KR101477626B1 - Soft start apparatus for dc-dc converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DLP 모드에서 전원 공급부가 인에이블되었을 때, 현재 출력 전압이 목표 출력 전압보다 높은 경우, 소프트 스타트 구간 동안 인덕터 전류의 네가티브 피크 레벨을 제어할 수 있도록 하는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 DC-DC 컨버터의 인덕터에 병렬 연결된 제1전력 트랜지스터와 제2전력 트랜지스터; 상기 제1전력 트랜지스터의 양단에 걸리는 전압차에 의거하여 네가티브 인덕터 전류를 감지하는 네가티브 인덕터 전류 감지부; DC-DC 컨버터의 인에이블 신호에 의거하여 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로부; 상기 네가티브 인덕터 전류 감지부의 출력 신호와 상기 소프트 스타트 회로부의 출력 신호에 의거하여 상기 인덕터에 흐르는 네가티브 전류의 레벨을 제어하기 위한 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하는 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부; 및 비교기로부터 인가되는 신호에 의거하여 상기 두 전력 트랜지스터를 상호 교번적으로 턴 온/오프시키되, 상기 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되는 동안에는 상기 제1전력 트랜지스터를 오프시키는 PWM 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 소프트 스타트 구간 동안 네가티브 인덕터 전류의 피크 레벨을 제어함으로써, 인덕터의 열화 발생 및 출력 전압의 과도 응답이 초래되는 것을 방지할 수 있게 된다.The present invention relates to a soft-start device for a DC-DC converter that allows control of the negative peak level of the inductor current during the soft-start period when the power supply is enabled in the DLP mode and the current output voltage is higher than the target output voltage .
To this end, the present invention comprises a first power transistor and a second power transistor connected in parallel to an inductor of a DC-DC converter; A negative inductor current sensing unit sensing a negative inductor current based on a voltage difference across both ends of the first power transistor; A soft start circuit section for generating a soft start signal based on an enable signal of the DC-DC converter; A negative inductor current control signal generation unit for generating a negative inductor current control signal for controlling a level of a negative current flowing to the inductor based on an output signal of the negative inductor current sensing unit and an output signal of the soft start circuit unit; And a PWM controller for alternately turning on and off the two power transistors based on a signal applied from the comparator and turning off the first power transistor while the negative inductor current control signal is applied Do.
Accordingly, the present invention can prevent the deterioration of the inductor and the transient response of the output voltage from being caused by controlling the peak level of the negative inductor current during the soft-start period.
Description
본 발명은 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치에 관한 것으로서, 특히 DLP 모드에서 전원 공급부가 인에이블되었을 때, 현재 출력 전압이 목표 출력 전압보다 높은 경우, 소프트 스타트 구간 동안 인덕터 전류의 네가티브 피크 레벨을 제어할 수 있도록 하는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a soft start device for a DC-DC converter, and more particularly to a soft start device for controlling a negative peak level of inductor current during a soft start period when the current output voltage is higher than a target output voltage, To a soft start device for a DC-DC converter.
스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 단말은 디스플레이 패널을 구비하여 이루어진다.A terminal such as a smart phone, a tablet PC, or the like is provided with a display panel.
전술한, 디스플레이 패널은 화면에 디스플레이 되는 영상의 종류 또는 표시 모드(예를 들어, 일반 모드, 시계 모드)에 따라 서로 다른 구동 전압을 인가받아 구동하도록 구현될 수 있다.The display panel may be implemented to receive different driving voltages according to the type of display image or display mode (for example, a normal mode or a clock mode) displayed on the screen.
도 1은 영상의 종류 또는 표시 모드에 따라 서로 다른 구동 전압을 인가받아 구동하도록 구현된 디스플레이 패널을 예시적으로 보인 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a display panel implemented to be driven by receiving different driving voltages according to a type of image or a display mode.
