KR20140093890A - 적응형 영전류 감지회로 및 영전류 감지 방법 - Google Patents

적응형 영전류 감지회로 및 영전류 감지 방법 Download PDF

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KR20140093890A
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Abstract

스위칭 직류-직류 변환기에서 사용되는 적응형 영전류 감지회로 및 영전류 감지 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면 적응형 영전류 감지회로는 영전류가 되는 시점에서 직류-직류 변환기의 각 스위치를 정확하게 제어함으로써 전체 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

적응형 영전류 감지회로 및 영전류 감지 방법{ADAPTIVE ZERO CURRENT DETECTION CIRCUIT AND ZERO CURRENT DETECTING METHOD}
DCM (Discontinuous Current Mode) 또는 CCM (Continuous Current Mode) 동작을 수행하는 직류-직류 변환기에 적용되는 영전류 감지회로 및 영전류 감지 방법에 관한 것이다.
영전류를 감지하기 위한 다양한 기술들이 있다. 예를 들면, 영전류 감지를 구성할 수 있는 방법으로서, 감지 저항(sensing resistor)
Figure pat00001
을 인덕터 전류가 흐르는 곳에 직렬로 배치하고, 감지 저항 양단의 전압차(예를 들면,
Figure pat00002
-
Figure pat00003
)를 이용하여 영전류 감지를 수행할 수 있다. 도 1은 저항 양단의 전압차를 이용하여 영전류 감지를 수행하는 회로를 도시한 도면이다.
다른 예를 들면, 벅 컨버터(Buck converter)에서 인덕터 전류가 감소하는 경우 NMOS 트랜지스터(NMOS transistor)를 통해 전류가 흐르게 되므로, NMOS 트랜지스터의 드레인 소스(drain-source) 양단의 전압차(예를 들면,
Figure pat00004
-
Figure pat00005
)를 이용하여 영전류를 감지할 수 있다. 도 2는 드레인 소스(drain source)를 이용하여 영전류 감지를 수행하는 회로를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면 매 스위칭마다 프리휠 전압
Figure pat00006
을 비교한 결과에 따라 영전류가 되는 시점을 검출하기 위한 기준 전압을 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면 영전류가 되는 시점을 검출하기 위한 기준 전압을 업카운팅 및 다운카운팅을 통해 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면 ZCD 신호(Zero Crossing Detection signal)가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 인덕터 전류 검출부, 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 기준 전압 변경부, 및 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성하는 ZCD 감지부를 포함하는 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
다른 일 실시예에 따르면 인덕터 전류 검출부는, 인덕터 전류에 대응하는 프리휠(Freewheel) 전압을 비교한 결과를 출력하는 프리휠 비교기를 포함하는 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 기준 전압 변경부는, 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 기준 전압을 변경하는, 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 기준 전압 변경부는, 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 업다운 카운터, 및 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 기준 전압으로 선택하는 디코더를 포함하는 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 업다운 카운터는, 프리휠 전압을 비교한 결과가 하이(HIGH)이면 업 카운팅(UP counting) 동작을 수행하고, 프리휠 전압을 비교한 결과가 로우(LOW)이면 다운 카운팅(DN counting) 동작을 수행하는, 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 디코더는, n 비트의 출력에 대응하는
Figure pat00007
비트의 디코딩 신호를 생성하고, 기준 전압 변경부에 디코딩 신호를 인가하여 기준 전압을 선택하는, 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 ZCD 감지부는, 기준 전압의 크기 및 비교 전압의 크기를 비교하고, 비교 전압의 크기가 기준 전압의 크기보다 크면 ZCD 신호를 생성하는 ZCD 비교기를 포함하는 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 인덕터 전류 검출부는, ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류 검출부를 구동시키는 프리휠 스위치(Freewheel switch)를 포함하는 적응형 영전류 감지회로가 제공된다.
