KR20180071703A - Power supply apparatus - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a power supply device capable of reducing costs and a standby current. The power supply device includes: a first rectifying circuit for smoothing AC power; a transformer including a primary winding and a secondary winding; a second rectifying circuit for rectifying the power outputted through the secondary winding and outputting an output voltage and a secondary side ground voltage; and a controller for controlling the switching timing of the primary winding based on a first sensing current corresponding to the output voltage and a second sensing current corresponding to the secondary ground voltage. Since an output target voltage which is a difference voltage between a secondary side output voltage and the secondary side ground voltage can be simply obtained, a photo-coupler can be omitted from the power supply device.

Description

전원공급장치{POWER SUPPLY APPARATUS}POWER SUPPLY APPARATUS

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원가를 절감할 수 있고, 대기모드 전류를 줄일 수 있는 전원공급장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply apparatus, and more particularly, to a power supply apparatus capable of reducing a cost and reducing standby current.

일반적으로 SMPS(Switched-Mode Power Supply)는 전력용 트랜지스터등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류 입력전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후 필터를 통하여 제어된 후 직류 출력전압을 얻는 장치이다.In general, the Switched-Mode Power Supply (SMPS) is a device that converts DC input voltage to square-wave voltage by using a semiconductor device such as a power transistor as a switch, and then obtains a DC output voltage after being controlled through a filter.

SMPS는 전력변환 트랜스포머(Transformer)의 1차측 그라운드전압(GND1)과 2차측 그라운드전압(GND2)의 전위가 달라 2차측의 출력전압(VOUT)을 사용하기 위해서 포토-커플러(photo-coupler)를 사용하여 2차측 전압을 모니터링한다. SMPS uses a photo-coupler to use the output voltage (VOUT) of the secondary side because the potential of the primary side ground voltage (GND1) and the secondary side ground voltage (GND2) of the power conversion transformer is different. To monitor the secondary side voltage.

1차측의 그라운드전압(GND1)와 2차측의 그라운드전압(GND2)는 상대적인 전압의 차이가 존재할 수 있다. 0V ~ 약 2KV까지(2,000V)까지 차이가 날 수 있다. There may be a difference in relative voltage between the ground voltage GND1 on the primary side and the ground voltage GND2 on the secondary side. It may vary from 0V to about 2KV (2,000V).

따라서 종래의 방식은 서로 다른 그라운드 준위에서도 신호를 전송할 수 있는 포토-커플러를 사용하여 2차측의 전압을 1차측의 콘트롤러에서 모니터링하여 트랜스포머의 스위칭 타이밍을 제어한다. Therefore, in the conventional method, the voltage of the secondary side is monitored by the controller of the primary side using a photo-coupler capable of transmitting signals at different ground levels, thereby controlling the switching timing of the transformer.

그러나 이러한 모니터링 방식은 포토-커플러의 사용에 따른 비용도 발생되고, 모니터링을 위한 별도의 회로가 2차측에 필요하다. However, this monitoring method is costly due to the use of a photo-coupler, and a separate circuit for monitoring is required on the secondary side.

또한 상시 모니터링을 해야하므로 2차측에 부하가 없는 대기모드에서의 소비 전류를 줄이기 어렵다. In addition, it is difficult to reduce the current consumption in the stand-by mode without load on the secondary side since it must be monitored at all times.

한국등록특허 제1996-0016603호 (1996. 12. 16.)(SMPS 과전압 상승 방지회로)Korean Registered Patent No. 1996-0016603 (Dec. 16, 1996) (SMPS overvoltage rise prevention circuit) 한국등록특허 제10-0681641호 (2007. 02. 05.)(SMPS에서의 가변형 정전압 장치)Korean Registered Patent No. 10-0681641 (May 28, 2007) (Variable Constant Voltage Device in SMPS) 한국등록특허 제10-0180480호 (1998. 12. 01.)(스위칭 방식 전원 공급장치(SMPS)의 라인 필터회로)Korean Patent No. 10-0180480 (Dec. 01, 1998) (Line filter circuit of switching power supply SMPS)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 포토-커플러를 생략하여 원가를 절감할 수 있고, 2차측의 무부하 상태나 쇼트 상태를 1차측에서 모니터링하여 대기모드 전류를 줄일 수 있는 전원공급장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a photoelectric transducer which can reduce a cost by omitting a photo-coupler, monitor a no-load state or a short state of a secondary side, Power supply that can reduce power consumption.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 전원공급장치는, 교류전원을 평활시키는 1차 정류회로; 1차권선 및 2차권선을 포함하는 트랜스포머; 상기 2차권선을 통해 출력되는 전원을 정류하여 출력전압과 2차측 접지전압을 출력하는 2차 정류회로; 및 상기 출력전압에 대응하는 제1 센싱전류와 상기 2차측 접지전압에 대응하는 제2 센싱전류를 근거로 상기 1차권선의 스위칭 타이밍을 제어하는 콘트롤러를 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, the power supply apparatus according to an embodiment includes a primary rectifying circuit for smoothing an AC power supply; A transformer including a primary winding and a secondary winding; A secondary rectifying circuit for rectifying a power output through the secondary winding and outputting an output voltage and a secondary side ground voltage; And a controller for controlling the switching timing of the primary winding based on a first sensing current corresponding to the output voltage and a second sensing current corresponding to the secondary side ground voltage.

일실시예에서, 상기 콘트롤러는 상기 제1 센싱전류 및 상기 제2 센싱전류를 검출하는 2세대 전류 컨베이어를 포함할 수 있다. In one embodiment, the controller may include a second generation current conveyor that detects the first sensing current and the second sensing current.

일실시예에서, 상기 2세대 전류 컨베이어는, 제1 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, 제1 BORRCCⅡ); 및 제2 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, 제2 BORRCCⅡ)를 포함하는 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, FBDRRCCⅡ)이고, 상기 제1 BORRCCⅡ 및 상기 제2 BORRCCⅡ 각각은, Y-포트 및 X-포트에 공통 연결된 상측 차동 입력단 및 하측 차동 입력단을 통해 레일-투-레일 입출력을 구현하고, 바이어스 전압에 의해 인가되는 전류를 상기 Y-포트의 전압과 상기 X-포트의 전압을 근거로 미러링하여 제1 구동전압(P_DRV) 및 제2 구동전압(N_DRV)을 출력하는 코어 블록; 및 상기 제1 구동전압(P_DRV) 및 상기 제2 구동전압(N_DRV)에 응답하여 정상출력전류를 ZP-포트를 통해 출력하고, 상기 정상출력전류에 대해 역상의 위상을 갖는 반전출력전류를 ZN-포트를 통해 출력하는 드라이빙 블록을 포함하고, 상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 Y-포트 및 X-포트는 각각 YP-포트 및 XP-포트를 정의하고, 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 Y-포트 및 X-포트는 각각 YN-포트 및 XN-포트를 정의하고, 상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 ZP-포트와 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 ZN-포트는 서로 연결되어 ZPF-포트를 정의하고, 상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 ZN-포트와 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 ZP-포트는 서로 연결되어 ZNF-포트를 정의할 수 있다. In one embodiment, the second generation current conveyor comprises a first balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as a first BORRCC II); And a second balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as a second BORRCC II), wherein the first BORRCC II and the second BORRCC II current conveyor 2 BORRCC II each implement a rail-to-rail input / output through an upper differential input stage and a lower differential input stage commonly connected to the Y-port and the X-port, and the current applied by the bias voltage is connected to the Y- A core block for outputting a first driving voltage (P_DRV) and a second driving voltage (N_DRV) by mirroring based on a voltage of an X-port; And outputting a normal output current through a ZP port in response to the first driving voltage (P_DRV) and the second driving voltage (N_DRV), and outputting an inverted output current having a phase opposite to the normal output current to a ZN- Port and an X-port of the first BORRCC II define a YP-port and an XP-port, respectively, and the Y-port and the X-port of the second BORRCC II define a Y- Ports of the first BORRCC II and the ZN-ports of the second BORRCC II define a ZPF-port, and the ZN-port of the first BORRCC II defines the ZN- -Port and the ZP-port of the second BORRCCII can be connected to define a ZNF-port.

일실시예에서, 상기 콘트롤러는, 피충전체에 따라 2차측 출력전압을 가변 조정하기 위해 USB 케이블을 통해 상기 피충전체에서 제공되는 DP 신호 및 DM 신호 각각을 측정하는 상측 FBDRRCCⅡ 및 하측 FBDRRCCⅡ를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the controller further includes an upper FBDR RCC II and a lower FBDR RCC II for measuring the DP signal and the DM signal, respectively, provided from the whole object via a USB cable to variably adjust the secondary output voltage according to the entire object .

일실시예에서, 상기 상측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가되고, 상기 상측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DP-저항(RDP)의 일단이 연결되고 DP-저항(RDP)의 타단은 DP 신호가 연결되고, 상기 상측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결되고, 상기 상측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO1 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결되고, 상기 상측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO1 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결될 수 있다. In one embodiment, the common mode voltage VCM is applied to the YP-port and the YN- port of the upper FBDRRCC II, one end of the DP resistor RDP is connected to the XP-port of the upper FBDRRCC II, Resistor RXN is connected to the XN- port of the upper FBDRRCCII and the other end of the XN-resistor RXN is connected to the secondary ground voltage GND2, The ZP-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZPO1 terminal and the common mode voltage VCM is connected to the ZP-resistor RZP. The ZN-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZNO1 terminal and the ZN- The common mode voltage VCM can be connected.

일실시예에서, 상기 하측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가되고, 상기 하측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DM-저항(RDM)의 일단이 연결되고 DM-저항(RDM)의 타단은 DM 신호가 연결되고, 상기 하측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결되고, 상기 하측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO2 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결되고, 상기 하측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO2 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결될 수 있다. In one embodiment, the common mode voltage VCM is applied to the YP-port and the YN- port of the lower FBDRRCC II, one end of the DM-resistor RDM is connected to the XP-port of the lower FBDRRCC II, One end of the XN resistor RXN is connected to the XN port of the lower FBDRRCC II and the other end of the XN resistor RXN is connected to the secondary ground voltage GND2, The ZP-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZPO 2 terminal and the common mode voltage VCM is connected to the ZP-resistor RZP. The ZN-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZNO 2 terminal, The common mode voltage VCM can be connected.

일실시예에서, 상기 전원공급장치는, L과 R로 구성되고, 플러그와 브릿지 다이오드 사이에 연결되어, 상기 트랜스포머의 스위칭에 의해 발생하는 스위칭 노이즈가 EMI로 방사되는 것을 방지하는 EMI 필터(F0)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the power supply includes an EMI filter (F0) composed of L and R, connected between the plug and the bridge diode, for preventing switching noise generated by switching of the transformer from being radiated to EMI, As shown in FIG.

일실시예에서, 상기 전원공급장치는, 상기 1차권선의 양단에 연결되어 상기 트랜스포머 내에 존재하는 누설 인덕턴스에 의해 야기되는 스파크성 전압에 의한 스위치의 손상을 방지하는 전압 클램핑 스너버(F1)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the power supply comprises a voltage clamping snubber (F1) coupled to both ends of the primary winding to prevent damage to the switch due to sparking voltage caused by leakage inductance present in the transformer .

일실시예에서, 상기 전원공급장치는, 상기 1차권선의 타단 및 상기 3차권선의 타단에 연결되어, 1차측에 구비되는 스위치의 온/오프시 발생하는 역기전압에 의한 상기 스위치의 손상을 방지하는 RCD 스너버(F2)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the power supply device is connected to the other end of the primary winding and the other end of the tertiary winding to prevent damage to the switch due to a back electromotive voltage generated when a switch provided on the primary side is turned on / off And an RCD snubber (F2) for preventing the RCD snubber (F2).

이러한 전원공급장치에 의하면, 2차측 출력전압(VOUT)과 2차측 접지전압(GND2) 간의 차전압인 출력목표전압(VO)를 간단하게 구할 수 있으므로, 전원공급장치에서 포토-커플러를 생략할 수 있다. 전원공급장치에서 별도로 구비되는 포토-커플러를 생략할 수 있고, 트랜스포머의 2차측에서 모니터링하기 위한 별도의 회로를 생략할 수 있어, 전원공급장치의 제조 비용 등을 줄일 수 있다. 또한, USB 케이블을 통해 전달되는 DP 신호와 DM 신호를 측정하여 고속 충전기(quick-charger) 또는 별도의 추가 전압을 검출하여 2차측 출력전압(VOUT)을 가변 조정할 수 있다. 또한, 2차측의 무부하 상태나 쇼트 상태를 1차측에서 모니터링하므로써 무부하 상태일 때 딥 슬립 및 웨이크-업(deep sleep & wake-up) 기능을 사용하여 무부하시 대기전력을 최소화할 수 있다. 또한, 쇼트 상태를 확인할 수 있으므로 화재나 과열에 의한 2차측에 연결된 전가기기의 파손을 방지할 수 있어 안전 기능을 부여할 수 있다. According to such a power supply device, since the output target voltage VO which is a difference voltage between the secondary side output voltage VOUT and the secondary side ground voltage GND2 can be simply obtained, it is possible to omit the photo- have. A photo-coupler provided separately from the power supply unit can be omitted, and a separate circuit for monitoring at the secondary side of the transformer can be omitted, thereby reducing the manufacturing cost of the power supply unit. In addition, DP signal and DM signal transmitted through a USB cable can be measured, and a quick-charger or a separate additional voltage can be detected to variably adjust the secondary side output voltage VOUT. In addition, by monitoring the no-load state or the short state of the secondary side from the primary side, it is possible to minimize the stand-by power when no load is applied by using the deep sleep & wake-up function in a no-load state. In addition, since the state of the short circuit can be confirmed, it is possible to prevent the breakdown of the transformer connected to the secondary side due to fire or overheating, thereby providing a safety function.

도 1은 바이어스 회로 블록을 나타내는 심볼이다.
도 2는 바이어스 회로 블록의 회로도이다.
도 3은 바이어스 회로 블록에서 생성된 정상바이어스전압들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 바이어스 회로 블록에서 생성된 반전바이어스전압들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 코어 블록을 나타내는 심볼이다.
도 6은 2세대 전류 컨베이어의 드라이버들 중 제1 출력 드라이버를 나타내는 심볼이다.
도 7은 제1 출력 드라이버의 회로도이다.
도 8은 전류 컨베이어의 드라이버들 중 제2 출력 드라이버를 나타내는 심볼이다.
도 9는 전류 컨베이어의 드라이버들 중 제2 출력 드라이버의 회로도이다.
도 10은 전류 컨베이어의 드라이버들 중 드라이빙 블록을 나타내는 심볼이다.
도 11은 드라이빙 블록의 회로도이다.
도 12는 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, BORRCCⅡ)를 나타내는 심볼이다.
도 13은 공통모드전압 공급기를 설명하기 위한 구성도이다.
도 14는 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, FBDRRCCⅡ)의 구현을 설명하기 위한 심볼이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어를 설명하기 위한 회로도이다.
도 16은 레일-투-레일 입력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 17은 전류 미러들에 대응하는 드레인-소스간 전압 대비 드레인 전류 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 18은 도 15에 도시된 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어의 입출력 파형을 설명하기 위한 그래프이다.
도 19는 제1 드라이버에 구비되는 MP10 및 MN10의 전류 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 20은 2세대 전류 컨베이어의 특징을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 21은 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전압-전류 변환기를 구성한 구성도이다.
도 22는 도 21에 도시된 전압-전류 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 23은 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전압 증폭기를 구성한 구성도이다.
도 24는 도 23에 도시된 전압 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25는 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전류-전압 변환기를 구성한 구성도이다.
도 26은 도 25에 도시된 전류-전압 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전류 증폭기를 구성한 구성도이다.
도 28은 도 27에 도시된 전류 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 29는 2개의 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 FBDRRCCⅡ를 구성한 구성도이다.
도 30은 FBDRRCCⅡ의 심볼을 나타낸다.
도 31은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전압-전류 변환기를 구성한 구성도이다.
도 32는 도 31에 도시된 완전 차동 전압-전류 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 33은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전압 증폭기를 구성한 구성도이다.
도 34는 도 33에 도시된 완전 차동 전압 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 35는 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전류-전압 변환기를 구성한 구성도이다.
도 36은 도 35에 도시된 완전 차동 전류-전압 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 37은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전류 증폭기를 구성한 구성도이다.
도 38은 도 37에 도시된 완전 차동 전류 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 40은 1차측 접지전압과 2차측 접지전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 도 39에 도시된 콘트롤러에 내장되어 2차측 출력전압(VOUT)과 2차측 접지전압(GND2)을 근거로 출력목표전압(VO)을 산출하는 FBDRRCCⅡ를 도시한 구성도이다.
도 42는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 43은 도 42에 도시된 콘트롤러에 내장되어 가변하는 출력전압이 출력되도록 DP 신호와 DM 신호를 측정하는 FBDRRCCⅡ들을 도시한 구성도이다.
도 44는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 45는 도 44에 도시된 전원공급장치의 구동 방법을 이용한 설명하기 위한 흐름도이다.
도 46은 도 44에 도시된 SMPS의 딥 슬립 및 웨이크-업 기능에 의한 소비전력을 설명하기 위한 파형도이다.
1 is a diagram showing a bias circuit block.
2 is a circuit diagram of a bias circuit block.
3 is a graph for explaining normal bias voltages generated in the bias circuit block.
4 is a graph for explaining the reverse bias voltages generated in the bias circuit block.
5 is a symbol representing a core block.
6 is a symbol representing the first output driver among the drivers of the second generation current conveyor.
7 is a circuit diagram of the first output driver.
8 is a symbol representing the second output driver among the drivers of the current conveyor.
9 is a circuit diagram of the second output driver among the drivers of the current conveyor.
10 is a symbol representing a driving block among the drivers of the current conveyor.
11 is a circuit diagram of the driving block.
12 is a symbol representing a balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as BORRCC II).
13 is a configuration diagram for explaining a common mode voltage supply.
14 is a diagram for explaining an implementation of a fully balanced differential rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as FBDRRCC II).
15 is a circuit diagram for explaining a balanced output rail-to-rail second generation current conveyor according to an embodiment of the present invention.
16 is a graph for explaining the rail-to-rail input.
17 is a graph for explaining drain-current versus drain-to-source voltage characteristics corresponding to current mirrors.
18 is a graph for explaining the input / output waveform of the second output current-to-rail current conveyor of FIG. 15;
19 is a graph for explaining current characteristics of the MP10 and MN10 provided in the first driver.
20 is an equivalent circuit diagram for explaining features of the second generation current conveyor.
21 is a configuration diagram of a voltage-current converter using BORRCCII according to the present invention.
22 is a graph for explaining the operation of the voltage-current converter shown in Fig.
23 is a configuration diagram of a voltage amplifier using BORRCC II according to the present invention.
24 is a graph for explaining the operation of the voltage amplifier shown in FIG.
25 is a configuration diagram of a current-voltage converter using BORRCCII according to the present invention.
26 is a graph for explaining the operation of the current-voltage converter shown in Fig.
27 is a configuration diagram of a current amplifier using BORRCC II according to the present invention.
FIG. 28 is a graph for explaining the operation of the current amplifier shown in FIG. 27; FIG.
FIG. 29 is a configuration diagram of FBDRRCC II using BORRCC II according to two inventions. FIG.
30 shows the symbols of FBDRRCCII.
31 is a configuration diagram of a fully differential voltage-current converter using FBDRRCC II according to the present invention.
FIG. 32 is a graph for explaining the operation of the fully differential voltage-current converter shown in FIG. 31; FIG.
33 is a configuration diagram of a fully differential voltage amplifier using FBDRRCC II according to the present invention.
34 is a graph for explaining the operation of the fully differential voltage amplifier shown in Fig.
FIG. 35 is a configuration diagram of a fully differential current-voltage converter using FBDRRCC II according to the present invention.
FIG. 36 is a graph for explaining the operation of the fully differential current-voltage converter shown in FIG.
37 is a configuration diagram of a fully differential current amplifier using FBDRRCC II according to the present invention.
FIG. 38 is a graph for explaining the operation of the fully differential current amplifier shown in FIG. 37; FIG.
39 is a circuit diagram illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
40 is a view for explaining the primary side ground voltage and the secondary side ground voltage.
FIG. 41 is a block diagram showing the FBDRRCC II which is built in the controller shown in FIG. 39 and calculates the output target voltage VO based on the secondary side output voltage VOUT and the secondary side ground voltage GND2.
FIG. 42 is a circuit diagram for explaining a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 43 is a configuration diagram showing FBDR RCCs II, which are built in the controller shown in FIG. 42 and measure a DP signal and a DM signal so that a variable output voltage is output.
44 is a circuit diagram for explaining a power supply device according to another embodiment of the present invention.
45 is a flowchart for explaining the method of driving the power supply apparatus shown in Fig.
46 is a waveform diagram for explaining power consumption by the deep sleep and wake-up function of the SMPS shown in Fig.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 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. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components 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. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 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. Also, unless otherwise defined, 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.

