KR20100108076A - Converter capable of outputting multiple voltage by using common capacitor and voltage output method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공통 커패시터를 이용하여 다출력이 가능한 컨버터 및 상기 컨버터를 이용한 전압 출력방법에 관한 것이다.The present invention relates to a converter, and more particularly, to a converter capable of multiple output using a common capacitor and a voltage output method using the converter.
최근 정보통신 기술의 발전으로 휴대용 기기의 다양한 부가 서비스 기능이 가능하게 되었다. 예컨대, 휴대전화의 경우 초기에는 단순히 통신 기능만 가능하였으나 오늘날 MP3 플레이어, 카메라, PDA등 다양한 부가서비스기능이 추가로 구비되어 사용되고 있다.Recently, with the development of information and communication technology, various additional service functions of a portable device are enabled. For example, in the case of a mobile phone, initially only a communication function was possible, but various additional service functions such as an MP3 player, a camera, and a PDA are additionally provided and used.
이러한 휴대용 기기의 내부에 구비된 전원 회로는 코어, IO, 메모리 및 주변기기에 각각 별도의 전력 도메인을 사용하고 있다. 일반적으로 휴대폰의 경우 다수의 블록으로 구성되어 있으며 크게 RF블록과 로직 블록으로 구성되고, 대부분 별도의 LDO(Low Drop-Out Regulator)로부터 동작 전원을 공급받게 된다.The power supply circuit provided inside the portable device uses separate power domains for the core, IO, memory, and peripherals. In general, a mobile phone is composed of a plurality of blocks, and is largely composed of an RF block and a logic block, and most of the mobile phones are supplied with operating power from a separate low drop-out regulator (LDO).
그러나 다출력 전원으로 많이 쓰이고 있는 LDO(Low Dropout regulator)는 출 력전압이 열로 소모되는 관계로 효율이 낮은 문제점이 있다.However, the low dropout regulator (LDO), which is widely used as a multi-output power supply, has a problem of low efficiency because the output voltage is consumed as heat.
한편, 일반적으로 휴대용 기기의 다출력 전원으로 쓰이고 있는 차지 펌프 방식의 DC-DC 변환기는 LDO(Low Drop-Out Regulator)와 비교하여 효율이 높아 전원단 뿐만 아니라 LED(Light Emitting Diode)와 같은 부하 구동에도 널리 사용되고 있다.On the other hand, the charge-pump DC-DC converter, which is generally used as a multi-output power source for portable devices, has high efficiency compared to a low drop-out regulator (LDO), driving not only a power stage but also a load such as a light emitting diode (LED). It is also widely used.
그러나 일반적인 차지 펌프 방식의 DC-DC 변환기의 경우 1개의 출력을 만들기 위해 2개의 커패시터와 입력 핀을 포함하여 최소 4개의 핀 수가 요구된다. 즉, LDO보다 효율이 높으면서 출력 핀 및 커패시터 수를 최소화 하는 컨버터가 필요한 실정이다.However, a typical charge pump DC-DC converter requires at least four pins, including two capacitors and input pins, to produce one output. In other words, there is a need for a converter that is more efficient than LDO and minimizes the number of output pins and capacitors.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공통 커패시터를 이용하여 다출력이 가능한 컨버터 및 상기 컨버터를 이용한 전압 출력방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a converter capable of multi-output using a common capacitor and a voltage output method using the converter.
상기 과제를 해결하기 위한 컨버터는, 입력전압을 충방전하는 공통 커패시터; 및 상기 공통 커패시터에 상기 입력전압을 충전시키고 충전된 전압을 적어도 하나의 기준전압에 기초하여 복수개의 출력단자들을 통하여 출력하는 출력부를 포함하는 출력부를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, a converter includes a common capacitor charging and discharging an input voltage; And an output unit configured to charge the input voltage to the common capacitor and output the charged voltage through a plurality of output terminals based on at least one reference voltage.
상기 출력부는, 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파에 기초하여 제1 및 제2 스위치 제어신호를 발생하는 스위치 제어신호 발생부; 상기 제1 스위치 제어신호에 응답하여 상기 공통 커패시터에 상기 입력전압을 충전시키는 제1 스위치; 및 상기 공통 커패시터에 충전된 전압을 상기 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로 출력하는 적어도 하나의 차지펌프를 포함하며, 상기 적어도 하나의 차지펌프 각각은, 상기 제2 스위치 제어신호 및 상기 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로부터 궤환된 궤환신호에 기초하여 상기 대응되는 출력단자로 출력되는 출력전압의 레벨을 제어할 수 있다.The output unit may include a switch control signal generator configured to generate first and second switch control signals based on a square wave having a predetermined frequency; A first switch configured to charge the input voltage to the common capacitor in response to the first switch control signal; And at least one charge pump configured to output a voltage charged in the common capacitor to a corresponding output terminal among the plurality of output terminals, wherein each of the at least one charge pumps includes: the second switch control signal and the plurality of charge pumps; The level of the output voltage output to the corresponding output terminal may be controlled based on the feedback signal fed back from the corresponding output terminal among the two output terminals.
