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KR101163533B1 - Step down conversion system and method for step down conversing thereof - Google Patents

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KR101163533B1
KR101163533B1 KR1020090030267A KR20090030267A KR101163533B1 KR 101163533 B1 KR101163533 B1 KR 101163533B1 KR 1020090030267 A KR1020090030267 A KR 1020090030267A KR 20090030267 A KR20090030267 A KR 20090030267A KR 101163533 B1 KR101163533 B1 KR 101163533B1
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voltage
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selection circuit
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조경익
양병도
이용규
이지수
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충북대학교 산학협력단
한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 강압 변환 시스템은, 외부로부터 제 1 전압을 입력받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 발생하는 전압 조절기, 및 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 구동되는 상위 로직과 상기 제 1 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직을 갖는 로직 회로를 포함하되, 상기 로직 회로는 상기 상위 로직 및 상기 하위 로직의 전력 소비를 조절할 수 있을 것이다.The step-down conversion system according to an embodiment of the present invention, a voltage regulator for receiving a first voltage from the outside to generate a second voltage lower than the first voltage, and upper logic driven by the first voltage and the second voltage And a logic circuit having lower logic driven by the first voltage and ground voltage, the logic circuit being capable of adjusting power consumption of the upper logic and the lower logic.

본 발명에 따른, 고전압과 구동 전압으로 구동되는 상위 로직 및 상기 구동 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직을 갖는 로직 회로를 갖는 강압 변환 시스템의 강압 변환 방법은, 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일한 지 판별하는 단계, 및 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일하지 않을 때, 상기 상위 로직에서 사용되는 전하량과 상기 하위 로직에 사용되는 전하량이 동일하게 되도록 상기 상위 로직 혹은 상기 하위 로직의 비율을 가변하는 단계를 포함할 것이다.According to the present invention, a step-down conversion method of a step-down conversion system having a logic circuit having an upper logic driven by a high voltage and a driving voltage and a lower logic driven by the driving voltage and a ground voltage, the power consumption of the upper logic and the lower Determining whether the power consumption of the logic is the same, and when the power consumption of the upper logic and the power consumption of the lower logic are not the same, the amount of charge used in the upper logic and the amount of charge used in the lower logic are equal. Varying the ratio of the upper logic or the lower logic.

강압, 전하 재활용, 선택, 상위, 하위 Step-down, charge recycling, selection, top, bottom

Description

강압 변환 시스템 및 그것의 강압 변환 방법{STEP DOWN CONVERSION SYSTEM AND METHOD FOR STEP DOWN CONVERSING THEREOF} DOWN CONVERSION SYSTEM AND METHOD FOR STEP DOWN CONVERSING THEREOF

강압 변환 시스템 및 그것의 강압 변환 방법에 관한 것이다.A step-down conversion system and a step-down conversion method thereof.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호 : 2008-F-024-01, 과제명 : 모바일 플렉시블 입출력 플랫폼]The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Telecommunications Research and Development.

마이크로프로세서는 통상적으로 예를 들어 메모리보다 높은 전압 레벨에서 동작한다. 외부 전원이 마이크로프로세서 및 그 메모리 양자 모두와 호환될 수 있도록 하기 위해서는, 외부 전원으로부터의 전압이 낮게 변환되어야 한다.Microprocessors typically operate at higher voltage levels than, for example, memory. In order for the external power supply to be compatible with both the microprocessor and its memory, the voltage from the external power supply must be converted low.

일반적인 강압 변환기(Step Down Converter)는 레귤레이터를 이용하여 높은 전압에서 낮은 전압으로 변환하였다. 그런데, 이러한 강압 변환기에서는 높은 전압과 낮은 전압 차이만큼 전력 소비가 발생되었다.A typical step down converter uses a regulator to convert from high voltage to low voltage. However, such a step-down converter generates power consumption by the difference between the high voltage and the low voltage.

본 발명의 목적은 전력 소비가 감소할 수 있는 강압 변환기 시스템 및 그것의 강압 변환 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a step-down converter system and a step-down conversion method thereof in which power consumption can be reduced.

본 발명의 또 다른 목적은 전하를 재활용함으로써 전력 소비를 감소시키는 강압 변환 시스템 및 그것의 강압 변환 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a step-down conversion system and a step-down conversion method thereof which reduce power consumption by recycling electric charges.

