KR20070091800A - Change pump dc/dc convertor and control method there of - Google Patents

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KR20070091800A
KR20070091800A KR1020060021378A KR20060021378A KR20070091800A KR 20070091800 A KR20070091800 A KR 20070091800A KR 1020060021378 A KR1020060021378 A KR 1020060021378A KR 20060021378 A KR20060021378 A KR 20060021378A KR 20070091800 A KR20070091800 A KR 20070091800A
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진중호
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    • H05K5/0286—Receptacles therefor, e.g. card slots, module sockets, card groundings

Abstract

A charge-pump DC/DC converter is provided to reduce a high peak current applied to the DC/DC converter by compensating for a difference between an input voltage and a rated voltage. A charge-pump DC/DC converter(200) includes a clock oscillator(202), a voltage comparator(204), a voltage divider(206), a reference voltage setting unit(208), switching units(210,212), a first regulator(214), and a second regulator(216). When a current is inputted to an input terminal of the converter, the clock oscillator is driven by a free run scheme and outputs a clock signal. The reference voltage setting unit applies a reference voltage to the voltage comparator. The switching units are alternatively switched by a clock signal of the clock oscillator. The voltage comparator compares a divided voltage with the reference voltage and outputs signal corresponding to difference between a reference voltage and the divided voltage. The first regulator adjusts a charging voltage which is applied on a charging/discharging unit, according to the signal from the voltage comparator. The second regulator adjusts the input voltage inputted from the input terminal according to an output signal of the voltage comparator.

Description

차지 펌프 디씨/디씨 컨버터 및 그 제어방법{Change Pump DC/DC Convertor and Control Method There of}Change Pump DC / DC Convertor and Control Method There of}

도 1은 종래 기술의 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터를 도시한 블록도.1 is a block diagram showing a charge pump type DC / DC converter of the prior art.

도 2는 종래 기술의 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터에 입력되는 전류 파형을 도시한 블록도.Fig. 2 is a block diagram showing a current waveform input to a charge pump type DC / DC converter of the prior art.

도 3은 본 발명의 차지 펌프 DC/DC 컨버터를 도시한 블록도.3 is a block diagram illustrating a charge pump DC / DC converter of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터의 동작 파형을 도시한 블록도.4 is a block diagram showing an operating waveform of a DC / DC converter according to the present invention;

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

200 : DC/DC 컨버터 202 : 클럭 발진부200: DC / DC converter 202: clock oscillator

204 : 전압 비교부 206 : 전압 분배부204: voltage comparator 206: voltage divider

208 : 기준전압 설정부 210, 212 : 스위치부 208: reference voltage setting section 210, 212: switch section

214 : 제1 레귤레이터부 216: 제2 레귤레이터부 214: first regulator portion 216: second regulator portion

216 : 충방전부 216: charging and discharging unit

본 발명은 각종 디바이스에 동작 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터에 관한 것으로, 특히 디바이스에서 요구되는 정격전압과 DC/DC 컨버터에서 디바이스에 인가되는 전압의 차이를 검출하고 해당 차이 값에 해당하는 전압을 보상하여 외부 디바이스에 동작 전원으로서 공급함으로써, DC/DC 컨버터에 입력되는 높은 피크 전류를 억제하여서, 다른 디바이스에 미치는 전자파(EMI)를 감소시키고 주파수(RF) 감도에 미치는 영향을 저하시키도록 하는 차지 펌프 DC/DC 컨버터 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC / DC converter for supplying operating power to various devices, and more particularly, to detect a difference between the rated voltage required by the device and the voltage applied to the device in the DC / DC converter and to detect a voltage corresponding to the difference value. By compensating and supplying the external device as operating power, it is possible to suppress the high peak current input to the DC / DC converter, thereby reducing the electromagnetic wave (EMI) to other devices and reducing the influence on the frequency (RF) sensitivity. A pump DC / DC converter and a control method thereof.

일반적으로, DC/DC 컨버터는 각종 디바이스에 직류전원을 공급하는 기능을 수행하는데, 이와 같은 DC/DC 컨버터는 그 구동방식에 따라 인덕터방식(Inductive-Based) 또는 차지펌프방식(Charge Pump-Based)으로 구분할 수 있다.In general, a DC / DC converter performs a function of supplying DC power to various devices, and such a DC / DC converter is inductive-based or charge pump-based, depending on its driving method. It can be divided into

도 1은 종래 기술의 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터를 나타낸 블록도 이다.1 is a block diagram showing a charge pump type DC / DC converter of the prior art.

종래 기술에 따른 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터(100)는 전압 비교부(102)와, 전압 분배부(104)와, 기준 전압 설정부(106)와, 클럭 발진부(108)와, 제 1스위치부(110)와, 제2 스위치부(112) 및 충방전부(114)를 구비한다.The charge pump type DC / DC converter 100 according to the related art includes a voltage comparator 102, a voltage divider 104, a reference voltage setter 106, a clock oscillator 108, and a first The switch part 110, the 2nd switch part 112, and the charge / discharge part 114 are provided.

DC/DC 컨버터(100)에 입력 전원의 전압이 입력되면, 전압 분배부(104)는 외부 디바이스로 출력되는 출력 전압(Vout)을 피드백 받아 전압 분배 수식 "Vi=(Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압분배된 전압(Vi)을 전압 비교부(102)에 인가한다(여기서, Vi는 전압 분배된 전압, Vout는 외부 디바이스로 출력되는 출력전압, Ra 및 Rb는 저항 값이다).When the voltage of the input power is input to the DC / DC converter 100, the voltage divider 104 receives the output voltage Vout output to the external device and receives the voltage divider expression "Vi = (Ra / (Ra + Rb)". Is applied to the voltage comparing unit 102 (wherein Vi is a voltage-divided voltage, Vout is an output voltage output to an external device, and Ra and Rb are resistance values). .