상기 제1 스위치 제어신호 및 제2 스위치 제어신호는, 서로 상보적인 전압 레벨을 가질 수 있다.The first switch control signal and the second switch control signal may have complementary voltage levels.
상기 스위치 제어신호 발생부는, 상기 미리 결정된 주파수를 갖는 상기 구형 파를 발생시키는 발진기; 및 상기 발진기에서 발생된 상기 구형파에 기초하여 상기 제1 스위치 제어신호 및 상기 제1 스위치 제어신호와 상보적인 전압레벨을 갖는 상기 제2 스위치 제어신호를 출력하는 데드 타임부를 포함할 수 있다.The switch control signal generator comprises: an oscillator for generating the square wave having the predetermined frequency; And a dead time unit configured to output the first switch control signal and the second switch control signal having a voltage level complementary to the first switch control signal based on the square wave generated by the oscillator.
상기 적어도 하나의 차지펌프 각각은, 상기 제2 스위치 제어신호 및 상기 대응되는 출력단자로부터 궤환된 궤환신호에 기초하여 출력전압 제어 신호를 출력하는 출력전압 제어부; 및 상기 출력전압 제어 신호에 응답하여 상기 공통 커패시터에 충전된 전압을 상기 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로 출력하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.Each of the at least one charge pump may include: an output voltage controller configured to output an output voltage control signal based on the second switch control signal and a feedback signal fed back from the corresponding output terminal; And a second switch configured to output a voltage charged in the common capacitor to a corresponding output terminal among the plurality of output terminals in response to the output voltage control signal.
상기 출력전압 제어부는, 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환신호로서 출력하고, 상기 궤환신호와 상기 기준전압을 비교하고 비교결과와 상기 제2 스위치 제어신호와의 논리연산을 수행하는 출력전압 제어블록; 및 상기 출력전압 제어블록에서 출력된 출력신호를 상기 제2 스위치를 구동하기 위한 전압 레벨로 변환하고 변환된 신호를 상기 출력전압 제어 신호로서 출력하는 스위치 드라이버를 포함할 수 있다.The output voltage controller divides the voltage of the corresponding output terminal and outputs the divided voltage as the feedback signal, compares the feedback signal with the reference voltage, and performs a logical operation between the comparison result and the second switch control signal. An output voltage control block for performing; And a switch driver converting the output signal output from the output voltage control block into a voltage level for driving the second switch and outputting the converted signal as the output voltage control signal.
상기 출력전압 제어블록은, 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환신호로서 출력하는 전압 분배부; 상기 궤환신호와 상기 기준전압을 비교하고 비교결과를 출력하는 비교기; 및 상기 제2 스위치 제어신호와 상기 비교기의 출력신호와의 논리연산을 수행하는 논리연산부를 포함할 수 있다.The output voltage control block may include: a voltage divider for dividing a voltage of the corresponding output terminal and outputting the divided voltage as the feedback signal; A comparator comparing the feedback signal with the reference voltage and outputting a comparison result; And a logic operation unit configured to perform logic operation on the second switch control signal and the output signal of the comparator.
상기 출력전압 제어부는, 상기 제2 스위치 제어신호의 제1 에지를 검출하는 에지 검출부; 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환 신호로서 출력하는 전압 분배부; 상기 궤환신호와 기준전압을 비교하는 비교기; 상기 비교기의 출력신호에 기초하여 상기 에지 검출부의 출력신호를 래치하는 래치; 및 상기 래치의 출력신호, 상기 제2 스위치 신호, 및 상기 비교기의 출력신호와의 논리연산을 수행하고 논리연산 결과를 상기 출력전압 제어 신호로서 출력하는 논리 연산부를 포함할 수 있다.The output voltage controller may include an edge detector configured to detect a first edge of the second switch control signal; A voltage divider for dividing a voltage of the corresponding output terminal and outputting the divided voltage as the feedback signal; A comparator for comparing the feedback signal with a reference voltage; A latch for latching an output signal of the edge detector based on the output signal of the comparator; And a logic operation unit configured to perform a logic operation on an output signal of the latch, the second switch signal, and an output signal of the comparator, and output a logic operation result as the output voltage control signal.
