WO2019216486A1

WO2019216486A1 - 내부 기생 전압을 이용한 ｄｃ-ｄｃ 벅 컨버터의 ｐｆｍ 동작 제어를 위한 장치

Info

Publication number: WO2019216486A1
Application number: PCT/KR2018/008952
Authority: WO
Inventors: 이명희; 홍우진
Original assignee: UNIST Academy Industry Research Corp
Current assignee: UNIST Academy Industry Research Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: KR102068777B1; KR20190129486A

Abstract

본 발명은 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 PFM 모드 동작을 구현하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치에 관한 것으로, DC-DC 컨버터가 전압모드 벅 컨버터로의 동작시에 기생적으로 내부에 생기는 전압인 내부 기생 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하는 보상기;상기 보상기의 출력 내부 기생 전압(V_ERR)이 비반전 단자(+)로 입력되고, 반전 단자(-)로 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)이 입력되어 DC-DC 컨버터가 PFM 모드 동작을 하도록 하는 비교기;를 포함하는 것이다.

Description

내부 기생 전압을 이용한 ＤＣ-ＤＣ 벅 컨버터의 ＰＦＭ 동작 제어를 위한 장치

본 발명은 DC-DC 벅 컨버터에 관한 것으로, 구체적으로 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 PFM 모드 동작을 구현하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 DC-DC 컨버터는 임의의 입력 전압에서 부하에서 요구하는 전압으로 가공하여 낮은 리플의 조절된 전압(Regulated voltage)을 출력하는 장치로서, 전자 기기에 공급 전압을 제공하기 위해 많이 사용된다.

DC-DC 컨버터는 구동 방식에 따라 직접적으로 전압을 변환하는 선형(Linear) 방식과, 출력으로 전달되는 펄스의 폭을 조절하여 전압을 변환하는 스위칭 방식이 있다.

이 중 효율이 높은 스위칭 방식의 컨버터가 널리 사용된다.

스위칭 방식 컨버터는 입력 전압과 출력 전압의 관계에 따라 벅, 부스트, 벅/부스트로 나뉜다. 그중 입력 전압보다 낮은 출력 전압으로 가공하는 장치를 벅 컨버터라고 한다.

벅 컨버터에는 빠른 과도 응답 특성 및 넓은 부하 범위에서 높은 에너지 효율이 요구된다.

그리고 스위칭 신호 즉, PWM 신호를 만드는 방법에 따라 크게 전압모드, 전류 모드, 전압 모드 히스테리틱, 전류 모드 히스테리틱 제어로 나뉜다.

도 1은 PWM 모드에서 부하전류에 따른 컨버터 효율을 나타낸 그래프이고, 도 2는 종래 기술의 전류 측정 방식을 나타낸 회로 구성도이다.

구체적으로 벅 컨버터는 높은 DC 입력전압을 받아서, 입력전압보다 낮은 DC 출력전압을 내보내는 컨버터이다.

PMOS & NMOS의 스위칭을 이용하여 입력전압(V_IN)이나 부하 전류(I_O)의 변화에 상관없이 안정적인 DC 출력전압을 내보내기 때문에 스위치-모드 파워 서플라이 라고 불리며, 단순히 DC-DC 벅 컨버터라고도 불린다.

DC-DC 벅 컨버터는 Pulse-Width Modulation(PWM) 방식으로 동작을 하게 되는데, 이 방식은 특정하게 정해진 스위칭 주파수(f_SW)로 MOSFET을 스위칭 하며 컨버터를 동작시키는 원리이다.

하지만, 도 1에서와 같이, 부하 전류가 점점 낮아짐에 따라서 컨버터의 전력 손실이 높아지며 전체 효율이 감소하는 것을 볼 수 있다.

따라서 Pulse-Frequency Modulation(PFM) 방식으로 이를 극복할 수 있는데, PFM 방식은 부하전류를 측정하여 부하전류가 낮아지면 그에 따라 스위칭 주파수를 낮추어서 전력 효율을 최대화 하는 기법이다.

도 2는 PFM 방식을 구현하는 기존 부하전류 측정 방식의 개념도이다.

