KR20130029712A - 전원공급장치 회로, 그리고 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로 - Google Patents

전원공급장치 회로, 그리고 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로를 개시한다. 전원공급장치 회로에는, 제어 신호에 의해 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하여 입력 전압을 중간 전압으로 변환하는 벅 스위칭 레귤레이터와, 이 벅 스위칭 레귤레이터에 연결되며, 활성 상태로 되면 이 전하펌프는 중간 전압을 부스트하여 중간 전압보다 큰 출력 전압을 생성하고, 비활성 상태로 되면 중간 전압이 출력 전압으로서 출력되도록 하는 전하펌프와, 스위칭 레귤레이터를 제어하는 제어 신호를 생성하며 입력 전압의 크기에 따라 전하펌프의 활성화 및 비활성화를 결정하는 컨트롤러가 포함된다.

Description

전원공급장치 회로, 그리고 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로 {POWER SUPPLY CIRCUIT AND POWER SUPPLY CIRCUIT WITH ADAPTIVELY ENABLED CHARGE PUMP}
본 발명은 전원공급장치 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 벅 스위칭 레귤레이터(buck switching regulator) 및 전하펌프(charge pump)를 갖는 전원공급장치 회로에 관한 것이다. 여기서, 상기 전하펌프는 입력 전압의 크기에 따라 적응형으로 활성화된다.
본 발명은 2011년 9월 15일에 출원된 TW 100133269에 대한 우선권 주장 출원이다.
도 1은 선행 기술에 따른 전원공급장치의 회로를 도시한다. 이 회로는 배터리로부터 출력 전압 Vld를 생성하고 이 출력 전압을 부하 회로에 공급한다. 여기서 부하 회로는 예를 들어 휴대용 전자장치의 표시부(디스플레이 패널)이다. 그림에서와 같이 전원공급장치 회로는 실질적으로 두 개의 컨버터를 포함한다. 하나는 시스템 측에 있는 벅 스위칭 레귤레이터(buck switching regulator)(11)이고, 다른 하나는 디스플레이 패널 측에 있는 부스트 스위칭 레귤레이터(boost switching regulator)(12)이다. 벅 스위칭 레귤레이터(11)는 입력 전압 Vin을 받아서, 적어도 하나의 전력 트랜지스터를 스위칭하여 입력 전압을 출력 전압 Vld보다 낮은 중간 전압 Vm으로 변환한다. 중간 전압 Vm은 인쇄 회로 기판(PCB)의 선로를 통해 디스플레이 패널측으로 보내진다. 부스트 스위칭 레귤레이터(12)는 적어도 하나의 전력 트랜지스터를 스위칭하여 중간 전압 Vm을, 조정(regulate)된 출력 전압 Vld로 변환하여 부하 회로에 공급한다. 선행 기술에서 벅 스위칭 레귤레이터와 부스트 스위칭 레귤레이터를 함께 사용하는 이유는, 보통, 입력 전압으로 배터리를 사용하며 배터리에서는 전압 강하가 일어나기 때문이다. 다시 말해, 처음에는 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 높지만, 소정 시간 뒤에는, 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 낮게 강하된다. 따라서 벅 스위칭 레귤레이터(11)는 입력 전압 Vin을 변환하여 기지의 제어가능한 크기의 중간 전압 Vm으로 변환하고, 부스트 스위칭 레귤레이터(12)는 입력 전압 Vin의 상태가 어떻든, 중간 전압 Vm으로부터 출력 전압 Vld를 생성할 수 있다.
위에서 설명한 종래 전원공급장치 회로는 부스트 스위칭 레귤레이터(12)를 필요로 하며, 두 단계의 전력 변환 단계가 필요하기 때문에 전력소모가 더 많다. 또한, 시스템 측에서부터 디스플레이 패널측으로 중간 전압 Vm을 전송해야 하는 전송선이 비교적 길며 벅 스위칭에 의한 변환 후에 전류량이 크기 때문에, 전송선(등가 저항은 Rpcb)에서의 전력 소비가 상당히 크다. 따라서 배터리 수명을 연장하기 위해서는 전력 소비를 줄이는 것이 바람직하다.