본 발명의 실시 예에 따른 강압 변환 시스템은, 외부로부터 제 1 전압을 입력받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 발생하는 전압 조절기, 및 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 구동되는 상위 로직과 상기 제 1 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직을 갖는 로직 회로를 포함하되, 상기 로직 회로는 상기 상위 로직 및 상기 하위 로직의 전력 소비를 조절할 수 있을 것이다.The step-down conversion system according to an embodiment of the present invention, a voltage regulator for receiving a first voltage from the outside to generate a second voltage lower than the first voltage, and upper logic driven by the first voltage and the second voltage And a logic circuit having lower logic driven by the first voltage and ground voltage, the logic circuit being capable of adjusting power consumption of the upper logic and the lower logic.

실시 예에 있어서, 상기 로직 회로는 상기 상위 로직과 상기 하위 로직을 선택할 수 있는 선택 회로를 포함할 것이다.In example embodiments, the logic circuit may include a selection circuit that may select the upper logic and the lower logic.

실시 예에 있어서, 상기 선택 회로는, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 구동되는 상위 선택 회로, 및 상기 제 2 전압과 상기 접지 전압으로 구동되는 하위 선택 회로를 포함할 것이다.In example embodiments, the selection circuit may include an upper selection circuit driven by the first voltage and the second voltage, and a lower selection circuit driven by the second voltage and the ground voltage.

실시 예에 있어서, 상기 상위 로직 및 상기 하위 로직에서 소비되는 전력이 동일하도록 구현될 것이다.In an embodiment, the power consumed by the upper logic and the lower logic will be implemented to be the same.

실시 예에 있어서, 상기 상위 로직에서 소비되는 전력이 상기 하위 로직에서 소비되는 전력보다 클 때, 상기 선택 회로는 상기 하위 로직의 비율을 증가시킬 것이다.In an embodiment, when the power consumed in the upper logic is greater than the power consumed in the lower logic, the selection circuit will increase the ratio of the lower logic.

실시 예에 있어서, 상기 상위 로직에서 소비되는 전력이 상기 하위 로직에서 소비되는 전력보다 작을 때, 상기 선택회로는 상기 상위 로직의 비율을 증가시킬 것이다.In an embodiment, when the power consumed in the upper logic is less than the power consumed in the lower logic, the selection circuit will increase the ratio of the upper logic.

본 발명에 따른, 고전압과 구동 전압으로 구동되는 상위 로직 및 상기 구동 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직을 갖는 로직 회로를 갖는 강압 변환 시스템의 강압 변환 방법은, 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일한 지 판별하는 단계, 및 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일하지 않을 때, 상기 상위 로직에서 사용되는 전하량과 상기 하위 로직에 사용되는 전하량이 동일하게 되도록 상기 상위 로직 혹은 상기 하위 로직의 비율을 가변하는 단계를 포함할 것이다.According to the present invention, a step-down conversion method of a step-down conversion system having a logic circuit having an upper logic driven by a high voltage and a driving voltage and a lower logic driven by the driving voltage and a ground voltage, the power consumption of the upper logic and the lower Determining whether the power consumption of the logic is the same, and when the power consumption of the upper logic and the power consumption of the lower logic are not the same, the amount of charge used in the upper logic and the amount of charge used in the lower logic are equal. Varying the ratio of the upper logic or the lower logic.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 강압 변환 시스템은 상위 로직에 사용된 전하를 하위 로직에서 재활용하도록 구현됨으로써 전력 소비를 줄일 수 있게 된다.As described above, the step-down conversion system according to the present invention is implemented to recycle the charges used in the upper logic in the lower logic, thereby reducing power consumption.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.

본 발명에 따른 강압 변환기는 상위 로직에 사용된 전하를 하위 로직에서 재 활용(recycle)할 수 있도록 구현될 것이다. 여기서 상위 로직은 고전압(2VDD) 및 구동 전압(VDD)으로 구동되는 회로이고, 하위 로직은 구동 전압(VDD) 및 접지 전압(GND)으로 구동되는 회로이다. 이로써, 본 발명의 강압 변환기는 전하 재활용을 이용하여 전력 소비를 줄일 수 있게 될 것이다.The step-down converter according to the present invention will be implemented so that the charge used in the upper logic can be recycled in the lower logic. Here, the upper logic is a circuit driven by the high voltage 2VDD and the driving voltage VDD, and the lower logic is a circuit driven by the driving voltage VDD and the ground voltage GND. Thus, the step-down converter of the present invention will be able to reduce the power consumption by using charge recycling.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강압 변환 시스템을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 강압 변환 시스템(100)은 전압 조절기(120), 상위 로직(142) 및 하위 로직(144)을 갖는 로직 회로(140)을 포함할 것이다. 본 발명의 로직 회로(140)는 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전력 소비를 조절할 수 있을 것이다.1 is a view showing a step-down conversion system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the step-down conversion system 100 will include a logic circuit 140 having a voltage regulator 120, an upper logic 142, and a lower logic 144. The logic circuit 140 of the present invention may adjust the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144.

