KR20120098025A - 하이브리드 전압 레귤레이터 - Google Patents

하이브리드 전압 레귤레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 전압 레귤레이터는 출력 전압이 생성되는 출력 노드; 피드백된 출력 전압을 제 1 기준 전압과 비교하여 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 아날로그 전압 레귤레이터; 및 피드백된 상기 출력 전압을 제 2 기준 전압과 비교하여 상기 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 디지털 전압 레귤레이터;를 포함한다.

Description

하이브리드 전압 레귤레이터 {HYBRID VOLTAGE REGULATOR}
본 발명은 전자회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 전압 레귤레이터에 관한 것이다.
메모리 및 비 메모리 칩들의 전원 공급 장치는 회로 임피던스 변화에 따른 급격한 부하 전류의 증가에 관계없이 일정한 전압을 공급해야 한다. 전압 레귤레이터는 전원 공급 장치 내부에 집적 회로로 설계되어 조정된(regulated) 전압이 출력되도록 작동한다.
종래의 아날로그 전압 레귤레이터는 부하 전류가 급격히 증가하여 출력전압이 떨어진 경우 이를 피드백(feed-back)하여 에러 앰프(error amplifier)를 통한 루프제어를 실현하였다. 상기 아날로그 전압 레귤레이터는 출력 전압을 선형적으로 제어함으로써 안정적인 바이어스를 공급할 수 있다는 장점이 있으나, 동작 속도(recovery time)가 느리다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안정적인 바이어스를 공급하면서도 동작속도(recovery time)가 향상된 전압 레귤레이터를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 전압 레귤레이터는 출력 전압이 생성되는 출력 노드; 피드백된 출력 전압을 제 1 기준 전압과 비교하여 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 아날로그 전압 레귤레이터; 및 피드백된 상기 출력 전압을 제 2 기준 전압과 비교하여 상기 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 디지털 전압 레귤레이터;를 포함한다.
본 발명에 의한 전압 레귤레이터는 아날로그 전압 레귤레이터와 디지털 전압 레귤레이터를 혼용하여 사용함에 따라 안정적인 출력 전압 바이어스를 공급하고 동작속도를 개선시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전압 레귤레이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면,
도 2는, 도 1의 하이브리드 전압 레귤레이터의 좀 더 구체적인 실시예를 나타낸 회로도,
도 3은, 도 1에서 제 2 기준 전압(VREFB)을 제 1 기준 전압(VREFA)보다 낮게 설정하였을 때 전압 레귤레이터의 파형(wave form)을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 레귤레이터를 나타내는 구성도이다.
상기 전압 레귤레이터는 아날로그 전압 레귤레이터(10) 및 디지털 전압 레귤레이터(20)를 포함한다.
전원 전압(이하 VDD)을 인가 받는 상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)는 제 1 기준 전압(VREFA)과 피드백(feed-back)된 출력 전압(VOUT)을 입력 받아 이를 비교하여 출력 전압(VOUT)의 바이어스를 조정한다.
즉, 아날로그 전압 레귤레이터(10)는 부하 전류(ILOAD)가 급격히 증가하여 출력 전압(VOUT)이 떨어진 경우 이를 피드백(feed-back)하여 제 1 기준 전압(VREFA)과 비교하고, 그 출력을 통해 전원 전압(이하 VDD)을 출력 노드(OUTND)로 인가함으로써 출력 전압(VOUT)을 조정한다. 커패시터(CAP)는 회로 동작 시 출력 전압(VOUT)을 보존하기 위해 연결 된다.
본 발명은 상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)에 디지털 전압 레귤레이터(20)를 부가하는 것인데, 후자의 전자와의 차이점은 출력 전압(VOUT)을 조정하는 제어 신호가 선형적으로 변하는 값이 아니라 논리 레벨로 변하는 값이라는 데에 있다.
VDD를 인가 받는 상기 디지털 전압 레귤레이터(20)는 제 2 기준 전압(VREFB)과 피드백된 출력 전압(VOUT)을 입력 받아 이를 비교하여 출력 전압(VOUT)의 바이어스를 조정한다.
즉, 디지털 전압 레귤레이터(20)는 출력 전압(VOUT)이 떨어진 경우, 이를 피드백(feed-back)하여 제 2 기준 전압(VREFB)과 비교하고 논리 레벨의 제어신호를 출력함으로써 VDD를 출력 노드(OUTND)로 인가한다. 이로써 출력 전압(VOUT)이 종전 값으로 회복된다.
다만, 디지털 전압 레귤레이터(20)만 사용될 경우에는 출력 전압(VOUT)이 미세하게 조정되지 않기 때문에 바이어스가 오실레이션(oscillation)할 수 있다는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서와 같이 상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)와 상기 디지털 전압 레귤레이터(20)를 동일한 출력 노드(OUTND)에 연결 함으로써 안정적인 바이어스를 구현하면서 동작 속도를 향상 시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 아날로그 전압 레귤레이터(10) 및 디지털 전압 레귤레이터(20)를 좀 더 구체적인 실시예로 나타낸 회로이다.
상기 전압 레귤레이터(10)는 제 1 전류 구동기(11), 피드백 유닛(12) 및 제 1 비교기(13)를 포함한다.