위의 문제에 관련하여, 네 가지 선행 기술에 따른 전원공급장치 회로를 도 2~5에 소개한다. 그러나 이들 네 가지 전원공급장치 회로는 각각 단점을 갖고 있다. 도 2에 나타낸 전원공급장치 회로는 미국 특허 7,411,316에 따른 것으로서, 전원공급장치에 컨트롤러(14)가 포함되고, 입력 전압이 VDD 및 VPP로 두 개가 필요하다. 두 입력 전압 중 하나가 출력 전압 Vld보다 낮은 경우에는, 다른 입력 전압으로 전환되어, 전원공급장치 회로가 벅 모드로 동작하도록 한다. 그러나 도 2에 따른 선행 기술은 입력 전압이 VDD 및 VPP로 두 개인 전원공급장치에만 적용되고 입력 전압이 하나인 전원공급장치에는 적용되지 않는다.
도 3은 본 발명의 출원인이 제안한 바 있는 전원공급장치의 회로도이다. 입력 전압 Vin(즉, 배터리 전압)이 소정 기준전압보다 높아서 벅 스위칭 모드로 출력 전압 Vld을 생성하는 데 충분한 경우에는, 컨트롤러(14)가 제1 벅 스위칭 레귤레이터(15)를 제어하여 입력 전압 Vin을 출력 전압 Vld로 변환하고, 입력 전압 Vin이 기준전압보다 높지 않은 경우에는 전하펌프(13)에 의해 입력 전압 Vin을 부스트하고(전하펌프(13)의 입력 전압으로는 전압 Vpp1~Vppn 중 어느 하나가 입력됨), 제2 벅 스위칭 레귤레이터(16)는 전하펌프(13)의 출력 전압을 출력 전압 Vld로 변환한다. 그러나 도 3에 나타낸 선행 기술에서는, 서로 다른 모드를 전환하기 위하여 별도의 전력 스위치(161)가 필요하며 컨트롤러(14)가 전하펌프(13), 제1 벅 스위칭 레귤레이터(15), 제2 벅 스위칭 레귤레이터(16)를 제어해야 한다. 따라서 이 선행 기술에서는 회로가 더 복잡해진다.
도 4는 벅-부스트 스위칭 레귤레이터를 이용해 전력을 변환하는 또 다른 선행 기술의 전원공급장치 회로를 도시한다. 그러나, 이 선행 기술에서는 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld와 비슷한 경우에는, 회로가 벅-부스트 모드로 작동하여 네 개의 전력 스위치 모두가 빈번하게 스위칭될 경우가 생긴다. 이러한 상황에서는, 전원공급장치 회로가 더 많은 전력을 소비하게 되어, 전력 이용 효율이 낮아진다.
도 5는 본 발명의 출원인이 제안한 바 있는 또 다른 전원공급장치의 회로로서, 입력 전압 Vin(즉, 배터리 전압)이 기준전압보다 높아서 벅 모드로 출력 전압 Vld을 생성하는 데 충분한 때에는, 스위치 SW가 꺼지고 컨트롤러(14)가 벅 스위칭 레귤레이터(17)를 제어하여 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld로 변환된다. 한편, 입력 전압 Vin이 기준전압보다 낮은 경우에는, 스위치 SW가 켜지게 되어 컨트롤러(14)가 입력 전압 Vin을 부스트하여 부스트 스위칭 레귤레이터(18)에 의한 중간 전압 Vm을 생성하고, 벅 스위칭 레귤레이터(17)를 통해 중간 전압 Vm을 출력 전압 Vld로 변환한다. 그러나 도 5의 선행기술에서는 추가로 인덕터가 필요하다.
이상으로부터, 본 발명에서는 전원공급장치 회로의 동작을 최적화하기 위하여 입력 전압에 따라서 적응형으로 모드가 전환될 수 있는, 적응형으로 활성되는 전하펌프(adaptively enabled charge pump)를 갖는 전원공급장치를 제안하는바, 이로써 상술한 선행기술의 모든 단점들이 극복된다.