아래에서는 설명의 편의를 위하여 고전압(2VDD) 및 구동 전압(VDD)을 통칭하여 상위 전압(upper voltage)이라고, 구동 전압(VDD)와 접지 전압(GND)을 통칭하여 하위 전압(lower voltage)이라고 하겠다.Hereinafter, for convenience of description, the high voltage (2VDD) and the driving voltage (VDD) are collectively referred to as upper voltages, and the driving voltage (VDD) and ground voltage (GND) collectively referred to as lower voltages. .

전압 조절기(120)는 외부에서 공급되는 고전압(2VDD)을 구동 전압(VDD)으로 분배하여 로직 회로(140)로 공급할 것이다.The voltage regulator 120 may distribute the high voltage 2VDD supplied from the outside to the driving voltage VDD to supply the logic circuit 140.

로직 회로(140)는 가변 상위 로직(143), 가변 하위 로직(145), 및 선택 회로(146)을 포함할 것이다. 여기서 선택 회로(146)는 상위 로직과 하위 로직을 포함할 것이다. 가변 상위 로직(143)은 상위 전압으로 구동되는 회로이고, 가변 하위 로직(145)는 하위 전압으로 구동되는 회로이다. 가변 상위 로직(143) 및 가변 하위 로직(145)은 고정된 상위 로직 혹은 고정된 하위 로직이 아니다. 선택회로(146)의 선택에 따라 상위 로직이었던 회로가 하위 로직이 될 수 있고, 하위 로직이었던 회 로가 상위 로직이 될 수 있다.Logic circuit 140 will include variable upper logic 143, variable lower logic 145, and selection circuit 146. Here, the selection circuit 146 will include upper logic and lower logic. The variable upper logic 143 is a circuit driven with an upper voltage, and the variable lower logic 145 is a circuit driven with a lower voltage. Variable upper logic 143 and variable lower logic 145 are not fixed upper logic or fixed lower logic. According to the selection of the selection circuit 146, the circuit that was the upper logic may be the lower logic, and the circuit that was the lower logic may be the upper logic.

선택회로(146)는 논리 회로(140) 내에 존재하는 회로들로 제공되는 전압을 상위 전압 혹은 하위 전압으로 선택하는 회로이다. 즉, 선택회로(146)의 선택에 따라 가변 상위 로직(143) 및 가변 하위 로직(145)이 결정될 것이다. 선택회로(146)는 상위 로직(142) 및 하위 로직(144)이 서로 동일한 전력을 소비하도록 구현될 것이다. 즉, 선택회로(146)는 상위 로직(142)와 하위로직(144)의 소비 전력을 조절할 것이다.The selection circuit 146 is a circuit for selecting a voltage provided to circuits existing in the logic circuit 140 as an upper voltage or a lower voltage. That is, the variable upper logic 143 and the variable lower logic 145 may be determined according to the selection of the selection circuit 146. The selection circuit 146 may be implemented such that the upper logic 142 and the lower logic 144 consume the same power as each other. That is, the selection circuit 146 may adjust the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144.

만일, 상위 로직(142)과 하위 로직(144) 사이에서 전력 소비가 불일치할 경우에는, 두 로직들(142,144)에서 필요한 전하량이 다르게 될 것이다. 이는, 곧, 전력 소비로 이어질 것이다. 본 발명의 강압 변환 시스템(100)는 고전압(2VDD)을 구동 전압(VDD)으로 변환을 할 때 이러한 전하량의 불일치로 인해 발생하는 전력 손실을 감소하기 위한 것이다.If the power consumption is inconsistent between the upper logic 142 and the lower logic 144, the amount of charge required by the two logics 142 and 144 will be different. This will soon lead to power consumption. The step-down conversion system 100 of the present invention is to reduce the power loss caused by the mismatch of the charge amount when converting the high voltage (2VDD) to the driving voltage (VDD).

선택회로(146)은 상술 된 전력 손실을 방지하기 위하여 상위 로직(142)과 하위 로직(144)의 전력 소비가 항상 동일하게 되도록 구현될 것이다. The selection circuit 146 may be implemented such that the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 are always the same to prevent the power loss described above.