기준 전압 설정부(106)는 출력단(Vout)에 접속되는 외부 디바이스에서 요구하는 정격 전압에 해당하는 기준전압(Vref)을 전압 비교부(102)에 인가한다.The reference voltage setting unit 106 applies the reference voltage Vref corresponding to the rated voltage required by the external device connected to the output terminal Vout to the voltage comparison unit 102.

전압 비교부(102)는 전압 분배된 전압(Vi)과 기준 전압(Vref)을 입력 받아 전압 분배된 전압(Vi)이 기준전압(Vref)보다 작은지 또는 전압 분배된 전압(Vi)이 기준 전압(Vref)보다 큰지를 비교하여 그에 대응하여 하이(High) 신호 또는 노우(Low) 신호를 출력한다.The voltage comparator 102 receives the voltage divided voltage Vi and the reference voltage Vref and receives the voltage divided voltage Vi less than the reference voltage Vref or the voltage divided voltage Vi is the reference voltage. It compares whether it is greater than (Vref) and outputs a high signal or a low signal correspondingly.

그리고, 클럭 발진부(108)는 전압 비교부(102)로부터 인가되는 신호의 상태가 변경되는 경우에 인에이블되어 로우 또는 하이 상태의 클럭신호를 출력하는데, 예를들어 전압 비교부(102)로부터 입력된 신호의 상태가 하이(High) 상태에서 로우(Low) 상태로 변경되거나, 로우(Low) 상태에서 하이(High) 상태로 변경되는 경우에, 인에이블되어 이전에 자신이 출력한 클럭신호의 상태와 다른 상태의 클럭신호를 제1 및 제2 스위치부(110),(112)에 출력한다.The clock oscillator 108 is enabled when the state of the signal applied from the voltage comparator 102 is changed and outputs a clock signal in a low or high state. For example, the clock oscillator 108 is input from the voltage comparator 102. The state of the clock signal that is enabled and previously outputted by itself when the state of the changed signal is changed from the high state to the low state or from the low state to the high state The clock signal in a state different from that of the first and second switches 110 and 112 is output.

제1 스위치부(110) 및 제2 스위치부(112)는 클럭 발진부(108)로부터 인가되는 클럭 신호의 상태가 변경됨에 따라 교번적으로 스위칭 되는데, 예를들어, 클럭 발진부(108)로부터 출력된 신호가 하이(High) 신호인 상태에서 제1 스위치부(110)의 접점 (C)이 접점 (B)에 접속되고 제2 스위치부(112)의 접점 (C')이 접점 (A')에 접속되어 있는 경우에, 클럭 발진부(108)로부터 출력된 신호가 로우(Low) 상태로 변경되면 제1 스위치부(110)의 접점(C)이 접점(A)에 접속되고 제2 스위치부(112)의 접점(C')이 접점(B')에 접속되는 방식으로 스위칭 동작한다.The first switch unit 110 and the second switch unit 112 are alternately switched as the state of the clock signal applied from the clock oscillator 108 changes, for example, output from the clock oscillator 108. In the state where the signal is a high signal, the contact C of the first switch unit 110 is connected to the contact B, and the contact C 'of the second switch unit 112 is connected to the contact A'. When connected, when the signal output from the clock oscillator 108 changes to a low state, the contact C of the first switch unit 110 is connected to the contact A and the second switch unit 112 is connected. The switching operation is performed in such a manner that the contact point C 'of the ()) is connected to the contact point B'.

그리고, 제1 스위치부(110)의 접점(C)이 접점(B)에 접속됨과 아울러 제2 스위치부(112)의 접점(C')이 접점(A')에 접속되는 경우에는 입력단(Vin)에 입력된 전류가 충방전부(114)에 인가되어 충방전부(114)가 충전되고, 제1 스위치부(110)의 접점(C)이 접점 (A)에 접속됨과 동시에 제2 스위치부(112)의 접점 (C')이 접점 (B')에 접속되는 경우에는 충방전부(114)의 충전 전류가 방전되어 출력단(Vout)에 접속된 외부 디바이스에 인가된다.In addition, when the contact C of the first switch unit 110 is connected to the contact B, and the contact C 'of the second switch unit 112 is connected to the contact A', the input terminal Vin ) Is applied to the charge / discharge unit 114 so that the charge / discharge unit 114 is charged, the contact point C of the first switch unit 110 is connected to the contact point A, and the second switch unit 112 is connected. When the contact C 'of) is connected to the contact B', the charging current of the charge / discharge unit 114 is discharged and applied to an external device connected to the output terminal Vout.

이상과 같이 구성된 종래 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터(100)는 다음과 같이 동작 수행한다.The conventional charge pump type DC / DC converter 100 configured as described above operates as follows.

먼저, 최초에 DC/DC 컨버터(100)에 전원이 입력되는 경우에 제1스위치부(110)의 접점(C)은 접점(B)에 접속됨과 아울러 제2스위치부(112)의 접점(C')은 접점(A')에 접속된 상태로 있는데, 이때 충방전부(114)의 일단이 제2스위치부(112)의 접점(C')과 접점(A')을 경유하여 입력단(Vin)에 접속됨과 아울러 충방전부(114)의 타단이 제1 스위치부(110)의 접점(C)과 접점(B)을 경유하여 접지단에 연결되어, 충방전부(114)에 전류가 충전된다.First, when power is first input to the DC / DC converter 100, the contact C of the first switch unit 110 is connected to the contact B and the contact C of the second switch unit 112. ') Is connected to the contact point A', wherein one end of the charge / discharge unit 114 is connected to the input terminal Vin via the contact point C 'and the contact point A' of the second switch 112. In addition, the other end of the charge / discharge unit 114 is connected to the ground terminal via the contact point C and the contact point B of the first switch unit 110, and the current is charged in the charge / discharge unit 114.

