KR20090104361A - 직류-직류 변환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 P형 또는 N형의 한 형태의 트랜지스터로 이루어져 원하는 전압을 출력할 수 있도록 한 직류-직류 변환기에 관한 것이다.
본 발명의 직류-직류 변환기는 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되는 제 1트랜지스터와; 상기 제 1단자와 상기 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 2트랜지스터와; 상기 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 2트랜지스터와 상기 제 1단자 사이에 접속되며 상기 제 3트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 4트랜지스터와; 상기 제 3트랜지스터 및 제 1트랜지스터 사이의 제 1노드와 제 1클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 1커패시터와; 상기 제 4트랜지스터 및 제 2트랜지스터 사이의 제 2노드와 제 2클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 2커패시터와; 상기 제 1노드와 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 1노드로부터 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 5트랜지스터와; 상기 제 2노드와 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 2노드로부터 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 6트랜지스터를 구비한다.
Description
본 발명은 직류-직류 변환기에 관한 것으로, 특히 P형 또는 N형의 한 형태의 트랜지스터로 이루어져 원하는 전압을 출력할 수 있도록 한 직류-직류 변환기에 관한 것이다.
직류-직류 변환기는 외부로부터 입력되는 전원 전압의 전압레벨을 변경하기 위하여 사용된다. 이와 같은 직류-직류 변환기는 하나의 전원 전압을 이용하여 다른 전원 전압을 생성할 수 있기 때문에 다양한 시스템(일례로, 평판 디스플레이)에 사용되고 있다.
직류-직류 변환기는 일반적으로 CMOS 공정(즉, N형 및 P형 트랜지스터를 동시에 사용)을 이용하여 구현된다. 하지만, CMOS 공정은 높은 제조비용이 소모되는 단점이 있다. 실제로, 직류-직류 변환기를 N형 트랜지스터 또는 P형 트랜지스터로 구성하는 경우 공정 마스크가 감소되어 제조비용을 저감할 수 있다.
도 1은 하나의 트랜지스터로 구현되는 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 직류-직류 변환기는 제 1단자(2)와 제 2단자(4) 사이에 접속되는 복수의 트랜지스터들(P1 내지 P4)과, 트랜지스터들(P1 내지 P4) 사이의 노드(N1, N2, N3)와 제 1클럭 입력단자(6) 또는 제 2클럭 입력단자(8) 사이에 각각 접속되는 커패시터들(C1 내지 C3)과, 제 2단자(4)와 기저전원(GND) 사이에 접속되는 로드 커패시터(C_load)를 구비한다.
각 노드(N1, N2, N3)와 제 1클럭 입력단자(6) 또는 제 2클럭 입력단자(8) 사이에 접속되는 커패시터들(C1 내지 C3)은 클럭신호(CLK, CLKB)에 대응하여 각 노드(N1, N2, N3)의 전압을 승압한다.
트랜지스터들(P1 내지 P4)은 제 1단자(2)로 공급되는 전류를 차단하고 제 2단자(4)로 전류를 공급할 수 있도록 다이오드 형태로 접속된다. 트랜지스터들(P1 내지 P4)이 다이오드 형태로 접속되면 커패시터들(C1 내지 C3)에 의하여 승압된 전압이 역방향으로 전달되지 않는다.
이와 같은 종래의 직류-직류 변환기는 입력전압(VDD)을 원하는 전압으로 승압하여 제 2단자(4)로 공급한다. 하지만, 종래의 직류-직류 변환기는 제 1노드(N1)에서 제 2노드(N2), 제 2노드(N2)에서 제 3노드(N3), 제3노드(N3)에서 제 4노드(N4)로 전압이 전달될 때 트랜지스터들(P1 내지 P4)의 문턱전압(Vth)만큼 전압이 손실되는 문제점이 있다.
