KR20080106439A - 승압/강압형 스위칭 조절기 및 역전류 방지 방법 - Google Patents

승압/강압형 스위칭 조절기 및 역전류 방지 방법 Download PDF

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Abstract

승압/강압형 스위칭 조절기는, 인덕터, 강압용 스위칭 소자, 강압용 정류 소자, 승압용 스위칭 소자, 승압용 동기 정류 스위칭 소자, 제어 회로부, 및 역전류 검출부를 포함한다. 상기 제어 회로부는, 승압 동작 시에 강압용 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 도통 상태에 설정하고, 강압 동작 시에 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 도통 상태에 설정하도록 되어 있다. 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 강압용 스위칭 소자는 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정된다.

Description

승압/강압형 스위칭 조절기 및 역전류 방지 방법{VOLTAGE RISING/FALLING TYPE SWITCHING REGULATOR AND REVERSE CURRENT PREVENTION METHOD}
본 발명은 개괄적으로 승압/강압형 스위칭 조절기의 역전류 방지 회로에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 불연속 모드에서 동작하는 승압/강압형 스위칭 조절기에서 역전류를 방지하기 위한 회로에 관한 것이다.
도 5는 종래의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 나타내고 있다.
도 5의 승압/강압형 스위칭 조절기에서는, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vo) 이상인 경우, 제어 회로(120)로부터의 제어 신호에 응답하여 PMOS 트랜지스터(M101)의 온/오프로 스위칭 제어가 수행되어, 입력 전압(Vin)의 레벨이 미리 정해진 전압으로 강압되고 그 결과 전압이 출력 단자(Vout)로부터 출력된다. 이 때, 제어 회로(120)로부터의 제어 신호에 응답하여 NMOS 트랜지스터(M103)가 오프로 스위칭되어 그 트랜지스터(M103)는 차단 상태가 된다.
입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vo)보다 낮은 경우, 제어 회로(120)로부터의 제어 신호에 따라 NMOS 트랜지스터(M103)의 온/오프로 스위칭 제어가 수행되어, 입력 전압(Vin)의 레벨이 미리 정해진 전압으로 승압되고 그 전압이 출력 단자(Vout)로부터 출력된다. 이 때, 제어 회로(120)로부터의 제어 신호에 응답하여 PMOS 트랜지 스터(M101)가 온으로 스위칭되어 그 트랜지스터(M101)는 도통 상태가 된다.
다이오드(D101)는, 강압 동작 시에 PMOS 트랜지스터(M101)가 오프로 스위칭될 때 접지 전압으로부터 인덕터(L101)를 통해 출력 단자(Vout)에 전력을 공급하기 위한 정류 다이오드이다.
다이오드(D102)는 승압 동작 시에 역전류가 출력 단자(Vout)로부터 입력 전압(Vin)으로 역방향으로 흐르는 것을 방지하기 위한 정류 다이오드이다.
도 5의 승압/강압형 스위칭 조절기가 정류 소자로서 다이오드(D101, D102)를 사용하기 때문에, 전력 변환 효율은 충분히 좋지 않다. 이것은 다이오드의 순방향 전압이 높고, 다이오드의 사용으로 정류로 인한 전력 손실이 크기 때문이다.
이 문제를 피하고, 정류로 인한 전력 손실을 줄이기 위해 다이오드(D101, D102)를 MOS 트랜지스터로 대체하는 동기 정류 방식의 승압/강압형 스위칭 조절기가 제안되고 있다.
도 6은 동기 정류 방식을 이용하는 종래의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 나타내고 있다. 이에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2002-314076호를 참조할 수 있다.
도 6의 승압/강압형 스위칭 조절기에서는 도 5의 다이오드(D101) 대신에 NMOS 트랜지스터(M102)를 사용하고, 도 5의 다이오드(D102) 대신에 PMOS 트랜지스터(M104)를 사용한다.
NMOS 트랜지스터(M102)가 PMOS 트랜지스터(M101)와 동기되고, NMOS 트랜지스터(M102)와 PMOS 트랜지스터(M101)의 온/오프로 스위칭 제어를 상보적으로 수행하 여 강압 제어가 이루어진다. PMOS 트랜지스터(M104)가 NMOS 트랜지스터(M103)와 동기되고, NMOS 트랜지스터(M103)와 PMOS 트랜지스터(M104)의 온/오프로 스위칭 제어를 상보적으로 수행하여 승압 제어가 이루어진다.
입력 신호(Vz1)가 하이 레벨일 때, PMOS 트랜지스터(M101)는 온으로 스위칭되고, NMOS 트랜지스터(M102)는 오프로 스위칭된다. 입력 신호(Vz1)가 로우 레벨일 때, PMOS 트랜지스터(M101)는 오프로 스위칭되고, NMOS 트랜지스터(M102)는 온으로 스위칭된다.
마찬가지로, 입력 신호(Vz2)가 하이 레벨일 때, NMOS 트랜지스터(M103)는 온으로 스위칭되고, PMOS 트랜지스터(M104)는 오프로 스위칭된다. 입력 신호(Vz2)가 로우 레벨일 때, NMOS 트랜지스터(M103)는 오프로 스위칭되고, PMOS 트랜지스터(M104)는 온으로 스위칭된다.
입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vo) 이상일 때, 입력 신호(Vz2)는 로우 레벨에 설정되고, NMOS 트랜지스터(M103)는 오프로 스위칭되며, PMOS 트랜지스터(M104)는 온으로 스위칭된다. 이 상태에서, 입력 신호(Vz1)가 하이 레벨과 로우 레벨 중 하나로 교대로 스위칭되어, PMOS 트랜지스터(M101)와 NMOS 트랜지스터(M102)의 온/오프로 스위칭 제어가 이루어진다. 제어 회로(130) 내의 논리 회로를 이용하여, PMOS 트랜지스터(M101)와 NMOS 트랜지스터(M102)가 동시에 온으로 스위칭되는 것을 피한다.
