KR20100078322A - 직류-직류 변환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부; 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부; 상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부; 상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기; 상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부; 상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기; 상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
직류-직류 변환기(DC-DC converter), 부귀환(Negative Feedback), 승압형 변환기(Boost Converter), 강압형 변환기(Buck Converter), 승강압형 변환기(Buck-Boost Converter), 오차증폭기(Error Amplifier), 인덕터 교류 전류감지 부(Inductor AC Current Sensor), 보상기(Compensator)

Description

직류-직류 변환기{DC-DC CONVERTER}
본 발명은 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)에 관한 것이다.
직류-직류 변환기는 입력전압을 승압하거나 강압하여 출력단으로 출력하는 회로이다. 이러한 직류-직류 변환기는 휴대용 전자기기, CPU, 디스플레이 등의 다양한 전자기기를 구성하는 필수적인 구성요소이다.
도 1은 종래의 출력전압을 부귀환 제어하는 전압 모드 강압형 직류-직류 변환기(100)를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전압 모드 직류-직류 변환기(100)는 인덕터(102), 인덕터(102)에 연결되어 인덕터(102)에 에너지를 충전 혹은 방전하는 충방전 스위치부(101), 출력전압(Vout)을 부귀환 제어하는 오차증폭기를 포함한 PID 보상기(103), PID 보상기(103)의 출력신호와 삼각파를 비교하는 비교기(104), 충방전 스위치부(101)를 제어하는 스위치 제어부(105), 출력 필터 캐패시터(106) 및 부하(107)로 구성되어 출력전압(Vout)을 목표전압으로 조정한다.
이러한 종래의 전압 모드 직류-직류 변환기(100)에 따르면, LC 공진주파수에 의한 보상을 함에 있어서 미분기 설계가 매우 어렵고, 출력 전압을 직접 미분하는 형태이므로 출력단의 노이즈를 필터링하지 않고 루프(loop)로 그대로 끌어오는 문제점이 있다.
또는 보상하는 방법에 따라, LC 필터에 의한 복소폴 때문에 대역폭을 아주 짧게 설계하기 때문에 과도 응답 특성이 느린 문제점이 있을 수 있다.
도 2는 종래의 출력전압을 부귀환 제어하는 전류 모드 강압형 직류-직류 변환기(200)를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전류 모드 직류-직류 변환기(200)는 인덕터(202), 인덕터(202)에 연결되어 인덕터(202)에 에너지를 충전 혹은 방전하는 충방전 스위치부(201), 출력전압(Vout)을 부귀환 제어하는 오차증폭기를 포함한 PI 보상기(203), 스위칭 전류의 피크(peak)값과 슬로프(slop) 보상기(204)의 출력신호를 합하는 합산부(205), PI 보상기(206) 출력신호와 내부 스위치 전류 감지 보상기(205)의 출력신호를 비교하는 비교기(207), 충방전 스위치부를 제어하는 스위치 제어부(208), 출력 필터 캐패시터(209) 및 부하(210)로 구성되어, 출력전압(Vout)을 목표전압으로 조정한다.
이러한 종래의 전류 모드 직류-직류 변환기에 따르면, 스위칭 전류의 피크값을 감지하는 회로 설계가 복잡하며 내부 스위칭 전류 궤환의 안정성을 보장하기 위해 슬로프 보상기(204)를 반드시 설계해야 하는 부담감이 있으며, 비교기(207)의 입력으로 유입되는 내부 스위치 전류 감지 보상기 출력신호의 크기가 매우 작아 노이즈에 민감하다는 문제점이 있다.
이러한 종래의 직류-직류 변환기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 출력단의 노이즈에 덜 민감하고 설계가 쉬운 보상을 위한 직류-직류 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보상기 설계의 간단 명료함을 이용하여 폴(pole)들과 제로(zero)들의 배치가 용이하여 루프(loop)의 대역폭을 넓혀 입력전압 혹은 부하의 변동에 대해 빠르게 응답하는 직류-직류 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부; 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부; 상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부; 상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기; 상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부; 상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기; 상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 스위치부는 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 위치할 수도 있다.
여기서, 상기 스위치부는 상기 인덕터와 상기 출력단(Vout) 사이에 위치할 수도 있다.