이와 같이, 충방전부(114)에 입력 전류를 충전하는 경우에, 전압 분배부(104)는 출력단(Vout)에 접속된 외부 디바이스로 출력되는 전압을 피드백 받아 전압 분배 수식 "Vi=(Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압 분배된 전압(Vi)을 전압 비교부(102)에 인가하는데(여기서, Vi는 전압분배된 전압, Vout는 외부디바이스로 출력되는 출력전압, Ra 및 Rb는 저항값이다), 최초에 외부 디바이스에는 전류가 출력되는 상태가 아니므로 전압 분배부(104)로부터 전압 비교부(102)에는 "0V"의 전압이 인 가된다.As described above, when charging and discharging unit 114 is charged with the input current, the voltage divider 104 receives the voltage outputted to the external device connected to the output terminal Vout and receives the voltage divider expression "Vi = (Ra / ( Ra + Rb)) Vout " is applied to the voltage comparing unit 102 in which the voltage Vi is divided by voltage (where Vi is a voltage-divided voltage, Vout is an output voltage output to an external device, and Ra and Rb are Since a current is not output to an external device at first, a voltage of "0V" is applied from the voltage divider 104 to the voltage comparator 102.

그때, 전압 비교부(102)는 반전 입력단(-)으로 전압분배된 전압(Vi)을 입력받고, 비반전 입력단(+)으로 기준 전압(Vref)을 입력받아 비교하여, 전압 분배된 전압(Vi)이 기준 전압(Vref)보다 작으므로 하이(High) 신호를 출력한다.At this time, the voltage comparator 102 receives the voltage Vi divided by the inverting input terminal (-), receives the reference voltage Vref through the non-inverting input terminal (+), compares the voltage Vi, and divides the voltage Vi. ) Is smaller than the reference voltage (Vref) to output a high signal.

이에, 클럭 발진부(108)는 전압 비교부(102)가 출력한 하이(High) 신호에 의해 인에이블(enable)되어 로우 상태(또는 하이 상태)의 클럭 신호를 출력하며, 그에 따라 제1 스위치부(110)의 접점(C)이 접점(A)에 접속됨과 아울러 제2 스위치부(112)의 접점(C')이 접점 (B')에 접속된다.Accordingly, the clock oscillator 108 is enabled by the high signal output by the voltage comparator 102 to output a clock signal in a low state (or high state), and accordingly, the first switch unit The contact C of 110 is connected to the contact A, and the contact C 'of the second switch portion 112 is connected to the contact B'.

이에 따라, 충방전부(114)의 일단은 제1 스위치부(110)에 의해 입력단(Vi)의 입력 전원과 연결되고 타단은 제2 스위치부(112)에 의해 출력단(Vout)에 연결되어 충방전부(114)에 충전된 전류가 외부 디바이스에 방전됨과 아울러 입력단(Vin)에 입력된 전원의 전류가 함께 외부 디바이스에 인가됨으로써, 출력단(Vout)에 접속된 외부 디바이스에는 입력전원에 의한 전압과 충방전부(114)의 방전에 의한 전압이 합하여진 입력전원 전압의 2배에 해당하는 전압이 외부 디바이스에 인가된다. Accordingly, one end of the charge / discharge unit 114 is connected to the input power of the input terminal Vi by the first switch unit 110 and the other end is connected to the output terminal Vout by the second switch unit 112 to charge / discharge the unit. The current charged in the 114 is discharged to the external device and the current of the power input to the input terminal Vin is applied to the external device together, so that the external device connected to the output terminal Vout is supplied with the voltage and charge / discharge unit by the input power. A voltage corresponding to twice the input power supply voltage in which the voltages due to the discharge of 114 are summed is applied to the external device.

이와 같이 충방전부(114)에 방전이 진행되어 외부 디바이스로 출력단(Vout)을 통해 전원을 공급하는 경우, 전압 분배부(104)는 외부 디바이스로 출력되는 전압(Vout)을 피드백 받아 전압분배 수식 "Vi=(Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압 분배된 전압을(Vi) 전압 비교부(102)에 인가한다.When the charge and discharge unit 114 is discharged in this way and supplies power to the external device through the output terminal (Vout), the voltage divider 104 receives the voltage (Vout) output to the external device is fed back voltage distribution equation " The voltage divided by Vi = (Ra / (Ra + Rb)) Vout " is applied to the (Vi) voltage comparator 102. FIG.

이때, 전압 비교부(102)는 반전 입력단(-)으로 전압 분배된 전압(Vi)을 입력받고, 비반전 입력단(+)으로 기준전압(Vref)을 입력받아 비교하는데, 그때는 방전 이 진행되어 전압 분배된 전압(Vi)이 기준 전압(Vref)보다 크므로 로우(Low) 신호를 출력한다.At this time, the voltage comparator 102 receives the voltage divided by the voltage input Vi to the inverting input terminal (-), and compares the reference voltage Vref to the non-inverting input terminal (+). Since the voltage divided voltage Vi is greater than the reference voltage Vref, a low signal is output.

이에, 클럭 발진부(108)는 전압 비교부(102)로부터 인가되는 신호가 로우(Low) 상태로 변경됨에 의해 인에이블(enable)되어 하이 상태(또는 로우 상태)의 클럭 신호를 출력하며, 해당 클럭신호에 의해 제1 스위치부(110)의 접점(C)이 접점(B)에 접속되고, 동시에 제2 스위치부(112)의 접점(C')이 접점 (A')에 접속된다.Accordingly, the clock oscillator 108 is enabled when the signal applied from the voltage comparator 102 is changed to a low state to output a clock signal having a high state (or low state), and the corresponding clock. The contact C of the first switch unit 110 is connected to the contact B by the signal, and the contact C 'of the second switch unit 112 is connected to the contact A' at the same time.

