KR20210047728A - Power converting apparatus - Google Patents

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KR20210047728A
KR20210047728A KR1020190131668A KR20190131668A KR20210047728A KR 20210047728 A KR20210047728 A KR 20210047728A KR 1020190131668 A KR1020190131668 A KR 1020190131668A KR 20190131668 A KR20190131668 A KR 20190131668A KR 20210047728 A KR20210047728 A KR 20210047728A
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compensation circuit
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power conversion
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홍성완
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숙명여자대학교산학협력단
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    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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Abstract

A power converting apparatus according to an embodiment comprises a type-2 compensation circuit having an internal feedback loop. According to the present invention, it is possible to increase the high frequency gain of the compensation circuit of the power converting apparatus without increasing the complexity of the circuit design.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTING APPARATUS}Power conversion device {POWER CONVERTING APPARATUS}

본 개시는 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a power conversion device.

최근, 모바일 디바이스가 더 많은 기능을 제공함에 따라 전력 관리 집적 회로(PMIC: power management IC)는 더 많은 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 필요로 한다. 특히 DC-DC 벅(buck) 변환기는 시간에 따라 입력전압이 변하거나 부하가 변하여도 출력 전압을 안정적으로 공급하며, 높은 전압에서 낮은 전압으로 전압을 변화시킬 때 사용된다. 이러한 DC-DC 벅 컨버터의 안정적인 작동을 보장하기 위해 일반적으로 전류 제어 방식, 전압 제어 방식 등이 사용된다. Recently, as mobile devices provide more functions, power management integrated circuits (PMICs) require more direct current-to-direct current (DC-DC) converters. In particular, the DC-DC buck converter stably supplies the output voltage even when the input voltage changes over time or the load changes, and is used to change the voltage from a high voltage to a low voltage. In order to ensure the stable operation of such a DC-DC buck converter, a current control method and a voltage control method are generally used.

전류 제어 방식은 DC-DC 컨버터의 인덕터에 흐르는 전류를 감지하고 이를 제어하여 보다 쉽게 안정성을 보장할 수 있다. 그러나 인덕터에 흐르는 전류를 감지하기 위해 사용되는 센서가 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수를 제한하며, 이와 더불어 응답 특성이 느리다는 단점이 있다. 전류 센서를 구현하는 부담을 줄이고 응답 특성을 개선하기 위해, AC 전류만 감지할 수 있지만, 이러한 방법은 기존의 전류 제어 방식에 비해 안정성을 보장하기가 매우 어렵다.The current control method detects the current flowing through the inductor of the DC-DC converter and controls it to ensure stability more easily. However, the sensor used to detect the current flowing through the inductor limits the switching frequency of the DC-DC converter, and has a disadvantage in that the response characteristic is slow. In order to reduce the burden of implementing a current sensor and improve response characteristics, only AC current can be detected, but this method is very difficult to ensure stability compared to the existing current control method.

반면에 보상 회로를 사용하는 전압 제어 방식은, DC-DC 컨버터의 응답 특성을 상당히 개선할 수 있다. 또한 전류 센서를 사용할 필요가 없기 때문에 스위칭 주파수를 쉽게 증가시킬 수 있고, 이와 더불어 구현이 더 간단해진다는 장점이 있다.On the other hand, the voltage control method using a compensation circuit can significantly improve the response characteristics of the DC-DC converter. In addition, since there is no need to use a current sensor, the switching frequency can be easily increased, and the implementation is simpler.

그러나, 기존의 보상 회로는, 입력단과 출력단에 직접적인 신호 경로가 형성되어 입력단의 고주파 노이즈가 출력단의 제어 전압에 주입되거나, 또는 제조 공정 상의 편차에 의한 이득의 변화에 따른 극점과 영점이 변화되는 문제가 있다.However, in the conventional compensation circuit, a direct signal path is formed between the input and output terminals, so that the high frequency noise of the input terminal is injected into the control voltage of the output terminal, or the poles and zeros are changed due to a change in gain due to a deviation in the manufacturing process. There is.