상기 컨버터는, 상기 적어도 하나의 차지펌프의 외부에 위치하고, 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환신호로서 출력하는 적어도 하나의 전압 분배부를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 차지펌프 각각은, 상기 제2 스위치 제어신호 및 상기 궤환신호에 기초하여 출력전압 제어 신호를 출력하는 출력전압 제어부; 및 상기 출력전압 제어 신호에 응답하여 상기 공통 커패시터에 충전된 전압을 상기 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로 출력하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.The converter further includes at least one voltage divider located outside the at least one charge pump, for distributing a voltage of the corresponding output terminal and outputting the divided voltage as the feedback signal. Each of the pumps may include: an output voltage controller configured to output an output voltage control signal based on the second switch control signal and the feedback signal; And a second switch configured to output a voltage charged in the common capacitor to a corresponding output terminal among the plurality of output terminals in response to the output voltage control signal.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 전압 출력방법은, 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파에 기초하여 제1 및 제2 스위치 제어신호를 발생하는 단계; 상기 제1 스위치 제어신호에 응답하여 공통 커패시터에 입력전압을 충전시키는 단계; 및 상기 제2 스위치 제어신호 및 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로부터 궤환된 궤환신호에 기초하여 상기 공통 커패시터에 충전된 전압을 복수개의 출력단자들 중에서 대응되는 출력단자로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a voltage output method comprising: generating first and second switch control signals based on a square wave having a predetermined frequency; Charging an input voltage to a common capacitor in response to the first switch control signal; And outputting a voltage charged in the common capacitor to a corresponding output terminal among a plurality of output terminals based on the second switch control signal and a feedback signal fed back from a corresponding output terminal among a plurality of output terminals. can do.
상기 대응되는 출력단자로 출력하는 단계는, 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환신호로서 출력하는 단계; 상기 궤환신호와 기 준전압을 비교하고 비교결과와 상기 제2 스위치 제어신호와의 논리연산을 수행하는 논리연산 단계; 및 상기 논리연산 단계의 논리연산 결과에 기초하여 상기 공통 커패시터에서 상기 대응되는 출력단자로 전송되는 전압레벨을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The outputting of the corresponding output terminal may include: dividing a voltage of the corresponding output terminal and outputting the divided voltage as the feedback signal; A logic operation step of comparing the feedback signal with a reference voltage and performing a logic operation between the comparison result and the second switch control signal; And controlling the voltage level transmitted from the common capacitor to the corresponding output terminal based on the logic operation result of the logic operation step.
상기 제1 스위치 제어신호 및 제2 스위치 제어신호는, 서로 상보적인 전압 레벨을 가질 수 있다.The first switch control signal and the second switch control signal may have complementary voltage levels.
상기 대응되는 출력단자로 출력하는 단계는, 상기 제2 스위치 제어신호의 제1 에지를 검출하는 에지 검출단계; 상기 대응되는 출력단자의 전압을 분배하고 분배된 전압을 상기 궤환신호로서 출력하는 단계; 상기 궤환신호와 기준전압을 비교하고 비교결과에 기초하여 상기 에지 검출단계에 의한 에지 검출신호를 래치하는 래치단계; 상기 래치단계의 출력신호, 상기 제2 스위치 신호, 및 상기 비교기의 출력신호와의 논리연산을 수행하는 논리연산 단계; 및 상기 논리연산 단계의 논리연산 결과에 기초하여 상기 공통 커패시터에서 상기 대응되는 출력단자로 전송되는 전압레벨을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The outputting of the corresponding output terminal may include: an edge detection step of detecting a first edge of the second switch control signal; Dividing a voltage of the corresponding output terminal and outputting the divided voltage as the feedback signal; A latch step of comparing the feedback signal with a reference voltage and latching an edge detection signal by the edge detection step based on a comparison result; A logic operation step of performing a logic operation on an output signal of the latch step, the second switch signal, and an output signal of the comparator; And controlling the voltage level transmitted from the common capacitor to the corresponding output terminal based on the logic operation result of the logic operation step.