실제로, 제 2단자(4)에서 출력되는 전압은 4(VDD-Vth)로 트랜지스터들(P1 내 지 P4)의 문턱전압만큼 손실된 전압이 출력된다. 또한, 종래의 직류-직류 변환기는 클럭신호(CLK)가 High일 때만 출력전압을 공급하기 때문에 리플 전압이 커지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 P형 또는 N형의 한 형태의 트랜지스터로 이루어져 원하는 전압을 출력할 수 있도록 한 직류-직류 변환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 직류-직류 변환기는 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되는 제 1트랜지스터와; 상기 제 1단자와 상기 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 2트랜지스터와; 상기 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 2트랜지스터와 상기 제 1단자 사이에 접속되며 상기 제 3트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 4트랜지스터와; 상기 제 3트랜지스터 및 제 1트랜지스터 사이의 제 1노드와 제 1클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 1커패시터와; 상기 제 4트랜지스터 및 제 2트랜지스터 사이의 제 2노드와 제 2클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 2커패시터와; 상기 제 1노드와 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 1노드로부터 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 5트랜지스터와; 상기 제 2노드와 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 2노드로부터 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 6트랜지스터를 구비한다.
바람직하게, 상기 제 1트랜지스터는 상기 제 1노드와 상기 제 2단자 사이에 위치되며, 상기 제 2노드에 인가되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되며; 상기 제 2트랜지스터는 상기 제 2노드와 상기 제 2단자 사이에 위치되며, 상기 제 1노드에 인가되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프된다. 상기 제 3트랜지스터는 상기 제 1단자와 상기 제 1노드 사이에 위치되며 상기 제 5트랜지스터로부터 공급되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되며, 상기 제 4트랜지스터는 상기 제 1단자와 상기 제 2노드 사이에 위치되며 상기 제 6트랜지스터로부터 공급되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프된다. 상기 제 1단자는 외부로부터 전원전압을 공급받는 입력단자, 상기 제 2단자는 상기 직류-직류 변환기의 전압을 출력하는 출력단자이다. 상기 제 2단자와 기저전원 사이에 접속되는 로드 커패시터를 더 구비한다. 상기 제 2단자는 외부로부터 전원전압을 공급받는 입력단자, 상기 제 1단자는 상기 직류-직류 변환기의 전압을 출력하는 출력단자이다. 상기 제 1단자와 기저전원 사이에 접속되는 로드 커패시터를 더 구비한다. 상기 제 1클럭 입력단자는 클럭신호를 공급받고, 상기 제 2클럭 입력단자는 상기 클럭신호를 반전한 클럭바신호를 공급받는다. 상기 제 1 내지 제 6트랜지스터는 동일한 도전형(P형 또는 N형)으로 형성된다. 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 3커패시터와, 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 2클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 4커패시터를 더 구비한다. 상기 제 1단자와 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극으로부터 상기 제 1단자로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 7트랜지스터와, 상기 제 1단 자와 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극으로부터 상기 제 1단자로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 8트랜지스터를 더 구비한다.
본 발명의 직류-직류 변환기는 동일한 도전형(P형 또는 N형)의 트랜지스터를 포함하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 직류-직류 변환기는 트랜지스터의 문턱전압 손실없이 원하는 전압을 출력할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 본 발명에서는 클럭신호 및 클럭바신호의 하이구간 동안 전압을 출력하기 때문에 리플을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예가 첨부된 도 2 내지 도 9를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기는 제 1단자(10)와 제 2단자(12) 사이에 접속되는 제 3트랜지스터(P3) 및 제 1트랜지스터(P1)와, 제 1단자(10)와 제 2단자(12) 사이에서 제 3트랜지스터(P3) 및 제 1트랜지스터(P1)와 병렬로 접속되는 제 4트랜지스터(P4) 및 제 2트랜지스터(P2)와, 제 3트랜지스터(P3)의 게이트전극과 제 2트랜지스터(P2)의 게이트전극 사이에 접속되는 제 5트랜지스터(P5)와, 제 4트랜지스터(P4)의 게이트전극과 제 1트랜지스터(P1)의 게이트전극 사이에 접속되는 제 6트랜지스터(P6)를 구비한다.
그리고, 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기는 제 1노드(N1)와 제 1클럭 입력단자(14) 사이에 접속되는 제 1커패시터(C1)와, 제 2노드(N2)와 제 2클럭 입력단자(16) 사이에 접속되는 제 2커패시터(C2)와, 제 2단자(12)와 기저전원(GND) 사이에 접속되는 로드 커패시터(Cload)를 구비한다.
