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KR101912211B1 - 소프트 스타트 회로 및 기술 - Google Patents

소프트 스타트 회로 및 기술

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Publication number
KR101912211B1
KR101912211B1 KR1020157022503A KR20157022503A KR101912211B1 KR 101912211 B1 KR101912211 B1 KR 101912211B1 KR 1020157022503 A KR1020157022503 A KR 1020157022503A KR 20157022503 A KR20157022503 A KR 20157022503A KR 101912211 B1 KR101912211 B1 KR 101912211B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soft
circuit
signal
regulator
condition
Prior art date
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KR1020157022503A
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English (en)
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KR20150113028A (ko
Inventor
조슈아 윕벤
로버트 스토다드
Original Assignee
알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 filed Critical 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Publication of KR20150113028A publication Critical patent/KR20150113028A/ko
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Publication of KR101912211B1 publication Critical patent/KR101912211B1/ko
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Abstract

레귤레이터 제어 회로는 스위치 제어 신호를 생성하는 스위치 제어 신호 생성기, 및 스위치 제어 신호 생성기에 의해 이용되는 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로를 포함한다. 소프트 스타트 회로는 소프트 스타트 제어기, 및 소프트 스타트 제어기에 응답하여 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 포함한다. 소프트 스타트 제어기는 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출기를 포함할 수 있다. 실시예들은 소정의 시간 동안 지속되는 비조정 조건에 응답하여 소프트 스타트 신호를 감소시키고, 레귤레이터 스위치의 최대 듀티 사이클에 응답하여 비조정 조건을 검출하고, 소프트 스타트 신호의 감소를 제어하는 소프트 스타트 레벨 표시자를 생성하고, 피드백 신호에 대하여 소프트 스타트 신호를 소정의 관계로 유지하는 것을 포함한다.

Description

소프트 스타트 회로 및 기술{SOFT START CIRCUITS AND TECHNIQUES}
본 발명은 일반적으로 레귤레이터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 소프트 스타트 기능을 가진 레귤레이터에 관한 것이다.
AC 또는 DC 전압 또는 전류원과 같은 입력으로부터의 에너지를 조정된(regulated) 출력으로 전달하기 위한 스위치(종종 전력 스위치로 불림)를 포함하는 레귤레이터(regulator) 또는 컨버터(converter)가 잘 알려져 있다. 종종 스위칭 레귤레이터로 불리는 일부 레귤레이터들에서는, 상기 출력을 조정(regulate)하도록 스위치가 턴 온 및 오프된다. 선형 레귤레이터로 불리는 다른 레귤레이터들에서는, 스위치가 이의 활성(active) 또는 포화(saturation) 영역에서 동작한다.
보통의 스위칭 레귤레이터 구성으로, 예를 들어, 벅(Buck), 부스트(Boost), 벅-부스트(Buck-Boost), 플라이백(flyback), SEPIC,
Figure 112015080637453-pct00001
, 하프 브릿지(half bridge), 풀 브릿지(full bridge) 등을 들 수 있다. 또한, 잘 알려진 바와 같이, 전력 스위치의 전도(conduction)를 제어하기 위한, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 및 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation, PFM)를 포함하는, 다양한 제어 방식들이 스위칭 레귤레이터에 적용될 수 있고, 또한 이러한 제어 방식들 각각에 대하여, 전압 모드 제어 및 전류 모드 제어를 포함하여, 다양한 피드백 및 피드포워드 기술들이 적용 가능하다.
일부 스위칭 레귤레이터는 기준 신호 및 레귤레이터 출력에 비례하는 피드백 신호에 응답하여 에러 신호를 생성하는 에러 증폭기를 포함한다. 에러 신호는 스위치 제어 신호를 생성하는 데에 이용된다. 예를 들어, 전압 모드 PWM 제어의 경우, 에러 신호가 램프 신호에 비교되어 스위치 제어 신호가 출력 전압을 원하는 레벨로 조정(regulating)하기에 적합한 듀티 사이클로 생성된다.
다수의 종래 스위칭 레귤레이터들은 소위 "소프트 스타트(soft start)" 기능을 포함하고, 이는 레귤레이터에 전원이 인가될 때 손상을 입힐 수 있는 큰 돌입(inrush) 전류 및/또는 전압 오버슈트(overshoot)를 방지하도록 레귤레이터 전압이 서서히 증가되게 한다. 소프트 스타트를 구현하는 하나의 일반적인 방법은, 예를 들어 돌입 전류가 제한되는 것을 보장하도록 선택된 시정수를 가지는 RC 네트워크에서 저항을 통하여 커패시터를 서서히 충전하는 것과 같이, 에러 증폭기로의 기준 전압을 서서히 증가시키는 것이다. 에러 증폭기에 서서히 증가하는 기준을 인가함으로써, 레귤레이터 출력이 서서히 증가하고, 이에 따라 상기 전류가 보다 작은 dv/dt에 기인하여 I = Cㆍdv/dt에 따라 감소된다. 기준 전압이 서서히 증가되는 것은 또한 차지 펌프, 디지털-아날로그 변환기(digital-to-analog converter, DAC), 또는 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 다른 방법들로 달성될 수 있다.