본 발명의 실시예에 따른 공통 커패시터를 이용하여 다출력이 가능한 컨버터 및 상기 컨버터를 이용한 전압 출력방법은 하나의 공통된 커패시터를 이용하여 다수의 출력전압을 출력할 수 있어 일반적인 차지 펌프 방식에 비해 커패시터 수와 핀 수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a converter capable of multi-output using a common capacitor and a voltage output method using the converter can output a plurality of output voltages using one common capacitor, and thus the number of capacitors compared to a general charge pump method. And the number of pins can be reduced.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공통 커패시터를 이용하여 다출력이 가능한 컨버터 및 상기 컨버터를 이용한 전압 출력방법은 공통 커패시터를 제외한 모든 회로가 하나의 집적회로로 구성되어 면적을 최소화하고 가격을 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, in the converter capable of multi-output using a common capacitor according to an embodiment of the present invention and the voltage output method using the converter, all circuits except the common capacitor are configured as one integrated circuit, thereby minimizing area and reducing cost. There is an advantage.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Specific structural and functional descriptions of embodiments according to the concepts of the present invention disclosed in this specification or application are merely illustrative for the purpose of illustrating embodiments in accordance with the concepts of the present invention, The examples may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein or in the application.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to a particular disclosed form, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and / or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another, for example, without departing from the scope of rights in accordance with the inventive concept, and the first component may be called a second component and similarly The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is implemented, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않 는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and, unless expressly defined herein, in ideal or overly formal meanings. It doesn't work.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(10)의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(10)의 회로도이다. 도 3은 도 2의 스위치 제어신호 발생부(20)의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 2의 출력전압 제어부(21)의 회로도이다.1 is a conceptual diagram of a
도 1 내지 도 4를 참조하면, 컨버터(10)(Converter, 10)는 공통 커패시터(Cin) 및 출력부(70)를 포함할 수 있다. 상기 공통 커패시터(Cin)는 입력전압(Vin)을 충방전할 수 있다.1 to 4, the
출력부(70)는 상기 공통 커패시터(Cin)에 상기 입력전압(Vin)을 충전시키고 충전된 전압을 적어도 하나의 기준전압(Vrf)에 기초하여 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn)을 통하여 출력할 수 있다.The
출력부(70)는 스위치 제어신호 발생부(20), 제1 스위치(11), 적어도 하나의 차지펌프(71 내지 7n)를 포함할 수 있다. 상기 스위치 제어신호 발생부(20)는 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파(S0)에 기초하여 제1 및 제2 스위치 제어신호(S1, S2)를 발생할 수 있다.The
이때, 출력부(70)를 구성하는 스위치 제어신호 발생부(20), 제1 스위치(11), 적어도 하나의 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 하나의 집적회로로 구성되어 면적을 최소화하고 가격을 줄일 수 있는 장점이 있다.At this time, each of the switch
여기서, 스위치 제어신호 발생부(20)는 서로 상보적인 전압 레벨을 갖는 제1 스위치 제어신호(S1) 및 제2 스위치 제어신호(S2)를 출력할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 스위치 제어신호 발생부(20)는 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파(S0)를 제2 스위치 제어신호(S2)로서 출력하고, 상기 제2 스위치 제어신호(S2)와 서로 상보적인 전압레벨을 갖는 신호를 제1 스위치 제어신호(S1)로서 출력할 수 있다.Here, the switch control
또는, 스위치 제어신호 발생부(20)는 도 6과 같이 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파(S0)를 지연 및 단축시킨 신호를 제2 스위치 제어신호(S2)로서 출력하고, 상기 제2 스위치 제어신호(S2)가 지연 및 단축된 신호와 서로 상보적인 전압레벨을 갖는 신호를 제1 스위치 제어신호(S1)로서 출력할 수도 있다.Alternatively, the switch
스위치 제어신호 발생부(20)는 도 3과 같이 발진기(20-1), 데드 타임부(20-2), 제1 스위치 드라이버(20-3)를 포함할 수 있다. 상기 발진기(20-1)는 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파(S0)를 발생시키고, 데드 타임부(20-2)는 상기 발진기(20-1)에서 발생된 상기 구형파(S0)에 기초하여 제2 스위치 제어신호(S2) 및 상기 제2 스위치 제어신호(S2)와 상보적인 전압레벨을 갖는 신호(/S2)를 출력할 수 있다.The switch
제1 스위치 드라이버(20-3)는 제2 스위치 제어신호(S2)와 상보적인 전압레벨을 갖는 신호(/S2)를 수신하고 수신된 신호(/S2)를 제1 스위치(11)를 구동하기 위한 전압레벨로 변환된 제1 스위치 제어신호(S1)를 출력할 수 있다.The first switch driver 20-3 receives the signal / S2 having a voltage level complementary to the second switch control signal S2 and drives the first switch 11 with the received signal / S2. The first switch control signal S1 converted to the voltage level for the output may be output.
다시 도 2를 참조하면, 제1 스위치(11)는 제1 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 공통 커패시터(Cin)에 입력전압(Vin)을 충전 또는 방전시킬 수 있으며, 상기 제1 스위치(11)는 PMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.Referring back to FIG. 2, the first switch 11 may charge or discharge the input voltage Vin to the common capacitor Cin in response to the first switch control signal S1. ) May be implemented with a PMOS transistor.