즉, 선택회로(146)은 상위 로직(142)과 하위 로직(144)에서 소비하는 전력이 다를 경우에 로직 회로(140) 내의 가변 상위 로직 비율과 가변 하위 로직 비율을 자유롭게 조절함으로써, 새롭게 선택된 상위 로직(142)과 하위 로직(144)에서의 전력 소비를 일정하게 유지하도록 할 것이다. 이에, 상위 로직(142)에서 사용되는 전하량과 하위 로직(144)에서 사용되는 전하량이 동일할 것이다. 그 결과로써, 전력 손실이 최소화될 것이다.That is, the selection circuit 146 freely adjusts the variable upper logic ratio and the variable lower logic ratio in the logic circuit 140 when the power consumed by the upper logic 142 and the lower logic 144 is different, thereby allowing the newly selected higher upper level. Power consumption in logic 142 and lower logic 144 will be kept constant. Thus, the amount of charge used in the upper logic 142 and the amount of charge used in the lower logic 144 will be the same. As a result, power loss will be minimized.

디커플링캐퍼시터(Cdecap)는 구동 전압(VDD)을 일정하게 유지되로고 하는데 이용될 것이다.The decoupling capacitor Cdecap may be used to keep the driving voltage VDD constant.

본 발명의 강압 변환 시스템(100)에서는 상위 로직(142) 및 하위 로직(144)의 전력 소비, 전압 레벨(VDD)이 동일할 것이다. 따라서, 상위 로직(142) 및 하위 로직(144)에서 사용되는 전하량이 동일하도록 구현될 것이다. 그 결과로, 상위 로직(142)에서 사용한 전하를 하위 로직(144)에서 재활용함으로써, 강압 변환 시스템(100)의 전력 손실이 최소화될 것이다.In the step-down conversion system 100 of the present invention, the power consumption and the voltage level VDD of the upper logic 142 and the lower logic 144 will be the same. Thus, the amount of charge used in the upper logic 142 and the lower logic 144 will be implemented to be the same. As a result, by reusing the charge used in the upper logic 142 in the lower logic 144, the power loss of the step-down conversion system 100 will be minimized.

도 2는 로직 회로의 전력 소비 차이에 의한 로직 영역의 변화를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 전력 소비 차이에 따른 로직 영역의 변화는 다음과 같다.2 is a diagram illustrating a change in a logic region due to a difference in power consumption of a logic circuit. Referring to FIG. 2, the change of the logic region according to the difference in power consumption is as follows.

상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전력 소비가 동일하면, 선택회로(146)에서의 상위 로직의 비율과 하위 로직의 비율이 같을 것이다.If the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 is the same, the ratio of the upper logic and the lower logic in the selection circuit 146 will be the same.

그러나, 상위 로직(142)에서의 전력 소비가 많으면, 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전력 소비가 다를 것이다. 이에 따라 소비되는 전하량도 다르게 될 것이다. 따라서, 선택회로(146)는 가변 하위 로직(145)의 비율을 증가시키고 가변 상위 로직(1432)의 비율을 감소시키도록 선택 동작을 수행할 것이다. 그 결과로써, 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전력 소비가 동일하게 만들 것이다.However, if the power consumption in the upper logic 142 is high, the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 will be different. The amount of charge consumed will also vary. Accordingly, the selection circuit 146 may perform a selection operation to increase the ratio of the variable lower logic 145 and decrease the ratio of the variable upper logic 1432. As a result, the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 will be the same.

반대로, 하위 로직(144)에서의 전력 소비가 많으면, 선택회로(146)은 가변 상위 로직(143)의 비율을 증가시키고, 가변 하위 로직(145)의 비율은 감소시키도록 선택 동작을 수행할 것이다. 그 결과로써, 상위 로직(142)와 하위 로직9144)의 전 력 소비가 동일하게 만들 것이다.Conversely, if the power consumption in the lower logic 144 is high, the selection circuit 146 will perform a selection operation to increase the ratio of the variable upper logic 143 and decrease the ratio of the variable lower logic 145. . As a result, the power consumption of the upper logic 142 and lower logic 9144 will be the same.

이때, 선택회로(146)에서 가변 상위 로직(143)의 비율은 최대 XLeftmost까지 될 수 있고, 가변 하위 로직(145)의 비율은 최대 XRightmost까지 되도록 구현될 것이다.In this case, the ratio of the variable upper logic 143 in the selection circuit 146 may be up to X Leftmost, and the ratio of the variable lower logic 145 may be implemented up to X Rightmost .

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선택 회로를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 선택회로(146)는 커패시터(Cdecap), 및 제 1 및 제 2 비교기들(147,148)를 포함할 것이다.3 is a diagram illustrating a selection circuit according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the selection circuit 146 may include a capacitor C decap and first and second comparators 147 and 148.