드롭아웃(dropout)은 레귤레이터 입력이 충분한 출력 조정(regulation)을 만족시키기에 너무 낮은 레벨로 떨어지는 조건을 의미한다. 예를 들어, 드롭아웃 전압은 출력 전압 조정을 유지하는 데에 요구되는 최소 입력 전압을 의미하는 용어로 이용된다. 드롭아웃 조건으로부터 복구되는 것은 레귤레이터가 충분한 입력보다 낮은 입력으로 동작하는 구간 후에 최대 듀티 사이클로 동작하는 것을 요구하므로, 상당한 돌입 전류 및/또는 전압 오버슈트가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 소프트 스타트 기능을 가진 레귤레이터 및 레귤레이터 제어 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상은 레귤레이터 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로로서, 상기 소프트 스타트 신호는 소정의 시간 동안 지속되는 상기 레귤레이터의 출력과 연관된 비조정(non-regulation) 조건에 응답하여 감소되는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로를 제공한다. 상기 회로는 상기 비조정 조건의 발생을 검출하는 비조정 검출 회로, 및 상기 소프트 스타트 신호를 상기 출력에 비례하는 피드백 신호의 레벨에 대하여 소정의 관계를 가지는 레벨로 감소시키는 감소 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 회로는 소프트 스타트 커패시터를 포함하고, 상기 감소 회로는 상기 커패시터를 방전시키는 방전 회로이다. 상기 비조정 검출 회로는, 최대 듀티 사이클 요청, 제1 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 출력에서의 전압, 제2 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 레귤레이터에 대한 입력 전압, 및/또는 제3 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 레귤레이터 스위치의 양단의 전압 중 적어도 하나에 응답하여 상기 비조정 조건의 상기 발생을 검출할 수 있다. 상기 비조정 검출 회로는 상기 비조정 조건이 더 이상 존재하지 않음을 더욱 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 스위칭 레귤레이터 제어 회로는 상기 듀티 사이클로 상기 레귤레이터 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 기준 신호 또는 소프트 스타트 신호 중 적어도 하나에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 및 상기 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 회로를 포함한다. 스위칭 레귤레이터 제어 회로는 상기 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로, 상기 듀티 사이클이 최대 듀티 사이클인 것에 응답하여 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출 회로, 및 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 감소 회로는, 상기 소프트 스타트 신호 및 상기 피드백 신호에 응답할 수 있는 비교기에 의해 생성되는 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 것을 중지한다. 상기 소프트 스타트 회로는, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 증가시키는 증가 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 증가 회로는 소정의 시간 동안 상기 소프트 스타트 신호를 증가시킬 수 있다. 상기 감소 회로는 소정의 시간 동안 지속된 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 비조정 조건은 드롭아웃(dropout) 조건 또는 사전 바이어스된 스타트업(pre-biased startup) 조건 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 스위칭 레귤레이터 제어 회로는 레귤레이터 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 에러 신호를 생성하고, 기준 신호 또는 소프트 스타트 신호 중 적어도 하나에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 상기 에러 신호가 제공되는 제1 출력, 및 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)가 제공되는 제2 출력을 가지는 에러 증폭기를 포함한다. 상기 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)는 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호에 대하여 소정의 관계를 가지는 것을 나타낸다. 상기 스위칭 레귤레이터 제어 회로는 상기 소프트 스타트 신호를 생성하고, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이(transition)할 때까지 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 포함하는 소프트 스타트 회로를 더 포함한다.
상기 소프트 스타트 회로는, 상기 소프트 스타트 신호가 제공되는 커패시터, 및 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출 회로를 더 포함할 수 있고, 상기 감소 회로는 소정의 시간 동안 지속되는 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 커패시터를 방전하기 시작할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 소정의 오프셋 크기 이상으로 클 때 제1 신호 레벨을 가지고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 상기 소정의 오프셋 크기 이상으로 크지 않을 때 제2 신호 레벨을 가지며, 상기 감소 회로는 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 상기 제1 신호 레벨로부터 상기 제2 신호 레벨로 천이할 때 만료되는 소정의 시간 동안 상기 커패시터를 방전할 수 있다. 방전 회로는 상기 소프트 스타트 레벨 표시자에 응답하여 소정의 시간 동안 상기 커패시터를 충전할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 레귤레이터 제어 회로는 상기 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 에러 신호를 생성하고, 기준 신호 또는 소프트 스타트 신호 중 적어도 하나에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 및 상기 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 회로를 포함한다. 상기 레귤레이터 제어 회로는 상기 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로, 상기 피드백 신호 및 상기 소프트 스타트 신호에 연결되고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호에 대하여 소정의 관계를 가질 때 천이하는 소프트 스타트 레벨 표시자를 제공하는 비교기, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이할 때까지 제1 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램프(ramp)하는 제1 회로, 및 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이한 후 소정의 시간 동안 반대되는 제2 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램프하는 제2 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 소정의 오프셋 크기 이상으로 클 때 제1 신호 레벨을 가지고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 상기 소정의 오프셋 크기 이상으로 크지 않을 때 제2 신호 레벨을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 회로는 에러 증폭기이고, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는 상기 에러 증폭기의 제2 출력에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 소프트 스타트 회로는 상기 소프트 스타트 신호가 제공되는 커패시터를 포함하고, 상기 제1 회로는 충전 회로이고, 상기 제2 회로는 방전 회로일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 회로는 방전 회로이고, 상기 제2 회로는 충전 회로일 수 있다.
