KR20150141428A - 벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법이 제공된다. 상기 벅 부스트 컨버터는, 입력 전압을 인가받는 입력 노드와 출력 전압을 출력하는 출력 노드 사이에 연결되고, 상기 출력 노드로 에너지를 전달하는 제1 리액티브 소자, 상기 출력 노드와 그라운드 단자 사이에 연결되고, 에너지를 저장하는 제2 리액티브 소자, 및 상기 제1 및 제2 리액티브 소자가 벅(buck) 모드 또는 부스트(boost) 모드에서 동작하도록 제어하는 스위칭부를 포함하되, 상기 벅 모드로 동작하는 구간과 상기 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩되고, 상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 제1 리액티브 소자가 상기 출력 노드로 전달하는 전류의 감소율이, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 의하여 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 것을 포함한다.

Description

벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법{Buck-boost converter and method of operating the same}

본 발명은 벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

실생활에서 사용되는 전자 제품들은 일정한 전압을 동작 전압으로서 공급받는다. 따라서, 상기 전자 제품들에 대해 일정한 전압을 공급하기 위한 전압 제어기가 필요하며, 상기 전압 제어기로서 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)가 이용될 수 있다.

벅-부스트 컨버터는 기준 전압보다 높거나 낮지 않은 전압을 출력하는 DC-DC 컨버터의 한 종류이다. 벅-부스트 컨버터는 기준 전압보다 낮은 입력 전압이 입력되면 상기 입력 전압을 승압하는 부스트 컨버터로서 작동하고, 기준 전압보다 높은 입력 전압이 입력되면 상기 입력 전압을 강압하는 벅-컨버터로서 작동한다.

한국공개특허 제2013-0032585호에는 효율이 높은 벅-부스트 회로에 관하여 개시되어 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 벅 부스트 컨버터가 부스트 모드로 동작하는 경우에, 인덕터의 잔류 전류에 의한 출력 리플이 증가하는 것을 방지하면서, 인덕터 전류의 평균 값을 낮추어 변환 효율이 증가된 벅 부스트 컨버터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 인덕터의 잔류 전류에 의한 출력 리플이 증가하는 것을 방지하고, 인덕터 전류의 평균 값을 낮추어 변환 효율을 증가시킬 수 있는 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 벅 부스트 컨버터의 일 면(aspect)은, 입력 전압을 인가받는 입력 노드와 출력 전압을 출력하는 출력 노드 사이에 연결되고, 상기 출력 노드로 에너지를 전달하는 제1 리액티브 소자, 상기 출력 노드와 그라운드 단자 사이에 연결되고, 에너지를 저장하는 제2 리액티브 소자, 및 상기 제1 및 제2 리액티브 소자가 벅(buck) 모드 또는 부스트(boost) 모드에서 동작하도록 제어하는 스위칭부를 포함하되, 상기 벅 모드로 동작하는 구간과 상기 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩되고, 상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 제1 리액티브 소자가 상기 출력 노드로 전달하는 전류의 감소율이, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 의하여 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 것을 포함한다.

여기에서, 상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 전류의 감소율이 상기 제1 기울기에서 상기 제2 기울기로 변하는 구간을 1회 포함할 수 있다.

상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서는 상기 스위칭부가 복수의 스위칭 동작을 수행하며, 상기 복수의 스위칭 동작의 스위치 온(switch-on) 시간은 비일정할(non-fixed) 수 있다.

상기 복수의 스위칭 동작 중 최초의 스위칭 동작의 스위치 온 시간이 최소일 수 있다.

상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 제1 리액티브 소자의 복수의 전류 리미트(limit) 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정할 수 있다.

상기 오버랩 구간은, 상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 큰 영역 내에 존재할 수 있다.

상기 부스트 모드에서 상기 벅 모드로 변환되는 경우에, 상기 스위칭부는 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다.

상기 스위칭부는, MOS 트랜지스터 또는 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 벅 부스트 컨버터의 다른 면은, 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 인덕터, 입력 전압을 인가받는 입력 노드와 상기 제1 노드 사이에 연결된 제1 스위칭 소자, 상기 제1 노드와 그라운드 단자 사이에 연결된 제2 스위칭 소자, 상기 제2 노드와 출력 전압을 출력하는 출력 노드 사이에 연결된 제3 스위칭 소자, 상기 제2 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 연결된 제4 스위칭 소자, 및 상기 출력 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 연결된 커패시터를 포함하되, 상기 제1 내지 제4 스위칭 소자는, 상기 인덕터와 상기 커패시터가 벅 모드 또는 부스트 모드에서 동작하도록 제어하고, 상기 벅 모드로 동작하는 구간과 상기 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩되고, 상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 인덕터가 상기 출력 노드로 전달하는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 구간을 1회 포함한다.