이에 따라, 충방전부(114)의 일단이 제2스위치부(112)의 접점(C')과 접점(A')을 경유하여 입력단(Vin)에 접속됨과 아울러 충방전부(114)의 타단이 제1 스위치부(110)의 접점(C)과 접점(B)을 경유하여 접지단에 연결되어, 충방전부(114)에 전류가 충전되며, 상술한 바와 마찬가지로 충방전부(114)에 전류를 충전하는 동작을 수행한다. 그리고, 충방전부(114)에 충전한 후 상술한 바와 마찬가지로 전압 비교부(102)에 의해 분배전압과 기준전압을 비교하여 방전하는 동작을 반복 수행한다.Accordingly, one end of the charge / discharge unit 114 is connected to the input terminal Vin via the contact C ′ and the contact A ′ of the second switch unit 112, and the other end of the charge / discharge unit 114 is formed. 1 is connected to the ground terminal via the contact point (C) and the contact point (B) of the switch unit 110, the current is charged in the charge and discharge unit 114, as described above to charge the current in the charge and discharge unit 114 Perform the action. After charging the charging and discharging unit 114, the operation of discharging by comparing the distribution voltage and the reference voltage by the voltage comparing unit 102 is repeated as described above.

전술한 종래의 DC/DC 컨버터(100)는 전압 비교부(102)가 출력 전압을 피드백 받고, 외부 디바이스의 정격 전압에 해당하는 기준전압을 입력받아 비교하여, 그 결과 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하면, 클럭 발진부(108)가 해당 신호에 따라 동작하여 그전과 상태가 상이한 클럭 신호를 발생함으로써 제1 및 제2 스위치부(110),(112)에 의해 충방전부(114)의 충방전을 제어하여 외부 디바이스로 출력되는 출력 전압을 조절한다.In the above-described conventional DC / DC converter 100, the voltage comparing unit 102 receives an output voltage and receives and compares a reference voltage corresponding to a rated voltage of an external device, and as a result, outputs a high signal or a low signal. When the clock oscillator 108 operates according to the corresponding signal to generate a clock signal different from the previous state, the charge and discharge of the charge / discharge unit 114 is controlled by the first and second switch units 110 and 112. To adjust the output voltage to the external device.

그러나, 종래의 DC/DC 컨버터에서는 외부 디바이스에 전원을 공급하는 경우 에, 외부 디바이스로 입력전압의 2배에 해당하는 전압만을 출력하므로 도2에 도시된 바와 같이 DC/DC 컨버터에 입력되는 높은 피크 전류에 의해 다른 디바이스에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 전자파(EMI) 발생 및 주파수 감도(RF)를 감쇠시키는 문제점이 있다. However, in the conventional DC / DC converter, when supplying power to an external device, only a voltage corresponding to twice the input voltage to the external device is output, so that a high peak input to the DC / DC converter as shown in FIG. Not only does the current affect other devices, but there is also a problem of attenuating electromagnetic wave (EMI) generation and frequency sensitivity (RF).

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 외부 디바이스에서 요구되는 정격전압과 DC/DC 컨버터에서 외부 디바이스에 인가되는 전압의 차이를 검출하고 해당 차이 값에 해당하는 전압을 보상하여 외부 디바이스에 동작 전원으로서 공급함으로써, 종래에 비하여 DC/DC 컨버터에 입력되는 높은 피크 전류를 억제하여, 다른 디바이스에 미치는 전자파(EMI) 및 주파수(RF) 감도를 줄여 우수한 노이즈 특성을 갖도록 하는 차지펌프 DC/DC 컨버터 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of which is to detect the difference between the rated voltage required in the external device and the voltage applied to the external device in the DC / DC converter and By compensating the corresponding voltage and supplying it to the external device as operating power, it suppresses the high peak current input to the DC / DC converter, and reduces the sensitivity of the electromagnetic wave (EMI) and the frequency (RF) to other devices. The present invention provides a charge pump DC / DC converter having a characteristic and a control method thereof.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 전원을 충방전하는 충방전수단을 구비하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터에 있어서, 일정 주기의 클럭신호를 생성하는 클럭발생수단과; 외부 디바이스에 대해 출력되는 전압과 상기 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압의 차이 값을 검출하여 대응되는 신호를 출력하는 전압검출수단과; 상기 전압검출수단으로부터의 신호를 입력받아 충방전수단 충전시의 충전 전류의 전압을 조절하고 상기 충방전수단 방전시 방전 전류와 함께 상기 외부 디바이스로 출력되는 전류의 전압을 조절하는 충방전 전압조절수단; 및 상기 클럭 발생수단으로부터의 클럭신호에 따라 상기 충방전수단의 충방전경로를 스위칭하는 스위칭수단을 포함하는 데 있다.A feature of the present invention for achieving the above object is a charge pump DC / DC converter having charge / discharge means for charging and discharging power, comprising: clock generating means for generating a clock signal of a predetermined period; Voltage detecting means for detecting a difference between a voltage output to an external device and a rated voltage required by the external device and outputting a corresponding signal; Charge and discharge voltage adjusting means for receiving a signal from the voltage detecting means to adjust the voltage of the charging current at the time of charging the charging and discharging means and the voltage of the current output to the external device together with the discharge current at the time of discharging the charging and discharging means ; And switching means for switching the charging / discharging path of the charging / discharging means according to the clock signal from the clock generating means.

그리고, 상기 전압검출수단은 상기 외부 디바이스로 출력되는 전압을 피드백 받아 분배 전압을 인가하는 전압분배수단과; 상기 외부 디바이스의 정격 전압에 해당하는 기준 전압을 설정하는 기준전압 설정수단; 및 상기 전압분배수단과 상기 기준전압 설정수단으로부터 인가되는 전압의 차이값에 해당하는 전류를 출력하는 전압비교수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage detecting means may include: voltage distribution means for receiving a voltage output to the external device and applying a divided voltage; Reference voltage setting means for setting a reference voltage corresponding to the rated voltage of the external device; And a voltage comparing means for outputting a current corresponding to a difference value between the voltage dividing means and the voltage applied from the reference voltage setting means.

