KR20160069603A - Single inductor multiple output dc-dc buck converter in digital control and method for controlling using the same - Google Patents

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KR20160069603A
KR20160069603A KR1020140175224A KR20140175224A KR20160069603A KR 20160069603 A KR20160069603 A KR 20160069603A KR 1020140175224 A KR1020140175224 A KR 1020140175224A KR 20140175224 A KR20140175224 A KR 20140175224A KR 20160069603 A KR20160069603 A KR 20160069603A
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김희준
김정문
정준원
심민섭
맹준영
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고려대학교 산학협력단
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Abstract

The present invention provides a single inductor multiple output (SIMO) DC-DC buck converter of a digital control mode capable of reducing cross-regulation by applying an adaptive frequency modulator and a method to control the same. Disclosed is a SIMO DC-DC buck converter of a digital control mode. The SIMO DC-DC buck converter of a digital control mode comprises: a voltage generation unit to generate multiple output voltages by using an inductor with a time division control; a digital conversion unit to convert the multiple output voltages into the digital values; an error processing unit to detect a pulse width to compensate an error between the output voltage of the digital conversion unit and a predetermined reference voltage by detecting the error based on a subtraction calculation; a digital pulse width controller to output the pulse width of the output voltage by controlling the pulse width of the output voltage based on a pulse width calculated by the error processing unit; and a frequency modulator to detect whether cross regulation is generated in the generation of the multiple output voltages and to control a frequency to determine the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result.

Description

디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기 및 그 제어 방법{SINGLE INDUCTOR MULTIPLE OUTPUT DC-DC BUCK CONVERTER IN DIGITAL CONTROL AND METHOD FOR CONTROLLING USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a digital control type single inductor multi-output DC-DC buck converter, and a control method thereof. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 직류-직류 벅 변환기(DC-DC Buck Converter)에 관한 것으로서, 특히, 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력(SIMO)(Single Inductor Multiple Output) 직류-직류 벅 변환기(DC-DC Buck Converter) 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC buck converter, and more particularly, to a DC-DC buck converter (DC-DC buck converter) of a digital control type, a single inductor multiple output (SIMO) And a control method thereof.

오늘날, 1인 1 스마트 폰이라는 말이 과언이 아닐 정도로 스마트 폰이 대중화 되었다. 따라서 스마트 폰 시장이 머지않아 포화될 것임을 알 수 있다. 이를 대비하여 국내외 전자업계들은 스마트폰을 대체할 새로운 분야의 제품 개발에 관심을 가지고 있다. 그 중 가장 유망한 제품 중의 하나는 웨어러블 디바이스(wearable device)이다. Today, the smartphone is popularized as it is not an exaggeration to say that 1 person 1 smartphone. As a result, the smartphone market will soon be saturated. To this end, domestic and foreign electronics companies are interested in developing new products to replace smart phones. One of the most promising products is a wearable device.

웨어러블 디바이스(wearable)는 휴대성이 중요하기 때문에 배터리를 사용하고 있으며 휴대 시 편의를 제공하기 위해 가볍고 얇아야 하며 한번 충전으로 장시간 사용이 가능해야 한다. 또한 웨어러블 디바이스는 다양한 기능을 하는 회로를 한데 모으기 때문에 여러 전압들을 필요로 한다. 이런 요구사항들을 해결하기 위해서는 다중 출력 직류-직류 변환기가 필요하다. 기존의 단일 인덕터 단일 출력(SISO) 직류-직류 변환기를 여러 개 사용한다면 외부소자인 인덕터의 크기로 인하여 전력 관리 칩이 차지하는 PCB 면적은 필요한 전압의 수에 비례하여 증가할 것이다. 따라서 면적을 최소화하기 위해 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 직류-직류 변환기가 가장 좋은 해결책이다. Wearable devices use batteries because they are important for portability. They should be light and thin to provide convenience when carrying them, and should be able to be used for a long time with a single charge. Wearable devices also require multiple voltages because they bring together various functional circuits. To solve these requirements, a multi-output dc-dc converter is required. If we use several conventional single inductor single output (SISO) DC-DC converters, the PCB area occupied by the power management chip will increase in proportion to the number of required voltages due to the size of the inductor, which is an external device. Therefore, a single inductor multi-output (SIMO) DC-DC converter is the best solution to minimize area.

