KR20230056558A - 반도체 장치 - Google Patents

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KR20230056558A
KR20230056558A KR1020220048675A KR20220048675A KR20230056558A KR 20230056558 A KR20230056558 A KR 20230056558A KR 1020220048675 A KR1020220048675 A KR 1020220048675A KR 20220048675 A KR20220048675 A KR 20220048675A KR 20230056558 A KR20230056558 A KR 20230056558A
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김동수
방준석
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 장치가 제공된다. 반도체 장치는, 출력 전압이 출력되는 출력단, 제1 레퍼런스 전압을 기초로 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터, 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터, 교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압을 기초로 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 선형 증폭기(linear amplifier), 및 로드 캐패시터의 충전 속도를 제어하고, 출력단과 교류 커플링 캐패시터의 일단 및 타단의 연결을 제어하는 스위칭 회로를 포함한다.

Description

반도체 장치{Semiconductor device}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 시스템에는 서로 다른 공급 전압으로 동작하는 다양한 반도체 장치가 포함될 수 있다. 이에 따라 반도체 시스템의 원활한 동작을 위해서는 필요에 따라 다양한 공급을 생성할 수 있는 반도체 장치가 필요하다.
예를 들어, 신호 송수신 동작 등과 같이 고속 동작이 요구되는 반도체 장치의 경우 빠른 속도로 변경된 공급 전압을 제공해줄 필요가 있다. 이에 따라 고속으로 공급 전압을 변경하여 출력할 수 있는 반도체 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 동작 속도가 향상되고 고전압 생성이 가능한 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 출력 전압이 출력되는 출력단, 제1 레퍼런스 전압을 기초로 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터, 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터, 교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압을 기초로 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 선형 증폭기(linear amplifier), 및 로드 캐패시터의 충전 속도를 제어하고, 출력단과 교류 커플링 캐패시터의 일단 및 타단의 연결을 제어하는 스위칭 회로를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 출력 전압이 출력되는 출력단, 제1 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터, 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터, 교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 선형 증폭기, 출력단과 로드 캐패시터의 일단의 연결을 제어하는 제1 스위치, 출력단과 교류 커플링 캐패시터의 일단의 연결을 제어하는 제2 스위치, 및 출력단과 교류 커플링 캐패시터의 타단의 연결을 제어하는 제3 스위치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 출력 전압이 출력되는 출력단, 제1 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터, 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터, 및 제1 교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 제1 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 제1 선형 증폭기를 포함하되, 출력 전압이 일정하게 유지되는 제1 상태에서, 스위칭 컨버터는 출력 전압을 생성하고 제1 선형 증폭기는 제1 교류 커플링 캐패시터를 충전시키고, 출력 전압이 미리 정한 전압보다 작은 제1 전압으로 변하는 제2 상태에서, 제1 선형 증폭기는 제1 교류 커플링 캐패시터를 이용하지 않고 출력 전압을 생성하고, 출력 전압이 미리 정한 전압보다 큰 제2 전압으로 변하는 제3 상태에서, 제1 선형 증폭기는 제1 교류 커플링 캐패시터를 이용하여 출력 전압을 생성한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 회로를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 4 및 도 5는 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 및 도 9는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램들이다.
도 10은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 11은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램들이다.
도 14는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다.
도 15는 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 반도체 시스템을 나타내는 도면이다.
도 18은 몇몇 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 장치(1)는 스위칭 컨버터(100), 선형 증폭기(Linear Amplifier)(200), 로드 캐패시터(C1) 및 교류 커플링 캐패시터(C2)를 포함할 수 있다.
반도체 장치(1)는 스위칭 컨버터(100), 선형 증폭기(200), 로드 캐패시터(C1) 및 교류 커플링 캐패시터(C2)를 이용하여 출력 전압(Vout)을 생성하고, 생성된 출력 전압(Vout)은 전자 부품들에 전력을 제공하는 공급 전압으로서 기능할 수 있다. 이러한 전자 부품들은 반도체 장치(1)의 부하(load)로 지칭될 수 있다.
예를 들어, 출력 전압(Vout)은 디지털 신호를 처리하는 디지털 회로, 아날로그 신호를 처리하는 아날로그 회로, 또는 RF 신호를 처리하는 RF 회로 등에 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 반도체 장치(1)는 예를 들어, DC(Direct Current) 전압인 입력 전압(예를 들어, Vbat)의 전압 레벨을 변경하여 출력 전압(Vout)을 생성하는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, AC(Alternating Current) 전압인 입력 전압의 전압 레벨을 변경하여 출력 전압(Vout)을 생성하는 AC-DC 컨버터 등에도 본 실시예에 따른 기술적 사항이 적용될 수 있다.
스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)을 기초로 출력 전압(Vout)을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1), 출력 전압(Vout), 선형 증폭기(200)의 출력 전류(I1) 및 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)을 제공받아 동작할 수 있다.
