KR20050116450A - 전원변환장치 및 방법 - Google Patents

전원변환장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050116450A
KR20050116450A KR1020040041473A KR20040041473A KR20050116450A KR 20050116450 A KR20050116450 A KR 20050116450A KR 1020040041473 A KR1020040041473 A KR 1020040041473A KR 20040041473 A KR20040041473 A KR 20040041473A KR 20050116450 A KR20050116450 A KR 20050116450A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
load
value
power
circuit element
load characteristic
Prior art date
Application number
KR1020040041473A
Other languages
English (en)
Inventor
우종현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020040041473A priority Critical patent/KR20050116450A/ko
Priority to US11/018,310 priority patent/US7382115B2/en
Priority to CN200510004064XA priority patent/CN1707930B/zh
Publication of KR20050116450A publication Critical patent/KR20050116450A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 시스템의 전원을 변환하는 장치의 효율을 증대하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 부하부의 부하특성상태를 검출하는 부하상태변화검출부; 및
상기 부하상태변화검출부에서 검출된 값에 따라 상기 부하부의 미리 정한 회로소자의 값을 조정하는 조정부;를 포함한다.
또한 본 발명은 하나이상의 전원블럭을 통해 시스템 구성요소들이 동작하는 단계; 상기 시스템 구성요소중 하나이상의 구성요소에 대한 부하 특성을 체크하는 단계; 상기 부하특성이 미리 정한값 이하로 검출되는지를 체크하는 단계; 상기 체크결과 미리 정한값에 해당되는 경우에는, 상기 도출된 부하특성에 대한 구성요소가 속하는 전원블럭의 하나이상의 회로소자 값을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 회로소자값이 적용된 전원블럭이 동작되는 단계;를 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면, 변환기의 구성회로소자중 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값의 조정하여 DC-DC Converter의 효율을 높일 수 있다.

Description

전원변환장치 및 방법 {Apparatus for converting DC Power and method thereof}
본 발명은 시스템의 전원을 변환하는 장치의 효율을 증대하기 위한 것으로, 특히 특정부의 부하특성을 체크하여 효율이 나쁜 부하특성구간에 대해서는 미리 정한 회로소자값을 가변 조정하여 전원변환장치의 효율을 개선하기 위한 전원변환 장치 및 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 설명하면, 시스템에는 상기 시스템의 구성요소(예를들어 CPU등)에 전원 또는 신호등을 인가하는 전원블럭(예를들어 DC-DC Converter)이 하나이상 구성되며, 상기 구성요소중 특정구성요소(cpu등)의 부하특성(출력전류 또는 입력전류)구간에 따라 전원블럭의 효율의 차이가 급격하게 변한다.
따라서 상기 부하특성에 영향이 많은 하나이상의 회로소자값(예를들어 인덕터)을 가변 조정/적용하여, 상기 부하특성의 특정구간에 대한 전원효율을 개선할 수 있다.
이하 종래기술에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.
도면에서 보는바와 같이, 시스템을 제어하는 CPU, 전원(10) 및 디스플레이 수단인 LCD등이 버스 또는 데이터라인을 통해 서로 연결되어 있다.
상기 전원(Power Supply)(10)에는 일반적인 전원 소오스인 교류전압을 정류하는 AC Adaptor(20)와, 시스템에 내장되어 보조전원으로 사용되는 Battery(30) 및 상기 전원들과 연결되어 입력되는 DC전압을 승압 또는 강압하는 DC-DC Converter(40)을 포함한다.
즉, Notebook PC를 비롯한 대부분의 휴대형 기기는 전원 source인 AC Adapter 혹은 배터리로부터 시스템이 필요로 하는 전원종류를 얻기 위해 전원source의 승압 및 강압을 하기 위한 DC-DC Converter를 구비한다.
도 2는 종래 및 본 발명에 적용되는 전원블럭을 포함하는 시스템 블럭도이다.
도면에서 보는바와 같이, 입력전원인 AC전원을 DC전원으로 변환하는 AC Adaptor(20) 및 보조전원용 Battery((30)를 포함하며, 상기 전원은 Load S/W를 통해 선택적으로 스위칭되어 각각의 전원의 블럭(60)에 인가된다.
상기 각각의 전원블럭을 통해 시스템의 각 구성요소(CPU등)의 전원이 인가된다.