직류-직류 변환기는 제어회로의 설계방식에 의해서 아날로그 방식과 디지털 방식으로 분류된다. 아날로그 방식은 제어루프 보상을 위해 칩 주변에 보상 캐패시터와 저항을 필요로 한다. 반면 디지털 방식은 미세공정을 사용하여 회로의 면적이 작고 프로그래밍이 가능한 제어루프 보상은 온-칩이 가능하다. 또한 아날로그 방식은 저전압 동작에 한계를 나타내고 있으며, 외부 잡음에 민감하다는 단점을 가진다. 그에 반해 디지털 방식은 외부 잡음에 강하고, 저전압에도 동작이 가능하여 소비전력을 크게 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다. DC-DC converters are classified into analog type and digital type by the design method of the control circuit. The analog approach requires compensation capacitors and resistors around the chip for control loop compensation. On the other hand, the digital method uses microprocessing to reduce the area of the circuit and enable programmable control loop compensation on-chip. In addition, the analog method has a limitation in low voltage operation and is sensitive to external noise. On the other hand, the digital method has a merit that it is strong against external noise, and can operate at low voltage, thereby greatly reducing power consumption.

한편, SIMO를 설계하는데 있어 효율, 구동 능력, 과도응답, 크로스 레귤레이션 등이 화두가 된다. 하나의 인덕터만 사용하기 때문에 여러 개의 출력은 인덕터 전류를 서로 공유한다. 따라서 어느 한 출력에서 생긴 갑작스런 변화는 다른 출력들에게 영향을 미치는데 이러한 현상을 크로스 레귤레이션(cross-regulation)이라 한다. 출력간의 간섭을 나타내는 지표인 크로스 레귤레이션은 SIMO에서 중요한 지표 중 하나이다. 하나의 인덕터를 모두 공유하기 때문에 한 출력에서 생긴 갑작스런 변화는 다른 출력에 영향을 미쳐 다른 출력을 내게 되고 이 변화는 또 다른 변화를 일으키고 결과적으로 전체적인 시스템에 불안정을 야기한다. 따라서, SIMO를 효율적으로 활용하기 위해서는 상기 크로스 레귤레이션 문제를 해결해야 한다. On the other hand, efficiency, drive capability, transient response, and cross regulation are the main issues in the design of SIMO. Because only one inductor is used, multiple outputs share inductor current. Thus, sudden changes in one output affect other outputs, and this phenomenon is called cross-regulation. Cross regulation, an indicator of interference between outputs, is one of the important indicators in SIMO. Because all inductors are shared, a sudden change in one output will affect the other output and give a different output, which will cause another change, resulting in instability in the overall system. Therefore, the cross-regulation problem must be solved in order to utilize the SIMO efficiently.

따라서 본 발명은 적응형 주파수 변조기를 적용하여 크로스 레귤레이션을 줄이는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 직류-직류 벅 변환기 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a digital control type single inductor multi-output (SIMO) DC-DC buck converter and a control method thereof by applying an adaptive frequency modulator to reduce cross regulation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기는 시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성하는 전압 생성부; 상기 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환하는 디지털 변환부; 빼기 연산에 의거하여 상기 디지털 변환부의 출력전압과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출하는 오차 처리부; 상기 오차처리부에서 산출된 펄스폭에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력하는 디지털 펄스폭 조절기; 및 상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션의 발생 여부를 감지하고, 그 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배시간을 결정하기 위한 주파수를 조절하는 주파수 변조기를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a single inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention includes: a voltage generator for generating multiple output voltages using one inductor by time division control; A digital converter for converting each of the plurality of output voltages into a digital signal; An error processing unit for detecting an error between an output voltage of the digital conversion unit and a preset reference voltage on the basis of a subtracting operation and calculating a pulse width for compensating the error; A digital pulse width controller for adjusting and outputting a pulse width of an output voltage based on a pulse width calculated by the error processor; And a frequency modulator for detecting whether cross regulation occurs in the generation of the multiple output voltage, and adjusting a frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result.

바람직하게는, 상기 전압 생성부는 에너지의 충/방전에 의거하여 전압을 출력하되, 시분할 기법에 의거하여 다중 전압을 출력하는 인덕터; 상기 인덕터 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서; 및 상기 인덕터 뒷단에 선택적으로 연결되어 상기 인덕터에서 출력되는 다중 전압을 각각 감지하는 복수의 전압 감지부를 포함할 수 있다.Preferably, the voltage generator includes: an inductor that outputs a voltage based on charge / discharge of energy, and outputs multiple voltages based on a time division technique; A current sensor for sensing a current applied to the inductor at the front end of the inductor; And a plurality of voltage sensing units selectively connected to a rear end of the inductor to sense multiple voltages output from the inductor, respectively.

바람직하게는, 상기 주파수 변조기는 상기 전류 센서의 출력 신호를 카운트하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 감지할 수 있다. Preferably, the frequency modulator counts an output signal of the current sensor to detect whether a cross regulation occurs.

바람직하게는, 상기 주파수 변조기는 상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정하고, 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절할 수 있다. Preferably, the frequency modulator determines that cross regulation occurs when the number of current sensor output signals is less than the number of multiple output voltages, and adjusts the output frequency to be lower than the current frequency.

바람직하게는, 상기 주파수 변조기는 상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우 출력 전압 리플을 줄이기 위해, 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절할 수 있다. Advantageously, the frequency modulator can adjust the output frequency to be higher than the current frequency to reduce the output voltage ripple when the number of current sensor output signals is continuously equal to the number of multiple output voltages.