본 발명의 목적은 전원공급장치 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 제어신호에 따라서 적어도 하나의 전력 스위치를 스위칭하여 입력 전압을 중간 전압으로 변환하는 벅 스위칭 레귤레이터; 벅 스위칭 레귤레이터로부터 중간 전압을 받아서 이를 부스트 변환하여 중간 전압보다 큰 출력 전압을 출력하는 전하펌프; 벅 스위칭 레귤레이터를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 전원공급장치 회로가 제공된다.
상기 전원공급장치 회로에서, 전하펌프는 고정식 또는 가변식 다중 전하펌프일 수 있다.
상기 전원공급장치 회로에서, 컨트롤러는 상기 출력 전압에 따라 적어도 하나의 전력 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제어신호에 따라서 적어도 하나의 전력 스위치를 스위칭하여 입력 전압을 중간 전압으로 변환하는 벅 스위칭 레귤레이터; 벅 스위칭 레귤레이터에 연결되는 전하펌프로서, 이 전하펌프가 활성화되면 중간 전압을 부스트하여 이 중간 전압보다 큰 출력 전압을 생성하고, 이 전하펌프가 비활성화되면 중간 전압이 직접 출력 전압으로서 출력되는 전하펌프; 벅 스위칭 레귤레이터를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 입력 전압의 크기에 따라 전하펌프를 활성화 또는 비활성화할 것인지를 결정하는 컨트롤러를 포함하는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로가 제공된다.
상기 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로에서, 컨트롤러는 출력 전압에 따라 적어도 하나의 전력 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로는, 입력 전압의 크기에 따라 모드 선택 신호를 생성하는 모드 선택 회로, 그리고 이 모드 선택 신호에 따라 전하펌프를 활성화 또는 비활성할 것을 결정하는 컨트롤러가 추가로 포함될 수 있다.
상기 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로에서, 입력 전압이 출력 전압보다 클 때, 전하펌프가 비활성되는 것이 바람직하다.
일실시예에서 상기 전하펌프는 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치, 제4스위치 및 커패시터를 포함한다. 여기서, 상기 커패시터는 제1단자와 제2단자를 포함하고, 상기 제1스위치 상기 제1단자 및 중간 전압 사이에 연결되고, 상기 제2스위치는 상기 제1단자 및 출력 전압 사이에 연결되고, 상기 제3스위치는 상기 제2단자 및 접지 사이에 연결되고, 상기 제4스위치는 상기 제2단자 및 중간 전압 사이에 연결된다. 이 상태에서 전하펌프가 비활성화되면, 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치가 턴온되고, 제4스위치가 턴오프되며; 상기 전하펌프가 활성화되면 제1시간단계에서는 제1스위치와 제3스위치가 턴온되고 제2스위치와 제4스위치가 턴오프되며, 제2시간단계에서는 제1 스위치와 제3스위치가 턴오프되고 제2스위치와 제4스위치가 턴온된다.
본 발명의 목적, 기술적 세부사항, 특징, 효과는 이하에서 설명할 실시예와 참고 도면을 통해서 보다 더 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
도 1은 선행기술에 따른 전원공급장치 회로의 개략도를 도시한다.
도 2는 다른 선행기술에 따른 전원공급장치 회로의 개략도를 도시한다.
도 3은 또 다른 선행기술에 따른 전원공급장치 회로의 개략도를 도시한다.
도 4는 또 다른 선행기술에 따른 전원공급장치 회로의 개략도를 도시한다.
도 5는 다른 선행기술에 따른 전원공급장치 회로의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 제1실시예를 도시한다.
도 7A는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한다.
도 7B는 본 발명에 따라 입력 전압의 크기를 검출하는 실시예를 도시한다.
도 7C는 벅 스위칭 레귤레이터를 비동기식 벅 스위칭 레귤레이터로 교체할 수 있음을 도시한다.
도 8은 본 발명의 보다 구체적인 실시예를 도시한다.
도 9A~9C는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 예로서 출력전압이 입력전압의 2배로 출력되는 전하펌프를 도시한다.