여기서, 상기 스위치부는 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 위치하는 제1 스위치 및 상기 인덕터와 상기 출력단(Vout) 사이에 위치하는 제2 스위치를 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 전류감지부는, 상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터; 및 상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류센서를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부; 상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터 및 상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)를 포함하는 전류감지부; 상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부; 상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA); 상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제2 프랜스컨덕턴스 증폭기(OTA); 상기 제1 트랜스컨덕 턴스 증폭기(OTA)의 출력, 상기 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력 및 상기 전류감지부의 출력을 입력으로 하고, 출력단이 상기 전류감지부의 출력과 접속된 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA); 상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력에 접속된 수동소자부; 상기 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기; 상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부; 상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터 및 상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)를 포함하는 전류감지부; 상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부; 상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA); 상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력 및 상기 전류감지부의 출력을 입력으로 하고, 출력단이 상기 전류감지부의 출력과 접속된 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA); 상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력에 접속된 수동소자부; 상기 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기; 상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 수동소자부는 하나 이상의 저항 및 하나 이상의 캐패시터로 이루어진 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 제1 및 제2 출력단(Vout1, Vout2)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부; 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부; 상기 출력단(Vout1, Vout2)의 출력전압을 분배하는 제1 및 제2 전압분배부; 상기 제1 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 톱니파를 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제1 비교기; 상기 제2 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기; 상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부; 상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제2 비교기; 상기 제1 및 제2 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 배치된 변압기; 상기 변압기의 온오프를 제어하는 스위치부; 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부; 상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부; 상기 전압분배부에 의해 분배 된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기; 상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부; 상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기; 상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 스위치부는 상기 변압기의 1차 권선측에 접속되고, 상기 변압기의 2차 권선과 상기 인덕터 사이에 접속된 다이오드부를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 제1 및 제2 출력단(Vout1, Vout2)으로 출력하는 직류-직류 변환기로서, 상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터; 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 배치된 변압기; 상기 변압기의 온오프를 제어하는 스위치부; 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부; 상기 출력단(Vout1, Vout2)의 출력전압을 분배하는 제1 및 제2 전압분배부; 상기 제1 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 톱니파를 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제1 비교기; 상기 제2 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기; 상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부; 상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제2 비교기; 상기 제1 및 제2 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기는 출력전압을 직접 미분하지 않고 인덕터의 전류 성분을 이용하여 직류-직류 변환기의 특성을 보상함으로써 출력단의 노이즈에 민감하지 않고, 설계가 간단하여 입력전압 혹은 부하의 변동에 대해 빠르게 응답하며 안정적인 출력전압을 제공할 수 있다.
본 발명에 따라, 보상부에 트랜스컨덕턴스 증폭기를 추가함으로써 직류-직류 변환기에 포함된 수동소자(저항, 캐패시터)들의 소자값을 작게할 수 있으므로, 회로 면적을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 입출력간의 절연특성과 변압기의 권선비를 조정하여 출력전압 값을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 당업자가 종래기술을 참조하여 용이하게 이해할 수 있는 내용은 본 발명의 요지를 흐르지 않기 위하여 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 후술하는 각 실시예들간에 서로 상반되지 않는한 어느 한 실시예에서 설명한 내용은 다른 실시예들에서도 동일하게 적용되며, 그 경우 중복된 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다. 그렇게 하더라도 당업자는 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 것이다. 도면 전체적으로 동일한 구성요소는 가급적 동일한 인용부호를 이용하여 지시하도록 한다.
제1 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)의 구성
도 3은 본 발명의 일 실시예에 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)를 나타낸 회로도이다. 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)는 인덕터 교류 전류 성분을 오차증폭기의 출력신호와 합하여 제어한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)는 스위치부(301), 인덕터(302), 보상부(303), 비교기(307), 제어부(308), 전압분배부(309)를 포함한다. 보상부(303)는 전류감지부(304), 오차증폭기(305) 및 합산부(adder, 306)를 포함한다.
인덕터(302)는 후술할 충방전 스위치부(301)에 의해서 입력단(Vin)으로부터 공급되는 에너지를 저장하고 출력단(Vout)으로 에너지를 방전한다.
스위치부(301)는 인덕터(302)의 일단과 연결되고, 입력단(Vin)으로부터 공급된 직류전압을 제어하여 인덕터(302)에 에너지를 충전시키거나 출력단(Vout)으로 에너지를 방전시키는 경로를 형성한다. 보다 구체적으로 스위치부(301)는 입력단(Vin)과 인덕터(302)의 제1단 사이에 연결된 제1 스위치와, 인덕터(302)의 제1단과 접지 사이에 연결된 제2 스위치를 포함한다. 인덕터(302)의 제2단은 출력단(Vout)에 접속된다. 도 3에는 스위치부(301)를 스위치를 이용하여 구성한 형태를 나타내었으나, 충방전 스위치부(301)는 다이오드로 구성될 수 있다.
전압분배부(309)는 출력단(Vout)의 출력전압을 분배한다. 전압분배부(309)는 출력단(Vout)의 전압에 비례하는 전압이 출력되는 임의의 회로 구성을 의미한다. 도 3에서는 출력단(Vout)과 접지 사이에 저항 2개를 직렬연결하고, 그 2개의 저항 사이의 노드에서 출력을 얻는 구성을 이용하였다.