바람직하게는, 상기 전압 생성부는 시분할 제어를 위한 다수의 시분할 제어 스위치들을 더 포함하고, 상기 직류-직류 벅 변환기는 상기 디지털 펄스폭 조절기의 출력 신호에 의거하여 상기 시분할 제어 스위치들의 온/오프를 제어하는 스위치 제어부를 더 포함할 수 있다. Preferably, the voltage generator further includes a plurality of time division control switches for time division control, and the DC-DC buck converter controls ON / OFF of the time division control switches based on an output signal of the digital pulse width adjuster And a switch control unit.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법은 시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성하는 단계; 상기 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환하는 단계; 빼기 연산에 의거하여 상기 디지털로 변환된 다중의 출력 전압 각각과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출하는 단계; 상기 펄스폭에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력하는 단계; 상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션의 발생 여부를 감지하는 단계; 및 상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배 시간을 결정하기 위한 주파수를 조절하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a single-inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention includes generating multiple output voltages using one inductor by time- Converting each of the multiple output voltages to digital; Detecting an error between each of the plurality of output voltages converted into the digital and a preset reference voltage based on a subtracting operation and calculating a pulse width for compensating the error; Adjusting a pulse width of the output voltage based on the pulse width and outputting the pulse width; Detecting whether cross regulation occurs in generating the multiple output voltage; And adjusting a frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result of the cross-regulation occurrence detection.

바람직하게는, 상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 단계는 상기 인덕터 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서의 출력 신호를 카운트하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 감지할 수 있다. Preferably, the cross-regulation occurrence detection step may include detecting a cross-regulation occurrence by counting an output signal of a current sensor that senses a current applied to the inductor at the front end of the inductor.

바람직하게는, 상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 단계는 상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정할 수 있다. Preferably, the step of detecting whether cross-regulation occurs may determine that cross-regulation occurs when the number of the current sensor output signals is less than the number of multiple output voltages.

바람직하게는, 상기 주파수 조절 단계는 상기 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정된 경우 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절할 수 있다. Preferably, the frequency adjustment step may adjust the output frequency to be lower than the current frequency when the cross regulation is determined to have occurred.

바람직하게는, 상기 주파수 조절 단계는 상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우 출력 전압 리플을 줄이기 위해, 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절할 수 있다. Preferably, the frequency adjustment step may adjust the output frequency to be higher than the current frequency in order to reduce the output voltage ripple when the number of the current sensor output signals is continuously equal to the number of the multiple output voltages.

본 발명은 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기에 있어서, 적응형 주파수 변조기를 적용함으로써 크로스 레귤레이션을 줄일 수 있다. 따라서, 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The present invention can reduce cross regulation by applying an adaptive frequency modulator in a single inductor multiple output DC-DC buck converter. Therefore, there is an advantage that the performance of a single inductor multi-output DC-DC buck converter can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기에 대한 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법에 대한 개략적인 처리 흐름도이다.
도 3은 SIMO 제어하는 방식을 인덕터의 전류 파형과 에너지를 전달하는 방법에 따라 구분하여 표시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a digital inductor single-inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic processing flowchart of a method of controlling a single inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a method of controlling SIMO according to a current waveform of an inductor and a method of transmitting energy.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification and claims, where a section includes a constituent, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may include other elements.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기에 대한 개략적인 회로도이다. 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기(100)는 전압 생성부(110)와, 디지털 변환부(120)와, 가산기(130) 및 디지털 PID(140)를 포함하는 오차 처리부와, 디지털 펄스폭 조절기(DPWM: Digital Pulse Width Modulator)(150)와, 스위치 제어부(Switch Controller)(160)와, 드라이버 및 데드타임 회로(Driver & Dead-time)(170)와, 주파수 변조기(Freq. modulator)(180)와, 전압 제어 발진기(VCO)(190)를 포함한다. FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a digital inductor single-inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention. 1, a single-inductor multi-output DC-DC buck converter 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a voltage generating unit 110, a digital converting unit 120, an adder 130, An error processor including a digital PID 140, a digital pulse width modulator (DPWM) 150, a switch controller 160, a driver and a dead time circuit a frequency modulator 180, and a voltage controlled oscillator (VCO)