입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vo)보다 낮을 때, 입력 신호(Vz1)가 하이 레벨에 설정되어 PMOS 트랜지스터(M101)는 온으로 스위칭되고 NMOS 트랜지스터(M102)는 오프로 스위칭된다. 이 상태에서, 입력 신호(Vz2)가 하이 레벨과 로우 레벨 중 하나로 교대로 스위칭되어 NMOS 트랜지스터(M103)와 PMOS 트랜지스터(M104)의 온/오프로 스위칭 제어가 수행된다. 제어 회로(130) 내의 논리 회로를 이용하여, NMOS 트랜지스터(M103)와 PMOS 트랜지스터(M104)가 동시에 온으로 스위칭되는 것을 피한다.
도 6의 구성에서는, 정류 소자로서 MOS 트랜지스터를 사용하여, 다이오드를 사용한 경우보다 정류로 인한 전압 강하를 크게 줄일 수 있으며, 전력 변환 효율을 많이 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 승압/강압형 스위칭 조절기는 연속 모드 또는 불연속 모드 중 하나에서 동작한다. 승압/강압형 스위칭 조절기가 연속 모드에서 동작하는 경우, 전류는 연속적으로 인덕터(L101)를 통과한다. 그러나, 승압/강압형 스위칭 조절기가 불연속 모드에서 동작하는 경우, 전류는 연속적으로 인덕터(L101)를 통과하지 않는다.
부하 전류가 적어지면, 인덕터(L101)를 통과하는 전류도 적어진다. 이 상태에서 인덕터(L101)에 축적된 에너지가 적어진다. 스위칭 동작의 1 사이클 동안에, 스위칭 트랜지스터[강압 동작 시에는 PMOS 트랜지스터(M101), 승압 동작 시에는 NMOS 트랜지스터(M103)]는 오프로 스위칭되는 상태에 설정될 수 있지만, 인덕터(L101)로부터 부하에 공급되는 전류는 0(제로) A에 설정된다. 이하에서는, 전술한 상태를 불연속 모드라고 부른다.
스위칭 조절기가 불연속 모드에서 동작하는 경우, 입력 전압(Vin) 측에서의 인덕터(L101)의 일단 전압은 출력 단자(Vout) 근방에서의 인덕터(L101)의 타단 전압(Vo)보다 작을 수 있다. 도 5의 구성의 경우, 다이오드(D102)를 사용하기 때문에, 출력 단자(Vout)로부터 인덕터(L101)로 흐르는 역전류가 발생하지 않는다. 그러나, 도 6의 구성의 경우, PMOS 트랜지스터(M104)가 온으로 스위칭되어, 출력 단자(Vout)로부터 인덕터(L101)로 흐르는 역전류가 발생할 수 있다. 이러한 역전류가 발생하면 전력 변환 효율이 극도로 저하될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 전술한 문제들을 해결하는 개선된 스위칭 조절기를 개시한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 정류 소자로서 MOS 트랜지스터를 사용하고, 역전류의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 회로 구성으로 이루어진 승압/강압형 스위칭 조절기를 개시한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 정류 소자로서 MOS 트랜지스터를 사용하고, 역전류의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 회로 구성으로 이루어진 승압/강압형 스위칭 조절기의 역전류 방지 방법을 개시한다.
전술한 문제들 중 하나 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 실시형태에 있어서, 인덕터를 이용하여 승압/강압 동작을 통해, 입력 단자로부터의 입력 전압을 미리 정해진 전압으로 변경하여 결과 전압을 출력 단자로부터 출력하는 승압/강압형 스위칭 조절기를 개시하며, 이 승압/강압형 스위칭 조절기는, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 강압용 스위칭 소자와, 상기 인덕터를 방전하여 강압 동작을 수행하는 강압용 정류 소자와, 제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 승압용 스위칭 소자와, 제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 승압용 동기 정류 스위칭 소자와, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자로 하여금 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 제어 회로부와, 상기 출력 단자로부터 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 역방향으로 흐르는 역전류를 검출하는 역전류 검출부를 포함하고, 상기 제어 회로부는, 승압 동작 시에 상기 강압용 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 도통 상태에 설정하고, 강압 동작 시에 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 도통 상태에 설정하며, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하도록 되어 있는 것이다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기에 있어서, 상기 강압용 스위칭 소자가 MOS 트랜지스터이고, 제1 스위칭 소자가 상기 입력 전압과 상기 MOS 트랜지스터의 기판 게이트 사이를 접속하도록 설치되며, 상기 제어 회로부는, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 제1 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 그 제1 스위칭 소자를 차단 상태에 설정하는 것이도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 제1 스위칭 소자가 상기 강압용 스위칭 소자의 타입과 동일한 타입의 MOS 트랜지스터이도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자가 MOS 트랜지스터이고, 상기 역전류 검출부가 상기 MOS 트랜지스터의 양단 전압차에 기초하여 역전류를 검출하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는 상기 강압용 정류 소자가 다이오드이도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기에 있어서, 상기 강압용 정류 소자가, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이며, 상기 제어 회로부는, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하는 것이도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 강압용 정류 소자가, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이며, 제2 스위칭 소자가 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 제어 전극에 입력된 제어 신호에 응답하여 스위칭되며, 상기 제어 회로부는, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 제2 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하는 것이도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 제어 회로부가, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압에 비례한 비례 전압과 미리 정해진 기준 전압과의 전압차의 증폭 신호를 출력하는 오차 증폭부와, 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호의 반전 증폭 신호를 출력하는 반전 증폭부와, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 출력 제어 회로부를 포함하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 