KR20060121854A - 계단식 벅 스테이지를 갖는 전력 전달 시스템 및 전력 전달방법 - Google Patents

계단식 벅 스테이지를 갖는 전력 전달 시스템 및 전력 전달방법 Download PDF

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

마이크로프로세서 또는 그 밖의 ASIC에서 사용되는 전력 전달 시스템. 상기 전력 전달 시스템은 직렬로 연결된 다수의 계단식 벅 스테이지를 포함하고, 여기서, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 마지막 벅 스테이지는 상기 다수의 계단식 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공한다. 듀티 사이클 제어기는 상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 각 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어한다. 상기 듀티 사이클 제어기는, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지의 듀티 사이클을 1로 설정한다.

Description

계단식 벅 스테이지를 갖는 전력 전달 시스템 및 전력 전달 방법{POWER DELIVERY SYSTEM HAVING CASCADED BUCK STAGES}
본 발명은 일반적으로 집적회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마이크로 프로세서 및 그 밖의 주문형 집적회로(ASIC)에 사용되는 계단식 벅 스테이지(cascaded buck stage)를 갖는 전력 전달 시스템에 관한 것이다.
도 1은 마이크로프로세서에 사용되는 통상의 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(10)(single-stage buck power delivery system)을 도시하고 있다. 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(10)은 정확한 공급 전압을 전달하기 위해 마이크로프로세서(14)에 가까이 위치하는 전압 레귤레이터 모듈(Voltage Regulator Module: VRM)(12)을 포함한다. VRM(12)은 병렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널(interleaved synchronous buck channels)(16)을 포함한 단일-스테이지 벅을 포함한다. 입력 전압(Vin)은 통상적으로 12V+/-15%의 사전 조정된 버스 전압 또는 6 내지 24V의 배터리 전압이고, 출력 전압(Vo)은 0.x 내지 1.xV의 프로세 서 전압이다. 대부분의 현재 VRM은 200KHz 내지 300KHz의 스위칭 주파수 범위에서 동작된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 벅 채널(16)은, 일반적으로 전계 효과 트랜지스터 또는 그 밖의 적합한 스위칭 장치를 사용하여 구현되는 한 쌍의 스위치(SW1, SW2)를 포함한다. 스위치(SW1, SW2)의 개폐는 출력 전압(Vo)에 기반한 주지된 방식으로 스위치(SW1, SW2)의 듀티 사이클을 조정하는 듀티 사이클 제어기(18)에 의해 제어된다. 각각의 벅 채널(16)은 또한 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 포함한다. 이러한 형태의 단일-스테이지 벅의 동작은 잘 알려져 있으므로 더 이상 상세하게 기재하지 않는다.
통상적으로, VRM(12)은 높은 입력 전압(Vin) 및 낮은 출력 전압(Vo)의 사용으로 인해 매우 작은 듀티 사이클(듀티 사이클 D = Vo/Vin)로 동작한다. 이것은, 짧은 시간 동안에 스위칭되는 스위치(SW1)에서의 상당한 스위칭 손실과, 매우 긴 시간 동안에 스위칭되는 스위치(SW2)에서의 큰 컨덕션 손실로 인해, 실질적인 전력 손실을 초래한다.
마이크로프로세서는 계속해서 보다 낮은 전압, 보다 높은 전류, 및 보다 높은 전류 슬루 레이트(current slew rate)로 동작하도록 설계되고 있다. 출력 커패시턴스의 과도한 증가없이 보다 엄격한 과도 조건을 만족시키기 위해, VRM의 스위칭 주파수는 출력 인덕턴스를 감소시키고 제어 루프 대역폭을 증가시켜 보다 빠른 과도 응답을 달성하도록 증가될 필요가 있다. 그러나, 스위칭 손실이 스위칭 주파수에 직접적으로 비례하기 때문에, 스위칭 주파수 증가에 따른 부정적인 영향으로 VRM 효율을 감소시킨다(즉, 보다 높은 전력 손실). 이에 따라, 증가된 스위칭 주파수에서 VRM의 전력 손실을 줄이기 위한 상당한 노력이 이루어지고 있다.