전압 생성부(110)는 시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성한다. 이를 위해, 전압 생성부(110)는 에너지의 충/방전을 제어하기 위한 제1 및 제2 스위치(111, 112)와, 에너지의 충/방전에 의거하여 전압을 출력하되 시분할 기법에 의거하여 다중 전압을 출력하는 인덕터(114)와, 인덕터(114) 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서(113)와, 인덕터(114)로 전류가 인가될 때 스위치 온되는 프리휠 스위치(115)와, 인덕터(114) 뒷단에 선택적으로 연결되어 인덕터(114)에서 출력되는 다중 전압을 각각 감지하는 복수의 전압 감지부들(116)을 포함한다. 도 1의 예에서는 3개의 전압 감지부들이 연결된 예를 도시하고 있다. 또한, 이들 각각은 시분할 제어를 위한 다수의 시분할 제어 스위치들(S1, S2, S3)에 의해 인덕터(114)와 디지털 변환부(120) 사이에 선택적으로 연결된다. The voltage generating unit 110 generates multiple output voltages using one inductor by time division control. To this end, the voltage generator 110 includes first and second switches 111 and 112 for controlling charging / discharging of energy, and a voltage generator 110 for outputting a voltage based on charge / discharge of energy, A current sensor 113 for sensing a current applied to the inductor at the front end of the inductor 114 and a freewheel switch 115 for being switched on when current is applied to the inductor 114, And a plurality of voltage sensing units 116 selectively connected to the rear end of the inductor 114 to sense multiple voltages output from the inductor 114, respectively. In the example of FIG. 1, three voltage sensing units are connected. In addition, each of these is selectively connected between the inductor 114 and the digital conversion unit 120 by a plurality of time-divisional control switches S1, S2, S3 for time-division control.

디지털 변환부(120)는 전압 생성부(110)에서 출력되는 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환한다. 도 1의 예에서는 디지털 변환부(120)가 SAR ADC (Successive Approximation Register Analog-Digital Converter)로 구현된 예를 도시하고 있다. The digital conversion unit 120 converts each of the multiple output voltages output from the voltage generation unit 110 into digital data. In the example of FIG. 1, the digital converter 120 is implemented as a SAR ADC (Successive Approximation Register Analog-Digital Converter).

오차 처리부는 빼기 연산에 의거하여 상기 디지털 변환부의 출력전압과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출한다. 이를 위해, 오차 처리부는 빼기 연산을 수행하기 위한 가산기(130)와 상기 펄스폭 산출을 위한 디지털 PID 회로(140)를 포함할 수 있다. 가산기(130)는 미리 설정된 기준 전압(REF[n])과 디지털 변환부(120)의 출력값(OUT[n])의 차에 의해 오차값(e[n])을 구하고, 디지털 PID 회로(140)는 그 오차값(e[n])에 의거하여 펄스폭 조절값(d[n])을 산출한다. The error processing unit detects an error between the output voltage of the digital conversion unit and a predetermined reference voltage based on the subtraction operation, and calculates a pulse width for compensating the error. To this end, the error processing unit may include an adder 130 for performing a subtraction operation and a digital PID circuit 140 for calculating the pulse width. The adder 130 obtains the error value e [n] by the difference between the preset reference voltage REF [n] and the output value OUT [n] of the digital converter 120, ) Calculates the pulse width adjustment value d [n] based on the error value e [n].

디지털 펄스폭 조절기(DPWM: Digital Pulse Width Modulator)(150)는 상기 오차처리부의 디지털 PID 회로(140)에서 산출된 펄스폭 조절값(d[n])에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력한다. 이 때, 디지털 펄스폭 조절기(150)는 전압 제어 발진기(VCO)(190)에서 출력되는 클럭신호(CLK)에 응답하여 동작한다. The digital pulse width modulator (DPWM) 150 adjusts the pulse width of the output voltage based on the pulse width adjustment value d [n] calculated by the digital PID circuit 140 of the error processing unit Output. At this time, the digital pulse width controller 150 operates in response to the clock signal CLK output from the voltage controlled oscillator (VCO)

스위치 제어부(Switch Controller)(160)는 디지털 펄스폭 조절기(DPWM)(150)의 출력 신호에 의거하여 전압 생성부(110)에 포함된 다수의 시분할 제어 스위치들(SP, SN, SF, S1, S2, S3)의 온/오프를 제어한다. 이를 위해, 스위치 제어 신호를 생성하여 출력한다. The switch controller 160 controls the number of the time divisional control switches SP, SN, SF, S1, ... included in the voltage generator 110 based on the output signal of the digital pulse width controller (DPWM) S2, and S3. To this end, a switch control signal is generated and output.

드라이버 및 데드타임 회로(Driver & Dead-time)(170)는 디지털 펄스폭 조절기(150)의 출력 신호에 의거하여 전압 생성부(110)에 포함된 다수의 시분할 제어 스위치들(SP, SN, SF, S1, S2, S3) 중 선택적으로 동작하여야 하는 스위치들(예컨대, SP와 SN, S1와 S2와 S3들)이 동시에 온되는 구간이 발생하지 않도록 각 스위치들(SP, SN, SF, S1, S2, S3)의 온/오프를 제어하는 스위치 제어신호(VSP, VSN, VS1, VS2, VS3, VSF)를 발생키고, 그 스위치 제어신호(VSP, VSN, VS1, VS2, VS3, VSF)에 의거하여 각 스위치들의 온/오프를 제어한다.The driver and dead-time circuit 170 includes a plurality of time-divisional control switches SP, SN, SF, and SF included in the voltage generator 110, based on the output signal of the digital pulse width controller 150. [ SN, SF, S1, S2, and S3 so that switches (for example, SP and SN, S1 and S2 and S3) a switch control for controlling the on / off state of the S2, S3) signals (V SP, V SN, V S1, V S2, V S3, V SF) occurs kigo, the switch control signal (V SP, V SN, V S1 , V S2 , V S3 , and V SF ).