제 3트랜지스터(P3)의 제 1전극은 제 1단자(10)에 접속되고, 제 2전극은 제 1노드(N1)(즉, 제 1트랜지스터(P1)의 제 1전극)에 접속된다. 그리고, 제 3트랜지스터(P3)의 게이트전극은 제 3노드(N3)(즉, 제 5트랜지스터(P5)의 제 1전극 및 게이트전극)에 접속된다. 여기서, 제 1전극은 소오스전극 및 드레인전극 중 어느 하나의 전극으로 설정되고, 제 2전극은 제 1전극과 다른 전극으로 설정된다. 예를 들어, 제 1전극이 소오스전극으로 설정되면 제 2전극은 드레인전극으로 설정된다.
제 4트랜지스터(P4)의 제 1전극은 제 1단자(10)에 접속되고, 제 2전극은 제 2노드(N2)(즉, 제 2트랜지스터(P2)의 제 1전극)에 접속된다. 그리고, 제 4트랜지스터(P4)의 게이트전극은 제 4노드(N4)(즉, 제 6트랜지스터(P6)의 제 1전극 및 게이트전극)에 접속된다. 이와 같은 제 4트랜지스터(P4)는 제 3트랜지스터(P3)와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프된다.
제 1트랜지스터(P1)의 제 1전극은 제 1노드(N1)에 접속되고, 제 2전극은 제 2단자(12)에 접속된다. 그리고, 제 1트랜지스터(P1)의 게이트전극은 제 2노드(N2)에 접속된다. 이와 같은 제 1트랜지스터(P1)는 제 3트랜지스터(P3)와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프된다.
제 2트랜지스터(P2)의 제 1전극은 제 2노드(N2)에 접속되고, 제 2전극은 제 2단자(12)에 접속된다. 그리고, 제 2트랜지스터(P2)의 게이트전극은 제 1노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(P2)는 제 1트랜지스터(P1)와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프된다.
제 5트랜지스터(P5)의 제 1전극 및 게이트전극은 제 3노드(N3)에 접속되고, 제 2전극은 제 1노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 제 5트랜지스터(P5)는 제 1노드(N1)로부터 제 3노드(N3)로 전류가 공급될 수 있도록 다이오드 형태로 접속된다.
제 6트랜지스터(P6)의 제1전극 및 게이트전극은 제 4노드(N4)에 접속되고, 제 2전극은 제 2노드(N2)에 접속된다. 이와 같은 제 6트랜지스터(P6)는 제 2노드(N2)로부터 제 4노드(N4)로 전류가 공급될 수 있도록 다이오드 형태로 접속된다.
제 1클럭 입력단자(14) 및 제 1노드(N1) 사이에 위치되는 제 1커패시터(C1)는 제 1클럭 입력단자(14)로 공급되는 클럭신호(CLK)에 대응하여 제 1노드(N1)의 전압을 제어한다.
제 2클럭 입력단자(16) 및 제 2노드(N2) 사이에 위치되는 제 2커패시터(C2)는 제 2클럭 입력단자(16)로 공급되는 클럭바신호(CLKB)에 대응하여 제 2노드(N2)의 전압을 제어한다.
제 1단자(10)는 외부로부터 전원전압(VDD)을 공급받는 입력단자로 사용되고, 제 2단자(12)는 전압을 출력하기 위한 출력단자로 사용된다.
도 3은 도 2의 직류-직류 변환기로 공급되는 클럭신호를 나타내는 도면이다.
먼저, 제 1노드(N1) 및 제 2노드(N2)의 전압을 전원전압(VDD)으로 가정하고 동작과정을 상세히 설명하기로 한다. 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 설정되면 제 1커패시터(C1)에 의하여 제 1노드(N1)의 전압이 2VDD의 전압으로 상승한다.
제 1노드(N1)의 전압이 2VDD로 상승하면 게이트전극으로 VDD의 전압을 공급받는 제 1트랜지스터(P1)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(P1)가 턴-온되면 제 1노드(N1)의 2VDD의 전압이 제 2단자(OUT)로 공급된다. 그리고, 제 1노드(N1)의 전압이 2VDD로 상승하면 제 3노드(N3)의 전압은 2VDD-Vth(P5)로 설정되어 제 3트랜지스터(P3)가 턴-오프된다.