오차증폭기(305)는 전압분배부(309)에 의해 분배된 출력전압과 미리 정해진 기준전압(Vref)을 비교하여 오차신호를 출력한다. 이와 다르게는, 출력단(Vout)의 출력전압을 그대로 오차증폭기(305)의 입력으로 사용할 수도 있다.
전류감지부(304)는 인덕터(302)를 통해 흐르는 전류값을 감지(sensing or detecting, 측정된 값 또는 그에 비례하는 값을 출력함)한다.
합산부(306)는 오차증폭기(305)의 출력과 전류감지부(304)에서 감지된 인덕터의 전류 성분을 비례화한 값을 합하여 비교기(307)의 입력으로 제공한다.
비교기(307)는 톱니파 혹은 삼각파와 입력된 신호를 비교하여 펄스폭 변조 신호를 생성한다.
제어부(308)는 비교기(307)의 출력에 따라 스위치부(301)의 각 스위치의 온-오프(on-off)를 제어한다.
출력단(Vout)에는 경우에 따라 출력 필터 캐패시터(310) 및 부하(311)가 접속될 수도 있다. 이하, 나머지 실시예에서도 언급하지 않더라도 마찬가지이다.
제1 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)의 동작
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)의 동작을 설명한다.
입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되면 스위치부(301)에 의해 입력단(Vin)과 인덕터(302)의 일단이 연결되고 인덕터(302)에 에너지가 충전된다. 이를 파워링(powering) 과정이라고 한다.
전류감지부(304)는 인덕터(302)를 통해 흐르는 전류값을 측정한다.
오차증폭기(305)는 전압분배부(309)에 의하여 출력단(Vout)의 출력전압이 비례화된 값과 기준전압(Vref)의 차이를 증폭하여 출력한다.
합산부(306)는 오차증폭기(305)의 출력성분과 감지된 인덕터(302)의 교류 전류 성분을 합한다. 또한, 합산부(306)는 수동소자부를 포함한다. 수동소자부에 관해서는 도 5a 내지 5d를 참조하여 설명하도록 한다. 이하의 실시예에서도 합산부는 단순히 신호를 더하는 역할 뿐만 아니라 전달함수에 폴과 제로를 포함하기 위한 수동소자들을 포함하는 것을 의미한다.
제1 실시예에서, 전류감지부(304), 오차증폭기(305) 및 합산부(306)을 합하여 보상부(303)라고 한다. 보상부(303)는 이하 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 후술하는 바와 같이, 직류-직류 변환기(300)의 전달함수에 폴과 제로를 추가함으로써 직류-직류 변환기(300)의 특성을 보상한다.
비교기(307)는 보상부(303)의 출력과 삼각파(혹은 톱니파)를 비교하여 그 비교결과를 제어부(308)로 제공한다. 제어부는 비교기(307)의 출력에 따라 스위치부(301)의 온-오프(on-off)를 제어하여 출력전압을 목표된 전압으로 강압하여 제공한다. 비교기(307), 제어부(308) 및 스위치부(301)의 구체적인 동작은 종래기술을 참조하여 당업자가 용이하게 파악하고 실시할 수 있을 것이므로 그 상세한 설명을 생략한다.
이러한 구성에 의한 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)는 출력전압을 직접 미분하지 않고 인덕터(301)의 전류 성분을 이용하여 보상함으로써 출력단(Vout)의 노이즈에 민감하지 않고, 설계가 간단하여 입력전압 혹은 부하의 변동에 대해 빠르게 응답하며 안정적인 출력전압을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)의 전류 감지부(304)를 구체화한 회로도이다.