주파수 변조기(Freq. modulator)(180)는 상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션(cross regulation)이 발생했는지 여부를 감지하고, 그 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배시간을 결정하기 위한 주파수를 조절한다. 이를 위해, 주파수 변조기(Freq. modulator)(180)는 제1 및 제2 스위치(111, 112)의 온/오프를 제어하기 위한 제어신호(VSP, VSN)를 입력받고, 전류 센서(Current Sensor)(113)의 출력 신호를 카운트한다. 그리고, 그 전류 센서(113)의 출력 신호 개수에 의거하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 결정한다. 즉, 상기 전류 센서(113) 출력 신호가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정하고, 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절한다. 한편, 상기 전류 센서(113) 출력 신호가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우 주파수 변조기(180)는 출력 전압 리플을 줄이기 위해, 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절한다.A frequency modulator 180 detects whether cross regulation has occurred in generating the multiple output voltage and determines a frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result . To this end, a frequency modulator 180 receives control signals V SP and V SN for controlling on / off of the first and second switches 111 and 112, Sensor) 113 is counted. Based on the number of output signals of the current sensor 113, it is determined whether cross regulation occurs or not. That is, when the output signal of the current sensor 113 is smaller than the number of multiple output voltages, it is determined that cross regulation occurs and the output frequency is adjusted to be lower than the current frequency. On the other hand, when the output signal of the current sensor 113 is continuously equal to the number of the multiple output voltages, the frequency modulator 180 adjusts the output frequency to be higher than the current frequency in order to reduce the output voltage ripple.

또한, 주파수 변조기(180)는 전압 생성부(110) 내의 프리휠 스위치(115)가 켜지는 횟수에 의거하여 상기 전류 센서 출력 신호의 개수를 카운트할 수도 있다. The frequency modulator 180 may also count the number of the current sensor output signals based on the number of times the freewheel switch 115 in the voltage generator 110 is turned on.

전압 제어 발진기(VCO)(190)는 주파수 변조기(180)의 출력 값(OSC_ss[n])에 의거하여 클럭(CLK)을 발생시키고, 그 클럭(CLK)을 디지털 펄스폭 조절기(150)로 인가한다. The voltage controlled oscillator (VCO) 190 generates a clock CLK based on the output value OSC_ss [n] of the frequency modulator 180 and applies the clock CLK to the digital pulse width adjuster 150 do.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법에 대한 개략적인 처리 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법은 다음과 같다. FIG. 2 is a schematic processing flowchart of a method of controlling a single inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, a method of controlling a single inductor multi-output DC-DC buck converter according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, S110 단계에는, 전압 생성부(110)가 시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성한다. 이를 위해, 전압 생성부(110)는 에너지의 충/방전을 제어하기 위한 제1 및 제2 스위치(111, 112)와, 에너지의 충/방전에 의거하여 전압을 출력하되 시분할 기법에 의거하여 다중 전압을 출력하는 인덕터(114)와, 인덕터(114) 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서(113)와, 인덕터(114)로 전류가 인가될 때 스위치 온되는 프리휠 스위치(115)와, 인덕터(114) 뒷단에 선택적으로 연결되어 인덕터(114)에서 출력되는 다중 전압을 각각 감지하는 복수의 전압 감지부들(116)을 포함할 수 있다. First, in step S110, the voltage generator 110 generates multiple output voltages using one inductor by time division control. To this end, the voltage generator 110 includes first and second switches 111 and 112 for controlling charging / discharging of energy, and a voltage generator 110 for outputting a voltage based on charge / discharge of energy, A current sensor 113 for sensing a current applied to the inductor at the front end of the inductor 114 and a freewheel switch 115 for being switched on when current is applied to the inductor 114, And a plurality of voltage sensing units 116 selectively connected to the rear end of the inductor 114 to sense multiple voltages output from the inductor 114, respectively.

S120 단계에서는, 디지털 변환부(120)가 상기 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환한다. In step S120, the digital conversion unit 120 converts each of the multiple output voltages into a digital signal.