제어 회로부가, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압에 비례한 비례 전압과 미리 정해진 기준 전압과의 전압차의 증폭 신호를 출력하는 오차 증폭부와, 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호의 반전 증폭 신호를 출력하는 반전 증폭부와, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 출력 제어 회로부를 포함하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 출력 제어 회로부가, 상기 오차 증폭부의 출력 전압과 상기 반전 증폭부의 출력 전압이 서로 같을 때, 상기 강압용 스위칭 소자의 온듀티(on-duty) 사이클을 100%로 설정하고, 상기 승압용 스위칭 소자의 온듀티 사이클을 0%로 설정하도록 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 스위칭 소자의 스위칭을 제어하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 출력 제어 회로부가, 미리 정해진 삼각파 신호를 생성하여 출력하는 삼각파 발진기와, 상기 삼각파 신호와 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호를 비교한 결과에 기초하여, 상기 강압용 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 강압 출력 제어 회로와, 상기 삼각파 신호와 상기 반전 증폭부로부터의 출력 신호를 비교한 결과에 기초하여, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자의 스위칭을 각각 제어하는 승압 출력 제어 회로를 포함하고, 상기 오차 증폭부의 출력 전압과 상기 반전 증폭부의 출력 전압이 서로 같을 때, 각 증폭부의 출력 전압이 상기 삼각파 신호의 상한 전압을 초과하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 반전 증폭부가, 반전 증폭되는 출력 신호에 인가되는 미리 정해진 시프트 전압을 생성하는 시프트 전압 생성 회로를 포함하도록 구성될 수 있다.
전술한 승압/강압형 스위칭 조절기는, 상기 강압용 스위칭 소자, 강압용 정류 소자, 승압용 스위칭 소자, 승압용 동기 정류 소자, 제어 회로부, 및 역전류 검출부가 단일 IC에 집적되도록 구성될 수 있다.
전술한 문제들 중 하나 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 실시형태에 있어서, 인덕터를 이용하여 강압/승압 동작을 통해, 입력 단자로부터의 입력 전압을 미리 정해진 전압으로 변경하여 결과 전압을 출력 단자로부터 출력하는 승압/강압형 스위칭 조절기의 역전류 방지 방법을 개시하며, 이 승압/강압형 스위칭 조절기는, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 강압용 스위칭 소자와, 상기 인덕터를 방전하여 강압 동작을 수행하는 강압용 정류 소자와, 제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 승압용 스위칭 소자와, 제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 포함하며, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자가 강압 동작을 수행하도록 스위칭되고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자가 승압 동작을 수행하도록 스위칭되며, 상기 역전류 방지 방법은, 승압 동작 시에 상기 강압용 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 그 강압용 스위칭 소자를 도통 상태에 설정하는 단계와, 강압 동작 시에 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 그 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 도통 상태에 설정하는 단계와, 상기 출력 단자로부터 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 역방향으로 흐르는 역전류를 검출하는 단계와, 역전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 그 강압용 스위칭 소자를 차단 상태에 설정하는 단계를 포함한다.
전술한 역전류 방지 방법은, 상기 강압용 정류 소자가, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 역전류가 검출되면, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자가 각각 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되도록 이루어질 수 있다.
전술한 역전류 방지 방법은, 상기 강압용 정류 소자가, 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 제2 스위칭 소자가 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자와 직렬로 접속되며, 제어 전극에 입력된 제어 신호에 응답하여 스위칭되고, 역전류가 검출되면, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되도록 이루어질 수 있다.
전술한 역전류 방지 방법은, 상기 강압용 스위칭 소자가 MOS 트랜지스터이고, 제1 스위칭 소자가 상기 입력 전압과 상기 MOS 트랜지스터의 기판 게이트 사이를 접속하도록 설치되며, 역전류가 검출되면, 상기 제1 스위칭 소자가 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되도록 이루어질 수 있다.
전술한 역전류 방지 방법은, 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자가 MOS 트랜지스터이고, 상기 MOS 트랜지스터의 양단 전압차에 기초하여 역전류가 검출되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 정류 소자로서 MOS 트랜지스터를 사용하며, 역전류 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 회로 구성으로 이루어진 승압/강압형 스위칭 조절기를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부하는 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 2는 도 1의 승압/강압형 스위칭 조절기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 5는 종래의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 6은 종래의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 승압/강압형 스위칭 조절기의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 승압/강압형 스위칭 조절기(1)는 직류 전원(20)으로부터 입력 단자(Vdd)에 공급되는 입력 전압(Vin)을 승압 또는 강압 동작을 통해, 미리 정해진 전압으로 변경하고, 그 결과 전압을 출력 전압(Vo)으로서 출력 단자(Vout)로부터 출력한다.
승압/강압형 스위칭 조절기(1)는, 출력 전압(Vo)에 비례한 비례 전압(Vfb)을 생성하는 저항(R1, R2)과, 커패시터(C1)와, 미리 정해진 기준 전압(Vref)을 생성하여 출력하는 기준 전압 생성 회로(2)와, 연산 증폭기(3), 저항(R3) 및 커패시터(C2)를 구비한 오차 증폭기와, 연산 증폭기(4), 저항(R4-R6), 커패시터(C3, C4) 및 미리 정해진 시프트 전압(Vs)을 생성하여 출력하는 시프트 전압 생성 회로(5)를 구비한 반전 증폭기를 포함한다.
