KR20140091477A - 충전 펌프를 포함하는 스위칭 레귤레이터 - Google Patents

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KR20140091477A
KR20140091477A KR1020140002695A KR20140002695A KR20140091477A KR 20140091477 A KR20140091477 A KR 20140091477A KR 1020140002695 A KR1020140002695 A KR 1020140002695A KR 20140002695 A KR20140002695 A KR 20140002695A KR 20140091477 A KR20140091477 A KR 20140091477A
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펭-웨이 린
김광재
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리치테크 테크놀로지 코포레이션
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Abstract

본 발명은 스위칭 레귤레이터를 기술한다. 스위칭 레귤레이터는 입력 전압을 출력 전압으로 변환시킨다. 스위칭 레귤레이터는 상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위해 구동 신호에 따라 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하기 위한 전력단 회로; 및 상기 전력단 회로에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 상기 구동 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함한다. 상기 전력단 회로는, 전원 스위치와 인덕터를 포함하고, 상기 입력 전압을 중간 전압으로 변환시키기 위해 상기 구동 신호에 의해 제어되는 능동 회로; 및 상기 능동 회로에 커플링되고, 상기 중간 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위한 충전 펌프를 구비하는 수동 회로를 포함한다.

Description

충전 펌프를 포함하는 스위칭 레귤레이터{SWITCHING REGULATOR INCLUDING CHARGE PUMP}
본 발명은 2013년 1월 11일에 제출된 미국 제61/751542호에 대한 우선권 주장을 한다.
본 발명은 충전 펌프를 포함하는 스위칭 레귤레이터에 관한 것으로, 특히 낮은 내전압을 가지는 전원 스위치에 의해서 작동할 수 있는 스위칭 레귤레이터에 관한 것이다.
도 1은 통상의 스위칭 레귤레이터(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 레귤레이터(100)는 전력단 회로(110)와 제어 회로(120)를 포함한다. 제어 회로(120)는 피드백 신호(FB)에 따라서 출력 전압(Vout)에 관련된 작동 신호(GATE)를 생성하며, 이 신호는 입력 전압(Vin)을 출력 전압(Vout)으로 변환시키기 위해 전력단 회로(110)의 전원 스위치(M)를 작동시킨다. 전력단 회로(110)는 전원 스위치(M), 인덕터(L) 및 다이오드(D)를 포함하는 부스트 전력단 회로이다. 전력단 회로(110)가 입력 전압(Vin)을 출력 전압(Vout)으로 변환시키기 위해 작동하는 방법은 당 분야의 숙련된 자들에 의해 잘 알려져 있으며, 따라서 그 상세는 여기에서 생략된다.
전원 스위치가 저항할 수 있는 최대 전압 레벨은 "내전압(withstand voltage)"로서 언급된다. 전력단 회로(110)에 있는 전원 스위치(M)는 예를 들면 스위칭 레귤레이터(100)가 작동할 때 출력 전압(Vout)만큼 높이 전압에 저항하도록 요구되고, 전원 스위치(M)는 출력 전압(Vout)의 최대 레벨에 저항할 필요가 있으며, 출력 전압(Vout)이 높아질수록, 전원 스위치는 더 저항하도록 요구된다. 그러나, 종래 기술의 스위칭 레귤레이터(100)에 있어서, 전원 스위치(M)의 내전압(내전압성 성능)이 증가될 때, 즉 높은 내전압을 갖는 전원 스위치가 사용될 때, 스위칭 레귤레이터(100)의 전력 변환 효율은 감소된다. 게다가, 출력 전압(Vout)이 높을 때, 전력단 회로(110)의 인덕터 전류는 높으며, 오디오 노이즈가 생성될 수 있다.
상기한 관점에서, 도 1에 도시된 종래기술에서의 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 낮은 내전압을 가지는 전원 스위치에 의해서 작동할 수 있는 스위칭 레귤레이터를 제안한다.
일측면에서, 본 발명은 입력 전압을 출력 전압으로 변환시키기 위한 스위칭 레귤레이터를 제공하며, 상기 스위칭 레귤레이터는 상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위해 구동 신호에 따라 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하기 위한 전력단 회로; 및 상기 전력단 회로에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 상기 구동 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함하고, 상기 전력단 회로는, 전원 스위치와 인덕터를 포함하고, 상기 입력 전압을 중간 전압으로 변환시키기 위해 상기 구동 신호에 의해 제어되는 능동 회로; 및 상기 능동 회로에 커플링되고, 상기 중간 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위한 충전 펌프를 구비하는 수동 회로를 포함하고, 상기 충전 펌프는 능동 소자 없이 하나 이상의 수동 소자로 구성된다.