적어도 하나의 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 공통 커패시터(Cin)에 충전된 전압을 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자로 출력할 수 있다.Each of the at least one
또한, 적어도 하나의 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 제2 스위치 제어신호(S2) 및 상기 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자로부터 궤환된 궤환신호에 기초하여 상기 대응되는 출력단자로 출력되는 출력전압의 레벨을 제어 또는 조절할 수 있다.Each of the at least one
보다 상세하게는, 적어도 하나의 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 제1 내지 제n 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, 제1 출력단자(out1))로부터 궤환된 궤환신호(Vf) 및 제2 스위치 제어신호(S2)에 기초하여 상기 제1 출력단자(out1)로 출력되는 출력전압의 레벨을 제어할 수 있다.More specifically, each of the at least one
예컨대, 제1 차지 펌프(71)는 제2 스위치 제어신호(S2) 및 제1 출력단자(out1)로부터 궤환된 제1 궤환신호(Vf)에 기초하여 제1 출력단자(out1)로 전송되는 전압레벨을 제어 또는 조절할 수 있다.For example, the
제1 차지 펌프(71)는 출력전압 제어부(21) 및 제2 스위치(12)를 포함할 수 있다. 상기 출력전압 제어부(21)는 제2 스위치 제어신호(S2) 및 제1 출력단자(out1)로부터 궤환된 제1 궤환신호(Vf)에 기초하여 출력전압 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.The
출력전압 제어부(21)는 도 4와 같이 출력전압 제어블록(32) 및 제2 스위치 드라이버(32)를 포함할 수 있다. 상기 출력전압 제어블록(32)은 복수개의 출력단자 들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, 제1 출력단자(out1))의 전압을 분배하고 분배된 전압을 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))로서 출력하고, 상기 제1 궤환신호(Vf)와 기준전압(Vrf)을 비교할 수 있다.The
이어서, 상기 출력전압 제어블록(32)은 비교결과와 제2 스위치 제어신호(S2)와의 논리연산(예컨대, AND 연산)을 수행할 수 있다.Subsequently, the output
출력전압 제어블록(32)은 전압 분배부(35), 비교기(34), 및 논리연산부(33)를 포함할 수 있다. 상기 전압 분배부(35)는 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, 제1 출력단자(out1))의 전압을 분배하고 분배된 전압을 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))로서 출력할 수 있다.The output
예컨대, 전압 분배부(35)는 적어도 두개의 저항(R1 내지 R2)를 이용하여 제1 출력단자(out1)의 전압을 분배하고 분배된 전압을 제1 궤환신호(Vf)로서 출력할 수 있다.For example, the
비교기(34)는 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))와 기준전압(Vrf)을 비교하고 비교결과를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 비교기는(34)는 제1 궤환신호(Vf))의 전압 레벨이 기준전압(Vrf)보다 큰 경우 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1')레벨)의 비교결과를 출력할 수 있다.The
또는, 비교기는(34)는 제1 궤환신호(Vf))의 전압 레벨이 기준전압(Vrf)보다 작은 경우 제2 논리레벨(예컨대, 로우('0')레벨)의 비교결과를 출력할 수 있다.Alternatively, the
논리연산부(33)는 제2 스위치 제어신호(S2)와 비교기(34)의 출력신호와의 논리연산(예컨대, AND 연산)을 수행할 수 있다.The
제2 스위치 드라이버(31)는 출력전압 제어블록(32)에서 출력된 출력신호를 제2 스위치(12)를 구동하기 위한 전압 레벨로 변환하고 변환된 신호를 출력전압 제어 신호(S3)로서 출력할 수 있다.The
제2 스위치(12)는 출력전압 제어 신호(S3)에 응답하여 공통 커패시터(Cin)에 충전된 전압을 상기 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, 제1 출력단자(out1))로 출력할 수 있으며, 이때, 상기 제2 스위치(12)는 PMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.The
제2 내지 제n 차지펌프(72 내지 7n) 각각의 구성 및 동작은 상기 제1 차지펌프(71)의 구성 및 동작과 동일 또는 유사한바 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. The configuration and operation of each of the second to nth charge pumps 72 to 7n are the same as or similar to the configuration and operation of the
한편, 제1 내지 제n 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 서로 다른 기준 전압에 기초하여 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 각각 대응되는 출력단자의 전압 레벨을 제어할 수 있다.On the other hand, each of the first to nth charge pumps 71 to 7n may control the voltage level of the corresponding output terminal among the plurality of output terminals out1 to outn based on different reference voltages.