본 발명에 따른 소프트 스타트 기능을 가진 레귤레이터 및 레귤레이터 제어 회로는 돌입 전류 및/또는 전압 오버슈트를 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 특징들이, 발명 그 자체뿐만 아니라, 첨부된 도면들의 후술되는 설명들로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이고, 첨부 도면들에 있어서,
도 1은 소프트 스타트 회로를 포함하는 레귤레이터의 블록도이고,
도 2는 일 실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 단순화된 개략도이며,
도 3은 도 2의 레귤레이터와 연관된 각각의 예시적인 파형들을 나타내고,
도 4는 도 2의 레귤레이터에 이용되는 예시적인 에러 증폭기의 개략도이며,
도 5는 도 2의 상태 머신의 예시적인 구현을 나타내는 상태도이고,
도 6은 일 실시예에 따른 선형 레귤레이터의 단순화된 개략도이며,
도 7은 비조정(non-regulation) 조건의 발생에 응답하여 소프트 스타트 기능을 구현하는 예시적인 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 레귤레이터(regulator)(10)는 입력원(14)으로부터의 에너지를 조정된(regulated) 출력이 제공되는 출력(16)으로 전달하도록 통전(conduct)하는 레귤레이터 스위치(12)를 포함한다. 레귤레이터 제어 회로(18)는, 스위치(12)의 전도(conduction)를 제어하는 스위치 제어 신호(28)를 생성하는 스위치 제어 신호 생성기(20), 및 스위치 제어 신호 생성기(20)에 의해 이용되는 소프트 스타트 신호(40)를 생성하는 소프트 스타트 회로(30)를 포함한다. 일 실시예에서, 소프트 스타트 회로(30)는 소프트 스타트 신호가 제공되는 소프트 스타트 커패시터(32), 소프트 스타트 제어기(34), 상기 소프트 스타트 제어기에 응답하여 상기 커패시터를 방전하는 방전 회로(36), 및 상기 소프트 스타트 제어기에 응답하여 상기 커패시터를 충전하는 충전 회로를 포함한다.
소프트 스타트 제어기(34)는 출력(16) 연관된 비조정(non-regulation) 조건의 발생을 검출하는 비조정 검출기의 형태를 취할 수 있고, 어떠한 경우에서 방전 회로(36)는 비조정 조건의 검출에 응답하여 상기 커패시터를 방전할 수 있다. 비조정 조건은 상기 레귤레이터 출력이 이의 조정(regulation) 범위 내에서 유지될 수 없을 때, 예를 들어 상기 입력 전압이 감소될 때 또는 상기 레귤레이터가 (예를 들어, 사용자 커맨드에 응답하여 전력을 보존하도록) 의도적으로 정지되고 상기 출력 전압이 0보다 큰 사전 바이어스된(pre-biased) 조건으로부터 동작을 재개할 때, 발생한다. 다만, 보다 일반적으로, 상기 소프트 스타트 신호를 상기 피드백 신호에 또는 이의 근처에 유지하는 것이 비조정 조건으로부터 보다 신속한 복구(recovery)가 가능하게 하므로, 소프트 스타트 제어기(34)는, 정상 조정 조건하에 있을 때를 포함하여 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호에 또는 이의 근처에 있는 것이 바람직할 때는 언제든지, 상기 커패시터의 방전을 제어할 수 있다.
실시예들은 소정의 시간 동안 지속되는 비조정 조건에 응답하여 소프트 스타트 커패시터(32)를 방전하는 것, 레귤레이터 스위치(12)의 듀티 사이클(duty cycle)이 듀티 사이클(duty cycle)인 것에 응답하여 상기 비조정 조건을 검출하는 것, 상기 소프트 스타트 커패시터의 방전을 제어하도록 스위치 제어 신호 생성기(20)로 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)를 생성하는 것, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이(transition)할 때까지 제1 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램핑(ramping)하고, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이한 후 소정의 시간 동안 반대되는 제2 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램핑(ramping)함으로써 소프트 스타트 신호(40)를 출력(16)에 비례하는 피드백 신호(54)에 대하여 소정의 관계로 유지하는 것을 포함한다.
소프트 스타트 회로(30)에 이용되는 상기 방법들은 또한 카운터를 가진 디지털 아날로그 변환기(digital to analog converter, DAC), 차지 펌프, 및 상기 소프트 스타트 신호를 램핑하는 것을 구현하는 다른 방식들을 이용하는 회로들에 적용될 수 있다. 예를 들어, DAC가 이용되는 실시예에서, 상기 소프트 스타트 전압을 충전 및 방전하는 것은 DAC로 구현되는 소프트 스타트 램프(ramp)를 위한 상기 카운터를 증가(incrementing) 및 감소(decrementing)하는 것을 의미할 수 있다. 충전 및 방전 기술들은 또한, 차지 펌프에 이용되는 전압들의 극성을 제어함으로써 상기 차지 펌프에 적용될 수 있다. 이러한 방법들은 또한 완전히 디지털 로직 또는 소프트웨어로 구현되는 레귤레이터 제어 회로들(18)에 적용될 수 있다. 또한, 정전압이 인덕터에 인가되고, 이의 전류가 램핑 전류로 모니터되는 경우, 이러한 인덕터가 또한 상기 램핑 소프트 스타트 신호를 구현하도록 이용될 수 있다. 결과적으로, 소프트 스타트 커패시터를 포함하는 예시적인 실시예들을 참조하여 여기에 개시된 방전 및 충전은, 보다 일반적으로 상기 소프트 스타트 신호를 감소(decreasing) 및 증가(increasing)시키는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 방전 회로 및 상기 충전 회로는 보다 일반적으로 감소 회로 및 증가 회로를 각각 의미할 수 있다.