본 발명은 계단식 벅 스테이지를 이용한 2-스테이지 전력 전달 시스템을 제공한다. 높은 입력 대 출력 전압 비율에 대해, 각각의 계단식 벅 스테이지는 단일-스테이지 벅에서보다 훨씬 더 낮은 전체 전력 손실을 가져오는 적절한(즉, 보다 큰) 듀티 사이클을 갖는다. 배터리로 전력을 공급하는 랩탑과 같은 보다 낮은 입력 대 출력 전압 비율을 필요로 하는 용도를 위해, 본 발명의 계단식 벅 배열은 의사 단일-스테이지(quasi-single-stage) 모드로 동작할 수 있고, 여기서, 제1 벅 스테이지는 입력 필터로 동작한다.
제1 양태에서, 본 발명은, 직렬로 연결된 다수의 계단식 벅 스테이지(cascaded buck stages)(104, 106) - 여기서, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 마지막 벅 스테이지(106)는 상기 다수의 계단식 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공함 - 및 상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 각 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하기 위한 듀티 사이클 제어기(110) - 여기서, 상기 듀티 사이클 제어기(110)는, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클을 1로 설정함 - 를 포함하는 전력 전달 시스템을 제공한다.
제2 양태에서, 본 발명은, 다수의 계단식 벅 스테이지(104, 106)를 직렬로 연결하는 단계 - 여기서, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 마지막 벅 스테이지(106)는 상기 다수의 계단식 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공함 - 및 상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 각 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하는 단계 - 여기서, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정됨 - 를 포함하는 전력 전달 방법을 제공한다.
제3 양태에서, 본 발명은, 직렬로 연결된 제1 및 제2 계단식 벅 스테이지(cascaded buck stages)(104, 106) - 여기서, 상기 제2 벅 스테이지(106)는 상기 제1 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공함 - 및 상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하기 위한 듀티 사이클 제어기(110) - 여기서, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클은 1로 설정되고, 상기 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 상기 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 높은 경우, 상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클은 1보다 더 작은 값으로 설정됨 - 를 포함하는 의사 단일-스테이지 전력 전달 시스템을 제공한다.
본 발명의 상기한 특징 또는 그 밖의 특징들은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 여러 양태들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널을 포함한 종래 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템을 도시한 도면.
도 4는 도 1 및 도 2의 단일-스테이지 및 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템에 대한 전력 손실 비교를 도시한 도면.
도 5는 의사 단일-스테이지 모드로 동작하는 도 2의 전력 전달 시스템을 도시한 도면.
도 6은 도 1, 도 2 및 도 5의 단일-스테이지, 2-스테이지 및 의사 단일-스테 이지 전력 전달 시스템에 대한 전력 손실 비교를 도시한 도면.
상기 도면들은 본 발명의 개략도일 뿐이며 특정한 요건을 표현하도록 의도된 것이 아니라는 것을 알아야 한다. 상기 도면들은 본 발명의 대표적인 양태만을 도시한 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하도록 고려되지 않아야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템(100)을 도시하고 있다. 2개의 계단식 벅 스테이지를 포함한 것으로 후술되지만, 청구된 것과 같은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한, 2개 이상의 벅 스테이지가 계단식으로 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다. 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템(100)은 직렬로 연결된 제1 벅 스테이지(104) 및 제2 벅 스테이지(106)의 계단식 배열로 구성된 VRM(102)을 포함한다. 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템(100)은, 제1 벅 스테이지(104)의 입력에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여, 제2 벅 스테이지(106)의 출력 전압(Vo)을 제공하도록 동작한다. 제1 벅 스테이지(104) 및 제2 벅 스테이지(106) 모두는 병렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널(108)을 포함한다. 입력 전압(Vin)은 통상적으로 12V+/-15%의 사전 조정된 버스 전압 또는 6 내지 24V의 배터리 전압이고, 출력 전압(Vo)은 0.x 내지 1.xV의 프로세서 전압이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 벅 스테이지(104, 106) 내의 각각의 벅 채널(108)은, 일반적으로 전계 효과 트랜지스터 또는 그 밖의 적합한 스위칭 장치를 사용하여 구현되는 한 쌍의 스위치(SW1, SW2)를 포함한다. 제1 및 제2 벅 스테이지(104, 106) 내의 각각의 벅 채널(108)은 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 더 포함한다. 제1 벅 스테이지(104)는 주지된 방식으로 그 입력에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 그 출력에서 중간 전압(Vint)을 제공하도록 동작하며, 여기서 Vin > Vint 이다. 제2 벅 스테이지(106)도 역시 주지된 방식으로 제1 벅 스테이지(104)에 의해 출력된 중간 전압(Vint)에 응답하여 그 출력에서 출력 전압(Vo)을 제공하도록 동작하며, 여기서 Vin > Vint > Vo 이다.
