의 1)번과 동일한 방법으로 스위치 M1을 ON하여 에너지를 Vo(2)를 위해 인덕터 L에 축적(build-up)시킨다.

4) M1을 OFF시키고 스위치 S2(일반적으로 P-MOSFET을 사용)를 ON하여 인덕터 L에 축적(build-up)된 에너지를 모두 Vo(2)으로 출력에 발생시킨다.

5) 스위치 S2을 OFF시키고 위의 1)번과 동일한 방법으로 스위치 M1을 ON하여 에너지를 Vo(3)를 위해 인덕터 L에 축적시킨다.

6) M1을 OFF시키고 스위치 S3(일반적으로 P-MOSFET을 사용)를 ON하여 인덕터 L에 축적(build-up)된 에너지를 모두 Vo(3)으로 출력에 발생시킨다.

7) 스위치 S3를 OFF 시킨다.

8) 위의 1)항에서 7)항이 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 출력 전압을 발생시키는 한번의 사이클에 해당하며 1)항에서 7)항까지의 동작을 반복하여 출력 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 전압을 발생시키는데, 각각의 출력 전압이 원하는 수준인지 하는 것은 각각의 출력마다 개별적인 제어를 통해 에러를 최소화하는 방향으로 N-MOSFET M1의 펄스폭을 대응하는 구간에 적용하여 펄스폭을 조정하는 방법을 사용한다.

위와 같이 동작하는 방법을 보면 스위치 M1의 스위칭 주파수를 1MHz로 동작시켰을때 S1, S2, S3의 동작 주파수는 333KHz로 M1의 주파수의 1/3로 동작하여 출력을 발생시키는 것을 알 수 있다. 이런 경우 각 출력 전압의 실효 주파수가 낮아 출력의 리플(ripple) 전압이 커지는 단점이 있다. 일반적으로 출력의 갯수가 N개로 많아지면 출력의 실효 동작 주파수도 1/N로 낮아져 출력 리플은 더욱 증가하게 된다. 도2의 시간축 T5와 T7의 경우를 보면 주어진 시간에 인덕터 L의 에너지를 출력에 발생시키지 못했을 경우로 인접 출력 전압에 영향을 미치는 간섭(crosstalk)이 발생하며 T7과 같이 출력이 더욱 많은 에너지를 필요로 하게 되면 인덕터 전류는 더욱 증가되고 간섭 현상은 더욱 심화되므로 동작 범위를 CCM 으로 동작하는 것은 어렵고 DCM으로만 동작시켜야 하는 단점이 있다. CCM에서의 간섭 현상을 줄이기 위해서 인덕터 L 양단에 별도의 스위치를 연결하고 인덕터 에너지를 자율회전(free wheeling)시키는 구간을 두어 인덕터 전류를 전체적으로 증가시켜 제어하고자 하는 방법도 보고 되었으나 간섭을 완전히 제거하기는 쉽지 않을 뿐만 아니라 그 외의 DCM의 단점들은 모두 그대로 가지고 있게 된다.

또한 본 종래 기술의 제어구조를 보면 각 출력 전압을 발생시키기 위해 각각의 스위치를 독립적으로 제어해야 된다. 부스트 컨버터의 각각의 출력 전압이 원하는 전압 수준인지를 판단하여 에러를 구한다음 에러를 최소화하는 방향으로 다음 출력이 발생되기 위해 제어되는 N-MOSFET(3개의 출력 발생의 Vo(1) 출력의 경우 출력 발생 후의 Vo(2), Vo(3) 출력 후 Vo(1)의 에너지 축적(build-up)하는 스위치)의 펄스 폭(duty)을 제어하여 에너지의 축적(build-up) 시간을 채널별로 조정해 주는 PI제어를 수행한다. 이와같이 일반적인 부스트 컨버터의 제어 방법으로 PI제어를 하게 되면 N개의 출력을 발생시키기 위해 N개의 PI제어가 필요하게 되어 제어구조 복잡도가 출력의 갯수에 따라 증가하게 된다.