다양한 종류의 레귤레이터들에 여기에 개시된 소프트 스타트 회로(30) 및 관련 기술들이 적용될 수 있고, 이의 회로들 및 기술들은 파워-업 시 레귤레이터를 제어하도록 소프트 스타트 방식을 이용하는 임의의 레귤레이터에 보다 일반적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터(10)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 종류의 스위칭 레귤레이터이거나, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같은 종류의 선형 레귤레이터일 수 있다. 또한, 레귤레이터(10)는, 예를 들어, 입력원(14)이 AC 전압원 또는 전류원인 AC-DC 레귤레이터이거나, 입력원(14)이 DC 전압원 또는 전류원인 DC-DC 레귤레이터이거나, 출력(16)에서 조정된(regulated) 전류를 제공하는 전류 레귤레이터이거나, 출력(16)에서 조정된 전압을 제공하는 전압 레귤레이터일 수 있다.
도 2를 참조하면, 유사한 구성요소들에 유사한 참조번호들이 표시되어 있고, 스위칭 전압 레귤레이터(10')는 입력 전압원(14)(VIN)에 연결되고, 스위치(12), 다이오드(22), 및 조정된 출력 전압(16)(VOUT)이 제공되는 출력 커패시터(24)를 포함한다. 인덕터(26)가 스위치(12)와 레귤레이터 출력(16) 사이에 연결된다. 도시된 레귤레이터(10')는 벅(Buck) 레귤레이터이고, 스위치(12)는 여기에 MOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor)로 도시되어 있으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 상기 레귤레이터 및 스위치가 다양한 형태를 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
스위치(12)는, 출력 전압(VOUT)을 특정한 전압 범위(또는 조정(regulation) 범위로 불림) 내로 유지하기 위하여, 상기 스위치의 제어 단자, 여기서 상기 FET의 게이트 단자에 연결된 스위치 제어 신호(28)에 의해 형성되는 듀티 사이클(DT)로 통전(conduct)한다. 에러 증폭기(error amplifier)(42), 비교기(44), OR 게이트(80), 발진기(oscillator)(46), 래치(48) 및 버퍼(50)를 포함하는 스위치 제어 신호 생성기는 스위치 제어 신호(28)를 생성한다.
다양한 피드백 (및/또는 피드포워드) 방식들, 예를 들어 도시된 예에서와 같이 전압 모드 또는 전류 모드가 스위치 제어 신호(28)를 형성하도록 이용될 수 있다. 이를 위하여, 레귤레이터 출력(16)에 연결된 저항 분배기(52)가, 출력 전압(VOUT)에 비례하고, 에러 증폭기(42)의 반전 입력에 연결되는 피드백 신호(54)를 형성하도록 이용될 수 있다. 에러 증폭기(42)의 제2의 비반전 입력은 기준 전압(56)(VREF)을 수신하고, 상기 에러 증폭기의 제3의 비반전 입력은 소프트 스타트 신호(40)를 수신한다.
발진기(46)의 출력 신호들은 minOn 신호(46b) 및 minOff 신호(46c)를 포함한다. minOn 신호(46b)는 각 스위치 사이클을 개시하는 펄스들을 포함하고, 이들은, 예를 들어 스위치(12)의 게이트 구동 제약에 의해 결정될 수 있는, 정상적인 스위치 구동을 보장하는 데에 필요한 최소 듀티 사이클에 상응하는 온(on) 시간을 가질 수 있다. minOff 신호(46c)는 각각이 각 스위치 사이클의 시작으로부터 오프셋 시간 후 발생하는 펄스들을 포함하고, 이러한 오프셋 시간은, 다양한 요인들, 예를 들어 하이 사이드(high side) 스위칭 레귤레이터 토폴로지에서의 부트스트랩(bootstrap) 고려 사항, 및 스위치 제어 회로 응답 시간 및 지연 고려 사항 등에 의해 결정될 수 있는, 최대 허용 가능한 듀티 사이클에 상응할 수 있다.
상기 듀티 사이클은, 상기 인덕터 전류가 에러 증폭기(42)에 의해 설정된 레벨(COMP, 84)을 지날 때 SR 래치(48)를 리셋하는 전류 루프 비교기(44)에 의해 제어된다. 이러한 방식으로 COMP 신호(84)가 상기 부하 전류에 비례하게 되고, 이에 의해 우수한 라인 조정(line regulation) 및 과도 응답(transient response)이 달성될 수 있다. 상기 발진기는 추가적인 출력, Ramp(46a)를 포함하고, 이는 작은 인위적인 램프를 상기 인덕터 전류와 합산함으로써 듀티 사이클 변동(perturbation)이 듀티 사이클 50%를 넘지 않도록 하는 데에 이용된다.