상기 도 2는 Notebook 시스템의 전원 블록도이며, 각각의 전원 block은 각기 다른 효율특성을 나타낸다. 이들 전원Block중 부하특성 변화량이 큰 CPU CORE 전원인 1.1V출력 Buck DC DC Converter(50)의 회로도를 도 3를 통해 나타낸다.
도면에서 보는바와 같이, Buck DC DC Converter(50)는 입력전원(Vi) 또는 전류원으로 동작할 Ci와, 상기 소스 입력단에 대해 출력단으로의 스위칭을 수행하는 복수개의 FET(50b,50c)와, 상기 스위칭수단를 제어하는 IC(50a) 및 전압원으로 사용될 인덕터(L)(50d)을 포함한다.
도 4는 상기 도 3의 인덕터(50d)를 자세히 나타낸 회로이며 입력단(1)과 출력단(2)이 고정되어 있다.
한편, 상기 도 3과 4와 같이 구성된 회로에 있어서, 구성회로의 효율은 다음과 같다.
이 구성회로의 손실부분에 영향을 주는 요소들을 정리하면 도 5와 같다.
도면에서 보는바와 같이, 입력 파라메터는 전압, 인덕터, FET, 커패시턴스 및 IC등의 회로소자들이 포함된다.
상기 회로소자들의 소자별 손실 부분중에서 가장 큰 영향을 주는 소자는 인덕터(Inductor)로 전체의 약40% 이상을 차지하며, 상기 인덕터 부분의 손실을 수식화 하면 아래와 같다.
Lloss = Io^2 * Rdc_L + (ILrpl/2)^2*Rac_L (Rdc_L: Inductor의 DCR, ILrpl: Inductor ripple current, Rac_L: Inductor의 ACR)
상기 관계식에 있어서, 인덕터의 손실은 권선 저항에 의한 손실과 코어 손실이 있다.
상기 손실에는 DC 저항, 표피효과, 히스테리시스 및 와전류 성분에 의한 손실이 있으며, 상기 손실은 손실원인에 따라 DC저항 성분에 의한 손실과, 출력 리플 전류에 대한 AC 저항 성분에 의한 손실로 나눌 수 있다.
Inductor Loss = Copper Loss + Core Loss
여기서 copper 손실은 DC 저항 성분 및 표피효과에 의한 저항 성분에 의한 손실을 나타내고, Core 손실은 와전류 손실 및 히스테리시스 손실로 이루어진다.
일반적인 강압형(Buck)DC-DC Converter에서 인덕터를 선정하는 수식을 살펴보면 다음 식과 같다.
상기 수학식 2 및 4에 나타난 바와 같이, 인덕터의 용량을 나타내는 L(Inductance)과 ILrpl과는 반비례하며, ILrpl과 인덕터 손실과는 제곱에 비례한 것을 알수 있다.
즉, L을 크게 할 수만 있다면 인덕터 손실을 줄일 수 있는 것이다. 물론 L을 키우면 상대적으로 Rdc_L과 Rac_L이 변하지만 상대적으로 ILrpl의 변화량이 훨씬크므로 인덕터에서의 손실개선 효과를 예상할 수 있다.
도 6은 상기 도 3의 종래 Converter에 대해 도 5의 각 회로소자들의 손실을 적용하여 시뮬레이션한 것을 나타낸 그래프이다. 즉, CPU DC-DC Converter 전체 부하영역에서의 효율 곡선이다.
도 6에서 보는바와 같이 전체 부하영역에서 80%이상의 효율을 보이나 부하(전류)가 작을때는 효율이 많이 떨어짐을 알수 있고, CPU 사용시의 실질적인 부하 영역인 0~2A 구간(특히 0-0.2A)에서의 효율이 나쁘다는 걸 알 수 있다.
즉, 전체 부하 영역(0-13.5A)에서 효율이 일정하지 않으며, 이는 부하영역별 손실이 달라진다는 것을 의미한다.
즉 CPU 부하가 클때와 작을때의 효율차이를 확인할 수 있는데, 도 5의 각각의 회로소자에 의한 손실 정도를 CPU 부하가 클때와 작을때를 도 10과 도 11를 참고하여 살펴본다.
도 10은 CPU부하가 작을때(예를들어 0.2A)의 인덕터에 의한 손실이 58.4%임을 나타내고 있고, 도 11은 CPU부하가 클때(예를들어 13A)의 인덕터에 의한 손실이 19.3%임을 나타내고 있다.