여기에서, 상기 오버랩 구간은, 상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 큰 영역 내에 존재할 수 있다.

상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서는 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 및 상기 제4 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행하며, 상기 부스트 모드에서 상기 벅 모드로 변환되는 경우에, 상기 제2 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

상기 부스트 모드에서 상기 벅 모드로 변환되는 경우에, 상기 제2 스위칭 소자는 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다.

상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정할 수 있다.

상기 제1 내지 제4 스위칭 소자는, MOS 트랜지스터이거나 다이오드일 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 벅 부스트 컨버터의 동작 방법의 일 면은, 인덕터와 커패시터를 포함하는 벅 부스트 컨버터의 동작 방법에 있어서, 입력 전압이 출력 전압보다 낮은 제1 구간에서 제1 부스트 모드로 동작하도록 스위칭하고, 상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 높아지는 지점부터 상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 특정 전압 값만큼 높은 지점까지의 제2 구간에서 제2 부스트 모드로 동작하도록 스위칭하고, 상기 입력 전압이 상기 출력 전압으로부터 상기 특정 전압 값보다 높은 제3 구간에서 벅 모드로 동작하도록 스위칭하는 것을 포함하고, 상기 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하도록 스위칭한다.

여기에서, 상기 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 부스트 모드로 동작하는 구간은 복수의 스위칭 동작을 포함하고, 상기 복수의 스위칭 동작 중 최초의 스위칭 동작의 스위치 온 시간이 최소일 수 있다.

상기 제2 부스트 모드로 동작하는 구간에서 상기 벅 모드로 동작하는 구간으로 변환하는 경우에, 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1 및 도 2는 벅 컨버터의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 및 도 4는 부스트 컨버터의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 주파수 가변 모드 동작 범위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 인덕터 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 인덕터 전류 변화를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 내장한 전력 관리 장치를 포함하는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 20 및 도 21은 도 19의 시스템이 적용되는 전자 기기의 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법은, 벅 부스트 컨버터가 부스트 모드로 동작하는 경우에 관한 것이다. 입력 전압이 출력 전압보다 낮은 경우에 벅 부스트 컨버터가 부스트 모드로 동작하다가, 입력 전압이 출력 전압보다 낮지만 입력 전압과 출력 전압이 실질적으로 동일한 정도까지 입력 전압이 상승한 경우에, 전류 제공 용량 부족에 따른 주파수 가변 모드와 고정 주파수 모드의 발진 현상의 문제점이 발생한다. 또한, 인덕터의 잔류 전류에 의한 출력 리플 증가, 인덕터 잔류 전류가 있는 상태에서 스위칭 동작을 수행하여 벅 부스트 컨버터의 효율이 감소하는 점 등의 문제점이 발생한다. 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 벅 부스트 컨버터 및 그 동작 방법을 제공한다.

이하에서는 우선적으로, 벅 컨버터와 부스트 컨버터의 동작에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2는 벅 컨버터의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 벅 컨버터는 강압형 컨버터라고도 하며, 입력단과 출력단이 같은 접지 단자를 공유하는 회로에 이용된다. 일정한 주기로 스위치 온-오프를 반복하는 스위칭 소자를 이용하여, 스위치 온(switch-on) 상태에서 입력 전원이 회로에 연결되고, 스위치 오프(switch-off) 상태에서 입력 전원과 회로의 연결은 끊어진다. 이와 같이 주기적으로 스위치 온-오프를 반복하여 펄스 형태의 전압을 LC 필터를 통해 평균하여 직류 전압을 출력한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 벅 컨버터는 하나의 인덕터(L1)와 인덕터(L1)를 제어하는 두 개의 스위치(예를 들어, 온오프 스위치(S), 다이오드(D), 또는 트랜지스터)를 이용한다. 벅 컨버터는, 인덕터(L1)와 전압 소스(Vi)를 연결하여 인덕터(L1)에 에너지를 저장하는 단계와 인덕터(L1)에 저장된 에너지를 부하(R)로 방전하는 단계를 반복하여 수행한다. 여기에서, 부하(R)는 출력단(Vout)에 연결된다.

도 1에는 벅 컨버터의 스위치 온(switch-on) 상태가 도시되어 있다. 벅 컨버터의 스위치 온 상태에서는, 전류 패스(path)가 Pa와 같이 형성되고, 인덕터(L1) 전류가 선형적으로 상승한다. 다이오드(D)에는 전압 소스(Vi)에 의해 역방향 전압이 인가되기 때문에 다이오드(D)를 통해서는 전류가 흐르지 않는다. 스위치 온 상태에서 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 증가한다.