P MOSFET의 100 분의 1 사이즈로 복사하여 P MOSFET에 흐르는 전류(I_P)를 측정하는 것이다.

복사된 전류는 측정 저항(R_SEN)에 흐르게 되어 측정 전압(V_SEN)을 통해 부하전류의 양을 알 수 있다. 하지만 100분의 1 사이즈의 MOSFET이 추가로 필요하고, 그에 따른 필요 없는 전류손실(I_P/100)이 발생하여 컨버터의 효율을 감소시킨다.

또한, MOSFET 의 넌-리니어 특성에 따라 전류를 정확히 100분의 1로 측정할 수 없다는 문제도 있다.

현재, 휴대폰, 카메라, 노트북, 게임기, PMP, MP3, PDA, 캠코더 등과 같은 모바일기기에서 DC 전압을 만들어주기 위한 DC-DC 컨버터의 사용이 증가하고 있고, 사용할 전원전압과 전원전류용량에 따라서 DC-DC 변환기의 종류를 선택하여 최적의 효율, 가격, 부피 등의 특성에 맞도록 설계되는 것이 요구되고 있는 추세이다.

따라서, 전류 손실이 없고, DC-DC 컨버터에서 효율을 높일 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 DC-DC 벅 컨버터의 문제를 해결하기 위한 것으로, 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 PFM 모드 동작을 구현하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압인 V_ERR을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하여 PFM 동작을 구현할 수 있도록 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 V_FREQ 전압이 작아짐에 따라 삼각파형의 주파수 또한 같은 비율로 느려지는 것을 이용하여, V_ERR 와 V_FREQ를 서로 연결하고 V_ERR = V_FREQ, f_SAW = f_SW 조건이 성립하여 부하 전류가 작아짐에 따라 스위칭 주파수가 느려지는 PFM 모드 동작을 구현하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전압-모드 벅 컨버터의 기생적으로 생기는 전압을 측정하여 PFM 모드 동작을 가능하도록 하여 추가적인 PMOS MOSFET 스위치가 필요로 하지 않아 전류 손실이 없고, 컨버터의 효율을 극대화 할 수 있도록 한 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 기생적으로 생기는 전압을 이용하여 PFM 모드 동작을 구현하는 것에 의해 DC-DC 컨버터에 해당 기술을 적용하는 것에 제한이 없고, 칩 면적을 줄일 수 있도록 한 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치는 DC-DC 컨버터가 전압모드 벅 컨버터로의 동작시에 기생적으로 내부에 생기는 전압인 내부 기생 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하는 보상기;상기 보상기의 출력 내부 기생 전압(V_ERR)이 비반전 단자(+)로 입력되고, 반전 단자(-)로 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)이 입력되어 DC-DC 컨버터가 PFM 모드 동작을 하도록 하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전압-제어 삼각파형 발생기는, LPF(Low-pass Filter) 구조를 갖고 입력부분에 들어오는 노이즈를 제거하기 위하여 입력 전압(V_FREQ)을 필터링하는 입력전압 필터링부와,입력전압 필터링부에서 필터링된 입력전압에 의해 기준 전류(I_SAW)를 생성하는 기준전류 생성부와,기준 전류(I_SAW)를 전류 거울을 통해서 축전기(C_SAW)에 흐르게 하여 삼각파형을 출력하는 삼각파형 출력부와,일정 시간 지연으로 전압-제어 삼각파형 발생기가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 지연기와,펄스를 발생시켜 삼각파형이 정상적으로 만들어지도록 하는 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 기생 전압(V_ERR)은 DCM(Discontinuous Conduction Mode)에서 DC-DC 부하 전류와의 관계가,

으로 정의되고,

여기서, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, V_IN은 DC-DC 입력 전압, V_OUT은 DC-DC 출력 전압, I_LOAD 는 DC-DC 부하 전류, L 은 인덕턴스, f_SW는 스위칭 주파수인 것을 특징으로 한다.