예컨대, 제1 내지 제n 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 서로 다른 기준 전압에 기초하여 서로 다른 출력전압을 출력함으로써, 컨버터(10)가 구현되는 전자기기(예컨대, 휴대폰(도 8의 100))의 각 구성요소(예컨대, 베이스 밴드(121) 또는 스피커(125) 등)에 필요한 전압을 공급할 수 있다.For example, each of the first to nth charge pumps 71 to 7n outputs different output voltages based on different reference voltages, such that an electronic device (eg, a mobile phone (100 in FIG. 8)) in which the
또한, 제1 내지 제n 차지펌프(71 내지 7n) 각각은 서로 다른 저항 값을 갖는 저항들(예컨대, (R1 내지 R2))에 의해서 분배되는 분배전압과 기준전압을 비교하고 비교결과에 기초하여 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 각각 대응되는 출력단자의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 차지펌프(71)와 제2 차지펌프(72) 각각을 구성하는 출력전압 제어부(21 및 22)에 구현되는 저항값들을 각기 다를 수 있다.In addition, each of the first to nth charge pumps 71 to 7n compares the distribution voltage and the reference voltage distributed by the resistors having different resistance values (for example, (R1 to R2)) and based on the comparison result. The voltage level of the corresponding output terminal may be controlled among the plurality of output terminals out1 through outn. For example, resistance values implemented in the
한편, 제1 출력전압 제어부(21)는 도 5와 같이 다른 실시예로 구현될 수도 있다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 2의 제1 출력전압 제어부(21)의 회로도이다. 도 1 내지 도 3, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 제1 출력전압 제어부(21)는 에지 검출부(41), 전압 분배부(42), 비교기(43), 제1 및 제2 인버터(44 및 45), 래치(46), 및 논리 연산부(47)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the first
에지 검출부(41)는 제2 스위치 제어신호(S2)의 제1 에지(예컨대, 하강에지)를 검출할 수 있다. 예컨대, 에지 검출부(41)는 제2 스위치 제어신호(S2)의 제1 에지(예컨대, 하강에지, "t4" 시점)에서 소정시간(예컨대, 50ns) 동안 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1')레벨)을 갖는 검출신호(도 6의 FS)를 출력할 수 있다.The
에지 검출부(41)는 제1 및 제2 스위치(51 및 52), 제3 저항(R3), 제3 내지 제6 인버터(53 내지 56), 논리연산부(57), 및 제7 인버터(58)을 포함할 수 있다.The
제1 스위치(51)는 제1 전원전압(Vcc)과 제1 노드(N1) 사이에 접속되고, 제2 스위치 제어신호(S2)에 응답하여 상기 제1 전원전압(Vcc)과 상기 제1 노드(N1) 사이의 전기적 경로를 형성할 수 있다.The
제2 스위치(52)는 제2 노드(N2)와 제2 전원전압(gnd, 예컨대, 그라운드 전압) 사이에 접속되고, 제2 스위치 제어신호(S2)에 응답하여 상기 제2 전원전압(gnd)과 상기 제2 노드(N2) 사이의 전기적 경로를 형성할 수 있다.The
제3 저항(R3)은 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속되고, 제2 노드(N2)와 제2 전원전압(gnd) 사이에는 커패시터(C1)가 접속될 수 있다.The third resistor R3 may be connected between the first node N1 and the second node N2, and the capacitor C1 may be connected between the second node N2 and the second power supply voltage gnd. .
제3 인버터(53)는 제2 스위치 제어신호(S2)를 수신하고 인버팅할 수 있고, 제4 인버터(54)는 제4 인버터(53)의 출력신호를 수신하고 인버팅할 수 있다.The
제5 인버터(55)는 제2 노드(N2)의 전압을 수신하고 인버팅할 수 있고, 제6 인버터(56)는 제5 인버터(55)의 출력신호를 수신하고 인버팅할 수 있다.The
논리연산부(57)는 제4 인버터(54)와 제6 인버터(56)의 출력신호와의 논리연산(예컨대, OR연산)을 수행할 수 있고, 제7 인버터(58)는 상기 논리연산부(57)의 출력신호를 수신하고 인버팅할 수 있다.The
전압 분배부(42)는 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 각각 대응되는 출력단자(예컨대, 제1 출력단자(out1))의 전압을 분배하고 분배된 전압을 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))로서 출력할 수 있다.The
예컨대, 전압 분배부(42)는 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)을 이용하여 제1 출력단자(out1)의 전압을 저항분배하고 저항분배된 전압을 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))로서 출력할 수 있다.For example, the
비교기(43)는 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))와 기준전압(Vrf)을 비교하고 비교결과를 출력할 수 있다. 예컨대, 비교기(43)는 제1 궤환신호(Vf))의 전압 레벨이 기준전압(Vrf)보다 큰 경우, 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1')레벨)의 비교결과를 출력할 수 있다.The
또는, 비교기는(43)는 제1 궤환신호(Vf))의 전압 레벨이 기준전압(Vrf)보다 작은 경우 제2 논리레벨(예컨대, 로우('0')레벨)의 비교결과를 출력할 수 있다.Alternatively, the
래치(46)는 비교기는(43)의 출력신호(FR)에 기초하여 에지 검출부(41)의 출력신호(FS)를 래치할 수 있다. 상기 래치(46)는 제1 및 제2 NOR 게이트로 구현되는 SR 래치로 구현될 수 있다.The
논리 연산부(47)는 래치(46)의 출력신호(Q), 제2 스위치 신호(S2), 및 비교기(43)의 출력신호(FR)와의 논리연산(예컨대, OR 연산)을 수행하고 논리연산 결과를 출력전압 제어 신호(S3)로서 출력할 수 있다.The
도 6은 도 2의 컨버터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 1 내지 도 3, 도 5, 및 도 6을 참조하여, 컨버터(10)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 6 is a timing diagram for describing an operation of the converter of FIG. 2. 1 to 3, 5, and 6, the operation of the
발진기(20-1)는 "t1"에서 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1') 레벨)을 갖고, "t6"에서 제2 논리레벨(예컨대, 로우('0') 레벨)을 갖는 구형파(S0)를 발생시킬 수 있다.Oscillator 20-1 has a first logic level (eg, a high ('1') level) at " t1 " and a second logic level (eg, a low ('0') level) at " t6 ". Square wave SO can be generated.