또한, 상기 충방전 전압조절수단은, 상기 전압검출수단으로부터의 신호에 따라 상기 충방전수단으로 인가되는 충전 전류의 전압을 조절하는 제1 레귤레이터 수단; 및 상기 전압검출수단으로부터의 신호에 따라 상기 충방전수단의 방전시에 방전 전류와 함께 상기 외부디바이스에 인가되는 입력 전류의 전압을 조절하는 제2 레귤레이터 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging and discharging voltage adjusting means, the first regulator means for adjusting the voltage of the charging current applied to the charging and discharging means according to the signal from the voltage detecting means; And second regulator means for adjusting a voltage of an input current applied to the external device together with a discharge current at the time of discharging the charge / discharge means in response to a signal from the voltage detection means.

한편, 본 발명의 또 다른 특징은, 전원을 충방전하는 충방전수단을 구비하는 차지 펌프 DC/DC 컨버터의 제어 방법에 있어서, 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압과 상기 외부 디바이스에 공급하는 전압과의 차이 값을 검출하는 과정; 및 상기 차이 값에 따라 상기 충방전수단에 충전되는 전압을 조절함과 아울러 상기 충방전수단의 방전시에 해당 방전전류와 함께 상기 외부 디바이스에 공급되는 입력 전류의 전압을 조절하여 상기 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압을 출력하는 과정을 포함하는 데 있다.On the other hand, another feature of the present invention is a control method of a charge pump DC / DC converter having a charge / discharge means for charging and discharging a power supply, the method comprising: between a rated voltage required by an external device and a voltage supplied to the external device; Detecting a difference value; And controlling the voltage charged in the charging / discharging means according to the difference value, and controlling the voltage of the input current supplied to the external device along with the corresponding discharge current when discharging the charging / discharging means. It includes the process of outputting the rated voltage.

그리고, 상기 충방전수단에 대한 충전 및 방전은 일정 주기로 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging and discharging of the charging and discharging means is characterized in that it is repeatedly performed at a predetermined cycle.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차지 펌프 방식의 DC/DC 컨버터 및 그 제어방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a charge pump type DC / DC converter and a control method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 차지 펌프 DC/DC 컨버터의 구성 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a charge pump DC / DC converter according to the present invention.

본 발명에 따른 차지 펌프 DC/DC 컨버터(200)는 클럭 발진부(202)와, 전압 비교부(204)와, 전압 분배부(206)와, 기준 전압 설정부(208)와, 스위치부 (210,212)와, 제1 레귤레이터부(214) 및 제2 레귤레이터부(216)를 구비한다.The charge pump DC / DC converter 200 according to the present invention includes a clock oscillator 202, a voltage comparator 204, a voltage divider 206, a reference voltage setter 208, and a switch 210, 212. ) And a first regulator portion 214 and a second regulator portion 216.

DC/DC 컨버터(200)의 입력단(Vin)에 전류가 입력되면, 클럭 발진부(202)는 프리 런(Free run) 방식으로 구동되어 클럭 신호를 생성하되 일정 주기로 하이 신호(High) 및 로우(Low) 신호를 교대로 출력함으로써 클럭 신호를 출력한다.When a current is input to the input terminal Vin of the DC / DC converter 200, the clock oscillator 202 is driven in a free run manner to generate a clock signal, but the signal is high and low at a predetermined period. ) Outputs a clock signal by alternately outputting the signal.

기준 전압 설정부(208)는 출력단(Vout)에 접속되는 외부 디바이스의 정격 전압에 해당하는 기준전압을 전압 비교부(204)에 인가한다.The reference voltage setting unit 208 applies a reference voltage corresponding to the rated voltage of the external device connected to the output terminal Vout to the voltage comparison unit 204.

그리고, 전압 분배부(206)는 출력단(Vout)을 통해 외부 디바이스로 인가되는 출력전압을 피드백 받아, 전압 분배수식 "Vi=((Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압 분배된 전압(Vi)을 전압 비교부(204)에 인가한다(여기서,Vi는 전압분배된 전압, Vout는 외부 디바이스로 출력되는 출력전압, Ra 및 Rb는 저항 값이다).In addition, the voltage divider 206 receives the output voltage applied to the external device through the output terminal Vout and feedbacks the voltage, and the voltage is divided by the voltage division formula "Vi = ((Ra / (Ra + Rb)) Vout". (Vi) is applied to the voltage comparator 204 (where Vi is a voltage-divided voltage, Vout is an output voltage output to an external device, and Ra and Rb are resistance values).

스위치부(210)(212)는 클럭 발진기(202)의 클럭 신호에 의해 교번적으로 스위칭되는데, 클럭 발진부(202)가 출력한 신호가 하이 신호(또는 로우 신호)이면 스위치부(210)의 접점(C)이 접점 (B)에 접속됨과 아울러 스위치부(212)의 접점(C')이 접점 (A')에 접속되고, 클럭 발진부(202)가 출력한 신호가 로우 신호(또는 하이 신호)이면 스위치부(210)의 접점(C)이 접점 (A)에 접속됨과 아울러 스위치부(212)의 접점(C')이 접점(B')에 접속된다.The switch units 210 and 212 are alternately switched by the clock signal of the clock oscillator 202. When the signal output from the clock oscillator 202 is a high signal (or a low signal), the contact point of the switch unit 210 is switched. (C) is connected to the contact B, the contact C 'of the switch section 212 is connected to the contact A', and the signal output from the clock oscillator 202 is a low signal (or a high signal). The contact C of the back switch 210 is connected to the contact A, and the contact C 'of the switch 212 is connected to the contact B'.