먼저, 본 명세서에서 언급되는 회로들의 명칭이나 심볼에 대해서 설명한다. First, the names and symbols of the circuits mentioned in this specification will be described.

도 1는 바이어스 회로 블록을 나타내는 심볼이다. 도 2은 바이어스 회로 블록의 회로도이다. 도 3은 바이어스 회로 블록에서 생성된 정상바이어스전압들을 설명하기 위한 그래프이다. 도 4는 바이어스 회로 블록에서 생성된 반전바이어스전압들을 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a diagram showing a bias circuit block. 2 is a circuit diagram of a bias circuit block. 3 is a graph for explaining normal bias voltages generated in the bias circuit block. 4 is a graph for explaining the reverse bias voltages generated in the bias circuit block.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 바이어스 회로 블록(BIAS)은 복수의 PMOS들과 복수의 NMOS들로 구성되고, 외부로부터 기준 전류(IREF)를 공급받아 PMOS에 바이어스 전압으로 공급되는 제1 정상바이어스전압(VBP0), 제2 정상바이어스전압(VBP1) 및 제3 정상바이어스전압(VBP2)를 생성하고, NMOS에 바이어스 전류로 공급되는 제1 반전바이어스전압(VBN0), 제2 반전바이어스전압(VBN1) 및 제3 반전바이어스전압(VBN2)를 생성한다. 1 to 4, the bias circuit block BIAS includes a plurality of PMOSs and a plurality of NMOSs. The bias circuit block BIAS receives a reference current IREF from the outside, A first normal bias voltage VBP0, a second normal bias voltage VBP1 and a third normal bias voltage VBP2 and supplies a first reverse bias voltage VBN0 and a second reverse bias voltage VBN2 supplied as a bias current to the NMOS VBN1 and the third reverse bias voltage VBN2.

본 실시예에서, 상대적으로 높은 전원전압인 VDD는 PMOS들에 인가되고, 상대적으로 낮은 전원전압인 VSS는 NMOS들에 인가된다. PMOS에서, 상대적으로 높은 전압에 연결된 단자를 소스, 제어전압이 인가되는 단자를 게이트, 나머지 단자를 드레인으로 칭한다. 또한, NMOS에서 상대적으로 낮은 전압에 연결된 단자를 소스, 제어전압이 인가되는 단자를 게이트, 나머지 단자를 드레인으로 칭한다. In this embodiment, VDD, which is a relatively high power supply voltage, is applied to the PMOSs, and VSS, which is a relatively low power supply voltage, is applied to the NMOSs. In the PMOS, a terminal connected to a relatively high voltage is referred to as a source, a terminal to which a control voltage is applied is referred to as a gate, and the remaining terminal is referred to as a drain. Also, a terminal connected to a relatively low voltage in the NMOS is referred to as a source, a terminal to which a control voltage is applied is referred to as a gate, and the remaining terminal is referred to as a drain.

MN0의 소스는 VSS에 연결되고, 게이트 및 드레인은 공통 연결되어 MN1의 소스에 연결된다. MN1의 소스는 MN0의 드레인에 연결되고, 게이트 및 드레인은 공통 연결되어 기준전류(IREF)가 인가되는 단자에 연결된다. MN2의 소스는 VSS에 연결되고, 게이트는 MN0의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN3의 소스에 연결된다. MN3의 소스는 MN2의 드레인에 연결되고, 게이트는 MN1의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP2의 드레인에 연결된다. MN4의 소스는 VSS에 연결되고, 게이트는 MN0 및 MN2 각각의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN5의 소스에 연결된다. MN5의 소스는 MN4의 드레인에 연결되고, 게이트는 MN1 및 MN3 각각의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP3의 드레인에 연결된다. The source of MN0 is connected to VSS, the gate and drain are connected in common and connected to the source of MN1. The source of MN1 is connected to the drain of MN0, and the gate and the drain are connected in common to a terminal to which reference current IREF is applied. The source of MN2 is connected to VSS, the gate is connected to the gate of MN0, and the drain is connected to the source of MN3. The source of MN3 is connected to the drain of MN2, the gate is connected to the gate of MN1, and the drain is connected to the drain of MP2. The source of MN4 is connected to VSS, the gate is connected to the gate of each of MN0 and MN2, and the drain is connected to the source of MN5. The source of MN5 is connected to the drain of MN4, the gate is connected to the gate of each of MN1 and MN3, and the drain is connected to the drain of MP3.

MP0의 소스는 VDD에 연결되고, 게이트는 MP1의 드레인에 연결되고, 드레인은 MP1의 소스에 연결된다. MP1의 소스는 MP0의 드레인에 연결되고, 게이트는 MP3의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP2의 소스에 연결된다. MP2의 소스는 MP1의 드레인 및 MP0의 게이트에 연결되고, 게이트 및 드레인은 공통 연결되어 MN3의 드레인에 연결된다. MP3의 소스는 VDD에 연결되고, 게이트는 MP1의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN5의 드레인에 연결된다. MP4의 소스는 VDD에 연결되고, 게이트는 MP0의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP5의 소스에 연결된다. MP5의 소스는 MP4의 드레인에 연결되고, 게이트는 MP3의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN8의 드레인에 연결된다. MP6의 소스는 VDD에 연결되고, 게이트는 MP0 및 MP4 각각의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP7의 소스에 연결된다. MP7의 소스는 MP6의 드레인에 연결되고, 게이트는 MP3 및 MP5 각각의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN9의 드레인에 연결된다. The source of MP0 is connected to VDD, the gate is connected to the drain of MP1, and the drain is connected to the source of MP1. The source of MP1 is connected to the drain of MP0, the gate is connected to the gate of MP3, and the drain is connected to the source of MP2. The source of MP2 is connected to the drain of MP1 and the gate of MP0, and the gate and the drain are commonly connected to the drain of MN3. The source of MP3 is connected to VDD, the gate is connected to the gate of MP1, and the drain is connected to the drain of MN5. The source of MP4 is connected to VDD, the gate is connected to the gate of MP0, and the drain is connected to the source of MP5. The source of MP5 is connected to the drain of MP4, the gate is connected to the gate of MP3, and the drain is connected to the drain of MN8. The source of MP6 is connected to VDD, the gate is connected to the gate of each of MP0 and MP4, and the drain is connected to the source of MP7. The source of MP7 is connected to the drain of MP6, the gate is connected to the gate of each of MP3 and MP5, and the drain is connected to the drain of MN9.

여기서, MP0, MP4, MP6 각각의 게이트를 통해 제1 정상바이어스전압(VBP0)이 생성되고, MP1, MP3, MP5 및 MP7 각각의 게이트를 통해 제2 정상바이어스전압(VBP1)이 생성되고, MP2의 게이트를 통해 제3 정상바이어스전압(VBP2)이 생성된다. Here, a first normal bias voltage VBP0 is generated through the gates of MP0, MP4 and MP6, a second normal bias voltage VBP1 is generated through the gates of MP1, MP3, MP5 and MP7, A third normal bias voltage VBP2 is generated through the gate.

MN6의 소스는 VSS에 연결되고, 게이트는 MN7의 드레인에 연결되고, 드레인은 MN7의 소스에 연결된다. MN7의 소스는 MN6의 드레인에 연결되고, 게이트는 MN9의 게이트에 연결되고, 드레인은 MN8의 소스 및 MN6의 게이트에 연결된다. MN8의 드레인 및 게이트는 공통 연결되어 MP5의 드레인에 연결되고, 소스는 MN7의 드레인에 연결된다. MN9의 소스는 VSS에 연결되고, 게이트는 MN7의 게이트에 연결되고, 드레인은 MP7의 드레인에 연결된다. The source of MN6 is connected to VSS, the gate is connected to the drain of MN7, and the drain is connected to the source of MN7. The source of MN7 is connected to the drain of MN6, the gate is connected to the gate of MN9, and the drain is connected to the source of MN8 and the gate of MN6. The drain and gate of MN8 are connected in common to the drain of MP5, and the source is connected to the drain of MN7. The source of MN9 is connected to VSS, the gate is connected to the gate of MN7, and the drain is connected to the drain of MP7.

여기서, MN6의 게이트를 통해 제1 반전바이어스전압(VBN0)이 생성되고, MN7 및 MN9의 게이트를 통해 제2 반전바이어스전압(VBN1)이 생성되고, MN8의 게이트를 통해 제3 반전바이어스전압(VBN2)이 생성된다. Here, a first reverse bias voltage VBN0 is generated through the gate of MN6, a second reverse bias voltage VBN1 is generated through the gates of MN7 and MN9, and a third reverse bias voltage VBN2 ) Is generated.

PMOS의 바이어스 전압으로 인가되는 정상바이어스전압(VBP), 즉 제1 정상바이어스전압(VBP0), 제2 정상바이어스전압(VBP1) 및 제3 정상바이어스전압(VBP2)은 실제 회로 설계에서는 정밀하게 설정되지만, 아래와 같은 수식 1에 의해 개략적으로 생성될 수 있다. The normal bias voltage VBP applied to the bias voltage of the PMOS, that is, the first normal bias voltage VBP0, the second normal bias voltage VBP1, and the third normal bias voltage VBP2 are precisely set in the actual circuit design , And can be roughly generated by Equation 1 as follows.

[수식 1][Equation 1]

VBP0 = VDD - (Vthp * 1)VBP0 = VDD - (Vthp * 1)

VBP1 = VDD - (Vthp * 2)VBP1 = VDD - (Vthp * 2)

VBP2 = VDD - (Vthp * 3)VBP2 = VDD - (Vthp * 3)

여기서, Vthp는 PMOS의 문턱전압(threshold voltage)으로 0.5V ~ 0.8V정도로 가정한다. Here, it is assumed that Vthp is about 0.5V to 0.8V as a threshold voltage of the PMOS.

여기서, Vthp는 PMOS의 문턱전압(threshold voltage)으로 0.5V ~ 0.8V정도로 가정한다. Here, it is assumed that Vthp is about 0.5V to 0.8V as a threshold voltage of the PMOS.

바이어스 회로 블록(BIAS)에서 생성된 제1 정상바이어스전압(VBP0), 제2 정상바이어스전압(VBP1) 및 제3 정상바이어스전압(VBP2)은 도 3에 도시된 바와 같다. The first normal bias voltage VBP0, the second normal bias voltage VBP1 and the third normal bias voltage VBP2 generated in the bias circuit block BIAS are as shown in FIG.

한편, NMOS의 바이어스 전압으로 인가되는 반전바이어스전압(VBN), 즉 제1 반전바이어스전압(VBN0), 제2 반전바이어스전압(VBN1) 및 제3 반전바이어스전압(VBN2)은 실제 회로 설계에서는 정밀하게 설정되지만, 아래와 같은 수식 2에 의해 개략적으로 생성될 수 있다. On the other hand, the reverse bias voltage VBN applied to the bias voltage of the NMOS, that is, the first reverse bias voltage VBN0, the second reverse bias voltage VBN1, and the third reverse bias voltage VBN2, But it can be roughly generated by the following Equation (2).

[수식 2][Equation 2]

VBN0 = VSS(0V) + (Vthn * 1)VBN0 = VSS (0V) + (Vthn * 1)

VBN1 = VSS(0V) + (Vthn * 2)VBN1 = VSS (0V) + (Vthn * 2)

VBN2 = VSS(0V) + (Vthn * 3)VBN2 = VSS (0V) + (Vthn * 3)

여기서, Vthn은 NMOS의 문턱전압(threshold voltage)으로 0.4V ~ 0.7V정도로 가정한다.Here, it is assumed that Vthn is about 0.4V to 0.7V as a threshold voltage of the NMOS.

바이어스 회로 블록(BIAS)에서 생성된 제1 반전바이어스전압(VBN0), 제2 반전바이어스전압(VBN1) 및 제3 반전바이어스전압(VBN2)은 도 4에 도시된 바와 같다. The first inverted bias voltage VBN0, the second inverted bias voltage VBN1 and the third inverted bias voltage VBN2 generated in the bias circuit block BIAS are as shown in FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 정상바이어스전압(VBP0), 제2 정상바이어스전압(VBP1) 및 제3 정상바이어스전압(VBP2)의 순으로 전압의 크기는 작아지고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 반전바이어스전압(VBN0), 제2 반전바이어스전압(VBN1) 및 제3 반전바이어스전압(VBN2)의 순으로 전압의 크기는 커진다. As shown in Fig. 3, the magnitude of the voltage in the order of the first normal bias voltage VBP0, the second normal bias voltage VBP1, and the third normal bias voltage VBP2 becomes smaller, Likewise, the magnitude of the voltage increases in the order of the first reverse bias voltage VBN0, the second reverse bias voltage VBN1, and the third reverse bias voltage VBN2.

본 실시예에서, 기준전류(IREF)의 크기는 수 uA ~ 수십 uA정도를 사용하고, 모든 PMOS의 게이트 면적을 생성하는 채널 폭 및 채널 길이는 동일하고, 모든 NMOS의 게이트 면적을 생성하는 채널 폭 및 채널 길이는 동일하다. 통상적으로 PMOS와 NMOS의 채널 길이를 동일하게 할 경우, PMOS의 채널 폭은 NMOS의 채널 폭보다 약 3배 이상을 선정한다. 나머지 PMOS 게이트 면적에 비해서 MP3의 채널 길이가 약 4배 내지 6배 정도 길다. 나머지 NMOS 게이트 면적에 비해서 MN9의 채널 길이가 약 4배 내지 6배 정도 길다. In this embodiment, the reference current IREF is about several uA to several tens uA, and the channel width and the channel length for generating the gate area of all the PMOSs are the same, and the channel width And the channel length are the same. Generally, when the channel lengths of the PMOS and the NMOS are made the same, the channel width of the PMOS is selected to be about three times or more than the channel width of the NMOS. The channel length of MP3 is about 4 to 6 times longer than the remaining PMOS gate area. The channel length of MN9 is about 4 to 6 times longer than the remaining NMOS gate area.

도 5는 코어 블록을 나타내는 심볼이다. 5 is a symbol representing a core block.

도 5에 도시된 바와 같이, 코어 블록(CORE)은 레일-투-레일(Rail-to-rail) 입력 스테이지와 AB급 드라이버(AB class driver)의 게이트 전압을 출력하는 기능을 갖는다. As shown in FIG. 5, the core block CORE has a function of outputting a gate voltage of a rail-to-rail input stage and an AB class driver.

코어 블록(CORE)은 OTA(operational transconductance amplifier) 또는 연산 증폭기(Op-Amp)로 설계될 수도 있다. 두 증폭 회로 모두 입력의 차이를 증폭하여 출력하는 회로로서, 큰 전압 이득(예를 들어, 수천 내지 수만)과 높은 입력 저항값(resistance)을 갖는다. The core block (CORE) may be designed as an operational transconductance amplifier (OTA) or an operational amplifier (Op-Amp). Both amplification circuits are circuits that amplify and output the difference of the input, and have a large voltage gain (for example, several thousands to tens of thousands) and a high input resistance.

OTA의 경우, 용량성 부하(capacitive load)를 구동할 때 이상적인 전압 제어된 전류원(ideal voltage controlled current source)에 가까운 형태가 되므로 높은 출력저항이 바람직한 특성이 된다. In the case of OTA, when the capacitive load is driven, the output voltage becomes close to an ideal voltage controlled current source, so a high output resistance is a desirable characteristic.

한편, Op-Amp는 저항성 부하(resistive load)를 구동하기 위해서는 출력 저항값이 낮아야만 부하 효과(loading effect)를 피할 수 있다. 이러한 출력 저항값을 매우 낮게 설계하여 전압 제어된 전압원(voltage controlled voltage source)와 같이 동작하도록 한 회로이다. On the other hand, in order to drive a resistive load, the output resistance of the Op-Amp must be low to avoid a loading effect. This output resistance is designed to be very low and operate as a voltage controlled voltage source.

도 6는 2세대 전류 컨베이어의 드라이버들 중 제1 출력 드라이버(D0)를 나타내는 심볼이다. 도 7은 제1 출력 드라이버(D0)의 회로도이다. 6 is a symbol representing the first output driver D0 among the drivers of the second generation current conveyor. 7 is a circuit diagram of the first output driver D0.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 출력 드라이버(D0)는 전압 피드백용 정상출력 전압 버퍼를 갖는다. Referring to Figs. 6 and 7, the first output driver D0 has a normal output voltage buffer for voltage feedback.

제1 출력 드라이버(D0)는 직렬 연결된 MP10 및 MN10으로 구성된다. MP10는 VDD가 인가되는 소스, 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN10는 VSS가 인가되는 소스, 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. The first output driver D0 is composed of a series-connected MP10 and MN10. MP10 has a source to which VDD is applied, a gate to which the first driving voltage (P_DRV) is applied, a drain of MN10, and a drain connected to the X-port. MN10 has a source to which VSS is applied, a gate to which the second driving voltage N_DRV is applied, and a drain connected to the drain of MP10 and a X-port.

도 8는 전류 컨베이어의 드라이버들 중 제2 출력 드라이버(D1)를 나타내는 심볼이다. 도 9은 제2 출력 드라이버(D1)의 회로도이다. 8 is a symbol representing the second output driver D1 among the drivers of the current conveyor. 9 is a circuit diagram of the second output driver D1.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 출력 드라이버(D1)는 전압 피드백용 정상출력 전압 버퍼 및 ZP-포트를 갖는다. Referring to Figs. 8 and 9, the second output driver D1 has a normal output voltage buffer for voltage feedback and a ZP-port.

제2 출력 드라이버(D1)는 직렬 연결된 MP10 및 MN10 및 직렬 연결된 MP11 및 MN11를 구성된다. The second output driver D1 constitutes the MP10 and MN10 connected in series and the MP11 and MN11 connected in series.

MP10는 VDD가 인가되는 소스, 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN10의 소스 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN10는 VSS가 인가되는 소스, 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다.MP10 has a source to which VDD is applied, a gate to which the first driving voltage P_DRV is applied, a source of MN10, and a drain connected to the X-port. MN10 has a source to which VSS is applied, a gate to which the second driving voltage N_DRV is applied, and a drain connected to the drain of MP10 and a X-port.

MP11는 VDD가 인가되는 소스, MP10의 게이트에 공통 연결되어 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN11의 소스 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN11는 VSS가 인가되는 소스, MN10의 게이트에 공통 연결되어 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP11의 드레인 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다.MP11 has a source to which VDD is applied, a gate commonly connected to the gate of MP10 to which a first driving voltage P_DRV is applied, a source of MN11, and a drain connected to the ZP-port. MN11 has a source to which VSS is applied, a gate commonly connected to the gate of MN10 and to which the second driving voltage N_DRV is applied, and a drain connected to the drain and ZP-port of MP11.

도 10는 전류 컨베이어의 드라이버들 중 드라이빙 블록(D2)를 나타내는 심볼이다. 도 11은 드라이빙 블록(D2)의 회로도이다.10 is a symbol representing the driving block D2 among the drivers of the current conveyor. 11 is a circuit diagram of the driving block D2.