그리고 기생 전압(V_ERR)은 DCM(Discontinuous Conduction Mode)에서 DC-DC 부하 전류와 서로 1:1의 관계인 것을 이용하여, V_ERR을 측정하여 부하 전류를 측정하고 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)은,

으로 정의되고,

여기서, V_FREQ는 입력 전압, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, R_SAW는 저항, C_SAW는 축전용량인 것을 특징으로 한다.

그리고 입력 전압(V_FREQ) 에 따라서 삼각 파형의 주파수(f_SAW)가 비례하여 변화하며, V_FREQ 전압이 작아짐에 따라 삼각파형의 주파수 또한 같은 비율로 느려지는 것을 특징으로 한다.

그리고 V_ERR 와 V_FREQ를 서로 연결하면 V_ERR = V_FREQ, f_SAW = f_SW 조건이 성립하여,

으로 정의되고,

V_ERR와 I_LOAD 는 제곱근의 관계에서 선형 관계로 바뀌어 부하 전류가 작아짐에 따라 스위칭 주파수가 느려지는 PFM 모드 동작을 구현하고, 여기서, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, V_IN은 DC-DC 입력 전압, V_OUT은 DC-DC 출력 전압, I_LOAD 는 DC-DC 부하 전류, L 은 인덕턴스, f_SW는 스위칭 주파수인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 PFM 모드 동작을 구현할 수 있다.

둘째, 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압인 V_ERR을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하여 PFM 동작을 구현할 수 있어 컨버터 효율을 높일 수 있다.

셋째, 전압-모드 벅 컨버터의 기생적으로 생기는 전압을 측정하여 PFM 모드 동작을 가능하도록 하여 추가적인 PMOS MOSFET 스위치가 필요로 하지 않아 전류 손실이 없고, 컨버터의 효율을 극대화 할 수 있다.

넷째, 기생적으로 생기는 전압을 이용하여 PFM 모드 동작을 구현하는 것에 의해 DC-DC 컨버터에 해당 기술을 적용하는 것에 제한이 없고, 칩 면적을 줄일 수 있어 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 PWM 모드에서 부하전류에 따른 컨버터 효율을 나타낸 그래프

도 2는 종래 기술의 전류 측정 방식을 나타낸 회로 구성도

도 3은 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치의 구성도

도 4는 부하 전류에 따른 V_ERR 그래프

도 5는 전압-제어 삼각파형 발생기의 회로 구성도

도 6은 V_FREQ 전압에 따른 삼각파형 주파수의 변화 특성을 나타낸 그래프

도 7과 도 8은 전압-제어 삼각파형 연결 후 부하전류와 V_ERR, f_SW의 관계를 나타낸 그래프

이하, 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치의 구성도이다.

본 발명은 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압인 V_ERR을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하여 PFM 동작을 구현할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여, V_FREQ 전압이 작아짐에 따라 삼각파형의 주파수 또한 같은 비율로 느려지는 것을 이용하여, V_ERR 와 V_FREQ를 서로 연결하고 V_ERR = V_FREQ, f_SAW = f_SW 조건이 성립하여 부하 전류가 작아짐에 따라 스위칭 주파수가 느려지는 PFM 모드 동작을 구현하는 구성을 포함할 수 있다.

본 발명은 전압-모드 벅 컨버터의 기생적으로 생기는 전압을 측정하여 PFM 모드 동작을 가능하도록 하여 추가적인 PMOS MOSFET 스위치가 필요로 하지 않아 전류 손실이 없고, 컨버터의 효율을 극대화 할 수 있도록 한 것으로 구체적인 구성은 다음과 같다.

본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치는 DC-DC 컨버터(31)가 전압모드 벅 컨버터로의 동작시에 기생적으로 내부에 생기는 전압인 내부 기생 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하는 보상기(30)와, 보상기(30)의 출력 내부 기생 전압(V_ERR)이 비반전 단자(+)로 입력되고, 반전 단자(-)로 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)이 입력되어 DC-DC 컨버터(31)가 PFM 모드 동작을 하도록 하는 비교기(32)를 포함한다.

여기서, 전압-제어 삼각파형 발생기의 상세 구조는 다음과 같다.