한편, 제 2노드(N2)의 전압이 VDD로 설정되면 제 4노드(N4)의 전압은 VDD-Vth(P6)로 설정된다. 제 4노드(N4)로 VDD-Vth(P6)의 전압이 공급되면 제 4트랜지스터(M4)가 턴-온되어 제 2노드(N2)로 VDD의 전압이 공급된다. 이 경우, 게이트전극으로 2VDD의 전압을 공급받는 제 2트랜지스터(P2)는 제 2노드(N2)로 공급되는 전압과 상관없이 턴-오프 상태를 유지한다. 따라서, 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 설정되는 기간 동안 제 2단자(12)로 2VDD의 전압이 안정적으로 출력된다.
클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되면 제 2커패시터(C2)에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 2VDD의 전압으로 상승한다. 이 경우, 클럭신호(CLK)가 로우전압으로 설정되어 제 1노드(N1)의 전압은 VDD의 전압으로 설정된다.
제 2노드(N2)의 전압이 2VDD로 상승하면 게이트전극으로 VDD의 전압을 공급받는 제 2트랜지스터(P2)가 턴-온된다. 제 2트랜지스터(P2)가 턴-온되면 제 2노 드(N2)의 2VDD의 전압이 제 2단자(OUT)로 공급된다. 그리고, 제 2노드(N2)의 전압이 2VDD로 상승하면 제 4노드(N4)의 전압은 2VDD-Vth(P6)로 설정되어 제 4트랜지스터(P4)가 턴-오프된다.
한편, 제 1노드(N2)의 전압이 VDD로 설정되기 때문에 제 3노드(N3)의 전압은 VDD-Vth(P5)로 설정된다. 제 3노드(N3)로 VDD-Vth(P5)의 전압이 공급되면 제 3트랜지스터(P3)가 턴-온되어 제 1노드(N1)로 VDD의 전압이 공급된다. 이 경우, 게이트전극으로 2VDD의 전압을 공급받는 제 1트랜지스터(P1)는 제 1노드(N1)로 공급되는 전압과 상관없이 턴-오프 상태를 유지한다. 따라서, 클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되는 기간 동안 제 2단자(12)로 2VDD의 전압이 안정적으로 출력된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기는 P형 트랜지스터들로만 구성되어 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기는 트랜지스터들의 문턱전압과 무관하게 전압 손실없이 원하는 2VDD의 전압을 출력할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기는 클럭신호 및 클럭바신호의 하이기간 동안 제 2단자(12)로 전압을 출력하기 때문에 리플전압을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다. 도 4를 설명할 때 도 2와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 할당함과 아울러 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 의한 직류-직류 변환기는 제 3노 드(N3)와 제 1클럭 입력단자(14) 사이에 접속되는 제 3커패시터(C3)와, 제 4노드(N4)와 제 2클럭 입력단자(16) 사이에 접속되는 제 4커패시터(C4)를 구비한다.
제 3커패시터(C3)는 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 입력될 때 제 3노드(N3)의 전압을 2VDD-Vth(P5)의 전압으로 안정적으로 유지한다. 상세히 설명하면, 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 1노드(N1)의 전압이 2VDD로 상승한다. 제 1노드(N1)의 전압이 2VDD로 상승하면 제 3노드(N3)의 전압은 2VDD-Vth(P5)로 상승한다.
한편, 제 1노드(N1)의 전압이 2VDD로 상승하는 기간 동안 제 1트랜지스터(P1)가 턴-온되어 제 2단자(12)로 2VDD의 전압이 공급된다. 이 경우, 제 2단자(12)에 접속되는 로드에 대응하여 소정의 전류가 제 2단자(12)로 공급된다. 제 2단자(12)로 전류가 공급되는 경우 제 3노드(N3)의 전압이 원하는 전압보다 낮은 전압으로 하강될 염려가 있다. 따라서, 본 발명의 제 2실시예에 의한 직류-직류 변환기에서는 제 3커패시터(C3)를 이용하여 안정적으로 제 3노드(N3)의 전압을 원하는 전압으로 유지한다. 다시 말하여, 제 3커패시터(C3)는 클럭신호(CLK)가 공급될 때 제 3노드(N3)의 전압을 상승시킴으로써 제 3트랜지스터(P3)가 안정적으로 턴-오프되도록 한다.