승압/강압형 스위칭 조절기(1)는, 강압용 PWM 비교기(6)와, 승압용 PWM 비교기(7)와, 미리 정해진 삼각파 전압(VC)을 생성하여 출력하는 삼각파 발진기(8)와, 강압 출력 제어 회로(9)와, 승압 출력 제어 회로(10)와, PMOS 트랜지스터를 이용한 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와, 강압용 정류 다이오드(D1)와, NMOS 트랜지스터를 이용한 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와, PMOS 트랜지스터를 이용한 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)와, PMOS 트랜지스터(M5)와, 인덕터(L1)와, 출력 커패시터(Co)와, 비교기(11), 및 PFM/PWM 제어 회로(12)를 더 포함한다.
다이오드(D2)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 기판 게이트와 드레인 사이에 접속되고, 이 다이오드는 반도체 기판 상에 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)를 형성할 때에 제조되는 기생 다이오드이다.
인덕터(L1) 및 출력 커패시터(Co)를 제외한, 승압/강압형 스위칭 조절기(1)의 모든 회로 소자는 단일 IC(집적 회로)에 집적된다. 이 IC에는 전원 단자를 형성하는 입력 단자(Vdd), 접지 단자(Vss), 출력 단자(Vout) 및 단자 세트(FBIN, BOLX, BULX)가 구비되어 있다.
강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 [청구의 범위]에 기재하는 강압용 스위칭 소자에 해당한다. 강압용 정류 다이오드(D1)는 [청구의 범위]에 기재하는 강압용 정류 소자에 해당한다. 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)는 [청구의 범위]에 기재하는 승압용 스위칭 소자에 해당한다. 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)는 [청구의 범위]에 기재하는 승압용 동기 정류 스위칭 소자에 해당한다. 비교기(11)는 [청구의 범위]에 기재하는 역전류 검출부에 해당한다.
저항(R1-R6), 커패시터(C1-C4), 기준 전압 생성 회로(2), 연산 증폭기(3, 4), 시프트 전압 생성 회로(5), 강압용 PWM 비교기(6), 승압용 PWM 비교기(7), 삼각파 발진기(8), 강압 출력 제어 회로(9), 승압 출력 제어 회로(10), 및 PFM/PWM 제어 회로(12)는 [청구의 범위]에 기재하는 제어 회로부에 해당한다.
연산 증폭기(3), 저항(R3) 및 커패시터(C2)는 [청구의 범위]에 기재하는 오차 증폭부에 해당한다. 연산 증폭기(4), 저항(R4∼R6), 커패시터(C3, C4), 및 시프트 전압 생성 회로(5)는 [청구의 범위]에 기재하는 반전 증폭부에 해당한다. 강압용 PWM 비교기(6), 승압용 PWM 비교기(7), 삼각파 발진기(8), 강압 출력 제어 회로(9), 승압 출력 제어 회로(10), 및 PFM/PWM 제어 회로(12)는 [청구의 범위]에 기재하는 출력 제어 회로부에 해당한다.
오차 증폭기의 일부를 구성하는 연산 증폭기(3)에서는, 출력 전압(Vo)으로부터 도출되는 비례 전압(Vfb)이 그 반전 입력 단자에 입력되고, 기준 전압(Vref)이 그 비반전 입력 단자에 입력된다.
연산 증폭기(3)의 출력 단자는 저항(R4)을 통해, (반전 증폭기의 일부를 구성하는)연산 증폭기(4)의 반전 입력 단자에 접속되고, 연산 증폭기(3)의 출력 단자 는 강압용 PWM 비교기(6)의 반전 입력 단자에 접속된다. 저항(R3)과 커패시터(C2)는 연산 증폭기(3)의 위상 보상을 수행하는데 이용된다.
연산 증폭기(4)에서는, 시프트 전압(Vs)이 그 비반전 입력 단자에 입력되고, 저항(R5)과 저항(R6)의 직렬 회로가 연산 증폭기(4)의 출력 단자와 반전 입력 단자의 사이에 접속된다. 커패시터(C3)가 저항(R4)에 접속되고, 커패시터(C4)가 저항(R5)에 병렬로 각각 접속된다. 이들 회로 소자들은 연산 증폭기(4)의 위상 보상을 수행하는데 이용된다. 연산 증폭기(4)의 출력 단자는 승압용 PWM 비교기(7)의 반전 입력 단자에 접속된다.
삼각파 발진기(8)로부터 출력된 삼각파 전압(VC)은 강압용 PWM 비교기(6)의 비반전 입력 단자와 승압용 PWM 비교기(7)의 비반전 입력 단자 각각에 입력된다. 승압용 PWM 비교기(7)의 출력 신호(SE)는 승압 출력 제어 회로(10)에 입력되고, 이 승압 출력 제어 회로(10)는 승압용 스위칭 트랜지스터(M3) 및 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 온/오프로 스위칭을 각각 제어한다.
강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신호(SD)는 강압 출력 제어 회로(9)에 입력되고, 이 강압 출력 제어 회로(9)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 온/오프로 스위칭을 제어한다.
강압용 스위칭 트랜지스터(M1)에 있어서, 그 소스는 입력 단자(Vdd)에 접속되고, 그 드레인은 강압용 정류 다이오드(D1)의 캐소드와 단자(BULX)에 각각 접속된다.
강압용 정류 다이오드(D1)의 애노드는 접지 단자(Vss)에 접속된다. PMOS 트 랜지스터(M5)가 입력 단자(Vdd)와 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 기판 게이트 사이에 접속되고, 강압 출력 제어 회로(9)로부터 제어 신호(pof)가 PMOS 트랜지스터(M5)의 게이트에 입력된다.