데드 타임부(20-2)는 발진기(20-1)에서 발생된 상기 구형파(S0)에 기초하여 구형파(S0)를 지연 및 단축시킨 신호를 제2 스위치 제어신호(S2)를 출력할 수 있다. 예컨대, 데드 타임부(20-2)는 "t2"에서 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1') 레벨)을 갖고, "t4"에서 제2 논리레벨(예컨대, 로우('0') 레벨)을 갖는 제2 스위치 제어신호(S2)를 출력할 수 있다.The dead time unit 20-2 may output a second switch
또한, 데드 타임부(20-2)는 제2 스위치 제어신호(S2)가 지연 및 단축된 신호와 서로 상보적인 전압레벨을 갖는 신호를 제1 스위치 제어신호(S1)로서 출력할 수 있다. 예컨대, 데드 타임부(20-2)는 "t3"에서 제2 논리레벨(예컨대, 로우('0') 레 벨)을 갖고, "t5"에서 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1') 레벨)을 갖는 제1 스위치 제어신호(S1)를 출력할 수 있다.In addition, the dead time unit 20-2 may output a signal having a voltage level complementary to that of the delayed and shortened signal of the second switch control signal S2 as the first switch control signal S1. For example, the dead time unit 20-2 has a second logic level (eg, a low ('0') level) at "t3" and a first logic level (eg, high ('1') at "t5". The first switch control signal S1 having the level of?) May be output.
에지 검출부(41)는 제2 스위치 제어신호(S2)의 제1 에지(예컨대, 하강에지, "t4" 시점)를 검출하고, 소정시간(예컨대, 50ns) 동안 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1')레벨)을 갖는 검출신호(FS)를 출력할 수 있다.The
비교기(43)는 궤환신호(예컨대, 제1 궤환신호(Vf))와 기준전압(Vrf)을 비교하고 비교결과(FR)를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 비교기(43)는 제1 궤환신호(Vf))의 전압 레벨이 기준전압(Vrf)보다 큰 경우("t4" 시점), 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1')레벨)의 비교결과(FR)를 출력할 수 있다.The
래치(46)는 비교기는(43)의 출력신호(FR)에 기초하여 에지 검출부(41)의 출력신호(FS)를 래치할 수 있다. 예컨대, 래치(46)는 비교기(43)의 출력신호(FR)가 "t4"에서 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1') 레벨)을 갖는 경우, "t4"에서 에지 검출부(41)의 검출신호(FS)를 래치하고 그 결과(Q)를 출력할 수 있다.The
논리 연산부(47)는 래치(46)의 출력신호(Q), 제2 스위치 신호(S2), 및 비교기(43)의 출력신호(R)와의 논리연산(예컨대, OR 연산)을 수행하고 논리연산 결과를 출력전압 제어 신호(S3)로서 출력할 수 있다. 즉, 도 6의 경우, 출력전압 제어 신호(S3)는 "t2"에서 제1 논리레벨(예컨대, 하이('1') 레벨)을 갖고, 제2 스위치(12)는 "t2"부터 오프 상태를 유지할 수 있다.The
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컨버터의 회로도이다. 도 7을 참조하면, 도 7의 컨버터(10')는 도 2의 컨버터(10)과 비교하여 서로 다른 출력전압 제어 부를 갖는다. 보다 상세하게는, 도 7의 컨버터(10')에 구현되는 출력전압 제어부(예컨대, 제1 출력전압 제어부(61))는 도 2의 컨버터(10)에 구현되는 전압 분배부(도 4의 32)를 포함하지 않는다.7 is a circuit diagram of a converter according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the
즉, 도 2의 컨버터(10)에 구현되는 전압 분배부(도 4의 32)와 대비되는 도 7의 컨버터(10')의 전압 분배부(예컨대, 제1 전압 분배부(62))는 출력부(70')의 외부에 위치한다.That is, the voltage divider (eg, the first voltage divider 62) of the
제1 전압 분배부(62)의 출력전압은 기준전압(Vrf)와 비교 대상이되는 출력단(예컨대, out1))의 궤환신호로서, 상기 제1 전압 분배부(62)의 출력전압은 출력부(70')의 외부에서 조절 가능한다.The output voltage of the
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컨버터(10')는 전압 분배부(예컨대, 제1 전압 분배부(62))를 출력부(70')의 외부에 위치시킴으로써 칩 사이즈를 줄일 수 있고, 상기 출력부(70')의 외부에서 제1 전압 분배부(62)의 출력전압 조절이 가능하여 원하는 출력전압을 출력할 수 있는 효과가 있다.That is, the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(10)를 포함하는 전자기기의 블록도이다. 도 2와 도 8을 참조하면, 전자기기(100, 예컨대, 휴대 전화, MP3, 카메라, 또는 PDA 등)는 전원부(또는, 배터리팩(110)) 및 전자기기 본체(120)를 포함할 수 있다.8 is a block diagram of an electronic device including the
전원부(110)는 전원전압을 수신하고 수신된 전압을 충전할 수 있다. 전자기기 본체(120)는 전력제어 IC(Power Management IC, 115) 및 전자기기 본연의 기능(예컨대, 통화기능, 촬영기능, 및 동영상 재생기능 등)을 수행하기 위한 Base band 블록(121), Tx(122), Rx(123), Back light(124), Speaker(125), 및 Motor(126)을 포함할 수 있다.The