실시예들은 상술한 문제 또는 다른 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고주파 노이즈가 제거된 제어 전압을 출력하는 보상 회로를 갖는 전력 변환 장치를 제공하기 위한 것이다.The embodiments have been devised to solve the above-described problem or other problems, and is to provide a power conversion device having a compensation circuit for outputting a control voltage from which high frequency noise is removed.

또한, 실시예들은 제조 공정 상의 편차에 둔감한 보상 회로를 갖는 전력 변환 장치를 제공하기 위한 것이다.Further, the embodiments are to provide a power conversion device having a compensation circuit that is insensitive to variations in the manufacturing process.

일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 내부 피드백 루프를 갖는 타입-2 보상 회로를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment includes a type-2 compensation circuit having an inner feedback loop.

실시예들에 따르면, 회로 설계의 복잡성을 증가시키지 않으면서 전력 변환 장치의 보상 회로의 고주파 이득을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. According to embodiments, there is an effect of increasing the high frequency gain of the compensation circuit of the power conversion device without increasing the complexity of circuit design.

실시예들에 따르면, 고주파 노이즈에 더 둔감한 전력 변환 장치의 보상 회로가 제공할 수 있는 효과가 있다.According to embodiments, there is an effect that can be provided by a compensation circuit of a power conversion device that is more insensitive to high frequency noise.

도 1은 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 보상 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보상 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 보상 회로의 주파수 응답 특성을 나타낸 보드 선도(bode plot)이다.
도 5는 일 실시예에 따른 보상 회로와 종래 기술에 따른 보상 회로의 주파수 응답을 나타낸 보드 선도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 보상 회로를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 보상 회로를 갖는 전력 변환 장치의 출력 전압과 인덕터 전류를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic block diagram illustrating a power conversion device including a compensation circuit.
2 is a circuit diagram schematically showing a compensation circuit according to the prior art.
3 is a circuit diagram schematically showing a compensation circuit according to an embodiment.
4 is a bode plot showing a frequency response characteristic of a compensation circuit according to an exemplary embodiment.
5 is a board diagram showing a frequency response of a compensation circuit according to an embodiment and a compensation circuit according to the prior art.
6 is a circuit diagram specifically showing a compensation circuit according to an embodiment.
7 is a graph showing an output voltage and an inductor current of a power conversion device having a compensation circuit according to an exemplary embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, so the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In the drawings, the thicknesses are enlarged in order to clearly express various layers and regions. In addition, in the drawings, for convenience of description, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

도 1은 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram illustrating a power conversion device including a compensation circuit.

전류 제어 방식은 DC-DC 컨버터의 인덕터에 흐르는 전류를 감지하고 이를 제어하여 보다 쉽게 안정성을 보장할 수 있다. 그러나 인덕터에 흐르는 전류를 감지하기 위해 사용되는 센서가 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수를 제한하며, 이와 더불어 응답 특성이 느리다는 단점이 있다. 전류 센서를 구현하는 부담을 줄이고 응답 특성을 개선하기 위해, AC 전류만 감지할 수 있지만, 이러한 방법은 기존의 전류 제어 방식에 비해 안정성을 보장하기가 매우 어렵다.The current control method detects the current flowing through the inductor of the DC-DC converter and controls it to ensure stability more easily. However, the sensor used to detect the current flowing through the inductor limits the switching frequency of the DC-DC converter, and has a disadvantage in that the response characteristic is slow. In order to reduce the burden of implementing a current sensor and improve response characteristics, only AC current can be detected, but this method is very difficult to ensure stability compared to the existing current control method.

반면에 도 1에 도시된 바와 같이, 타입-3 (type-3) 보상 회로를 사용하는 전압 제어 방식은, DC-DC 컨버터의 응답 특성을 상당히 개선할 수 있다. 또한 전류 센서를 사용할 필요가 없기 때문에 스위칭 주파수를 쉽게 증가시킬 수 있고, 이와 더불어 구현이 더 간단해진다는 장점이 있다. On the other hand, as shown in FIG. 1, the voltage control method using a type-3 compensation circuit can significantly improve the response characteristics of the DC-DC converter. In addition, since there is no need to use a current sensor, the switching frequency can be easily increased, and the implementation is simpler.