전류감지부(304)는 인덕터(302)에 병렬 접속된 캐패시터(304-1) 및 캐피시터(304-1) 양단의 전압을 측정함으로써 인덕터(302)를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(304-2)를 포함한다. 캐패시터(304-2)는 저항성분을 포함할 수도 있다. 도면상에는 전류센서(304-2)가 캐패시터(304-1) 양단에 접속된 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 캐패시터(304-1)뿐만 아니라 캐패시터(304-1)와 직렬접속된 저항을 포함해서 캐패시터(304-1) 및 그 저항의 양단에 접속될 수도 있다. 전류센서(304-2)는 캐패시터(303) 양단의 전압을 측정함으로써 인덕터(302)의 인덕턴스, 캐패시터(304-2)의 캐패시턴스 및 캐패시터(304-2)의 저항성분의 관계를 이용하여 인덕터(302)를 통해 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
이러한 구성에 의한 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)는 출력전압을 직접 미분하지 않고 인덕터(301)의 전류 성분을 이용하여 보상함으로써 출력단(Vout)의 노이즈에 민감하지 않고, 설계가 간단하여 입력전압 혹은 부하의 변동에 대해 빠르게 응답하며 안정적인 출력전압을 제공할 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)의 보상부(303)의 세부 구성을 나타낸 회로도이다. 즉, 도 5a 및 5b는 보상부(303)에 포함된 전류감지부(304), 오차증폭기(304), 합산부(306)의 세부 구성을 나타낸 회로도이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 보상부(303)는 출력단의 출력전압(Vout)이 분배된 값 (Vfb)과 기준전압(Vref)을 입력으로 하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501), 해당 출력단 출력전압(Vout)이 분배된 값과 기준전압(Vref)을 입력으로 하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502), 인덕터(302) 교류 전류성분을 감지하는 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(503), 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501)의 출력 신호와 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(503)에서 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 합하는 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504) 및 제1 트랜스컨덕턴스(501)의 출력단에 접속된 수동소자부(505)를 포함한다. 수동소자부(505)는 캐패시터 및 저항을 포함할 수 있다.
제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501)는 도 4의 오차증폭기(305)에 해당하며, 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504) 및 수동소자부(505)는 도 4의 합산부(306)에 해당하며, 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(503)는 도 4의 전류센서(304-2)에 해당하는 것으로 볼 수 있다. 그러나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 대응관계를 설정한 것일 뿐이고, 본 발명은 도 4의 회로로부터 또는 도 5a 내지 5d의 회로로부터 각각 명확하게 이해할 수 있으며, 도 4의 회로와 도 5a 내지 5d의 회로가 반드시 1대 1로 대응되어야 하는 것이 아님을 당업자는 명확히 이해할 수 있을 것이다.
도시된 바와 같이, 오차증폭기(501)의 출력 신호와 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 합하는 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504)는 입력과 출력이 동일 접점일 수 있다. 보상부(303)는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)를 포함하지 않다도 무방하다. 보상부(303)에 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)가 포함되는 경우, 수동소자부(505)에 포함된 수동소자(저항, 캐패시터)들의 소자값을 작게할 수 있으므로, 본 발명의 직류=직류 변환기(300)의 원-칩 집적화에 유리하다.
다음으로, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)의 보상부(303)의 다른 형태를 나타낸 회로도이다.
도 5b를 참조하면, 보상부(303)는 해당 출력단 출력전압(Vout)이 분배도니 값과 기준전압(Vref)을 입력으로 하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501), 해당 출력단 출력전압(Vout)이 분배된 값과 기준전압(Vref)을 입력으로 하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502), 인덕터 교류 전류성분을 감지하는 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(503), 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501)의 출력 신호와 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 합하는 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504), 및 제1 트랜스컨덕턴스(501)의 출력단에 접속된 수동소자부(505)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504)는 입력이 단일단이며, 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501)의 출력을 입력으로 한다. 전술한 바와 같이, 보상부(303)는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)를 포함하지 않을 수도 있다.
도 5c 및 5d는 도 5a에 나타낸 보상부(303)의 보상 캐패시터 및 저항들(505)을 더욱 상세히 나타내고, 출력단에 접속된 출력 필터 캐패시터(310) 및 부하(311)를 함께 나타낸 회로도이다. 도 5c는 도 5a에서 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)가 생략된 경우의 회로도이고, 도 5d는 도 5a에서 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)가 포함된 경우의 회로도이다.
먼저, 도 5c를 참조하여, 보상부(303)의 전달함수 Gc(s)를 구한다. 도 5c에 나타낸 바와 같이, 인덕터(301)의 인덕턴스는 L이고, 인덕터에 병렬로, 서로 직렬로 연결된 저항(Rl) 및 캐패시터(Cl)가 접속되어 있다. 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501), 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(503), 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(504)의 이득은 각각 , gm1, gm3, gm4이다. 또한, 출력단(Vout)에는 출력 캐패시터(Co) 및 부하(Ro)가 접속되어 있고, 전압분배부(309)는 직렬연결된 저항 Rh1 및 Rh2로 이루어져 있다. 또한, 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(501)의 출력단과 접지단자 사이에는 보상 캐패시터(Cc) 및 보상 저항(Rc)이 직렬연결되어 있고, 이 직렬연결된 보상 캐패시터(Cc) 및 보상 저항(Rc)과 병렬로 저항(RI,out)이 연결되어 있다.
보상부(303)의 전달함수를 구하므로 LC 공진에 관한 항은 제외한다. 그러면, 보상부(303)의 전달함수는 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112008090346420-PAT00001
수학식 1을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 보상부(303)를 채택함으로써, 직류-직류 변환기(300)의 전달함수에 폴과 제로를 원하는 위치에 용이하게 삽입할 수 있다.