도 1에 도시하는 바와 같이, 디스플레이 패널(1)은 디스플레이 구동부(3) 또는 전원 공급부(5)로부터 전압을 인가받아 구동하도록 구현되어 있는데, 디스플레이 구동부(3)의 출력 전압과 전원 공급부(5)의 출력 전압이 병렬 연결되어 디스플레이 패널(1)에 인가되도록 구현되어 있다.1, the display panel 1 is configured to be driven by receiving a voltage from a display driver 3 or a power supply unit 5. The output voltage of the display driver 3 and the output voltage of the power supply unit 5, So that the output voltage of the display panel 1 is applied to the display panel 1 in parallel.
여기서, 디스플레이 구동부(3)는 DDI(Display Driver IC)로 구현될 수 있고, 전원 공급부(5)는 파워 IC(Power IC)로 구현될 수 있다.Here, the display driver 3 may be implemented as a display driver IC (DDI), and the power supply unit 5 may be implemented as a power IC.
한편, 전원 공급부(5)가 디스에이블된 상태에서 디스플레이 패널(1)이 디스플레이 구동부(3)로부터 전압을 인가받아 구동하는 모드를 DLP(Dimmed Low Power) 모드라 한다.A mode in which the display panel 1 is driven by receiving a voltage from the display driver 3 in a state where the power supply unit 5 is disabled is referred to as a DLP (Dimmed Low Power) mode.
전술한 바와 같이, 디스플레이 패널(1)이 DLP 모드로 구동하는 중에, 전원 공급부(5)가 인에이블되는 경우, 현재 디스플레이 구동부(3)에서 출력되는 전압(예를 들어, 8V)이 전원 공급부(5)에서 출력하고자 하는 목표 출력 전압(예를 들어, 5V)보다 높은 경우가 발생할 수 있다.As described above, when the power supply unit 5 is enabled while the display panel 1 is driven in the DLP mode, the voltage (for example, 8 V) output from the current display driver 3 is supplied to the power supply unit 5) than the target output voltage (for example, 5V) to be output in the case where the output voltage is higher than the target output voltage (for example, 5V)
이와 같이, 전원 공급부(5)가 디스에이블 상태에서 인에이블되었을 때, 디스플레이 구동부(3)에서 현재 출력되는 전압이 목표 출력 전압보다 높게 되면, 현재 출력 전압을 목표 출력 전압으로 조정하기 위해 인덕터 전류가 네가티브(Negative) 방향으로 발생하게 된다.In this way, when the power supply unit 5 is enabled in the disable state and the voltage currently output from the display driver 3 becomes higher than the target output voltage, in order to adjust the current output voltage to the target output voltage, And occurs in a negative direction.
도 2는 종래 기술에 따라 발생되는 네가티브 인덕터 전류의 상태를 예시적으로 보인 타이밍도로, 종래에는 목표 출력 전압보다 높은 현재 출력 전압을 목표 출력 전압으로 조정하기 위해 수 A수준의 네가티브 인덕터 전류가 짧은 기간 내(예를 들어, 2~3 사이클 클럭 내)에 발생하게 된다.FIG. 2 is a timing diagram exemplarily showing the state of the negative inductor current generated according to the prior art. In order to adjust the present output voltage higher than the target output voltage to the target output voltage, (For example, within 2 to 3 cycle clocks).
이와 같이, 큰 값을 갖는 네가티브 인덕터 전류가 짧은 기간 내에 발생하게 되면, 인덕터의 열화 발생 및 출력 전압의 과도 응답을 초래하게 되는 문제점이 있다.