본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 것으로 N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치(이하 N-MOSFET이라 함)의 동작 주파수와 동일하게 출력 P-MOSFET 또는 P-MOSFET 대체 스위치(이하 P-MOSFET이라 함)의 동작 주파수를 동일하게 제어하여 출력 리플 노이즈를 줄일 수 있게 구성함을 제공함에 있다.

본 발명은 종래 기술의 단점인 채널간의 간섭을 없게 하기 위해 DCM 모드만을 구현하는 것을 개선하여 DCM 과 CCM을 동시 구성함을 제공함에 있다.

본 발명은 종래 기술의 단점인 출력의 개수가 많아짐에 따라 제어 회로의 복잡도가 증가하는 것을 개선하여 복잡도를 개선하여 구성함을 제공함에 있다.

본 발명은 스위칭이 이루어지는 한 주기 동안 N-MOSFET을 턴온으로 이루어지는 인덕터에 대한 한 번의 에너지 축적으로 여러 출력에 P-MOSFET을 통하여 에너지를 각각 분배하게 되며, 각각의 출력은 필요한 만큼의 에너지를 얻게 되는데, 이 과정에서 각 출력은 기준전압과 비교하는 비교기만을 사용하여 판단하게 되며, 이 과정에서 맨 마지막 출력만이 PI제어기를 사용하여 기준전압과 비교함으로써 다음 스위칭 구간에서 필요한 총 에너지를 축적할 수 있도록 N-MOSFET의 축적시간을 조정해 주는 특징이 있다. 즉, 이 과정에서 각각의 출력에서 발생하는 오차는 모두 마지막 출력으로 모아지는 특징이 있으며 따라서 맨 마지막 출력만을 PI제어기로 구성하면 되므로 출력간의 간섭문제를 걱정할 필요가 없이 제어가 매우 간단하면서도 속응성을 매우 우수하게 구성할 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 비절연 다출력 부스트 컨버터의 대표 블록도가 도3이고 도4는 비절연 다출력 부스트 컨버터의 3개의 출력을 발생시키는 경우의 동작 타이밍도이다. 구동방법을 도3의 블록도와 도4의 타이밍 도를 보면 다음과 같이 구동된다.

1) N-MOSFET M1을 ON하여 입력 전압과 연결된 인덕터 L에 에너지를 축적시킨다.

2) N-MOSFET M1을 OFF시키고 스위치 P-MOSFET S1을 ON하여 인덕터 L에 축적된 에너지의 일부분을 Vo(1)으로 출력에 발생시킨다. 출력 전압이 원하는 수준에 도달했는지를 저항을 통해 나누어진 값과 기준접압1(ref1)과 비교기로 비교하여 원하는 수준에 도달하면 P-MOSFET S1을 OFF 시킨다.

3) 스위치 P-MOSFET S2을 ON하여 인덕터 L에 축적(build-up)된 에너지의 일부분을 Vo(2)로 출력에 발생시킨다. 출력 전압이 원하는 수준에 도달했는지를 저항을 통해 나누어진 값과 기준전압2(ref2)와 비교기로 비교하여 원하는 수준에 도달하면 P-MOSFET S2을 OFF 시킨다.

4) 스위치 P-MOSFET S3을 ON하여 인덕터 L에 남아있는 에너지를 Vo(3)로 출력에 발생시킨다. 인덕터에 흐르는 전류를 검출하여 인덕터에 남아있는 에너지가 출력에 모두 전달되었는지를 판단하여 P-MOSFET S3를 OFF 시킨다. 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 점을 검출하여 S3를 OFF 하고 스위치 Sf를 ON하는 스위치는 출력에 전류를 모두 공급한 다음 입력 전압과 연결된 인덕터와 도3의 VN 지점에서 보이는 기생 커페시터 성분의 공진으로 인하여 전류가 공진하며 흐르는 것을 방지하기 위해 인덕터 전류가 스위치 Sf를 자체 회전하며 흐르도록 하는 것이다.