바람직한 일실시에에서, 상기 충전 펌프는 상기 전원 스위치와 상기 인덕터 사이의 노드에 커플링되는 하나의 단부를 가지는 캐패시터; 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제1 순방향 단자 및 상기 출력 전압에 커플링되는 제1 역방향 단자를 가지는 제1 다이오드; 및 상기 입력 전압 또는 다른 전압이 되는, 전압을 수신하기 위한 제2 순방향 단자 및 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제2 역방향 단자를 가지는 제2 다이오드를 포함한다.
전술한 실시예에서, 능동 회로 및 상기 충전 펌프의 제1 다이오드는 바람직하게 부스트 전력 변환 회로를 형성한다.
바람직한 일실시예에서, 상기 수동 회로는 상기 입력 전압 또는 상기 입력 전압보다 낮은 전압이 되는 미리 결정된 전압을 수신한다.
다른 측면에서, 본 발명은 입력 전압을 출력 전압으로 변환시키기 위한 스위칭 레귤레이터를 제공하며, 상기 스위칭 레귤레이터는 상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위해 구동 신호에 따라 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하기 위한 전력단 회로; 및 상기 전력단 회로에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 상기 구동 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함하고, 상기 전력단 회로는, 공통 노드에 커플링되는 전원 스위치, 인덕터, 및 제1 다이오드를 포함하고, 상기 입력 전압을 중간 전압으로 변환시키기 위해 상기 구동 신호에 의해 제어되는 능동 회로; 및 상기 능동 회로에 커플링되고, 상기 중간 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위한 충전 펌프를 구비하는 수동 회로를 포함하고, 상기 충전 펌프와 상기 능동 회로는 상기 제1 다이오드를 공유한다.
바람직한 일실시예에서, 상기 충전 펌프는 능동 소자없이 하나 이상의 수동 소자로 구성된다.
바람직한 일실시예에서, 상기 충전 펌프는 상기 전원 스위치와 상기 인덕터 사이의 노드에 커플링되는 하나의 단부를 가지는 캐패시터; 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제1 순방향 단자 및 상기 출력 전압에 커플링되는 제1 역방향 단자를 가지는 제1 다이오드; 및 상기 입력 전압 또는 다른 전압이 되는, 전압을 수신하기 위한 제2 순방향 단자 및 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제2 역방향 단자를 가지는 제2 다이오드를 포함한다.
바람직한 일실시예에서, 상기 능동 회로는 부스트 전력 변환 회로이다.
바람직한 일실시예에서, 상기 수동 회로는 상기 입력 전압 또는 상기 입력 전압보다 낮은 전압이 되는 미리 결정된 전압을 수신한다.
본 발명의 목적, 기술적 상세, 특징과 효과는 하기의 실시예의 상세한 설명에 관련하여 더욱 잘 이해될 것이다.
본 발명의 스위칭 레귤레이터에 따르면, 전원 스위치의 스위칭 손실이 감소되므로, 전력 변환 효율이 증가되며, 또한 오디오 노이즈가 방지된다.
도 1은 통상의 스위칭 레귤레이터(100)의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다.
도 3a-3j는 동기 및 비동기 벅크(buck), 부스트, 인버팅(inverting), 벅크-부스트, 및 인버팅-부스트 전력단 회로를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다.
도 6a-6g는 예시적인 보기에 의해 종래기술 이상의 본 발명의 장점을 도시한다.
도 7a-7b는 종래기술과 본 발명 사이의 변환 및 스위칭 손실의 비교를 도시한다.