Thus, if the negative inductor current having a large value occurs within a short period of time, deterioration of the inductor and excessive response of the output voltage are caused.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, DLP 모드에서 전원 공급부가 인에이블되었을 때, 현재 출력 전압이 목표 출력 전압보다 높은 경우, 소프트 스타트 구간 동안 인덕터 전류의 네가티브 피크 레벨을 제어함으로써, 현재 출력 전압에서 목표 출력 전압으로 완만하게 감소할 수 있도록 하는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling a negative peak level of an inductor current during a soft start period when a power supply unit is enabled in a DLP mode and a current output voltage is higher than a target output voltage, The present invention provides a soft start device for a DC-DC converter that can be gently reduced from a current output voltage to a target output voltage.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치는, DC-DC 컨버터의 인덕터에 병렬 연결된 제1전력 트랜지스터와 제2전력 트랜지스터; 상기 제1전력 트랜지스터의 양단에 걸리는 전압차에 의거하여 네가티브 인덕터 전류를 감지하는 네가티브 인덕터 전류 감지부; DC-DC 컨버터의 인에이블 신호에 의거하여 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로부; 상기 네가티브 인덕터 전류 감지부의 출력 신호와 상기 소프트 스타트 회로부의 출력 신호에 의거하여 상기 인덕터에 흐르는 네가티브 전류의 레벨을 제어하기 위한 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하는 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부; 및 전압 비교기로부터 인가되는 신호에 의거하여 상기 두 전력 트랜지스터를 상호 교번적으로 턴 온/오프시키되, 상기 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되는 동안에는 상기 제1전력 트랜지스터를 오프시키는 PWM 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a soft start device for a DC-DC converter, including: a first power transistor and a second power transistor connected in parallel to an inductor of a DC-DC converter; A negative inductor current sensing unit sensing a negative inductor current based on a voltage difference across both ends of the first power transistor; A soft start circuit section for generating a soft start signal based on an enable signal of the DC-DC converter; A negative inductor current control signal generation unit for generating a negative inductor current control signal for controlling a level of a negative current flowing to the inductor based on an output signal of the negative inductor current sensing unit and an output signal of the soft start circuit unit; And a PWM controller for alternately turning on and off the two power transistors based on a signal applied from the voltage comparator and turning off the first power transistor while the negative inductor current control signal is applied desirable.
본 발명의 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치에 따르면, 소프트 스타트 구간 동안 네가티브 인덕터 전류의 피크 레벨을 제어함으로써, 인덕터의 열화 발생 및 출력 전압의 과도 응답이 초래되는 것을 방지할 수 있게 된다.
According to the soft start device for a DC-DC converter of the present invention, by controlling the peak level of the negative inductor current during the soft-start period, deterioration of the inductor and generation of transient response of the output voltage can be prevented.
도 1은 영상의 종류 또는 표시 모드에 따라 서로 다른 구동 전압을 인가받아 구동하도록 구현된 디스플레이 패널을 예시적으로 보인 도면.
도 2는 종래 기술에 따라 발생되는 네가티브 인덕터 전류의 상태를 예시적으로 보인 타이밍도.
도 3은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.FIG. 1 is a view illustrating a display panel implemented to be driven by receiving different driving voltages according to a type of an image or a display mode.
FIG. 2 is a timing diagram exemplarily showing a state of a negative inductor current generated according to the prior art; FIG.
3 is a diagram for explaining a soft-start device for a DC-DC converter according to the present invention.
4 is a timing chart for explaining the operation of the soft-start device for a DC-DC converter according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a soft start device for a DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a soft start device for a DC-DC converter according to the present invention.
도 3에서, 제1전력 트랜지스터(P1)와 제2전력 트랜지스터(N1)는 DC-DC 컨버터의 인덕터(L)에 병렬 연결되어 있다.In Fig. 3, the first power transistor P1 and the second power transistor N1 are connected in parallel to the inductor L of the DC-DC converter.
전술한, 제1전력 트랜지스터(P1)는 PMOS 트랜지스터로 구현되고, 제2전력 트랜지스터(N1)는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.The first power transistor P1 described above may be implemented as a PMOS transistor, and the second power transistor Nl may be implemented as an NMOS transistor.