동작 중, 에러 증폭기(42)의 출력은, 도시된 바와 같이, 비교기(44)에 입력 신호를 제공하도록 직렬 연결된 저항-커패시터 구성(86)의 커패시터를 충전하는 전류 형태를 가진 에러(error), 즉 COMP 신호(84)를 제공한다. 보다 구체적으로, 보다 낮은 전압 레벨을 가진 에러 증폭기에 대한 비반전 입력이 에러 증폭기 출력 신호(84)를 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 소프트 스타트 신호(40)를 서서히 증가하는 램프 형태로 제공함으로써, 상기 레귤레이터 제어 루프가 소프트 스타트 커패시터 시정수(time constant)에 의해 형성되는 보다 긴 시간에 걸쳐서 조정에 도달하게 할 수 있으며, 이에 따라 상기 소프트 스타트 신호가 기준 전압(56)을 오프셋(68)만큼 초과할 때까지 소프트 스타트 신호(40)가 에러 신호(84)를 통제하므로 큰 돌입(inrush) 전류 및 전압 오버슈트(overshoot)를 방지할 수 있다. 소프트 스타트 신호(40)가 상기 기준 전압 레벨에 도달하면, 상기 기준 전압이 에러 신호(84)의 제어를 인계받고, 따라서 상기 소프트 스타트 신호는, 다음에 상기 레귤레이터 듀티 사이클을 통제하는 것이 필요하게 될 때까지, (전류원(60)에 의해) 보다 높은 전압 레벨로 유지된다. 일반적으로, 상기 소프트 스타트 램프는, 결함(fault) 조건이 발생할 때, 예를 들어 상기 입력 전압이 너무 낮을 때, 풀 다운 스위치(66)에 의해 인에이블된다. 여기서 다중 입력 에러 증폭기(42)가 소프트 스타트 램프 신호(40)로부터 기준 전압(VREF)으로의 핸드오프(handoff)를 제어하도록 이용되었으나, 동일한 결과를 달성하기 위한 다른 방식들, 예를 들어 비교기에 의해 제어되는 멀티플렉서의 사용 등이 가능한 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 소프트 스타트 기능을 가진 스위치 제어 신호(28)를 생성하는 다른 방법들이 가능한 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 예로서, (에러 증폭기(42) 및 비교기(44)의 조합을 대신하여) 하나의 비교기만이 이용될 수 있고, 이 경우 상기 비교기로의 상기 기준 전압을 서서히 램핑함으로써 소프트 스타트가 구현될 수 있다.
PWM 방식에서, 비교기(44)는 에러 신호(84)를 인덕터 전류 신호(92)에 비교하여 비교기 출력 신호(44a)를 생성한다. 구동 중, 래치(48)는 minOn 신호(46b)에 의해 각 스위칭 사이클의 시작 시 셋되고, 비교기 출력 신호(44a)의 천이에 의해 리셋되며, 다만 출력 전압(VOUT)이 너무 낮아서 에러 신호(84)가 minOff 신호(46c)에 의해 형성되는 최대 듀티 사이클보다 큰 듀티 사이클을 필요로 하면, 그 경우, 래치(48)는 (OR 게이트(80)를 통하여) 상기 minOff 신호에 의해 리셋된다. 래치(48)의 상기 버퍼링된 출력은 도시된 바와 같이 스위치 제어 신호(28)를 제공한다. 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 예시적인 레귤레이터(10')가 PWM 제어를 구현하나, 조정(calibration)이 다른 방식들, 예를 들어 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation, PFM)로 불릴 수 있는 스위치(12)의 동작 주파수를 제어하는 방식으로 달성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 2의 소프트 스타트 회로는 상기 레귤레이터가 파워 업 될 때(즉, 상기 출력 전압이 0 볼트에서 상승할 때) 또한 비조정 조건이 발생할 때 스위치(12)의 전도(conduction)를 제어하도록 구성되고 동작한다. 소프트 스타트 커패시터(32)는, 도시된 바와 같이, 제1 전류원(60)에 의해 충전되고, 제2 전류원(64)에 의해 또한 선택적으로 스위치(70)를 통하여 접지에 연결된 저항(68)을 통하여 방전된다. 상기 소프트 스타트 기능의 제어는 여기서 도시된 바와 같이 구성된 상태 머신(70), 카운터들(72, 74), 래치(76), 및 플립-플롭(78)으로 구현된다. 상기 소프트 스타트 기능의 동작은 도 3의 예시적인 파들뿐만 아니라 도 2를 모두 참조하여 설명될 것이다.
레귤레이터(10')가 시간 T1에서 파워 업 될 때(도 3), 입력 전압(14) 및 입력 전류(IIN)가 상승하기 시작한다. 또한 시간 T1에서, 소프트 스타트 커패시터(32)는 커패시터(32)에 의해 형성되는 속도로 전류(ISS)로 전류원(60)에 의해 충전되어, 시간 T1과 시간 T2 사이에서, 소프트 스타트 신호(40)는 기준 전압(VREF)(56)보다 낮고, 따라서 COMP 신호(84)는 피드백 신호(54)와 상승하는 소프트 스타트 신호의 차에 비례하여 서서히 상승한다.
시간 T2까지, 출력 전압(16)은 조정(calibration)에 도달하고, 소프트 스타트 신호(40)는 기준 전압(56)을 초과한다. 따라서, 시간 T2에서, COMP 신호(84)는 적절한 피크 인덕터 전류를 설정함으로써 피드백 신호(54)와 고정된 기준 전압(VREF) 사이에서 상기 에러를 낮추도록 구동하도록 조절된다. 기준 전압(56)이 상기 피드백 루프의 제어를 인계받으면, 소프트 스타트 신호(40)는 전류원(60)이 턴 오프될 때까지 높게 램핑하는 것을 계속한다.