본 실시예에서는 SP-IFL (single path inner feedback loop) 타입-3 전 보상 회로를 제안한다.In this embodiment, a single path inner feedback loop (SP-IFL) type-3 pre-compensation circuit is proposed.

도 2는 종래 기술에 따른 보상 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram schematically showing a compensation circuit according to the prior art.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 단일 경로를 갖는 기존의 타입-3 보상 회로는 여러 보상 소자와 함께 단일 경로로 구성되어 있는데, 이 소자들의 크기가 비교적 커서 스위칭 주파수가 수 MHz 이상이 되지 않는 한 이 소자들을 IC에 집적하기가 상당히 어렵다. 또한, 기존의 타입-3 보상 회로의 네거티브 입력단이 AC 접지되므로, 필터링 커패시터가 저항(Rf)에 병렬로 연결되더라도, 출력 전압(vo)의 고주파 노이즈가 제어 전압(vc)에 주입될 수 있으며, 이로 인해 불규칙한 스위칭이 발생할 수도 있다. 저항을 스위치-커패시터 저항으로 구현하면, 이 보상 소자들을 IC에 집적하기 쉬워지긴 하지만, 노이즈 문제는 여전히 해결할 수 없다.As shown in (a) of Fig. 2, the conventional type-3 compensation circuit having a single path is composed of a single path with several compensation elements, and the size of these elements is relatively large, so that the switching frequency is several MHz or more. Unless it is, it is quite difficult to integrate these devices into an IC. In addition, since the negative input terminal of the conventional type-3 compensation circuit is AC grounded, high-frequency noise of the output voltage (v o ) will be injected into the control voltage (v c ) even if the filtering capacitor is connected in parallel to the resistor (R f ). This can lead to irregular switching. Implementing the resistor as a switch-capacitor resistor makes it easier to integrate these compensation elements into the IC, but the noise problem is still not solved.

도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 두 개의 경로를 갖는 기존의 타입-3 보상 회로는 저주파와 고주파의 두 가지 신호 경로로 구성되어 있다. 각 경로의 극점(ωps)과 영점(ωzs)은 각 경로의 이득으로써 보상 소자에 의해 결정된다. 따라서, 두 개의 경로를 갖는 기존의 타입-3 보상 회로의 경우, 각 경로의 이득을 적절히 설계하여, 더 작은 저항과 커패시터가 사용되지만, 안정적인 동작을 보장하는 주파수에 극점과 영점을 배치하기 용이하다. As shown in (b) of FIG. 2, the conventional type-3 compensation circuit having two paths is composed of two signal paths, a low frequency and a high frequency. The pole points (ω p s) and zero points (ω z s) of each path are determined by the compensation element as the gain of each path. Therefore, in the case of the conventional type-3 compensation circuit having two paths, a smaller resistor and a capacitor are used by properly designing the gain of each path, but it is easy to place the poles and zeros at a frequency that ensures stable operation. .

그러나, 제조 공정 편차에 의해 각 경로의 이득이 변화될 수 있으므로, 극점과 영점의 변동을 야기하며, 이로 인해 설계가 복잡해질 수 있다.However, since the gain of each path may change due to variations in the manufacturing process, it causes fluctuations in poles and zeros, which may complicate design.

도 3은 일 실시예에 따른 보상 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 타입-2 보상 회로와 동일한 단일 경로에 피드백 루프가 추가되어 구성된다. 도 2의 (b)에 도시된 두 개 경로를 갖는 보상 회로에 비해, 일 실시예에 따른 보상 회로는 신호 경로가 하나이기 때문에 각 경로의 이득 변화 문제 자체가 없다. 3 is a circuit diagram schematically showing a compensation circuit according to an embodiment. It consists of an additional feedback loop in the same single path as the type-2 compensation circuit. Compared to the compensation circuit having two paths shown in FIG. 2B, the compensation circuit according to an exemplary embodiment does not have a problem of changing the gain of each path because the signal path is one.