커패시터(Cdecap)는 구동 전압(VDD)과 접지 전압(GND) 사이에 연결될 것이다. 커패시터(C)는 가변 상위 로직(143)와 가변 하위 로직(145)의 전력 소비에 따라 변동되는 전하를 충전할 것이다.The capacitor C decap may be connected between the driving voltage VDD and the ground voltage GND. Capacitor C will charge a charge that varies with the power consumption of variable upper logic 143 and variable lower logic 145.

제 1 비교기(147)는 상위 마진 전압(VH)과 구동 전압(VDD) 사이의 전압 차이를 비교하여 제 1 선택 신호(Low_Shift)를 생성할 것이다. 여기서 제 1 선택 신호(Low_Shift)는 선택회로(146)에서 가변 하위 로직(145)의 비율을 증가시키는 신호이다.The first comparator 147 may generate a first selection signal Low_Shift by comparing the voltage difference between the upper margin voltage V H and the driving voltage VDD. The first selection signal Low_Shift is a signal for increasing the ratio of the variable lower logic 145 in the selection circuit 146.

제 2 비교기(148)는 하위 마진 전압(VL)와 구동 전압(VDD) 사이의 전압 차이를 비교하여 제 2 선택 신호(High_Shift)를 생성할 것이다. 여기서 제 2 선택 신호(Low_Shift)는 선택회로(146)에서 가변 상위 로직(143)의 비율을 증가시키는 신호이다.The second comparator 148 may generate a second selection signal High_Shift by comparing the voltage difference between the lower margin voltage V L and the driving voltage VDD. The second selection signal Low_Shift is a signal for increasing the ratio of the variable upper logic 143 in the selection circuit 146.

도 4는 도 3에 도시된 선택회로에서 제 1 및 제 2 선택 신호를 생성 방법을 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a method of generating first and second selection signals in the selection circuit of FIG. 3.

도 5는 도 4에 생성된 제 1 및 제 2 선택 신호에 따른 상위 로직과 하위 로직의 비율 변화를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a ratio change of upper logic and lower logic according to the first and second selection signals generated in FIG. 4.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 제 1 및 제 2 선택 신호들(Low_Shift, High_Shift)는 다음과 같이 생성될 것이다.1 to 5, the first and second selection signals Low_Shift and High_Shift will be generated as follows.

로직 회로(140)는 동일한 전력을 소비하는 상위 로직(142)과 하위 로직(144)로 구분될 것이다. 이때, 선택회로(146)도 상위 로직(142)과 하위 로직(144)이 차지하는 비율이 같도록 구분될 것이다.The logic circuit 140 may be divided into upper logic 142 and lower logic 144 that consume the same power. In this case, the selection circuit 146 may also be divided such that the ratio of the upper logic 142 and the lower logic 144 is the same.

상위 로직(142)과 하위 로직(144)에서 전력 소비가 계속 일정하다면, 로직 회로(140)에서 필요한 구동 전압(VDD)은 항상 일정할 것이다.If the power consumption in the upper logic 142 and the lower logic 144 continues to be constant, the drive voltage VDD required in the logic circuit 140 will always be constant.

하지만 상위 로직(142)과 하위 로직(144)에서의 전력 소비가 달라지면, 각 회로에서 필요한 전압 레벨이 달라질 것이다. 이때, 구동 전압(VDD)은 흔들리게 되고, 그 전압 레벨이 높아지거나 낮아지게 될 것이다. 이때, 선택회로(146)는 전력 소비 차이 감지 회로(161)로부터 생성된 제 1 및 제 2 선택신호(Low_Shift, High_Shift)에 따라 가변 상위 로직 비율과 가변 하위 로직 비율을 결정하게 될 것이다.However, if the power consumption in the upper logic 142 and lower logic 144 is different, the voltage level required for each circuit will be different. At this time, the driving voltage VDD will be shaken, and the voltage level will be increased or decreased. In this case, the selection circuit 146 may determine the variable upper logic ratio and the variable lower logic ratio according to the first and second selection signals Low_Shift and High_Shift generated from the power consumption difference detection circuit 161.

기준 전압을 구동 전압(VDD)으로 정하고, 기준 전압으로부터 상위 마진을 상위 마진 전압(VH)과 하위 마진을 하위 마지 전압(VL)이라 하겠다. The reference voltage is defined as the driving voltage VDD, and the upper margin is referred to as the upper margin voltage V H and the lower margin as the lower margin voltage V L from the reference voltage.