도 8a-8b는 본 발명의 수동 회로의 다른 실시예를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 스위칭 레귤레이터(200)는 전력단 회로(210)와 제어 회로(220)를 포함한다. 전력단 회로(210)는 입력 전압을 출력전압(Vout)으로 변환하기 위해 구동 신호(GATE)에 따라 전원 스위치(M)를 스위칭한다. 제어 회로(220)가 전력단 회로(210)에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 구동 신호(GATE)를 생성한다. 전력단 회로(210)는 능동 회로(211)와 수동 회로(213)를 포함한다. 능동 회로(211)는 전원 스위치(M)와 인덕터를 포함한다(이후에 상세히 기술하기 위해, 도시되지 않음). 능동 회로(211)는 입력 전압(Vin)을 중간 전압으로 변환하기 위해 입력 전압(Vin)과 구동 신호(GATE)를 수신하기 위한 것이다. 수동 회로(213)는 능동 회로(211)에 커플링되고, 중간 전압을 출력전압(Vout)으로 변환시키기 위한 충전 펌프(이후에 상세히 기술하기 위해, 도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들면, 능동 회로(211)는, 이에 제한되지 않지만, 도 3a-3j에 도시된 바와 같은 동기 및 비동기 벅크, 부스트, 인버팅, 벅크-부스트, 또는 인버팅-부스터 전력단 회로이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 이 실시예는 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터(200)의 더욱 상세한 구조를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 능동 회로(211)는 전원 스위치(M1), 인덕터(L1) 및 다이오드(D1)를 포함하는, 상술한 부스트 전력단 회로를 포함한다. 수동 회로(213)는 캐패시터(C1)와 다이오드(D1과 D2)를 포함하며, 여기에서 캐패시터(C1)와 다이오드(D1과 D2)가 충전 펌프를 형성한다. 즉, 충전 펌프는 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1과 D2)를 포함한다. 캐패시터(C1)의 하나의 단부는 전원 스위치(M1)와 인덕터(L1) 사이의 노드에 커플링된다. 다이오드(D1)는 캐패시터(C1)의 타단부에 커플링된 순방향 단자 및 출력전압(Vout)에 커플링된 역방향 단자를 가진다. 다이오드(D2)는 전압 수신을 위한 순방향 단자 및 캐패시터(C1)의 타단부에 커플링된 역방향 단자를 가지며, 여기서 전압은 상술한 입력 전압(Vin1) 또는 다른 미리 결정된 전압(Vin2)이 될 수 있다. 전술한 구성에 있어서, 일측면에서, 다이오드(D1)가 능동 회로(211)와 수동 회로(213)에 의해 공유되는 것으로 간주될 수 있는데, 즉 능동 회로(211)가 다이오드(D1)를 포함하고 수동 회로(213)가 또한 다이오드(D1)를 포함하며, 다른 측면에서, 능동 회로(211)는 전원 스위치(M1)와 인덕터(L1)를 포함하지만 다이오드(D1)를 포함하지 않는 것으로 간주될 수 있으며, 능동 회로(211)는 다이오드(D1)와 함께 완전한 전력단 회로를 형성한다. 도면에 도시된 점선 프레임에 의해 표시된 것처럼, 도 3d, 3h 및 3j를 참조하면, 이런 형태의 전력단 회로에서, 능동 회로(211)와 수동 회로(213)는 다이오드를 공유할 수 있다. 수동 회로(213)에 의해 수신된 미리 결정된 전압(Vin2)은 입력 전압(Vin1) 자체 또는 다른 전압, 이에 제한되지 않지만 예를 들면 입력 전압(Vin1)보다 높지 않은 전압일 수 있다. 또는, 미리 결정된 전압(Vin2)은 입력 전압(Vin1)과 같은 레벨을 가지지만, 다른 전압 공급원으로부터의 전압일 수 있다.
도 1에 도시된 종래기술의 스위칭 레귤레이터(100)와 비교하여, 본 발명에 따른 도 4에 도시된 스위칭 레귤레이터(200)는 낮은 내전압을 가지는 전원 스위치(M1)에 의해서 작동할 수 있다. 보다 상세하게는, 종래기술에서, 스위칭 레귤레이터(100)의 전원 스위치(M)의 내전압은 출력전압(Vout)만큼 높아야 한다. 한편, 본 발명에서는, 스위칭 레귤레이터(200)의 전원 스위치(M1)의 내전압은 무척 낮은, 미리 결정된 전압(Vin2)을 감산한 출력전압(Vout)(Vout-Vin2)만큼 높으면 된다. 다른 측면에서, 동일한 내전압을 가지는 전원 스위치를 사용하여, 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터는 종래기술의 스위칭 레귤레이터보다 높은 출력 전압에 저항할 수 있다.