또한, 이 보상 회로는 도 2의 (a)에 도시된 기존의 보상 회로의 문제점을 해결할 수 있다. gma의 네거티브 입력단이 가상으로 AC 접지되지 않으므로, vo에서의 고주파 노이즈는 Rdv1, Rdv2, 및 Cdv를 포함하는 vo 분배기에서 필터링된다. 따라서, vo 분배기는 고주파 노이즈가 제거된 패드백 전압(vfb)을 생성한다. 노이즈는 타입-2 구조의 출력단의, Cc, Rc, 및 Cf를 포함하는 노이즈 필터에 의해 한번 더 필터링된다. 따라서, 제어 전압(vc)은 노이즈가 제거된 전압이 된다. 또한, 두 개의 경로를 갖는 보상 회로와 유사하게, 일 실시예에 따른 보상 회로의 극점과 영점은 더 작은 저항과 커패시턴스에 의해 생성될 수 있다.In addition, this compensation circuit can solve the problem of the conventional compensation circuit shown in Fig. 2A. The negative input of g ma is not AC grounded to virtual, v of the high frequency noise is filtered in o in o v dispenser containing R dv1, dv2 R, C and dv. Accordingly, the v o divider generates a padback voltage v fb from which high frequency noise is removed. The noise is filtered once more by a noise filter including C c , R c , and C f at the output stage of the type-2 structure. Accordingly, the control voltage vc becomes a voltage from which noise is removed. Also, similar to the compensation circuit having two paths, the poles and zeros of the compensation circuit according to an embodiment may be generated by smaller resistance and capacitance.

일 실시예에 따른 보상 회로의 전체 전달 함수는 다음의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.The total transfer function of the compensation circuit according to an embodiment may be calculated as in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 전압 분배기의 전달 함수이고,
Figure pat00003
는 gma의 출력 임피던스이며,
Figure pat00004
는 gmb의 출력 임피던스이다.here,
Figure pat00002
Is the transfer function of the voltage divider,
Figure pat00003
Is the output impedance of g ma,
Figure pat00004
Is the output impedance of g mb.

전압 분배기의 전달 함수는 다음의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.The transfer function of the voltage divider can be calculated as in Equation 2 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

gma의 출력 임피던스는 다음의 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.The output impedance of g ma can be calculated as in Equation 3 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

gmb의 출력 임피던스는 다음의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.The output impedance of g mb can be calculated as in Equation 4 below.

Figure pat00007
Figure pat00007

내부 네거티브 피드백 루프(T(s))로 인해, T가 사용되지 않는 경우에 비해 gma의 출력 임피던스는, 피드백 시스템에서 일반적인 개념인 1+T만큼 감소된다.Due to the internal negative feedback loop (T(s)), the output impedance of g ma is reduced by 1+T, which is a common concept in feedback systems, compared to the case where T is not used.

전체 전달 함수를 다시 계산하면 다음의 수학식 5와 같다.If the entire transfer function is recalculated, it is as shown in Equation 5 below.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서,

Figure pat00009
는 T가 사용되지 않는다고 가정하면, vfb에서 vc로의 전달 함수를 의미하며 다음의 수학식 6과 같다. 즉,
Figure pat00010
는 타입-2 보상 회로의 전달 함수와 동일하다.here,
Figure pat00009
Suppose that T is not used, it means a transfer function from v fb to v c and is expressed in Equation 6 below. In other words,
Figure pat00010
Is the same as the transfer function of the type-2 compensation circuit.

Figure pat00011
Figure pat00011

내부 피드백 루프의 전달 함수는 다음의 수학식 7로 계산될 수 있다.The transfer function of the inner feedback loop can be calculated by Equation 7 below.

