KR20100007171A

KR20100007171A - 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치

Info

Publication number: KR20100007171A
Application number: KR1020080067681A
Authority: KR
Inventors: 장성기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-22

Abstract

본 발명은, 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 감시용 카메라 등과 같은 다양한 유형의 전자기기에 사용되는 직류 전압 분배 장치 내에, 직류 입력 전압(예: 12V)을 제1 직류 출력 전압(예: 3.3V)으로 감압하여 분배하기 위한 제1 직류/직류 컨버터(DC/DC Convertor)와, 상기 제1 직류 출력 전압을 제2 직류 출력 전압(예: 4.8V~5.2V)으로 승압하여 분배하기 위한 차지 펌프(Charge Pump), 그리고 상기 직류 입력 전압을 제3 직류 출력 전압(예: 1.8V)으로 감압하여 분배하기 위한 제2 직류/직류 컨버터(DC/DC Convertor)를 포함하여 구성함으로써, 스위칭 노이즈(Switching Noise)가 발생하면서 부피가 크고 고가격인 직류/직류 컨버터의 사용 개수를 줄일 수 있게 되며, 또한 전력 손실이 크게 발생하는 드로퍼 레귤레이터(Dropper Regulator)를 사용하지 않고서도, 소정의 직류 입력 전압을 서로 다른 임의의 직류 출력 전압들로 분배하여, 전자기기의 각 구성 블록에 필요한 전압으로 공급할 수 있게 된다.

직류 전압 분배 장치, 직류/직류 컨버터, 드로퍼 레귤레이터, 차지 펌프

Description

차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치 {Apparatus for dividing direct current voltage using a charge pump}

본 발명은, 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 소정의 직류 입력 전압을 서로 다른 임의의 직류 출력 전압들로 분배하여 출력하기 위한 차지 펌프(Charge Pump)를 이용한 직류 전압 분배 장치에 관한 것이다.

일반적으로 감시용 카메라 등과 같은 다양한 유형의 전자기기에는, 소정의 직류 입력 전압을, 서로 다른 임의의 직류 출력 전압들로 분배하여 출력하기 위한 직류 전압 분배 장치가 널리 사용된다.

예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 직류/직류 컨버터(DC/DC Convertor)(10~12)가 포함 구성되는 직류 전압 분배 장치에서는, SMPS(Switched Mode Power Supply) 방식을 이용하여, 12V의 직류 입력 전압(DC Vin)을, 3.3V의 제1 직류 출력 전압(Output1)과, 5V의 제2 직류 출력 전압(Output2), 그리고 1.8V의 제3 직류 출력 전압(Output3)으로 감압하여 분배하게 된다.

그리고, 상기 분배되는 직류 출력 전압들을, 감시용 카메라 등과 같은 전자기기의 각 구성 블록에 구동 전압으로 공급하게 되는 데, 상기 직류/직류 컨버터의 경우, 스위칭 노이즈(Switching Noise)가 많이 발생하고, 또한 고가격이면서 부피가 큰다는 문제점이 있다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 드로퍼 레귤레이터(Dropper Regulator)(20~22)가 포함 구성되는 직류 전압 분배 장치에서는, 12V의 직류 입력 전압(DC Vin)을, 3.3V의 제1 직류 출력 전압(Output1)과, 1.8V의 제2 직류 출력 전압(Output2), 그리고 1.8V의 제3 직류 출력 전압(Output3)으로 감압하여 분배하게 된다.