5) 위의 1)항에서 4)항이 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 출력 전압을 발생시키는 한번의 사이클로 1)항에서 4)항까지를 반복으로 동작하며 출력 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 전압을 발생시킨다. 출력 Vo(3) 발생 후에 Vo(3)의 저항을 배분하여 기준전압3(ref3)과 비교하여 에러를 구하면 출력 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에서 생긴 에러가 모두 합하여 나타나게 되어 PI제어를 통해 N-MOSFET의 펄스폭을 조정하여 다음 출력을 발생시키는 제어가 되며, Vo(1), Vo(2)는 단순히 원하는 출력에 도달했는지를 비교기로 비교하면 되고 Vo(3)만이 PI 제어를 하게 되어 제어 구조가 간단하다. N개의 출력 전압을 발생하는 경우 제어의 구조는 N-1개의 비교기와 1개의 PI 제어만이 필요하게 된다.

본 발명의 동작 주파수에 따라 분석하여 보면 N-MOSFET M1을 1MHz로 동작시켰을 때 P-MOSFET S1, S2, S3의 동작 주파수도 동일하게 1MHz로 동작함을 알 수 있다. 따라서 출력 리플 노이즈가 적게 발생하며 한 개의 출력만을 발생시키는 부스트 컨버터와 동일함을 알 수 있다. 출력 전압이 N개를 발생시키는 경우도 출력 P-MOSFET S1,...,SN의 동작 주파수가 N-MOSFET M1의 동작 주파수와 동일하다.

도5는 부스트 컨버터의 동작 방법으로 DCM 모드와 CCM 모드의 동작시 인덕터 전류를 표시한 것이다. DCM 모드의 경우 인덕터에 흐르는 전류가 0인 점이 존재하고 CCM 모드의 경우 항상 전류가 인덕터에 흐르게 동작되어 출력에 더 많은 전류를 공급할 수 있다. 본 발명은 하나의 출력전압을 발생시키는 구조와 비슷한 파형으로 인덕터에 전류를 발생시키므로 DCM 모드는 물론 CCM 모드로 동작시켜도 문제없이 동작할 수 있고 인접 채널에 간섭을 일으키는 경우가 없다.

본 발명의 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 비절연 다출력 승압 방식의 DC/DC 변환기(부스트 컨버터)가 도6이다. 도6에서 Vo(1)과 Vo(2)는 정(+)전원을 발생시키고 Vo(N-1)과 Vo(N)은 부(-)전원을 발생시킨다. 도6에서 부(-)전원을 발생시키는 경우 P-MOSFET의 출력쪽 단자에 커패시터(C1,C2,...,CN)가 연결되고 또한 저항이 연결되어 전압을 배분하여 비교기로 들어가게 되어 있고, 커패시터 와 출력 단자 사이에 다이오드(D1(2),D2(2),...,DN(2))가 연결되고. 커패시터와 상기 다이오드 연결 부분에 다이오드(D1(1),D2(1),...,DN(1))가 GND쪽으로 연결되어 있다. 도7은 도6에서 정(+)전원 1개와 부(-)전원 2개의 출력을 발생시키는 경우(즉, 도6의 그림에서 N=3 인 경우)의 동작 타이밍도이다. 구동방법을 도6의 블록도와 도7의 타이밍도를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

1) N-MOSFET M1을 ON하여 입력 전압과 연결된 인덕터 L에 3개에 출력에 필요한 에너지를 축적시킨다. (이때 부(-)전원을 발생시키는 P-MOSFET을 ON시킨다. 아래 5)항에 상세 설명)

2) N-MOSFET M1을 OFF시키고 스위치 P-MOSFET S1을 ON하여 인덕터 L에 축적된 에너지의 일부분을 Vo(1)으로 출력에 발생시킨다. 출력 전압이 원하는 수준에 도달했는지를 저항을 통해 나누어진 값과 기준접압1(ref1)과 비교기로 비교하여 원하는 수준에 도달하면 P-MOSFET S1을 OFF 시킨다. (정(+)전원 발생)

3) 스위치 P-MOSFET S2을 ON하여 인덕터 L에 축적된 에너지의 일부분이 커패시터 C2와 다이오드 D2(2)를 통하여 GND로 흐르며 C2에 에너지가 충전된다. 충전된 전압이 원하는 수준에 도달했는지를 P-MOSFET과 커패시터 C2 연결부분에 연결된 저항을 통해 나누어진 값과 기준전압2(ref2)을 비교기로 비교하여 원하는 수준에 도달하면 P-MOSFET S2을 OFF 시킨다.