그리고, 전압 비교부(204)는 반전 입력단(-)으로 전압 분배된 전압(Vi)를 입력받고, 비 반전 입력단(+)으로 기준전압(Vref)을 입력받아 비교하여 그 차이 값에 해당하는 신호를 출력한다.In addition, the voltage comparator 204 receives the voltage divided by the voltage input Vi to the inverting input terminal (-), receives the reference voltage Vref to the non-inverting input terminal (+), compares the signal corresponding to the difference value, and the like. Outputs

제1 레귤레이터부(214)는 전압 비교부(204)로부터 출력된 신호에 따라 충방전부(218)에 인가되는 충전 전압을 조절하고, 충방전부(218)는 제1 레귤레이터부(214)에 의해 조절된 전압으로 충전한다.The first regulator 214 adjusts the charging voltage applied to the charge / discharge unit 218 according to the signal output from the voltage comparator 204, and the charge / discharge unit 218 is adjusted by the first regulator unit 214. To the full voltage.

또한, 제2 레귤레이터부(216)는 전압 비교부(204)로부터 출력된 신호에 따라 입력단(Vin)으로 부터 입력되는 입력 전원의 전압을 조절하고, 충방전부(218)의 방전시에 해당 방전전압과 해당 조절된 입력 전원 전압을 함께 출력단(Vout)에 출력하게 한다.In addition, the second regulator 216 adjusts the voltage of the input power input from the input terminal Vin according to the signal output from the voltage comparator 204, and the corresponding discharge voltage at the time of discharging the charge / discharge unit 218. And the regulated input power supply voltage together with the output terminal (Vout).

만일, 전압 비교부(204)가 전압 분배된 전압과 기준전압(Vref)을 입력받아 비교한 결과, 전압 차이 값이 "0"이면, 제1 레귤레이터부(214)는 입력 전원의 전압을 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압의 1/2 전압으로 충방전부(218)에 충전하도록 조절하고, 제2 레귤레이터부(216)는 입력 전원의 전압을 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압의 1/2 전압으로 출력하도록 조절한다.If the voltage comparison unit 204 receives the voltage-divided voltage and the reference voltage Vref and compares the result, if the voltage difference value is "0", the first regulator 214 may compare the voltage of the input power source with the external device. The charging and discharging unit 218 is adjusted to be charged at half the rated voltage required by the second regulator unit 216, and the second regulator unit 216 outputs the voltage of the input power source at a half voltage of the rated voltage required by the external device. Adjust

이상과 같이 이루어진 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the DC / DC converter 200 according to the present invention made as described above are as follows.

DC/DC 컨버터(200)에 입력 전원의 전압이 입력되면, 클럭 발진부(202)는 프리 런(Free run) 방식으로 구동되어 클럭 신호를 출력하는데, 일정 주기의 하이(High) 신호 및 로우(Low) 신호를 반복하여 출력한다. When the voltage of the input power is input to the DC / DC converter 200, the clock oscillator 202 is driven in a free run manner to output a clock signal, and a high signal and a low period of a predetermined period are provided. ) Repeatedly output the signal.

클럭 발진부(202)의 클럭 신호가 하이 신호이면, 스위치부(210)의 접점(C)이 접점 (B)에 접속되고, 스위치부(212)의 접점(C')이 접점 (A')에 접속된다(또한, 스위치부(210),(212)는 클럭 신호의 로우 신호에서도 마찬가지로 접점 접속될 수도 있다).If the clock signal of the clock oscillator 202 is a high signal, the contact C of the switch unit 210 is connected to the contact B, and the contact C 'of the switch unit 212 is connected to the contact A'. (The switch sections 210 and 212 may also be contact-connected in the low signal of the clock signal as well).

그리고, 전압 분배부(206)는 외부 디바이스로 출력되는 출력 전압(Vout)을 피드백 받아, 전압 분배 수식 "Vi=(Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압분배된 전압(Vi)을 전압 비교부(204)에 인가한다. 이때, 전압 비교부(204)는 전압분배된 전압(Vi)을 반전 입력단(-)으로 입력받고, 기준전압 설정부(208)의 기준전압(Vref)을 비 반전입력단(+)으로 입력받아 비교하여, 그 차이 값에 해당하는 신호를 출력한다 (여기서, Vi는 전압분배된 전압, Vout는 외부 디바이스로 출력되는 출력전압, Ra 및 Rb는 저항 값이다.). 즉, 전압 비교부(204)가 출력한 신호는 외부 디바이스의 정격 전압과 DC/DC 컨버터(200)가 출력하는 전압(Vout)의 전압 차이 값에 해당하는 신호를 의미한다.In addition, the voltage divider 206 receives the output voltage Vout output to the external device and feeds back the voltage Vi divided by the voltage division formula "Vi = (Ra / (Ra + Rb)) Vout". Applied to the voltage comparator 204. At this time, the voltage comparison unit 204 receives the voltage-divided voltage Vi through the inverting input terminal (-), receives the reference voltage Vref of the reference voltage setting unit 208 as the non-inverting input terminal (+), and compares it. Then, a signal corresponding to the difference value is output (where Vi is a voltage-divided voltage, Vout is an output voltage output to an external device, and Ra and Rb are resistance values). That is, the signal output by the voltage comparator 204 means a signal corresponding to a voltage difference value between the rated voltage of the external device and the voltage Vout output by the DC / DC converter 200.

이에 따라, 제1 레귤레이터부(214)는 전압 비교부(204)의 신호에 따라 충방전부(218)에 인가되는 입력 전원의 전압을 조절함으로써, 충방전부(218)의 충전 전압을 외부 디바이스의 정격 전압의 차이 값을 1/2만큼 보상하도록 조절한다.Accordingly, the first regulator 214 adjusts the voltage of the input power applied to the charge / discharge unit 218 according to the signal of the voltage comparator 204 to thereby adjust the charging voltage of the charge / discharge unit 218 to the external device. Adjust to compensate voltage difference by 1/2.