도면에서 보는바와 같이, 여러 손실요인 중 인덕터가 차지하는 비율이 가장크며, 부하가 작을수록 점점커져서 0.2A로 내려오면 58.4%이상임을 알 수 있다.
따라서 상기 인덕터에 의한 손실을 줄일 수 있다면 효율상승이 가능하다는 것을 추측할 수 있으며, 이를 위해서는 고정된 L값으로는 불가능하다.
본 발명은 DC-DC Converter의 효율을 높이기 위하여 구성회로소자중 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값의 조정이 가능하도록 인덕터 구조를 단일 탭 방식이 아닌 다중 탭 구조을 갖는 것을 제안한다.
또한 본 발명은 부하특성(예를들어 특정부위(cpu)의 전류값)의 변화량을 감지하는 검출회로를 구비 또는 기존 Feedback회로를 이용하여 이를 L값 조정부로 보내어 부하 특성별 L값 조정이 가능하게 하는것을 제안한다.
또한 본 발명은 효율이 좋은 부하특성 구간과 효율이 부하특성 구간을 구분하여 나쁜 구간에서는 L값을 조정하여 변환기의 효율을 높이고, 좋은 구간은 L값 조정을 하지 않는 방법을 제안한다.
본 발명의 전원변환장치 및 방법은, 본 발명은 상기 부하부의 부하특성상태를 검출하는 부하상태변화검출부; 및 상기 부하상태변화검출부에서 검출된 값에 따라 상기 부하부의 미리 정한 회로소자의 값을 조정하는 조정부;를 포함한다.
또한 본 발명은 하나이상의 전원블럭을 통해 시스템 구성요소들이 동작하는 단계; 상기 시스템 구성요소중 하나이상의 구성요소에 대한 부하 특성을 체크하는 단계; 상기 부하특성이 미리 정한값 이하로 검출되는지를 체크하는 단계; 상기 체크결과 미리 정한값에 해당되는 경우에는, 상기 도출된 부하특성에 대한 구성요소가 속하는 전원블럭의 하나이상의 회로소자 값을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 회로소자값이 적용된 전원블럭이 동작되는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 개괄적인 내용은 다음과 같다. 배터리를 이용하는 휴대기기에 있어 전원 변환장치의 효율은 휴대기기의 사용시간과 직결되는 문제이며, 소형/경량화를 중시하면서 배터리 사용시간을 늘리고자 하는 사용자 욕구와도 직접 관계된다.
따라서 DC_DC Converter의 효율을 높이기 위하여, 부하부의 특정부위의 부하특성(예를들어 CPU전류)을 체크하여, 상기 CPU전류가 일정이하(예를들어 0.2A)로 나타난 구간에서는 상기 변환기의 효율이 급격히 떨어지게 되는데, 이를 만회하기 위해서는 상기 변환기의 효율에 상대적으로 영향이 큰 특정회로소자값(예를들어 인덕터)의 인덕턴스가 변경되도록 TURN비를 가변조정할수 있는 장치와 방법에 대하여 설명하고자 한다.
도 7은 본 발명에 의한 DC-DC Convertor와, 상기변환기의 효율을 변경하기 위한 구성을 나타낸 블럭도이다.
도면에서 보는바와 같이, 입력단과 출력단 사이에 회로 소자를 포함하는 부하부(100)가 구성된 시스템에 있어서, 상기 부하부의 부하특성상태(예를들어 cpu전류값)를 검출하는 부하상태변화검출부(200); 및 상기 부하상태변화검출부에서 검출된 값에 따라 상기 부하부의 인덕터 회로소자의 값을 조정하는 조정부(300);를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 부하부의 부하특성상태인 제어부의 출력전류를 하나이상의 단계별 레벨로 부하상태변화검출부에서 검출하여, 상기 단계별 레벨에 대응하도록 조정부인 스위칭 수단에서 다중 탭 구조 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값을 조정하여, 상기 부하특성값의 특정구간에서의 변환기의 효율을 높일 수 있는 구성이다.
상기 도 7의 동작에서, 부하부의 부하특성상태인 제어부의 출력전류를 직접조정부로 입력하여 스위칭 수단에서 다중 탭 구조 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값을 조정하여, 상기 부하특성값의 특정구간에서의 변환기의 효율을 높일 수도 있을 것이다.