본 발명의 제1실시예인 도 6을 참조하면, 본 발명의 전원공급장치에는, 전하펌프(23), 컨트롤러(24), 벅 스위칭 레귤레이터(25)가 포함된다. 벅 스위칭 레귤레이터(25)는 제어신호 Sug, Slg에 따라서 전력 스위치(251, 252)를 스위칭하여 입력 전압 Vin을 중간 전압 Vm으로 변환하고, 컨트롤러(24)는 벅 스위칭 레귤레이터(25)를 제어하기 위한 제어신호 Sug, Slg를 생성하고, 전하펌프(23)는 벅 스위칭 레귤레이터(25)로부터 중간 전압 Vm을 받아서 이를 부스트 변환하여 출력 전압 Vld를 생성한다. 본 실시예의 전하펌프(23)는 도 1, 4, 5에 있는 부스트 스위칭 레귤레이터보다 더 양호한 전력 변환 효율을 제공한다. 또한, 이 실시예에서는 입력 전압이 하나이기 때문에 도 2의 선행 기술보다 더 개선된 것이며, 도 3의 선행기술과 비교할 때, 본 실시예는 전력 스위치(161)가 추가로 필요하지 않고, 따라서 도 3의 선행 기술보다 덜 복잡하다.
도 6에서는 또한, 전력 스위치(251, 252)를 제어하기 위하여 출력 전압 Vld(피드백 신호는 출력 전압 Vld 자체일 수도 있고, 출력 전압 Vld에서 분배된 전압일 수도 있다)로부터 피드백 신호가 컨트롤러(24)에 입력되는 것을 도시하고 있다. 이러한 구조의 장점은 출력 전압 Vld를 원하는 크기로 직접 조정할 수 있다는 것이다. 다른 방법으로는, 전력 스위치(251 및 252)를 제어하기 위하여 중간 전압 Vm으로부터 피드백 신호를 얻고, 조정된 중간 전압 Vm에 따라서 전하펌프(23)가 출력 전압 Vld를 생성하도록 할 수도 있다. 그러나 도 6에 나타낸 구성이 더 바람직하다.
본 발명의 제2실시예를 도시하고 있는 도 7A를 참조하면, 본 발명에 따른 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치에는, 전하펌프(23), 컨트롤러(24), 벅 스위칭 레귤레이터(25)가 포함된다. 벅 스위칭 레귤레이터(25)는 제어신호 Sug, Slg에 따라서 전력 스위치(251, 252)를 스위칭하여 입력 전압 Vin을 중간 전압 Vm으로 변환한다. 컨트롤러(24)는 벅 스위칭 레귤레이터(25)를 제어하기 위한 제어신호 Sug, Slg를 생성하고, 입력 전압 Vin의 크기(레벨)에 따라 전하펌프(23)를 활성화 또는 비활성화할 것인지를 결정한다. 전하펌프(23)가 활성화되면, 벅 스위칭 레귤레이터(25)로부터 중간 전압 Vm을 받아서 부스트 변환을 수행하여 출력 전압 Vld을 생성한다. 전하펌프(23)가 비활성화되면, 중간 전압 Vm이 직접 출력 전압 Vld로서 출력된다. 모드 선택 회로(26)는 모드 선택 신호 sel을 생성하고, 컨트롤러(24)는 이 모드 선택 신호 sel에 따라 전하펌프를 활성화 또는 비활성화할 것인지 결정한다. 보다 구체적으로, 모드 선택 신호 sel은 입력 전압 Vin이 소정의 전압보다 큰지 여부를 나타낸다. 입력 전압 Vin이 소정의 전압보다 크면 입력 전압 Vin으로부터 출력 전압 Vld가 벅 변환되어 생성될 수 있으며, 따라서 중간 전압 Vm이 직접 출력 전압 Vld로서 출력된다는 것을 의미하고, 입력 전압 Vin이 소정의 전압보다 크지 않으면 벅 변환에 의해 입력 전압 Vin으로부터 생성된 중간 전압 Vm이 전하펌프(23)에 의해서 부스트되어 출력 전압 Vld로서 출력되어야 한다.