승압용 스위칭 트랜지스터(M3)에 있어서, 그 소스는 접지 단자(Vss)에 접속되고, 그 드레인은 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 일단과 단자(BOLX)에 각각 접속된다. 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 타단은 출력 단자(Vout)에 접속된다. 비교기(11)의 각 입력 단자는 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 양단에 접속되고, 비교기(11)는 출력 단자(Vout)로부터 출력된 출력 전류에 대한 역전류를 검출하며, 비교기(11)의 출력 단자는 강압 출력 제어 회로(9)에 접속된다.
인덕터(L1)의 일단은 단자(BOLX)를 통해 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4) 사이의 접속점에 접속되고, 인덕터(L1)의 타단은 단자(BULX)를 통해 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 강압용 정류 다이오드(D1) 사이의 접속점에 접속된다.
출력 커패시터(Co)는 출력 단자(Vout)와 접지 단자(Vss) 사이에 접속된다. 연산 증폭기(3, 4)의 각 출력 전압(VA, VB), 및 삼각파 발진기(8)로부터의 삼각파 전압(VC)은 각각 PFM/PWM 제어 회로(12)에 입력된다. PFM/PWM 제어 회로(12)로부터의 출력 신호는 각각 강압 출력 제어 회로(9)와 승압 출력 제어 회로(10) 각각에 입력된다.
도 2는 도 1의 승압/강압형 스위칭 조절기(1)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 연산 증폭기(3)는 비례 전압(Vfb)과 기준 전압(Vref)과의 전압차를 증폭하여 출력한다.
연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)은 강압 제어를 수행하는 강압용 PWM 비교기(6)에 입력된다. 위상 보상을 수행하는 커패시터(C2)의 정전용량이 적을 수 있고, 고주파 특성을 그만큼 희생시키는 일없이 위상 보상을 수행할 수 있으므로, 응답 속도가 빠른 제어를 달성하는 것이 가능하다.
또한, 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)이 반전 증폭기에서 반전되고 그 출력 전압(VB)이 승압용 PWM 비교기(7)에 공급된다. 반전 증폭기를 구성하는 연산 증폭기(4)는 승압 제어에 이용된다. 위상 보상용 커패시터의 정전용량이 증가할 수 있어, 연산 증폭기(4)는 연산 증폭기(3)보다 고주파 특성이 열화된다.
강압용 PWM 비교기(6) 및 승압용 PWM 비교기(7) 각각에는 삼각파 전압(VC)이 입력된다. 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)과 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)은 그 각각의 출력 전압의 신호가 그 전압값에 비례한 펄스폭을 갖도록 PWM 변조되어, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)를 제어하는 제어 펄스 신호가 생성된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)이 저하되면, 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)은 상승한다. 도 2의 예에서는, 삼각파 발진기(8)로부터의 삼각파 전압(VC)의 하한 전압이 VL으로 설정되고, 그 상한 전압은 VH로 설정된다.
연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)이 상한 전압(VH) 이상이고, 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)이 하한 전압(VL) 이하인 경우, 강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신 호(SD)는 로우 레벨에 설정되고, 승압용 PWM 비교기(7)의 출력 신호(SE)는 하이 레벨에 설정된다. 이 상태에서는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)가 온 100%로 설정된다.
또한, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)가 온 100%로 설정된다. 이 상태에서, PFM/PWM 제어 회로(12)에 의해 PWM 제어는 PFM 제어로 전환되고, PFM 제어 하에서 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)는 미리 정해진 주파수에서 비교적 단시간에 오프로 스위칭되며, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)는 온 100%로 설정되지 않는다.
연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)은 더 저하된다. 출력 전압(VA)이 삼각파 전압(VC)의 상한 전압(VH) 이상이고, 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)이 삼각파 전압(VC)의 하한 전압(VL)과 상한 전압(VH) 사이의 중간 전압이 되면, 강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신호(SD)는 로우 레벨에 설정되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 온 100%로 설정된다. 그러나, 승압용 PWM 비교기(7)의 출력 신호(SE)는 하이 레벨 또는 로우 레벨에 반복 설정된다. 이에 따라 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)의 온/오프로 스위칭이 제어되어, 승압 동작이 수행된다. 따라서, 입력 전압(Vin)보다 높은 출력 전압(Vo)이 출력된다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)의 온듀티 사이클은 출력 전압(VB)이 높아짐에 따라 작아진다. 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)이 더 저하되면, 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)이 삼각파 전압(VC)의 상한 전압(VH) 이상이 되어, 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)과 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)은 도 2에 나타내는 교차점에서 서로 교차하며 이들 전압은 같은 전압이 다.
이 때, 강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신호(SD)와 승압용 PWM 비교기(7)의 출력 신호(SE)의 양쪽은 로우 레벨에 설정되어, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 온 100%로 설정되고, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)는 오프 100%에 설정된다. 즉, 승압/강압형 스위칭 조절기(1)는 입력 전압(Vin)이 변화 없이 출력 단자(Vout)로부터 출력되는 무제어 상태가 된다.
연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)은 더 저하된다. 출력 전압(VA)이 삼각파 전압(VC)의 상한 전압(VH)과 하한 전압(VL) 사이의 중간 전압일 때, 강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신호(SD)는 하이 레벨 또는 로우 레벨에 반복 설정된다. 승압용 PWM 비교기(7)의 출력 신호(SE)는 로우 레벨에 설정된다. 이 상태에서, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)는 오프 100%로 설정되고, 입력 전압(Vin)보다 낮은 출력 전압(Vo)이 출력되도록 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 온/오프로 스위칭이 제어된다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 출력 전압(VA)이 작아짐에 따라 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 온듀티 사이클도 작아진다.