도 10 및 도 11을 참조하면, 드라이빙 블록(D2)는 전압 피드백용 정상출력 전압 버퍼, ZP-포트 및 ZN-포트를 갖는다. Referring to Figs. 10 and 11, the driving block D2 has a normal output voltage buffer for voltage feedback, a ZP-port, and a ZN-port.

드라이빙 블록(D2)은 MP10, MN10, MP11, MN11, MP12, MN12, MP13, MN13, MP14 및 MN14로 구성된다. The driving block D2 is composed of MP10, MN10, MP11, MN11, MP12, MN12, MP13, MN13, MP14 and MN14.

MP10는 VDD가 인가되는 소스, 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN10의 소스 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN10는 VSS가 인가되는 소스, 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다.MP10 has a source to which VDD is applied, a gate to which the first driving voltage P_DRV is applied, a source of MN10, and a drain connected to the X-port. MN10 has a source to which VSS is applied, a gate to which the second driving voltage N_DRV is applied, and a drain connected to the drain of MP10 and a X-port.

MP11는 VDD가 인가되는 소스, MP10의 게이트에 공통 연결되어 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN11의 소스 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN11는 VSS가 인가되는 소스, MN10의 게이트에 공통 연결되어 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP11의 드레인 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다.MP11 has a source to which VDD is applied, a gate commonly connected to the gate of MP10 to which a first driving voltage P_DRV is applied, a source of MN11, and a drain connected to the ZP-port. MN11 has a source to which VSS is applied, a gate commonly connected to the gate of MN10 and to which the second driving voltage N_DRV is applied, and a drain connected to the drain and ZP-port of MP11.

MP12는 VDD가 인가되는 소스, MP10의 게이트에 공통 연결되어 제1 구동전압(P_DRV)이 인가되는 게이트, MN13의 소스에 연결된 드레인을 갖는다. MN12는 VSS가 인가되는 소스, MN10의 게이트에 공통 연결되어 제2 구동전압(N_DRV)이 인가되는 게이트, 및 MP13의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. MP12 has a source to which VDD is applied, a gate commonly connected to the gate of MP10 to which a first driving voltage P_DRV is applied, and a drain connected to the source of MN13. MN12 has a source to which VSS is applied, a gate commonly connected to the gate of MN10 to which a second driving voltage N_DRV is applied, and a source connected to the drain of MP13.

MP13은 VDD가 인가되는 소스, 공통 연결되어 MN12의 소스에 연결된 게이트 및 드레인을 갖는다. MN13은 VSS가 인가되는 소스, 공통 연결되어 MP12의 드레인에 연결된 소스 및 게이트를 갖는다. MP13 has a source to which VDD is applied, a gate connected to a source of MN12 in common and a drain. MN13 has a source to which VSS is applied, a source connected in common to the drain of MP12, and a gate.

MP14는 VDD가 인가되는 소스, MP13의 게이트에 연결된 게이트 및 ZN-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN14는 VSS가 인가되는 소스, MN13의 게이트에 연결된 게이트, ZN-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MP14 has a source to which VDD is applied, a gate connected to the gate of MP13, and a drain connected to the ZN-port. MN14 has a source to which VSS is applied, a gate connected to the gate of MN13, and a drain connected to the ZN-port.

도 12는 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(Balanced Output Rail-to-rail Current Conveyor )(이하, BORRCCⅡ)를 나타내는 심볼이다. 12 is a symbol representing a balanced output rail-to-rail current conveyor (hereinafter referred to as BORRCC II).

도 12에 도시된 바와 같이, 코어 블록(CORE)과 드라이빙 블록(D2)을 직렬 연결하는 방식으로 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(BORRCCⅡ)를 구현한다. As shown in FIG. 12, a balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (BORRCCII) is implemented by connecting the core block CORE and the driving block D2 in series.

도 13는 공통모드전압 공급기를 설명하기 위한 구성도이다. 13 is a configuration diagram for explaining a common mode voltage supply.

도 13에 도시된 바와 같이, 공통모드전압 공급기(Common Mode Voltage Generator, VCM Generator)는 코어 블록(CORE)과 제1 출력 드라이버(D0)가 조합된 형태의 기능 블록을 포함한다. As shown in FIG. 13, the common mode voltage generator (VCM Generator) includes a functional block of a combination of a core block (CORE) and a first output driver (D0).

VDD와 GND 사이에 직렬로 연결된 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 비율로 기준전압(Vref)이 생성되어 코어 블록(CORE)의 Y-포트에 인가된다. 코어 블록(CORE)의 Y-포트에 기준전압(Vref)이 인가되면, 해당 전압과 동일한 전압을 출력하는 X-포트를 통해 출력 임피던스가 매우 낮은 이상적인 공통모드전압(common mode voltage, VCM)이 생성된다. The reference voltage Vref is generated at a ratio of the first resistor R1 and the second resistor R2 connected in series between VDD and GND and applied to the Y-port of the core block CORE. When the reference voltage Vref is applied to the Y-port of the core block CORE, an ideal common mode voltage (VCM) having a very low output impedance is generated through the X-port outputting the same voltage do.

도 14는 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(Fully Balanced Differential Rail-to-rail Current conveyor )(이하, FBDRRCCⅡ)의 구현을 설명하기 위한 심볼이다. FIG. 14 is a diagram for explaining an implementation of a fully balanced differential rail-to-rail current conveyor (hereinafter referred to as FBDRRCC II).

도 14를 참조하면, 두 개의 BORRCCⅡ가 상측 및 하측에 배치되어 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, FBDRRCCⅡ)를 정의한다. Referring to FIG. 14, two BORRCC IIs are arranged on the upper and lower sides to define a fully balanced differential rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as FBDRRCC II).

상측에 배치된 BORRCCⅡ의 Y-포트는 FBDRRCCⅡ의 YP-포트를 정의하고, 상측에 배치된 BORRCCⅡ의 X-포트는 FBDRRCCⅡ의 XP-포트를 정의하고, 하측에 배치된 BORRCCⅡ의 Y-포트는 FBDRRCCⅡ의 YN-포트를 정의하고, 하측에 배치된 BORRCCⅡ의 X-포트는 FBDRRCCⅡ의 XN-포트를 정의한다. The Y-port of BORRCC II arranged on the upper side defines the YP port of FBDRRCC II, the X-port of BORRCC II arranged on the upper side defines the XP-port of FBDRRCC II, and the Y port of BORRCC II arranged on the lower side defines FBDRRCC II Port, and the X-port of BORRCC II located on the lower side defines the XN-port of FBDRRCC II.

상측에 배치된 BORRCCⅡ의 ZP-포트과 하측에 배치된 BORRCCⅡ의 ZN-포트는 서로 연결되어 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트를 정의한다. 상측에 배치된 BORRCCⅡ의 ZN-포트와 하측에 배치된 BORRCCⅡ의 ZP-포트는 서로 연결되어 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트를 정의한다. The ZP-port of BORRCC II located on the upper side and the ZN-port of BORRCC II disposed on the lower side are connected to each other to define the ZP-port of FBDRRCC II. The ZN-port of BORRCC II located on the upper side and the ZP-port of BORRCC II disposed on the lower side are connected to each other to define the ZN-port of FBDRRCC II.

FBDRRCCⅡ의 ZP-포트와 ZN-포트는 상측 BORRCCⅡ와 하측 BORRCCⅡ 각각의 입력 포트의 전압 또는 전류에 대한 차동 성분만을 출력한다. The ZP-port and ZN-port of the FBDRRCC II output only the differential components of the voltage or current of the input ports of the upper BORRCC II and the lower BORRCC II, respectively.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어를 설명하기 위한 회로도이다. 15 is a circuit diagram for explaining a balanced output rail-to-rail second generation current conveyor according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(Balanced Output Rail-to-rail Current Conveyor )는 코어 블록(CORE) 및 드라이빙 블록(D2)를 포함한다. Referring to FIG. 15, a balanced output rail-to-rail current conveyor according to an embodiment of the present invention includes a core block and a driving block D2 do.

코어 블록(CORE)은 상측 차동 입력단(110), 하측 차동 입력단(120), 상측 전류 미러단(130), 하측 전류 미러단(140), 스위칭단(150), 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)를 포함하고, 바이어스 회로 블록(도 1 및 도 2에 도시됨)으로부터 PMOS 소자들의 바이어스 전압으로서 VBP0, VBP1 및 VBP2를 인가받고, NMOS 소자들의 바이어스 전압으로서 VBN0, VBN1 및 VBN2를 인가받는다. 도 15에 도시된 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어에서 바이어스 회로 블록에 대한 도시는 생략되었다. The core block CORE includes an upper differential input terminal 110, a lower differential input terminal 120, an upper current mirror stage 130, a lower current mirror stage 140, a switching stage 150, a first capacitor C1, 2 capacitor C2 and receives VBP0, VBP1 and VBP2 as the bias voltages of the PMOS devices from the bias circuit block (shown in Figs. 1 and 2), VBN0, VBN1 and VBN2 as bias voltages of the NMOS devices . The illustration of the bias circuit block in the balanced output rail-to-rail second generation current conveyor shown in Fig. 15 has been omitted.

코어 블록(CORE)은 Y-포트 및 X-포트에 공통 연결된 상측 차동 입력단(110) 및 하측 차동 입력단(120)을 통해 레일-투-레일 입출력을 구현하고, Y-포트의 전압과 X-포트의 전압을 근거로 바이어스 전압에 의해 인가되는 전류를 미러링하여 제1 구동전압(P_DRV) 및 제2 구동전압(N_DRV)을 드라이빙 블록(D2)에 출력한다. The core block CORE implements a rail-to-rail input / output through an upper differential input stage 110 and a lower differential input stage 120 that are commonly connected to the Y-port and the X-port, And outputs the first driving voltage P_DRV and the second driving voltage N_DRV to the driving block D2 by mirroring the current applied by the bias voltage based on the voltage of the driving voltage V_DRV.

상측 차동 입력단(110)은 직렬 연결된 MP0 및 MP1와 병렬 연결된 MP2 및 MP3로 구성된다. MP0은 VDD가 인가되는 소스, VBP0가 인가되는 게이트, MP1의 소스에 연결된 드레인을 갖는다. MP1은 MP0의 드레인에 연결된 소스, VBP1가 인가되는 게이트, MP2의 소스 및 MP3의 소스에 연결된 드레인을 갖는다. MP2은 MP1의 드레인에 연결된 소스, Y-포트에 연결된 게이트, 하측 전류 미러단(140)에 연결된 드레인을 갖는다. MP3은 MP1의 드레인에 연결된 소스, X-포트에 연결된 게이트, 하측 전류 미러단(140)에 연결된 드레인을 갖는다. MP2 및 MP3가 입력을 담당하며 Y-포트의 전압과 X-포트의 전압을 비교하여 보다 낮은 전압이 입력된 게이트쪽으로 바이어스 전압에 의해 인가되는 전류(tail current)(Ip)를 흘려 주는 역할을 수행한다. 여기서, 동작 가능한 입력 신호 전압(Common mode voltage)의 범위는, VDD를 약 3.3V로 가정할 경우, 2.5V 내지 0V 정도이다. The upper differential input stage 110 is composed of MP2 and MP3 connected in parallel with MP0 and MP1 connected in series. MP0 has a source to which VDD is applied, a gate to which VBP0 is applied, and a drain connected to the source of MP1. MP1 has a source connected to the drain of MP0, a gate to which VBP1 is applied, a source of MP2 and a drain connected to the source of MP3. MP2 has a source coupled to the drain of MP1, a gate coupled to the Y-port, and a drain coupled to the lower current mirror stage 140. MP3 has a source coupled to the drain of MP1, a gate coupled to the X-port, and a drain coupled to the lower current mirror stage 140. MP2 and MP3 are responsible for input, and compare the voltage of the Y-port with the voltage of the X-port to flow the tail current (Ip) applied by the bias voltage to the gate to which the lower voltage is input do. Here, the range of the operable input signal voltage (common mode voltage) is about 2.5V to 0V when VDD is assumed to be about 3.3V.

하측 차동 입력단(120)은 직렬 연결된 MN0 및 MN1와 병렬 연결된 MN2 및 MN3로 구성된다. MN0은 MN1의 소스에 연결된 드레인, VBN0가 인가되는 게이트, VSS가 인가되는 소스를 갖는다. MN1은 MN2의 소스 및 MN3의 소스에 연결된 드레인, VBN1가 인가되는 게이트, MN0의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. MN2은 상측 전류 미러단(130)에 연결된 드레인, Y-포트에 연결된 게이트, MN1의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. MN3은 상측 전류 미러단(130)에 연결된 드레인, X-포트에 연결된 게이트, MN1의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. MN2 및 MN3가 입력을 담당하며 Y-포트의 전압과 X-포트의 전압을 비교하여 보다 높은 전압이 입력된 게이트쪽으로 바이어스 전압에 의해 인가되는 전류(In)를 흘려 주는 역할을 수행한다. 여기서, 동작 가능한 입력 신호 전압(Common mode voltage)의 범위는, VDD를 약 3.3V로 가정할 경우, 0.7V 내지 3.3V 정도가 된다.The lower differential input stage 120 consists of MN0 and MN1 connected in series and MN2 and MN3 connected in parallel. MN0 has a drain connected to the source of MN1, a gate to which VBN0 is applied, and a source to which VSS is applied. MN1 has a source connected to the source of MN2 and a drain connected to the source of MN3, a gate to which VBN1 is applied, and a source connected to the drain of MN0. MN2 has a drain coupled to the upper current mirror stage 130, a gate coupled to the Y-port, and a source coupled to the drain of MN1. MN3 has a drain connected to the upper current mirror stage 130, a gate connected to the X-port, and a source connected to the drain of MN1. MN2 and MN3 take charge of the input, and compare the voltage of the Y-port with the voltage of the X-port to flow the current (In) applied by the bias voltage toward the input gate. Here, the range of the operable input signal voltage (common mode voltage) is about 0.7V to 3.3V when VDD is assumed to be about 3.3V.

전류 컨베이어의 입력 스테이지로서 상측 차동 입력단(110) 및 하측 차동 입력단(120)이 배치되므로 레일-투-레일 입력(rail-to-rail input)을 구현할 수 있다. 즉, 전원이 3.3V일 때 입력 전압(Common Mode Voltage)의 범위가 전원 전압(VDD)의 범위 모두를 커버하도록 전류(tail current)(Ip, In)을 흘려 줄 수 있다. 이러한 입력 전압의 범위를 표현하면 도 16과 같다. Since the upper differential input stage 110 and the lower differential input stage 120 are disposed as an input stage of the current conveyor, a rail-to-rail input can be realized. That is, the current (Ip, In) can be supplied so that the range of the input voltage (Common Mode Voltage) covers the entire range of the power supply voltage (VDD) when the power source is 3.3V. The range of the input voltage is shown in FIG.

도 16은 레일-투-레일 입력을 설명하기 위한 그래프이다. 16 is a graph for explaining the rail-to-rail input.

도 16에 도시된 바와 같이, 레일-투-레일 입력은 입력되는 신호의 범위를 0V~VDD를 모두 커버하게 됨으로 기존의 회로가 상측의 입력 또는 하측의 입력을 받는 경우에 비해서 보다 넓은 범위의 입력 전압에 대해서 동작하는 장점을 갖는다. As shown in FIG. 16, the rail-to-rail input covers a range of the input signal from 0 V to VDD, so that a wider range of inputs is obtained when the conventional circuit receives the upper input or the lower input It has the advantage of operating on voltage.

도 15를 다시 참조하면, 상측 전류 미러단(130)는 MP4, MP5, MP6 및 MP7로 구성되어 전류 미러를 정의한다. MP4는 VDD가 인가되는 소스, MP5의 드레인 및 MP6의 게이트에 연결된 게이트, MP5의 소스에 연결된 드레인을 갖는다. 또한, MP4의 드레인은 하측 차동 입력단(120)의 MN3의 소스에 연결된다. MP5는 MP4의 드레인에 연결된 소스, MP7의 게이트에 연결된 게이트, MP4의 게이트에 연결된 드레인을 갖는다. 또한, MP5의 소스는 하측 차동 입력단(120)의 MN3의 소스에 연결된다. MP6은 VDD가 인가되는 소스, MP5의 드레인 및 MP4의 게이트에 연결된 게이트, MP7의 소스에 연결된 드레인을 갖는다. 또한, MP6의 드레인은 하측 차동 입력단(120)의 MN2의 소스에 연결된다. MP7은 MP6의 드레인에 연결된 소스, MP5의 게이트에 연결된 게이트, 드라이빙 블록(D2) 및 스위칭단(150)에 연결된 드레인을 갖는다. 여기서, VBP1 전압으로 MP5 및 MP7이 바이어싱되며, MP4와 MP6의 바이어스 전압은 MP5의 드레인 전압이 인가되는 회로적 특징을 갖는다. Referring back to FIG. 15, the upper current mirror stage 130 consists of MP4, MP5, MP6, and MP7 to define a current mirror. MP4 has a source to which VDD is applied, a drain of MP5, a gate connected to the gate of MP6, and a drain connected to the source of MP5. Further, the drain of MP4 is connected to the source of MN3 of the lower differential input terminal 120. [ MP5 has a source connected to the drain of MP4, a gate connected to the gate of MP7, and a drain connected to the gate of MP4. Further, the source of MP5 is connected to the source of MN3 of the lower differential input stage 120. [ MP6 has a source to which VDD is applied, a drain of MP5, a gate connected to the gate of MP4, and a drain connected to the source of MP7. Further, the drain of MP6 is connected to the source of MN2 of the lower differential input terminal 120. [ MP7 has a source connected to the drain of MP6, a gate connected to the gate of MP5, a driving block D2 and a drain connected to the switching stage 150. Here, MP5 and MP7 are biased with VBP1 voltage, and the bias voltage between MP4 and MP6 has a circuit characteristic in which a drain voltage of MP5 is applied.

MP4의 게이트 면적과 MP6의 게이트 면적이 같고, MP5의 게이트 면적과 MP7의 게이트 면적이 같다면, MP6 및 MP7을 통해 흐르는 전류는 MP4 및 MP5을 통해 흐르는 전류와 같다. 이때, MP5의 포화전압(saturation voltage)은 MP4의 문턱전압(Threshold voltage, Vth)보다 높아지고, 이로 인하여 MP7의 드레인에 전류가 공급된다. 따라서, 동작 가능한 전압의 범위가 일반적인 구조의 전류 미러 보다 넓어지는 특징을 갖는다. If the gate area of MP4 is equal to the gate area of MP6, and the gate area of MP5 is equal to the gate area of MP7, the current flowing through MP6 and MP7 is the same as the current flowing through MP4 and MP5. At this time, the saturation voltage of MP5 is higher than the threshold voltage (Vth) of MP4, thereby supplying current to the drain of MP7. Therefore, the range of the operable voltage is wider than the current mirror of the general structure.

이때, 하측 차동 입력단(120)의 입력 전압의 차이에 의해 전류가 각각 MP4 및 MP6의 드레인에 서로 다른 값으로 인가되면, MP7를 통해 흐르는 최종 출력전류(I(MP7))는 VBP1에 의한 바이어스 전류±@IN의 전류로 결정된다. 여기서, @는 전류 컨베이어의 입력 스테이지인 상측 차동 입력단(110) 및 하측 차동 입력단(120)으로부터 구해지는 입력 전압의 차이값에 대한 전류(In)의 비율이다. At this time, if the current is applied to the drains of MP4 and MP6 at different values due to the difference of the input voltages of the lower differential input terminal 120, the final output current I (MP7) flowing through the MP7 becomes the bias current It is determined by the current of ± @ IN. Here, @ denotes a ratio of a current (In) to a difference value of the input voltage obtained from the upper differential input terminal 110 and the lower differential input terminal 120, which are the input stages of the current conveyor.