제 1 전류 구동기(11)(PMOS 트랜지스터로 한다)는 VDD와 출력 단자(OUTND)에 연결되고 제 1 제어전압(VGA)의 제어를 받는다. 피드백 유닛(12)은 상기 출력 단자(OUTND)와 접지 전압(이하 VSS) 사이에 연결되고 피드백 전압(VFEED)을 생성하여 출력한다. 제 1 비교기(13)는 상기 제 1 기준 전압(VREFA)과 상기 피드백 전압(VFEED)을 입력으로 받아 이를 비교하여 아날로그 신호인 제 1 제어 전압(VGA)을 출력한다. 상기 제 1 비교기(13)로는 흔히 에러 앰프(error amplifier)가 사용된다.
상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)의 동작을 상세하게 설명하면, 부하 전류(ILOAD)가 급격히 증가하여 출력 전압(VOUT)이 떨어진 경우 피드백 유닛(12)(R1, R2)이 종전과 비교하여 감소된 레벨의 피드백 전압(VFEED)을 생성하고 제 1 비교기(13)로 이 값을 출력한다. 제 1 비교기(13)는 상기 피드백 전압(VFEED)과 제 1 기준 전압(VREFA)을 입력으로 받아 줄어든 상기 피드백 전압(VFEED)에 비례하여 선형으로 감소되는 제 1 제어 전압(VGA)을 출력한다. 제 1 전류 구동기(11)는 상기 제 1 제어 전압(VGA)에 응답하여 상기 VDD를 출력단자(OUTND)로 인가한다.
즉, 상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)는 부하 전류(ILOAD)가 증가하여 출력 전압(VOUT)이 감소하면, 이를 피드백하여 상기 PMOS 트랜지스터가 전류를 구동하게 함으로써 안정적으로 상기 출력 전압(VOUT)을 조정한다.
그 다음으로, 상기 디지털 전압 레귤레이터(20)는 제 2 전류 구동기(21), 피드백 유닛(22)(아날로그 전압 레귤레이터와 구성이 같으므로 본 회로에서는 병렬로 연결해 주었다), 제 2 비교기(23) 및 버퍼부(24)를 포함한다.
제 2 전류 구동기(21)(PMOS 트랜지스터로 한다)는 VDD와 출력 단자(OUTND)에 연결되고 제 2 제어전압(VGB)의 제어를 받는다. 피드백 유닛(22)은 상기 출력 단자(OUTND)와 접지 전압(이하 VSS) 사이에 연결되고 피드백 전압(VFEED)을 생성하여 출력한다. 제 2 비교기(23)는 상기 제 2 기준 전압(VREFB)과 상기 피드백 전압(VFEED)을 입력으로 받아 이를 비교하며, 버퍼부(24)는 제 2 비교기의 출력을 버퍼링하여 디지털 신호인 제 2 제어 전압(VGB)을 생성한다.
구체적인 동작은 상기 아날로그 전압 레귤레이터(10)와 거의 동일하다. 상기 피드백 유닛(22)에 의해 생성된 상기 피드백 전압(VFEED)을 상기 제 2 비교기(23)로 출력하고, 상기 제 2 비교기(23)는 상기 피드백 전압(VFEED)과 상기 제 2 기준 전압(VREFB)을 입력받는다. 다만 디지털 전압 레귤레이터(20)는 논리 레벨의 상기 제 2 제어 전압(VGB)를 출력한다. 즉, 아날로그 전압 레귤레이터(10)에 비해 상기 제 2 제어 전압(VGB)을 생성하기 위한 버퍼부(24)가 추가 구성된다. 상기 제 2 제어 전압(VGB)을 인가 받은 상기 제 2 전류 구동기(21)가 상기 VDD를 상기 출력단자(OUTND)로 인가함으로써 상기 출력 전압(VOUT)이 안정화 된다.
즉, 디지털 전압 레귤레이터(20)는 부하 전류(ILOAD)가 증가하여 출력 전압(VOUT)이 감소하면 이를 피드백하여 상기 제 2 기준 전압(VREF)과 비교한다. 피드백 전압(VFEED)이 일정 레벨 이하일 경우, 출력되는 제 2 제어 전압(VGB)이 논리 로우 값을 갖는바, 이를 인가 받는 PMOS 트랜지스터가 전류를 구동함으로써 빠르게 출력 전압(VOUT)을 종전 값으로 안정시킨다.
결국 본 발명에 의한 하이브리드 전압 레귤레이터는 아날로그 전압 레귤레이터(10)와 디지털 전압 레귤레이터(20)를 혼용하여 사용함에 따라 안정적인 출력 전압 바이어스를 공급하고 동작속도를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 하이브리드 전압 레귤레이터에 인가 되는 상기 제 1 기준 전압(VGA)과 제 2 기준 전압(VGB)을 조정하여 상기 하이브리드 전압 레귤레이터의 성능을 높일 수 있다.
도면 3은 제 2 기준 전압(VGB)을 제 1 기준 전압(VGA)보다 낮게 설정한 경우의 전압 레귤레이터의 파형(wave form)이다.
즉, 피드백 전압(VFEED)이 미세하게 하락하여 안정적인 조정이 필요한 구간(a-b 구간 및 c-d 구간)은 상기 피드백 전압(VFEED)이 제 1 기준 전압(VREFA)보다는 낮고 제 2 기준 전압(VREFB)보다는 높으므로 아날로그 LDO 전압 레귤레이터(10)에 의해서만 전압 조정이 이루어진다.
한편, 상기 피드백 전압(VFEED)이 급격하게 하락하여 빠르게 출력 전압(VOUT)을 안정화 시켜야 하는 구간(b-c 구간)은 상기 피드백 전압(VFEED)이 제 2 기준 전압(VREFB)보다도 낮으므로 디지털 LDO 전압 레귤레이터(20)도 동시에 동작함으로써 신속한 전압 조정이 이루어진다.
도 3에서 도시된 바와 같이, b-c 구간에서만 제 2 제어 전압(VGB)이 로우 값을 가짐으로써 디지털 LDO 전압 레귤레이터(20)의 제 2 전류 구동기(21)를 턴온시켜 종전의 출력 전압(VOUT)을 빠르게 회복 할 수 있게 하고, 이로써 일정부분 상기 출력 전압(VOUT)이 회복된 이후에는 다시 아날로그 LDO 전압 레귤레이터(10)의 제 1 전류 구동기(11)만 동작 하도록 하여 미세한 바이어스 조정을 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 아날로그 전압 레귤레이터 20 : 디지털 전압 레귤레이터
11 : 제 1 전류 구동기 12,22 : 피드백 유닛
13 : 제 1 비교기 21 : 제 2 전규 구동기
23 : 제 2 비교기 24 : 버퍼부