연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)이 더 저하된다. 출력 전압(VA)이 삼각파 전압(VC)의 하한 전압(VL) 이하이면, 강압용 PWM 비교기(6)의 출력 신호(SD)는 하이 레벨에 설정되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 오프 100%로 설정된다.
본 실시형태에서는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프 100%로 설정되는 상태에서, PFM/PWM 제어 회로(12)에 의해 PWM 제어가 PFM 제어로 전환되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 미리 정해진 주파수에서 비교적 단시간에 온으로 스위칭 된다. 이 때문에, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)는 오프 100%로 설정되지 않는다.
다음에, 승압 동작 및 강압 동작 스위칭 간의 전환이 일어나는 경우에 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)과 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)에 대해서 설명한다.
저항(R5, R6)의 합성 저항치가 반전 증폭기의 저항(R4)의 저항치와 같은 경우의 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)은 다음 식을 만족한다.
VB = 2× Vs - VA (1)
승압 동작과 강압 동작 간의 전환이 일어날 때, 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)은 연산 증폭기(4)의 출력 전압(VB)과 같다. 조건 VB=VA을 상기 (1) 식에 대입하면, 조건 VA=VB=Vs가 만족한다. 이것으로부터 시프트 전압(Vs)은 승압 동작과 강압 동작 간의 전환 시에 특정 전압값임을 알 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 시프트 전압(Vs)은 삼각파 전압(VC)의 상한 전압(VH)과 같게 설정되거나 그보다 약간 큰 전압으로 설정된다. 이에, 동작 모드는 승압 동작도 강압 동작도 수행되지 않는 무제어 상태를 통해 승압 동작과 강압 동작 사이에서 스위칭될 수 있어, 원활한 전환 동작을 달성하는 것이 가능하다.
전술한 실시형태에 있어서, 스위칭 조절기의 전원온 시에, 연산 증폭기(3)의 출력 전압(VA)은 0 V에서 상승하기 시작하고, 강압 동작이 수행되는 영역은 항상 존재한다. 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 온 상태가 너무 길게 계속되지 않으므로, 큰 돌입 전류의 발생을 막기 위해 소프트 스타트 회로를 설치할 필요가 없다.
한편, 승압 동작 시에, 강압 출력 제어 회로(9)에서는, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 PMOS 트랜지스터(M5)의 게이트 각각이 각각 로우 레벨에 설 정되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 PMOS 트랜지스터(M5)의 양쪽이 온으로 스위칭된다. PMOS 트랜지스터(M5)가 온으로 스위칭되기 때문에, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 기판 게이트는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 소스에 접속된다. 승압 출력 제어 회로(10)가 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 각각의 게이트 전압을 제어하여, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)는 상보적으로 온/오프로 스위칭된다.
승압/강압형 스위칭 조절기(1)가 연속 모드에서 동작하는 경우, 전류는 단자(BOLX)로부터 출력 단자(Vout)로의 방향으로 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 통과한다. 단자(BOLX) 근방에서의 승압 동기 정류 트랜지스터(M4)의 일단 전압은 비교적 높고, 출력 단자(Vout) 근방에서의 승압 동기 정류 트랜지스터(M4)의 타단 전압은 비교적 낮다. 이 때문에, 비교기(11)의 출력 단자는 로우 레벨에 설정된다.
승압/강압형 스위칭 조절기(1)가 불연속 모드에서 동작하고 인덕터(L1)에 축적된 에너지가 전부 방전되면, 역전류가 출력 단자(Vout)로부터 단자(BOLX)로의 역방향으로 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 통과한다. 출력 단자(Vout) 근방에서의 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 일단 전압은 비교적 높고, 단자(BOLX) 근방에서의 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 타단 전압은 비교적 낮다. 이 때문에, 비교기(11)의 출력 단자는 하이 레벨에 설정된다.
비교기(11)의 출력 단자가 하이 레벨에 설정되는 경우, 강압 출력 제어 회로(9)에서는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 PMOS 트랜지스터(M5)의 게이트가 각각 하이 레벨에 설정되고, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)와 PMOS 트랜지 스터(M5)가 각각 오프로 스위칭되어 이들은 차단 상태에 설정된다.
그 결과, 출력 단자(Vout)로부터 입력 단자(Vdd)로 역 방향으로 흐르는 전류의 경로가 차단 상태가 되어, 역전류의 발생을 방지할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, PMOS 트랜지스터(M5)는 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인과 기판 게이트 사이에 형성된 기생 다이오드(D2)를 통과하는 역전류의 발생을 방지하는 기능을 한다. 역전류를 회로 소자에 발생시키는 기생 다이오드(D2)를 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)에 이용한다면, 더 이상 PMOS 트랜지스터(M5)를 사용할 필요가 없다.
역전류가 발생하고 비교기(11)의 출력 단자가 하이 레벨에 설정되면, 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 오프로 스위칭하는 다른 방법은 고려할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 강압 동작 시에 역전류가 발생하는 경우, 승압용 스위칭 트랜지스터(M3)와 강압용 스위칭 트랜지스터(M1) 양쪽이 오프로 스위칭된다. 이러한 상태에서 승압용 스위칭 트랜지스터(M4)가 오프로 스위칭되면, 비교기(11)의 반전 입력 단자가 플로팅 상태에 설정된다. 비교기(11)의 출력 단자가 불안정해지기 때문에, 역전류의 발생을 효과적으로 방지할 수 없다.