도 2에는 벅 컨버터의 스위치 오프(switch-off) 상태가 도시되어 있다. 벅 컨버터의 스위치 오프 상태에서는, 전류 패스(path)가 Pb와 같이 형성되고, 다이오드(D)에 순방향 전압이 인가된다. 스위치 오프 상태에서 인덕터(L1)는 에너지를 출력단으로 전달한다.

도 3 및 도 4는 부스트 컨버터의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 부스트 컨버터는 승압형 컨버터라고도 하며, 입력단과 출력단이 같은 접지 단자를 공유하는 회로에 이용된다. 일정한 주기로 스위치 온-오프를 반복하는 스위칭 소자를 이용하여, 스위치 온(switch-on) 상태에서 입력 전원이 회로에 연결되어 인덕터에 에너지 충전이 이루어지고, 스위치 오프(switch-off) 상태에서 인덕터에 저장된 에너지가 부하측 필터로 전달된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 부스트 컨버터는 하나의 인덕터(L2)와 인덕터(L2)를 제어하는 두 개의 스위치(예를 들어, 온오프 스위치(S), 다이오드(D), 또는 트랜지스터)를 이용한다. 부스트 컨버터는, 인덕터(L2)와 전압 소스(Vi)를 연결하여 인덕터(L2)에 에너지를 저장하는 단계와 인덕터(L2)에 저장된 에너지를 부하(R)로 방전하는 단계를 반복하여 수행한다. 여기에서, 부하(R)는 출력단(Vout)에 연결된다.

도 3에는 부스트 컨버터의 스위치 온(switch-on) 상태가 도시되어 있다. 부스트 컨버터의 스위치 온 상태에서는, 전류 패스(path)가 Pc1, Pc2와 같이 형성되고, 인덕터(L2) 전류가 선형적으로 상승한다. 다이오드(D)에는 역방향 전압이 인가되기 때문에 다이오드(D)를 통해서는 전류가 흐르지 않는다. 스위치 온 상태에서 인덕터(L2)에 저장된 에너지가 증가한다.

도 4에는 부스트 컨버터의 스위치 오프(switch-off) 상태가 도시되어 있다. 부스트 컨버터의 스위치 오프 상태에서는, 전류 패스(path)가 Pd와 같이 형성되고, 다이오드(D)에 순방향 전압이 인가된다. 스위치 오프 상태에서 인덕터(L2)는 에너지를 출력단으로 전달한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 주파수 가변 모드 동작 범위를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(1)는, 제1 리액티브 소자(100), 제2 리액티브 소자(200), 스위칭부(300)를 포함한다.

제1 리액티브 소자(100)는, 입력 전압(Vin)을 인가받는 입력 노드와 출력 전압(Vout)을 출력하는 출력 노드 사이에 연결되고, 출력 노드로 에너지를 전달한다. 여기에서, 제1 리액티브 소자(100)는, 예를 들어, 인덕터일 수 있다. 제1 리액티브 소자(100)는 스위칭부(300)의 동작에 따라, 입력 전압(Vin)을 제공하는 입력 전원에 연결될 수 있다.

벅 부스트 컨버터(1)가 벅 모드 또는 부스트 모드로 동작할 때, 제1 리액티브 소자(100)는 에너지를 저장한 후 출력 노드로 에너지를 전달하는 역할을 한다. 스위칭부(300)가 스위치 온 상태일 때, 제1 리액티브 소자(100)로 전류가 흐르게 되며, 제1 리액티브 소자(100)는 에너지를 저장한다. 그리고, 스위칭부(300)가 스위치 오프 상태일 때, 제1 리액티브 소자(100)는 저장된 에너지를 출력 노드로 전달한다.

제2 리액티브 소자(200)는, 출력 노드와 그라운드 단자 사이에 연결되고, 제1 리액티브 소자(100)로부터 전달된 에너지를 저장한다. 여기에서, 제2 리액티브 소자(200)는, 예를 들어, 커패시터일 수 있다. 제2 리액티브 소자(200)는 스위칭부(300)의 동작에 따라 제1 리액티브 소자(100)와 연결되어, 제1 리액티브 소자(100)로부터 에너지를 전달받아 저장한다.