도 7B는 본 발명에 따른 모드 선택 회로(26)의 일실시예로서, 모드 선택 회로(26)에 모드 선택 신호 sel을 생성하기 위해 출력 전압 Vld와 입력 전압 Vin을 비교하는 비교기(261)가 포함됨을 나타낸다. 본 실시예에서 도시한 것, 즉, 비교기(261)를 이용해 출력 전압 Vld와 입력 전압 Vin을 비교한다는 것은, 모드 선택 신호 sel이 입력 전압 Vin과 출력 전압 Vld 사이의 관계에 따라 생성된다는 것을 설명하기 위한 목적으로 예시한 것에 불과하다. 비교기(261)는, 출력 전압 Vld와 입력 전압 Vin을 비교하는 대신에 다른 방법으로, 가령, 출력 전압 Vld를 분배한 전압과 입력 전압 Vin을 분배한 전압을 비교함으로써 모드 선택 신호 sel을 생성할 수 있다. 또한, 비교기(261)의 임의의 입력 단자에 '+' 또는 '-' 바이어스 전압을 인가할 수 있다. 즉, 비교기(261)는 (Vin+ΔV)와 Vld, Vin과 (Vld+ΔV), [(Vin의 분배 전압)+ΔV]와 (Vld의 분배전압), 또는 (Vin의 분배 전압)과 ((Vld+ΔV)의 분배 전압) 등을 비교할 수 있다. 여기서 ΔV는 '+', '-' 다 될 수 있다. 또한, 상기 모드 선택 신호가 반드시 입력 전압 Vin과 출력 전압 Vld 간의 상대적인 관계에 따라 생성될 필요는 없다. 대신, 입력 전압 Vin 또는 그 분배 전압을, 미리 정해놓은 기준 전압과 비교해서 생성할 수 있다.
도 7A의 벅 스위칭 레귤레이터(25)는 두 개의 전력 스위치(251, 252)를 포함하는 동기식 벅 스위칭 레귤레이터이지만, 도 7C와 같은 비동기 벅 스위칭 레귤레이터로 교체할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 보다 구체적인 실시예를 도시한다. 도 8에 나타낸 본 실시예의 전하펌프(23)는 네 개의 스위치 S1, S2, S3, S4와 커패시터 C를 포함하는데, 각 스위치 S1, S2, S3, S4로는 p형 또는 n형 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)를 사용할 수 있다. 제1스위치 S1은 커패시터 C의 상위 단자 Nh 및 중간 전압 Vm 사이에 연결되며, 제2스위치 S2는 상위 단자 Nh와 출력 전압 Vld 사이에 연결되며, 제3스위치 S3은 커패시터 C의 하위 단자 Nl과 접지 사이에, 그리고 제4스위치 S4는 하위 단자 Nl 및 중간 전압 Vm 사이에 연결된다. 도 8에 나타낸 것은 단순한 예일 뿐으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실제로, 본 발명의 전하펌프(23)로 고정식 또는 가변식 다중 전하펌프를 사용할 수 있고(고정식 전하펌프는 그 입력전압에 대해서 고정된 배율의 출력 전압이 생성되는 것이고, 가변식 다중 전하펌프는 그 입력 전압에 대해 다양한 배율의 다양한 출력 전압이 생성되는 것이다), 전하펌프의 출력 전압이 반드시 전하펌프에 입력되는 전압의 2배일 필요는 없다.