제 4커패시터(C4)는 클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 입력될 때 제 4노드(N4)의 전압을 2VDD-Vth(P6)의 전압으로 안정적으로 유지한다. 상세히 설명하면, 클릭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 2노드(N2)의 전압이 2VDD로 상승한다. 제 2노드(N2)의 전압이 2VDD로 상승하면 제 4노드(N4)의 전압은 2VDD-Vth(P6)로 상승한다.
한편, 제 2노드(N2)의 전압이 2VDD로 상승하는 기간 동안 제 2트랜지스터(P2)가 턴-온되어 제 2단자(12)로 2VDD의 전압이 공급된다. 이 경우, 제 2단자(12)에 접속되는 로드에 대응하여 소정의 전류가 제 2단자(12)로 공급된다. 제 2단자(12)로 전류가 공급되는 경우 제 4노드(N4)의 전압이 원하는 전압보다 낮은 전압으로 하강 될 염려가 있다. 따라서, 본 발명의 제 2실시예에 의한 직류-직류 변환기에서는 제 4커패시터(C4)를 이용하여 안정적으로 제 4노드(N4)의 전압을 원하는 전압으로 유지한다. 다시 말하여, 제 4커패시터(C4)는 클럭바신호(CLKB)가 공급될 때 제 4노드(N4)의 전압을 상승시킴으로써 제 4트랜지스터(P4)가 안정적으로 턴-오프되도록 한다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다. 도 5를 설명할 때 도 4와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 할당함과 아울러 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 의한 직류-직류 변환기는 제 1단자(10)와 제 3노드(N3) 사이에 접속되는 제 7트랜지스터(P7)와, 제 1단자(10)와 제 4노드(N4) 사이에 접속되는 제 8트랜지스터(P8)를 구비한다.
제 7트랜지스터(P7)의 제 1전극 및 게이트전극은 제 1단자(10)에 접속되고, 제 2전극은 제 3노드(N3)에 접속된다. 즉, 제 7트랜지스터(P7)는 제 3노드(N3)로부터 제 1단자(10)로 전류가 흐를 수 있도록 다이오드 형태로 접속된다. 이와 같 은 제 7트랜지스터(P7)는 제 3노드(N3)가 플로팅 상태로 설정되는 것을 방지하여 구동의 안정성을 확보한다. 또한, 제 7트랜지스터(P7)는 제 3트랜지스터(P3)의 게이트전극에 필요 이상으로 전하가 축적되는 것을 방지한다.
제 8트랜지스터(P8)의 제 1전극 및 게이트전극은 제 1단자(10)에 접속되고, 제 2전극은 제 4노드(N4)에 접속된다. 즉, 제 8트랜지스터(P8)는 제 4노드(N4)로부터 제 1단자(10)로 전류가 흐를 수 있도록 다이오드 형태로 접속된다. 이와 같은 제 8트랜지스터(P8)는 제 4노드(N4)가 플로팅 상태로 설정되는 것을 방지하여 구동의 안정성을 확보한다. 또한, 제 8트랜지스터(M8)는 제 4트랜지스터(P4)의 게이트전극에 필요 이상으로 전하가 축적되는 것을 방지한다.
동작과정을 간단히 설명하면, 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 3노드(N3)의 전압은 2VDD-Vth(P5)까지 상승되고, 이에 따라 제 3트랜지스터(P3)는 턴-오프된다. 한편, 제 3노드(N3)의 전압이 2VDD-Vth(P5)까지 상승하는 경우 다이오드 형태로 접속된 제 7트랜지스터(P7)가 턴-온되어 제 3노드(N3)의 전압이 VDD+Vth(P7)의 전압까지 하강할 수 있다. 하지만, 제 3노드(N3)의 전압이 하강하더라도 제 3커패시터(C3)의 전압 상승에 의하여 제3트랜지스터(P3)는 안정적으로 턴-오프 상태를 유지한다.