스위칭부(300)는 제1 리액티브 소자(100) 및 제2 리액티브 소자(200)가 벅 모드 또는 부스트 모드에서 동작하도록 제어한다. 스위칭부(300)는, 예를 들어, 복수개의 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 스위칭 소자로서 온오프 스위치, 다이오드, MOS 트랜지스터 등이 이용될 수 있다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(1)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다. 도 6에는 스위칭부(300)가 스위칭 소자(특히, 온오프 스위치)를 4개 포함하도록 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

벅 부스트 컨버터(1)는, 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4), 인덕터(L), 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 벅 부스트 컨버터(1)는, 주파수 가변 모드에서 변환 효율을 높이기 위해 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)의 상태에 따라 벅 모드 또는 부스트 모드로 동작한다.

즉, 벅 부스트 컨버터(1)는 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 경우에 벅 컨버터 주파수 가변 모드로 동작하고, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 경우에 부스트 컨버터 주파수 가변 모드로 동작한다.

일반적으로, 벅 부스트 컨버터가 벅 모드로 동작하는 경우는, P2와 P3를 따라 전류가 흐르도록 제1 내지 제3 스위칭 소자(S1, S2, S3)의 스위칭 동작을 반복하고, 출력 전압(Vout)이 특정 값에 도달하면 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4)를 스위치 오프 상태로 둔다.

그리고, 벅 부스트 컨버터가 부스트 모드로 동작하는 경우는, P1과 P2를 따라 전류가 흐르도록 제1 스위칭 소자(S1), 제3 스위칭 소자(S3), 제4 스위칭 소자(S4)의 스위칭 동작을 반복하고, 출력 전압(Vout)이 특정 값에 도달하면 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4)를 스위치 오프 상태로 둔다.

다만, 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터(1)에서는 부스트 모드로 동작하는 경우에, P1과 P2를 따라 전류가 흐르도록 제1 스위칭 소자(S1), 제3 스위칭 소자(S3), 제4 스위칭 소자(S4)의 스위칭 동작을 반복하고, 벅 모드로 변환하기 전에 P3를 따라 전류가 흐르도록 제2 스위칭 소자(S2)의 스위칭 동작을 더 수행한다. 이 때, 제2 스위칭 소자(S2)는 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터(1)에서는 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 소정의 구간에서도 부스트 모드로 동작하도록 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4)의 스위칭 동작을 제어한다. 도 7에는 종래의 방법에 따라 벅 모드와 부스트 모드로 동작하는 구간을 설정한 경우가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명에 따라 벅 모드와 부스트 모드로 동작하는 구간을 설정한 경우가 도시되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터(1)는 벅 모드로 동작하는 구간과 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩된다. 특히, 상기 오버랩 구간은 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 큰 영역 내에 존재할 수 있다. 그리고, 벅 부스트 컨버터(1)가 부스트 모드로 동작하는 구간은, 인덕터(L)가 출력 노드(Vo)로 전달하는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 구간을 포함한다.

본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터(1)에서, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 구간에서는 부스트 모드로 동작하고, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)과 같아지는 지점을 지나, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 소정의 구간에서도 벅 부스트 컨버터(1)는 부스트 모드로 동작한다.

이에 따라, 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)이 같을 때, 벅 모드 또는 부스트 모드 동작 선택의 불확실성을 제거하고, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 미세한 정도로 낮을 때 종래의 기술에서 필연적으로 발생하는 출력 전압(Vout)의 리플 증가 현상을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 미세한 정도로 높을 때, 벅 모드로 동작함으로써 발생할 수 있는 드라이브 능력의 저하도 부스트 모드로 동작하도록 함으로써 개선할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 인덕터 전류 변화를 도시한 그래프이다. 이하에서, 하이 레벨은 스위치 온 상태, 로우 레벨은 스위치 오프 상태를 나타낸다.

도 9에서는 벅 모드에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있다. 즉, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 경우에, 벅 부스트 컨버터(1)는 벅 모드로 동작하며, 제1 스위칭 소자(S1)가 스위치 온 됨으로써, 인덕터(L)는 입력 전원에 연결되어 입력 전압(Vin)을 인가받는다. 인덕터(L)에 입력 전압(Vin)이 인가되어, 인덕터(L)에 에너지가 저장된다. 그리고, 제1 스위칭 소자(S1)가 스위치 오프 됨으로써, 인덕터(L) 전류는 감소하며, 인덕터(L)에 저장된 에너지는 출력 노드(Vo)에 연결된 커패시터(C)로 전달된다.