도 4는 부하 전류에 따른 V_ERR 그래프이고, 도 5는 전압-제어 삼각파형 발생기의 회로 구성도이다.

전압-제어 삼각파형 발생기는 삼각파형의 주파수(f_SAW)를 출력하는 것으로, 도 5에서와 같이, 축전기(C_C)를 사용하는 LPF(Low-pass Filter) 구조를 갖고 입력부분에 들어오는 노이즈를 제거하기 위하여 입력 전압(V_FREQ)을 필터링하는 입력전압 필터링부(51)와, 입력전압 필터링부(51)에서 필터링된 입력전압에 의해 기준 전류(I_SAW)를 생성하는 기준전류 생성부(52)와, 기준 전류(I_SAW)를 전류 거울을 통해서 축전기(C_SAW)에 흐르게 하여 삼각파형을 출력하는 삼각파형 출력부(53)와, 일정 시간 지연으로 전압-제어 삼각파형 발생기가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 지연기(54)와, 펄스를 발생시켜 삼각파형이 정상적으로 만들어지도록 하는 펄스 발생기(55)를 포함한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치는 PMOS MOSFET을 추가하여 부하 전류를 측정하는 것이 아닌, 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압인 V_ERR을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하는 것이다.

기생 전압(V_ERR)은 보상기(Compensator)(30)의 출력 전압으로, 보상기(30)는 Feedback network(귀환 회로)로 이루어진 회로를 안정화시키기 위해 필수적으로 필요한 구성이다.

또한, 기생 전압(V_ERR)은 DCM(Discontinuous Conduction Mode)에서 부하 전류와 수학식 1에서와 같은 관계를 갖는다.

여기서, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, V_IN은 DC-DC 입력 전압, V_OUT은 DC-DC 출력 전압, I_LOAD 는 DC-DC 부하 전류, L 은 인덕턴스, f_SW는 스위칭 주파수이다.

도 4는 부하전류에 따른 V_ERR의 그래프를 나타낸 것이다.

DCM(Discontinuous Conduction Mode) 에서 서로 1:1의 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 V_ERR을 측정하여 부하 전류를 측정할 수 있으며, 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하여 PFM 동작을 할 수 있다.

도 5에서와 같이, 전압-제어 삼각파형 발생기는 큰 축전용량을 가진 축전기(C_C)를 사용하여 Low-pass Filter (LPF)를 구현하여 만들어 입력 전압(V_FREQ)을 필터링한다.

필터링된 입력전압은 안정적인 기준 전류(I_SAW)를 만들어내고, 전류 거울을 통해서 축전기(C_SAW)에 흐르게 되어 삼각파형을 만들어 낸다.

또한, 비교기, 지연기(Delay cell), 펄스 발생기(Pulse Generator)를 통해 일정한 주파수를 갖는 삼각파형을 만들어 낸다.

따라서, 전압-제어 삼각파형 발생기는 입력 전압(V_FREQ)에 따라 삼각파형의 주파수(f_SAW)가 결정되며, 그 주파수는 수학식 2에서와 같다.

여기서, V_FREQ는 입력 전압, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, R_SAW는 저항, C_SAW는 축전용량이다.

입력 전압(V_FREQ) 에 따라서 삼각 파형의 주파수(f_SAW)가 비례하여 변화하며, 도 6은 V_FREQ의 전압에 따른 삼각파형의 변화를 나타낸다.

V_FREQ 전압이 작아짐에 따라 삼각파형의 주파수 또한 같은 비율로 느려지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 V_ERR 와 V_FREQ를 서로 연결하면 V_ERR = V_FREQ, f_SAW = f_SW 조건이 성립하며 이는 수학식 3에서와 같이 정의된다.

V_ERR와 I_LOAD 는 제곱근의 관계에서 선형 관계로 바뀌며, 도 7과 도 8에서와 같이, 부하 전류가 작아짐에 따라 자연스럽게 스위칭 주파수가 느려지는 PFM 모드 동작을 구현 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치는 전압모드 벅 컨버터를 구현할 시 기생적으로 내부에 생기는 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하여 PFM 모드 동작을 구현하는 것이다.