시간 T3에서, 입력 전압(VIN)은 다양한 이유들에 의해 떨어지기 시작한다. 입력 전압원(VIN)은 입력 전압의 일부 손실로 출력 전압(VOUT)을 조정 범위 내에서 위지하기 위한 충분한 헤드룸(headroom)을 가지나, 시간 T4까지, 상기 출력 전압을 상기 조정 범위 내에 유지하기 위한 높은 충분한 입력 전압이 더 이상 존재하지 않으면 상기 출력 전압이 떨어지기 시작한다. 피드백 신호(54)는 상기 출력 전압이 떨어짐에 따라 떨어지고, 이에 의해 에러 신호(COMP)(84)가 피드백 신호(54)와 기준 전압(VREF)의 차가 증가함에 따라 상승한다. 에러 신호(84)가 상승함에 따라, 스위치 제어 신호(28)의 듀티 사이클이 상기 스위치 전도 시간을 증가시키기 위하여 증가하고, 따라서 상기 출력 전압이 증가한다.
도 2의 실시예에서, 소프트 스타트 제어기(34)는 비조정 검출 회로의 형태를 가지고, 여기서 래치(76), 플립-플롭(78), 및 카운터(74)를 포함하며, 비조정 조건의 발생(즉, 상기 출력이 이의 조정 범위를 벗어나는 조건)을 검출하고, 또한 비조정 조건이 소정의 시간 동안 지속되었는지를 더욱 검출한다. 일 실시예에서, 비조정 조건 동안, 스위치 모드 레귤레이터는 상기 출력 전압이 상기 특정한 조정 범위로 돌아올 때까지 이의 최대 듀티 사이클로 동작할 것이므로, 비조정 조건은 레귤레이터(10')가 최대 듀티 사이클로 동작할 때 발생된 것으로 간주된다. 이를 위하여, 래치(76)는 각 스위치 사이클의 시작 시 minOn 신호(46b)에 의해 셋되고, 비교기 출력(44a)의 천이에 의해 리셋되며, 상기 비교기 출력이 천이되었는지를 판단하도록 최대 듀티 사이클 동작의 시간으로 샘플링 되기 위하여 minOff 신호(46c)에 의해 클록을 공급받는다. 이러한 방식으로, 여기서 maxDuty 신호(82)로 불리는 래치(78)의 출력은 레귤레이터 피드백 루프가 최대 스위치 듀티 사이클을 필요로 할 때 제1 레벨을 가지고, 그렇지 않으면 제2 레벨을 가지는 로직 신호이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 T4에서, maxDuty 신호(82)의 천이에 의해 표시된 바와 같이 비조정 조건이 발생된 것으로 검출된다.
카운터(74)는 maxDuty 신호(82)의 에지(edge)에 의해 (예를 들어, 상기 듀티 사이클이 이의 최대가 아닐 때마다 또는 maxDuty 신호(82)가 로직 로우 레벨로 천이할 때마다) 리셋되고, 예를 들어 발진기(46)로부터의 minOff 신호(46c) 또는 minOn 신호(46b)에 의해 각 스위치 사이클에서 한 번, 클록 신호에 의해 증가됨으로써, 카운터 출력 신호(atCount)(86)는 maxDuty 신호(82)가 최대 듀티 사이클 조건을 소정의 시간 동안, 여기서 T5-T4로 도시된 시간 동안 나타내는 경우 상태를 변경한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 소정의 시간은 64 스위치 사이클들, 즉 500KHz 변환기의 경우 128μsec에 상응한다. 그러나, 보다 일반적으로, 제어 루프의 크로스오버(crossover) 주파수가 스위칭 주파수의 10분의 1로 설정된 경우, 상기 제어 루프가 안정화되기(settle) 위한 충분한 시간을 제공하고 상기 비조정 검출이 상기 레귤레이터 입력 또는 출력의 과도 이벤트에 의해 유발되지 않고 유효한 비조정 조건을 나타내는 것을 보장하기 위하여, 상기 소정의 시간은 대략 50 내지 1000 스위칭 사이클들의 단위일 수 있다.
해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 비조정 조건의 발생을 검출하는 다양한 다른 방법들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 출력 전압(16)이 모니터링되고, 상기 출력 전압이 이의 특정한 조정 범위 아래의 소정의 레벨로 떨어질 때 비조정 조건이 발생된 것으로 판단될 수 있다. 이와 달리, 입력 전압(14)이 모니터링되고, 상기 입력 전압이 상기 스위칭 레귤레이터 출력을 이의 특정한 조정 범위를 유지하는 데에 필요한 최소 입력 전압(즉, 드롭아웃 전압) 레벨에 상응하는 소정의 레벨로 떨어질 때 비조정 조건이 발생된 것으로 판단될 수 있다. 이와 달리, 상기 에러 신호 레벨이 비조정 조건을 검출하도록 모니터링될 수 있다. 또한, 이러한 방법들의 조합이, 예를 들어 듀티 사이클을 계산하도록 상기 입력 및 출력 전압을 이용하여 상기 드롭아웃 조건을 판단하도록 이용될 수 있다.
상기 비조정 조건이 발생되고 상기 소정의 시간 동안 지속된 것으로 판단되면, 소프트 스타트 커패시터(32)는, 상기 소프트 스타트 커패시터가 상기 비조정 조건으로부터의 복구 시 상기 레귤레이터 듀티 사이클을 제어하는 것을 준비하나, COMP 전압(84)을 방해하지 않고 상기 드롭아웃 전압을 더 이상 변경하지 않도록, 피드백 신호(54)의 레벨의 바로 위로 방전된다. 이는 다른 가능한 방식들보다 큰 돌입 전류 및 전압 오버슈트를 허용하지 않을 수 있는 보다 통제된 복구를 제공한다. 이를 위하여, 시간 T5에서, 상태 머신(70)은 방전 신호(discharge)(88)를 제공하여 커패시터(32)를 방전하도록 전류 싱크(64)를 활성화한다.