4) 스위치 P-MOSFET S3을 ON하여 인덕터 L에 남아있는 전류를 커패시터 C3와 다이오드 D3(2)를 통하여 GND로 흐르게 하여 C3로 에너지를 충전시킨다. 인덕터에 흐르는 전류를 검출하여 인덕터에 남아있는 에너지가 출력에 모두 전달되었는지를 판단하여 P-MOSFET S3를 OFF 시킨다. 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 점을 검출하여 S3를 OFF 하고 스위치 Sf를 ON하는 스위치는 출력에 전류를 모두 공급한 다음 입력 전압과 연결된 인덕터와 도3의 VN 지점에서 보이는 기생 커패시터 성분의 공진으로 인하여 전류가 공진하며 흐르는 것을 방지하기 위해 인덕터 전류가 스위치 Sf를 자체 회전하며 흐르도록 하는 것이다.

5) 1)항에서와 같이 N-MOSFET을 ON시켜 3개에 출력에 필요한 에너지를 인덕터 L에 축적시키며, 부(-)전원을 발생시키는데 해당되는 각각의 P-MOSFET(S2, S3)을 ON시켜 각각의 출력 측에 연결된 커패시터(Co2,Co3)와 P-MOSFET의 한 단자에 연결된 커패시터(C2,C3)의 전압 차이로 생성된 전류가 출력에서 각각 다이오드(D2(1),D3(1)), 커패시터(C2,C3), P-MOSFET(S2,S3), N-MOSFET M1을 통해 GND로 흐르며 Vo(2)와 Vo(3)의 부(-)전원을 발생시킨다. 위에서 ON한 N-MOSFET의 OFF는 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에서 필요한 총 에너지 만큼이 인덕터 L에 충전되면 N-MOSFET을 OFF 시킨다. 이때 P-MOSFET S2와 S3도 OFF 시킨다.

6) 위의 1)항과 5)항은 동일한 동작을 하는 항으로 동작 설명의 편의상 부(-)전원을 발생시키는 P-MOSFET의 ON, OFF에 대한 설명을 5)항에 표현했다. 위의 1)항과 4)항 까지가 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 출력 전압을 발생시키는 한번의 사이클로 1)항에서 4)항까지를 반복으로 동작하며 출력 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에 전압을 발생시킨다. 본 발명의 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 DC/DC 변환기의 PI 제어는 상기 도3의 경우인 다출력 정(+)전원을 발생시키는 경우와 같이 마지막 출력 전압이 발생되는 Vo(3)를 배분하여 에러를 구하는데, Vo(3)가 정(+)전원을 발생시키는 경우는 도3의 경우와 동일하므로 상기 다출력 정(+)전원을 발생시키는 경우와 같이 출력전압을 저항으로 배분한 값과 기준전압(ref3)과 비교하여 에러를 구하고, 도6의 경우처럼 Vo(3)가 부(-)전원을 발생하는 경우는 출력전압과 기준전압(ref3)을 저항으로 배분하여 GND와 비교하여 에러를 구하여 PI 제어기를 동작시킨다. PI제어기를 제어하는데 필요한 에러는 출력 Vo(1), Vo(2), Vo(3)에서 생긴 에러가 모두 합하여 나타나게 되며 PI제어를 통해 N-MOSFET의 펄스폭을 조정하여 다음 출력을 발생시키는 제어기로 단지 1개의 PI 제어만이 필요하게 된다. N개의 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 부스트 컨버터의 경우 단순 비교기 N-1개와 1개의 PI제어기만 필요하게 되며 제어 구조가 1개의 출력을 발생시키는 부스트 컨버터와 복잡도가 비슷하다.