하측 전류 미러단(140)는 MN4, MN5, MN6 및 MN7로 구성되어 전류 미러를 정의한다. MN4는 MN5의 소스에 연결된 드레인, MN6의 게이트에 연결된 게이트, VSS가 인가되는 소스를 갖는다. 또한, MN4의 드레인은 상측 차동 입력단(110)의 MP3의 소스에 연결된다. MN5는 스위칭단(150)에 연결된 드레인, MN7의 게이트에 연결된 게이트, MN4의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. 또한, MN5의 소스는 상측 차동 입력단(110)의 MP2의 소스에 연결된다. MN6은 MN7의 소스에 연결된 드레인, MN4의 게이트에 연결된 게이트, VSS가 인가되는 소스를 갖는다. MN7은 스위칭단(150)에 연결된 드레인, MN5의 게이트에 연결된 게이트, MN6의 드레인에 연결된 소스를 갖는다. 또한, MN7의 드레인은 상측 차동 입력단(110)의 MP2의 소스에 연결된다. 여기서, VBN1 전압으로 MN5 및 MN7이 바이어싱되며, MN4와 MN6의 바이어스 전압은 MN5의 소스 전압이 인가되는 회로적 특징을 갖는다. The lower current mirror stage 140 consists of MN4, MN5, MN6 and MN7 to define a current mirror. MN4 has a drain connected to the source of MN5, a gate connected to the gate of MN6, and a source to which VSS is applied. Further, the drain of MN4 is connected to the source of the MP3 of the upper differential input stage 110. [ MN5 has a drain connected to the switching stage 150, a gate connected to the gate of MN7, and a source connected to the drain of MN4. Further, the source of MN5 is connected to the source of MP2 of the upper differential input stage 110. [ MN6 has a drain connected to the source of MN7, a gate connected to the gate of MN4, and a source to which VSS is applied. MN7 has a drain connected to the switching node 150, a gate connected to the gate of MN5, and a source connected to the drain of MN6. Further, the drain of MN7 is connected to the source of MP2 of the upper differential input stage 110. [ Here, MN5 and MN7 are biased with a VBN1 voltage, and bias voltages of MN4 and MN6 have a circuit characteristic in which a source voltage of MN5 is applied.

MN4의 게이트 면적과 MN6의 게이트 면적이 같고, MN5의 게이트 면적과 MN7의 게이트 면적이 같다면, MN6 및 MN7을 통해 흐르는 전류는 MN4 및 MN5을 통해 흐르는 전류와 같다. 이때, MN5의 포화전압은 MN4의 문턱전압(Vth)보다 높아지고, 이로 인하여 MN7의 소스에 전류가 공급된다. 따라서, 동작 가능한 전압의 범위가 일반적인 구조의 전류 미러 보다 넓어지는 특징을 갖는다. If the gate area of MN4 is equal to the gate area of MN6 and the gate area of MN5 is equal to the gate area of MN7, the current flowing through MN6 and MN7 is the same as the current flowing through MN4 and MN5. At this time, the saturation voltage of MN5 becomes higher than the threshold voltage (Vth) of MN4, thereby supplying current to the source of MN7. Therefore, the range of the operable voltage is wider than the current mirror of the general structure.

이때, 상측 차동 입력단(110)의 입력 전압의 차이에 의해 전류가 각각 MN4 및 MN6의 소스에 서로 다른 값으로 인가되면, MN7을 통해 흐르는 최종 출력전류(I(MN7))는 VBN1에 의한 바이어스 전류±@IP의 전류로 결정된다. 여기서, @는 전류 컨베이어의 입력 스테이지인 상측 차동 입력단(110) 및 하측 차동 입력단(120)으로부터 구해지는 입력 전압의 차이값에 대한 전류(Ip)의 비율이다. At this time, if the current is applied to the sources of MN4 and MN6 at different values due to the difference of the input voltages of the upper differential input terminal 110, the final output current I (MN7) flowing through MN7 becomes equal to the bias current It is determined by the current of ± @ IP. Here, @ denotes the ratio of the current Ip to the difference value of the input voltage obtained from the upper differential input terminal 110 and the lower differential input terminal 120, which are the input stages of the current conveyor.

본 실시예에서, 상측 전류 미러단(130) 및 하측 전류 미러단(140)은 하이-컴플리언스(High-compliance) 전류 미러를 채용한다. In this embodiment, the upper current mirror stage 130 and the lower current mirror stage 140 employ a High-compliance current mirror.

도 17은 전류 미러들에 대응하는 드레인-소스간 전압 대비 드레인 전류 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 17 is a graph for explaining drain-current versus drain-to-source voltage characteristics corresponding to current mirrors.

도 17을 참조하면, 하이-컴플라이언스 전류 미러는 기존의 트리플 캐소드(Triple Cascode), 레귤레이티드 캐소드(Regulated Cascode), 윌슨 캐소드(Willson) 방식 등에 비해서 Vds(드레인-소스간 전압)의 폭이 넓다. 따라서, 커런트 소스로 폭넓은 전압 스윙(wide voltage swing)이 가능하다. Referring to FIG. 17, the high-compliance current mirror has a wide Vds (drain-source voltage) in comparison with conventional triple cascode, regulated cathode, Wilson cathode method, . Thus, a wide voltage swing with a current source is possible.

또한, 하이-컴플라이언스 전류 미러는 종래의 구조인 단순한 방식에 비해 Vds에 대한 Id(드레인 전류)의 변화량이 작다.In addition, the variation of Id (drain current) with respect to Vds is smaller than that of a simple scheme which is a conventional structure of the high-compliance current mirror.

도 15를 다시 참조하면, 제1 캐패시터(C1)의 일단은 상측 전류 미러단(130)의 MP6과 MP7간의 노드에 연결되고, 제2 캐패시터(C2)의 일단은 하측 전류 미러단(140)의 MN6과 MN7간의 노드에 연결된다. 제1 캐패시터(C1)의 타단과 제2 캐패시터(C2)의 타단은 공통 연결되어 X-포트에 연결된다. 15, one end of the first capacitor C1 is connected to a node between MP6 and MP7 of the upper current mirror stage 130, and one end of the second capacitor C2 is connected to a node between the MP6 and the MP7 of the lower current mirror stage 130 And is connected to a node between MN6 and MN7. The other end of the first capacitor C1 and the other end of the second capacitor C2 are connected in common to the X-port.

제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)는, 코어 블록(CORE)이 OTA AMP로 동작되는 경우에 대비하여, 위상(Phase) 마진을 제공하기 위해 삽입된 주파수 안정화 캐패시터이다. The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are frequency stabilized capacitors inserted to provide a phase margin in case the core block CORE is operated with OTA AMP.

스위칭단(150)은 MP8 및 MN8로 구성된 CMOS 트랜스미션 게이트(transmission gate)와 MP9 및 MN9로 구성된 CMOS 트랜스미션 게이트를 포함하고, 상측 전류 미러단(130) 및 하측 전류 미러단(140) 사이에 배치된다. VBN2, VBP2로 바이어싱된 MP8, MN8, MP9 및 MN9의 소스와 드레인간의 전압차로 인하여, 스위칭단(150)은 Class- AB 증폭 구조를 갖는 드라이버 형태를 갖는다. The switching stage 150 includes a CMOS transmission gate composed of MP8 and MN8 and a CMOS transmission gate composed of MP9 and MN9 and is disposed between the upper current mirror stage 130 and the lower current mirror stage 140 . Due to the voltage difference between the source and the drain of MP8, MN8, MP9 and MN9 biased with VBN2 and VBP2, the switching stage 150 has a driver type with a Class AB amplification structure.

상측 전류 미러단(130)과 하측 전류 미러단(140)의 전류 미러 구조로 인하여, 스위칭단(150)은 출력 전압의 폭이 공급 전압 모두를 커버할 수 있게 되는 레일-투-레일 출력(rail-to-rail output) 구조를 갖는다. Due to the current mirror structure of the upper current mirror stage 130 and the lower current mirror stage 140, the switching stage 150 has a rail-to-rail output (rail) in which the width of the output voltage is able to cover all of the supply voltage -to-rail output) structure.

도 18은 도 15에 도시된 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어의 입출력 파형을 설명하기 위한 그래프이다. 특히, Y-포트에 인가되는 전압 입력 신호 또는 ZP-포트를 통해 출력되는 전압 출력 신호, 제1 구동전압(P_DRV) 및 제2 구동전압(N_DRV)에 대한 개략적인 파형이 도시된다. 18 is a graph for explaining the input / output waveform of the second output current-to-rail current conveyor of FIG. 15; In particular, a schematic waveform for the voltage input signal applied to the Y-port or the voltage output signal outputted through the ZP-port, the first driving voltage P_DRV and the second driving voltage N_DRV is shown.

도 18에 도시된 바와 같이, A구간에서, 제2 구동전압(N_DRV)에 의해 도 15에 도시된 NMOS인 MN10, MN11 및 MN12는 약하게 구동되지만 거의 차단(cut-off) 상태로 유지된다. 하지만, 제1 구동전압(P_DRV)은 도 15에 도시된 PMOS인 MP10, MP11 및 MP12를 구동하여 ZP-포트의 전압을 제어한다. As shown in FIG. 18, in the section A, the NMOSs MN10, MN11 and MN12 shown in FIG. 15 are driven weakly but kept in a cut-off state by the second driving voltage N_DRV. However, the first driving voltage P_DRV controls the voltage of the ZP-port by driving the PMOSs MP10, MP11 and MP12 shown in FIG.

B구간에서, 제1 구동전압(P_DRV)에 의해 도 15에 도시된 PMOS인 MP10, MP11 및 MP12는 약하게 구동되지만 거의 차단(cut-off) 상태로 유지된다. 하지만, 제2 구동전압(N_DRV)은 도 15에 도시된 NMOS인 MN10, MN11 및 MN12를 구동하여 ZP-포트의 전압을 제어한다. In the section B, the PMOSs MP10, MP11 and MP12 shown in FIG. 15 are driven weakly but kept in a cut-off state by the first driving voltage P_DRV. However, the second driving voltage N_DRV controls the voltage of the ZP-port by driving the NMOSs MN10, MN11 and MN12 shown in FIG.

상기한 A구간의 신호 구동이나 B구간의 신호 구동은 Class-AB 드라이버의 전형적인 구동 전압 파형이다. The signal driving of the section A or the signal driving of the section B is a typical driving voltage waveform of the class AB driver.

도 15를 다시 참조하면, 드라이빙 블록(D2)는 제1 드라이버(210), 제2 드라이버(220), 제3 드라이버(230), 제4 드라이버(240) 및 제5 드라이버(250)를 포함하고, 상기 제1 구동전압(P_DRV) 및 상기 제2 구동전압(N_DRV)에 응답하여 정상출력전류를 ZP-포트를 통해 출력하고, 반전출력전류를 ZN-포트를 통해 출력한다. Referring again to FIG. 15, the driving block D2 includes a first driver 210, a second driver 220, a third driver 230, a fourth driver 240, and a fifth driver 250 Port through the ZP-port in response to the first driving voltage P_DRV and the second driving voltage N_DRV, and outputs the inverted output current through the ZN-port.

제1 드라이버(210)는 직렬 연결된 MP10 및 MN10으로 구성된다. MP10는 VDD가 인가되는 소스, 상측 전류 미러단(130)에 연결된 게이트, 및 MN10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN10는 VSS가 인가되는 소스, 하측 전류 미러단(140)에 연결된 게이트, 및 MP10의 드레인 및 X-포트에 연결된 드레인을 갖는다. 제1 드라이버(210)는 2세대 전류 컨베이어의 구조에 맞도록 입력 스테이지의 X-포트에 출력을 연결해 주는 역할을 수행한다. The first driver 210 is composed of the MP10 and the MN10 connected in series. MP10 has a source to which VDD is applied, a gate connected to the upper current mirror stage 130, and a drain connected to the drain and X-port of MN10. MN10 has a source to which VSS is applied, a gate connected to the lower current mirror stage 140, and a drain connected to the drain of the MP10 and an X-port. The first driver 210 serves to connect the output to the X-port of the input stage according to the structure of the second generation current conveyor.

도 19는 제1 드라이버에 구비되는 MP10 및 MN10의 전류 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 19 is a graph for explaining current characteristics of the MP10 and MN10 provided in the first driver.

도 19에 도시된 바와 같이, MP10의 출력전류(IMP)는 상측 전류 미러단(130)의 출력인 제1 구동전압(P_DRV)에 의해서 제어된다. 출력전류(IMP)가 +4J보다 큰 구간에서 MP10는 선형 모드(linear mode)로 동작하고, +4J보다 작은 구간에서 MP10는 비선형적 특징을 가지며, -4J 이하의 구간에서 MP10는 컷-오프(cut-off)되어 더 이상 전류 구동을 하지 못하는 특성을 갖는다. 여기서, J는 구동하는 MOSFET의 영입력전류(Quiescent Current)로서 대기 모드 전류(즉, 대기 상태에서 동작 전에 흐르는 전류의 값)을 의미한다. 각각 드라이버 MOS의 게이트 전압이 문턱 전압을 지나 선형 동작 모드에 도달하기 전까지의 바이어스 전압에 대한 구간을 ±4J 정도의 구간으로 정의하여 AB급 드라이버(Class AB driver)를 설계한다. As shown in FIG. 19, the output current I MP of the MP 10 is controlled by the first driving voltage P_DRV, which is the output of the upper current mirror stage 130. In the section where the output current (I MP ) is larger than +4J, the MP10 operates in the linear mode. In the section smaller than +4J, the MP10 has the nonlinear characteristic. (cut-off), and the current can not be driven any more. Here, J is the quiescent current of the driven MOSFET, which means the standby mode current (i.e., the value of the current flowing before the operation in the standby state). AB driver (Class AB driver) is designed by defining a section with respect to the bias voltage until the gate voltage of the driver MOS exceeds the threshold voltage and reaches the linear operation mode in a period of about 4J.

한편, MN10의 출력전류(IMN)는 하측 전류 미러단(140)의 출력인 제2 구동전압(N_DRV)에 의해서 제어된다. 출력전류(IMN)가 -4J보다 작은 구간에서 MN10는 선형 모드(linear mode)로 동작하고, -4J보다 큰 구간에서 MN10는 비선형적 특징을 가지며, +4J 이상의 구간에서 MN10는 컷-오프(cut-off)되어 더 이상 전류 구동을 하지 못하는 특성을 갖는다. On the other hand, the output current I MN of the MN 10 is controlled by the second driving voltage N_DRV, which is the output of the lower current mirror stage 140. In the section where the output current I MN is smaller than -4 J, the MN 10 operates in a linear mode. In the section larger than -4 J, the MN 10 has a nonlinear characteristic. In the section longer than + 4 J, cut-off) and the current can not be driven any more.

따라서, 신호가 없는 0전류 구간(즉, 무신호 구간)에서 MP10과 MN10의 전류값은 존재하지만 동작 모드에서 가장 작은 전류값을 갖게 되므로 이러한 출력 버퍼 스테이지(output buffer stage)를 AB급 스테이지(class AB stage)라고 한다. 이러한 기능을 갖는 드라이버를 AB급 드라이버(Class AB driver)라 한다. 또한 이러한 AB급 드라이버를 갖는 전류 컨베이어를 사용하여 무신호시의 소비 전류를 낮추고, 출력 드라이버의 크기를 응용에 맞도록 적절하게 조정하여 사용하며, 저전력 동작 특성 및 큰 전류의 구동을 가능하게 하는 장점을 갖게 된다. Therefore, since the current values of MP10 and MN10 are present in the zero current period (ie, the non-signal interval) in which there is no signal, they have the smallest current value in the operating mode. Therefore, this output buffer stage is referred to as AB class AB stage). A driver having such a function is referred to as an AB class driver. In addition, by using the current conveyor with AB class driver, it is possible to reduce the consumption current of the silent screen, adjust the size of the output driver appropriately to suit the application, and realize the low power operation characteristic and drive the large current .

도 15를 다시 참조하면, 제2 드라이버(220)는 제1 드라이버(210)의 구조와 동일하게 직렬 연결된 MP11 및 MN11으로 구성된다. MP11은 VDD가 인가되는 소스, 제1 드라이버(210)의 MP10의 게이트에 연결된 게이트, MN11의 드레인 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다. MN11은 VSS가 인가되는 소스, 하측 전류 미러단(140) 및 MN10의 게이트에 연결된 게이트, 및 MP11의 드레인 및 ZP-포트에 연결된 드레인을 갖는다. 제1 드라이버(210)가 상측 차동 입력단(110) 및 하측 차동 입력단(120)의 차동 입력 스테이지의 X-포트에 연결되는 것과 달리, 제2 드라이버(220)는 출력 구동을 위한 ZP-포트에 연결된다. Referring again to FIG. 15, the second driver 220 includes the MP11 and the MN11 connected in series in the same manner as the first driver 210. MP11 has a source to which VDD is applied, a gate connected to the gate of the MP10 of the first driver 210, and a drain connected to the drain of the MN11 and a ZP-port. MN11 has a source to which VSS is applied, a lower current mirror stage 140 and a gate connected to the gate of MN10, and a drain connected to the drain and ZP-port of MP11. Port of the differential input stage of the upper differential input stage 110 and the differential input stage of the lower differential input stage 120. The second driver 220 is connected to the ZP port for output driving do.

제3 드라이버(230)는 MP12 및 MN12로 구성된다. MP12의 게이트는 MP11의 게이트에 연결되고, MN12의 게이트는 MN11의 게이트에 연결된다. MP12의 소스에는 VDD가 인가되고, MN12의 소스에는 VSS가 인가된다. The third driver 230 is composed of MP12 and MN12. The gate of MP12 is connected to the gate of MP11, and the gate of MN12 is connected to the gate of MN11. VDD is applied to the source of MP12, and VSS is applied to the source of MN12.

제4 드라이버(240)는 MP13 및 MN13으로 구성된다. MP13의 드레인은 제3 드라이버(230)의 MN12의 드레인에 연결되고, MN13의 드레인은 제3 드라이버(203)의 MP12의 드레인에 연결된다. MP13의 소스에는 VDD가 인가되고, MN13의 소스에는 VSS가 인가된다. The fourth driver 240 is composed of MP13 and MN13. The drain of the MP13 is connected to the drain of the MN12 of the third driver 230 and the drain of the MN13 is connected to the drain of the MP12 of the third driver 203. [ VDD is applied to the source of MP13, and VSS is applied to the source of MN13.

제5 드라이버(250)는 MP14 및 MN14로 구성된다. MP14의 게이트는 MP13의 게이트, MP13의 드레인, 제3 드라이버(230)의 MN12의 드레인에 연결되고, MN14의 게이트는 MN13의 게이트, MN13의 드레인, 제3 드라이버(230)의 MP12의 드레인에 연결된다. MP14 소스에는 VDD가 인가되고, MN14 소스에는 VSS가 인가된다. MP14의 드레인 및 MN14의 드레인은 ZN-포트에 공통적으로 연결된다. The fifth driver 250 is composed of MP14 and MN14. The gate of the MP14 is connected to the gate of the MP13, the drain of the MP13, and the drain of the MN12 of the third driver 230. The gate of the MN14 is connected to the gate of the MN13, do. VDD is applied to the MP14 source, and VSS is applied to the source of the MN14. The drain of the MP14 and the drain of the MN14 are commonly connected to the ZN-port.

제3 드라이버(230) 및 제4 드라이버(240)은 제5 드라이버(250)의 ZN-포트를 구동하기 위한 반전 전류 미러(reverse current mirror) 구조를 갖는다. The third driver 230 and the fourth driver 240 have a reverse current mirror structure for driving the ZN-port of the fifth driver 250.

ZP-포트를 구동하는데 동작했던 PMOS와 동일한 전류를 MP12에 흐르게 하며, 이러한 전류가 MN13에 미러링되어 MN14를 구동한다. The same current as the PMOS that was used to drive the ZP-port flows in MP12, and this current is mirrored to MN13 to drive MN14.