그리고, 제2 레귤레이터(216)는 전압 비교부(204)로부터의 신호에 따라 입력 전원의 전압을 외부 디바이스 정격 전압과의 차이 값을 1/2만큼 보상하도록 조절한다.Then, the second regulator 216 adjusts the voltage of the input power source to compensate for the difference value with the external device rated voltage by 1/2 according to the signal from the voltage comparator 204.

그때, 클럭 발진기(202)의 출력신호가 로우(Low)이면, 스위치부(210)의 접점(C)이 접점 (A)에 접속됨과 아울러, 스위치부(212)의 접점 (C')이 접점 (B')에 접속된다(또한, 스위치부(210),(212)는 하이 신호에 의해 마찬가지로 접점 (A) 및 접점 (D)에 접속될 수도 있다).At that time, if the output signal of the clock oscillator 202 is low, the contact C of the switch unit 210 is connected to the contact A, and the contact C 'of the switch unit 212 is the contact point. (B ') (the switch portions 210 and 212 may be connected to the contact A and the contact D similarly by a high signal).

이에 따라, 충방전부(218)는 충전 전류를 외부 디바이스에 출력단을 통해 외부 디바이스의 정격 전압과의 차이 값에 해당하는 전압을 보상하여 외부 디바이스에 출력한다. 이때 충방전부(218)에 의해 보상된 전압을 출력함과 아울러 제2 레귤레이터(216)에 의해 보상된 입력 전원의 전압을 함께 출력함으로써, 외부 디바이스의 정격전압을 출력한다.Accordingly, the charging and discharging unit 218 compensates the voltage corresponding to the difference value with the rated voltage of the external device through the output terminal to the external device to output the charging current to the external device. At this time, by outputting the voltage compensated by the charging and discharging unit 218 as well as the voltage of the input power source compensated by the second regulator 216, it outputs the rated voltage of the external device.

그리고, 전압 분배부(206)는 외부 디바이스로 출력되는 전압(Vout)을 피드백 받아, 전압 분배 수식 "Vi=(Ra/(Ra+Rb))Vout"에 의해 전압 분배된 전압(Vi)을 전압 비교부(204)에 인가한다(여기서, Vi는 전압 분배된 전압, Vout는 외부디바이스로 출력되는 출력전압, Ra 및 Rb는 저항 값이다).Then, the voltage divider 206 receives the voltage Vout outputted to the external device and feeds back the voltage Vi divided by the voltage division formula "Vi = (Ra / (Ra + Rb)) Vout". Is applied to the comparator 204 (where Vi is a voltage-divided voltage, Vout is an output voltage output to an external device, and Ra and Rb are resistance values).

그러면, 전압 비교부(204)는 기준 전압 설정부(208)의 기준전압(Vref)을 비 반전 입력단(+)으로 입력받고, 전압 분배된 전압(Vi)을 반전 입력단(-)에 입력받아 비교하여 그 차이 값에 해당하는 신호를 출력한다.Then, the voltage comparator 204 receives the reference voltage Vref of the reference voltage setting unit 208 as the non-inverting input terminal (+), and compares the voltage divided voltage Vi with the inverting input terminal (-). Outputs the signal corresponding to the difference value.

이때, 전압 비교부(204)가 비교한 전압 분배된 전압과 기준전압 차이 값이 "0" 이면, 제1 레귤레이터(214)는 전압 비교부(204)로부터의 신호에 따라 충방전부 (218)에 인가되는 입력 전원의 전압을 외부 디바이스의 정격 전압의 1/2이 출력될 수 있도록 조절함과 아울러, 제2 레귤레이터(216)는 전압 비교부(204)로부터의 신호에 따라 입력 전원의 전압을 외부 디바이스의 정격 전압의 1/2로 조절함으로써, 출력단(Vout)을 통한 외부 디바이스에 정격 전압을 출력시킨다. At this time, when the voltage-divided voltage compared by the voltage comparator 204 and the reference voltage difference value are "0", the first regulator 214 supplies the charge / discharge unit 218 according to the signal from the voltage comparator 204. In addition to adjusting the voltage of the input power applied to output 1/2 of the rated voltage of the external device, the second regulator 216 externally adjusts the voltage of the input power according to a signal from the voltage comparator 204. By regulating to 1/2 of the rated voltage of the device, the rated voltage is output to the external device through the output terminal (Vout).

전술한 바와 같이, DC/DC 컨버터(200)는 외부 디바이스로 출력되는 출력 전압을 피드백 받아, 기준전압과 출력전압을 비교하여 그 차이만큼 충전 전압과 입력 전원의 전압을 조절함으로써, 높은 입력 피크 전류가 방지되어 외부 디바이스로 공급되는 출력 전압이 일정하게 공급될 뿐만 아니라, 클럭 신호의 로우 및 하이 신호에 관계없이 일정한 입력 전류 파형을 가져 우수한 노이즈 특성을 갖는다.As described above, the DC / DC converter 200 receives the output voltage outputted to the external device, and compares the reference voltage with the output voltage and adjusts the charging voltage and the input power voltage by the difference, thereby providing a high input peak current. Is prevented, and the output voltage supplied to the external device is not only supplied constantly, but also has a constant input current waveform regardless of the low and high signals of the clock signal, thereby providing excellent noise characteristics.

도 4는 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터의 동작 파형을 도시한 파형이다.4 is a waveform illustrating an operation waveform of the DC / DC converter according to the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, DC/DC 컨버터(200)는 시간에 따른 클럭 신호의 하이 신호(F) 또는 로우 신호(F_)에 의해 동작하여 입력 전류(Iin) 및 외부 디바이스로의 출력 전압(Vout)을 처리한다.As shown in FIG. 4, the DC / DC converter 200 operates by a high signal F or a low signal F_ of a clock signal over time to operate on an input current Iin and an output voltage Vout to an external device. ).