S130 단계에서는, 빼기 연산에 의거하여 상기 디지털로 변환된 다중의 출력 전압 각각과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출한다. 이를 위해, 오차 처리부에 포함된 가산기(130)가 미리 설정된 기준 전압(REF[n])과 디지털 변환부(120)의 출력값(OUT[n])의 차에 의해 오차값(e[n])을 구하고, 디지털 PID 회로(140)는 그 오차값(e[n])에 의거하여 펄스폭 조절값(d[n])을 산출하는 것이 바람직한다. In step S130, an error between each of the plurality of output voltages converted into the digital signal and a predetermined reference voltage is detected based on a subtraction operation, and a pulse width for compensating the error is calculated. To this end, the adder 130 included in the error processing unit calculates the error value e [n] by the difference between the preset reference voltage REF [n] and the output value OUT [n] , And the digital PID circuit 140 calculates the pulse width adjustment value d [n] based on the error value e [n].

S140 단계에서는, 디지털 펄스폭 조절기(150)가 상기 펄스폭 조절값(d[n])에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력한다. In step S140, the digital pulse width adjuster 150 adjusts the pulse width of the output voltage based on the pulse width adjustment value d [n] and outputs the adjusted pulse width.

S150 단계에서는, 주파수 변조기(180)가 상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션의 발생 여부를 감지한다. 이를 위해, 주파수 변조기(180)는 전압 생성부(110)에 포함된 전류 센서(113)의 출력 신호를 카운트하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 감지할 수 있다. 즉, 주파수 변조기(180)는 전류 센서(113) 출력 신호의 개수가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정한다. In step S150, the frequency modulator 180 detects whether cross regulation occurs when the multiple output voltage is generated. To this end, the frequency modulator 180 counts the output signal of the current sensor 113 included in the voltage generator 110 to detect whether cross regulation occurs. That is, the frequency modulator 180 determines that the cross-regulation occurs when the number of output signals of the current sensor 113 is smaller than the number of the multiple output voltages.

S160 단계에서는, 주파수 변조기(180)가 상기 S150 단계의 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배 시간을 결정하기 위한 주파수를 조절한다. 즉, 상기 S150 단계에서 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정된 경우, 주파수 변조기(180)는 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절한다. 이는 전달 시간을 늘려서 크로스 레귤레이션을 해소하도록 하기 위함이다. 한편, 상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우, 주파수 변조기(180)는 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절한다. 이는 출력 전압 리플을 줄이기 위함이다. In step S160, the frequency modulator 180 adjusts the frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result of the cross-regulation occurrence detection in step S150. That is, when it is determined in step S150 that the cross regulation occurs, the frequency modulator 180 adjusts the output frequency to be lower than the current frequency. This is to increase the transmission time to eliminate the cross regulation. On the other hand, if the number of the current sensor output signals is continuously equal to the number of multiple output voltages, the frequency modulator 180 adjusts the output frequency to be higher than the current frequency. This is to reduce output voltage ripple.

도 3은 SIMO를 제어하는 방식을 인덕터의 전류 파형과 에너지 전달 방법에 따라 구분하여 표시한 도면이다. 도 3의 (a)는 SIMO 제어 방식을 인덕터의 전류 파형으로 표시한 그래프이고, 도 3의 (b)는 에너지 전달 방법에 따른 SIMO 제어 결과를 표시한 그래프이다. FIG. 3 is a diagram showing the manner of controlling the SIMO in accordance with the current waveform of the inductor and the energy transfer method. 3 (a) is a graph showing the SIMO control method in terms of the current waveform of the inductor, and FIG. 3 (b) is a graph showing the SIMO control result according to the energy transfer method.

먼저, 도 3의 (a)는 한 번의 인덕터 에너지 충전으로 여러 부하에 순차적으로 전력을 공급하는 비교기 제어(comparator control) 방식과, 각각의 출력을 독립적인 시간으로 나누어 충전 및 공급하는 시분할 제어(time-multiplexing control) 방식으로 SIMO를 제어한 경우에 각각에 대한 제어 결과를 파형으로 표시하고 있다. 도 3의 (a)를 참조하면, 비교기 제어 방식의 경우 서로의 출력이 직접 연관되어 있기 때문에 크로스 레귤레이션이 좋지 않고, 시분할 제어 방식의 경우 각각의 출력이 비교적 독립적이기 때문에 크로스 레귤레이션이 상대적으로 좋다는 것을 알 수 있다. 도 3의 (b)는 인덕터 전류의 DC 값이 연속전류모드(CCM), 불연속전류모드(DCM), 가상연속전류모드(PCCM)인 경우 각각에 대한 파형을 표시하고 있다.3 (a) shows a comparator control method in which electric power is sequentially supplied to a plurality of loads with one inductor energy charging, and a comparator control method in which each output is divided into independent time periods, -multiplexing control), the control results for each of the SIMOs are represented by waveforms. Referring to FIG. 3 (a), in the case of the comparator control method, since the outputs of the comparators are directly related, the cross regulation is not good. In the case of the time division control method, Able to know. FIG. 3 (b) shows the waveforms for each of the cases where the DC value of the inductor current is the continuous current mode (CCM), the discontinuous current mode (DCM), and the virtual continuous current mode (PCCM).