본 발명은 전압-모드 벅 컨버터의 기생적으로 생기는 전압을 측정하여 PFM 모드 동작을 가능케 하며, 추가적인 PMOS MOSFET 스위치가 필요하지 않기 때문에 낭비되는 전류 손실이 없다.

결국 컨버터의 효율을 극대화 할 수 있으며 DC-DC 컨버터에서 효율을 극대화하는 것은 가장 중요한 요소라 할 수 있다. 또한, 기생적으로 생기는 전압을 이용하기 때문에 방식의 도입이 편리하다는 장점이 있고, 칩 면적을 줄여주어 결국 생산성의 향상도 기대 할 수 있다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

DC-DC 컨버터가 전압모드 벅 컨버터로의 동작시에 기생적으로 내부에 생기는 전압인 내부 기생 전압(V_ERR)을 측정하여 간접적으로 부하전류를 측정하는 보상기;

상기 보상기의 출력 내부 기생 전압(V_ERR)이 비반전 단자(+)로 입력되고, 반전 단자(-)로 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)이 입력되어 DC-DC 컨버터가 PFM 모드 동작을 하도록 하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전압-제어 삼각파형 발생기는,

LPF(Low-pass Filter) 구조를 갖고 입력부분에 들어오는 노이즈를 제거하기 위하여 입력 전압(V_FREQ)을 필터링하는 입력전압 필터링부와,

입력전압 필터링부에서 필터링된 입력전압에 의해 기준 전류(I_SAW)를 생성하는 기준전류 생성부와,

기준 전류(I_SAW)를 전류 거울을 통해서 축전기(C_SAW)에 흐르게 하여 삼각파형을 출력하는 삼각파형 출력부와,

일정 시간 지연으로 전압-제어 삼각파형 발생기가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 지연기와,

펄스를 발생시켜 삼각파형이 정상적으로 만들어지도록 하는 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 1 항에 있어서, 기생 전압(V_ERR)은 DCM(Discontinuous Conduction Mode)에서 DC-DC 부하 전류와의 관계가,

으로 정의되고,

여기서, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, V_IN은 DC-DC 입력 전압, V_OUT은 DC-DC 출력 전압, I_LOAD 는 DC-DC 부하 전류, L 은 인덕턴스, f_SW는 스위칭 주파수인 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 3 항에 있어서, 기생 전압(V_ERR)은 DCM(Discontinuous Conduction Mode)에서 DC-DC 부하 전류와 서로 1:1의 관계인 것을 이용하여,

V_ERR을 측정하여 부하 전류를 측정하고 이를 전압-제어 삼각파형 발생기의 입력 전압으로 사용하는 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 1 항에 있어서, 전압-제어 삼각파형 발생기의 출력(f_SAW)은,

으로 정의되고,

여기서, V_FREQ는 입력 전압, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, R_SAW는 저항, C_SAW는 축전용량인 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 5 항에 있어서, 입력 전압(V_FREQ) 에 따라서 삼각 파형의 주파수(f_SAW)가 비례하여 변화하며, V_FREQ 전압이 작아짐에 따라 삼각파형의 주파수 또한 같은 비율로 느려지는 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.
제 5 항에 있어서, V_ERR 와 V_FREQ를 서로 연결하면 V_ERR = V_FREQ, f_SAW = f_SW 조건이 성립하여,

으로 정의되고,

V_ERR와 I_LOAD 는 제곱근의 관계에서 선형 관계로 바뀌어 부하 전류가 작아짐에 따라 스위칭 주파수가 느려지는 PFM 모드 동작을 구현하고,

여기서, V_PEAK는 삼각파형의 최댓값, V_IN은 DC-DC 입력 전압, V_OUT은 DC-DC 출력 전압, I_LOAD 는 DC-DC 부하 전류, L 은 인덕턴스, f_SW는 스위칭 주파수인 것을 특징으로 하는 내부 기생 전압을 이용한 DC-DC 벅 컨버터의 PFM 동작 제어를 위한 장치.