소프트 스타트 회로부(10)는 DC-DC 컨버터의 인에이블 신호와 클럭 신호(CLK)에 의거하여 소프트 스타트 신호(SOFT_START)를 생성하여 출력한다.The soft
네가티브 인덕터 전류 감지부(20)는 제1전력 트랜지스터(P1)의 양단에 걸리는 전압차에 의거하여 네가티브 인덕터 전류를 감지한다.The negative inductor
전술한, 네가티브 인덕터 전류 감지부(20)는 제1전력 트랜지스터(P1)의 양단에 걸리는 전압차가 기설정된 값 이상인 경우에는 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 감지 신호를 출력하고, 전압차가 기설정된 값 이하인 경우에는 로우 레벨의 네가티브 인덕터 전류 감지 신호를 출력한다.The negative inductor
네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부(30)는 네가티브 인덕터 전류 감지부(20)의 출력 신호와 소프트 스타트 회로부(10)의 출력 신호에 의거하여 인덕터(L)에 흐르는 네가티브 전류의 레벨을 제어하기 위한 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하여 출력한다.The negative inductor current control
전술한, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부(30)는 네가티브 인덕터 전류 감지부(20)의 출력 신호가 하이 레벨이고, 소프트 스타트 회로부(10)의 출력 신호가 하이 레벨인 경우에 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하여 출력하는 논리 회로인 AND 게이트로 구현될 수 있다.When the output signal of the negative inductor
에러 증폭기(40)는 기준 전압(REF)과 피드백된 DC-DC 컨버터 출력 전압을 비교하여 에러 전압(EA_OUT)를 발생시키는 것으로, 피드백된 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 반전(-) 단자를 통해 입력받고, 비반전(+) 단자를 통해 기준 전압(VREF)을 입력받으며, 에러 증폭기(40)의 출력 전압(EA_OUT)은 반전(-) 단자를 통해 전압 비교기(70)로 입력된다.The
램프 발생기(50)는 램프 전압을 발생한다.The
합산기(60)는 제2전력 트랜지스터(N1)에 흐르는 전류를 감지하는 전류 센서(미도시)에서 출력하는 출력 전압(Isense)과 램프 발생기(50)에서 출력되는 램프 전압을 합산한 후, 합산된 전압(RAMP_SUM)을 비반전(+) 단자를 통해 전압 비교기(70)로 입력한다.The
전압 비교기(70)는 에러 증폭기(40)의 출력 전압(EA_OUT)과 합산기(60)의 출력 전압(RAMP_SUM)을 비교하고 그 결과에 따라 PWM 제어 신호를 출력한다.The
PWM 컨트롤러(80)는 전압 비교기(70)로부터 인가되는 PWM 제어 신호에 의거하여 제1전력 트랜지스터(P1)와 제2전력 트랜지스터(N1)를 상호 교번적으로 턴 온/오프시킨다.The
이와 같이, PWM 제어 신호에 의거하여 제1전력 트랜지스터(P1)와 제2전력 트랜지스터(N1)를 턴 온/오프시킬 때, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부(30)로부터 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되면, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되는 동안에는 제1전력 트랜지스터(P1)를 오프시켜 현재 출력 전압에서 목표 출력 전압으로 완만하게 감소할 수 있도록 한다.As described above, when the first power transistor P1 and the second power transistor N1 are turned on / off based on the PWM control signal, the negative inductor current control
도 4는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 소프트 오프 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.4 is a timing chart for explaining the operation of the soft-off device for a DC-DC converter according to the present invention.
디스플레이 패널이 DLP 모드로 구동하는 중에, DC-DC 컨버터를 인에이블시키기 위한 하이 레벨의 인에이블 신호(EN)가 발생되면(도 4의 가), 소프트 스타트 회로부(10)는 DC-DC 컨버터의 인에이블 신호(EN)와 클럭 신호(CLK)에 의거하여 소프트 스타트 신호(SOFT_START)를 생성하여 출력한다(도 4의 나).When the high-level enable signal EN for enabling the DC-DC converter is generated while the display panel is driving in the DLP mode (FIG. 4A), the soft-
한편, 현재 디스플레이 구동부에서 출력되는 전압(예를 들어, 8V)이 DC-DC 컨버터에서 출력하고자 하는 목표 출력 전압(예를 들어, 5V)보다 높은 경우, 제1전력 트랜지스터(P1)의 양단에 기설정된 값 이상의 전압차가 발생하게 되면, 이를 네가티브 인덕터 전류 감지부(20)에서 감지하여 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 감지 신호를 출력한다.On the other hand, when the voltage (for example, 8V) output from the display driver is higher than the target output voltage (for example, 5V) to be output from the DC-DC converter, When a voltage difference equal to or greater than the set value is generated, the negative inductor
이와 같이, 소프트 스타트 회로부(10)에서 소프트 스타트 신호(SOFT_START)를 출력하는 동안에 네가티브 인덕터 전류 감지부(20)에서 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 감지 신호를 출력하게 되면, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부(30)는 인덕터(L)에 흐르는 네가티브 전류의 레벨을 제어하기 위한 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하여 출력한다.When the negative inductor
이에 따라, PWM 컨트롤러(80)는 전압 비교기(70)로부터 인가되는 PWM 제어 신호에 의거하여 제1전력 트랜지스터(P1)와 제2전력 트랜지스터(N1)를 상호 교번적으로 턴 온/오프시키다가, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부(30)로부터 하이 레벨의 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되면, 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되는 동안에는 턴 온되어 있는 제1전력 트랜지스터(P1)를 턴 오프시켜 인덕터(L)에 흐르는 네가티브 전류 레벨이 일정한 값을 유지하도록 한다(도 4의 라).Accordingly, the
이와 같이, 네가티브 인덕터 전류의 피크 레벨이 일정한 값을 초과하지 않도록 제어함으로써, 현재 출력 전압에서 목표 출력 전압으로 완만하게 감소할 수 있게 된다(도 4의 다).Thus, by controlling the peak level of the negative inductor current so as not to exceed a predetermined value, it is possible to gradually decrease from the present output voltage to the target output voltage (see Fig. 4).