제1 레퍼런스 전압(Vref1)은 출력 전압(Vout)을 제어하기 위한 기준 신호이다. 예를 들어, 스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)에 소정 게인(gain)을 곱한 값이 출력 전압(Vout)이 되도록 출력 전압(Vout)을 제어할 수 있다.
출력 전류(I1)는 선형 증폭기(200)가 생성하여 출력하는 전류이고, 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)은 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1)과 타단(N2)의 전압 차이(예를 들어, V2-V1)일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭 컨버터(100)는 내부에 복수의 스위치와 인덕터를 포함할 수 있다.
제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 변경됨에 따라 스위칭 컨버터(100) 내부에 배치된 스위치들의 온(on), 오프(off)가 제어되고, 이에 따라 스위칭 컨버터(100) 내부의 인덕터를 흐르는 인덕터 전류의 경로가 전환되어 스위칭 컨버터(100)의 출력이 제어될 수 있다.
예를 들어, 스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 증가됨에 대응하여 전원 전압(Vbat)을 이용하여 출력 전압(Vout)이 제1 레퍼런스 전압(Vref1)에 대응되도록 출력 전압(Vout)을 증가시킬 수 있다. 그리고, 스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 감소됨에 대응하여 전원 전압(Vbat)을 이용하여 출력 전압(Vout)이 제1 레퍼런스 전압(Vref1)에 대응되도록 출력 전압(Vout)을 감소시킬 수 있다.
로드 캐패시터(C1)는 출력단(OT)으로 출력되는 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압을 충전할 수 있다. 로드 캐패시터(C1)에 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압이 충전되어, 출력단(OT)의 출력 전압(Vout)이 유지될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭 컨버터(100)로부터 출력되는 전류는 로드 캐패시터(C1)를 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압으로 충전시키는데 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니고, 스위칭 컨버터(100) 외의 다른 구성이 로드 캐패시터(C1)를 충전시키는데 사용될 수도 있다.
선형 증폭기(200)는 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1)에 연결될 수 있다. 선형 증폭기(200)는 제2 레퍼런스 전압(Vref2)을 기초로 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 선형 증폭기(200)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1), 출력 전압(Vout), 교류 커플링 캐패시터(C2)의 타단(N2)의 전압(V2), 제2 레퍼런스 전압(Vref2) 및 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1)의 전압(V1)을 제공받아 동작할 수 있다.
제2 레퍼런스 전압(Vref2)은 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)을 제어하기 위한 기준 신호이다. 예를 들어, 선형 증폭기(200)는 제2 레퍼런스 전압(Vref2)에 소정 게인을 곱한 값이 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)이 되도록 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)을 제어할 수 있다. 이를 위해, 선형 증폭기(200)는 교류 커플링 캐패시터(C2)의 타단(N2)의 전압(V2)과 자신의 출력 전압인 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1)의 전압(V1)을 제공받아 동작할 수 있다.
스위칭 회로(300)는 로드 캐패시터(C1)의 충전 속도를 제어하고, 출력단(OT)과 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1) 및 타단(N2)의 연결을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭 회로(300)는 이러한 동작을 수행하기 위한 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 예시적인 스위칭 회로(300)를 포함하는 반도체 장치(1) 대해 설명할 것이나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 스위칭 회로를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 2를 참조하면, 스위칭 회로(300)는 복수의 스위치들(SW1 내지 SW4)을 포함할 수 있다.
스위치(SW1)는 스위칭 컨버터(100)와 로드 캐패시터(C1) 사이에 배치될 수 있다. 스위치(SW1)는 출력단(OT)과 로드 캐패시터(C1) 사이에 배치될 수 있다.
스위치(SW1)는 반도체 장치(1)가 제1 상태로 동작할 때, 로드 캐패시터(C1)가 빠른 속도로 출력 전압에 대응하는 전압으로 충전되도록 할 수 있다. 그리고, 스위치(SW1)는 반도체 장치(1)가 제2 상태 또는 제3 상태로 동작할 때, 로드 캐패시터(C1)가 느린 속도로 출력 전압에 대응하는 전압으로 충전되도록 할 수 있다.
여기서, 제1 상태는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 일정하게 유지되어, 출력 전압(Vout) 역시 일정하게 유지되는 상태일 수 있다. 여기서, 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 일정하게 유지되는 상태는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 완전히 일정하게 유지되는 상태뿐만 아니라 소정의 설정 범위 내에서 유지되는 상태도 포함한다. 즉, 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 1V로 완전히 유지되는 상태뿐만 아니라, 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 0.99V와 1.01V 내에서 유지되는 상태도 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 일정하게 유지되는 상태로 본다. 이에 따라, 출력 전압(Vout)이 일정하게 유지되는 상태는 출력 전압(Vout)이 완전히 일정하게 유지되는 상태뿐만 아니라 소정의 설정 범위 내에서 유지되는 상태도 포함한다.