본 발명은 종래 기술의 단점을 보완한 제어 방법으로 비절연 다출력 부스트 컨버터로 제어 구조가 간단하다. 본 발명은 기존 다채널 부스트 컨버터가 각각의 제어에 의해 출력 전압을 발생시키는 방법을 개선하여, N개의 출력을 발생시키는 경우 N-1개의 비교기와 1개의 제어만을 필요로 하기 때문에 제어가 간단하다. 또한 기존의 방법이 각 채널의 제어를 채널별로 간섭이 없게 구성되어야하고 출력에 일정 전류 이상 공급하는 것을 방지하게 구성되어 CCM 모드로 넘어가지 않게 구성되어야 하는 등의 제어 구조가 복잡해지는 것이 생략되어 구현이 가능하다.

본 발명은 종래 기술의 단점인 N-MOSFET M1의 동작 주파수에 대한 출력측 P-MOSFET의 동작 주파수가 1/N으로 줄어들어 출력 리플이 크게 발생하는 단점을 개선하여 출력측 P-MOSFET의 동작 주파수가 N-MOSFET M1의 동작 주파수와 동일하게 구성되도록 구현하여 출력 리플을 줄일 수 있도록 구성되었다.

본 발명은 DCM 모드 및 CCM 모드에서도 잘 동작되므로 여러 개의 출력을 제어하면서도 하나의 출력을 발생시키는 경우의 부스트 컨버터와 비슷한 인덕터 전류의 파형을 가지고 동작한다.

도1은 SIMO(Single Inductor Multiple Output) 부스트 컨버터의 기본 구조이다.

도2는 종래의 제어구조에 대한 동작 타이밍도

도3은 본 발명을 설명하기 위한 비절연 다출력 부스트 컨버터의 개념 구성도

도4는 본 발명의 구동회로에 대한 동작 타이밍도 (3개의 출력을 발생시키는 경우)

도5는 부스트 컨버터의 동작 방법인 DCM 모드와 CCM 모드

도6은 본 발명 중 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 부스트 컨버터의 개념 구성도

도7은 본 발명 중 정(+)전원 1개와 부(-)전원 2개를 발생시키는 경우 동작 타이밍도

Claims (10)

1. 입력 전원으로 부터 공급된 전압을 승압시키기 위한 비절연 다출력 DC/DC 변환기에 있어서,

   전원으로부터 전력을 공급받아 내부에 에너지를 축적하여 공급되는 전압보다 높은 유도 전압을 생성하고 방출시키는 입력 전압에 연결된 인덕터로써 직렬 또는 병렬 및 직력 병렬 조합에 의해 구성되는 인덕터;

   상기 인덕터의 일단에 접속되어 인덕터에 에너지를 선택적으로 축적하기 위해 스위칭 동작을 하는 N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치(이후 N-MOSFET이라 함);

   상기 인덕터의 일단에 접속되고 출력 쪽의 일단에 접속되어 스위칭 동작에 의해 인덕터에 축적된 에너지를 출력 측에 전달하며, 출력의 개수만큼 인덕터에 병렬로 연결되고 각각의 출력 측에 연결되어 스위칭 동작을 하는 P-MOSFET 또는 P-MOSFET 대체 스위치(이하 P-MOSFET이라 함);

   상기 각각의 P-MOSFET에 연결되어 상기 인덕터에 충전된 에너지를 방출하여 승압된 전압을 출력할때 전류가 통과하는 각각의 출력 단자;

   상기 각각의 출력 단자에 연결되어 전압을 분배하여 비교기로 원하는 전압 값을 전달하기 위한 저항으로 각각의 출력 전압을 분배하여 각각의 결과를 전압 값으로 출력의 개수만큼 발생시키는 저항;