일 실시예에 따르면 ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 단계, 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계, 및 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
다른 일 실시예에 따르면 ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 단계는, 인덕터 전류에 대응하는 프리휠 전압을 비교한 결과를 출력하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계는, 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 기준 전압을 변경하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계는, 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 단계, 및 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 기준 전압으로 선택하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 단계는, 프리휠 전압을 비교한 결과가 하이(HIGH)이면 n 비트의 출력을 업 카운팅(up counting)하는 단계, 및 프리휠 전압을 비교한 결과가 로우(LOW)이면 n 비트의 출력을 다운 카운팅(down counting)하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 기준 전압으로 선택하는 단계는, n 비트의 출력에 대응하는
Figure pat00008
비트의 디코딩 신호를 생성하는 단계, 및 기준 전압 변경부에 디코딩 신호를 인가하여 기준 전압을 선택하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
또 다른 일 실시예에 따르면 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성하는 단계는, 기준 전압의 크기 및 비교 전압의 크기를 비교하고, 비교 전압의 크기가 기준 전압의 크기보다 크면 ZCD 신호를 생성하는 단계를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법이 제공된다.
일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로를 사용하는 경우, 매 스위칭마다 기준 전압을 변경함으로써 정확히
Figure pat00009
=0이 되는 시점에서 ZCD를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면 매 스위칭마다 기준 전압을 변경함으로써 영전류가 되는 시점을 정확하게 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면 영전류가 되는 시점을 정확하게 검출함으로써 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 저항 양단의 전압차를 이용하여 영전류 감지를 수행하는 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 드레인 소스(drain source)를 이용하여 영전류 감지를 수행하는 회로를 도시한 도면이다.
도 3은 저항 양단의 전압차를 이용하는 경우 나타나는 딜레이(delay)를 도시한 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로에서 ZCD 발생시 인덕터 전류가 0보다 큰 경우를 도시한 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로에서 ZCD 발생시 인덕터 전류가 0보다 크지 않은 경우를 도시한 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 ZCD 감지부를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 기준 전압 변경부를 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1에서 상술한 바와 같이, 감지용 저항을 이용하는 경우 추가적인 전력소비가 발생할 수 있고, 전체 시스템의 효율이 감소할 수 있다. 또한 도 2에서 상술한 바와 같이 파워 트랜지스터(Power transistor)의 온(on) 저항을 이용하더라도 비교기(comparator)(110, 210)에 의한 딜레이(delay) 및 입력 오프셋(input offset)이 발생하여 인덕터 전류가 0이 되는 정확한 시점을 판별하기 어려울 수 있다.
도 3은 저항 양단의 전압차를 이용하는 경우 나타나는 딜레이(delay)를 도시한 그래프이다. 예를 들면, 비교기에 의한 딜레이
Figure pat00010
에 의해 영전류가 감지되는 시점(예를 들면, ZCD 신호가 발생한 시점)이, 도 3에 도시된 바와 같이
Figure pat00011
< 0 인 시점으로 지연될 수 있다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지 장치를 도시한 도면이다. 여기서 적응형 영전류 감지 장치는 적응형 영전류 감지 회로를 포함할 수 있다. 적응형 영전류 감지 회로는 인덕터 전류 검출부(410), 기준 전압 변경부(420), ZCD 감지부(430)를 포함할 수 있다.
인덕터 전류 검출부(410)는 ZCD 신호(Zero Crossing Detection signal)가 생성되면 인덕터 전류를 검출할 수 있다. 예를 들면, ZCD 신호가 발생 시 인덕터 전류가 0보다 큰지 혹은 작은 지를 판별할 수 있다. 인덕터 전류를 검출하는 구체적인 방법은 하기 도 5 내지 도 7에서 상세히 설명한다.
여기서 인덕터 전류 검출부(410)는 ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류 검출부(410)를 구동시키는 프리휠 스위치(Freewheel switch) 및 인덕터 전류에 대응하는 프리휠 전압(Freewheel voltage)
Figure pat00012
을 비교한 결과를 출력하는 프리휠 비교기를 포함할 수 있다. 여기서 프리휠 전압
Figure pat00013
을 비교한 결과는, 프리휠 전압이 +인 지, -인 지를 판단한 결과일 수 있다. 예를 들면, 프리휠 전압이 -인 경우 프리휠 전압을 비교한 결과는 하이(HIGH), +인 경우 프리휠 전압을 비교한 결과는 로우(LOW)로 출력될 수 있다.