도 8은 다단자형 인덕터를 이용한 본 발명의 가변형 인덕터를 이용한 DC-DC Converter 구성회로이다.
본 발명인 도 8과, 종래 회로구성인 도 3과 다른점은 다음과 같다.
1) 다단형 인덕터(예를들어 3단자 구조)(100d)와, 2) 부하상태의 변화를 감지하며, 상기 감지된 부하특성값을 하나이상의 단계별 레벨로 설정 및 각각의 단계별 레벨간의 값을 정하는 것을 하나이상 수행하는 current 레벨 검출부(200) 및 3) current레벨 검출부에서 출력된 값에 따라 인턱터의 인덕턴스를 변화시키는 인덕턴스 절환 switch부(300)를 포함한다.
도 9는 상기 도 8의 인덕터(100d)를 자세히 나타낸 회로이며, 부하특성에 따라 인덕턴스 용량을 달리할 수 있도록 하는 다 단자(3 or 4 etc..)구조를 갖는 다중 탭 구조 인덕터이다.
상기 도 8 및 도 9와 다른도면을 인용하여 본 발명의 동작을 설명한다.
일반적으로 CPU CORE전원 설계구간이 0~13.5A이며, 상기 전체 설계구간 중 0.2A 부하시 current검출을 하도록 current 검출회로를 구성했다면, CPU부하가 0.2A 이상~13.5A 변화 구간에서는 최초 설정된 인덕터 용량이 0.5uH로 유지되며 그 효율특성은 도 10와 같고, 이때 0.2A에서의 인덕터 손실은 58.4%를 차지하고 이 부하에서의 효율은 71%를 나타내게 된다 (도 12).
한편, CPU사용량이 적어져 0.2A이하로 되는 순간 current검출회로(200)는 동작하여 가변 인덕턴스 switching부(300)로 출력신호를 보내 다단자형(3단자) 인덕터(100d)의 switch 절환을 해서 인덕턴스를 가변시키는 것이다.
즉, 권선수에 비례하여 인덕턴스는 결정되므로 인덕터의 권선수를 가변시켜 인덕턴스를 가변시킨다. 따라서 0.5Uh와 2uH로 설계된 3단자 구조의 인덕터는 절환시는 2Uh로 가변된다.
이를 기준으로 효율 및 손실을 비교하면, 도 13 및 도 14와 같이 변하며 인덕턴스를 바꾸기 전 보다 훨씬 개선되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 0.2A 이하 부하시 인덕턴스를 가변 시킴으로서 인덕터의 손실이 58.4%에서 30.8%로 줄었고 이 손실 부분이 줄면서 전체 효율 또한 71%에서 82.5%로 상승하는걸 확인할 수 있다. (도 11 및 도 13 도 14).
도 15는 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 1 흐름도이다.
도면에서 보는바와 같이, 하나이상의 전원블럭(도 2의 60)을 통해 시스템 구성요소들(예를들어 cpu등)이 동작한다. (S 1501).
상기 시스템 구성요소중 하나이상의 구성요소에 대한 부하특성(예를들어 전류값)을 체크한다. (S 1502).
상기 부하특성이 미리 정한값(예를들어 0.2A) 이하로 검출되는지를 체크한 결과, 미리 정한값에 해당되는 경우에는, 상기 도출된 부하특성(전류값)에 대한 구성요소 전원블럭(도 2의 50)의 하나이상의 회로소자 값(예를들어 인덕터)을 조정한다. (S 1504).
상기 조정된 회로소자값을 전원블럭에 적용하여 동작한다. (S 1505).
또한 상기 단계 S 1503에서 체크결과, 상기 부하특성이 미리 정한값(예를들어 0.2A) 이상인 경우에는 최초 설정된 회로소자값을 이용하여 전원블럭을 동작한다. (S 1506).
도 16은 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 2 흐름도이다.
하나이상의 회로소자에 각각 설정된 부하값(예를들어 인덕터값) 및 그에 대응하는 제 1 시정수를 적어도 하나이상 이용하여 전원변환시스템(도 2의 50)이 동작한다. (S 1601).
상기 전원변환시스템의 부하특성(예를들어 CPU전류값)을 하나이상 체크한다. (S 1502).