도 10에서는 부스트 모드에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있다. 즉, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 경우에, 벅 부스트 컨버터(1)는 부스트 모드로 동작하며, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 온 됨으로써, 인덕터(L) 전류는 감소하고, 인덕터(L)에 저장된 에너지가 출력 노드(Vo)에 연결된 커패시터(C)로 전달된다. 그리고, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 오프 됨으로써, 인덕터(L) 전류가 증가하고, 인덕터(L)에 저장된 에너지가 증가한다. 이 때, 제4 스위칭 소자(S4)의 스위치 오프 동작에 의하여, 순간적으로 인덕터(L) 전류의 감소율이 제1 기울기(d1)에서 제2 기울기(d2)로 변한다. 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터(1)는, 인덕터(L) 전류의 감소율이 제1 기울기(d1)에서 제2 기울기(d2)로 변하는 구간을 1회 포함할 수 있다.

도 11에서는 부스트 모드에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있다. 특히, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 소정의 구간에서 부스트 모드로 동작하는 벅 부스트 컨버터(1)의 인덕터(L) 전류를 나타내고 있다. 도 11에서는 제2 스위칭 소자(S2)와 제4 스위칭 소자(S4)가 스위치 오프 상태에서 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 온 상태를 유지하여 인덕터(L)에 에너지가 저장되면서 인덕터(L) 전류가 증가하다가, 제4 스위칭 소자(S4)가 스위치 온 됨으로써, 인덕터(L) 전류는 더 증가한다. 왜냐하면 P1을 따라 전류가 흐르기 때문이다. 그리고, 제2 스위칭 소자(S2)가 스위치 온 됨으로써, 순간적으로 인덕터(L) 전류가 감소한다. 도 11에서의 스위칭 동작 후에, 부스트 모드는 벅 모드로 변환될 수 있다. 즉, 벅 부스트 컨버터(1)는, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 소정의 구간에서 부스트 모드가 벅 모드로 변환되는 경우에, 제2 스위칭 소자(S2)의 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다. 이에 따라, 부스트 모드와 벅 모드 사이의 변환을 신속하게 할 수 있고, 벅 부스트 컨버터의 변환 효율을 개선시킬 수 있다.

이하에서, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 벅 부스트 컨버터에 대하여 설명한다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 인덕터 전류 변화를 도시한 그래프이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 설명한 부분과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(2)는, 벅 부스트 컨버터(2)가 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 인덕터(L) 전류에 대한 복수의 전류 리미트(limit) 값 중 최초의 전류 리미트 값(Lim1)을 최소로 설정한다. 즉, 도 12에 도시된 것과 같이, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 부스트 모드 구간에서, 인덕터(L)를 통해 흐르는 전류에 대한 제1 전류 리미트 값(Lim1)을 설정하여, 인덕터(L) 평균 전류 값을 낮출 수 있다. 이에 따라, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)과 실질적으로 동일하거나, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높아지는 경우에 부스트 모드에서의 동작 특성 변화가 최소화될 수 있으며, 부스트 모드에서의 효율을 개선시킬 수 있다. 또한, 출력 전압(Vout)의 리플 증가를 방지할 수 있다. 제2 전류 리미트 값(Lim2)는 제1 전류 리미트 값(Lim1)보다 높게 설정될 수 있다. 도 12에서, Vin<<Vout은 부스트 모드로서 동작하는 시작점을 의미한다.

구체적으로, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 부스트 모드 구간에서, 인덕터(L)를 통해 흐르는 전류에 대한 최초의 전류 리미트 값(Lim1)을 최소로 설정하기 위하여, 부스트 모드로 동작하는 구간에서 제3 스위칭 소자(S3)가 복수의 스위칭 동작을 수행하며, 제3 스위칭 소자(S3)의 복수의 스위칭 동작의 스위치 온 시간이 비일정(non-fixed)할 수 있다. 특히, 제3 스위칭 소자(S3)의 복수의 스위칭 동작 중 최초의 스위칭 동작의 스위치 온 시간이 최소일 수 있다.

도 13 및 도 14는 부스트 모드에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있으며, 도 13은 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)과 실질적으로 동일해지기 직전에 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 구간에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있고, 도 14는 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)과 실질적으로 동일해진 시점을 지나 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 높은 소정의 구간에서의 인덕터(L) 전류 변화를 나타내고 있다.

도 13의 경우에서는, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 오프 상태일 때, P1을 따라 전류가 흐르면서 인덕터(L) 전류가 증가하고, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 온 상태일 때, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 작기 때문에 인덕터 전류(L)가 반대 방향으로 흐르면서 인덕터 전류(L)가 감소한다. 그리고, 순간적으로 제4 스위칭 소자(S4)가 스위치 오프 됨으로써, 입력 노드(Vi)에서 출력 노드(Vout) 방향으로의 인덕터(L) 전류는 0이 된다.