   상기 저항의 분배에 의해 전압 값을 받고 자체의 기준 값과 비교를 하여 받은 전압 값과 기준 값의 비교 결과를 제어 회로에 공급하는 비교기로 출력의 개수보다 1개 적은 개수로 이루어져 각각의 출력 값과 각각의 기준 값을 각각 비교하여 비교 결과를 제어 회로에 공급하는 비교기;

   상기 저항의 분배에 의해 전압 값을 받고 자체의 기준 값과 비교를 하여 비교 결과를 에러로 PI동작을 하는 PI 제어기;

   상기 인덕터의 양단에 연결되어 인덕터의 전류가 흐르지 않을 경우 ON 되어 공진으로 나타나는 인덕터 전류를 방지하는 역할을 하는 스위치(N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치)

   상기 인덕터에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지기;

   상기 비교기, PI 제어기, 전류 감지기의 신호를 받아 상기 N-MOSFET의 제어 신호를 발생시키며, 각각의 출력 P-MOSFET의 제어 신호를 발생시키며, 인덕터 양단의 스위치를 제어하는 제어 회로를 가진 비절연 다출력 승압 방식의 DC/DC 변환기
2. 청구항1에 있어서 청구항1의 N-MOSFET을 ON하여 청구항1의 인덕터에 에너지를 충전한 후 청구항1의 N-MOSFET OFF하는 동작;

   상기 N-MOSFET을 OFF 한 후 청구항1의 P-MOSFET을 각각 ON하여 상기 인덕터에 충전된 에너지를 출력 측에 원하는 만큼씩 전달하고 OFF하는 동작

   청구항1의 저항의 분배에 의한 각각의 전압 값과 각각의 자체 기준값을 가지고 청구항1의 비교기로 각각의 출력을 비교 하는 동작;

   상기 각각의 비교 값을 가지고 상기 각각의 P-MOSFET을 OFF시키는 동작을 하는 청구항1의 제어 회로에 의한 제어 동작으로 상기 각각의 P-MOSFET을 OFF하고 최후의 P-MOSFET은 청구항1의 PI 제어 회로와 청구항1의 전류 감지기의 신호를 받아 OFF하는 동작;

   상기 PI 제어 회로는 최후의 전압을 출력하는 곳에서 상기 저항의 분배에 의한 값과 자체 기준 값을 가지고 제어 동작을 하는 PI 제어 동작;

   상기 전류 감지기에 의해 감지된 전류 신호를 이용하여 상기 인덕터에 흐르는 공진 전류를 없게 하기 위해 청구항 1의 인덕터 양단에 있는 스위치를 동작시키는 제어 동작;

   상기 N-MOSFET을 상기 제어 회로에 의해 1회 ON하고 OFF하여 2채널 이상의 출력을 얻는 다채널 승압 방식의 DC/DC 변환기에 있어 상기 기술한 동작으로 다채널 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기
3. 청구항 1에 있어 청구항 1의 N-MOSFET 을 1회 ON, OFF 하고 2채널 이상의 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기로 출력보다 1개적은 개수의 비교기와 마지막 번째 출력을 발생시키며 다음 N-MOSFET의 ON 시간을 조정하기위해 마지막 번째 출력의 비교를 통해 얻어진 에러를 가지고 동작하는 1개의 PI 제어기를 가진 승압 방식의 DC/DC 변환기
4. 청구항 1에 있어 청구항 1의 PI 제어를 전류 제어 방식으로 하는 2채널 이상의 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기
5. 청구항 1에 있어 청구항 1의 PI 제어를 전압 제어 방식으로 하는 2채널 이상의 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기
6. 입력 전원으로 부터 공급된 전압을 승압시키기 위한 비절연 다출력 DC/DC 변환기에서 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 구조에 있어,

   전원으로부터 전력을 공급받아 내부에 에너지를 축적하여 공급되는 전압보다 높은 유도 전압을 생성하고 방출시키는 입력 전압에 연결된 인덕터로써 직렬 또는 병렬 및 직력 병렬 조합에 의해 구성되는 인덕터;