다음으로, 도 5d를 참조하면, 도 5c의 회로에 비해, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)(502)가 추가되었으며, 보상 캐패시터 및 저항부(505)에서 보상 저항(Rc)이 제거되었다.
도 5d의 회로에 대하여, 보상부(303)의 전달함수는 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 이 경우도 마찬가지로 LC 공진에 관한 항은 제외하였다.
Figure 112008090346420-PAT00002
위 수학식 2에서 알 수 있듯이, 여러 캐패시터와 저항의 값을 조절하면 설계자가 폴과 제로의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 도 5d를 참조하면, 501, 502는 적분(Integral) 제어기, 504는 비례(proportional) 제어기이다. 또한, L, Rl, Cl, 503, 504는 미분(differential) 제어기이다. 종래의 기술에서 전압모드인 경우 PI 제어를 주로 사용하는데, 그 경우 대역폭이 좁아 과도 응답 특성이 나쁘다. 만약 미분기를 써서 PID 제어를 하면 출력단 노이즈를 필터링하지 못하고 미분기가 노이즈를 유입한다. 본 발명에서는 미분기 대신 인덕터 교류 전류를 감지하는 방법을 이용하여 D-제어기 즉, 미분 제어기를 구현한 것으로 볼 수 있다.
제2 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(600)
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압모드 승압형 직류-직류 변환기(600)를 나타낸 도면이다. 승압형 직류-직류 변환기(600)는 인덕터 교류 전류 성분을 오차증폭기의 출력신호와 합하여 제어한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 승압형 직류-직류 변환기(600)는 인덕터(601), 전류감지부(602), 스위치부(603), 오차증폭기(604), 보상기부(605), 비교기(606), 제어부(607), 전압분배부(608)를 포함한다. 인덕터(601)의 제1단은 입력단(Vin)에 접속되어 있고, 제2단은 스위치부(603)에 접속되어 있다. 스위치부(603)는 인덕터의 제2단과 출력단(Vout) 사이에 접속된 제1 스위치와 인덕터의 제2단과 접지 사이에 접속된 제2 스위치를 포함한다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압모드 승압형 직류-직류 변환기(600)의 구체적인 동작을 설명한다.
입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되면, 인덕터(601)의 일단으로 입력전압이 인가되고, 스위치부(603)에 의하여 인덕터(601)의 타단은 접지전압에 연결되어, 인 덕터(601)에 에너지가 충전된다. 그 후, 제어부(607)에 의해 인덕터(601)와 접지전압 사이의 스위치가 오프되고, 인덕터(601)와 출력단(Vout) 사이의 스위치가 온되어, 인덕터(601)에 충전된 에너지가 방전되어 출력단(Vout)에 전달된다. 출력단(Vout)에 접속된 전압분배부(608)에 의하여 출력전압에 비례하는 전압값이 출력되고, 이 출력전압에 비례하는 전압값이 오차증폭기(604)로 입력된다. 오차증폭기(604)는 출력전압을 비례화한 값과 기준전압(Vref)의 차이를 증폭하여 출력한다. 전류감지부(602)는 인덕터(601)의 전류성분을 감지한다. 합산부(605)는 오차증폭기(604)의 출력과 전류감지부(602)에 의하여 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 더한다. 전류감지부(602), 오차증폭기(604) 및 합산부(605)에 의하여 직류-직류 변환기(600)의 전달함수에 폴과 제로가 추가됨으로써, 출력전압이 보상된다. 비교기(606)는 합산부(605)의 출력과 삼각파(혹은 톱니파)를 비교하여 그 비교 결과를 제어부(607)로 출력하고, 제어부(607)는 비교기(606)의 출력에 따라, 스위치부(603)의 온-오프(on-off)를 제어하여 출력전압을 목표된 직류전압으로 승압하여 제공한다.
제3 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(700)
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 승/강압형 직류-직류 변환기(700)를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 승/강압형 직류-직류 변환기(700)는 인덕터 교류 전류 성분을 오차증폭기의 출력신호와 합하여 제어한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 승/강압형 직류-직 류 변환기(700)는 제1 스위치(701), 전류감지부(702), 제2 스위치(703), 인덕터(704), 오차증폭기(705), 보상부(706), 비교기(707), 제어부(708), 전압분배부(709)를 포함한다.