제1 및 제2 벅 스테이지(104, 106) 내의 스위치(SW1, SW2)의 개폐는 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 제어된다. 특히, 듀티 사이클 제어기(110)는 제1 듀티 사이클 신호(D1)를 통해 제1 벅 스테이지(104) 내의 스위치(SW1, SW2)를 제어하고, 제2 듀티 사이클 신호(D2)를 통해 제2 벅 스테이지(106) 내의 스위치(SW1, SW2)를 제어한다.
도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 벅 스테이지(104, 106)는 각각 듀티 사이클(D1, D2)로 동작된다. 도 3에서, 제1 벅 스테이지(104)는 단일 벅 채널(108)을 포함한 것으로 도시된 반면, 제2 벅 스테이지(106)는 병렬로 배열된 한 쌍의 인터리브된 동기식 벅 채널(108)을 포함한 것으로 도시되어 있다. 도 3(또는 도5)에는 도시되지 않았지만, 듀티 사이클(D1, D2)은 도 2에 도시된 것과 같이 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 제공된다. 통상적으로, 듀티 사이클(D1)은 Vint/Vin 으로 주어지고, 듀티 사이클(D2)은 Vo/Vint 으로 주어진다. 이로 인해, D1 및 D2는 모두 도 1의 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(10)의 듀티 사이클(D)보다 더 크다. 보다 큰 듀티 사이클로 인해, 제1 및 제2 벅 스테이지(104, 106) 내의 각각의 스위치(SW1, SW2)는 (도 1의 단일-스테이지 벅에 비해) 보다 낮은 전류 스트레스 및/또는 보다 낮은 전압 스트레스를 가질 수 있으며, 이는 스위칭 전력 손실의 감소를 가져온다.
실제로, D1 및 D2 모두는 출력 전압 정규화(regulation)를 유지하기 위해 변경될 수 있다. 대안적으로, 일부 설계에서는, D1 또는 D2 중 하나는 고정값으로 유지하고, 다른 하나의 듀티 사이클이 출력 전압 정규화를 유지하도록 변경될 수 있다. 부가적으로, 다른 설계에서는, D1과 D2가 동일하도록 단일 소스로부터 D1 및 D2가 발생될 수 있다. 이러한 경우에, D1 = D2 = (Vo/Vin)1/2이다. 동일한 입력 및 출력 전압을 갖는 단일-스테이지 벅의 듀티 사이클 D(즉, D = Vo/Vin)과 비교하여, 2-스테이지 계단식 벅의 스위치 듀티 사이클이 항상 더 크며, 이로 인해, 보다 낮은 스위칭 전력 손실을 가져올 수 있다.
도 1 및 도 2의 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(10)과 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템(100)에 대한 각각의 전력 손실 비교가 도 4에 도시되어 있다. 특히, 도 4는, Vo = 1V, Io(출력 전류) = 100A, 및 Fs(스위칭 주파수) = 1MHz 인 경우에, 종래 기술의 단일-스테이지 벅과 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅에 대한 입력 전압 대 전체 장치 전력 손실의 그래프를 제공한다. 도시된 바와 같이, (예로, 약 9V의 임계 전압(VT) 보다 더 큰 입력 전압에서) 높은 입력 대 출력 전압 비율에 대해, 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅에 대한 전체 장치 전력 손실이 종래 기술의 단일-스테이지 벅에 대한 것보다 더 낮다. 본 명세서에서 기술된 것과 같이, 임계 전압(VT)은 도 4에서의 교차점에 대응하는 것을 알아야 한다.