Figure pat00012
Figure pat00012

상기의 수학식 2, 6, 및 7을 5에 대입하면, 전체 전달 함수는 다음의 수학식 8로 계산될 수 있다.Substituting Equations 2, 6, and 7 above into 5, the total transfer function can be calculated by Equation 8 below.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, ω1 내지 ω7는 도 4에 도시된 바와 같이 계산된다.Here, ω 1 to ω 7 are calculated as shown in FIG. 4.

도 4는 일 실시예에 따른 보상 회로의 주파수 응답 특성을 나타낸 보드 선도(bode plot)이다.4 is a bode plot showing a frequency response characteristic of a compensation circuit according to an exemplary embodiment.

타입-2 보상 회로와 상이하게도, 단순히 T(s)를 추가함으로써, 전달 함수는 ω3와 ω4 사이에서 +20dB/dec로 증가한다. 따라서, 이득을 -40dB/dec로 감소시키는 LC 필터의 역학은 전체 전력 변환 장치의 단일 이득 주파수를 ω3와 ω4 사이에 위치시킴으로써 보상될 수 있다. Unlike the type-2 compensation circuit, by simply adding T(s), the transfer function increases by +20dB/dec between ω 3 and ω 4. Thus, the dynamics of the LC filter, which reduces the gain to -40dB/dec, can be compensated for by placing the unity gain frequency of the entire power conversion device between ω 3 and ω 4.

도 5는 일 실시예에 따른 보상 회로와 종래 기술에 따른 보상 회로의 주파수 응답을 나타낸 보드 선도이다.5 is a board diagram showing a frequency response of a compensation circuit according to an embodiment and a compensation circuit according to the prior art.

도 2의 (a)에 도시된 종래의 타입-3 보상 회로와 비교하면, 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 보상 회로는 vo 분배기(ω7)와 타입-2 구조(ω6)의 출력 필터에 의해 생성되는 고주파 극점로 인해 고주파에서 더 작은 이득을 갖는다. Compared with the conventional type-3 compensation circuit shown in (a) of FIG. 2, the compensation circuit of the power conversion device according to an embodiment has an output of a v o divider (ω 7 ) and a type-2 structure (ω 6 ). It has a smaller gain at high frequencies due to the high frequency poles created by the filter.

이 극점은 전체 전력 변환 장치의 차단 주파수보다 높은 주파수에 위치하므로, 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 보상 회로는 동일한 과도 응답을 가지면서 기존의 타입-3 보상 회로와 비교하여 고주파 노이즈를 더욱 억제한다.Since this pole is located at a frequency higher than the cutoff frequency of the entire power conversion device, the compensation circuit of the power conversion device according to an embodiment has the same transient response and further suppresses high-frequency noise compared to the conventional type-3 compensation circuit. do.

도 6은 일 실시예에 따른 보상 회로를 구체적으로 나타낸 회로도이다.6 is a circuit diagram specifically showing a compensation circuit according to an embodiment.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 보상 회로에는 T1과 T2의 두 가지 피드백 루프가 있다. T1과 T2는 동일하고 보완적인 방식으로 작동하기 때문에, 이 루프들은 결합되어 도 3에 도시된 단일 피드백 루프 T로 간주될 수 있다.As shown, in the compensation circuit according to an embodiment, there are two feedback loops T1 and T2. Since T1 and T2 operate in the same and complementary manner, these loops can be combined and considered as a single feedback loop T shown in FIG. 3.

상보적인 동작으로 인해 각 루프의 관점에서 커패시터 Cz를 두 번 증폭할 수 있다. 따라서, 도 3에 비해 Cz의 2배 더 작은 커패시턴스가 사용된다. 도 3의 Rze는 도 6의 '1/gm6,7,11,12 + Rz'와 같으므로 Cz 및 Rz의 적절한 값을 선택하여 ω3 및 ω4를 쉽게 결정할 수 있다.Due to the complementary operation, the capacitor C z can be amplified twice in terms of each loop. Thus, a capacitance that is twice as small as C z compared to FIG. 3 is used. Since R ze of FIG. 3 is the same as '1/g m6,7,11,12 + R z ' of FIG. 6, ω 3 and ω 4 can be easily determined by selecting appropriate values of C z and R z.