게다가, 종래기술의 스위칭 레귤레이터(100)에서, 인덕터 전류는 다음과 같다:
Figure pat00001
여기에서, η은 전력단 회로(110)의 전력 변환 효율이다. 한편, 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터(200)에서, 인덕터 전류는 다음과 같다:
Figure pat00002
입력 전압(Vin)이 입력 전압(Vin1)과 동일하다고 가정할 때, 본 발명에 따른 인덕터 전류는 상대적으로 낮으며, 즉 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터(200)는 상대적으로 낮은 인덕터 전류에 의해 종래기술의 스위칭 레귤레이터(100)와 동일한 전압 변환을 완료할 수 있다.
제2 실시예에서, 입력 전압(Vin1), 미리 결정된 전압(Vin2), 및 출력전압(Vout)은 다른 높은 레벨 및 낮은 레벨을 가질 수 있음에 유의하라. 바람직한 실시예는 미리 결정된 전압(Vin2)이 입력 전압(Vin1)보다 높지 않다는 것이다. 게다가, 충전 펌프는 도면에 도시된 회로에 제한되지 않는다. 충전 펌프는 이중 전압 충전 펌프 회로, 부전압 충전 펌프 회로 등과 같은 다양한 형태의 충전 펌프가 될 수 있다. 예를 들면, 도 8a-8b는 수동 회로의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 이 실시예는 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터(300)의 다른 더욱 상세한 구조를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 능동 회로(311)는 전원 스위치(M1), 인덕터(L1), 및 다이오드(D2)를 가지는, 다른 형태의 부스트 전력단 회로를 포함하며; 그리고 수동 회로(213)는 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1과 D2)를 포함하며, 캐패시터(C1)와 다이오드(D1과 D2)는 충전 펌프를 형성한다. 수동 회로(213)는 미리 결정된 전압(Vin2)을 수신하며, 예를 들면 미리 결정된 전압(Vin2)은 입력 전압(Vin1)보다 높지않다. 확실히, 미리 결정된 전압(Vin2)은 입력 전압(Vin1)과 동일한 레벨을 가질 수 있다.
도 6a-6g는 예시적인 일례로 종래기술 이상의 본 발명의 장점을 도시한다. 일례는 상술한 제2 실시예의 구조에 기초하며, 구동 신호(GATE)가 전원 스위치(M1)를 턴온시킬 때, 전류(I1)는 인덕터(L1)를 통해 흐르고, 전류(I2)는 캐패시터(C1)를 충전시키기 위해 다이오드(D2)를 통해 흐르며; 전류(I1)와 전류(I2)의 총합은 전원 스위치(M1)를 통해 흐른다. 구동 신호(GATE)가 전원 스위치(M1)를 턴오프시킬 때, 인덕터(L1)는 캐패시터(C1)와 다이오드(D1)를 통해 출력 단자(Vout)로 흐르는 전류(I3)를 생성한다.
도 6b, 도 6c 및 도 6d는 본 발명에 따른 제2 실시예의 신호 파형의 일례를 도시한다. 도 6b와 도 6c는 각각 노드(LX2 및 LX1)의 전압 신호 파형을 도시하며; 그리고 도 6d는 인덕터(L1)의 전압 강하(VL)와 전류(IL)의 신호 파형을 도시한다. T'는 전원 스위치(M1)의 듀티비이며, 그것은 다음에 의해 획득될 수 있다:
Figure pat00003
대조적으로, 도 1에 도시된 종래기술의 스위칭 레귤레이터(100)의 듀티비(T)는 다음과 같다:
Figure pat00004
비교에 의해 예시된 바와 같이, 동일한 변환을 위해, 즉 동일한 입력 전압을 동일한 출력 전압으로 변환시키기 위해, 종래기술의 스위칭 레귤레이터(100)는 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터(200)의 듀티비(T')보다 더 높은 높은 듀티비(T)를 요구한다.
도 6e는 듀티비 대 30V의 동일한 출력 전압하의 입력 전압(Vin)의 특성 곡선에 의해 종래기술과 본 발명 사이의 비교를 도시한다. 도 6e에 도시된 바와 같이, 동일한 출력 전압을 생성하기 위해, 종래기술의 듀티비는 본 발명에 따른 듀티비보다 더 높다. 도면은 또한 입력 전압(Vin)이 증가함에 따라 본 발명의 듀티비가 종래기술에서 요구된 듀티비보다 훨씬 낮다는 것을 도시한다.