기준 전압 변경부(420)는 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경할 수 있다. 예를 들면, 검출된 인덕터 전류에 따라 ZCD 감지부(430)에 포함되는 비교기의 기준 전압을 변경하여 ZCD가 발생하는 시점을 앞당기거나 뒤로 늦출 수 있다. 기준 전압을 변경하는 구체적인 방법은 하기 도 8 및 도 9에서 상세히 설명한다.
ZCD 감지부(430)는 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로는 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류인 지 여부를 판단할 수 있다. ZCD 감지부(430)가 인덕터 전류가 영전류인 지 판단하는 구체적인 방법은 하기 도 5 내지 도 7에서 상세히 설명한다.
일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로(400)는 DCM (Discontinuous Current Mode)으로 동작하는 직류-직류 변환기에 적용될 수 있다. CCM (continuous current mode)으로 동작하도록 설계된 직류-직류 변환기의 경우, 출력전류가 작아지면 DCM으로 동작하게 되므로 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로(400)가 적용될 수 있다. 예를 들면, 직류-직류 변환기가 사용되는 모든 가전제품으로서, 휴대폰(Mobile phone), 노트북 컴퓨터(note-PC), LED 드라이버(LED driver) 등에 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로(400)가 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로(400)는 출력전류가 작은 경우 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 대기전력이 중요한 설계 기준인 휴대폰과 같은 휴대용 기기(mobile device)에서 활용될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상술한 인덕터 전류 검출부(410) 및 기준 전압 변경부(420)이 동작을 반복하면, ZCD가 발생하는 시점을
Figure pat00014
= 0 이 되는 시점과 정확히 일치시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로를 도시한 도면이다. 도 6은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로에서 ZCD 발생시 인덕터 전류가 0보다 큰 경우를 도시한 그래프이다. 도 7은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로에서 ZCD 발생시 인덕터 전류가 0보다 크지 않은 경우를 도시한 그래프이다. 본 명세서에서 로우(LOW)는 0, 하이(HIGH)는 0보다 큰 값의 전압을 나타낼 수 있다.
여기서,
Figure pat00015
는 PMOS 게이트 구동 신호(PMOS gate driving signal)로서,
Figure pat00016
가 로우가 되면,
Figure pat00017
가 온(on)이 되어 인덕터 전류
Figure pat00018
이 증가할 수 있다.
Figure pat00019
가 하이가 되면
Figure pat00020
가 오프(off)될 수 있고,
Figure pat00021
가 오프 된 후에는
Figure pat00022
이 하이가 되어 인덕터 전류
Figure pat00023
이 감소할 수 있다.
그리고
Figure pat00024
는 프리휠 스위치(511)를 온(on)시키기 위한 스위치로서,
Figure pat00025
이 온(on)인 구간 동안 영전류가 발생하면,
Figure pat00026
과
Figure pat00027
는 로우가 되고, 저항
Figure pat00028
을 통해 인덕터 양단을 연결할 수 있다. 이 때,
Figure pat00029
이 온(on)인 구간 동안 영전류가 발생하지 않으면, 다음 클럭이 발생하는 시점에서
Figure pat00030
는 로우가 되어 인덕터 전류가 증가할 수 있다.
우선, 영전류가 감지되면, ZCD 감지부(530)가 ZCD 신호를 생성할 수 있다. ZCD 신호가 생성되면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이,
Figure pat00031
은 0이 되고, NMOS
Figure pat00032
은 오프(off)되며, 프리휠 스위치(511)가 온(on)될 수 있다. 프리휠 스위치(511)는 ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류 검출부(510)를 구동시키고, 인덕터 전류 검출부(510)는 하기와 같이 인덕터 전류를 검출할 수 있다.