이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 승/강압형 직류-직류 변환기(700)의 구체적인 동작을 설명하면, 제1 스위치(701)는 인덕터(704)의 제1단과 입력단(Vin)사이에 전기적으로 연결되고, 인덕터(704)의 제2단은 접지되어 있다. 제1 스위치(701)가 온되면 인덕터(704)에 에너지가 충전된다. 그 후, 인덕터(704)와 입력단(Vin)과 연결된 제1 스위치(701)가 오프되고 인덕터의 제1단과 출력단(Vout) 사이에 접속된 제2 스위치(703)가 온되면 인덕터(704)에 저장된 에너지가 출력단(Vout)으로 전달된다. 제1 스위치(701) 및 제2 스위치(703)의 온/오프는 제어부(708)에 의하여 제어된다. 출력단(Vout)에 접속된 전압분배부(709)에 의하여 출력전압에 비례하는 전압값이 출력되고, 이 출력전압에 비례하는 전압값이 오차증폭기(705)로 입력된다. 오차증폭기(705)는 출력전압을 비례화한 값과 기준전압(Vref)의 차이를 증폭하여 출력한다. 전류감지부(702)는 인덕터(704)의 전류성분을 감지한다. 합산부(706)는 오차증폭기(705)의 출력과 전류감지부(702)에 의하여 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 합함으로써, 직류-직류 변환기(700)의 전달함수를 보상한다. 비교기(707)는 보상부(706)의 출력과 삼각파(혹은 톱니파)를 비교하여 제1 스위치(701) 및 제2 스위치(703)의 온오프를 제어하여 출력전압을 목표된 직류전압으로 강압 또는 승압하여 제공한다.
제4 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(800)
도 8a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 승압형 단일 인덕터 다출력 직류-직류 변환기(800)의 회로도이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 승압형 단일 인덕터 다출력 직류-직류 변환기(800)는 인덕터(802)의 교류 전류 성분을 오차증폭기(808)의 출력신호와 합하여 제어한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 승압형 단일 인덕터 다출력 직류-직류 변환기(800)는 스위치부(801), 인덕터(802), 전류감지부(803), 제1 출력스위치(804-1), 제1 전압분배부(805), 제1 비교기(806), 제2 출력스위치(804-2), 제2 전압분배부(807), 오차증폭기(808), 합산부(809), 제2 비교기(810) 및 제어부(811)를 포함한다. 스위치부(801)는 입력단(Vin)과 인덕터(802)의 제1단 사이에 접속된 입력스위치와 인덕터의 제1단과 접지 사이에 접속된 방전스위치를 포함한다. 인덕터의 제2단은 제2 출력스위치(804-2)를 경유하여 출력단(Vout)에 접속된다.
이하, 본 발명의 제4 실시예에 따른 승압형 단일 인덕터 다출력 직류-직류 변환기(800)의 연결관계 및 동작에 관하여 설명한다.
스위치부(801)에 의해 입력단(Vin)과 인덕터(802)의 제1단이 연결된다. 스위치(801)의 동작에 따라 인덕터(802)에 에너지가 충전된다. 제1 비교기(811)가 제1 기준전압(Vref1)과 제1 전압분배부(805)에 의하여 분배된 출력전압의 분배전압을 비교하고, 제1 비교기(806)의 출력에 따라 제어부(811)가 스위치부(801)의 온-오프를 조정하여 목표전압이 제공된다. 오차증폭기(808)는 제2 전압분배부(807)에 의하 여 제2 출력부(Vout2)의 출력전압이 분배된 분배전압과 제2 기준전압(Vref2)의 차이를 증폭하여 출력한다. 합산부(809)는 오차증폭기(808)의 출력성분과 전류감지부(803)에 의하여 감지된 인덕터(802)의 교류 전류 성분을 합산한다. 제2 비교기(810)는 합산부(809)의 출력을 삼각파(혹은 톱니파)와 비교하여 스위치부(801)의 온-오프를 제어하여 제2 출력부(Vout2)의 전압을 목표된 전압으로 제공한다.
여기서, 인덕터(802) 양단에 자유환류스위치부(미도시)가 접속될 수도 있다.
제4 실시예의 변형예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(800)
도 8b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(800)의 변형예이다. 앞서 도 8a를 참조하여 설명한 제4 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(800)와 다른 점은, 제1 출력스위치(804-1), 제2 출력스위치(804-2) 외에, 제1 출력스위치(804-1), 제2 출력스위치(804-2) 및 전류감지부(803)의 접속 노드에 일단이 접속되고, 타단이 접지된 제3 출력 스위치(804-3)를 추가로 포함하고, 제어부(811)가 스위치부(801)뿐만 아니라 제1 내지 제3 출력스위치(804-1, 804-2, 804-3)도 제어한다는 점이다.
제5 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(900)
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)는 인덕터 교류 전류 성분을 오차증폭기의 출력신호와 합하여 제어한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)는 변압기(901), 제1 다이오드(902), 제2 다이오드(903), 인덕터(904), 전류감지부(905), 전압분배부(906), 오차증폭기(907), 합산부(908), 비교기(909), 제어부(910), 스위치부(911)를 포함한다.