   상기 인덕터의 일단에 접속되어 인덕터에 에너지를 선택적으로 축적하기 위해 스위칭 동작을 하는 N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치(이후 N-MOSFET이라 함);

   상기 정(+)전원의 경우 인덕터의 일단에 접속되고 출력 쪽의 일단에 접속되어 스위칭 동작에 의해 인덕터에 축적된 에너지를 출력 측에 전달하며, 정(+)전원의 출력의 개수만큼 인덕터에 병렬로 연결되고 각각의 출력 측에 연결되어 스위칭 동작을 하는 P-MOSFET 또는 P-MOSFET 대체 스위치(이하 P-MOSFET이라 함);

   상기 부(-)전원의 경우 인덕터의 일단에 접속되고 커패시터의 일단에 접속되어 스위칭 동작에 의해 인덕터에 축적된 에너지를 커패시터 측에 전달하거나 상기 N-MOSFET이 ON시 축적된 에너지가 N-MOSFET을 통해 GND로 흐르는, 부(-)전원의 출력의 개수만큼 인덕터에 병렬로 연결되고 각각의 커패시터 측에 연결되어 스위칭 동작을 하는 P-MOSFET 또는 P-MOSFET 대체 스위치(이하 P-MOSFET이라 함);

   상기 각각의 정(+)전원 P-MOSFET에 연결되어 상기 인덕터에 충전된 에너지를 방출하여 승압된 전압을 출력할때 전류가 통과하는 각각의 출력 단자;

   상기 각각의 정(+)전원 출력 단자에 연결되어 전압을 분배하여 비교기로 원하는 전압 값을 전달하기 위한 저항으로 각각의 출력 전압을 분배하여 각각의 결과를 전압 값으로 정(+)전원의 출력의 개수만큼 발생시키는 저항;

   상기 각각의 부(-)전원의 경우 상기 P-MOSFET의 일단에 연결되고 다이오드 일단에 연결되어 상기 인덕터의 에너지를 충,방전하는 동작을 하는 커패시터;

   상기 각각의 부(-)전원의 경우 상기 커패시터 일단에 접속되고 GND쪽에 접속되어 있는 다이오드로 상기 인덕터에 축적된 에너지가 P-MOSFET의 ON시 커패시터를 통해 GND로 흐를 수 있도록 경로를 설정해주는 다이오드;

   상기 각각의 부(-)전원의 경우 상기 커패시터와 출력 쪽의 일단에 접속되는 다이오드로 상기 N-MOSFET과 상기 P-MOSFET ON시 출력과 커패시터의 전압 차이로 생기는 전류가 흐를 수 있도록 경로를 설정해주는 다이오드;

   상기 부(-)전원의 경우 상기 다이오드의 일단에 연결되어 부(-)전원을 발생시키는 각각의 출력 단자;

   상기 각각의 부(-)전원의 경우 상기 P-MOSFET과 상기 커패시터의 연결지점에 연결되어 커패시터에 원하는 충전을 알 수 있도록 배분 값을 전압 값으로 알 수 있는 저항;

   상기 정(+)전원과 부(-)전원의 경우 각각 상기 저항의 분배에 의해 전압 값을 받고 자체의 기준 값과 비교를 하여 받은 전압 값과 기준 값의 비교 결과를 제어 회로에 공급하는 비교기로 출력의 개수보다 1개 적은 개수로 이루어져 각각의 출력 값과 각각의 기준 값을 각각 비교하여 비교 결과를 제어 회로에 공급하는 비교기;

   상기 부(-) 전원의 경우 마지막 출력 단자에 연결되고 마지막 기준전압과의 배분으로 에러 전압을 발생시키는 저항;

   상기 정(+)전원의 경우 상기저항의 분배에 의해 전압 값을 받고 자체의 기준 값과 비교를 하여 비교 결과를 에러로 PI동작을 하는 PI 제어기;