또한, ZP-포트를 구동하는데 동작했던 NMOS와 동일한 전류를 MN12에 흐르게 하며, 이러한 전류가 MP13에 미러링되어 MP14를 구동한다. In addition, the same current as the NMOS that was used to drive the ZP-port flows in the MN 12, and this current is mirrored in the MP 13 to drive the MP 14.

이러한 반전 전류 미러를 통해 제5 드라이버(250)의 ZN-포트는 ZP-포트와 완전히 역상관계를 갖는 출력전류 또는 출력전압을 갖는다. Through this inversion current mirror, the ZN-port of the fifth driver 250 has an output current or output voltage that is completely in phase with the ZP-port.

상기한 동작을 위해, 제1 드라이버(210)), 제2 드라이버(220), 제3 드라이버(230), 제4 드라이버(240) 및 제5 드라이버(250)의 모든 PMOS는 동일한 게이트 면적을 갖도록 설계되고, NMOS 또한 동일한 게이트 면적을 갖도록 설계된다. 특히, 전류 미러의 정확한 동작을 위해서 PMOS들과 NMOS들 각각은 게이트 면적을 생성하는 채널의 폭과 길이를 모두 동일한 값을 사용하도록 설정될 수 있다. All the PMOSs of the first driver 210, the second driver 220, the third driver 230, the fourth driver 240 and the fifth driver 250 have the same gate area And the NMOS is also designed to have the same gate area. In particular, for correct operation of the current mirror, each of the PMOSs and NMOSs can be set to use the same value for both the width and the length of the channel generating the gate area.

상기 상측 차동 입력단(110) 내지 제5 드라이버(250)까지의 구성으로 완성된 블록은 'Balanced Output Rail-to-rail Current Conveyor '(BORRCCⅡ) 라고 정의한다. A block completed with the configuration from the upper differential input terminal 110 to the fifth driver 250 is defined as a 'balanced output rail-to-rail current converter' (BORRCCII).

상기한 BORRCCⅡ는 2세대 전류 컨베이어(CCⅡ)의 특징을 만족한다. The BORRCC II described above satisfies the features of the second generation current conveyor (CCII).

도 20은 2세대 전류 컨베이어의 특징을 설명하기 위한 등가 회로도이다. 20 is an equivalent circuit diagram for explaining features of the second generation current conveyor.

도 20을 참조하면, 2세대 전류 컨베이어(CCⅡ)는 X-포트의 로우 임피던스 입력과 Y-포트의 하이 임피던스 입력, 그리고 X-포트로 흐르는 전류(i0)가 100% 미러링되어, ZP-포트(또는 Z+ 포트))를 통한 정상전류출력과 ZN-포트(또는 Z- 포트)를 통한 반전전류출력을 모두 갖는다. 20, a second-generation current conveyor CCII is constructed by mirroring the low impedance input of the X-port, the high impedance input of the Y-port, and the current i0 flowing to the X-port 100% Or Z + port) and an inverting current output through the ZN-port (or Z-port).

즉, 2세대 전류 컨베이어는 임피던스 특성에 따라 Y-포트로부터 X-포트로 전압을 팔로워하고, 정극성인 경우 Z-포트는 X-포트의 전류 흐름 방향과 같은 방향으로 전류를 팔로워한다. 한편, 부극성인 경우 Z-포트는 X-포트의 전류 흐름 방향과 반대 방향으로 전류를 팔로워한다. That is, the second-generation current conveyor follows the voltage from the Y-port to the X-port according to the impedance characteristic, and if positive, the Z-port follows the current in the same direction as the current flow in the X-port. On the other hand, in the case of a negative electrode, the Z-port follows the current in the direction opposite to the current flow direction of the X-port.

또한, 2세대 전류 컨베이어는 아래의 표 1에서와 같이 임피던스 특성에 따라 Y-포트로부터 X―포트로 전압을 팔로워한다. In addition, the second-generation current conveyor follows the voltage from the Y-port to the X-port according to the impedance characteristics as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

따라서, Y-포트의 전류(IY), X-포트의 전압(VX), Z-포트의 전류(IZ)는 다음의 수식 3과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the current I Y of the Y -port, the voltage V X of the X -port, and the current I Z of the Z-port can be expressed by the following Equation 3.

[수식 3][Equation 3]

Figure pat00002
Figure pat00002

이하에서, 본 발명의 일실시예에 따른 BORRCCⅡ를 이용한 다양한 응용 회로들에 대해서 설명한다. Hereinafter, various application circuits using BORRCC II according to an embodiment of the present invention will be described.

도 21는 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전압-전류 변환기를 구성한 구성도이고, 도 22는 도 21에 도시된 전압-전류 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 21 is a configuration diagram of a voltage-current converter using BORRCC II according to the present invention, and FIG. 22 is a graph for explaining the operation of the voltage-current converter shown in FIG.

도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환기를 구현하기 위해, BORRCCⅡ의 X-포트에 공통모드전압(VCM)과 직렬로 X-저항(RX)을 연결한다. As shown in FIGS. 21 and 22, in order to implement a voltage-to-current converter for converting a voltage into a current, a common mode voltage (VCM) and an X-resistor (RX) are connected in series to the X-port of BORRCC II .

Y-포트로 입력전압(VIN)이 공급되면, 공급되는 입력전압(VIN)과 동일한 전압이 2세대 전류 커런트(CCⅡ) 공식에 의해서 X-포트로 출력된다. 즉, V(VIN)=V(X)과 같은 관계식으로 정의될 수 있다. When the input voltage (VIN) is supplied to the Y-port, the same voltage as the input voltage (VIN) is output to the X-port by the second generation current (CCII) formula. That is, V (VIN) = V (X).

공통모드전압(VCM)과 X-포트의 전압 차이가 X-저항(RX)에 의해 전류(ix)가 생성된다. 이러한 전류(ix)는 ZP-포트로는 iZPO의 전류가 미러링되며, ZN-포트로는 iZNO의 전류가 미러링된다. 따라서 입력전압(VIN)이 ZPO 및 ZNO와 같은 전류 출력으로 변환이 되는 회로가 된다. The voltage difference between the common mode voltage (VCM) and the X-port causes the current (ix) to be generated by the X-resistor (RX). This current (ix) is mirrored by the current of iZPO in the ZP-port and the current of iZNO is mirrored in the ZN-port. Therefore, the input voltage VIN is converted into a current output such as ZPO and ZNO.

즉, 아래 수식 4와 같은 관계식으로 전압이 전류로 전환된다. That is, the voltage is converted into the current in accordance with the following expression (4).

[수식 4][Equation 4]

I(ZPO) = VIN * (1/RX)I (ZPO) = VIN * (1 / RX)

I(ZNO) = -VIN * (1/RX)I (ZNO) = -VIN * (1 / RX)

입력전압(VIN)이 전류로 변환이 되는 값은 X-저항(RX)의 역수(1/RX)에 비례하는 관계식을 갖는다. 이러한 전압 입력과 전류 출력의 관계를 도시화하면 도 22와 같다. The value at which the input voltage VIN is converted into the current has a relation proportional to the reciprocal (1 / RX) of the X-resistor RX. The relationship between the voltage input and the current output is shown in FIG.

도 23는 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전압 증폭기를 구성한 구성도이고, 도 24는 도 23에 도시된 전압 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 23 is a configuration diagram of a voltage amplifier using BORRCC II according to the present invention, and FIG. 24 is a graph for explaining the operation of the voltage amplifier shown in FIG.

도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 전압을 증폭하는 전압 증폭기를 구현하기 위해, BORRCCⅡ의 Y-포트는 입력전압(VIN)이 인가되는 단자와 연결되고, BORRCCⅡ의 X-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 X-저항(RX)이 배치되고, BORRCCⅡ의 ZP-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZP-저항(RZP)이 배치되고 BORRCCⅡ의 ZN-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZN-저항(RZN)이 배치된다. 23 and 24, in order to implement a voltage amplifier for amplifying the voltage, the Y-port of BORRCC II is connected to the terminal to which the input voltage VIN is applied, and the X-port of BORRCC II and the common mode voltage (RX) is arranged between the terminals to which the common mode voltage (VCM) is applied and the ZP-resistor (RZP) is arranged between the terminals to which the common mode voltage (VCM) is applied and the ZP port of the BORRCCII, The ZN-resistor RZN is disposed between the port and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied.

전압입력포트인 Y-포트로 입력전압(VIN)이 공급되고, 공급되는 입력전압(VIN)과 동일한 전압이 전류로 전환되는 상기 전압-전류 변환기(Voltage to Current converter)의 특성을 이용하여 BORRCCⅡ의 ZP-포트 및 ZN-포트에 전압 이득(Voltage Gain)을 설정할 수 있는 ZP-저항(RZP) 및 ZN-저항(RZN)을 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 연결하면 전압 증폭기의 특성을 갖게 된다. The input voltage VIN is supplied to the Y-port which is a voltage input port and the voltage of the voltage-current converter to which the same voltage as the input voltage VIN is supplied is converted into a current, When the ZP-resistor (RZP) and ZN-resistor (RZN), which can set the voltage gain to the ZP-port and ZN- port, are connected between the terminals to which the common mode voltage (VCM) is applied, .

ZPO 단자와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자간에 ZP-저항(RZP)를 연결하고, ZNO 단자와 공통모드전압(VCM)간에 ZN-저항(RZN)을 연결하면 ZPO 단자와 ZNO 단자의 출력 전압은 아래의 수식 5와 같은 관계식을 갖는다. When the ZP-resistor (RZP) is connected between the ZPO terminal and the terminal to which the common mode voltage (VCM) is applied and the ZN-resistor (RZN) is connected between the ZNO terminal and the common mode voltage (VCM) The voltage has a relationship expressed by the following equation (5).

[수식 5][Equation 5]

V(ZPO) = VIN * (RZP/RX)V (ZPO) = VIN * (RZP / RX)

V(ZNO) = -VIN * (RZN/RX)V (ZNO) = -VIN * (RZN / RX)

Figure pat00003
따라서 ZPO 단자를 통한 출력 전압(V(ZPO))과 ZNO 단자를 통한 출력 전압(V(ZNO))는 입력전압(VIN)에 대해서 X-저항(RX)과 ZP-저항(RZP), X-저항(RX)과 ZN-저항(RZN)의 각각의 비율에 따라 전압 이득(또는 증폭율)이 설정됨을 알 수 있다. 이러한 특징을 도식화하면 도 24와 같다.
Figure pat00003
Therefore, the output voltage V (ZPO) through the ZPO terminal and the output voltage V (ZNO) through the ZNO terminal are the X-resistor RX and the ZP-resistor RZP for the input voltage VIN, It can be seen that the voltage gain (or the amplification factor) is set according to the ratio of each of the resistance RX and the resistance ZN-resistor RZN. This feature is illustrated in FIG.

도 25는 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전류-전압 변환기를 구성한 구성도이고, 도 26는 도 25에 도시된 전류-전압 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 25 is a configuration diagram of a current-voltage converter using BORRCC II according to the present invention, and FIG. 26 is a graph for explaining the operation of the current-voltage converter shown in FIG.

도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환기를 구현하기 위해, BORRCCⅡ의 Y-포트는 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자와 연결되고, BORRCCⅡ의 X-포트는 입력전류(IIN)가 인가되는 단자와 연결되고, BORRCCⅡ의 ZP-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZP-저항(RZP)이 배치되고 BORRCCⅡ의 ZN-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZN-저항(RZN)이 배치된다. 25 and 26, the Y-port of BORRCC II is connected to the terminal to which the common mode voltage (VCM) is applied, and the BORRCC II X- Port is connected to the terminal to which the input current IIN is applied and the ZP-resistor RZP is arranged between the ZP port of the BORRCC II and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied and the ZN- The ZN-resistor RZN is disposed between the terminals to which the voltage VCM is applied.

BORRCCⅡ의 Y-포트에 공통모드전압(VCM)이 연결된 상태에서 BORRCCⅡ의 X-포트로 입력전류(IIN)가 공급되면, 공급되는 입력전류(IIN)와 동일한 전류가 2세대 전류 컨베이어(CCⅡ) 공식에 의해서 ZP-포트 및 ZN-포트로 출력된다. 즉, I(ZPO) = I(X), I(ZNO) = -I(X)와 같은 관계식으로 정의될 수 있다. When the input current (IIN) is supplied to the X-port of the BORRCC II while the common mode voltage (VCM) is connected to the Y-port of the BORRCC II, the current equal to the input current IIN is supplied to the second generation current conveyor To the ZP-port and the ZN-port. That is, I (ZPO) = I (X) and I (ZNO) = -I (X).

이때, ZPO 단자와 공통모드전압(VCM)가 인가되는 단자 사이에 ZP-저항(RZP)를 연결하면, V(ZPO)는 I(ZPO)와 RZP의 곱의 값을 갖는다. 반대로 ZNO 단자와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZN-저항(RZN)을 연결하면, V(ZNO)는 I(ZNO)와 RZN의 곱의 값을 갖는다. 이때, I(ZNO)와 I(ZPO)는 값은 갖지만 부호가 다른 역상의 전류값을 갖는다. At this time, when the ZP-resistor RZP is connected between the ZPO terminal and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied, V (ZPO) has a product of I (ZPO) and RZP. Conversely, when the ZN-resistor RZN is connected between the ZNO terminal and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied, V (ZNO) has a product of I (ZNO) and RZN. At this time, I (ZNO) and I (ZPO) have current values of opposite phases having different values but different signs.

따라서 입력전류(IIN)가 ZPO 단자를 통한 출력 전압(V(ZPO)) 및 ZNO 단자를 통한 출력 전압(V(ZNO))와 같은 전압의 출력으로 변환되는 회로가 된다. 즉, 아래 수식 6과 같은 관계식으로 전압이 전류로 전환된다. Therefore, the input current IIN is converted into an output of a voltage such as an output voltage V (ZPO) through the ZPO terminal and an output voltage V (ZNO) through the ZNO terminal. That is, the voltage is converted into the current in accordance with the following equation (6).

[수식 6][Equation 6]

V(ZPO) = IIN * RZPV (ZPO) = IIN * RZP

V(ZNO) = -IIN * RZNV (ZNO) = - IIN * RZN

이러한 특징을 도식화하면 도 26과 같다. Such a characteristic is illustrated in FIG. 26.

도 27는 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 전류 증폭기(Current Amplifier)를 구성한 구성도이고, 도 28는 도 27에 도시된 전류 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 27 is a configuration diagram of a current amplifier using BORRCC II according to the present invention, and FIG. 28 is a graph for explaining the operation of the current amplifier shown in FIG.

도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 전류를 증폭하는 전류 증폭기를 구현하기 위해, BORRCCⅡ의 Y-포트에 입력전류(IIN)가 인가되는 단자를 연결하고, Y-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 Y-저항(RY)을 연결하고, BORRCCⅡ의 X-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 직렬로 X-저항(RX)를 연결하게 되면 Y-포트의 전압(V(Y))는 IIN*RY와 같은 관계식의 전압이 생성된다. 27 and 28, in order to implement a current amplifier for amplifying current, a terminal to which an input current IIN is applied is connected to a Y-port of BORRCC II, and a Y-port and a common mode voltage VCM When the Y-resistor RY is connected between the terminals to which the common mode voltage VCM is applied and the X-resistor RX is connected in series between the X-port of BORRCC II and the common mode voltage VCM, The voltage (V (Y)) of the transistor Q1 is expressed by the following equation: IIN * RY.

이러한 정도의 전압이 X-포트에 발생되고, 이러한 전압(V(X))은 X-저항(RX)에 의해 iX = V(X)/RX와 같은 전류 관계식이 형성된다. 이러한 전류(iX)는 iZPO와 iZNO로 각각 정상과 역상의 값으로 출력이 된다. This degree of voltage is generated in the X-port, and this voltage V (X) is formed by the X-resistor RX such that a current relationship such as iX = V (X) / RX is formed. This current (iX) is output as iZPO and iZNO with normal and reverse phase, respectively.

이때, X-포트의 전류(i(X))는 IIN * RY / RX와 같은 관계식으로 정의된다. At this time, the current (i (X)) of the X-port is defined by a relational expression such as IIN * RY / RX.

따라서, 전류 출력 I(ZPO)와 I(ZNO)는 수식 7과 같은 관계식으로 정의된다. Therefore, the current outputs I (ZPO) and I (ZNO) are defined by the following relational expressions.

[수식 7][Equation 7]

I(ZPO) = IIN * (RY/RX)I (ZPO) = IIN * (RY / RX)

I(ZNO) = -IIN * (RY/RX)I (ZNO) = - IIN * (RY / RX)

이러한 특징을 도식화하면 도 28와 같다.This characteristic is illustrated in FIG. 28.

도 29는 2개의 본 발명에 따른 BORRCCⅡ를 이용하여 FBDRRCCⅡ를 구성한 구성도이고, 도 30는 FBDRRCCⅡ의 심볼을 나타낸다. FIG. 29 is a configuration diagram of FBDRRCC II using BORRCC II according to two inventions, and FIG. 30 is a symbol of FBDRRCC II. FIG.

도 29 및 도 30를 참조하면, 두 개의 BORRCCⅡ가 배치되어 FBDRRCCⅡ를 정의한다. 즉, 상측 BORRCCⅡ의 ZP-포트와 하측 BORRCCⅡ의 ZN-포트가 서로 연결되어 FBDRRCCⅡ의 ZPF-포트를 정의한다. 또한, 상측 BORRCCⅡ의 ZN-포트와 하측 BORRCCⅡ의 ZP-포트가 서로 연결되어 FBDRRCCⅡ의 ZNF-포트를 정의한다. Referring to FIGS. 29 and 30, two BORRCC IIs are arranged to define FBDRRCC II. That is, the ZP-port of the upper BORRCC II and the ZN-port of the lower BORRCC II are connected to each other to define the ZPF-port of the FBDRRCC II. In addition, the ZN-port of the upper BORRCC II and the ZP-port of the lower BORRCC II are interconnected to define the ZNF-port of the FBDRRCC II.

FBDRRCCⅡ의 ZPF-포트와 ZNF-포트는 상측 BORRCCⅡ와 하측 BORRCCⅡ의 입력 포트의 전압 또는 전류에 대한 차동 성분만을 출력하는 기능을 갖는다. The ZPF-port and ZNF-port of the FBDRRCC II have a function of outputting only the differential component of the voltage or current of the input port of the upper BORRCC II and the lower BORRCC II.

YP-포트 및 YN-포트에 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자를 연결하고 XP-포트 및 XN-포트에 전류 입력을 연결하였을 경우, 다음과 같은 수식 8로 정리된다. When the terminal to which the common mode voltage (VCM) is applied is connected to the YP-port and the YN- port, and the current input is connected to the XP-port and the XN-port,

[수식 8][Equation 8]

Izppo = IxpIzppo = Ixp

Izpno = -IxpIzpno = -Ixp

Iznpo = IxnIznpo = Ixn

Iznno = -IxnIznno = -Ixn

Izpo = Izppo + IznnoIzpo = Izppo + Iznno

Izno = Izpno + IznpoIzno = Izpno + Iznpo

Izpo = Ixp - IznIzpo = Ixp - Izn

Izno = -(Izp - Izn)Izno = - (Izp - Izn)

ZPF-포트를 통해 출력되는 최종 출력전류는 XP-XN이고, ZNF-포트를 통해 출력되는 최종 출력전류는 -(XP-XN)이 된다. The final output current through the ZPF-port is XP-XN and the final output current through the ZNF-port is - (XP-XN).

따라서 입력전류의 차이 성분만을 출력하는 전류 컨베이어(current conveyor) 구조가 된다. Therefore, it becomes a current conveyor structure that outputs only the difference component of the input current.

도 31은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전압-전류 변환기(Fully Differential voltage to current converter)를 구성한 구성도이고, 도 32는 도 31에 도시된 완전 차동 전압-전류 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 31 is a configuration diagram of a fully differential voltage-to-current converter using FBDRRCC II according to the present invention, and FIG. 32 is a diagram illustrating the operation of the fully differential voltage-current converter shown in FIG. .