그리고, 클럭신호(CLK)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 4노드(N4)의 전압은 VDD-Vth(P6)의 전압까지 하강된다. 이때, 제 8트랜지스터(P8)는 턴-오프 상태를 유지하기 때문에 제 4트랜지스터(P4)는 안정적으로 턴-온 상태를 유지한다.
클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 4노드(N4)의 전압은 2VDD-Vth(P6)까지 상승되고, 이에 따라 제 4트랜지스터(P4)는 턴-오프된다. 한편, 제 4노드(N4)의 전압이 2VDD-Vth(P6)까지 상승하는 경우 다이오드 형태로 접속된 제 8트랜지스터(P8)가 턴-온되어 제 4노드(N4)의 전압이 VDD+Vth(P8)의 전압까지 하강할 수 있다. 하지만, 제 4노드(N4)의 전압이 하강하더라도 제 4커패시터(C4)의 전압 상승에 의하여 제 4트랜지스터(P4)는 안정적으로 턴-오프 상태를 유지한다.
그리고, 클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되는 경우 제 3노드(N3)의 전압은 VDD-Vth(P5)의 전압까지 하강된다. 이때, 제 7트랜지스터(P7)는 턴-오프 상태를 유지하기 때문에 제 3트랜지스터(P3)는 안정적으로 턴-온 상태를 유지한다.
도 6은 본 발명의 제 4실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 본 발명의 제 4실시예에 의한 직류-직류 변환기는 부극성의 전압을 출력하기 위하여 제 1단자(10)가 출력단자로 사용되고, 제 2단자(12)가 입력단자로 사용되는 점을 제외하고 실질적으로 도 5에 도시된 본 발명의 제 3실시예에 의한 직류-직류 변환기와 동일하다.
한편, 제 1단자(10)가 출력단자로 사용되기 때문에 로드 커패시터(Cload)는 제 1단자(10)와 기저전원(GND) 사이에 접속된다. 그리고, 제 2단자(12)로는 입력전압으로 기저전원(GND)의 전압을 공급받는다.
도 7은 도 6의 직류-직류 변환기로 공급되는 클럭신호 및 출력신호를 나타내 는 도면이다.
먼저, 제 1노드(N1) 및 제 2노드(N2)의 전압을 기저전원(GND)으로 가정하고 동작과정을 상세히 설명하기로 한다.
제 1노드(N1)의 전압이 기저전원(GND)으로 설정되는 경우 제 3노드(N3)의 전압은 -Vth(P5)로 설정된다. 이후, 클럭신호(CLK)가 하이전압에서 로우전압으로 하강하면 제 1커패시터(C1)에 의하여 제 1노드(N1)의 전압이 -VDD의 전압으로 하강한다. 그리고, 제 3노드(N3)의 전압은 -VDD-Vth(P5)의 전압으로 하강한다.
이 경우, 제 3트랜지스터(P3)가 턴-온되어 -VDD의 전압이 제 2단자(10)로 공급된다. 한편, 제 1노드(N1)의 전압이 -VDD로 하강하면 제 2트랜지스터(P2)가 턴-온된다. 제 2트랜지스터(P2)가 턴-온되면 기저전원(GND)의 전압이 제 2노드(N2)로 공급된다. 그리고, 클럭신호(CLK)가 로우전압으로 유지되는 기간 동안 클럭바신호(CLKB)가 하이전압으로 설정되기 때문에 제 4트랜지스터(P4)는 턴-오프 상태를 유지한다.
클럭바신호(CLKB)가 하이전압에서 로우전압으로 하강하면 제 2커패시터(C2)에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 -VDD의 전압으로 하강한다. 그리고, 제 4노드(N4)의 전압은 제 4커패시터(C4)에 의하여 -VDD-Vth(P6)의 전압으로 하강한다.