도 9A~9C는 도 8에 있는 실시예의 작용을 나타내는 것으로, 기본적으로 다음과 같이 동작한다. 여기서 모드 선택 회로(26)는, 입력 전압 Vin과 출력 전압 Vld 간의 상대적인 관계에 따라 모드 선택 신호 sel을 생성한다고 가정한다. 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 큰 경우(이것은 입력 전압 Vin이 벅 변환하여 출력 전압 Vld을 생성하기에 충분하다는 것을 의미함), 전원공급장치 회로는 벅 스위칭 레귤레이터(25)에 의해 입력 전압 Vin을 중간 전압 Vm으로 변환하여 출력 전압 Vld로서 중간 전압 Vm을 출력한다. 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 크지 않은 경우, 전하펌프(23)는 중간 전압 Vm을 부스트하여 출력 전압 Vld를 생성한다. 도 9A는 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 큰 경우를 나타내고, 도 9B, 9C는 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 크지 않은 경우를 나타낸다. 도 9A에서, 입력 전압 Vin이 벅 변환에 의해 출력 전압 Vld를 생성할 정도로 충분히 출력 전압 Vld보다 크기 때문에, 스위치 S1, S2, S3은 턴온되어 중간 전압 Vm이 직접 출력 전압으로서 출력되지만, 스위치 S4는 턴오프되어 전하펌프(23)를 비활성화시킨다. 여기서, "전하펌프(23)를 비활성화시킨다"는 것은 전하펌프(23)를 통해 전류가 전혀 흐르지 않는다는 것을 의미하는 것이 아니라, 전하펌프(23)에 전류가 흐르더라도 부스트 효과가 일어나지 않는다(즉, 전하펌프(23)가 부스트 변환 작용을 하지 않는다)는 것을 의미하는 것이다. 도 9B, 9C에서 입력 전압 Vin이 출력 전압 Vld보다 높지 않아서 벅 변환으로 출력 전압 Vld을 생성하는 데 충분치 않으므로, 전하펌프(23)는 중간 전압 Vm을 부스트하여 출력 전압 Vld를 생성하는 작용을 필요로 하게 된다. 도 9B는 전하펌프(23)가 부스트 변환을 수행하는 제1단계를 도시하는데, 여기서, 스위치 S2와 S4가 턴오프되어 커패시터 C가 중간 전압 Vm과 동일한 전압 수준으로 충전되는 동안에 스위치 S1과 S3은 턴온된다. 도 9C는 전하펌프(23)가 부스트 변환을 수행하는 제2단계를 도시한다. 여기서, 스위치 S1과 S3이 턴오프되어 커패시터 전압이 중간 전압 Vm에 더해지는 동안에 스위치 S2와 S4는 턴온된다. 따라서 전압 Vld는 중간 전압 Vm의 두 배(즉, Vld=2*Vm)가 되어, 중간 전압 Vm이 부스트되어 출력 전압 Vld로서 출력된다. 상기 제1단계와 제2단계의 순서는 서로 바꿀 수 있다. 도 9A~9C에 나타낸 2배 전하펌프는 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니고, 다른 유형의 전하펌프도 사용할 수 있다.
선행 기술과 비교했을 때, 본 발명은, 시스템측에서 벅 변환하고 디스플레이 패널측에서 부스트 변환할 필요없이 Vin을 직접 Vld로 변환할 수 있으므로, 전송선의 저항 Rpcb에 의해 일어나는 전력 소모를 상당량 줄일 수 있어서 종래 기술에 비해 전력 이용 효율이 개선된다. 또한, 본 발명에서는 전력 스위치를 빈번하게 스위칭할 필요가 없기 때문에 선행 기술에서보다 효율성과 안정성이 우수하다. 또한, 본 발명은 2개 또는 다수개의 입력 전압을 필요로 하지 않으며 추가 스위치 또는 인덕터가 필요하지 않아, 응용 범위가 넓어지고 비용이 적게 든다. 이상에서 볼 때, 본 발명은 앞에서 언급한 모든 선행 기술보다도 우수하다.
본 발명을, 특정 바람직한 실시예를 참조하여 자세하게 설명하였다. 이상의 기재 내용은 설명의 목적일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 이 기술 분야에서 숙련된 사람들은 쉽게 본 발명의 사상 내에서 본 발명의 변형 및 개량을 착안할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전하펌프(23)를 다른 유형의 전하펌프로 교체할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 회로의 기본 기능에 영향을 주지 않는 장치를, 실시예에서는 직접 연결되어 있는 두 장치와 장치 또는 두 회로와 회로 사이에 삽입할 수 있다(예컨대, 스위치). 또 다른 예로서, 비교기의 입력 신호와 출력 신호가 적절하게 처리되어 원하는 작용을 하도록 하는 변형인 한, 비교기의 '+' 입력단과 '-' 입력단을 바꿀 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 청구범위 및 그와 균등한 범위를 벗어나지 않는 것으로 해석되는 한은, 모든 다양한 변형과 변경을 다 포함하고 있다.