이하, 본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)의 연결관계 및 동작에 관하여 설명한다.
입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되면, 스위치(911)의 온-오프를 통해 변압기(901)의 1차측 권선에 충전된 에너지가 자기 결합된 2차측 권선에 의해 다이오드(902)를 통해서 인덕터(904)에 에너지가 충전되면서 출력단(Vout)으로 에너지가 전달되는 파워링(powering) 과정이 수행된다. 스위치(911)가 오프되면 제1 다이오드(902)에는 역방향 전압이 인가되고, 제2 다이오드(903)에는 순방향 전압이 인가되면서, 인덕터(904)와 출력부(Vout)를 통해 자유환류 과정이 수행된다. 출력단(Vout)의 출력전압은 전압분배부(906)에 의해 분배되고, 분배된 전압이 오차증폭기(907)로 입력된다. 오차증폭기(907)는 분배된 출력전압과 기준전압(Vref)의 차이를 증폭하여 출력한다. 합산부(908)는 오차증폭기(907)의 출력과 전류감지부(905)에 의하여 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 합하면서 보상한다. 비교기(909)는 합산부(908)의 출력과 삼각파(혹은 톱니파)를 비교하여 스위치부(911)의 온-오프(on-off)를 제어하여 출력전압을 목표된 전압으로 강압하여 제공한다. 여기서, 다이오드(902, 903)를 대신하여 스위치를 사용하여도 무방하다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)는 입출력간의 절연특성과 변압기(901)의 권선비를 조정하여 출력전압 값을 제공한다는 장점이 있다. 출력전압을 직접 미분하지 않고 인덕터(904)의 전류 성분을 이용하여 보상함으로써 출력단(Vout)의 노이즈에 민감하지 않고, 설계가 간단하여 입력전압 혹은 부하의 변동에 대해 빠르게 응답하며 안정적인 출력전압을 제공할 수 있다.
제6 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(1000)
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(1000)를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제6 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(1000)는 도 9에 나타낸 제5 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(900)와 달리 출력부를 복수개 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(1000)는 변압기(1001), 제1 다이오드(1002), 제2 다이오드(1003), 인덕터(1004), 전류감지부(1005), 제1 출력스위치(1006), 제1 전압분배부(1007), 제1 비교기(1008), 제2 출력스위치(1009), 제2 전압분배부(1010), 오차증폭기(1011), 합산부(1012), 비교기(1013), 제어부(1014), 스위치부(1015)를 포함한다.
이하, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(1000)의 연결관계 및 동작에 관하여 설명한다.
입력단(Vin)으로 입력전압이 인가되면, 스위치(1015)의 온-오프를 통해 변압기(1001)의 1차측 권선에 충전된 에너지가 자기 결합된 2차측 권선에 의해 다이오드(1002)를 통해서 인덕터(1004)에 에너지가 충전되면서 출력단(Vout)으로 에너지 가 전달되는 파워링(powering) 과정이 수행된다. 스위치(1015)가 오프되면 제1 다이오드(1002)에는 역방향 전압이 인가되고, 제2 다이오드(1003)에는 순방향 전압이 인가되면서, 인덕터(1004)와 출력부(Vout)를 통해 자유환류 과정이 수행된다. 제1 출력단(Vout1)의 출력전압은 제1 전압분배부(1007)에 의해 분배되고, 분배된 전압이 제1 비교기(1008)로 입력된다. 제1 비교기(1008)는 입력된 분배 전압을 제1 기준접압(Vref1)과 비교하여 그 결과를 제어부(1014)로 출력한다. 또한, 제2 출력단(Vout2)의 출력전압은 제2 전압분배부(1008)에 의해 분배되고, 분배된 전압이 오차증폭기(1011)로 입력된다. 오차증폭기(1011)는 입력된 분배전압과 제2 기준전압(Vref2) 사이의 오차를 증폭하고 그 결과를 합산부(1012)로 출력한다. 합산부(1012)는 오차증폭기(1011)의 출력과 전류감지부(1005)에 의하여 감지된 인덕터 교류 전류 성분을 가산하여 비교기(1013)로 출력한다. 비교기(1013)는 합산부(1012)의 출력과 삼각파(혹은 톱니파)와 비교하여 그 결과를 제어부(1014)로 출력한다. 제어부(1014)는 제1 비교기(1008)와 제2 비교기(1013)의 출력에 따라 스위치부(1015)의 온-오프(on-off)를 제어하여 출력전압을 목표된 전압으로 강압하여 제공한다. 여기서, 다이오드(1002, 1003)를 대신하여 스위치를 사용하여도 무방하다.