전력제어 IC(115)는 도 1 또는 도 7의 컨버터(10)을 포함할 수 있으며, 전원부(110)로 부터 공급된 전원전압 레벨을 조절하여 전자기기 본체(120)의 각 블록(예컨대, Base band 블록(121), Tx(122), Rx(123), Back light(124), Speaker(125), 및 Motor(126))에 공급할 수 있다.The
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 전압 출력방법의 흐름도이다. 도 2, 도 4, 및 도 9를 참조하면, 스위치 제어신호 발생부(20)는 미리 결정된 주파수를 갖는 구형파(S0)에 기초하여 제1 및 제2 스위치 제어신호(S1, S2)를 발생하고(S10), 제1 스위치(11)는 제1 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 공통 커패시터(Cin)에 입력전압(Vin)을 충전시킨다(S12).9 is a flowchart illustrating a voltage output method of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 2, 4, and 9, the switch
차지펌프(71)는 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, out1)의 전압을 분배하고 분배된 전압을 궤환신호(Vf)로서 출력하고(S14), 상기 궤환신호(Vf)와 기준전압(Vrf)을 비교하고 비교결과와 상기 제2 스위치 제어신호(S2)와의 논리연산을 수행한다(S16).The
이어서, 차지펌프(71)는 S16 단계의 논리연산 결과에 기초하여 공통 커패시터(Cin)에서 대응되는 출력단자(예컨대, out1)로 전송되는 전압레벨을 제어한다(S18).Subsequently, the
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 전압 출력방법의 흐름도이다. 도 2, 도 5, 및 도 9를 참조하면, 스위치 제어신호 발생부(20)는 미리 결정된 주파수 를 갖는 구형파(S0)에 기초하여 제1 및 제2 스위치 제어신호(S1, S2)를 발생하고(S20), 제1 스위치(11)는 제1 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 공통 커패시터(Cin)에 입력전압(Vin)을 충전시킨다(S24).9 is a flowchart illustrating a voltage output method of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 2, 5, and 9, the switch
에지 검출부(41)는 제2 스위치 제어신호(S2)의 제1 에지를 검출하고(S26), 전압분배부(42)는 복수개의 출력단자들(out1 내지 outn) 중에서 대응되는 출력단자(예컨대, out1)의 전압을 분배하고 분배된 전압을 궤환신호(Vf)로서 출력한다(S28).The
비교기(43)는 궤환신호(Vf)와 기준전압(Vrf)을 비교하고 비교결과에 기초하여 S28에 의한 에지 검출신호를 래치하고(S30), 논리 연산부(47)는 S30 단계에 의한 출력신호, 제2 스위치 신호(S2), 및 비교기(43)의 출력신호와의 논리연산을 수행한다(S32).The
제2 스위치(12)는 S32 단계의 논리연산 결과에 기초하여 공통 커패시터(Cin)에서 상기 대응되는 출력단자로 전송되는 전압레벨을 제어한다(S34).The
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 좀더 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a converter according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a converter according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 스위치 제어신호 발생부의 회로도이다.3 is a circuit diagram of the switch control signal generator of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 2의 출력전압 제어부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of the output voltage controller of FIG. 2 according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 2의 출력전압 제어부의 회로도이다.5 is a circuit diagram of an output voltage controller of FIG. 2 according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 2의 컨버터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 6 is a timing diagram for describing an operation of the converter of FIG. 2.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컨버터의 회로도이다.7 is a circuit diagram of a converter according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터를 포함하는 전자기기의 블록도이다.8 is a block diagram of an electronic device including a converter according to an embodiment of the present disclosure.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 전압 출력방법의 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a voltage output method of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컨버터의 전압 출력방법의 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a voltage output method of a converter according to another embodiment of the present invention.
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