상술한 프리휠 스위치(511)가 온됨에 따라, 인덕터 전류
Figure pat00033
은
Figure pat00034
을 통해 흐를 수 있다. 예를 들면, 프리휠 비교기 양단의 전압차
Figure pat00035
은
Figure pat00036
이 될 수 있다. 여기서 프리휠 비교기 양단의 전압차는 프리휠 전압
Figure pat00037
으로 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이
Figure pat00038
이 로우가 되고 일정 시간(예를 들면,
Figure pat00039
)이 경과하면,
Figure pat00040
는 하이가 되어 D-FF(D-Flip/Flop)에 클럭(clock)을 인가할 수 있다. 이 때, D-FF를 통해, 프리휠 비교기의 출력
Figure pat00041
를 샘플링(sampling)할 수 있다. 여기서 프리휠 비교기의 출력 및 D-FF의 출력은 인덕터 전류에 대응하는 프리휠 전압을 비교한 결과일 수 있다.
여기서, ZCD 신호가 발생하는 순간의 인덕터 전류
Figure pat00042
이 0보다 큰 경우
Figure pat00043
은 0보다 작으므로, 프리휠 비교기의 출력은 하이가 될 수 있다. D-FF의 출력
Figure pat00044
는 프리휠 비교기의 출력을 샘플링한 것이므로, 하이가 될 수 있다.
D-FF의 출력이 하이인 경우, 다음 스위칭(switching)이 발생할 때(예를 들면,
Figure pat00045
및
Figure pat00046
가 로우 인 때) 기준 전압 변경부(520)가 출력
Figure pat00047
의 값을 증가시킬 수 있다. 이 후, ZCD가 발생하는 시점에서의
Figure pat00048
은 이전 스위칭 주기에서 ZCD가 발생했을 때의
Figure pat00049
보다 작아질 수 있다. 이를테면, 이전 스위칭 주기에서보다
Figure pat00050
의 값이 0에 가까울 때 영전류를 검출할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, ZCD 신호가 발생하는 순간의 인덕터 전류
Figure pat00051
이 0보다 크지 않은 경우
Figure pat00052
은 0보다 크므로, 프리휠 비교기의 출력은 로우가 될 수 있다. 여기서, D-FF의 출력
Figure pat00053
는 프리휠 비교기의 출력을 샘플링한 것이므로, 로우가 될 수 있다.
D-FF의 출력
Figure pat00054
가 로우인 때, 다음 스위칭이 시작되면 기준 전압 변경부(520)의 출력
Figure pat00055
의 값은 작아질 수 있다. 이 후, ZCD가 발생하는 시점에서의
Figure pat00056
은 이전 스위칭 주기에서 ZCD가 발생했을 때의
Figure pat00057
보다 커질 수 있다.
상술한 바와 같이 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로는, 매 스위칭마다 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 기준 전압을 반복적으로 변경함으로써, ZCD가 발생했을 때의
Figure pat00058
값이 거의 0이 되도록 동작할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 ZCD 감지부를 도시한 도면이다. 여기서 ZCD 감지부는 기준 전압 변경부(820)를 포함할 수 있다.
ZCD 감지부는 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성할 수 있다. 여기서 ZCD 감지부는 기준 전압의 크기 및 비교 전압의 크기를 비교하고, 비교 전압의 크기가 기준 전압의 크기보다 크면 ZCD 신호를 생성하는 ZCD 비교기를 포함할 수 있다.
기준 전압 변경부(820)는 기준 전압을 선택하기 위한 업다운 카운터 및 디코더(821)를 포함할 수 있다. 업다운 카운터 및 디코더(821)의 구체적인 동작은 하기 도 9에서 상세히 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 기준 전압 변경부를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면
Figure pat00059
가 로우가 되어 PMOS가 온(on)이 되면, 업다운 카운터(911)(예를 들면, n 비트 카운터)에 클럭이 인가될 수 있다. 이 때,
Figure pat00060
가 하이인 경우에는 업 카운팅(UP counting) 동작을 수행하고, 로우인 경우에는 다운 카운팅(DN counting) 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 업다운 카운터(911)는 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력 X[n]을 생성할 수 있다.