도 14의 경우에서는, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 오프 상태일 때, P1을 따라 전류가 흐르면서 인덕터(L)전류가 증가하고, 제3 스위칭 소자(S3)가 스위치 온 상태일 때, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 크기 때문에, 입력 노드(Vi)에서 출력 노드(Vo) 방향으로의 인덕터(L) 전류는 증가하지만, 증가율은 감소하게된다. 그리고, 순간적으로 제4 스위칭 소자(S4)가 스위치 오프 됨으로써, 입력 노드(Vi)에서 출력 노드(Vout) 방향으로의 인덕터(L) 전류는 0이 된다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 설명한 부분과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(3)는, 제1 리액티브 소자(100), 제2 리액티브 소자(200), 스위칭부(300), 제어부(400)를 포함한다.

제1 리액티브 소자(100), 제2 리액티브 소자(200), 및 스위칭부(300)는 위에서 설명한 부분과 실질적으로 동일하다.

제어부(400)는 스위칭부(300)의 스위칭 동작을 제어한다. 즉, 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)의 조건에 따라, 벅 부스트 컨버터(3)가 벅 모드 또는 부스트 모드에서 동작할 수 있도록, 스위칭부(300)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 스위칭부(300)에 포함된 복수의 스위칭 소자의 동작을 적절하게 제어하여, 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 스위칭 동작을 자동으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 개략적인 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 설명한 부분과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(4)는, 제1 리액티브 소자(100), 제2 리액티브 소자(200), 스위칭부(300), 제어부(400), 전류 리미트 설정부(500)를 포함한다.

제1 리액티브 소자(100), 제2 리액티브 소자(200), 스위칭부(300), 및 제어부(400)는 위에서 설명한 부분과 실질적으로 동일하다.

전류 리미트 설정부(500)는 벅 부스트 컨버터(4)가 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 인덕터(L) 전류에 대한 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값(Lim1)을 최소로 설정한다(도 12 참조). 즉, 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)보다 낮은 부스트 모드 구간에서, 인덕터(L)를 통해 흐르는 전류에 대한 최초의 전류 리미트 값(Lim1)을 최소로 설정하여, 인덕터(L) 평균 전류 값을 낮출 수 있다. 이러한 설정에 의하여, 제어부(400)가 스위칭부(300)의 스위칭 동작을 적절하게 제어하도록 할 수 있다. 전류 리미트 설정부(500)에서, 인덕터(L) 전류에 관한 최초의 전류 리미트 값(Lim1)을 설정한다면, 인덕터(L) 전류가 전류 리미트 값(Lim1)을 초과하지 않도록 스위칭부(300)의 스위치 온 시간이 조절된다. 최초로 인덕터(L)에 에너지가 충전된 후 방전되기 시작하는 시점에서의 인덕터(L) 전류 값을 낮춤으로써, 출력 전압(Vout)의 리플 증가를 방지할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법에 대하여 설명한다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법은, 우선, 입력 전압이 출력 전압보다 낮은 제1 구간에서 제1 부스트 모드로 동작하도록 스위칭한다(S100).

제1 구간은, 입력 전압이 출력 전압보다 낮으면서, 부스트 모드로 동작하는 구간을 의미한다. 그리고, 여기에서 제1 부스트 모드는 복수의 스위칭 동작에 의하여, 인덕터에 에너지가 충전되고 방전되는 것을 반복하는 부스트 모드를 의미한다. 즉, 도 12를 참조하여 알 수 있는 부스트 모드를 나타낸다.

본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법은, 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 인덕터에 흐르는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하도록 스위칭할 수 있다. 특히, 인덕터에 흐르는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 구간을 1회 포함하도록 스위칭 동작을 1회만 수행할 수 있다.

제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정할 수 있다. 이는 위에서 설명한 것과 같이 출력 전압의 리플 증가를 방지하고, 벅 부스트 컨버터의 효율을 개선하기 위함이다.

또한, 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정할 수 있는 방법으로서, 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서 복수의 스위칭 동작을 포함하고, 복수의 스위칭 동작 중 최초의 스위칭 동작의 스위치 온 시간을 최소로 하여 달성할 수 있다.

이어서, 입력 전압이 출력 전압보다 높아지는 지점부터 입력 전압이 출력 전압보다 특정 전압 값만큼 높은 지점까지의 제2 구간에서 제2 부스트 모드로 동작하도록 스위칭한다(S110).

제2 구간은, 입력 전압이 출력 전압과 실질적으로 동일한 지점부터, 입력 전압이 출력 전압보다 특정 전압 값(FV)만큼 높은 지점까지의 구간을 의미한다. 즉, 입력 전압이 출력 전압보다 높아지기 시작하여도, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터는 부스트 모드로 동작하도록 설정된다.