상기 체크결과 부하특성이 변경된 경우에는, 상기 변화된 부하특성 크기에 대응하여 하나이상의 회로소자값(예를들어 인덕터값) 및 그에 대응하는 시정수중 하나이상을 변경한다. (S 1503, S 1504).
상기 변경한 회로소자값 및 제 2 시정수중 하나이상을 이용하여 전원변환시스템이 동작된다. (S 1505).
도 17은 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 3 흐름도이다.
하나이상의 회로소자(예를들어 인덕터, 커패시터등)를 포함하는 복수의 전원블럭(도 2의 60)이 시스템(예를들어 노트북 PC)에 구성된다. (S 1701).
상기 전원블럭중 하나이상의 부하특성(예를들어 CPU 전류값)을 체크한다. (S 1702).
상기 체크한 전원블럭의 부하특성이 변경된 경우에는, 상기 변경된 부하특성이 미리 설정한 범위(예를들어 0.2A 이하)에 해당하는가를 판단한다. (S 1703).
상기 판단결과, 전원블럭의 부하특성 변화량을 하나이상의 단계별 레벨로 설정 한다. (S 1705).
상기 설정한 단계별 레벨에 대응하여 특정소자값 및 시정수를 각각 조정하는하나이상 조정한다. (S 1706).
상기 조정된 값을 적용하여 시스템을 동작하고(S 1707), 만약 상기 단계 S 1703 및 S 1704의 경우에서 부하특성이 변경되지 않았거나, 변경된 경우에도 변경된 부하특성이 미리 정한 변경값에 해당되지 않는 경우에는 최초 설정된 회로 소자값에 의해 시스템이 동작한다. (S 1708).
상기한바와 같이, 본 발명은 특정부의 부하특성을 체크하여 효율이 나쁜 부하특성구간에 대해서는 미리 정한 회로소자값을 가변 조정하여 전원변환장치의 효율을 개선하기 위한 전원변환 장치 및 방법에 관한 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 변환기의 구성회로소자중 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값의 조정하여 DC-DC Converter의 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 효율이 좋은 부하특성 구간과 효율이 부하특성 구간을 구분하여 나쁜 구간에서는 L값을 조정하여 변환기의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도
도 2는 종래 및 본 발명에 적용되는 전원블럭을 포함하는 시스템 블럭도
도 3은 Buck DC DC Converter의 회로도
도 4는 상기 도 3의 인덕터를 자세히 나타낸 회로
도 5는 구성회로의 손실부분에 영향을 주는 회로소자
도 6은 상기 도 3의 종래 Converter에 대해 도 5의 각 회로소자들의 손실을 적용하여 시뮬레이션한 것을 나타낸 그래프
도 7은 본 발명에 의한 DC-DC Convertor와, 상기변환기의 효율을 변경하기 위한 구성을 나타낸 블럭도
도 8은 다단자형 인덕터를 이용한 본 발명의 가변형 인덕터를 이용한 DC-DC Converter 구성회로
도 9는 상기 도 8의 인덕터(100d)를 자세히 나타낸 회로
도 10은 CPU부하가 작을때의 인덕터에 의한 손실이 58.4%임을 나타내는 도면.
도 11은 CPU부하가 클때의 인덕터에 의한 손실이 19.3%임을 나타내는 도면.
도 12는 0.2A에서의 인덕터 손실은 58.4%를 차지하고 이 부하에서의 효율은 71%를 나타낸 도면
도 13 및 도 14는 인덕턴스를 변경하여 효율이 개선된 것을 나타내는 도면.
도 15는 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 1 흐름도
도 16은 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 2 흐름도
도 17은 본 발명에서 특정회로소자값을 변경하여 변환기의 효율을 높이기 위한 방법을 나타낸 제 3 흐름도

Claims (15)

  1. 입력단과 출력단 사이에 회로 소자를 포함하는 부하부가 구성된 시스템에 있어서,
    상기 부하부의 부하특성상태를 검출하는 부하상태변화검출부; 및
    상기 부하상태변화검출부에서 검출된 값에 따라 상기 부하부의 미리 정한 회로소자의 값을 조정하는 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원변환장치.
  2. 입력단과 출력단 사이에 회로 소자를 포함하는부하부가 구성된 시스템에 있어서,
    상기 부하부의 부하특성의 변화량을 입력받아 상기 부하부의 미리 정한 회로소자의 값을 조정하는 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원변환장치.