   상기 부(-)전원의 경우 상기저항의 분배에 의해 전압 값을 받고 기저값(GND) 또는 자체의 정해진 기준전압 값과 비교를 하여 비교 결과를 에러로 PI동작을 하는 PI 제어기;

   상기 인덕터의 양단에 연결되어 인덕터의 전류가 흐르지 않을 경우 ON 되어 공진으로 나타나는 인덕터 전류를 방지하는 역할을 하는 스위치(N-MOSFET 또는 N-MOSFET 대체 스위치)

   상기 인덕터에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지기;

   상기 비교기, PI 제어기, 전류 감지기의 신호를 받아 상기 N-MOSFET의 제어 신호를 발생시키며, 각각의 출력 P-MOSFET의 제어 신호를 발생시키며, 인덕터 양단의 스위치를 제어하는 제어 회로를 가진 정(+)전원과 부(-)전원을 발생시키는 비절연 다출력 승압 방식의 DC/DC 변환기
7. 청구항6에 있어서 청구항6의 N-MOSFET을 ON하여 청구항1의 인덕터에 에너지를 충전한 후 청구항6의 N-MOSFET OFF하는 동작;

   상기 부(-)전원 발생의 경우 N-MOSFET을 ON할 경우 P-MOSFET도 ON하여 출력 측에 부(-)전원을 발생시키는 동작을 하며 N-MOSFET OFF시 P-MOSFET도 OFF하는 동작;

   상기 정(+)전원 발생의 경우 상기N-MOSFET을 OFF 한 후 청구항6의 P-MOSFET을 각각 ON하여 상기 인덕터에 충전된 에너지를 출력 측에 원하는 만큼씩 전달하고 OFF하는 동작;

   상기 부(-)전원 발생의 경우 상기 N-MOSFET을 OFF 한 후 청구항6의 P-MOSFET을 각각 ON하여 상기 인덕터에 충전된 에너지를 커패시터에 원하는 만큼씩 충전시키고 OFF하는 동작;

   상기 각각의 비교 값을 가지고 상기 각각의 P-MOSFET을 OFF시키는 동작을 하는 청구항6의 제어 회로에 의한 제어 동작으로 상기 각각의 P-MOSFET을 OFF하고 최후의 P-MOSFET은 청구항6의 PI 제어 회로와 청구항6의 전류 감지기의 신호를 받아 OFF하는 동작;

   상기 PI 제어 회로는 최후의 전압을 출력하는 곳에서 상기 저항의 분배에 의한 값과 자체 기준 값을 가지고 제어 동작을 하는 PI 제어 동작;

   상기 전류 감지기에 의해 감지된 전류 신호를 이용하여 상기 인덕터에 흐르는 공진 전류를 없게 하기 위해 청구항6의 인덕터 양단에 있는 스위치를 동작시키는 제어 동작;

   상기 N-MOSFET을 상기 제어 회로에 의해 1회 ON하고 OFF하여 2채널 이상의 정(+)전압 또는 부(-)전압 출력을 얻는 다채널 승압 방식의 DC/DC 변환기에 있어 상기 기술한 동작으로 다채널 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기
8. 청구항6에 있어 청구항6의 N-MOSFET 을 1회 ON, OFF 하고 2채널 이상의 정(+)전압 또는 부(-)전압 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기로 출력보다 1개적은 개수의 비교기와 마지막 번째 출력을 발생시키며 다음 N-MOSFET의 ON 시간을 조정하기위해 마지막 번째 출력의 비교를 통해 얻어진 에러를 가지고 동작하는 1개의 PI 제어기를 가진 승압 방식의 DC/DC 변환기
9. 청구항6에 있어 청구항6의 PI 제어를 전류 제어 방식으로 하는 2채널 이상의 정(+)전압 또는 부(-)전압의 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기
10. 청구항6에 있어 청구항 1의 PI 제어를 전압 제어 방식으로 하는 2채널 이상의 정(+)전압 또는 부(-)전압의 출력 전압을 얻는 승압 방식의 DC/DC 변환기