(예로, 약 9V의 임계 전압(VT) 보다 더 낮은 입력 전압에서) 보다 낮은 입력 대 출력 전압 비율에서는, 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅을 사용하는 것이 단일-스테이지 벅에 비해 보다 큰 전체 장치 전력 손실을 초래하는 것을 도 4에서 볼 수 있다. 따라서, 낮은 입력 대 출력 전압 비율에서 전력 손실을 줄이기 위해, 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅은 도 5에 도시된 것과 같은 의사 단일-스테이지 구조(100')로 동작될 수 있다. 이것은 듀티 사이클 제어기(110)(도 2)를 이용하여 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클(D1)을 1로 설정함으로써 달성된다. 결과적으로, 제1 벅 스테이지(104)의 스위치(SW1)는 항상 온(on)이고, 대응하는 스위치(SW2)는 항상 오프(off)가 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치(SW1)(항상 온(on))는 레지스턴스(R)에 상당한다. 이러한 문맥에서, 제1 벅 스테이지(104)는 의사 단일-스테이지 구조 하에서 입력 필터로서 동작하고, 전력 전달 시스템에 대한 입력 필터를 줄일 수 있다. 도 5에 도시된 의사 단일-스테이지 구조에서, 제2 벅 스테이지 (106)는 여전히 듀티 사이클(D2)로 동작한다는 것을 알아야 한다.
낮은 입력 대 출력 전압 비율에서, 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클(D1)을 1로 설정함으로써, 제1 벅 스테이지(104) 내의 스위치(SW1, SW2)의 동작으로 인해, 스위칭 손실이 없어진다. 이러한 문맥에서, 본 발명의 의사 단일-스테이지 구조는 낮은 입력 대 출력 전압 비율에서 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 5의 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(10), 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템(100) 및 의사 단일-스테이지 벅 전력 전달 시스템(100')에 대한 전력 손실 비교가 도 6에 도시되어 있다. 위에서 상세히 언급한 바와 같이, (예로, 약 9V의 임계 전압(VT) 보다 더 큰 입력 전압에서) 높은 입력 대 출력 전압 비율에 대해, 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅에 대한 전체 장치 전력 손실은 종래 기술의 단일-스테이지 벅에 대한 것보다 더 낮다. 그러나, (예로, 약 9V의 임계 전압(VT) 보다 더 낮은 입력 전압에서) 낮은 입력 대 출력 전압 비율에서는, 계단식 벅에 대한 전력 손실이 종래 기술의 단일-스테이지 벅에 대한 전력 손실보다 더 크다. 낮은 입력 대 출력 전압 비율에 대해, 2-스테이지 계단식 벅의 듀티 사이클(D1)을 조정함으로써, 전력 손실은 종래 기술의 단일 벅에 대한 전력 손실보다 약간 더 높은 레벨로 실질적으로 감소된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 듀티 사이클 제어기(110)는 입력 전압(Vin) 및 출력 전압(Vo)을 모두 수신하고, 결과로서 생성되는 입력 대 출력 전압 비율에 기반하여 듀티 사이클(D1, D2)을 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 주어진 출력 전압(Vo)에 대해, 입력 전압(Vin)의 값에 따라 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 듀티 사이클(D1)이 조정될 수 있다. 상세히 말하면, 임계 전압(VT)보다 더 낮은 입력 전압에 대해서는, 듀티 사이클(D1)이 1로 설정될 수 있고, 임계 전압(VT)보다 더 높은 입력 전압에 대해서는, 듀티 사이클(D1)이 D2와 동일하거나 또는 다른 적절한 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 2-스테이지 계단식 벅 전력 전달 시스템은 넓은 범위의 입력 대 출력 전압 비율에 대해 사용될 수 있다. 보다 포괄적인 개념에서, 소정의 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 낮은 입력 대 출력 전압 비율에 대해 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 듀티 사이클(D1)이 1로 설정되고, RT보다 더 높은 입력 대 출력 전압 비율에 대해 듀티 사이클(D1)은 D2와 동일하거나 다른 적절한 값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에 대한 전술한 설명은 단지 예시를 위한 것이고, 본 발명을 제한하도록 의도된 것은 아니며, 명백히 많은 변형 및 수정이 가능하다. 예를 들면, 다중-스테이지 계단식 벅 구조(즉, 2 이상의 스테이지를 갖는 벅 구조)에서, 낮은 입력 대 출력 전압 비율에서의 전력 손실을 줄이기 위해, 첫 번째 스테이지가 듀티 사이클 D = 1로 동작될 수 있다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에서 정의된 것과 같은 본 발명의 범위 안에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (20)

  1. 전력 전달 시스템(100)으로서,
    직렬로 연결된 다수의 계단식 벅 스테이지(cascaded buck stages)(104, 106) - 여기서, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 마지막 벅 스테이지(106)는 상기 다수의 계단식 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공함 - 및
    상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 각 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하기 위한 듀티 사이클 제어기(110) - 여기서, 상기 듀티 사이클 제어기(110)는, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클을 1로 설정함 - 를 포함하는 전력 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 계단식 벅 스테이지(104, 106)의 각각은 병렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널(interleaved synchronous buck channels)(108)을 포함하는 전력 전달 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 벅 채널(108)은 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 포함하고, 상기 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 첫 번째 벅 스테이지의 상기 제1 스위치(SW1)는 항상 온(on)이고, 상기 제2 스위치(SW2)는 항상 오프(off)인 전력 전달 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어기(110)에 의해 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)는 입력 필터로서 동작하는 전력 전달 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어기(110)는, 상기 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 상기 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 높은 경우, 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클을 1보다 더 작은 값으로 설정하는 전력 전달 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    2개의 계단식 벅 스테이지(104, 106)가 직렬로 연결되는 전력 전달 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 전압(Vin)은 약 12V의 버스 전압 또는 6 내지 24V의 배터리 전압을 포함하고, 상기 출력 전압(Vo)은 0.x 내지 1.xV의 전압인 전력 전달 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 1MHz의 스위칭 주파수에서 동작되는 전력 전달 시스템.