  3. 제 1항에 있어서, 부하부의 부하특성상태는 제어부의 출력전류를 검출하여 판단하는 것을 특징으로 하는 전원변환장치.
  4. 제 3항에 있어서, 부하부의 부하특성상태인 제어부의 출력전류가 미리정한 값 이하로 되는 경우에, 조정부에 의해 미리 정한 특정소자값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원변환장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 부하상태변화검출부에서 검출되는 부하특성값은 하나이상의 단계별 레벨로 구분될 수 있는 것을 특징으로 하는 전원변환장치.
  6. 제 5항에 있어서, 하나이상의 레벨로 구분된 부하특성상태에 대응하여 부하의 특정소자를 각각 다르게 제어하는 것을 특정으로 하는 전원변환장치.
  7. 제 6항에 있어서, 특정 회로소자는 인덕터이며, 상기 검출되는 부하 레벨에 대응하여 스위칭 수단을 사용하여 인덕턴스값을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
  8. 제 7항에 있어서, 인덕터의 turn비를 가변하여 L(Inductance)값의 조정이 가능하도록 인덕터 구조를 단일 탭 방식이 아닌 다중 탭 구조을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
  9. 하나이상의 전원블럭을 통해 시스템 구성요소들이 동작하는 단계;
    상기 시스템 구성요소중 하나이상의 구성요소에 대한 부하 특성을 체크하는 단계;
    상기 부하특성이 미리 정한값 이하로 검출되는지를 체크하는 단계;
    상기 체크결과 미리 정한값에 해당되는 경우에는, 상기 도출된 부하특성에 대한 구성요소가 속하는 전원블럭의 하나이상의 회로소자 값을 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 회로소자값이 적용된 전원블럭이 동작되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  10. 하나이상의 회로소자에 각각 설정된 부하값 및 그에 대응하는 제 1 시정수를 적어도 하나이상 이용하여 전원변환시스템이 동작하는 단계;
    상기 전원변환시스템의 부하특성을 하나이상 체크하는 단계;
    상기 체크결과 부하특성이 변경된 경우에는, 상기 변화된 부하특성에 대응하여 하나이상의 회로소자값 및 그에 대응하는 시정수중 하나이상을 변경하는 단계; 및
    상기 변경한 회로소자값 및 제 2 시정수중 하나이상을 이용하여 전원변환시스템을 동작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 변화된 부하특성에 의해 시스템의 효율을 개선하기 위해 인덕터값을 변경하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  12. 하나이상의 회로소자를 포함하는 복수의 전원블럭이 시스템에 구성되는 단계;
    상기 전원블럭중 하나이상의 부하특성을 체크하는 단계;
    상기 체크한 전원블럭의 부하특성이 변경된 경우에는, 상기 변경된 부하특성이 미리 설정한 범위에 해당하는 가를 판단하는 단계;
    상기 판단결과, 변경된 부하특성이 미리 정한 변경값에 해당되는 경우에는 상기 전원블럭을 구성하는 하나이상의 회로소자값을 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 값을 적용하여 시스템을 동작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  13. 제 12항에 있어서, 전원블럭의 부하특성 변화량을 하나이상의 단계별 레벨로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  14. 제 13항에 있어서, 하나이상의 단계로 설정된 부하특성 변화량에 대응하여 특정소자값을 각각 조정하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  15. 제 12항에 있어서, 변경된 부하특성이 미리 정한 변경값에 해당되지 않는 경우에는 최초 설정된 회로 소자값에 의해 시스템이 동작하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
KR1020040041473A 2004-06-07 2004-06-07 전원변환장치 및 방법 KR20050116450A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040041473A KR20050116450A (ko) 2004-06-07 2004-06-07 전원변환장치 및 방법
US11/018,310 US7382115B2 (en) 2004-06-07 2004-12-22 Apparatus for converting DC power and method of the same
CN200510004064XA CN1707930B (zh) 2004-06-07 2005-01-07 直流电源转换装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040041473A KR20050116450A (ko) 2004-06-07 2004-06-07 전원변환장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050116450A true KR20050116450A (ko) 2005-12-13

Family

ID=35446959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040041473A KR20050116450A (ko) 2004-06-07 2004-06-07 전원변환장치 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7382115B2 (ko)
KR (1) KR20050116450A (ko)
CN (1) CN1707930B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2879373A1 (fr) * 2004-12-14 2006-06-16 St Microelectronics Sa Autoajustement de cellules rc dans un circuit
JP5034399B2 (ja) * 2006-09-15 2012-09-26 富士電機株式会社 スイッチングレギュレータ