도 3의 (b)를 참조하면, 연속 전류 모드(CCM)의 경우 여러 부하들이 서로 연결되어 있기 때문에 크로스 레귤레이션이 나쁘고, 불연속전류모드(DCM)의 경우 각각의 부하가 서로 독립적인 시간 영역에서 에너지를 전달받기 때문에 크로스 레귤레이션이 좋음을 알 수 있다. 또한, 불연속 전류 모드(DCM)는 연속 전류모드(CCM)와 달리 매 주기마다 인덕터의 전류를 0으로 리셋 시켜주기 때문에 하나의 극점로 이루어진 시스템이고, 이는 극점-영점 보상을 통하여 넓은 루프이득 대역폭을 가질 수 있다. 즉, 빠른 응답이 가능하다. 하지만 부하가 큰 경우 큰 인덕터 전류 리플로 인한 큰 출력 전압 리플을 가지기 때문에 스위칭 노이즈도 크다. Referring to FIG. 3 (b), in the case of the continuous current mode (CCM), in the time domain in which the respective loads are independent from each other in the case of the discontinuous current mode (DCM) It can be seen that the cross regulation is good. In addition, discontinuous current mode (DCM) is a system of one pole because it resets the inductor current to zero every cycle, unlike the continuous current mode (CCM). This means that the wide loop gain bandwidth Lt; / RTI > That is, quick response is possible. However, large loads have large output voltage ripple due to large inductor current ripple, resulting in high switching noise.

한편, 가상 연속 전류 모드(PCCM)는 이 두 방식의 장점을 고루 가지는 에너지 전달 방식으로서, 부하들이 서로 독립적임은 물론이고 불연속 전류모드(DCM)와 비교하였을 경우 인덕터 전류 리플이 작기 때문에 출력 전압 리플과 스위칭 잡음이 작고 소신호 측면에서 봤을 때 인덕터의 전류가 0이 되므로 하나의 극점으로 이루어져 있어 빠른 응답이 가능하다는 특징이 있다. On the other hand, the virtual continuous current mode (PCCM) is an energy transfer method that takes advantage of both of these methods. Since the load is independent of each other and the inductor current ripple is small compared with the discontinuous current mode (DCM) And the switching noise is small and the current of the inductor is zero when viewed from the side of the small signal, so that it is made up of one pole so that a quick response is possible.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 를 포함한다.The computer readable recording medium includes a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (e.g., CD ROM, DVD, etc.).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. The present invention has been described with reference to the preferred embodiments.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (12)