업다운 카운터(911)에 의해 생성된 n 비트 출력 X[n]은 디코더(decoder)(912)로 인가되고, 디코더(912)는 n 비트의 출력에 대응하는
Figure pat00061
비트의 EN[k] 신호를 생성할 수 있다. 여기서 EN[k] 신호는 디코딩 신호로 나타낼 수 있다. 생성된 EN[k] 신호는 기준 전압 변경부로 인가되어 기준 전압을 선택할 수 있다. 예를 들면,
Figure pat00062
가 하이였던 경우, 기준 전압
Figure pat00063
이 더 높은 전압을 갖도록 더 높은 비트의 EN[k]가 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면 인덕터 전류
Figure pat00064
의 값에 따라
Figure pat00065
전압은 0보다 크거나 혹은 작을 수 있다.
Figure pat00066
가 0보다 작은 경우, M1과 M2를 통해 레벨 천이(level shifting) 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 비교 전압
Figure pat00067
및 기준 전압
Figure pat00068
은 하기 수학식 1 및 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00069
Figure pat00070
여기서
Figure pat00071
은 M1의 소스와 게이트 양단의 전압차로서 단위는 V,
Figure pat00072
는 M2의 소스와 게이트 양단의 전압차으로서 단위는 V,
Figure pat00073
는
Figure pat00074
를 계산하기 위한 전압으로서 단위는 V,
Figure pat00075
는 비교 전압으로서 단위는 V,
Figure pat00076
은 M1의 전류원으로서 단위는 A,
Figure pat00077
는 M2의 전류원으로서 단위는 A, R은 저항으로서 단위는 옴(ohm),
Figure pat00078
은 기준 전압으로서 단위는 V일 수 있다.
상술한 수학식 2에 정의된 바와 같이, 기준 전압
Figure pat00079
은 EN[k]에 의해 생성되는 값에 따라 가변될 수 있다. ZCD 감지부는 이러한 기준 전압
Figure pat00080
을 상술한 수학식 1에 의해 정의되는 비교 전압
Figure pat00081
와 비교하여, 비교 전압
Figure pat00082
가 더 크면 ZCD 신호를 생성할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지 방법을 도시한 흐름도이다.
단계(1010)에서는 인덕터 전류 검출부는 ZCD 신호(Zero Crossing Detection signal)가 생성되면 인덕터 전류를 검출할 수 있다. 예를 들면, 인덕터 전류 검출부는 프리휠 비교기를 통해 인덕터 전류에 대응하는 프리휠 전압을 비교한 결과를 출력할 수 있다.
그리고 단계(1020)에서는 기준 전압 변경부가 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경할 수 있다. 여기서 기준 전압 변경부는 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 기준 전압을 변경할 수 있다. 구체적으로는 업다운 카운터를 통해 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하고, 디코더를 통해 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 기준 전압으로 선택할 수 있다.
예를 들면, 업다운 카운터는 프리휠 전압을 비교한 결과가 하이이면 업 카운팅 동작을 수행하고, 프리휠 전압을 비교한 결과가 로우이면 다운 카운팅 동작을 수행할 수 있다. 여기서 업 카운팅 동작은 n 비트의 출력을 1 만큼 증가시키고, 다운 카운팅 동작은 n 비트의 출력을 1 만큼 감소시킬 수 있다.
이 때, 디코더는 n 비트의 출력에 대응하는
Figure pat00083
비트의 디코딩 신호를 생성하고, 기준 전압 변경부에 디코딩 신호를 인가하여 기준 전압을 선택할 수 있다.