그리고, 상기 분배되는 직류 출력 전압들을, 감시용 카메라 등과 같은 전자기기의 각 구성 블록에 구동 전압으로 공급하게 되는 데, 상기 드로퍼 레귤레이터의 경우, 전력 손실(Power Loss)이 많이 발생하는 문제점이 있기 때문에, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 2 개의 직류/직류 컨버터들(10,12)과, 하나의 드로퍼 레귤레이터(21)를 혼합하여 사용하는 예가 있으나, 상기와 같이 하나의 드로퍼 레귤레이터(21)만을 사용하더라도, 불필요하게 전력 손실이 지속적으로 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 예를 들어 감시용 카메라 등과 같은 다양한 유형의 전자기기에 사용되는 직류 전압 분배 장치 내에, 제1 직류/직류 컨버터와 제2 직류/직류 컨버터를 포함하되, 상기 제1 직류/직류 컨버터에 의해 감압되어 분배되는 직류 출력 전압을, 정수배에 상응하는 직류 출력 전압으로 승압하여 분배하기 위한 차지 펌프(Charge Pump)를 이용한 직류 전압 분배 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치는, 직류 입력 전압을 제1 직류 출력 전압으로 감압하여 분배하기 위한 제1 직류/직류 컨버터와, 상기 제1 직류 출력 전압을 제2 직류 출력 전압으로 승압하여 분배하기 위한 차지 펌프와, 상기 직류 입력 전압을 제3 직류 출력 전압으로 감압하여 분배하기 위한 제2 직류/직류 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 직류 입력 전압은, 제2 직류 출력 전압 보다 높고, 상기 제2 직류 출력 전압은, 제1 직류 출력 전압 보다 높고, 상기 제1 직류 출력 전압은, 제3 직류 출력 전압 보다 높은 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제2 직류 출력 전압은, 상기 제1 직류 출력 전압의 정수배에 상응하는 전압 값으로 승압되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 차지 펌프는, 2 개의 다이오드와 2 개의 콘덴서로 구성되는 회로 인 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 차지 펌프는, (제1 직류 출력 전압 x 2) - (0.7 x 2)의 전압 값을, 상기 제2 직류 출력 전압으로 분배하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치는, 스위칭 노이즈(Switching Noise)가 발생하면서 부피가 크고 고가격인 직류/직류 컨버터의 사용 개수를 줄일 수 있게 되며, 또한 전력 손실이 크게 발생하는 드로퍼 레귤레이터(Dropper Regulator)를 사용하지 않고서도, 소정의 직류 입력 전압을 서로 다른 임의의 직류 출력 전압들로 분배하여, 전자기기의 각 구성 블록에 필요한 전압으로 공급할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 직류 전압 분배 장치에는, 차지 펌프가 포함 구성되는 데, 예를 들어, 상기 차지 펌프(Charge Pump)는, 콘덴서에 전하를 충전하여 입력 전압 보다 높은 출력 전압을 만들어 낼 때 사용하는 회로로서, 특히 전력 손실이 많이 발생하는 인덕터(Inductor)를 사용하지 않기 때문에, 전력 효율이 높으며, 소형으로 회로를 구성할 수 있게 된다.

예를 들어, 비교적 적은 전류(예: 수십 mA 이하)의 입력 전압을 승압하여, 정수배에 상응하는 출력 전압을 분배하게 되는 데, 만일, 5V의 입력 전압이면, 약 10V, 15V, 20V 등과 같은 정수배에 상응하는 출력 전압을 승압하여 분배하게 된다.

반면, 직류/직류 컨버터(DC/DC Converter)는, 일반적으로 인덕터(L) 또는 트랜스포머(Transformer)를 사용하여 전압을 변환하기 때문에, 전류 또는 전력을 기준으로 높은 전력 변환이 요구되면, 인덕터 또는 트랜스를 사용한 직류/직류 컨버터(DC/DC Converter)를 사용하고, 소형의 저 저력인 경우에는, 차지 펌프를 사용하는 것이 효과적이다.

예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 직류 전압 분배 장치에는, 제1 직류/직류 컨버터(10)와, 차지 펌프(41), 그리고 제2 직류/직류 컨버터(12)가 포함 구성되는 데, 상기 제1 직류/직류 컨버터(10)는, SMPS 방식을 이용하여, 직류 입력 전압(DC Vin)을, 제1 직류 출력 전압(Output1)으로 감압 및 분배하게 된다.

그리고, 상기 차지 펌프(41)는, 상기 제1 직류 출력 전압을, 제2 직류 출력 전압(Output2)으로 승압하여 분배하고, 상기 제2 직류/직류 컨버터(12)는, SMPS 방식을 이용하여, 직류 입력 전압(DC Vin)을 제3 직류 출력 전압(Output3)으로 감압 및 분배하게 된다.

한편, 상기 차지 펌프(41)는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2), 그리고 제1 콘덴서(C1)와 제2 콘덴서(C2)로 구성된 간소한 회로가 사용될 수 있는 데, 상기 제1 직류/직류 컨버터(10)에 의해 분배되 는 제1 직류 출력 전압은, 상기 차지 펌프(41)에 의해 약 2 배의 정수배에 상응하는 전압으로 승압된다.

예를 들어, 상기 제1 직류/직류 컨버터(10)에서는, 12V의 직류 입력 전압을, SMPS 방식을 이용하여, 3.3V의 직류 출력 전압으로 감압 및 분배하게 되고, 상기 제2 직류/직류 컨버터(12)에서는, 상기 12V의 직류 입력 전압을, SMPS 방식을 이용하여, 1.8V의 직류 출력 전압으로 감압 및 분배하게 된다.