도 6f는 듀티비 대 입/출력 전압 비율(Vin/Vout)의 특성 곡선에 의해 종래 기술과 본 발명 사이의 비교를 도시한다. 도 6f에 도시된 바와 같이, 동일한 변환을 위해 동일한 입력 전압을 동일한 출력 전압으로 변환시키기 위해, 종래기술은 본 발명의 듀티비보다 더 높은 듀티비를 요구하며, 이는 상기 설명에서 도달한 결론을 지지한다.
도 6g는 동일한 출력 전압(예를 들면, 9.9V)하에서 전류(ID1 및 IL1), 및 노드(LX2)에서의 전압의 신호 파형에 관련하여 종래기술과 본 발명 사이의 비교를 나타낸다. 도 6g에 도시된 바와 같이, 동일한 출력 전압하에서, 종래기술의 노드(LX2)에서의 전류(ID1 및 IL1), 및 전압은 본 발명에 따른 노드(LX2)에서의 전류(ID1 및 IL1), 및 전압보다 분명히 더 높다.
도 7a-도 7b는 종래기술과 본 발명 사이의 변환 손실과 스위칭 손실을 비교하기 위해, 전류와 전압과 관련하여 종래기술과 본 발명 사이의 비교를 도시한다. 종래기술에 따른 스위칭의 변환 손실과 스위칭 손실은 다음에 의해 획득될 수 있다:
Figure pat00005
여기에서, PMOS는 전원 스위치(M)의 소비 전력이고; Iin은 입력전류이고; RDS_ON은 전원 스위치(M)의 소스-드레인 도통 저항이고; T는 듀티비이고; PDCR는 인덕터(L)의 전력 소모이고; RDCR는 인덕터(L)의 등가 저항이고; PSW는 전원 스위치(M)의 스위칭 손실이고; tr은 전원 스위치(M)의 상승 시간이고; tf는 전원 스위치(M)의 하강 시간이며; 그리고 fSW는 전원 스위치(M)의 스위칭 주파수이다. 한편, 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터의 변환 손실과 스위칭 손실은 다음에 의해 획득될 수 있다:
Figure pat00006
여기에서, 입력 전류(Iin)는 I1+I2와 동일하고; 그리고 T'는 듀티비이다. 동일한 조건, 즉 동일한 전압(Vout) 및 동일한 입력 전류(Iin) 하에서, 종래기술의 소비 전력과 스위칭 손실은 모두 본 발명의 소비 전력과 스위칭 손실보다 높고; 다시 말해서, 종래기술과 비교하여, 본 발명은 전력 변환 효율이 개선되고, 소비 전력과 스위칭 손실이 감소된다는 장점을 가진다. 다른 측면에서, 동일한 내전압을 가지는 전원 스위치를 사용하여, 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터는 종래기술의 스위칭 레귤레이터와 비교하여 높은 출력전압(Vout)에 적용될 수 있다. 또는, 동일한 출력전압(Vout)에 대해, 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터는 종래기술의 스위칭 레귤레이터와 비교하여 낮은 내전압을 가지는 전원 스위치에 의해서 작동할 수 있다.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예와 관련하여 매우 상세하게 기술된다. 상기한 기술은 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라고 이해해야 한다. 본 기술분야의 숙련된 자들은 본 발명의 사상 내에서 용이하게 변형과 수정을 생각할 수 있다. 예를 들면, 신호의 주요 기능에 상당히 영향을 미치지 않는 소자가 실시예들에서 직접 연결되는 것으로 도시된 어떤 2개 소자, 이를 테면 스위치 등 사이에 삽입될 수 있으며, 따라서 용어 "커플(couple)"은 직접적 및 간접적 접속을 포함하여야 한다. 상기된 것을 고려하여, 본 발명의 사상은 그런 모든 것과 다른 수정과 변형을 포함하며, 이는 하기의 청구항들과 이들의 균등의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 한다.