이어서 단계(1030)에서는 ZCD 감지부가 기준 전압 및 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 ZCD 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 ZCD 감지부는 ZCD 비교기를 통해 기준 전압의 크기 및 비교 전압의 크기를 비교하고, 비교 전압의 크기가 기준 전압의 크기보다 크면 ZCD 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 적응형 영전류 감지회로를 사용하는 경우, 정확히
Figure pat00084
=0이 되는 시점에서 ZCD를 발생시키고, 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
510: 인덕터 전류 검출부
511: 프리휠 스위치
520: 기준 전압 변경부
530: ZCD 감지부

Claims (15)

  1. ZCD 신호(Zero Crossing Detection signal)가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 인덕터 전류 검출부;
    상기 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 기준 전압 변경부; 및
    상기 기준 전압 및 상기 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 상기 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 상기 ZCD 신호를 생성하는 ZCD 감지부
    를 포함하는 적응형 영전류 감지회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터 전류 검출부는,
    상기 인덕터 전류에 대응하는 프리휠(Freewheel) 전압을 비교한 결과를 출력하는 프리휠 비교기
    를 포함하는 적응형 영전류 감지회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준 전압 변경부는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 상기 기준 전압을 변경하는,
    적응형 영전류 감지회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 전압 변경부는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 업다운 카운터; 및
    상기 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 상기 기준 전압으로 선택하는 디코더
    를 포함하는 적응형 영전류 감지회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 업다운 카운터는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과가 하이(HIGH)이면 업 카운팅(UP counting) 동작을 수행하고,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과가 로우(LOW)이면 다운 카운팅(DN counting) 동작을 수행하는,
    적응형 영전류 감지회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디코더는,
    상기 n 비트의 출력에 대응하는
    Figure pat00085
    비트의 디코딩 신호를 생성하고, 상기 기준 전압 변경부에 상기 디코딩 신호를 인가하여 상기 기준 전압을 선택하는,
    적응형 영전류 감지회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 ZCD 감지부는,
    상기 기준 전압의 크기 및 상기 비교 전압의 크기를 비교하고, 상기 비교 전압의 크기가 상기 기준 전압의 크기보다 크면 상기 ZCD 신호를 생성하는 ZCD 비교기
    를 포함하는 적응형 영전류 감지회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터 전류 검출부는,
    상기 ZCD 신호가 생성되면 상기 인덕터 전류 검출부를 구동시키는 프리휠 스위치(Freewheel switch)
    를 포함하는 적응형 영전류 감지회로.
  9. ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 단계;
    상기 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계; 및
    상기 기준 전압 및 상기 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 상기 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 상기 ZCD 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 ZCD 신호가 생성되면 인덕터 전류를 검출하는 단계는,
    상기 인덕터 전류에 대응하는 프리휠 전압을 비교한 결과를 출력하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 상기 기준 전압을 변경하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 인덕터 전류에 따라 기준 전압을 변경하는 단계는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 단계; 및
    상기 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 상기 기준 전압으로 선택하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과에 따라 n 비트의 출력을 생성하는 단계는,
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과가 하이(HIGH)이면 상기 n 비트의 출력을 업 카운팅(up counting)하는 단계; 및
    상기 프리휠 전압을 비교한 결과가 로우(LOW)이면 상기 n 비트의 출력을 다운 카운팅(down counting)하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 업다운 카운터에 의해 생성된 n 비트의 출력에 대응하는 크기의 전압을 상기 기준 전압으로 선택하는 단계는,
    상기 n 비트의 출력에 대응하는
    Figure pat00086
    비트의 디코딩 신호를 생성하는 단계; 및
    기준 전압 변경부에 상기 디코딩 신호를 인가하여 상기 기준 전압을 선택하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기준 전압 및 상기 인덕터 전류에 대응하는 비교 전압에 기초하여 상기 인덕터 전류가 영전류로 판단되면 상기 ZCD 신호를 생성하는 단계는,
    상기 기준 전압의 크기 및 상기 비교 전압의 크기를 비교하고, 상기 비교 전압의 크기가 상기 기준 전압의 크기보다 크면 상기 ZCD 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 적응형 영전류 감지 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170067178A (ko) * 2015-12-07 2017-06-16 에스케이텔레콤 주식회사 적응제어 영 전류 검출회로를 이용한 직류-직류 변환기
WO2024029949A1 (ko) * 2022-08-04 2024-02-08 루시드 마이크로시스템스 피티이 엘티디. 적응적으로 영전류를 검출하는 스위칭 레귤레이터 및 그 제어방법

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