도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이, FBDRRCCⅡ의 XP-포트와 XN-포트 사이에 X-저항(RX)을 연결하여 완전 차동 전압-전류 변환기를 구현한다. As shown in FIGS. 31 and 32, a fully differential voltage-current converter is implemented by connecting an X-resistor (RX) between the XP-port and the XN-port of FBDRRCC II.

YP-포트로 입력전압(VINP)이 공급되고 YN-포트로 입력전압(VINN)이 공급되면, 입력전압(VINP)과 입력전압(VINN)의 차전압이 2세대 전류 커런트(CCⅡ) 공식에 의해서 XP-포트로 출력되고, 입력전압(VINN)과 입력전압(VINP)의 차전압이 2세대 전류 커런트(CCⅡ) 공식에 의해서 XN-포트로 출력된다. 즉, V(VINP-VINN)=V(XP)과 같은 관계식 및 V(VINN-VINP)=V(XN)과 같은 관계식으로 정의될 수 있다. When the input voltage VINP is supplied to the YP-port and the input voltage VINN is supplied to the YN-port, the difference voltage between the input voltage VINP and the input voltage VINN is calculated by the second generation current Port, and the difference voltage between the input voltage (VINN) and the input voltage (VINP) is output to the XN-port by the second generation current (CCII) formula. That is, a relation such as V (VINP-VINN) = V (XP) and V (VINN-VINP) = V (XN) can be defined.

XP-포트의 전압과 XN-포트의 전압 차이가 X-저항(RX)에 의해 전류(XP) 또는 전류(XN)가 생성된다. 이러한 전류(XP)는 ZPF-포트로 iZPO 만큼의 전류가 미러딩되며, ZNF-포트로 iZNO 만큼의 전류가 미러링된다. 따라서 입력전압(VINP) 및 입력전압(VINN)의 차전압이 ZPO 및 ZNO와 같은 전류 출력으로 변환이 되는 회로가 된다.The difference between the voltage of the XP-port and the voltage of the XN-port generates the current (XP) or the current (XN) by the X-resistor (RX). This current (XP) mirrors the current as much as iZPO to the ZPF-port, and the current as much as iZNO to the ZNF-port. Therefore, the difference voltage between the input voltage VINP and the input voltage VINN is converted into a current output such as ZPO and ZNO.

도 33은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전압 증폭기(Fully Differential Voltage Amplifier)를 구성한 구성도이고, 도 34는 도 33에 도시된 완전 차동 전압 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 33 is a configuration diagram of a fully differential voltage amplifier using FBDRRCC II according to the present invention, and FIG. 34 is a graph for explaining the operation of the fully differential voltage amplifier shown in FIG.

도 33 및 도 34에 도시된 바와 같이, FBDRRCCⅡ의 XP-포트와 XN-포트 사이에 X-저항(RX)을 연결하고, ZPF-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZP-저항(RZP)를 연결하고, ZNF-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 ZN-저항(RZN)을 연결하여 완전 차동 전압 증폭기를 구현한다. As shown in FIGS. 33 and 34, an X-resistor RX is connected between the XP-port and the XN-port of the FBDRRCC II, and a ZP-port is connected between the ZPF-port and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied. Connect the resistor (RZP) and connect the ZN-resistor (RZN) between the ZNF-port and the terminal to which the common mode voltage (VCM) is applied to implement a fully differential voltage amplifier.

도 35는 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전류-전압 변환기(Fully Differential Current to voltage converter)를 구성한 구성도이고, 도 36는 도 35에 도시된 완전 차동 전류-전압 변환기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 35 is a configuration diagram of a fully differential current-to-voltage converter using FBDRRCC II according to the present invention, and FIG. 36 is a diagram illustrating the operation of the fully differential current-voltage converter shown in FIG. .

도 35 및 도 36에 도시된 바와 같이, FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트 각각에 공통모드전압(VCM)을 인가하고, 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자와 ZPF-포트 사이에 ZP-저항(RZP)를 연결하고, 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자와 ZNF-포트 사이에 ZN-저항(RZN)을 연결하여 완전 차동 전류-전압 변환기를 구현한다. 35 and 36, the common mode voltage VCM is applied to each of the YP-port and the YN-port of the FBDRRCC II, and the ZP-port is connected between the terminal to which the common mode voltage VCM is applied and the ZPF- A fully differential current-to-voltage converter is implemented by connecting the resistor RZP and connecting the ZN-resistor RZN between the terminal to which the common mode voltage VCM is applied and the ZNF-port.

도 37은 본 발명에 따른 FBDRRCCⅡ를 이용하여 완전 차동 전류 증폭기(Fully Differential Current Amplifier)를 구성한 구성도이고, 도 38는 도 37에 도시된 완전 차동 전류 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 37 is a configuration diagram of a fully differential current amplifier using FBDRRCC II according to the present invention, and FIG. 38 is a graph for explaining the operation of the fully differential current amplifier shown in FIG.

도 37 및 도 38에 도시된 바와 같이, FBDRRCCⅡ의 YP-포트에 입력전류(IINP)를 인가하는 단자와 XN-포트에 공통모드전압(VCM)을 인가하는 단자 사이에 YP-저항(RYP)을 연결하고, FBDRRCCⅡ의 YN-포트에 입력전류(IINN)를 인가하는 단자와 XN-포트에 공통모드전압(VCM)을 인가하는 단자 사이에 YN-저항(RYN)을 연결하고, FBDRRCCⅡ의 XP-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 XP-저항(RXP)을 연결하고, FBDRRCCⅡ의 XN-포트와 공통모드전압(VCM)이 인가되는 단자 사이에 XN-저항(RXN)을 연결하여 완전 차동 전류 증폭기를 구현한다.As shown in FIGS. 37 and 38, a YP-resistor RYP is provided between the terminal for applying the input current IINP to the YP- port of the FBDRRCC II and the terminal for applying the common mode voltage VCM to the XN- Connect the YN-resistor (RYN) between the terminal for applying the input current (IINN) to the YN- port of FBDRRCC II and the terminal for applying the common mode voltage (VCM) to the XN- port, Resistor RXP is connected between the terminal to which the common mode voltage VCM is applied and the terminal to which the common mode voltage VCM is applied to the XN-port of the FBDRRCC II, Implement a fully differential current amplifier.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(BORRCCⅡ)의 블록을 구성하고, 두 개의 BORRCCⅡ를 이용하여 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(FBDRRCCⅡ)를 구성한다. As described above, according to the present invention, a block of a balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (BORRCCII) is constructed, and a full balanced differential rail-to- (FBDRRCCII).

상기한 FBDRRCCⅡ 회로는 다음과 같은 특징을 갖는다. The above-mentioned FBDRRCCII circuit has the following characteristics.

본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 단일 전원(single supply)으로 동작된다. The FBDR RCC II circuit according to this embodiment operates in a single supply.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 전압 입력 또는 전류 입력을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has a voltage input or a current input.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 전압 출력 또는 전류 출력을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has a voltage output or a current output.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 전압 또는 전류에 대하여 완전 차동(Fully differential) 입력과 출력을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has a fully differential input and output with respect to voltage or current.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로에서, 차동 전압 또는 차동 전류의 입력에 대한 공통모드전압(VCM)의 범위를 일반적으로 1/2VDD(여기서, VDD는 공급 전압(supply voltage))를 사용할 수 있으며, 응용에 따라 0V~VDD까지 다양하게 설정할 수 있다. In the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment, the common mode voltage (VCM) for the input of differential voltage or differential current is generally 1 / 2VDD (where VDD is the supply voltage) , And can be variously set from 0V to VDD depending on the application.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 전압 입력, 전압 출력에 대하여 레일-투-레일(rail-to-rail) 입출력(input/output) 기능을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has a rail-to-rail input / output function for a voltage input and a voltage output.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 차동 전압을 증폭하거나 차동 전류를 증폭하는 기능을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has a function of amplifying a differential voltage or amplifying a differential current.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 차동 전압을 전류로 변환하거나 차동 전류를 전압으로 변환하는 기능을 갖는다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to this embodiment has a function of converting a differential voltage into a current or a differential current into a voltage.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는, 전압 또는 전류의 출력의 경우, 1/2VDD를 기준으로 ZP-포트와 ZP-포트가 서로 대칭적인 구조로 역상(reverse phase)의 출력을 갖는 균형된 출력(balanced output) 기능을 갖는다. In the case of outputting a voltage or a current, the FBDR RCC II circuit according to this embodiment has a balanced output having a reverse phase output with a structure in which ZP-port and ZP-port are symmetrical with respect to 1/2 VDD, (balanced output) function.

또한, 본 실시예에 따른 FBDRRCCⅡ 회로는 공통모드 피드백(Common Mode Feed Back, CMFB) 회로를 별도로 사용하지 않고도 공통모드전압(VCM)을 기준으로 정확하게 역상 관계의 차동 전압과 전류 출력을 얻을 수 있는 장점이 있다. In addition, the FBDR RCC II circuit according to the present embodiment has an advantage of obtaining a differential voltage and a current output of a phase-reversed phase exactly on the basis of the common mode voltage (VCM) without using a common mode feed back (CMFB) .

도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다. 39 is a circuit diagram illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 39를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치는 1차 정류회로, 트랜스포머(T0), 2차 정류회로, 스위칭부 및 콘트롤러를 포함한다. Referring to FIG. 39, a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention includes a primary rectifier circuit, a transformer T0, a secondary rectifier circuit, a switching unit, and a controller.

상기 1차 정류회로는 저항(R0), 브릿지 다이오드(D0) 및 캐패시터(C1)의 결합으로 이루어지고, 플러그(AC Plug)를 통해 인가되는 교류전원을 평활시켜 트랜스포머(T0)에 제공한다. 브릿지 다이오드(D0)의 일단 및 캐패시터(C1)의 일단은 1차측 접지전압(GND1)에 연결된다. The primary rectifying circuit includes a resistor R0, a bridge diode D0 and a capacitor C1. The primary rectifier circuit smoothes the AC power supplied through the plug AC and supplies the AC power to the transformer T0. One end of the bridge diode D0 and one end of the capacitor C1 are connected to the primary side ground voltage GND1.

상기 트랜스포머(T0)는 1차권선(T1P), 2차권선(T2N) 및 3차권선(T1N)을 포함한다. 3차권선(T1N)의 일단은 상기 스위칭부에 구비되는 제1 다이오드(D1)의 애노드에 연결되고, 3차권선(T1N)의 타단은 1차측 접지전압(GND1)에 연결된다. The transformer T0 includes a primary winding T1P, a secondary winding T2N, and a tertiary winding T1N. One end of the tertiary winding T1N is connected to the anode of the first diode D1 provided in the switching unit and the other end of the tertiary winding T1N is connected to the primary ground voltage GND1.

상기 2차 정류회로는 제2 다이오드(D2) 및 캐패시터(C3)의 결합으로 이루어지고, 트랜스포머(T0)의 2차권선(T2N)을 통해 출력되는 전원을 정류하여 출력전압(VOUT)과 2차측 접지전압(GND2)을 출력한다. The secondary rectification circuit is composed of a combination of a second diode D2 and a capacitor C3 and rectifies the power output through the secondary winding T2N of the transformer T0 so as to rectify the output voltage VOUT, And outputs the ground voltage GND2.

상기 스위칭부는 기동 저항(R1), 기동 스위치(M0), 제1 다이오드(D1), 캐패시터(C2), 저항(R2), 스위치(M1)의 결합에 의해 상기 콘트롤러의 제어에 응답하여 1차권선(T1P)에 인가되는 평활전원의 공급 타이밍을 제어한다. 기동 스위치(M0) 및 스위치(M1)는 MOSFET로 이루어질 수 있다. 기동 스위치(M0)의 소스는 캐패시터(C2)를 경유하여 1차측 접지전압(GND1)에 연결된다. 스위치(M1)의 소스는 저항(R2)을 경유하여 1차측 접지전압(GND1)에 연결된다. The switching unit is responsive to the control of the controller by the combination of the starting resistor R1, the starting switch M0, the first diode D1, the capacitor C2, the resistor R2 and the switch M1, Thereby controlling the supply timing of the smoothing power source applied to the power source T1P. The start switch M0 and the switch M1 may be made of a MOSFET. The source of the start switch M0 is connected to the primary side ground voltage GND1 via the capacitor C2. The source of the switch M1 is connected to the primary side ground voltage GND1 via the resistor R2.

상기 콘트롤러는 상기 출력전압(VOUT)에 대응하는 제1 센싱전류(ixp0)와 상기 2차측 접지전압(GND2)에 대응하는 제2 센싱전류(ixn0)를 근거로 상기 1차권선(T1P)의 스위칭 타이밍을 제어한다. 상기 콘트롤러는 IC 타입으로 구현될 수 있다. 상기 출력전압(VOUT)에 대응하는 단자와 상기 2차측 접지전압(GND2)에 대응하는 단자 사이에 저항(R3)이 배치된다. 상기 제1 센싱전류(ixp0)의 검출을 위해 상기 출력전압(VOUT)에 대응하는 단자에 연결된 저항(R3)의 일단과 상기 콘트롤러 사이에 XP-저항(RXP)이 배치되고, 상기 제2 센싱전류(ixn0)의 검출을 위해 상기 2차측 접지전압(GND2)에 대응하는 단자에 연결된 저항(R3)의 타단과 상기 콘트롤러 사이에 XN-저항(RZN)이 배치된다. 상기 콘트롤러는 PWM 방식으로 스위칭부의 동작을 제어하는 PWM 콘트롤러일 수 있다. 상기 콘트롤러는 상기 제1 센싱전류(ixp0) 및 상기 제2 센싱전류(ixn0)를 검출하는 2세대 전류 컨베이어를 내장할 수 있다. The controller switches the primary winding T1P based on a first sensing current ixp0 corresponding to the output voltage VOUT and a second sensing current ixn0 corresponding to the secondary ground voltage GND2, Timing. The controller may be implemented as an IC type. A resistor R3 is disposed between a terminal corresponding to the output voltage VOUT and a terminal corresponding to the secondary side ground voltage GND2. An XP-resistor (RXP) is disposed between one end of a resistor (R3) connected to a terminal corresponding to the output voltage (VOUT) and the controller for detecting the first sensing current (ixp0) (RZN) is arranged between the other end of the resistor (R3) connected to the terminal corresponding to the secondary side ground voltage (GND2) and the controller for detection of the voltage (ixn0). The controller may be a PWM controller for controlling the operation of the switching unit in a PWM manner. The controller may include a second-generation current conveyor that detects the first sensing current (ixp0) and the second sensing current (ixn0).

교류 AC전원은 브릿지 다이오드(D0)를 통해 전파 정류된다. 브릿지 다이오드(D0)를 통해 전파 정류된 전원은 캐패시터(C1)에 충전/방전되며 평활되어 직류 성분의 전압 특성을 갖게 된다. The AC AC power source is full-wave rectified through the bridge diode D0. The power source that is full-wave rectified through the bridge diode D0 is charged / discharged to the capacitor C1 and smoothed to have a DC component voltage characteristic.

기동 저항(R1)과 기동 스위치(M0)로 인해 초기 전압이 발생하여 상기 콘트롤러에 일정 전압이 공급된다. An initial voltage is generated by the starting resistor R1 and the starting switch M0 and a constant voltage is supplied to the controller.

공급된 전압으로 상기 콘트롤러가 기동하여 스위치(M1)을 턴-온한다. 이에 따라, 트랜스포머(T0)의 1차코일(T1P)의 일단(A)에서 타단(B)으로 전류가 흐르며 1차코일(T1P)에 에너지가 저장된다. 이때 3차코일(T1N)과 2차코일(T2N)은 역방향 전압이 3차코일(T1N) 및 2차코일(T2N)에 의해서 발생함으로 다이오드(D1, D2)에 의해 차단되어 전류는 흐르지 않는다. The controller starts up with the supplied voltage and turns on the switch M1. Thus, current flows from one end (A) to the other end (B) of the primary coil (T1P) of the transformer (T0), and energy is stored in the primary coil (T1P). At this time, since the tertiary coil T1N and the secondary coil T2N are generated by the tertiary coil T1N and the secondary coil T2N, the reverse voltage is cut off by the diodes D1 and D2, and the current does not flow.

상기 콘트롤러가 기동하여 스위치(M1)을 턴-오프한다. 이때 3차코일(T1N)과 2차코일(T2N)에 순방향 전압이 발생하고 다이오드(D1, D2)를 통해 전류가 흐른다. The controller starts and turns off the switch Ml. At this time, a forward voltage is generated in the tertiary coil T1N and the secondary coil T2N, and a current flows through the diodes D1 and D2.

제1 다이오드(D1)에 흐르는 전류는 상기 콘트롤러를 정상 기동시키는 전압을 발생시키며, 스위치(M0)를 턴-오프시켜 기동을 종료한다. The current flowing through the first diode (D1) generates a voltage for normally starting the controller, and turns off the switch (M0) to terminate the start-up.

제2 다이오드(D2)를 통해 흐르는 전류는 2차측의 전압을 발생시킨다. 2차측에 발생된 전압은 캐패시터(C3)에 의해서 평활되어 직류 성분의 출력을 갖게 된다. The current flowing through the second diode D2 generates the voltage of the secondary side. The voltage generated on the secondary side is smoothed by the capacitor C3 to have the output of the direct current component.

2차측의 전압을 감지하기 위해 XP-저항(RXP) 및 XN-저항(RXN)을 2차권선(T2N)에 배치하여 1차측에 배치된 상기 콘트롤러에 감지된 전압을 피드백된다. 즉, 2차권선(T2N)의 일단에서 출력되는 2차측 출력전압(VOUT)을 검출하기 위해 XP-저항(RXP)를 배치하고, 2차권선(T2N)의 타단에서 출력되는 2차측 접지전압(GND2)을 검출하기 위해 XN-저항(RXN)을 배치한다. An XP-resistor (RXP) and an XN-resistor (RXN) are arranged in the secondary winding (T2N) to sense the voltage on the secondary side and the sensed voltage is fed back to the controller disposed on the primary side. That is, the XP-resistor RXP is arranged to detect the secondary output voltage VOUT output from one end of the secondary winding T2N, and the secondary-side ground voltage Vout output from the other end of the secondary winding T2N (XN-resistor RXN) to detect the ground potential GND2.

본 발명에서 1차측 접지전압(GND1)과 2차측 접지전압(GND2) 간의 전위 차이는 통상적으로 0V에서 ±1KV정도의 범위 내에 있는 것을 가정한다. 그러한 근거는 1차측에서 2차측의 전압을 모니터링하기 위해 통상적으로 이용되는 포토-커플러의 절연 파괴 전압이 약 ±1KV 정도이므로 1차측 접지전압(GND1)와 2차측 접지전압(GND2) 간의 전위 차이를 0V~±1KV 정도로 추산할 수 있기 때문이다. 이러한 전압의 범위는 본 명세서에서 사용하는 회로와 수식 계산에 충분히 상업적으로 활용이 가능한 수준이라고 볼 수 있는 근거가 된다. In the present invention, it is assumed that the potential difference between the primary side ground voltage GND1 and the secondary side ground voltage GND2 is usually within a range of about 0-1V from 0V. The reason for this is that the dielectric breakdown voltage of the photo-coupler, which is typically used to monitor the secondary voltage at the primary, is about ± 1 KV, so the potential difference between the primary ground voltage (GND1) and the secondary ground voltage (GND2) It can be estimated from 0V to ± 1KV. The range of such voltages is a basis that can be considered to be a level that is sufficiently commercially viable for circuit and expression calculations used in this specification.

도 40은 1차측 접지전압과 2차측 접지전압을 설명하기 위한 도면이다. 40 is a view for explaining the primary side ground voltage and the secondary side ground voltage.

도 40에 도시된 바와 같이, 2차측 접지전압(GND2)은 1차측 접지전압(GND1) 보다 클 수 있고, 2차측 출력전압(VOUT) 보다 작을 수 있다. 40, the secondary side ground voltage GND2 may be larger than the primary side ground voltage GND1 and may be smaller than the secondary side output voltage VOUT.