이 문제를 피하기 위해서는, 비교기(11)의 출력 단자와 강압 출력 제어 회로(9) 사이에 일시 기억 회로를 추가해야 한다. 그리고, 비교기(11)의 출력 단자에서 최초 발생한 하이 레벨을 기억해야 한다.
더욱이, 승압/강압형 스위칭 조절기(1)의 매 클록 사이클마다 일시 기억 회로의 메모리 내용을 리셋하기 위한 회로가 필요하다. 이 때문에, 회로 사이즈가 증 대할 것이므로, 이 방법은 적절하지 않다.
다음에, 본 발명은, 동기 정류 방식의 승압/강압형 스위칭 조절기에도 적용될 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, 도 1의 강압용 정류 다이오드(D1) 대신에 NMOS 트랜지스터를 포함하는 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)를 사용한다.
도 3에는 도 1의 구성과 도 3의 구성과의 차이만 도시하고, 도 1과 동일한 대응 요소들은 생략한다.
도 3의 동기 정류 방식의 승압/강압형 스위칭 조절기에 있어서, 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 드레인은 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인에 접속되고, 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 소스는 접지 단자(Vss)에 접속된다. 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 게이트는 강압 출력 제어 회로(9)에 접속된다.
강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와 강압용 스위칭 트랜지스터(M1)의 각각의 온/오프로 스위칭은 강압 출력 제어 회로(9)로부터의 제어 신호에 따라 상보적으로 제어된다.
역전류가 발생하고 비교기(11)의 출력 단자가 하이 레벨에 설정되면, 강압 출력 제어 회로(9)는 각각의 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2), 강압용 스위칭 트랜지스터(M1), 및 PMOS 트랜지스터(M5)를 각각 오프로 스위칭하여 이들은 차단 상태에 설정된다.
이 때문에, 역전류가 접지 단자(Vss)로 흐르지 않고, 입력 단자(Vdd)에도 흐르지 않으므로, 역전류의 발생을 방지할 수 있다.
도 3의 구성에서는 역전류가 검출되면, 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)가 오프로 스위칭된다. 한편, NMOS 트랜지스터(M6)가 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)와 직렬로 접속될 수 있다. 이 다른 실시형태에서는, 역전류가 검출되면, NMOS 트랜지스터(M6)가 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정될 수 있다. 이 다른 실시형태에서의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에서, NMOS 트랜지스터(M6)는 강압용 동기 정류 트랜지스터(M2)의 소스와 접지 단자(Vss) 사이에 접속되고, 강압 출력 제어 회로(9)로부터의 제어 신호(nof)가 NMOS 트랜지스터(M6)의 게이트에 입력된다.
NMOS 트랜지스터(M6)는 통상 온으로 스위칭되어 도통 상태에 설정된다. 역전류가 발생하여 비교기(11)의 출력 단자가 하이 레벨에 설정되면, 강압 출력 제어 회로(9)가 NMOS 트랜지스터(M6), 강압용 스위칭 트랜지스터(M1), 및 PMOS 트랜지스터(M5)를 각각 오프로 스위칭하여 이들은 차단 상태에 설정된다.
이 때문에, 역전류가 접지 단자(Vss)로 흐르지 않고, 입력 단자(Vdd)에도 흐르지 않으므로, 역전류의 발생을 방지할 수 있다.
전술한 실시형태의 승압/강압형 스위칭 조절기에서, 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)의 일단 전압과 그 타단 전압은 비교기(11)를 이용하여 비교되고, 역전류의 발생 여부를 검출하기 위해 승압용 동기 정류 트랜지스터(M4)를 통과하는 전류의 방향이 검출된다. 역전류의 발생이 검출되면, 강압용 스위칭 트랜지스터(M1) 및 PMOS 트랜지스터(M5)가 각각 오프로 스위칭된다. 따라서, MOS 트랜지스터를 정류 소자로서 사용하며, 역전류의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 회로 구성으로 이루어진 승압/강압형 스위칭 조절기를 제공할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시형태들에 제한되지 않으며, 본 발명의 범주에서 이탈하는 일 없이 변화 및 변형이 가능하다,
본 출원은 2007년 1월 22일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-011074호에 기초하여 우선권을 주장하며, 이 선행 출원의 내용은 그 전체가 여기에서의 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (18)

  1. 인덕터를 이용하여 승압/강압 동작을 통해, 입력 단자로부터의 입력 전압을 미리 정해진 전압으로 변경하여 결과 전압을 출력 단자로부터 출력하는 승압/강압형 스위칭 조절기에 있어서,
    제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 강압용 스위칭 소자와,
    상기 인덕터를 방전하여 강압 동작을 수행하는 강압용 정류 소자와,
    제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 승압용 스위칭 소자와,
    제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 승압용 동기 정류 스위칭 소자와,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자로 하여금 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 제어 회로부와,
    상기 출력 단자로부터 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 역방향으로 흐르는 역전류를 검출하는 역전류 검출부
    를 포함하고,
    상기 제어 회로부는, 승압 동작 시에 상기 강압용 스위칭 소자를 온으로 스 위칭하여 도통 상태에 설정하고, 강압 동작 시에 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 도통 상태에 설정하며, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하도록 되어 있는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강압용 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터이고, 제1 스위칭 소자가 상기 입력 전압과 상기 MOS 트랜지스터의 기판 게이트 사이를 접속하도록 설치되며, 상기 제어 회로부는, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 제1 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 그 제1 스위칭 소자를 차단 상태에 설정하도록 되어 있는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자는 상기 강압용 스위칭 소자의 타입과 동일한 타입의 MOS 트랜지스터인 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터이고, 상기 역전류 검출부는 상기 MOS 트랜지스터의 양단 전압차에 기초하여 역전류를 검출하는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 강압용 정류 소자는 다이오드인 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 강압용 정류 소자는 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 상기 제어 회로부는, 상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하며, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하도록 되어 있는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 강압용 정류 소자는 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 제2 스위칭 소자가 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자와 직렬로 접속되며, 제어 전극에 입력된 제어 신호에 응답하여 스위칭되고, 상기 제어 회로부는, 상기 역전류 검출부가 역전류를 검출하면, 상기 제2 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 차단 상태에 설정하도록 되어 있는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압에 비례한 비례 전압과 미리 정해진 기준 전압과의 전압차의 증폭 신호를 출력하는 오차 증폭부와,