이상 본 발명의 다양한 실시예들을 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 전술한 실시예들은 예시적인 것이지 한정적인 것이 아니며, 이하의 특허청구범위에 의하여 본 발명의 권리범위가 특정되어야 할 것이다. 또한, 전술한 실시예뿐만 아니라 본 발명의 사상의 범위 내에 속하는 다양한 변형예, 등가예 등도 본 발명의 권 리범위에 속하는 것으로 의도된다.
도 1은 종래의 출력전압을 부귀환 제어하는 전압 모드 강압형 직류-직류 변환기(100)를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 출력전압을 부귀환 제어하는 전류 모드 강압형 직류-직류 변환기(200)를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(300)를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)의 전류 감지부(304)를 구체화한 회로도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-직류 변환기(300)의 보상부(303)의 세부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5c 및 5d는 도 5a에 나타낸 보상부(303)의 보상 캐패시터 및 저항들(505)을 더욱 상세히 나타내고, 출력단에 접속된 출력 필터 캐패시터(310) 및 부하(311)를 함께 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압모드 승압형 직류-직류 변환기(600)를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 승/강압형 직류-직류 변환기(700)를 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 승압형 단일 인덕터 다출력 직류-직류 변환기(800)의 회로도이다.
도 8b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전압모드 강압형 직류-직류 변환기(800)의 변형예를 나타낸 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(900)를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포워드 직류-직류 변환기(1000)를 나타낸 도면이다.

Claims (12)

  1. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터;
    상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부;
    상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부;
    상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기;
    상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기;
    상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 위치하는, 직류-직 류 변환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 인덕터와 상기 출력단(Vout) 사이에 위치하는, 직류-직류 변환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 위치하는 제1 스위치 및 상기 인덕터와 상기 출력단(Vout) 사이에 위치하는 제2 스위치를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류감지부는,
    상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터; 및
    상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류센서를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  6. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕 터;
    상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터 및 상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)를 포함하는 전류감지부;
    상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부;
    상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA);
    상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제2 프랜스컨덕턴스 증폭기(OTA);
    상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력, 상기 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력 및 상기 전류감지부의 출력을 입력으로 하고, 출력단이 상기 전류감지부의 출력과 접속된 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA);
    상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력에 접속된 수동소자부;
    상기 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기;
    상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  7. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으 로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터;
    상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터에 병렬접속된 캐패시터 및 상기 캐패시터 양단의 전압을 측정함으로써 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)를 포함하는 전류감지부;
    상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부;
    상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA);
    상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력 및 상기 전류감지부의 출력을 입력으로 하고, 출력단이 상기 전류감지부의 출력과 접속된 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA);
    상기 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력에 접속된 수동소자부;
    상기 제4 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기;
    상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  8. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 수동소자부는 하나 이상의 저항 및 하나 이상의 캐패시터로 이루어진 임의의 조합을 포함하는, 직류-직류 변환기.
  9. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 제1 및 제2 출력단(Vout1, Vout2)으로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터;
    상기 인덕터의 에너지 충전 및 방전을 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부;
    상기 출력단(Vout1, Vout2)의 출력전압을 분배하는 제1 및 제2 전압분배부;
    상기 제1 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 톱니파를 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제1 비교기;
    상기 제2 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기;
    상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제2 비교기;
    상기 제1 및 제2 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  10. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 출력단(Vout)으로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터;
    상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 배치된 변압기;
    상기 변압기의 온오프를 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부;
    상기 출력단의 출력전압을 분배하는 전압분배부;
    상기 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기;
    상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 비교기;
    상기 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 변압기의 1차 권선측에 접속되고,
    상기 변압기의 2차 권선과 상기 인덕터 사이에 접속된 다이오드부를 더 포함하는, 직류-직류 변환기.
  12. 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압을 승압 또는 강압하여 제1 및 제2 출력단(Vout1, Vout2)으로 출력하는 직류-직류 변환기에 있어서,
    상기 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 저장하는 인덕터;
    상기 입력단(Vin)과 상기 인덕터 사이에 배치된 변압기;
    상기 변압기의 온오프를 제어하는 스위치부;
    상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 감지하는 전류감지부;
    상기 출력단(Vout1, Vout2)의 출력전압을 분배하는 제1 및 제2 전압분배부;
    상기 제1 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 톱니파를 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제1 비교기;
    상기 제2 전압분배부에 의해 분배된 전압과 미리 정해진 기준전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기;
    상기 전류감지부에 의해 측정된 전류값과 상기 오차증폭기의 출력을 합산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력을 미리 정해진 톱니파와 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 제2 비교기;
    상기 제1 및 제2 비교기의 출력에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 직류-직류 변환기.
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