제2 상태는 예를 들어, 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 저전압으로 변경되어, 출력 전압(Vout) 역시 저전압으로 변경되는 상태일 수 있다. 제3 상태는 예를 들어, 제1 레퍼런스 전압(Vref1)이 고전압으로 변경되어, 출력 전압(Vout) 역시 고전압으로 변경되는 상태일 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
몇몇 실시예에서, 스위치(SW1)는 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터는 반도체 장치(1)가 제1 상태로 동작할 때, 완전히 턴온(completely turn on)될 수 있다. 이에 따라 로드 캐패시터(C1)는 스위칭 컨버터(100)로부터 출력되는 출력 전류를 온전히 수신할 수 있어 빠른 속도로 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압을 충전할 수 있다.
한편, 트랜지스터는 반도체 장치(1)가 제2 상태 또는 제3 상태로 동작할 때, 소프트 턴온(soft turn on) 또는 약하게 턴온(weekly turn on)될 수 있다. 이처럼 트랜지스터가 소프트 턴온되면, 로드 캐패시터(C1)와 스위칭 컨버터(100) 또는 출력단(OT)과의 연결이 완전히 끊기는 것이 아니고, 로드 캐패시터(C1)는 스위칭 컨버터(100) 또는 출력단(OT)과의 연결을 약하게 유지한다. 이에 따라 로드 캐패시터(C1)는 스위칭 컨버터(100)로부터 출력되는 출력 전류의 일부를 수신할 수 있어 느린 속도로 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압을 충전할 수 있다.
스위치(SW2)는 교류 커플링 캐패시터(C2)의 일단(N1)과 출력단(OT) 사이에 배치되고, 스위치(SW3)는 교류 커플링 캐패시터(C2)의 타단(N2)과 출력단(OT) 사이에 배치될 수 있다. 스위치(SW4)는 전원 전압(Vbat)과 교류 커플링 캐패시터(C2)의 타단(N2) 사이에 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위치들(SW2 내지 SW4)은 각각 트랜지스터들로 구성될 수 있다. 하지만, 스위치들(SW2 내지 SW4)은 스위치(SW1)와 같이 소프트 턴온되는 방식으로 동작하지 않으며, 완전히 턴온되거나 완전히 턴오프되는 방식으로 동작할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작에 대해 설명한다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다. 도 4 및 도 5는 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 스위치(SW1)는 온(on)되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프(off)되고, 스위치(SW4)는 온된다.
스위칭 컨버터(100)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)과 출력 전압(Vout)을 기초로 출력 전압(Vout)을 제어하고, 스위치(SW1)가 온(트랜지스터와 완전히 턴온)되므로 스위칭 컨버터(100)의 출력 전류에 의해 로드 캐패시터(C1)가 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압으로 빠르게 충전된다.
선형 증폭기(200)는 제2 레퍼런스 전압(Vref2)과, 교류 커플링 캐패시터(C1)의 일단(N1)의 전압(V1)과, 교류 커플링 캐패시터(C1)의 타단(N1)의 전압(V2)을 기초로 출력 전류(I1)를 출력하여 교류 커플링 캐패시터(C1)의 전압(Vc2)을 제어한다.
스위치(SW4)가 온되므로, 교류 커플링 캐패시터(C1)는 전원 전압(Vbat)과 선형 증폭기(100)의 출력 전류(I)에 의해 충전되어, 교류 커플링 캐패시터(C1)에는 전압(Vc2)이 생성된다.
스위치(SW2)와 스위치(SW3)가 오프되므로, 선형 증폭기(200)와 교류 커플링 캐패시터(C1)는 출력단(OT)에 연결되지 않는다. 즉, 출력 전압(Vout)이 일정하게 유지되는 상태(S1)에서, 선형 증폭기(200)와 교류 커플링 캐패시터(C1)는 출력 전압(Vout) 생성에 관여하지 않고, 스위칭 컨버터(100)가 출력 전압(Vout)을 생성한다.
다음 도 3 및 도 5를 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 변하는 제2 상태(S2)에서, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 온되고, 스위치(SW3)와 스위치(SW4)는 오프된다.
스위칭 컨버터(100)는 선형 증폭기(100)의 출력 전류(I1)를 기초로 동작하고, 스위치(SW1)가 소프트 턴온(트랜지스터가 약하게 턴온)되므로 로드 캐패시터(C1)는 스위칭 컨버터(100)의 출력 전류 또는 선형 증폭기(200)의 출력 전류(I1)에 의해 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압으로 천천히 충전된다.
스위치(SW2)가 온되므로, 선형 증폭기(200)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)과 출력 전압(Vout)을 기초로 출력 전압(Vout)을 제어하고, 스위치(SW3)가 오프되어 제1 상태(S1)에서 충전되었던 교류 커플링 캐패시터(C1)의 전압(Vc2)은 출력 전압(Vout) 생성에 관여하지 않는다.