직류-직류 벅 변환기에 있어서,
시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성하는 전압 생성부;
상기 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환하는 디지털 변환부;
빼기 연산에 의거하여 상기 디지털 변환부의 출력전압과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출하는 오차 처리부;
상기 오차처리부에서 산출된 펄스폭에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력하는 디지털 펄스폭 조절기; 및
상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션의 발생 여부를 감지하고, 그 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배시간을 결정하기 위한 주파수를 조절하는 주파수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
In a DC-DC buck converter,
A voltage generator for generating multiple output voltages using one inductor by time division control;
A digital converter for converting each of the plurality of output voltages into a digital signal;
An error processing unit for detecting an error between an output voltage of the digital conversion unit and a preset reference voltage based on a subtraction operation and calculating a pulse width for compensating the error;
A digital pulse width controller for adjusting and outputting a pulse width of an output voltage based on a pulse width calculated by the error processor; And
And a frequency modulator for detecting whether cross regulation occurs in the generation of the multiple output voltage and adjusting a frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on a result of the detection. Inductor Multiple Output DC - DC Buck Converter.
제1항에 있어서, 상기 전압 생성부는
에너지의 충/방전에 의거하여 전압을 출력하되, 시분할 기법에 의거하여 다중 전압을 출력하는 인덕터;
상기 인덕터 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서; 및
상기 인덕터 뒷단에 선택적으로 연결되어 상기 인덕터에서 출력되는 다중 전압을 각각 감지하는 복수의 전압 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
The voltage generating circuit according to claim 1,
An inductor for outputting a voltage based on charge / discharge of energy, and outputting multiple voltages based on a time division technique;
A current sensor for sensing a current applied to the inductor at the front end of the inductor; And
And a plurality of voltage sensing units selectively connected to a rear end of the inductor to sense multiple voltages output from the inductor, respectively, and a digital control type single inductor multiple output DC-DC buck converter.
제2항에 있어서, 상기 주파수 변조기는
상기 전류 센서의 출력 신호를 카운트하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
3. The apparatus of claim 2, wherein the frequency modulator
Wherein the output of the current sensor is counted to detect whether a cross regulation occurs or not. A digital control type single inductor multi-output DC-DC buck converter.
제3항에 있어서, 상기 주파수 변조기는
상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정하고, 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
4. The apparatus of claim 3, wherein the frequency modulator
Wherein the control circuit determines that a cross regulation occurs when the number of the current sensor output signals is smaller than the number of the multiple output voltages, and adjusts the output frequency to be lower than the current frequency by using a single inductor multiple output DC- .
제3항에 있어서, 상기 주파수 변조기는
상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우 출력 전압 리플을 줄이기 위해, 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
4. The apparatus of claim 3, wherein the frequency modulator
Wherein the output frequency is adjusted to be higher than the current frequency in order to reduce output voltage ripple when the number of current sensor output signals is continuously equal to the number of multiple output voltages. converter.
제5항에 있어서, 상기 전압 생성부는
상기 인덕터로 전류가 인가될 때 스위치 온되는 프리휠 스위치를 더 포함하고,
상기 주파수 변조기는
상기 프리휠 스위치가 켜지는 횟수에 의거하여 상기 전류 센서 출력 신호의 개수를 카운트하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
6. The apparatus of claim 5, wherein the voltage generator
Further comprising a freewheel switch that is switched on when current is applied to the inductor,
The frequency modulator
And the number of the current sensor output signals is counted based on the number of times the freewheel switch is turned on.
제1항에 있어서, 상기 전압 생성부는
시분할 제어를 위한 다수의 시분할 제어 스위치들을 더 포함하고,
상기 직류-직류 벅 변환기는
상기 디지털 펄스폭 조절기의 출력 신호에 의거하여 상기 시분할 제어 스위치들의 온/오프를 제어하는 스위치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.
The voltage generating circuit according to claim 1,
Further comprising a plurality of time division control switches for time division control,
The DC-DC buck converter
And a switch control unit for controlling on / off of the time-divisional control switches based on an output signal of the digital pulse width adjuster. The digital inductor-type multiple inductor multi-output DC-DC buck converter according to claim 1,
단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법에 있어서,
시분할 제어에 의해 하나의 인덕터를 사용하여 다중의 출력 전압을 생성하는 단계;
상기 다중의 출력 전압 각각을 디지털로 변환하는 단계;
빼기 연산에 의거하여 상기 디지털로 변환된 다중의 출력 전압 각각과 기 설정된 기준전압 간의 오차를 검출하고 이를 보상하기 위한 펄스폭을 산출하는 단계;
상기 펄스폭에 의거하여 출력 전압의 펄스폭을 조절하여 출력하는 단계;
상기 다중 출력 전압 생성시 크로스 레귤레이션의 발생 여부를 감지하는 단계; 및
상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 결과에 의거하여 상기 인덕터 에너지의 축적 및 분배 시간을 결정하기 위한 주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법.
A method of controlling a single inductor multi-output DC-DC buck converter,
Generating multiple output voltages using one inductor by time division control;
Converting each of the multiple output voltages to digital;
Detecting an error between each of the plurality of output voltages converted into the digital and a preset reference voltage based on a subtracting operation and calculating a pulse width for compensating the error;
Adjusting a pulse width of the output voltage based on the pulse width and outputting the pulse width;
Detecting whether cross regulation occurs in generating the multiple output voltage; And
And adjusting a frequency for determining the accumulation and distribution time of the inductor energy based on the result of the cross-regulation occurrence detection.
제8항에 있어서, 상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 단계는
상기 인덕터 앞단에서 인덕터로 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서의 출력 신호를 카운트하여 크로스 레귤레이션 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법.
9. The method of claim 8, wherein the step of detecting whether the cross-
Wherein the step of counting the output signal of the current sensor for sensing the current applied to the inductor at the front end of the inductor detects whether a cross regulation occurs or not.
제9항에 있어서, 상기 크로스 레귤레이션 발생 여부 감지 단계는
상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 다중 출력 전압의 개수 보다 작은 경우 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법.
10. The method of claim 9, wherein the step of detecting whether the cross-
And determining that cross regulation occurs when the number of current sensor output signals is less than the number of multiple output voltages.
제10항에 있어서, 상기 주파수 조절 단계는
상기 크로스 레귤레이션이 발생한 것으로 결정된 경우 출력 주파수를 현재 주파수보다 낮게 조절하는 것을 특징으로 하는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기의 제어 방법.
11. The method of claim 10, wherein the frequency adjustment step
And adjusting the output frequency to be lower than the current frequency when it is determined that the cross regulation has occurred.
제9항에 있어서, 상기 주파수 조절 단계는
상기 전류 센서 출력 신호의 개수가 연속적으로 다중 출력 전압의 개수와 동일한 경우 출력 전압 리플을 줄이기 위해, 출력 주파수를 현재 주파수보다 높게 조절하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 방식의 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 벅 변환기.

10. The method of claim 9,
Wherein the output frequency is adjusted to be higher than the current frequency in order to reduce output voltage ripple when the number of current sensor output signals is continuously equal to the number of multiple output voltages. converter.

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