Claims (4)

  1. 출력 노드의 출력 전압을 피드백하여 제 1 기준 전압과 비교해 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 아날로그 전압 레귤레이터; 및
    상기 출력 노드의 상기 출력 전압을 피드백하여 제 2 기준 전압과 비교해 상기 전원 전압을 상기 출력 노드로 인가하는 디지털 전압 레귤레이터;
    를 포함하는 전압 레귤레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 전압 레귤레이터는,
    출력 단자와 접지 전압에 연결되고 피드백 전압을 생성하는 피드백 유닛;
    상기 제 1 기준 전압과 상기 피드백 전압을 입력으로 받아 이를 비교하여 제 1 제어 전압을 출력하는 제 1 비교기; 및
    상기 전원 전압과 상기 출력 단자에 연결되고 상기 제 1 제어전압의 제어를 받는 제 1 전류 구동기;
    를 포함하는 하이브리드 전압 레귤레이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 전압 레귤레이터는,
    출력 단자와 접지 전압에 연결되고 피드백 전압을 생성하는 피드백 유닛;
    상기 제 2 기준 전압과 상기 피드백 전압을 입력으로 받아 이를 비교하는 제 2 비교기;
    상기 제 2 비교기의 출력을 버퍼링하여 상기 제 2 제어 전압을 생성하는 버퍼부; 및
    상기 전원 전압과 상기 출력 단자에 연결되고 상기 제 2 제어 전압의 제어를 받는 제 2 전류 구동기;
    를 포함하는 하이브리드 전압 레귤레이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기준 전압이 상기 제 1 기준 전압보다 낮은 하이브리드 전압 레귤레이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9947374B2 (en) 2015-10-12 2018-04-17 SK Hynix Inc. Semiconductor devices and semiconductor systems including the same
US10845831B2 (en) 2019-06-24 2020-11-24 Intel Corporation Techniques in hybrid regulators of high power supply rejection ratio and conversion efficiency
EP3848772A3 (en) * 2020-01-09 2021-08-25 MediaTek Inc. Reconfigurable series-shunt ldo
US11709515B1 (en) 2021-07-29 2023-07-25 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Voltage regulator with n-type power switch

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9947374B2 (en) 2015-10-12 2018-04-17 SK Hynix Inc. Semiconductor devices and semiconductor systems including the same
US10845831B2 (en) 2019-06-24 2020-11-24 Intel Corporation Techniques in hybrid regulators of high power supply rejection ratio and conversion efficiency
WO2020263369A1 (en) * 2019-06-24 2020-12-30 Intel Corporation Techniques in hybrid regulators of high power supply rejection ratio and conversion efficiency
US11940824B2 (en) 2019-06-24 2024-03-26 Intel Corporation Techniques in hybrid regulators of high power supply rejection ratio and conversion efficiency
EP3848772A3 (en) * 2020-01-09 2021-08-25 MediaTek Inc. Reconfigurable series-shunt ldo
US11526186B2 (en) 2020-01-09 2022-12-13 Mediatek Inc. Reconfigurable series-shunt LDO
US11709515B1 (en) 2021-07-29 2023-07-25 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Voltage regulator with n-type power switch

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