즉, 반도체 장치(1)는, 제2 상태(S2)에서, 선형 증폭기(200)를 이용하여 출력 전압(Vout)을 제1 레퍼런스 전압(Vref1)에 대응하는 목표하는 전압까지 빠른 속도로 올린다. 이 때, 용량이 큰 로드 캐패시터(C1)는 출력단(OT)과 약하게 연결된 상태(스위치(SW1)가 소프트 턴온된 상태)이므로 출력 전압(Vout)에 대응되는 전압으로 제2 상태(S2)가 유지되는 동안 천천히 충전되며, 출력 전압(Vout)이 제1 레퍼런스 전압(Vref1)에 대응하는 목표하는 전압까지 상승하는 속도를 늦추지 않는다.
이에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 6은 앞서 설명한 실시예와 달리 스위칭 컨버터(199)와 로드 캐패시터(CL)로 이루어진 반도체 장치(99)를 도시한 도면이다.
스위칭 컨버터(199)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)과 출력 전압(Vout)을 기초로 출력 전압(Vout)을 제어할 수 있다.
도 6에 도시된 반도체 장치(1)의 경우, 출력 전압(Vout)을 상승시키기 위해서는 스위칭 컨버터(199)가 제1 레퍼런스 전압(Vref1)의 증가에 따라 출력 전류를 증가시켜 출력 전압(Vout)을 상승시켜야 한다. 그런데, 스위칭 컨버터(199)에는 대용량의 로드 캐패시터(CL)가 연결되어 있으므로, 스위칭 컨버터(199)의 출력 전류의 많은 부분이 로드 캐패시터(CL)를 충전하는데 사용된다. 따라서, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)은 도 7에 도시된 B와 같이 트랜지션 구간(TR)에서 빠르게 상승하지 못한다.
출력 전압(Vout)의 상승 속도(또는 상승률)는 스위칭 컨버터(199)의 출력 전류가 클수록 커지는데, 반도체 장치에 흐를 수 있는 전류의 양은 일반적으로 한계가 존재하므로 이를 무한정 크게 설계하기 힘들다.
또한, 출력 전압(Vout)의 상승 속도(또는 상승률)는 로드 캐패시터(CL)의 용량이 작을수록 커지는데, 로드 캐패시터(CL)의 용량이 작을수록 출력 리플(ripple) 전압이 커지기 때문에, 로드 캐패시터(CL)의 용량을 작게 설계하는 것도 힘들다.
따라서, 반도체 장치(199)는 출력 전압(Vout)의 트랜지션 구간(TR)에서 로드 캐패시터(CL)를 충전시키는 동작으로 인해 출력 전압(Vout)의 상승 속도가 B와 같이 늦다.
반면, 본 실시예에 따른 반도체 장치(1)는 출력 전압(Vout)의 트랜지션 구간(TR)에서, 도 5에 도시된 것과 같이, 용량이 큰 로드 캐패시터(C1)와 출력단(OT) 또는 스위칭 컨버터(100) 사이에 배치된 스위치(SW1)를 소프트 턴온시킨다. 이에 따라, 로드 캐패시터(C1)는 출력 전압(Vout)에 대응되는 전압으로 트랜지션 구간(TR) 동안 천천히 충전되나 출력 전압(Vout)이 상승하는데 앞서 설명한 반도체 장치(199)와 같이 큰 영향을 주지 않는다. 그리고, 본 실시예에 따른 반도체 장치(1)는 출력 전압(Vout)의 트랜지션 구간(TR)에서 선형 증폭기(200)를 이용하여, 도 7의 A와 같이, 출력 전압(Vout)을 목표 전압까지 빠르게 상승시킬 수 있다. 이에 따라 반도체 장치(1)의 동작 속도가 향상될 수 있다.
다음, 도 3을 참조하면, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행한다.
몇몇 실시예에서, 중간 전압(VM)은 전원 전압(Vbat)과 유사한 레벨 수준의 전압일 수 있다. 이 경우, 저전압(VL)은 전원 전압(Vbat)보다 낮는 레벨 수준의 전압이고, 고전압(VH)은 전원 전압(Vbat)보다 높은 수준의 전압일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8 및 도 9는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램들이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VH) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 온되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프되고, 스위치(SW4)는 온될 수 있다.
다음, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 변하는 제2 상태(S2)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 온되고, 스위치(SW3)와 스위치(SW4)는 오프될 수 있다.
이후, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행할 수 있다.
다음, 도 9를 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 온되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프되고, 스위치(SW4)는 온될 수 있다.
다음, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 변하는 제2 상태(S2)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 온되고, 스위치(SW3)와 스위치(SW4)는 오프될 수 있다.
이후, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행할 수 있다.
도 10은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다. 도 11은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 10을 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 온되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프되고, 스위치(SW4)는 온될 수 있다.