기준전압이 상위 마진(VH)보다 높아지는 경우는, 상위 로직(142)에서 사용하 는 전하량이 하위 로직(144)에서 사용하는 전하량보다 많을 때이다. 이때, 선택회로(146)은 가변 하위 로직(145)의 비율을 증가시켜 상위 로직(142)과 하위 로직(144)의 전하량을 동일하도록 만들 것이다. 즉, 제 1 비교기(147)는 기준 전압과 상위 마진 전압(VH)을 비교하여 제 1 선택 신호(Low_Shift)를 생성할 것이다. 이에 선택회로(146)는 제 1 선택 신호(Low_Shift) 신호에 응답하여 가변 하위 로직(145)의 비율을 증가시킬 것이다.The reference voltage becomes higher than the upper margin V H when the amount of charge used by the upper logic 142 is greater than the amount of charge used by the lower logic 144. At this time, the selection circuit 146 increases the ratio of the variable lower logic 145 to make the charge amount of the upper logic 142 and the lower logic 144 the same. That is, the first comparator 147 compares the reference voltage with the upper margin voltage V H to generate the first selection signal Low_Shift. Accordingly, the selection circuit 146 may increase the ratio of the variable lower logic 145 in response to the first selection signal Low_Shift signal.

한편, 기준전압이 하진 마진(VH)보다 낮아지는 경우는, 상위 로직(142)에서 사용하는 전하량이 하위 로직(144)에서 사용하는 전하량보다 적을 때이다. 이때, 선택회로(146)는 가변 상위 로직(143)의 비율을 증가시켜 상위 로직(142)과 하위 로직(144)의 전하량을 동일하도록 만들 것이다. 즉, 제 2 비교기(148)는 기준 전압과 하위 마진 전압(VL)을 비교하여 제 2 선택 신호(High_Shift)를 생성할 것이다. 이에 선택회로(146)는 제 2 선택 신호(High_Shift) 신호에 응답하여 가변 상위 로직(143)의 비율을 증가시킬 것이다.On the other hand, when the reference voltage is lower than the lower margin V H , the amount of charge used by the upper logic 142 is lower than the amount of charge used by the lower logic 144. At this time, the selection circuit 146 increases the ratio of the variable upper logic 143 to make the charge amount of the upper logic 142 and the lower logic 144 the same. That is, the second comparator 148 may generate a second selection signal High_Shift by comparing the reference voltage with the lower margin voltage V L. Accordingly, the selection circuit 146 may increase the ratio of the variable upper logic 143 in response to the second selection signal High_Shift signal.

상술 된 과정을 반복함으로써, 선택회로(146)은 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 소비 전력이 동일하도록 만들 것이다.By repeating the above process, the selection circuit 146 will make the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 equal.

도 6은 본 발명에 따른 강압 변환 방법에 대한 실시 예를 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 6를 참조하면, 강압 변환 방법은 다음과 같다.6 is a flowchart illustrating an embodiment of a step-down conversion method according to the present invention. 1 to 6, the step-down conversion method is as follows.

로직 회로(140)는 전력 소비가 같도록 상위 로직(142)과 하위 로직(144)으로 구분될 것이다. 여기서 상위 로직(142)은 선택회로(146)의 상위 로직을 포함하고, 하위 로직(142)은 선택회로(146)의 하위 로직을 포함할 것이다. The logic circuit 140 may be divided into an upper logic 142 and a lower logic 144 so that power consumption is the same. Here, the upper logic 142 may include upper logic of the selection circuit 146, and the lower logic 142 may include lower logic of the selection circuit 146.

이때, 상위 로직(142)의 전력 소비(PHigh)와 하위 로직(144)의 전력 소비(PLow)는 동일할 것이다(S11). 이때, 전압 레벨이 각각 구동 전압 레벨로 동일함으로써 전하의 양들(QHigh,QLow)도 동일하게 될 것이다(S12).At this time, the power consumption P High of the upper logic 142 and the power consumption P Low of the lower logic 144 will be the same (S11). At this time, since the voltage levels are the same as the driving voltage levels, the amounts of charges Q High and Q Low will also be the same (S12).

하지만, 상위 로직(142)과 하위 로직(144)에서 회로가 각각 동작을 하게 되면 상위 로직(142)과 하위 로직(144)의 전력 소비가 달라지고 사용하는 전하량이 달라질 것이다. 이때 각 로직의 전하는 불일치하게 될 것이다(S13).However, when the circuit operates in the upper logic 142 and the lower logic 144, respectively, the power consumption of the upper logic 142 and the lower logic 144 will be different and the amount of charge used will be different. At this time, the charge of each logic will be inconsistent (S13).