Claims (10)

  1. 제어신호에 따라서 적어도 하나의 전력 스위치를 스위칭하여 입력 전압을 중간 전압으로 변환하는 벅 스위칭 레귤레이터,
    벅 스위칭 레귤레이터로부터 중간 전압을 받아서 이를 부스트 변환하여 중간 전압보다 큰 출력 전압을 출력하는 전하펌프,
    벅 스위칭 레귤레이터를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 전원공급장치 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전하펌프는 고정식 또는 가변식 다중 전하펌프인 전원공급장치 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 출력 전압에 따라 적어도 하나의 전력 스위치를 제어하는 전원공급장치 회로.
  4. 제어신호에 따라서 적어도 하나의 전력 스위치를 스위칭하여 입력 전압을 중간 전압으로 변환하는 벅 스위칭 레귤레이터,
    벅 스위칭 레귤레이터에 연결되는 전하펌프로서, 이 전하펌프가 활성화되면 중간 전압을 부스트하여 이 중간 전압보다 큰 출력 전압을 생성하고, 이 전하펌프가 비활성화되면 중간 전압이 직접 출력 전압으로서 출력되는 전하펌프,
    벅 스위칭 레귤레이터를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 입력 전압의 크기에 따라 전하펌프를 활성화 또는 비활성화할 것인지를 결정하는 컨트롤러를 포함하는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 출력 전압에 따라 적어도 하나의 전력 스위치를 제어하는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  6. 제4항에 있어서, 입력 전압이 출력 전압보다 클 때, 전하펌프가 비활성되는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  7. 제4항에 있어서, 입력 전압의 크기에 따라 모드 선택 신호를 생성하는 모드 선택 회로가 추가로 포함되어, 이 모드 선택 신호에 따라 컨트롤러가 전하펌프를 활성화 또는 비활성화할 것을 결정하는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 모드 선택 회로는 모드 선택 신호를 생성하는 비교기를 포함하는데, 비교기는
    (1) 출력 전압과 입력 전압을 비교,
    (2) 출력 전압의 분배 전압과 입력 전압의 분배 전압을 비교,
    (3) 출력 전압과, 입력 전압 및 바이어스 전압의 합을 비교,
    (4) 출력 전압 및 바이어스 전압의 합과, 입력 전압을 비교,
    (5) 출력 전압의 분배 전압과, 입력 전압의 분배 전압 및 바이어스 전압의 합을 비교,
    (6) 출력 전압의 분배 전압 및 바이어스 전압의 합과, 입력 전압의 분배 전압을 비교,
    (7) 기준 전압과 입력 전압을 비교, 또는
    (8) 기준 전압과 입력 전압의 분배 전압을 비교하는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  9. 제4항에 있어서, 상기 전하펌프는 고정식 또는 가변식 다중 전하펌프인, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
  10. 제4항에 있어서, 상기 전하펌프는 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치, 제4스위치 및 커패시터를 포함하는데,
    상기 커패시터는 제1단자와 제2단자를 포함하고 ,
    상기 제1스위치 상기 제1단자 및 중간 전압 사이에 연결되고,
    상기 제2스위치는 상기 제1단자 및 출력 전압 사이에 연결되고,
    상기 제3스위치는 상기 제2단자 및 접지 사이에 연결되고,
    상기 제4스위치는 상기 제2단자 및 중간 전압 사이에 연결되어,
    상기 전하펌프가 비활성화되었을 때에는, 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치가 턴온되고, 제4스위치가 턴오프되며,
    상기 전하펌프가 활성화되었을 때에는, 제1시간단계에서는 제1스위치와 제3스위치가 턴온되고 제2스위치와 제4스위치가 턴오프되며, 제2시간단계에서는 제1 스위치와 제3스위치가 턴오프되고 제2스위치와 제4스위치가 턴온되는, 적응형으로 활성되는 전하펌프를 갖는 전원공급장치 회로.
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