다음, 도 10 및 도 11을 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VL) 사이의 전압으로 변하는 제3 상태(S3)에서, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 오프되고, 스위치(SW3)는 온되고, 스위치(SW4)는 오프된다.
스위칭 컨버터(100)는 선형 증폭기(100)의 출력 전류(I1)와 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)을 기초로 동작하고, 스위치(SW1)가 소프트 턴온(트랜지스터가 약하게 턴온)되므로 로드 캐패시터(C1)는 스위칭 컨버터(100)의 출력 전류 또는 교류 커플링 캐패시터(C2)의 전압(Vc2)에 의해 출력 전압(Vout)에 대응하는 전압으로 천천히 충전된다.
선형 증폭기(200)는 제1 레퍼런스 전압(Vref1)과 출력 전압(Vout)을 기초로 동작하고, 스위치(SW3)가 온 되므로, 제1 상태(S1)에서 충전되었던 교류 커플링 캐패시터(C1)의 전압(Vc2)은 출력 전압(Vout)을 생성한다. 즉, 교류 커플링 캐패시터(C1)의 전압(Vc2)을 이용하여 전원 전압(Vbat)보다 높은 전압 레벨 수준의 전압 레벨로 출력 전압(Vout)을 빠르게 상승시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 반도체 장치(1)는 교류 커플링 캐패시터(C1)를 이용하여 전원 전압(Vbat)보다 높은 수준의 레벨을 갖는 전압 레벨로 출력 전압(Vout)을 빠르게 상승시키는 것이 가능한다.
이 때, 용량이 큰 로드 캐패시터(C1)는 출력단(OT)과 약하게 연결된 상태(스위치(SW1)가 소프트 턴온된 상태)이므로 출력 전압(Vout)에 대응되는 전압으로 천천히 충전되며, 출력 전압(Vout)이 목표하는 전압까지 상승하는 속도를 늦추지 않는다.
다음, 도 10을 참조하면, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행한다.
도 12 및 도 13은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램들이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 저전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 온되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프되고, 스위치(SW4)는 온될 수 있다.
다음, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VH) 사이의 전압으로 변하는 제3 상태(S3)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 11을 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 오프되고, 스위치(SW3)는 온되고, 스위치(SW4)는 오프될 수 있다.
이후, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VH) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행할 수 있다.
다음, 도 13을 참조하면, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VH) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 온되고, 스위치(SW2)와 스위치(SW3)는 오프되고, 스위치(SW4)는 온될 수 있다.
다음, 반도체 장치(1)의 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VH) 사이의 전압으로 변하는 제3 상태(S3)에서, 반도체 장치(1)는 앞서 도 11을 참조하여 설명한 동작을 수행한다. 즉, 스위치(SW1)는 소프트 턴온되고, 스위치(SW2)는 오프되고, 스위치(SW3)는 온되고, 스위치(SW4)는 오프될 수 있다.
이후, 출력 전압(Vout)이 목표 전압에 도달하고 로드 캐패시터(C1)의 충전도 완료되면, 반도체 장치(1)는 다시 출력 전압(Vout)이 중간 전압(VM)과 고전압(VL) 사이의 전압으로 일정하게 유지되는 제1 상태(S1)로 동작한다. 이 경우, 반도체 장치(1)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 동작을 다시 수행할 수 있다.
도 14는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 장치(2)는 교류 커플링 캐패시터(C3)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 반도체 장치(2)의 스위칭 회로(300-1)는 교류 커플링 캐패시터(C3)와 전원 전압(Vbat) 사이에 배치된 스위치(SW5)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 반도체 장치(2)는 출력 전압(Vout)이 일정하게 유지되는 구간에서 선형 증폭기(200)를 이용하여 교류 커플링 캐패시터(C2)와 교류 커플링 캐패시터(C3)를 충전하고, 출력 전압(Vout)이 변경되는 구간에서 교류 커플링 캐패시터(C2)와 교류 커플링 캐패시터(C3) 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전압(Vout)을 목표 전압으로 빠르게 변화시킬 수 있다. 출력 전압(Vout)이 변경되는 구간에서 스위치(SW1)는 소프트 턴온되므로, 용량이 큰 로드 캐패시터(CL)에도 불구하고 출력 전압(Vout)이 빠르게 변경될 수 있다.
도 15는 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다. 이하에서도 앞서 설명한 실시예들과 차이점을 위주로 설명한다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 장치(3)는 선형 증폭기(400)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 반도체 장치(3)의 스위칭 회로(300-2)의 스위치(SW2)는 선형 증폭기(400)와 출력단(OT) 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라, 반도체 장치(3)는 출력 전압(Vout)이 일정하게 유지되는 구간에서 선형 증폭기(200)를 이용하여 교류 커플링 캐패시터(C2)를 충전하고, 출력 전압(Vout)이 저전압으로 변경되는 구간에서는 선형 증폭기(400)를 이용하여 출력 전압(Vout)을 목표 전압으로 빠르게 변경시키고, 출력 전압(Vout)이 고전압으로 변경되는 구간에서는 교류 커플링 캐패시터(C2)를 이용하여 출력 전압(Vout)을 목표 전압으로 빠르게 변화시킬 수 있다. 출력 전압(Vout)이 변경되는 구간에서 스위치(SW1)는 소프트 턴온되므로, 용량이 큰 로드 캐패시터(CL)에도 불구하고 출력 전압(Vout)이 빠르게 변경될 수 있다.