1차측 접지전압(GND1)와 2차측 접지전압(GND2) 간의 전위차는 차전압(VD)이고, 2차측 접지전압(GND2)과 2차측 출력전압(VOUT) 간의 전위차는 출력목표전압(VO)이다. The potential difference between the primary side ground voltage GND1 and the secondary side ground voltage GND2 is the difference voltage VD and the potential difference between the secondary side ground voltage GND2 and the secondary side output voltage VOUT is the output target voltage VO .

즉, 1차측 접지전압(GND1)를 기준으로 2차측 출력전압(VOUT), 2차측 접지전압(GND2) 각각의 전압은 아래와 같다. That is, the voltage of the secondary side output voltage VOUT and the voltage of the secondary side ground voltage GND2 on the basis of the primary side ground voltage GND1 are as follows.

V(VOUT) = VD + VO V (VOUT) = VD + VO

V(GND2) = VD V (GND2) = VD

도 41은 도 39에 도시된 콘트롤러에 내장되어 2차측 출력전압(VOUT)과 2차측 접지전압(GND2)을 근거로 출력목표전압(VO)을 산출하는 FBDRRCCⅡ를 도시한 구성도이다. FIG. 41 is a block diagram showing the FBDRRCC II which is built in the controller shown in FIG. 39 and calculates the output target voltage VO based on the secondary side output voltage VOUT and the secondary side ground voltage GND2.

도 39 및 도 41을 참조하면, YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가된다. XP-포트에는 XP-저항(RXP)의 일단이 연결되고 XP-저항(RXP)의 타단은 2차측 출력전압(VOUT)이 연결된다. XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결된다. 39 and 41, a common mode voltage (VCM) is applied to the YP-port and the YN- port. One end of the XP-resistor (RXP) is connected to the XP-port and the other end of the XP-resistor (RXP) is connected to the secondary output voltage (VOUT). One end of the XN resistor RXN is connected to the XN- port and the other end of the XN resistor RXN is connected to the secondary ground voltage GND2.

ZP-포트는 ZPO 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다. ZN-포트는 ZNO 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다. The ZP-port is connected to the ZPO terminal and the common-mode voltage (VCM) is connected via the ZP-resistor (RZP). The ZN-port is connected to the ZNO terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZN-resistor (RZN).

전류의 식은 아래와 같이 계산한다. The formula of current is calculated as follows.

FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트의 전압은 V(VCM) = VCM이다. The voltages of YP-port and YN-port of FBDRRCC II are V (VCM) = VCM.

이때 XP-저항(RXP)에 흐르는 전류

Figure pat00004
는 다음의 수식 9로 나타낼 수 있다.At this time, the current flowing in the XP-resistor (RXP)
Figure pat00004
Can be expressed by the following equation (9).

[수식 9][Equation 9]

Figure pat00005
= (V(VOUT) -V(VCM)) / RXP
Figure pat00005
= (V (VOUT) - V (VCM)) / RXP

Figure pat00006
= ((VD + VO -VCM)) / RXP
Figure pat00006
= ((VD + VO-VCM)) / RXP

또한 XN-저항(RXN)에 흐르는 전류

Figure pat00007
은 다음의 수식 10으로 나타낼 수 있다.Also, the current flowing in the XN-resistor (RXN)
Figure pat00007
Can be expressed by the following equation (10).

[수식 10][Equation 10]

Figure pat00008
= (V(GND2) -V(VCM)) / RXN
Figure pat00008
= (V (GND2) - V (VCM)) / RXN

Figure pat00009
= (VD -VCM) / RXN
Figure pat00009
= (VD-VCM) / RXN

2차측 출력전압(VOUT)에 연결된 XN-저항(RXN)의 값과 2차측 접지전압(GND2)에 연결된 XP-저항(RXP)의 값이 같고 이를 RX로 가정한다면, RXN = RXP = RX로 표현한다. Assuming that the value of the XN resistor (RXN) connected to the secondary output voltage (VOUT) and the value of the XP resistor (RXP) connected to the secondary ground voltage (GND2) are the same and RX is assumed to be RXN = RXP = RX do.

이를 수식 9 및 수식 10에 대입하고 정리하면 ZPO 단자에 흐르는 전류는 FBDRRCCⅡ의 공식에 따라 다음의 수식 11과 같이 정리될 수 있다. By substituting these in Eqs. 9 and 10, the current flowing in the ZPO terminal can be summarized as Eq. (11) according to the formula of FBDRRCCII.

[수식 11][Equation 11]

Figure pat00010
=
Figure pat00011
Figure pat00010
=
Figure pat00011

Figure pat00012
= (VD+VO-VCM)/RX - (VD-VCM)/RX
Figure pat00012
= (VD + VO-VCM) / RX- (VD-VCM) / RX

Figure pat00013
= VO/RX
Figure pat00013
= VO / RX

ZNO 단자에 흐르는 전류는 FBDRRCCⅡ의 공식에 따라 다음의 수식 12와 같이 정리될 수 있다. The current flowing through the ZNO terminal can be summarized as shown in Equation 12 according to the formula of FBDRRCCII.

[수식 12][Equation 12]

Figure pat00014
= -(
Figure pat00015
)
Figure pat00014
= - (
Figure pat00015
)

Figure pat00016
= - ((VD+VO-VCM)/RX - (VD-VCM)/RX)
Figure pat00016
= - ((VD + VO-VCM) / RX- (VD-VCM) / RX)

Figure pat00017
= - VO/RX
Figure pat00017
= - VO / RX

이때 ZPO 단자의 전압과 ZNO의 전압은 다음의 수식 13과 같다.At this time, the voltage of the ZPO terminal and the voltage of ZNO are expressed by the following equation (13).

[수식 13][Equation 13]

V(ZPO) =

Figure pat00018
* RZP = (VO * RZP)/RXV (ZPO) =
Figure pat00018
* RZP = (VO * RZP) / RX

V(ZNO) =

Figure pat00019
* RZN = -(VO * RZN)/RXV (ZNO) =
Figure pat00019
* RZN = - (VO * RZN) / RX

이때, RZP = RZN = RX라고 가정하면, 다음의 수식 14를 얻을 수 있다. At this time, assuming that RZP = RZN = RX, the following Expression 14 can be obtained.

[수식 14][Equation 14]

V(ZPO) = VOV (ZPO) = VO

V(ZNO) = -VOV (ZNO) = -VO

따라서, 1차측 접지전압(GND1)과 2차측 접지전압(GND2)의 알 수 없는 전위차를 갖는 SMPS의 응용에서 FBDRRCCⅡ를 적용하므로써, 2차측 출력전압(VOUT)과 2차측 접지전압(GND2) 간의 차전압인 출력목표전압(VO)를 간단하게 구할 수 있다. 이에 따라, 전원공급장치에서 트랜스포머의 2차측 전원을 검출하고 이를 제공받는 포토-커플러를 생략할 수 있다. 전원공급장치에서 별도로 구비되는 포토-커플러를 생략할 수 있고, 트랜스포머의 2차측에서 모니터링하기 위한 별도의 회로를 생략할 수 있어, 전원공급장치의 제조 비용 등을 줄일 수 있다. Therefore, by applying FBDRRCCII in the application of SMPS having an unknown potential difference between the primary side ground voltage GND1 and the secondary side ground voltage GND2, the difference between the secondary side output voltage VOUT and the secondary side ground voltage GND2 It is possible to simply obtain the output target voltage VO. Accordingly, the power supply can detect the secondary side power supply of the transformer and omit the photo-coupler to receive it. A photo-coupler provided separately from the power supply unit can be omitted, and a separate circuit for monitoring at the secondary side of the transformer can be omitted, thereby reducing the manufacturing cost of the power supply unit.

도 42는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 42 is a circuit diagram for explaining a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 42를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치는, 1차 정류회로, 트랜스포머(T0), 2차 정류회로, 스위칭부, 콘트롤러, EMI 필터(F0), 전압 클램핑 스너버(F1) 및 RCD 스너버(F2)를 포함한다. 도 39과 비교할 때 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 42, a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention includes a primary rectifier circuit, a transformer T0, a secondary rectifier circuit, a switching unit, a controller, an EMI filter F0, a voltage clamping snubber F1) and an RCD snubber (F2). 39, the same constituent elements are given the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

EMI 필터(F0)는 L과 R로 구성되고, 플러그(AC Plug)와 브릿지 다이오드(D0) 사이에 연결되어, 트랜스포머(T0)의 스위칭에 의해 발생하는 스위칭 노이즈가 EMI로 방사되는 것을 방지한다. The EMI filter F0 is composed of L and R and is connected between the plug AC and the bridge diode D0 to prevent the switching noise generated by the switching of the transformer T0 from being radiated to the EMI.

전압 클램핑 스너버(F1)는 트랜스포머(T0)의 1차권선(T1P)의 양단에 연결되어, 트랜스포머(T0) 내에 존재하는 누설 인덕턴스(leakage inductance)에 의해 야기되는 스파크성 전압에 의한 스위치의 손상을 방지한다. 전압 클램핑 스너버(F1)는 브릿지 다이오드(DO)의 출력단 및 1차권선(T1P)의 일단에 병렬 연결된 캐패시터 및 저항과, 상기 병렬 연결된 캐패시터 및 저항에 직렬 연결된 저항과, 상기 저항에 직렬 연결되고 1차권선(T1P)의 타단에 연결된 다이오드로 구성된다. The voltage clamping snubber F1 is connected to both ends of the primary winding T1P of the transformer T0 so that the damage of the switch due to the sparking voltage caused by the leakage inductance existing in the transformer T0 . The voltage clamping snubber F1 includes a capacitor and a resistor connected in parallel to the output terminal of the bridge diode D0 and one end of the primary winding T1P and a resistor connected in series to the capacitor and resistor in parallel, And a diode connected to the other end of the primary winding T1P.

전압 클램핑 스너버(F1)에서 캐패시터의 전압은 항상 높은 레벨로 충전되어 있기 때문에 스위치(M1)의 드레인 전압의 상승부분에는 전혀 효과가 없고, 드레인 전압이 캐패시터의 전압값보다 높아진 순간에만 효과 있다. In the voltage clamping snubber F1, since the voltage of the capacitor is always charged to a high level, it has no effect on the rising portion of the drain voltage of the switch M1 and is effective only when the drain voltage becomes higher than the voltage value of the capacitor.

RCD 스너버(충방전형 RCD 스너버)(F2)는 1차권선(T1P)의 타단에 병렬 연결된 다이오드 및 저항과, 상기 병렬 연결된 다이오드 및 저항에 직렬 연결되고 3차권선의 타단에 연결된 캐패시터로 구성되어, 스위치(M1)의 온/오프시 발생하는 역기전압 등에 의한 스위치(M1)의 손상을 방지한다. 즉, 스위치(M1)의 턴-오프 순간, 다이오드와 캐패시터로 전류가 흘러서 스위치(M1)의 드레인-소스간의 전압 상승 속도를 떨어지게 한다. 스위치(M1)의 턴-온 순간, 캐패시터의 전하를 저항을 통해 급속히 방전한다. The RCD snubber (RCD snubber) F2 comprises a diode and a resistor connected in parallel to the other end of the primary winding T1P, and a capacitor connected in series with the diode and the resistor and connected to the other end of the tertiary winding Thereby preventing the switch M1 from being damaged by a counter electromotive voltage or the like generated when the switch M1 is turned on / off. That is, the current flows to the diode and the capacitor at the moment of the turn-off of the switch M1, thereby lowering the voltage rising rate between the drain and the source of the switch M1. The moment the switch M1 is turned on, the charge of the capacitor is rapidly discharged through the resistor.

통상적으로, 1차측 스위치들(M0, M1)이 온에서 오프로 상태 변화를 할 때, 1차측 스위치들(M0, M1)에는 전원에 의한 기전압, 트랜스포머의 인덕터 자체에서 발생한 역기전압, 고주파 성분에 의한 오버슈트 전압 및 2차권선(T2N)으로부터 유도되는 유도 기전압이 걸리게 되어, 1차측 스위치들(M0, M1)에 지나치게 큰 부담이 되고, 때로는 해당 스위칭 소자에 심각한 손상이 발생할 수도 있다.Generally, when the primary-side switches M0 and M1 change state from on to off, the primary-side switches M0 and M1 are supplied with a voltage based on the power source, a back electromotive voltage generated in the inductor itself of the transformer, The overshoot voltage caused by the secondary winding T2N and the induction voltage derived from the secondary winding T2N are applied to the primary side switches M0 and M1, which may cause an excessive burden on the primary side switches M0 and M1.

하지만, 전압 클램핑 스너버(F1) 및 RCD 스너버(F2)가 1차측에 배치되므로, 1차측 스위치들(M0, M1)의 오프시에 발생하는 역기전압 등에 의한 1차측 스위치들(M0, M1)의 손상을 방지할 수 있다. However, since the voltage clamping snubber F1 and the RCD snubber F2 are disposed on the primary side, the primary side switches M0 and M1 due to the back electromotive voltage generated when the primary side switches M0 and M1 are turned off, Can be prevented from being damaged.

도 43은 도 42에 도시된 콘트롤러에 내장되어 가변하는 출력전압이 출력되도록 DP 신호와 DM 신호를 측정하는 FBDRRCCⅡ들을 도시한 구성도이다. FIG. 43 is a configuration diagram showing FBDR RCCs II, which are built in the controller shown in FIG. 42 and measure a DP signal and a DM signal so as to output a variable output voltage.

도 42 및 도 43을 참조하면, 전원공급장치의 출력전압(VOUT)에 의해 충전되는 피충전체에 따라 2차측 출력전압(VOUT)을 가변 조정하기 위해 상기 피충전체에서 USB 케이블을 통해 제공되는 DP 신호(D+)를 측정하는 상측 FBDRRCCⅡ와 상기 피충전체에서 USB 케이블을 통해 제공되는 DM 신호(D-)를 측정하는 하측 FBDRRCCⅡ가 배치된다. 통상적으로 USB 케이블은 1조의 차동형인 데이터선을 통해 DP 신호(D+) 및 DM 신호(D-)를 전달하고, 전원(Vbias) 및 접지(GND)를 전달한다. Referring to FIGS. 42 and 43, in order to variably adjust the secondary output voltage VOUT according to the entirety of the object to be charged by the output voltage VOUT of the power supply, the DP signal And the lower FBDR RCC II for measuring the DM signal (D-) provided through the USB cable in the whole of the object. Typically, a USB cable carries a DP signal (D +) and a DM signal (D-) through a pair of differential data lines and delivers power (Vbias) and ground (GND).

상측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가된다. 상측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DP-저항(RDP)의 일단이 연결되고 DP-저항(RDP)의 타단은 DP 신호가 연결된다. 상측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결된다. 상측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO1 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다. 상측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO1 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다.The common mode voltage (VCM) is applied to the YP-port and YN- port of the upper FBDRRCC II. One end of the DP-resistor (RDP) is connected to the XP-port of the upper FBDRRCC II, and the DP signal is connected to the other end of the DP-resistor (RDP). One end of the XN resistor (RXN) is connected to the XN- port of the upper FBDRRCC II and the other end of the XN resistor (RXN) is connected to the secondary ground voltage (GND2). The ZP-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZPO1 terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZP-resistor (RZP). The ZN-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZNO1 terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZN-resistor (RZN).

하측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가된다. 하측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DM-저항(RDM)의 일단이 연결되고 DM-저항(RDM)의 타단은 DM 신호가 연결된다. 하측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결된다. 하측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO2 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다. 하측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO2 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된다.The common mode voltage (VCM) is applied to the YP-port and YN- port of the lower FBDRRCC II. One end of the DM-resistor (RDM) is connected to the XP-port of the lower FBDRRCC II, and the DM signal is connected to the other end of the DM-resistor (RDM). One terminal of the XN resistor (RXN) is connected to the XN-port of the lower FBDRRCC II, and the other terminal of the XN resistor (RXN) is connected to the secondary ground voltage (GND2). The ZP-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZPO2 terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZP-resistor (RZP). The ZN-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZNO2 terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZN-resistor (RZN).

USB 케이블을 통해 전달되는 DP 신호와 DM 신호를 동일한 방법으로 측정하여 고속 충전기(quick-charger) 또는 별도의 추가 전압을 검출하여 2차측 출력전압(VOUT)을 가변 조정할 수 있다. DP signal and DM signal transmitted through a USB cable can be measured in the same way and a secondary quick-charger or a separate additional voltage can be detected to adjust the secondary output voltage VOUT variably.

즉, DP 신호의 레벨 및 DM 신호의 레벨이 모바일폰에서 전원공급장치, 예를들어 충전기에 제공되면, 충전기는 상기한 레벨을 근거로 2차측 출력전압(VOUT)을 출력한다. 특히, DP 신호의 레벨 및 DM 신호의 레벨을 근거로 2차측 출력전압(VOUT)을 가변하여 출력하도록 콘트롤러는 설계된다. That is, when the level of the DP signal and the level of the DM signal are provided to a power supply, for example, a charger, in the mobile phone, the charger outputs the secondary output voltage VOUT based on the level described above. In particular, the controller is designed to vary the secondary output voltage VOUT based on the level of the DP signal and the level of the DM signal.

예를 들어, DP 신호가 0.6V, DM 신호가 0.0V 또는 DP 신호 및 DM 신호 모두가 0V이면, 5V의 출력전압(VOUT)을 제공하도록 콘트롤러는 설계된다(5W~10W급 충전 모드). 예를 들어, 5V의 출력전압(VOUT)은 대부분의 충전기에 대응할 수 있다. For example, if the DP signal is 0.6V, the DM signal is 0.0V, or both the DP signal and the DM signal are 0V, the controller is designed to provide an output voltage (VOUT) of 5V (5W to 10W charge mode). For example, an output voltage (VOUT) of 5V may correspond to most chargers.

한편, DP 신호가 3.3V이고 DM 신호가 0.6V이면, 9V의 출력전압(VOUT)을 제공하도록 콘트롤러는 설계된다(즉, 10W~15W급 충전 모드). 예를 들어, 9V의 출력전압(VOUT)은 삼성전자의 갤럭시 시리즈 스마트폰에 대응할 수 있다. On the other hand, if the DP signal is 3.3V and the DM signal is 0.6V, the controller is designed to provide an output voltage (VOUT) of 9V (i.e., a 10W to 15W charge mode). For example, the output voltage (VOUT) of 9V can be applied to Samsung Electronics' Galaxy series smartphone.

한편, DP 신호가 30.6V이고 DM 신호가 0.6V이면, 12V의 출력전압(VOUT)을 제공하도록 콘트롤러는 설계된다(즉, 15W~30W급 충전 모드). 예를 들어, 12V의 출력전압(VOUT)은 전동공구나 노트북 컴퓨터 등에 대응할 수 있다. On the other hand, if the DP signal is 30.6V and the DM signal is 0.6V, the controller is designed to provide an output voltage (VOUT) of 12V (i.e., a 15W to 30W charge mode). For example, an output voltage (VOUT) of 12V can be used in power tools, notebook computers, and the like.

한편, DP 신호가 3.3V이고 DM 신호가 3.3V이면, 20.0V의 출력전압(VOUT)을 제공하도록 콘트롤러는 설계된다(즉, 30W~60W급 충전 모드). 예를 들어, 20.0V의 출력전압(VOUT)은 소형 가전제품에 대응할 수 있다. On the other hand, if the DP signal is 3.3V and the DM signal is 3.3V, the controller is designed to provide an output voltage (VOUT) of 20.0V (i.e., a 30W to 60W charge mode). For example, an output voltage (VOUT) of 20.0 V can be applied to small appliances.

도 44는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치를 설명하기 위한 회로도이다. 44 is a circuit diagram for explaining a power supply device according to another embodiment of the present invention.