상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전하량이 동일한 지 판별될 것이다(S14). 만약, 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전하량이 동일하다면, 선택회로(146)은 변화가 없을 것이다(S15).It is determined whether the charge amounts of the upper logic 142 and the lower logic 144 are the same (S14). If the charge amount of the upper logic 142 and the lower logic 144 is the same, the selection circuit 146 will not change (S15).

반면에, 상위 로직(142)와 하위 로직(144)의 전하량이 동일하지 않다면, 상위 로직의 전하량(QHigh)이 하위 로직의 전하량(QLow) 보다 큰지가 전력 소비 감지회로(161)에서 판별될 것이다(S16).On the other hand, if the charge amount of the upper logic 142 and the lower logic 144 is not the same, the power consumption detection circuit 161 determines whether the charge amount Q High of the upper logic is greater than the charge amount Q Low of the lower logic. It will be (S16).

만약, 상위 로직(142)의 전하량(QHigh)이 하위 로직(144)의 전하량(QLow)보다 크다면, 선택회로(146)은 전력 소비 감지 회로(161)로부터 생성된 제 1 선택 신호(Low_Shift)에 응답하여 하위 로직 비율을 더 높일 것이다(S21). 이에 따라, 하위 로직의 전하량(QLow)가 증가될 것이다(S22). 이러한 동작은 상위 로직(142)의 전하량(QHigh)와 하위 로직(144)의 전하량(QLow)이 동일할 때까지 진행될 것이다(S23).If the amount of charge Q High of the upper logic 142 is greater than the amount of charge Q Low of the lower logic 144, the selection circuit 146 may generate a first selection signal generated from the power consumption sensing circuit 161. Low_Shift) will further increase the lower logic ratio (S21). Accordingly, the charge amount Q Low of the lower logic will be increased (S22). This operation will proceed until the charge amount Q High of the upper logic 142 and the charge amount Q Low of the lower logic 144 are the same (S23).

한편, 상위 로직(142)의 전하량(QHigh)이 하위 로직(144)의 전하량(QLow)보다 크지 않다면, 선택회로(146)은 전력 소비 감지 회로(161)로부터 생성된 제 2 선택 신호(High_Shift)에 응답하여 상위 로직 비율을 더 높일 것이다(S31). 이에 따라, 하위 로직의 전하량(QHigh)가 증가될 것이다(S32). 이러한 동작은 상위 로직(142)의 전하량(QHigh)와 하위 로직(144)의 전하량(QLow)이 동일할 때까지 진행될 것이다(S33).On the other hand, if the charge amount Q High of the upper logic 142 is not greater than the charge amount QLow of the lower logic 144, the selection circuit 146 may generate the second selection signal High_Shift generated from the power consumption detection circuit 161. ), The higher logic ratio is further increased (S31). Accordingly, the charge amount Q High of the lower logic will be increased (S32). This operation will proceed until the charge amount Q High of the upper logic 142 and the charge amount Q Low of the lower logic 144 are the same (S33).

상술 된 과정을 통하여, 상위 로직(142)의 전하량(QHigh)와 하위 로직(144)의 전하량(QLow)은 서로 동일하게 되고, 그 결과로 상위 로직(142)의 전력 소비(PHigh)와 하위 로직(144)의 전력 소비(PLow)도 동일하게 될 것이다(S40).Through the above-described process, the charge amount Q High of the upper logic 142 and the charge amount Q Low of the lower logic 144 become equal to each other, and as a result, the power consumption P High of the upper logic 142. Power consumption P Low of the and lower logic 144 will also be the same (S40).

높은 전압에서 낮은 전압으로 전압 변환이 수행될 때, 높은 전압과 낮은 전압의 차이만큼 전력 손실이 발생할 것이다. 이 전력 손실은 효율을 감소시키는 원인이 된다. 본 발명의 강압 변환기는 이러한 전력 손실을 줄이기 위해서 로직 회로를 같은 전력 소비가 발생하는 복수의 회로들로 구분하고, 하나의 회로에서 사용한 전하를 다른 회로에서 재활용하여 사용하도록 구현될 것이다.When voltage conversion is performed from a high voltage to a low voltage, power loss will occur by the difference between the high voltage and the low voltage. This power loss causes a decrease in efficiency. The step-down converter of the present invention may be implemented to divide the logic circuit into a plurality of circuits in which the same power consumption occurs, and to reuse the charge used in one circuit in another circuit.