소프트 스타트 신호(40)가 상기 비조정 조건의 발생 전에 고 공급 레일(high supply rail)에 또는 이의 근처에 있었으므로, 비조정 조건이 소정의 시간 동안 지속된 것을 검출한 후 초기에는 커패시터(32)를 (전류 싱크(64)로) 보다 느린 속도로 방전하고, 이어서 상기 소프트 스타트 커패시터가 상기 비조정 조건으로부터의 복구를 준비하도록 상기 소프트 스타트 전압을 대략적으로 상기 피드백 신호 레벨에 신속하게 접근시키도록 상기 소프트 스타트 전압이 상기 피드백 신호에 도달하지 않은 경우에 한해 풀-다운 저항(62)을 통해 보다 빠른 속도로 방전한다. 예시적인 실시예에서, 풀-다운 저항(62)은 카운터(72)에 의해 제공되는 SSPD 신호(96)에 의해 제어되는 스위치(66)에 의해 접지에 연결된다. 카운터(72)는, discharge 신호(88)가 소정의 시간 동안 인가되면 스위치(66)를 닫도록 SSPD 신호(96)를 천이한다. 일반적으로, 상기 SSPD 신호는 결함 조건들 하에서, 예를 들어 상기 입력 전압에 대한 락아웃(lockout) 전압(UVLO) 하에서 상기 소프트 스타트 전압을 신속하게 리셋하도록 이용된다.
이러한 보다 빠른 소프트 스타트 방전 구간이 도 2에서 시간 T6에서 시작하는 것으로 도시되어 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 소정의 시간 동안 지속된 비조정 조건의 검출(시간 T5)로부터 상기 보다 빠른 방전 구간이 시작될 때(시간 T6)까지의 이러한 소정의 시간은 카운터(72)에 의해 형성되고, 상기 커패시터의 방전이 시작된 때부터 소정의 수의 스위치 사이클들(예를 들어, 64 스위치 사이클들) 후 발생한다. 보다 일반적으로, 이러한 보다 빠른 방전 구간은, 비조정 조건이 소정의 시간 동안 지속된 것으로부터 상기 소정의 시간(T6-T5) 후에 개시되거나, 또는 보다 작은 방전 전류가 이용되고 상기 출력 전압의 응답/복구가 검출되지 않을 때로부터 소정의 시간 후에 개시될 수 있다.
소프트 스타트 커패시터(32)는, 소프트 스타트 신호(40)가 대략적으로 피드백 신호(54)의 레벨에 도달할 때까지, 저항(62) 및 전류 싱크(64) 모두를 통하여 이러한 방식으로 방전되는 것을 지속한다. 보다 일반적으로, 커패시터(32)는 상기 소프트 스타트 신호 레벨이 상기 피드백 신호에 대하여 소정의 관계를 가질 때까지 방전된다.
예시적인 실시예에서, 에러 증폭기(42)에 의한 compFalling 신호(98)의 형태로 제공되는 소프트 스타트 레벨 표시자에 의해 커패시터의 방전이 종료되는 것이 결정된다. 소프트 스타트 레벨 표시자(98)의 생성은 도 4의 예시적인 에러 증폭기를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 다만, 여기서는 소프트 스타트 레벨 표시자(98)는 소프트 스타트 신호(40)가 피드백 신호(54)보다 소정의 오프셋 크기만큼 클 때 제1 레벨을 가지고, 소프트 스타트 신호(40)가 피드백 신호(54)보다 상기 소정의 오프셋 크기만큼 크지 않을 때 제2 신호 레벨로 천이하는 것만을 설명한다. 이를 위하여, 소프트 스타트 신호(40)는 상기 소정의 오프셋 크기를 형성하는 오프셋 전압원(68)에 연결되어 소프트 스타트 신호(40)로부터 상기 소정의 오프셋 크기만큼 차이를 가지는 신호(58)를 비반전 에러 증폭기 입력에 제공한다.
이제 도 4를 참조하면, 피드백 신호(54), 기준 전압(56), 및 오프셋 소프트 스타트 신호(58)에 각각 연결된 입력 소자들(114, 116, 118)을 가진 예시적인 에러 증폭기(42)가 도시되어 있다. 전류 미러 배치들(100, 104), 및 각각의 직렬 연결된 트랜지스터들(106, 108)을 이용함으로써, COMP 에러 신호(84)가 피드백 신호(54)와, 기준 전압(56) 및 오프셋 소프트 스타트 신호(58) 중 낮은 것과의 차이 전압으로 제공된다. 소프트 스타트 전압 오프셋(68)은 소자들(114, 116)을 소자(118)보다 높은 문턱 전압(vt)을 가지도록 형성함으로써 구현된다.