본 발명의 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
The soft start device for the DC-DC converter of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified and embodied within the scope of the technical idea of the present invention.
10. 소프트 스타트 회로부,
20. 네가티브 인덕터 전류 감지부,
30. 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부,
40. 오차 증폭기,
50. 램프 발생기,
60. 합산기,
70. 전압 비교기,
80. PWM 컨트롤러10. Soft-start circuitry,
20. Negative inductor current sensing,
30. A negative inductor current control signal generator,
40. Error amplifier,
50. Lamp generator,
60. The summer,
70. Voltage comparators,
80. PWM controller
Claims (3)
상기 제1전력 트랜지스터의 양단에 걸리는 전압차에 의거하여 네가티브 인덕터 전류를 감지하는 네가티브 인덕터 전류 감지부;
DC-DC 컨버터의 인에이블 신호에 의거하여 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로부;
상기 네가티브 인덕터 전류 감지부의 출력 신호와 상기 소프트 스타트 회로부의 출력 신호에 의거하여 상기 인덕터에 흐르는 네가티브 전류의 레벨을 제어하기 위한 네가티브 인덕터 전류 제어 신호를 생성하는 네가티브 인덕터 전류 제어 신호 생성부; 및
전압 비교기로부터 인가되는 신호에 의거하여 상기 두 전력 트랜지스터를 상호 교번적으로 턴 온/오프시키되, 상기 네가티브 인덕터 전류 제어 신호가 인가되는 동안에는 상기 제1전력 트랜지스터를 오프시키는 PWM 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치.
A first power transistor and a second power transistor connected in parallel to the inductor of the DC-DC converter;
A negative inductor current sensing unit sensing a negative inductor current based on a voltage difference across both ends of the first power transistor;
A soft start circuit section for generating a soft start signal based on an enable signal of the DC-DC converter;
A negative inductor current control signal generation unit for generating a negative inductor current control signal for controlling a level of a negative current flowing to the inductor based on an output signal of the negative inductor current sensing unit and an output signal of the soft start circuit unit; And
And a PWM controller for alternately turning on and off the two power transistors based on a signal applied from a voltage comparator and turning off the first power transistor while the negative inductor current control signal is applied, Soft-start device for DC converters.
상기 네가티브 인덕터 전류 감지부의 출력 신호와 상기 소프트 스타트 회로부의 출력 신호를 논리합하여 출력하는 논리 회로로 구현되는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the negative inductor current control signal generator comprises:
And a logic circuit for outputting an output signal of the negative inductor current sensing unit and an output signal of the soft start circuit unit and outputting the result.
상기 제1전력 트랜지스터의 양단에 걸리는 전압차가 기설정된 값 이상인 경우에 네가티브 인덕터 전류 감지 신호를 출력하는 DC-DC 컨버터용 소프트 스타트 장치.The apparatus of claim 1, wherein the negative inductor current sensing unit comprises:
And outputs a negative inductor current sense signal when a voltage difference across both ends of the first power transistor is equal to or greater than a predetermined value.
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