본 발명의 강압 변환 시스템은 전하 재활용을 이용한 전압 변환시 서로 다른 로직에서 소비하는 전하의 양을 항상 일치시킴으로써 전력 손실을 줄일 수 있게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 강압 변환기는 전력 손실이 적게 사용되는 휴대용 전기부품 등에 용이하게 적용될 수 있을 것이다.The step-down conversion system of the present invention will be able to reduce power loss by always matching the amount of charge consumed by different logic during voltage conversion using charge recycling. Therefore, the step-down converter of the present invention can be easily applied to portable electric parts and the like, which use less power loss.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the following claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강압 변환 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a step-down conversion system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 로직 회로의 전력 소비 차이에 의한 로직 영역의 변화를 보여주는 도면이다.2 is a diagram illustrating a change in a logic region due to a difference in power consumption of a logic circuit.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선택회로를 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating a selection circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 선택회로에서 선택 신호를 발생하는 과정을 보여주는 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of generating a selection signal in the selection circuit shown in FIG. 3.

도 5는 도 3에 도시된 선택회로의 상위 로직 및 하위 로직 선택 방법을 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a method of selecting upper logic and lower logic of the selection circuit of FIG. 3.

도 6은 본 발명의 강압 변환 방법에 대한 실시 예를 보여주는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an embodiment of a step-down conversion method of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 강압 변환 시스템 120: 전압 조절기100: step-down conversion system 120: voltage regulator

140: 로직 회로 140: logic circuit

142: 상위 로직 144: 하위 로직142: high logic 144: low logic

143: 가변 상위 로직 145: 가변 하위 로직143: variable high logic 145: variable low logic

146: 선택회로 147,148: 비교기146: selection circuit 147, 148: comparator

Cdecap: 커패시터Cdecap: Capacitor

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 외부로부터 제 1 전압을 입력받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 발생하는 전압 조절기; 및A voltage regulator configured to receive a first voltage from an external source and generate a second voltage lower than the first voltage; And 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 구동되는 상위 로직, 상기 제 1 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직, 및 상기 상위 로직 및 상기 하위 로직의 전력 소비를 조절하기 위하여 상기 상위 로직과 상기 하위 로직을 선택할 수 있는 선택 회로를 갖는 로직 회로를 포함하고,Upper logic driven by the first voltage and the second voltage, lower logic driven by the first voltage and the ground voltage, and the upper logic and the lower logic to adjust power consumption of the upper logic and the lower logic. It includes a logic circuit having a selection circuit that can select, 상기 선택 회로는,The selection circuit, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압으로 구동되는 상위 선택 회로; 및An upper select circuit driven by the first voltage and the second voltage; And 상기 제 2 전압과 상기 접지 전압으로 구동되는 하위 선택 회로를 포함하는A lower selection circuit driven with the second voltage and the ground voltage; 상기 상위 로직 및 상기 하위 로직에서 소비되는 전력이 동일하도록 구현되고,The power consumed by the upper logic and the lower logic is implemented to be the same, 상기 상위 로직에서 소비되는 전력이 상기 하위 로직에서 소비되는 전력보다 클 때, 상기 선택 회로는 상기 하위 로직의 비율을 증가시키는 강압 변환 시스템.When the power consumed in the upper logic is greater than the power consumed in the lower logic, the selection circuit increases the ratio of the lower logic. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 상위 로직에서 소비되는 전력이 상기 하위 로직에서 소비되는 전력보다 작을 때, 상기 선택회로는 상기 상위 로직의 비율을 증가시키는 강압 변환 시스템.When the power consumed in the upper logic is less than the power consumed in the lower logic, the selection circuit increases the ratio of the upper logic. 고전압과 구동 전압으로 구동되는 상위 로직 및 상기 구동 전압과 접지 전압으로 구동되는 하위 로직을 갖는 로직회로를 갖는 강압 변환 시스템의 강압 변환 방법에 있어서: In the step-down conversion method of a step-down conversion system having a logic circuit having a higher logic driven by a high voltage and a drive voltage and a lower logic driven by the drive voltage and the ground voltage: 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일한 지 판별하는 단계; 및Determining whether power consumption of the upper logic and power consumption of the lower logic are the same; And 상기 상위 로직의 소비 전력과 상기 하위 로직의 소비 전력이 동일하지 않을 때, 상기 상위 로직에서 사용되는 전하량과 상기 하위 로직에 사용되는 전하량이 동일하게 되도록 상기 상위 로직 혹은 상기 하위 로직의 비율을 가변하는 단계를 포함하는 강압 변환 방법.When the power consumption of the upper logic and the power consumption of the lower logic are not the same, the ratio of the upper logic or the lower logic is varied so that the amount of charge used in the upper logic and the amount of charge used in the lower logic are equal. Step-down conversion method comprising the step.
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