도 16은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 도면이다. 이하에서도 앞서 설명한 실시예들과 차이점을 위주로 설명한다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 장치(4)는 선형 증폭기(400)와 교류 커플링 캐패시터(C3)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 반도체 장치(3)의 스위칭 회로(300-3)는 교류 커플링 캐패시터(C3)와 전원 전압(Vbat) 사이에 배치된 스위치(SW5)를 더 포함하고, 스위치(SW2)는 교류 커플링 캐패시터(C3)와 출력단(OT) 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라, 반도체 장치(4)는 출력 전압(Vout)이 일정하게 유지되는 구간에서 선형 증폭기(200)를 이용하여 교류 커플링 캐패시터(C2)를 충전하고, 선형 증폭기(400)를 이용하여 교류 커플링 캐패시터(C3)를 충전할 수 있다.
그리고, 반도체 장치(4)는 출력 전압(Vout)이 변경되는 구간에서 교류 커플링 캐패시터(C2)와 교류 커플링 캐패시터(C3) 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전압(Vout)을 목표 전압으로 빠르게 변화시킬 수 있다. 출력 전압(Vout)이 변경되는 구간에서 스위치(SW1)는 소프트 턴온되므로, 용량이 큰 로드 캐패시터(CL)에도 불구하고 출력 전압(Vout)이 빠르게 변경될 수 있다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 반도체 시스템을 나타내는 도면이다.
반도체 시스템(1300)은, 몇몇 실시예에서 시스템-온-칩(SoC)과 같이 하나의 반도체 집적회로일 수도 있고, 몇몇 실시예에서 인쇄회로기판 및 이에 실장된 패키지들을 포함할 수도 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 반도체 시스템(1300)은 제1 내지 제4 기능 블록(1310 내지 1340) 및 PMIC(1350)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 기능 블록(1310 내지 1340)은 PMIC(1350)로부터 출력되는 제1 내지 제4 공급 전압(VDD1 내지 VDD4)에 의해서 제공되는 전력에 기초하여 동작할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제4 기능 블록(1310 내지 1340) 중 적어도 하나는 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP) 등과 같이 디지털 신호를 처리하는 디지털 회로일 수도 있고, 증폭기 등과 같이 아날로그 신호를 처리하는 아날로그 회로일 수도 있다. 또한, 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter; ADC) 등과 같은 혼합된 신호(mixed signal)를 처리하는 회로일 수도 있다.
비록 도 17에서 반도체 시스템(1300)은 4개의 기능 블록들을 포함하는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예들에서 반도체 시스템(1300)은 4개 미만 또는 5개 이상의 기능 블록들을 포함할 수도 있다.
PMIC(Power Management Integrated Circuit)(1350)는 입력 전압(V IN)으로부터 제1 내지 제4 공급 전압(VDD1 내지 VDD4)을 생성할 수 있고, 전압 제어 신호(C_V)에 따라 제1 내지 제4 공급 전압(VDD1 내지 VDD4) 중 적어도 하나의 레벨을 변경할 수 있다. 제1 내지 제4 기능 블록(1310 내지 1340) 중 적어도 하나는 요구되는 성능 및 전력 소모에 따라 동적으로 가변되는 레벨의 공급 전압을 수신할 수 있다.
예를 들어, 제1 기능 블록(1310)은 이미지 데이터를 처리하는 이미지 프로세서일 수 있고, 일련의 이미지들을 포함하는 동영상을 처리하는 동안 제1 기능 블록(1310)은 높은 레벨의 제1 공급 전압(VDD1)을 수신할 수 있는 한편, 단일 이미지를 포함하는 사진을 처리하는 동안 제1 기능 블록(1310)은 낮은 레벨의 제1 공급 전압(VDD1)을 수신할 수 있다.
PMIC(1350)는 제1 기능 블록(1310)에서 요구되는 성능 및 전력 소모에 대응하는 전압 제어 신호(C_V)를 수신할 수 있고, PMIC(1350)는 전압 제어 신호(C_V)에 기초하여 제1 공급 전압(VDD1)의 레벨을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 기능 블록의 공급 전압의 레벨을 동적으로 변경하는 방법은 DVS(Dynamic Voltage Scaling)으로 지칭될 수 있다.