이에 따라, 일정 주기로 출력되는 클럭 신호(F)(F_)에 의해 외부 디바이스로 출력되는 전압을 피드백 받아, 기준전압과 비교하여 그 차이 값 만큼 충전 전압과 입력전압을 조절함으로써, 높은 입력 피크 전류를 외부 디바이스에 출력하지 않고 외부 디바이스로 출력 전압을 일정하게 출력할 수 있다.Accordingly, the feedback signal is outputted to the external device by the clock signal F (F_) output at a predetermined period, and compared with the reference voltage to adjust the charging voltage and the input voltage by the difference value, thereby providing a high input peak current. The output voltage can be output to the external device without output to the external device.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차지펌프 DC/DC 컨버터 및 그 제어 방법은 외부 디바이스에서 요구되는 정격전압과 DC/DC 컨버터에서 외부 디바이 스에 인가되는 전압의 차이를 검출하고 해당 차이 값에 해당하는 전압을 보상하여 외부 디바이스에 동작 전원으로써 공급하므로, 종래에 비하여 DC/DC 컨버터에 입력되는 높은 피크 전류를 억제함으로써, 다른 디바이스에 미치는 전자파(EMI)를 감소 시키고 주파수(RF) 감도에 미치는 영향을 저하 시키게 된다.As described above, the charge pump DC / DC converter and the control method thereof according to the present invention detect a difference between the rated voltage required by the external device and the voltage applied to the external device in the DC / DC converter and correspond to the difference value. By compensating the voltage to be supplied to the external device as an operating power supply, by suppressing the high peak current input to the DC / DC converter compared to the conventional, it reduces the electromagnetic wave (EMI) to other devices and affects the frequency (RF) sensitivity Will lower.

Claims (5)

전원을 충방전하는 충방전수단을 구비하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터에 있어서,A charge pump DC / DC converter having charge / discharge means for charging and discharging power, 일정 주기의 클럭신호를 생성하는 클럭발생수단과;Clock generation means for generating a clock signal of a predetermined period; 외부 디바이스에 대해 출력되는 전압과 상기 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압의 차이 값을 검출하여 대응되는 신호를 출력하는 전압검출수단과;Voltage detecting means for detecting a difference between a voltage output to an external device and a rated voltage required by the external device and outputting a corresponding signal; 상기 전압검출수단으로부터의 신호를 입력받아 충방전수단 충전시의 충전 전류의 전압을 조절하고 상기 충방전수단 방전시 방전 전류와 함께 상기 외부 디바이스에 출력되는 전류의 전압을 조절하는 충방전 전압조절수단; 및Charge / discharge voltage adjusting means for receiving a signal from the voltage detecting means to adjust the voltage of the charging current at the time of charging and discharging means and to adjust the voltage of the current output to the external device together with the discharge current at the time of discharging the charging and discharging means. ; And 상기 클럭발생수단으로부터의 클럭신호에 따라 상기 충방전수단의 충방전경로를 스위칭하는 스위칭수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터.And switching means for switching the charging / discharging path of the charging / discharging means according to the clock signal from the clock generating means. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압검출수단은 상기 외부 디바이스로 출력되는 전압을 피드백 받아 분배 전압을 인가하는 전압분배수단과;The voltage detecting means includes: voltage distribution means for receiving a voltage output to the external device and applying a divided voltage; 상기 외부 디바이스의 정격 전압에 해당하는 기준 전압을 설정하는 기준전압 설정수단; 및Reference voltage setting means for setting a reference voltage corresponding to the rated voltage of the external device; And 상기 전압분배수단과 상기 기준전압 설정수단으로부터 인가되는 전압의 차이값에 해당하는 전류를 출력하는 전압비교수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터.And a voltage comparing means for outputting a current corresponding to a difference value between the voltage dividing means and the voltage applied from the reference voltage setting means. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충방전 전압조절수단은,The charge and discharge voltage adjusting means, 상기 전압검출수단으로부터의 신호에 따라 상기 충방전수단으로 인가되는 충전 전류의 전압을 조절하는 제1 레귤레이터 수단; 및First regulator means for adjusting a voltage of a charging current applied to said charging / discharging means in accordance with a signal from said voltage detecting means; And 상기 전압검출수단으로부터의 신호에 따라 상기 충방전수단의 방전시에 방전 전류와 함께 상기 외부디바이스에 인가되는 입력 전류의 전압을 조절하는 제2 레귤레이터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터.And a second regulator means for adjusting a voltage of an input current applied to the external device along with a discharge current at the time of discharging the charge / discharge means in accordance with a signal from the voltage detection means. Converter. 전원을 충방전하는 충방전수단을 구비하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터의 제어 방법에 있어서,In the control method of the charge pump DC / DC converter having a charge and discharge means for charging and discharging power, 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압과 상기 외부 디바이스에 공급하는 전압과의 차이 값을 검출하는 과정; 및Detecting a difference value between a rated voltage required by an external device and a voltage supplied to the external device; And 상기 차이 값에 따라 상기 충방전수단에 충전되는 전압을 조절함과 아울러 상기 충방전수단의 방전시에 해당 방전전류와 함께 상기 외부 디바이스에 공급되는 입력 전류의 전압을 조절하여 상기 외부 디바이스에서 요구되는 정격 전압을 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터의 제어 방법.According to the difference value, the voltage charged in the charging / discharging means is adjusted, and the voltage of the input current supplied to the external device along with the corresponding discharge current at the time of discharging the charging / discharging means is required by the external device. A control method of a charge pump DC / DC converter comprising the step of outputting a rated voltage. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 충방전수단에 대한 충전 및 방전은 일정 주기로 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프 디씨/디씨 컨버터의 제어 방법.The charging and discharging means for the charging and discharging means control method of the charge pump DC / DC converter, characterized in that it is repeatedly performed at regular intervals.
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