제2 부스트 모드는, 입력 전압이 출력 전압보다 높은 소정의 구간에서 부스트 모드가 벅 모드로 변환되는 경우에, 스위칭 소자의 스위칭 동작을 1회만 수행하는 부스트 모드를 의미한다. 즉, 도 14를 참조하여 알 수 있는 부스트 모드를 나타낸다.

이어서, 입력 전압이 출력 전압으로부터 특정 전압 값보다 높은 제3 구간에서 벅 모드로 동작하도록 스위칭한다(S120).

제3 구간은, 입력 전압이 출력 전압보다 특정 전압 값(FV)보다 높은 구간을 의미한다. 즉, 벅 모드로 동작하는 구간을 나타낸다. 도 8을 참조하여 알 수 있듯이, 벅 모드는 입력 전압이 출력 전압보다 높은 소정의 구간 내에서 동작하며, 벅 모드와 부스트 모드의 동작 구간의 적어도 일부는 오버랩되어 동작한다. 이는, 입력 전압과 출력 전압이 실질적으로 동일한 정도가 되어, 입력 전압과 출력 전압의 차이가 거의 없을 때, 벅 모드 또는 부스트 모드 동작 선택의 불확실성을 제거하기 위함이다.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법을 설명한 부분과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터의 동작 방법은, 우선, 입력 전압이 출력 전압보다 낮은 제1 구간에서 제1 부스트 모드로 동작하도록 스위칭한다(S100).

이어서, 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정한다(S105).

이 때, 전류 리미트 설정부에 의하여, 자동으로 최초의 전류 리미트 값을 설정할 수 있다.

이어서, 입력 전압이 출력 전압보다 높아지는 지점부터 입력 전압이 출력 전압보다 특정 전압 값만큼 높은 지점까지의 제2 구간에서 제2 부스트 모드로 동작하도록 스위칭한다(S110).

이어서, 입력 전압이 출력 전압으로부터 특정 전압 값보다 높은 제3 구간에서 벅 모드로 동작하도록 스위칭한다(S120).

도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 내장한 전력 관리 장치를 포함하는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 19를 참조하면, 시스템(1000)은 코어 프로세서(CORE; 1100), 디스플레이 컨트롤러(DISPLAY CONTROLLER; 1200), 인터페이스 장치(INTERFACE; 1300), 메모리 장치(MEMORY; 1400), 주변 장치(PERIPHERAL; 1500), 전력 관리 장치(1600)를 포함한다.

코어 프로세서(1100), 디스플레이 컨트롤러(1200), 인터페이스 장치(1300), 메모리 장치(1400), 주변 장치(1500), 전력 관리 장치(1600)는 시스템 버스(1700)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 시스템 버스(1700)는 데이터들이 이동되는 통로(path)일 수 있다.

코어 프로세서(1100)는 하나의 프로세서를 포함하거나(single-core), 복수의 프로세서들을 포함하여(multi-core) 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 코어 프로세서(1100)는 듀얼 코어(dual-core), 쿼드 코어(quad-core), 헥사 코어(hexa-core) 등과 같은 멀티 코어(multi-core) 프로세서로 구성될 수 있다. 도 19에는 명확하게 도시하지 않았으나, 코어 프로세서(1100)는 내부 또는 외부에 배치되는 캐시 메모리를 더 포함할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(1200)는 디스플레이 장치를 제어하여, 디스플레이 장치가 영상을 디스플레이하도록 할 수 있다.

인터페이스 장치(1300)는 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 인터페이스 장치(1300)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다.

메모리 장치(1400)는 명령어 및/또는 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1400)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 장치, 또는 ROM(Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치(flash memory) 와 같은 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

주변 장치(1500)는 직렬 통신 장치, 메모리 관리 장치, 오디오 처리 장치 등의 장치를 포함할 수 있다.

전력 관리 장치(1600)는 코어 프로세서(1100), 디스플레이 컨트롤러(1200), 인터페이스 장치(1300), 메모리 장치(1400), 주변 장치(1500)에 전력을 공급할 수 있다. 전력 관리 장치(1600)는 배터리(1800)와 연결되어, 배터리(1800)로부터 전원 전압을 공급받을 수 있다.

전력 관리 장치(1600)는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 설명한 벅 부스트 컨버터를 내장할 수 있다.

도 20 및 도 21은 도 19의 시스템이 적용되는 전자 기기의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 20은 스마트 폰(2000)을 도시한 것이고, 도 21은 태블릿(3000)을 도시한 것이다.