몇몇 실시예에서, PMIC(1350)는 앞서 설명한 반도체 장치를 포함할 수 있고, 이에 따라 제1 공급 전압(VDD1)의 레벨이 신속하게 변경될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제1 기능 블록(1310)은 제1 공급 전압(VDD1)의 레벨이 변경되는 동안 동작을 중지할 수 있고, 제1 공급 전압(VDD1)의 레벨이 변경된 후 동작을 재개할 수 있다. 이에 따라, 제1 공급 전압(VDD1)의 레벨이 신속하게 변경되는 경우, 제1 기능 블록(1310)에 의한 동작의 수행 시간이 단축될 수 있고, 결과적으로 반도체 시스템(1300)은 향상된 성능을 제공할 수 있다.
도 18은 몇몇 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 18은 배터리(2500)에 의해서 전력이 제공되는 사용자 기기(User Equipment; UE)(또는 단말)를 나타낸다.
무선 통신 장치(2000)는, 몇몇 실시예에서, 5G, LTE 등과 같은 셀룰러 네트워크를 사용하는 무선 통신 시스템에 포함될 수도 있고, WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템 또는 다른 임의의 무선 통신 시스템에 포함될 수도 있다.
무선 통신 장치(2000)에서, 앞서 설명한 반도체 장치들은 전력 증폭기(2160)에 가변적인 전력을 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 무선 통신 장치(2000)는 송수신기(2100), 기저대역 프로세서(2200), 안테나(2300) 및 전원 회로(2400) 및 배터리(2500)를 포함할 수 있다.
송수신기(2100)는 안테나 인터페이스 회로(2110)를 포함할 수 있고, 입력 회로(2120), 저잡음 증폭기(2130) 및 수신 회로(2140)를 포함하는 수신기 및 송신 회로(2150), 전력 증폭기(2160) 및 출력 회로(2170)를 포함하는 송신기를 포함할 수 있다.
안테나 인터페이스 회로(2110)는 송신 모드 또는 수신 모드에 따라 송신기 또는 수신기를 안테나(2300)와 연결시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 입력 회로(2120)는 매칭 회로 또는 필터를 포함할 수 있고, 저잡음 증폭기(2130)는 입력 회로(2120)의 출력 신호를 증폭할 수 있으며, 수신 회로(2140)는 다운-컨버전을 위한 믹서를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 송신 회로(2150)는 업-컨버전을 위한 믹서를 포함할 수 있고, 전력 증폭기(2160)는 송신 회로(2150)의 출력 신호를 증폭할 수 있고, 출력 회로(2170)는 매칭 회로 또는 필터를 포함할 수 있다.
기저대역 프로세서(2200)는 송수신기(2100)와 기저대역의 신호들을 송수신할 수 있고, 변조/복조, 인코딩/디코딩 등을 수행할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기저대역 프로세서(2200)는 모뎀으로 지칭될 수 있다. 기저대역 프로세서(2200)는 평균 전력 추적 모드 또는 포락선 추적 모드를 설정하기 위한 설정 신호(SET)를 생성할 수 있고, 출력 전압(Vout)의 레벨을 변경하기 위한 설정 신호(SET)를 생성할 수 있다.
전원 회로(2400)는 배터리(2500)로부터 입력 전압(VIN, 예를 들어, 앞서 설명한 실시예의 Vbat)을 수신할 수 있고, 전력 증폭기(2160)에 전력을 제공하는 출력 전압(Vout)을 생성할 수 있다. 전원 회로(2400)는 앞서 설명한 반도체 장치들을 포함할 수 있으며, 출력 전압(Vout)의 신속한 레벨 변경이 가능할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 스위칭 컨버터
200: 선형 증폭기
300: 스위칭 회로

Claims (20)

  1. 출력 전압이 출력되는 출력단;
    제1 레퍼런스 전압을 기초로 상기 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터;
    상기 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터;
    교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압을 기초로 상기 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 선형 증폭기(linear amplifier); 및
    상기 로드 캐패시터의 충전 속도를 제어하고, 상기 출력단과 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단 및 타단의 연결을 제어하는 스위칭 회로를 포함하는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제1 상태에서 상기 로드 캐패시터가 상기 출력 전압에 대응하여 제1 속도로 충전되도록 제어하고,
    제2 상태에서 상기 로드 캐패시터가 상기 출력 전압에 대응하여 상기 제1 속도보다 늦은 제2 속도로 충전되도록 제어하는 반도체 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는 상기 스위칭 컨버터와 상기 로드 캐패시터의 일단 사이에 배치된 트랜지스터를 포함하고
    상기 트랜지스터는 상기 제1 상태에서 완전히 턴 온(completely turn on)되고, 상기 제2 상태에서 소프트 턴 온(soft turn on)되는 반도체 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 제1 레퍼런스 전압이 미리 정한 범위 내로 유지되는 상태이고,
    상기 제2 상태는 상기 제1 레퍼런스 전압이 미리 정한 범위 밖으로 변하는 상태인 반도체 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제1 상태에서 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 타단을 모두 상기 출력단에 연결시키지 않고,
    제2 상태에서 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단을 상기 출력단에 연결시키고, 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단을 상기 출력단에 연결시키지 않는 반도체 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제3 상태에서 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단을 상기 출력단에 연결시키지 않고, 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단을 상기 출력단에 연결시키는 반도체 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단 사이에 배치된 제1 스위치와,
    상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단 사이에 배치된 제2 스위치를 포함하는 반도체 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 교류 커플링 캐패시터의 타단에 전원 전압의 인가 여부를 제어하는 제3 스위치를 더 포함하는 반도체 장치.