    상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호의 반전 증폭 신호를 출력하는 반전 증 폭부와,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 출력 제어 회로부
    를 포함하는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압에 비례한 비례 전압과 미리 정해진 기준 전압과의 전압차의 증폭 신호를 출력하는 오차 증폭부와,
    상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호의 반전 증폭 신호를 출력하는 반전 증폭부와,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 하여금 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하도록 스위칭되게 하는 출력 제어 회로부
    를 포함하는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 출력 제어 회로부는, 상기 오차 증폭부의 출력 전압과 상기 반전 증폭부의 출력 전압이 서로 같을 때, 상기 강압용 스위칭 소자의 온듀티(on-duty) 사이클을 100%로 설정하고, 상기 승압용 스위칭 소자의 온듀티 사이클을 0%로 설정하도록 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 스위칭 소자의 스위칭을 제어하도록 되어 있는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 출력 제어 회로부는,
    미리 정해진 삼각파 신호를 생성하여 출력하는 삼각파 발진기와,
    상기 삼각파 신호와 상기 오차 증폭부로부터의 출력 신호를 비교한 결과에 기초하여, 상기 강압용 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 강압 출력 제어 회로와,
    상기 삼각파 신호와 상기 반전 증폭부로부터의 출력 신호를 비교한 결과에 기초하여, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자의 스위칭을 각각 제어하는 승압 출력 제어 회로
    를 포함하고,
    상기 오차 증폭부의 출력 전압과 상기 반전 증폭부의 출력 전압이 서로 같을 때, 각 증폭부의 출력 전압은 상기 삼각파 신호의 상한 전압을 초과하는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  12. 제8항에 있어서, 상기 반전 증폭부는, 반전 증폭되는 출력 신호에 인가되는 미리 정해진 시프트 전압을 생성하는 시프트 전압 생성 회로를 포함하는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 강압용 스위칭 소자, 강압용 정류 소자, 승압용 스위칭 소자, 승압용 동기 정류 소자, 제어 회로부, 및 역전류 검출부는 단일 IC에 집적되는 것인 승압/강압형 스위칭 조절기.
  14. 인덕터를 이용하여 강압/승압 동작을 통해, 입력 단자로부터의 입력 전압을 미리 정해진 전압으로 변경하여 결과 전압을 출력 단자로부터 출력하는 승압/강압형 스위칭 조절기의 역전류 방지 방법에 있어서,
    상기 승압/강압형 스위칭 조절기는,
    제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 강압용 스위칭 소자와,
    상기 인덕터를 방전하여 강압 동작을 수행하는 강압용 정류 소자와,
    제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 입력 전압으로 상기 인덕터를 충전하도록 스위칭되는 승압용 스위칭 소자와,
    제어 신호에 응답하여, 승압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 승압용 동기 정류 스위칭 소자
    를 포함하며,
    상기 출력 단자로부터의 결과 전압을 미리 정해진 전압에 설정하기 위하여, 상기 강압용 스위칭 소자가 강압 동작을 수행하도록 스위칭되고, 상기 승압용 스위칭 소자 및 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자가 승압 동작을 수행하도록 스위칭되며, 상기 역전류 방지 방법은,
    승압 동작 시에 상기 강압용 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 그 강압용 스위칭 소자를 도통 상태에 설정하는 단계와,
    강압 동작 시에 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 온으로 스위칭하여 그 승압용 동기 정류 스위칭 소자를 도통 상태에 설정하는 단계와,
    상기 출력 단자로부터 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자로 역방향으로 흐르는 역전류를 검출하는 단계와,
    역전류를 검출하면, 상기 강압용 스위칭 소자를 오프로 스위칭하여 그 강압용 스위칭 소자를 차단 상태에 설정하는 단계
    를 포함하는 것인 역전류 방지 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 강압용 정류 소자는 제어 신호에 응답하여, 강압 동작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 역전류가 검출되면, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자는 각각 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되는 것인 역전류 방지 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 강압용 정류 소자는 제어 신호에 응답하여, 강압 동 작을 수행하고 상기 인덕터를 방전하도록 스위칭되는 강압용 동기 정류 스위칭 소자이고, 제2 스위칭 소자가 상기 강압용 동기 정류 스위칭 소자와 직렬로 접속되며, 제어 전극에 입력된 제어 신호에 응답하여 스위칭되고, 역전류가 검출되면, 상기 강압용 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되는 것인 역전류 방지 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 강압용 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터이고, 제1 스위칭 소자가 상기 입력 전압과 상기 MOS 트랜지스터의 기판 게이트 사이를 접속하도록 설치되며, 역전류가 검출되면, 상기 제1 스위칭 소자는 오프로 스위칭되어 차단 상태에 설정되는 것인 역전류 방지 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 승압용 동기 정류 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터이고, 상기 MOS 트랜지스터의 양단 전압차에 기초하여 역전류가 검출되는 것인 역전류 방지 방법.
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