도 44를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치는, 1차 정류회로, 트랜스포머(T0), 2차 정류회로, 스위칭부, 콘트롤러, 상측 전류량 모니터링부 및 하측 전류량 모니터링부를 포함한다. 도 39과 비교할 때 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.44, a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention includes a primary rectifier circuit, a transformer T0, a secondary rectifier circuit, a switching unit, a controller, an upper current amount monitoring unit, and a lower current amount monitoring unit . 39, the same constituent elements are given the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 상측 전류량 모니터링부는 제2 다이오드(D2)의 캐소드에 출력전압(VOUT) 간에 연결된 저항(RS0)과 일단이 제2 다이오드(D2)의 캐소드에 연결되고 타단이 콘트롤러에 연결된 저항(RSU)를 포함하여, 2차측 접지전압(GND2)와의 전류를 비교함으로써 상측 전류량을 모니터링한다. 이에 따라, 상측 전류량의 모니터링을 통해 2차측의 무부하 상태나 쇼트 상태를 트랜스포머의 1차측에서 모니터링 할 수 있다. The upper current amount monitoring unit includes a resistor RS0 connected to the cathode of the second diode D2 between the output voltage VOUT and a resistor RSU having one end connected to the cathode of the second diode D2 and the other end connected to the controller , And monitors the amount of the upper side current by comparing the current with the secondary side ground voltage (GND2). Accordingly, the non-load state or the short state of the secondary side can be monitored on the primary side of the transformer by monitoring the upper side current amount.

상기 하측 전류량 모니터링부는 2차권선(T2N)의 타단과 2차측 접지전압(GND2) 간에 연결된 저항(RS1)과 일단이 2차권선(T2N)의 타단에 연결되고 타단이 콘트롤러에 연결된 저항(RSD)를 포함하여, 2차측 접지전압(GND2)와의 전류를 비교함으로써 하측 전류량을 모니터링한다. 이에 따라, 하측 전류량의 모니터링을 통해 2차측의 무부하 상태나 쇼트 상태를 트랜스포머의 1차측에서 모니터링 할 수 있다. The lower current amount monitoring unit includes a resistor RS1 connected between the other end of the secondary winding T2N and the secondary ground voltage GND2 and a resistor RSD having one end connected to the other end of the secondary winding T2N and the other end connected to the controller, And monitors the lower current amount by comparing the current with the secondary side ground voltage GND2. Accordingly, it is possible to monitor the no-load state or the short state of the secondary side from the primary side of the transformer through the monitoring of the lower side current amount.

통상적인 기술에 의하면, 2차측에 쇼트(short)가 발생할 경우 쇼트에 의한 문제를 트랜스포머의 1차측에서 모니터링이 불가능했다. According to the conventional technique, if a short is generated on the secondary side, the problem caused by the short circuit can not be monitored on the primary side of the transformer.

하지만, 본 실시예에 따르면, 제2 다이오드(D2)의 캐소드에 출력전압(VOUT) 간에 연결된 저항(RS0)을 사용하여 출력전압(VOUT)이 출력되는 단자측의 쇼트 여부에 대한 모니터링이 가능하다. 또한, 2차권선(T2N)의 타단과 2차측 접지전압(GND2) 간에 연결된 저항(RS1)을 사용하여 2차측 접지전압(GND2)이 출력되는 단자측의 쇼트 여부에 대한 모니터링이 가능하다. However, according to the present embodiment, it is possible to monitor whether or not there is a short circuit on the terminal side from which the output voltage VOUT is output by using a resistor RS0 connected between the output voltage VOUT and the cathode of the second diode D2 . It is also possible to monitor whether or not there is a short circuit on the terminal side from which the secondary side ground voltage GND2 is output by using the resistor RS1 connected between the other end of the secondary winding T2N and the secondary side ground voltage GND2.

출력전압(VOUT) 간에 연결된 저항(RS0)과 2차측 접지전압(GND2) 간에 연결된 저항(RS1) 모두를 쇼트 여부에 대한 모니터링에 이용될 수도 있고, 어느 하나만 이용될 수도 있다. Either one may be used for monitoring whether or not both the resistor RS0 connected between the output voltage VOUT and the resistor RS1 connected between the secondary side ground voltage GND2 are short-circuited.

통상적인 기술에 의하면, 트랜스포머의 2차측의 무부하 상태에 대한 모니터링은 불가능하거나 불완전했다. According to conventional techniques, monitoring of the no-load state of the secondary side of the transformer is impossible or incomplete.

하지만, 본 실시예에 따르면, 2차권선의 일단에 연결된 제2 다이오드(D2)와 콘트롤러 간에 연결된 저항(RSU) 또는 2차권선(T2N)의 타단과 콘트롤러에 연결된 저항(RSD)에 의해 발생되는 전압의 차이를 계산하여 2차측의 무부하 상태를 모니터링할 수 있다. However, according to the present embodiment, a resistance (RSU) connected between the second diode (D2) connected to one end of the secondary winding and the controller or a resistor (RSD) connected to the other end of the secondary winding You can monitor the no-load condition of the secondary by calculating the difference in voltage.

부하가 없는 동안, 1차측의 스위칭을 정지하여 대기 전력을 최소화한다. 한편, 부하가 연결되면, 출력전압(VOUT)에 연결된 저항(RS0) 또는 2차측 접지전압(GND2)에 연결된 저항(RS1)에 의해 흐르는 전류량이 증가하여 저항 양단의 전압차이가 발생한다. 발생되는 전압차이를 인식하면 1차측 트랜스포머를 스위칭하여 전력을 공급하여 부하에 따른 전력을 공급한다. While there is no load, the switching of the primary side is stopped to minimize standby power. On the other hand, when the load is connected, the amount of current flowing by the resistor RS0 connected to the output voltage VOUT or the resistor RS1 connected to the secondary-side ground voltage GND2 increases, causing a voltage difference across the resistor. When the generated voltage difference is recognized, the primary transformer is switched to supply power to supply the load.

이상에서 설명된 바와 같이, 2차측의 무부하 상태나 쇼트 상태를 1차측에서 모니터링하므로써 무부하 상태일 때 딥 슬립 및 웨이크-업(deep sleep & wake-up) 기능을 사용하여 무부하시 대기전력을 최소화할 수 있다. As described above, by monitoring the no-load state or the short state of the secondary side from the primary side, the deep sleep & wake-up function can be used to minimize standby power when no load is applied in a no-load state .

또한, 쇼트 상태를 확인할 수 있으므로 화재나 과열에 의한 2차측에 연결된 전가기기의 파손을 방지할 수 있어 안전 기능을 부여할 수 있다.In addition, since the state of the short circuit can be confirmed, it is possible to prevent the breakdown of the transformer connected to the secondary side due to fire or overheating, thereby providing a safety function.

도 45는 도 44에 도시된 전원공급장치의 구동 방법을 이용한 설명하기 위한 흐름도이다.45 is a flowchart for explaining the method of driving the power supply apparatus shown in Fig.

도 44 및 도 45를 참조하면, 플러그(AC Plug)가 콘센트 등에 삽입됨에 따라 전원공급장치의 1차측이 기동된다(단계 S110). 44 and 45, as the plug (AC Plug) is inserted into a socket or the like, the primary side of the power supply apparatus is started (step S110).

1차측은 스위치들(M0, M12)에 의해 스위칭되어 트랜스포머의 2차권선에 2차측 전압이 생성된다(단계 S120). The primary side is switched by the switches M0 and M12 to generate the secondary side voltage in the secondary winding of the transformer (step S120).

2차측 전압이 생성됨에 따라 2차측이 모니터링된다(단계 S103). 2차측은 상측 전류량 모니터링부 및 하측 전류량 모니터링부에 의해 모니터링될 수 있고, 모니터링된 신호는 콘트롤러에 제공된다. The secondary side is monitored as the secondary side voltage is generated (step S103). The secondary side can be monitored by the upper current amount monitoring unit and the lower current amount monitoring unit, and the monitored signal is provided to the controller.

과부하 상태인지가 체크된다(단계 S140). 과부하 상태의 여부는 모니터링된 신호를 근거로 콘트롤러에 의해 수행될 수 있다. It is checked whether the overload state is present (step S140). The overload state can be performed by the controller based on the monitored signal.

단계 S140에서 과부하 상태로 체크되면 스위치들(M0, M12)에 의한 1차측 스위칭이 정지된다(단계 S150). If the overload state is checked in step S140, the primary side switching by the switches M0 and M12 is stopped (step S150).

1차측 스위칭이 정지된 후 딥 슬립 및 웨이크-업한 후(단계 S160) 단계 S120으로 피드백된다. After the primary side switching is stopped, it is deep-slipped and waked up (step S160) and then fed back to step S120.

한편, 단계 S140에서 과부하 상태로 체크되지 않으면 무부하 상태인지가 체크된다(단계 S170). 무부하 상태의 여부는 모니터링된 신호를 근거로 콘트롤러에 의해 수행될 수 있다. On the other hand, if the overload state is not checked in step S140, it is checked whether it is a no-load state (step S170). The non-load state can be performed by the controller based on the monitored signal.

단계 S170에서 무부하 상태로 체크되면, 단계 S150으로 피드백된다. If the no-load state is checked in step S170, the flow returns to step S150.

단계 S170에서 무부하 상태로 체크되지 않으면, 목표전압에 도달되었는지를 체크한다(단계 S180). If the no-load state is not checked in step S170, it is checked whether or not the target voltage is reached (step S180).

단계 S180에서 목표전압에 도달된 것으로 체크되면 1차측 스위칭을 정지한 후(단계 S190), 단계 S130로 피드백된다. If it is checked in step S180 that the target voltage has been reached, the primary side switching is stopped (step S190), and then fed back to step S130.

단계 S180에서 목표전압에 도달되지 않은 것으로 체크되면, 단계 S120로 피드백된다. If it is checked in step S180 that the target voltage has not been reached, then it is fed back to step S120.

도 46은 도 44에 도시된 SMPS의 딥 슬립 및 웨이크-업 기능에 의한 소비전력을 설명하기 위한 파형도이다. 46 is a waveform diagram for explaining power consumption by the deep sleep and wake-up function of the SMPS shown in Fig.

도 46을 참조하면, TS 구간 동안 슬립 모드로 동작하여 전원공급장치의 모든 기능이 정지되고, 내부 최소한의 클럭만으로 타이머 정도만 동작하게 하여 소비 전류를 최소화한다. Referring to FIG. 46, all the functions of the power supply unit are suspended while operating in the sleep mode during the TS interval, and only the timer is operated with a minimum internal clock to minimize the current consumption.

TO 구간에서 기동되어 2차측의 부하 상태를 점검한 후, 부하가 없다면 다시 슬립 모드로 진입하여 대기 전력을 최소화한다. If the load on the secondary side is checked after starting from the TO interval, the sleep mode is entered again to minimize standby power.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. You will understand.

CORE : 코어 블록 110 : 상측 차동 입력단
120 : 하측 차동 입력단 130 : 상측 전류 미러단
140 : 하측 전류 미러단 150 : 스위칭단
D2 : 드라이빙 블록 210 : 제1 드라이버
220 : 제2 드라이버 230 : 제3 드라이버
240 : 제4 드라이버 250 : 제5 드라이버
C1 : 제1 캐패시터 C2 : 제2 캐패시터
RX : X-저항 RY : Y-저항
RZP : ZP-저항 RZN : ZN-저항
RXP : XP-저항 RXN : XN-저항
RZP : ZP-저항 RZN : ZN-저항
CORE: Core block 110: Upper differential input stage
120: lower differential input stage 130: upper current mirror stage
140: lower current mirror stage 150: switching stage
D2: Driving block 210: First driver
220: second driver 230: third driver
240: fourth driver 250: fifth driver
C1: first capacitor C2: second capacitor
RX: X-resistor RY: Y-resistor
RZP: ZP-resistor RZN: ZN-resistor
RXP: XP-resistor RXN: XN-resistor
RZP: ZP-resistor RZN: ZN-resistor

Claims (9)

교류전원을 평활시키는 1차 정류회로;
1차권선 및 2차권선을 포함하는 트랜스포머;
상기 2차권선을 통해 출력되는 전원을 정류하여 출력전압과 2차측 접지전압을 출력하는 2차 정류회로; 및
상기 출력전압에 대응하는 제1 센싱전류와 상기 2차측 접지전압에 대응하는 제2 센싱전류를 근거로 상기 1차권선의 스위칭 타이밍을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
A primary rectifying circuit for smoothing AC power;
A transformer including a primary winding and a secondary winding;
A secondary rectifying circuit for rectifying a power output through the secondary winding and outputting an output voltage and a secondary side ground voltage; And
And a controller for controlling the switching timing of the primary winding based on a first sensing current corresponding to the output voltage and a second sensing current corresponding to the secondary ground voltage.
제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 제1 센싱전류 및 상기 제2 센싱전류를 검출하는 2세대 전류 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치. The power supply according to claim 1, wherein the controller includes a second-generation current conveyor for detecting the first sensing current and the second sensing current. 제2항에 있어서, 상기 2세대 전류 컨베이어는,
제1 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, 제1 BORRCCⅡ); 및
제2 평형 출력 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, 제2 BORRCCⅡ)를 포함하는 완전 평형 차동 레일-투-레일 2세대 전류 컨베이어(이하, FBDRRCCⅡ)이고, 상기 제1 BORRCCⅡ 및 상기 제2 BORRCCⅡ 각각은,
Y-포트 및 X-포트에 공통 연결된 상측 차동 입력단 및 하측 차동 입력단을 통해 레일-투-레일 입출력을 구현하고, 바이어스 전압에 의해 인가되는 전류를 상기 Y-포트의 전압과 상기 X-포트의 전압을 근거로 미러링하여 제1 구동전압(P_DRV) 및 제2 구동전압(N_DRV)을 출력하는 코어 블록; 및
상기 제1 구동전압(P_DRV) 및 상기 제2 구동전압(N_DRV)에 응답하여 정상출력전류를 ZP-포트를 통해 출력하고, 상기 정상출력전류에 대해 역상의 위상을 갖는 반전출력전류를 ZN-포트를 통해 출력하는 드라이빙 블록을 포함하고,
상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 Y-포트 및 X-포트는 각각 YP-포트 및 XP-포트를 정의하고, 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 Y-포트 및 X-포트는 각각 YN-포트 및 XN-포트를 정의하고, 상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 ZP-포트와 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 ZN-포트는 서로 연결되어 ZPF-포트를 정의하고, 상기 제1 BORRCCⅡ의 상기 ZN-포트와 상기 제2 BORRCCⅡ의 상기 ZP-포트는 서로 연결되어 ZNF-포트를 정의하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
3. The method of claim 2, wherein the second-
A first balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as a first BORRCC II); And
Rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as FBDRRCC II) including a first balanced output rail-to-rail second generation current conveyor (hereinafter referred to as a second BORRCC II), and a second balanced output rail- For each BORRCCII,
To-rail input / output through an upper differential input stage and a lower differential input stage commonly connected to the Y-port and the X-port, and the current applied by the bias voltage is controlled by the voltage of the Y- And outputs a first driving voltage (P_DRV) and a second driving voltage (N_DRV); And
Port in response to the first driving voltage (P_DRV) and the second driving voltage (N_DRV), and outputs an inverted output current having a phase opposite to the normal output current to the ZN-port And a driving block which outputs the driving block through the driving block,
The Y-port and the X-port of the first BORRCC II define a YP-port and the XP-port, respectively, and the Y-port and the X-port of the second BORRCC II define a YN-port and an XN- Port of the first BORRCC II and the ZN-port of the second BORRCC II are connected to define a ZPF-port, and the ZP-port of the first BORRCC II and the ZP- Ports are connected to each other to define a ZNF-port.
제3항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
피충전체에 따라 2차측 출력전압을 가변 조정하기 위해 USB 케이블을 통해 상기 피충전체에서 제공되는 DP 신호 및 DM 신호 각각을 측정하는 상측 FBDRRCCⅡ 및 하측 FBDRRCCⅡ를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
The apparatus as claimed in claim 3,
Further comprising an upper side FBDRRCC II and a lower side FBDRRCC II for measuring the DP signal and the DM signal provided by the whole of the object via a USB cable in order to variably adjust the secondary side output voltage according to the entire object.
제4항에 있어서,
상기 상측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가되고,
상기 상측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DP-저항(RDP)의 일단이 연결되고 DP-저항(RDP)의 타단은 DP 신호가 연결되고,
상기 상측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결되고,
상기 상측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO1 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결되고,
상기 상측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO1 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
5. The method of claim 4,
The common mode voltage VCM is applied to the YP-port and the YN- port of the upper FBDR RCC II,
One end of the DP-resistor (RDP) is connected to the XP-port of the upper FBDRRCC II, a DP signal is connected to the other end of the DP-resistor (RDP)
One end of the XN resistor RXN is connected to the XN port of the upper FBDRRCC II and the other end of the XN resistor RXN is connected to the secondary ground voltage GND2,
The ZP-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZPO1 terminal and the common mode voltage (VCM) is connected via the ZP-resistor (RZP)
And the ZN-port of the upper FBDRRCC II is connected to the ZNO1 terminal and the common mode voltage VCM is connected via the ZN-resistor RZN.
제4항에 있어서,
상기 하측 FBDRRCCⅡ의 YP-포트 및 YN-포트에는 공통모드전압(VCM)이 인가되고,
상기 하측 FBDRRCCⅡ의 XP-포트에는 DM-저항(RDM)의 일단이 연결되고 DM-저항(RDM)의 타단은 DM 신호가 연결되고,
상기 하측 FBDRRCCⅡ의 XN-포트에는 XN-저항(RXN)의 일단이 연결되고 XN-저항(RXN)의 타단은 2차측 접지전압(GND2)이 연결되고,
상기 하측 FBDRRCCⅡ의 ZP-포트는 ZPO2 단자에 연결되면서 ZP-저항(RZP)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결되고,
상기 하측 FBDRRCCⅡ의 ZN-포트는 ZNO2 단자에 연결되면서 ZN-저항(RZN)을 경유하여 공통모드전압(VCM)이 연결된 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
5. The method of claim 4,
The common mode voltage VCM is applied to the YP-port and the YN- port of the lower FBDRRCC II,
One end of the DM-resistor (RDM) is connected to the XP-port of the lower FBDRRCC II, the DM signal is connected to the other end of the DM-resistor (RDM)
One terminal of the XN resistor (RXN) is connected to the XN- port of the lower FBDRRCC II, the other terminal of the XN resistor (RXN) is connected to the secondary terminal ground voltage (GND2)
The ZP-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZPO2 terminal and the common mode voltage VCM is connected via the ZP-resistor RZP,
And the ZN-port of the lower FBDRRCC II is connected to the ZNO2 terminal and the common mode voltage VCM is connected via the ZN-resistor RZN.
제1항에 있어서, L과 R로 구성되고, 플러그와 브릿지 다이오드 사이에 연결되어, 상기 트랜스포머의 스위칭에 의해 발생하는 스위칭 노이즈가 EMI로 방사되는 것을 방지하는 EMI 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.2. The transformer according to claim 1, further comprising an EMI filter, which is composed of L and R, and is connected between the plug and the bridge diode so as to prevent switching noise generated by switching of the transformer from being radiated to the EMI Power supply. 제1항에 있어서, 상기 1차권선의 양단에 연결되어 상기 트랜스포머 내에 존재하는 누설 인덕턴스에 의해 야기되는 스파크성 전압에 의한 스위치의 손상을 방지하는 전압 클램핑 스너버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.The power supply according to claim 1, further comprising a voltage clamping snubber connected to both ends of the primary winding to prevent damage to the switch due to sparking voltage caused by leakage inductance present in the transformer Supply device. 제1항에 있어서, 상기 1차권선의 타단 및 상기 3차권선의 타단에 연결되어, 1차측에 구비되는 스위치의 온/오프시 발생하는 역기전압에 의한 상기 스위치의 손상을 방지하는 RCD 스너버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
The RCD snubber circuit according to claim 1, further comprising an RCD snubber which is connected to the other end of the primary winding and the other end of the tertiary winding to prevent damage to the switch due to a back electromotive voltage generated when the switch is turned on / Further comprising a power supply for supplying power to the power supply.
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