  9. 전력 전달 방법으로서,
    다수의 계단식 벅 스테이지(104, 106)를 직렬로 연결하는 단계 - 여기서, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 마지막 벅 스테이지(106)는 상기 다수의 계단식 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전 압(Vo)을 제공함 - 및
    상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 각 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하는 단계 - 여기서, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 다수의 계단식 벅 스테이지의 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정됨 - 를 포함하는 전력 전달 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 계단식 벅 스테이지(104, 106)의 각각은 병렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널(108)을 포함하는 전력 전달 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각각의 벅 채널(108)은 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 포함하고, 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 첫 번째 벅 스테이지의 상기 제1 스위치(SW1)는 항상 온(on)이고, 상기 제2 스위치(SW2)는 항상 오프(off)인 전력 전달 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)는 입력 필터로서 동작하는 전력 전달 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 상기 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 높은 경우, 상기 첫 번째 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클은 1보다 더 작은 값으로 설정되는 전력 전달 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    2개의 계단식 벅 스테이지(104, 106)가 직렬로 연결되는 전력 전달 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 입력 전압(Vin)은 약 12V의 버스 전압 또는 6 내지 24V의 배터리 전압을 포함하고, 상기 출력 전압(Vo)은 0.x 내지 1.xV의 전압인 전력 전달 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    적어도 1MHz의 스위칭 주파수에서 시스템을 동작시키는 단계를 더 포함하는 전력 전달 방법.
  17. 의사 단일-스테이지(quasi-single-stage) 전력 전달 시스템(100)으로서,
    직렬로 연결된 제1 및 제2 계단식 벅 스테이지(cascaded buck stages)(104, 106) - 여기서, 상기 제2 벅 스테이지(106)는 상기 제1 벅 스테이지(104)에 인가된 입력 전압(Vin)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 제공함 - 및
    상기 출력 전압(Vo)을 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 벅 스테이지의 듀티 사이클을 제어하기 위한 듀티 사이클 제어기(110) - 여기서, 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 낮은 경우, 상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클은 1로 설정되고, 상기 입력 대 출력 전압 비율(Vin/Vo)이 상기 임계 입력 대 출력 전압 비율(RT)보다 더 높은 경우, 상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클은 1보다 더 작은 값으로 설정됨 - 를 포함하는 의사 단일-스테이지 전력 전달 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 계단식 벅 스테이지(104, 106)는 각각 병렬로 배열된 하나 또는 그 이상의 인터리브된 동기식 벅 채널(108)을 포함하는 의사 단일-스테이지 전력 전달 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    각각의 벅 채널(108)은 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 포함하고, 상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 제1 벅 스테이지의 상기 제1 스위치(SW1)는 항상 온(on)이고, 상기 제2 스위치(SW2)는 항상 오프(off)인 의사 단일-스테이지 전력 전달 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 벅 스테이지(104)의 듀티 사이클이 1로 설정되면, 상기 제1 벅 스테이지(104)는 입력 필터로서 동작하는 의사 단일-스테이지 전력 전달 시스템.
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