  9. 출력 전압이 출력되는 출력단;
    제1 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 상기 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터;
    상기 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터;
    교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압과 상기 전원 전압을 기초로 상기 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 선형 증폭기;
    상기 출력단과 상기 로드 캐패시터의 일단의 연결을 제어하는 제1 스위치;
    상기 출력단과 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단의 연결을 제어하는 제2 스위치; 및
    상기 출력단과 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단의 연결을 제어하는 제3 스위치를 포함하는 반도체 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 출력 전압이 일정하게 유지되는 제1 상태에서, 상기 제1 스위치는 완전히 턴온되며, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키지 않으며, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키지 않고,
    상기 출력 전압이 미리 정한 전압보다 작은 전압으로 변하는 제2 상태에서, 상기 제1 스위치는 소프트 턴온되며, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키며, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키지 않는 반도체 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 출력 전압이 일정하게 유지되는 제1 상태에서, 상기 제1 스위치는 완전히 턴온되며, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키지 않으며, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키지 않고,
    상기 출력 전압이 미리 정한 전압보다 큰 전압으로 변하는 제2 상태에서, 상기 제1 스위치는 소프트 턴온되며, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키지 않고, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키는 반도체 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 출력 전압이 미리 정한 전압보다 작은 전압으로 변하는 제1 상태에서, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키며, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키지 않고,
    상기 출력 전압이 상기 미리 정한 전압보다 큰 전압으로 변하는 제2 상태에서, 상기 제2 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 일단과 상기 출력단을 연결시키지 않고, 상기 제3 스위치는 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단과 상기 출력단을 연결시키는 반도체 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터는,
    상기 제1 및 제2 상태에서 소프트 턴온되고,
    상기 출력 전압이 일정하게 유지되는 제3 상태에서 완전히 턴온되는 반도체 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 교류 커플링 캐패시터의 타단에 전원 전압의 인가 여부를 제어하는 제4 스위치를 더 포함하는 반도체 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 컨버터는, 상기 출력 전압, 상기 선형 증폭기의 출력 전류 및 상기 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제공받아 동작하는 반도체 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선형 증폭기는,상기 출력 전압, 상기 제1 레퍼런스 전압, 상기 선형 증폭기의 출력 전류, 상기 선형 증폭기의 출력 전압 및 상기 교류 커플링 캐패시터의 타단의 전압을 제공받아 동작하는 반도체 장치.
  17. 출력 전압이 출력되는 출력단;
    제1 레퍼런스 전압과 전원 전압을 기초로 상기 출력 전압을 제어하는 스위칭 컨버터;
    상기 출력 전압에 대응하는 전압이 충전되는 로드 캐패시터; 및
    제1 교류 커플링 캐패시터의 일단에 연결되고, 제2 레퍼런스 전압과 상기 전원 전압을 기초로 상기 제1 교류 커플링 캐패시터의 전압을 제어하는 제1 선형 증폭기를 포함하되,
    상기 출력 전압이 일정하게 유지되는 제1 상태에서, 상기 스위칭 컨버터는 상기 출력 전압을 생성하고 상기 제1 선형 증폭기는 상기 제1 교류 커플링 캐패시터를 충전시키고,
    상기 출력 전압이 미리 정한 전압보다 작은 제1 전압으로 변하는 제2 상태에서, 상기 제1 선형 증폭기는 상기 제1 교류 커플링 캐패시터를 이용하지 않고 상기 출력 전압을 생성하고,
    상기 출력 전압이 상기 미리 정한 전압보다 큰 제2 전압으로 변하는 제3 상태에서, 상기 제1 선형 증폭기는 상기 제1 교류 커플링 캐패시터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 반도체 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    그 일단이 상기 제1 선형 증폭기에 연결된 제2 교류 커플링 캐패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 제1 선형 증폭기는 상기 제2 교류 커플링 캐패시터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 반도체 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    제2 선형 증폭기를 더 포함하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 제1 선형 증폭기는 상기 출력 전압을 생성하지 않고, 상기 제2 선형 증폭기가 상기 출력 전압을 생성하는 반도체 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    그 일단이 상기 제1 선형 증폭기에 연결된 제2 교류 커플링 캐패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 제2 선형 증폭기는 상기 제2 교류 커플링 캐패시터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 반도체 장치.
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