이 경우, 제 4트랜지스터(P4)가 턴-온되어 -VDD의 전압이 제 2단자(10)로 공급된다. 한편, 제 2노드(N2)의 전압이 -VDD로 하강하면 제 1트랜지스터(P1)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(P1)가 턴-온되면 기저전원(GND)의 전압이 제 1노드(N1)로 공급된다. 그리고, 클럭바신호(CLKB)가 로우전압으로 유지되는 기간 동안 클럭신 호(CLK)가 하이전압으로 설정되기 때문에 제 3트랜지스터(P3)는 턴-오프 상태를 유지한다.
한편, 상술한 설명에서는 직류-직류 변환기에 포함되는 트랜지스터들(P1 내지 P8)이 P형인 경우로 가정하였다. 하지만, 본 발명의 직류-직류 변환기에 포함되는 트랜지스터들(P1 내지 P8)은 N형으로 형성되어도 동일하게 구동 가능한다.
다시 말하여, 도 5에 도시된 직류-직류 변환기에 포함되는 트랜지스터들(P1 내지 P8)을 도 8과 같이 N형 트랜지스터들(N1 내지 N8)로 변경하여도 동일하게 구동 가능하다. 그리고, 도 6에 도시된 직류-직류 변환기에 포함되는 트랜지스터들(P1 내지 P8)을 도 9와 같이 N형 트랜지스터들(N1 내지 N8)로 변경하여도 동일하게 구동 가능하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 직류-직류 변환기의 구동파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 4실시예에 의한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 직류-직류 변환기의 구동파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 트랜지스터들을 N형으로 변경한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 트랜지스터들을 N형으로 변경한 직류-직류 변환기를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2,4,10,12 : 단자 6,8,14,16 : 클럭 입력단자
Claims (11)
- 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되는 제 1트랜지스터와;상기 제 1단자와 상기 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 2트랜지스터와;상기 제 1단자와 제 2단자 사이에 접속되며 상기 제 1트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 3트랜지스터와;상기 제 2트랜지스터와 상기 제 1단자 사이에 접속되며 상기 제 3트랜지스터와 교번적으로 턴-온 및 턴-오프되는 제 4트랜지스터와;상기 제 3트랜지스터 및 제 1트랜지스터 사이의 제 1노드와 제 1클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 1커패시터와;상기 제 4트랜지스터 및 제 2트랜지스터 사이의 제 2노드와 제 2클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 2커패시터와;상기 제 1노드와 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 1노드로부터 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 5트랜지스터와;상기 제 2노드와 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 2노드로부터 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극으로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 6트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1트랜지스터는 상기 제 1노드와 상기 제 2단자 사이에 위치되며, 상기 제 2노드에 인가되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되며;상기 제 2트랜지스터는 상기 제 2노드와 상기 제 2단자 사이에 위치되며, 상기 제 1노드에 인가되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 3트랜지스터는 상기 제 1단자와 상기 제 1노드 사이에 위치되며 상기 제 5트랜지스터로부터 공급되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되며,상기 제 4트랜지스터는 상기 제 1단자와 상기 제 2노드 사이에 위치되며 상기 제 6트랜지스터로부터 공급되는 전압에 대응하여 턴-온 및 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1단자는 외부로부터 전원전압을 공급받는 입력단자, 상기 제 2단자는 상기 직류-직류 변환기의 전압을 출력하는 출력단자인 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 4항에 있어서,상기 제 2단자와 기저전원 사이에 접속되는 로드 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2단자는 외부로부터 전원전압을 공급받는 입력단자, 상기 제 1단자는 상기 직류-직류 변환기의 전압을 출력하는 출력단자인 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 6항에 있어서,상기 제 1단자와 기저전원 사이에 접속되는 로드 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1클럭 입력단자는 클럭신호를 공급받고, 상기 제 2클럭 입력단자는 상기 클럭신호를 반전한 클럭바신호를 공급받는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 내지 제 6트랜지스터는 동일한 도전형(P형 또는 N형)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 3트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 3커패시터와,상기 제 4트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 2클럭 입력단자 사이에 접속되는 제 4커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1단자와 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 3트랜지스터의 게이트전극으로부터 상기 제 1단자로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 7트랜지스터와,상기 제 1단자와 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극으로부터 상기 제 1단자로 전류가 흐를 수 있도록 형성되는 제 8트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환기.
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