도 3에는 여러 개의 OTA(operational transconductance amplifier)가 도시되어 있지만, 이러한 OTA는 도 6에 도시된 바와 같이, 단일 트랜지스터 또는 저항으로 간단히 구현될 수 있다. 따라서 종래의 타입-2 보상 회로에 몇 가지 구성 요소를 추가하여, 일 실시예에 따른 보상 회로를 간단히 구현할 수 있다. 결과적으로 일 실시예에 따른 보상 회로의 설계 복잡성은 다른 보상 회로와 비교할 때 상당히 낮다.Although several operational transconductance amplifiers (OTAs) are shown in FIG. 3, such an OTA can be simply implemented as a single transistor or a resistor, as shown in FIG. 6. Therefore, by adding several components to the conventional type-2 compensation circuit, the compensation circuit according to the exemplary embodiment can be simply implemented. As a result, the design complexity of the compensation circuit according to one embodiment is considerably lower compared to other compensation circuits.

또한, 일 실시예에 따른 보상 회로에 캐스코드 구조를 추가하여, DC 이득을 쉽게 증가시킬 수도 있다.In addition, it is also possible to easily increase the DC gain by adding a cascode structure to the compensation circuit according to an embodiment.

도 7은 일 실시예에 따른 보상 회로를 갖는 전력 변환 장치의 출력 전압과 인덕터 전류를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing an output voltage and an inductor current of a power conversion device having a compensation circuit according to an exemplary embodiment.

도 7은 4.2V의 Vi 및 3V의 vo의 조건에서 일 실시예에 따른 보상 회로가 실험된 결과를 도시한다. 100ns 이내에서 부하 전류(Io)가 20mA와 1A 사이에서 변화할 때, 부하 과도 응답은 도 10과 같이 측정된다. 7 shows a result of an experiment of a compensation circuit according to an embodiment under conditions of V i of 4.2V and v o of 3V. When the load current I o changes between 20mA and 1A within 100ns, the load transient response is measured as shown in FIG. 10.

부하 전류(Io)가 변화하면, 일 실시예에 따른 보상 회로에 의해 인덕터 전류(iL)는 스위칭 없이 갑자기 증가하고 감소된다.When the load current I o changes, the inductor current i L suddenly increases and decreases without switching by the compensation circuit according to an embodiment.

따라서, 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 주어진 인덕터(L) 및 커패시터(Co) 조건에서 가장 빠른 과도 응답을 달성할 수 있다. Accordingly, the power conversion device according to an exemplary embodiment can achieve the fastest transient response under a given inductor (L) and capacitor (C o) condition.

일 실시예에 따른 보상 회로는 종래의 타입-2 보상 회로에 몇 가지 구성 요소를 추가하여 구현할 수 있으므로, 다른 타입-3 보상 회로보다 구현이 훨씬 간단하다. 또한 ωps와 ωzs가 직관적으로 결정된다. Since the compensation circuit according to an embodiment can be implemented by adding several components to the conventional type-2 compensation circuit, implementation is much simpler than that of other type-3 compensation circuits. Also, ω p s and ω z s are determined intuitively.

따라서 일 실시예에 따른 보상 회로를 사용하여, 더 작은 보상 커패시턴스를 사용하고 유사하거나 더 나은 과도 응답을 달성하면서, 더 넓은 부하 전류(Io)의 범위에서 전력 변환 장치를 설계할 수 있다. Therefore, using the compensation circuit according to an embodiment, it is possible to design a power conversion device in a wider range of load current I o , while using a smaller compensation capacitance and achieving a similar or better transient response.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 사용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (1)

도 3에 따른 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치.Power conversion device including the compensation circuit according to FIG. 3.
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