도 19의 시스템(1000)은 스마트 폰(2000) 또는 태블릿(3000) 등과 같은 임의의 휴대용 시스템의 구성 요소(예를 들어, SOC(System On Chip))로 제공될 수 있다.

시스템(1000)은 예시되지 않은 다른 전자 기기에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 개인용 컴퓨터, UMPC(Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA(Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), 3차원 수상기(3-dimensional television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등과 같은 전자 장치의 다양한 구성 요소들 중 하나로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는, 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어 모듈, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 연결되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 독출할 수 있고 기록 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 기록 매체는 사용자 단말기 내에 개별 구성 요소로서 상주할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 제1 리액티브 소자
200: 제2 리액티브 소자
300: 스위칭부
400: 제어부
500: 전류 리미트 설정부

Claims (10)

1. 입력 전압을 인가받는 입력 노드와 출력 전압을 출력하는 출력 노드 사이에 연결되고, 상기 출력 노드로 에너지를 전달하는 제1 리액티브 소자;
   상기 출력 노드와 그라운드 단자 사이에 연결되고, 에너지를 저장하는 제2 리액티브 소자; 및
   상기 제1 및 제2 리액티브 소자가 벅(buck) 모드 또는 부스트(boost) 모드에서 동작하도록 제어하는 스위칭부를 포함하되,
   상기 벅 모드로 동작하는 구간과 상기 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩되고,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 제1 리액티브 소자가 상기 출력 노드로 전달하는 전류의 감소율이, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 의하여 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 것을 포함하는 벅 부스트 컨버터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 전류의 감소율이 상기 제1 기울기에서 상기 제2 기울기로 변하는 구간을 1회 포함하는 벅 부스트 컨버터.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서는 상기 스위칭부가 복수의 스위칭 동작을 수행하며, 상기 복수의 스위칭 동작의 스위치 온(switch-on) 시간은 비일정한(non-fixed) 벅 부스트 컨버터.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 복수의 스위칭 동작 중 최초의 스위칭 동작의 스위치 온 시간이 최소인 벅 부스트 컨버터.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 제1 리액티브 소자의 복수의 전류 리미트(limit) 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정하는 벅 부스트 컨버터.
6. 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 인덕터;
   입력 전압을 인가받는 입력 노드와 상기 제1 노드 사이에 연결된 제1 스위칭 소자;
   상기 제1 노드와 그라운드 단자 사이에 연결된 제2 스위칭 소자;
   상기 제2 노드와 출력 전압을 출력하는 출력 노드 사이에 연결된 제3 스위칭 소자;
   상기 제2 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 연결된 제4 스위칭 소자; 및
   상기 출력 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 연결된 커패시터를 포함하되,
   상기 제1 내지 제4 스위칭 소자는, 상기 인덕터와 상기 커패시터가 벅 모드 또는 부스트 모드에서 동작하도록 제어하고,
   상기 벅 모드로 동작하는 구간과 상기 부스트 모드로 동작하는 구간의 적어도 일부가 오버랩되고,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간은, 상기 인덕터가 상기 출력 노드로 전달하는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하는 구간을 1회 포함하는 벅 부스트 컨버터.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서는 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 및 상기 제4 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행하며,
   상기 부스트 모드에서 상기 벅 모드로 변환되는 경우에, 상기 제2 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행하는 벅 부스트 컨버터.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 부스트 모드에서 상기 벅 모드로 변환되는 경우에, 상기 제2 스위칭 소자는 스위칭 동작을 1회만 수행하는 벅 부스트 컨버터.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 인덕터의 복수의 전류 리미트 값 중 최초의 전류 리미트 값을 최소로 설정하는 벅 부스트 컨버터.
10. 인덕터와 커패시터를 포함하는 벅 부스트 컨버터의 동작 방법에 있어서,
    입력 전압이 출력 전압보다 낮은 제1 구간에서 제1 부스트 모드로 동작하도록 스위칭하고,
    상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 높아지는 지점부터 상기 입력 전압이 상기 출력 전압보다 특정 전압 값만큼 높은 지점까지의 제2 구간에서 제2 부스트 모드로 동작하도록 스위칭하고,
    상기 입력 전압이 상기 출력 전압으로부터 상기 특정 전압 값보다 높은 제3 구간에서 벅 모드로 동작하도록 스위칭하는 것을 포함하고,
    상기 제1 부스트 모드로 동작하는 구간에서, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 감소율이 제1 기울기에서 제2 기울기로 변하도록 스위칭하는 벅 부스트 컨버터의 동작 방법.

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