US20090190381A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Tsung-Chun Chen Method of modulating power supply conversion efficiency curve
CN106059297B (zh) * 2016-06-12 2019-05-21 深圳市华星光电技术有限公司 直流电压转换电路
JP6774884B2 (ja) * 2017-01-27 2020-10-28 富士通株式会社 電源装置及び電源装置の制御方法
CN111937285B (zh) * 2018-03-28 2023-11-17 株式会社村田制作所 电压转换器
CN108646207B (zh) * 2018-05-31 2020-02-18 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 直流电流测量装置电流阶跃标准源试验装置和试验方法
US11329542B2 (en) * 2019-03-01 2022-05-10 Sharp Kabushiki Kaisha Switching regulator
US11502603B2 (en) * 2019-06-25 2022-11-15 Intel Corporation Magnetic sensing scheme for voltage regulator circuit
CN114503417A (zh) * 2019-10-22 2022-05-13 华为技术有限公司 一种转换电路和电感

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2897352A (en) * 1954-08-16 1959-07-28 Cgs Lab Inc System using magnetized controllable inductor operated stepwise to control frequency and the like
EP0238516A1 (de) * 1985-09-13 1987-09-30 Hasler AG Elektrischer leistungswandler
JP3389524B2 (ja) * 1999-02-23 2003-03-24 松下電器産業株式会社 スイッチングレギュレータ、ｄｃ／ｄｃ変換器、およびスイッチングレギュレータを備えたｌｓｉシステム
CN100337171C (zh) 2002-05-16 2007-09-12 广达电脑股份有限公司 双频脉波宽度调制稳压装置
JP3717492B2 (ja) * 2003-04-16 2005-11-16 ローム株式会社 電源装置
JP4287851B2 (ja) * 2004-10-28 2009-07-01 Ｔｄｋ株式会社 スイッチング電源用制御装置およびスイッチング電源

Also Published As

Publication number Publication date
US20050270002A1 (en) 2005-12-08
US7382115B2 (en) 2008-06-03
CN1707930A (zh) 2005-12-14
CN1707930B (zh) 2010-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leung et al. Dynamic hysteresis band control of the buck converter with fast transient response
US9658635B2 (en) Charge pump with temporally-varying adiabaticity
TWI484742B (zh) Ｄｃ／ｄｃ轉換器、便攜式電腦以及半導體晶片
US20180006554A1 (en) Charge pump timing control
EP1926199B1 (en) Buck converter with inductor pre-energizing
JP3254199B2 (ja) インダクタ電流検出器を備えるｄｃ−ｄｃコンバータ及びその調整方法
US8183848B2 (en) Switching regulator and constant frequency compensating circuit for fixing operating frequency
EP3244524B1 (en) Power converter and control method thereof
US10673331B2 (en) Circuit with reduced light load power dissipation and a method thereof
JP4967526B2 (ja) 電源装置の制御回路、電源装置及びその制御方法
US9484816B2 (en) Controllable on-time reduction for switching voltage regulators operating in pulse frequency modulation mode
US8305051B2 (en) AC-DC switching power converters with frequency variation in response to load changes
JPWO2005109618A1 (ja) 共振型スイッチング電源装置
US20060255777A1 (en) Apparatus and method for improving voltage converter low load efficiency
CN107834847A (zh) 一种开关电路的控制电路及控制方法、开关电源电路
CN108631590A (zh) 电压变换器及其控制器和控制方法
KR20050116450A (ko) 전원변환장치 및 방법
TW201919317A (zh) 轉換器及其驅動及控制方法
US6646450B2 (en) Method and apparatus for near losslessly measuring inductor current
EP2251966B1 (en) DC-DC converter with discontinuous and continuous conduction modes
US10122260B2 (en) Switched-mode power converter with a current limit circuit
CN108684211A (zh) 具有辅助电流源的开关模式电源
CN109672322B (zh) 开关变换器的检测电路和控制电路
TW201712350A (zh) 量測裝置、電壓調整器模組及實現最佳化ａｖｐ的方法
US20210036623A1 (en) Two-stage step-down converter

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application