Claims (9)

  1. 입력 전압을 출력 전압으로 변환시키기 위한 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위해 구동 신호에 따라 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하기 위한 전력단 회로; 및
    상기 전력단 회로에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 상기 구동 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함하고,
    상기 전력단 회로는,
    전원 스위치와 인덕터를 포함하고, 상기 입력 전압을 중간 전압으로 변환시키기 위해 상기 구동 신호에 의해 제어되는 능동 회로; 및
    상기 능동 회로에 커플링되고, 상기 중간 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위한 충전 펌프를 구비하는 수동 회로를 포함하고, 상기 충전 펌프는 능동 소자 없이 하나 이상의 수동 소자로 구성되는 스위칭 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 펌프는,
    상기 전원 스위치와 상기 인덕터 사이의 노드에 커플링되는 하나의 단부를 가지는 캐패시터;
    상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제1 순방향 단자 및 상기 출력 전압에 커플링되는 제1 역방향 단자를 가지는 제1 다이오드; 및
    상기 입력 전압 또는 다른 전압이 되는, 전압을 수신하기 위한 제2 순방향 단자 및 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제2 역방향 단자를 가지는 제2 다이오드를 포함하는 스위칭 레귤레이터.
  3. 제2항에 있어서,
    능동 회로 및 상기 충전 펌프의 제1 다이오드는 부스트 전력 변환 회로인 스위칭 레귤레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수동 회로는 상기 입력 전압 또는 상기 입력 전압보다 낮은 전압이 되는 미리 결정된 전압을 수신하는 스위칭 레귤레이터.
  5. 입력 전압을 출력 전압으로 변환시키기 위한 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위해 구동 신호에 따라 적어도 하나의 전원 스위치를 스위칭하기 위한 전력단 회로; 및
    상기 전력단 회로에 커플링되고, 피드백 신호에 따라서 상기 구동 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함하고,
    상기 전력단 회로는,
    공통 노드에 커플링되는 전원 스위치, 인덕터, 및 제1 다이오드를 포함하고, 상기 입력 전압을 중간 전압으로 변환시키기 위해 상기 구동 신호에 의해 제어되는 능동 회로; 및
    상기 능동 회로에 커플링되고, 상기 중간 전압을 상기 출력 전압으로 변환시키기 위한 충전 펌프를 구비하는 수동 회로를 포함하고, 상기 충전 펌프와 상기 능동 회로는 상기 제1 다이오드를 공유하는 스위칭 레귤레이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전 펌프는 능동 소자없이 하나 이상의 수동 소자로 구성되는 스위칭 레귤레이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 충전 펌프는,
    상기 전원 스위치와 상기 인덕터 사이의 노드에 커플링되는 하나의 단부를 가지는 캐패시터;
    상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제1 순방향 단자 및 상기 출력 전압에 커플링되는 제1 역방향 단자를 가지는 제1 다이오드; 및
    상기 입력 전압 또는 다른 전압이 되는, 전압을 수신하기 위한 제2 순방향 단자 및 상기 캐패시터의 다른 단부에 커플링되는 제2 역방향 단자를 가지는 제2 다이오드를 포함하는 스위칭 레귤레이터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 능동 회로는 부스트 전력 변환 회로인 스위칭 레귤레이터.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 수동 회로는 상기 입력 전압 또는 상기 입력 전압보다 낮은 전압이 되는 미리 결정된 전압을 수신하는 스위칭 레귤레이터.
KR1020140002695A 2013-01-11 2014-01-09 충전 펌프를 포함하는 스위칭 레귤레이터 KR20140091477A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505615B (zh) * 2013-08-19 2015-10-21 Sitronix Technology Corp Automatic adjustment of the working cycle of the boost circuit
US10505521B2 (en) * 2018-01-10 2019-12-10 Ememory Technology Inc. High voltage driver capable of preventing high voltage stress on transistors
TWI679514B (zh) * 2018-12-04 2019-12-11 新唐科技股份有限公司 功率轉換器
CN113765369B (zh) * 2021-09-01 2024-01-23 深圳市爱协生科技股份有限公司 在复杂电源域中的新型正电压转负电压的电压转换电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110090722A1 (en) * 2008-06-16 2011-04-21 Nxp B.V. Voltage converter
US8339110B2 (en) * 2010-04-05 2012-12-25 International Business Machines Corporation Single stage hybrid charge pump
US8773102B2 (en) * 2011-01-03 2014-07-08 Eta Semiconductor Inc. Hysteretic CL power converter

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