한편, 상기와 같이 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2), 그리고 제1 콘덴서(C1)와 제2 콘덴서(C2)로 구성된 차지 펌프(41)에서는, (제1 직류 출력 전압 X 2) - (0.7 X 2) = (3.3 X 2) - (0.7 X 2) = 5.2의 산술식에 의해, 5.2V의 직류 출력 전압을 승압 분배하게 된다.

즉, 상기 차지 펌프에서는, 3.3V의 제1 직류 출력 전압을 입력 받아, 약 2 배의 정수배에 상응하는 5.2V의 제2 직류 출력 전압으로 승압하여 분배하게 되는 데, 예를 들어 부품 편차 및 전력 손실 등으로 인해, 약 4.8V ~ 5.2V의 직류 출력 전압이 분배 출력될 수도 있다.

한편, 감시용 카메라 등과 같은 전자기기의 각 구성 블록에 필요한 전압이, 2.5V, 3.3V, 1.2V 인 경우, 상기 제1 직류/직류 컨버터(10)에서는, 12V의 직류 입력 전압을, SMPS 방식을 이용하여, 2.5V의 직류 출력 전압으로 감압 및 분배하고, 상기 제2 직류/직류 컨버터(12)에서는, 상기 12V의 직류 입력 전압을, SMPS 방식을 이용하여, 1.2V의 직류 출력 전압으로 감압 및 분배하게 된다.

그리고, 상기와 같이 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2), 그리고 제1 콘 덴서(C1)와 제2 콘덴서(C2)로 구성된 차지 펌프(41)에서는, (제1 직류 출력 전압 X 2) - (0.7 X 2) = (2.5 X 2) - (0.7 X 2) = 3.6의 산술식에 의해, 3.6V의 직류 출력 전압을 승압 분배하게 되는 데, 예를 들어 부품 편차 및 전력 손실 등으로 인해, 약 3.3V ~ 3.6V의 직류 출력 전압이 분배 출력될 수도 있다.

이에 따라, 스위칭 노이즈가 많이 발생하면서 부피가 크고 고가격인 직류/직류 컨버터의 사용 개수를 줄일 수 있게 되며, 또한 전력 손실이 크게 발생하는 드로퍼 레귤레이터를 사용하지 않고서도, 소정의 직류 입력 전압을 서로 다른 임의의 직류 출력 전압들로 분배하여, 전자기기의 각 구성 블록에 필요한 전압으로 공급할 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 직류 전압 분배 장치에 대한 제1 실시예를 도시한 것이고,

도 2는 일반적인 직류 전압 분배 장치에 대한 제2 실시예를 도시한 것이고,

도 3은 일반적인 직류 전압 분배 장치에 대한 제2 실시예를 도시한 것이고,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치에 대한 실시예를 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 ~ 12 : 직류/직류 컨버터 20 ~ 22 : 드로퍼 레귤레이터

41 : 차지 펌프 D1, D2 : 다이오드

C1, C2 : 콘덴서

Claims

직류 입력 전압을 제1 직류 출력 전압으로 감압하여 분배하기 위한 제1 직류/직류 컨버터와,

상기 제1 직류 출력 전압을 제2 직류 출력 전압으로 승압하여 분배하기 위한 차지 펌프와,

상기 직류 입력 전압을 제3 직류 출력 전압으로 감압하여 분배하기 위한 제2 직류/직류 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치.
제 1항에 있어서,

상기 직류 입력 전압은, 제2 직류 출력 전압 보다 높고,

상기 제2 직류 출력 전압은, 제1 직류 출력 전압 보다 높고,

상기 제1 직류 출력 전압은, 제3 직류 출력 전압 보다 높은 것을 특징으로 하는 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2 직류 출력 전압은, 상기 제1 직류 출력 전압의 정수배에 상응하는 전압 값으로 승압되는 것을 특징으로 하는 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치.
제 1항에 있어서,

상기 차지 펌프는, 2 개의 다이오드와 2 개의 콘덴서로 구성되는 회로인 것을 특징으로 하는 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치.
제 4항에 있어서,

상기 차지 펌프는, (제1 직류 출력 전압 x 2) - (0.7 x 2)의 전압 값을, 상기 제2 직류 출력 전압으로 분배하는 것을 특징으로 하는 차지 펌프를 이용한 직류 전압 분배 장치.