트랜지스터들(110, 112)을 포함하는 추가적인 직렬 연결 트랜지스터 쌍은 여기서 피드백 신호(54)와, 기준 전압(56) 및 오프셋 소프트 스타트 신호(58) 중 낮은 것과의 비교로서 소프트 스타트 레벨 표시자(compFalling)(98)를 제공하도록 구성된다. 소프트 스타트 신호(40)가 피드백 신호(54)보다 상기 오프셋 크기만큼 크게 되면, compFalling 신호(98)가 여기서 (도 3의) 시간 T7에서 천이한다. 상술한 방식으로 compFalling 신호(98)를 제공하도록 에러 증폭기(42)를 이용하는 것은, 오프셋 소프트 스타트 신호(58)가 피드백 신호(54)를 지날 때 compFalling 신호(98)가 즉시 상태를 변경하여 보상 노드가 상당히 이동하여 조정 포인트를 변경하는 것을 방지하는 장점을 가질 수 있다. 다만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 소프트 스타트 신호(40)가 피드백 신호(54)에 대하여 소정의 관계를 가지는 것을 판단하는 데에 다른 방법들이 이용될 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 소프트 스타트 신호(58)와 피드백 신호(54)를 입력들로 가지는 별도의 비교기가 이용될 수 있다.
도 2에는 상기 소정의 오프셋 크기가 오프셋 전압원(68)에 의해 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 소정의 오프셋 크기는, 이와 달리 또는 이에 추가적으로, 다른 입력 PMOS 소자들(114, 116)과 다른 문턱 전압을 가진 입력 PMOS 소자(118)를 제공함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 입력 소자(118)가 이에 의해 상기 소정의 오프셋 크기가 형성되는 문턱 전압을 가지도록 제공되는 경우, (도 2의) 오프셋 전압원(68)은 생략될 수 있고, 소프트 스타트 신호(40)가 입력 소자(118)에 직접 연결될 수 있다.
소프트 스타트 신호(40)와 피드백 신호(54) 사이의 상기 소정의 관계를 형성하도록 상기 소정의 오프셋 크기를 이용하는 것은, 상기 레귤레이터가 파워 업 될 때, 특히 상기 소프트 스타트 신호와 상기 피드백 신호 사이에 오프셋이 존재하는 구성들에서, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 루프를 통제하는 것을 보장하는 데에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 소프트 스타트 신호(40)와 피드백 신호(54) 사이의 오프셋은, 상기 레귤레이터 제어 회로가 집적 회로 상에 구현되고, 소프트 스타트 커패시터(32)기 별도의 비집적된(non-integrated) 구성요소인 실시예들에서 발생할 수 있다.
상기 커패시터의 방전의 종료를 촉발(trigger)하는 소프트 스타트 신호(40)와 피드백 신호(54) 사이의 상술한 소정의 관계가 여기서 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 더 이상 상기 소정의 오프셋 크기만큼 크지 않을 때인 것으로 설명되었으나, 다른 소정의 관계들이 가능한 것, 예를 들어 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호와 실질적으로 동일한 것일 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다.
소프트 스타트 신호(40)는, 여기서 소프트 스타트 레벨 표시자(98)가 천이할 때까지 상술한 방식으로 상기 커패시터의 방전 기간이 뒤따르는 짧은 소정의 시간 동안 커패시터(32)를 충전함으로써, 큰 돌입 전류 및 전압 오버슈트를 허용하지 않을 수 있는 통제된 방식으로 상기 비조정 조건으로부터의 복구에 준비하도록 피드백 신호(54)에 대한 상기 소정의 관계를 유지한다. 이에 의해 소프트 스타트 전압은 (상기 오프셋을 포함하는) 상기 피드백 전압의 바로 위의 평균값을 가진다. 보다 상세히 후술될 바와 같이, 상기 소프트 스타트 신호 레벨을 상기 피드백 신호 레벨에 대하여 상기 소정의 관계로 유지하는 것은, (도 3의) 시간 T8에서 발생하는 것과 같이, 입력 전압(VIN)이 상기 듀티 사이클을 감소시키도록 증가할 때까지 지속된다.
compFalling 신호(98)가 시간 T7에서 천이하면, discharge 신호(88)가 천이하고, 저항(62) 및 전류원(64)을 통한 커패시터(32)의 방전 구간이 만료되며, 전류원(60)은 커패시터(32)의 충전을 재개한다. 커패시터(32)는 짧은 소정의 시간 동안 충전된다. 일 실시예에서, 상기 소프트 스타트 커패시터가 충전되는 상기 짧은 소정의 시간은, 상태 머신(70)에 의해 제어될 수 있는, 소정의 수의 스위치 사이클들, 예를 들어 두 개의 스위치 사이클들일 수 있다. 복구 동안 신속한 응답을 제공하는 소프트 스타트 상의 리플(ripple)을 최소화하도록 상기 충전을 짧게 유지하는 것이 중요하다.
상기 충전 시간간격(interval) 후, discharge 신호(88)는 커패시터(32)가 방전되도록 다시 천이하고, 이러한 방전은 소프트 스타트 신호 표시자(98)가 천이할 때까지 지속된다. 시간 T7에서 T8까지의 상기 소프트 스타트 유지 시간간격 동안 발생하는 이러한 커패시터 방전의 후속적인 시간들 동안, 커패시터(32)는 전류 싱크(64)를 통해서만 방전되고, 상기 소프트 스타트 신호에 낮은 리플을 제공하고 회로의 딜레이들로부터 유발되는 오버슈트를 최소화하기 위하여 딜레이가 만료되지 않는 상기 짧은 시간에 기인하여 풀 다운 저항(62)을 통하여 방전되지 않는다.
커패시터(32)를 짧은 기간 동안 충전하고 이어서 소프트 스타트 레벨 표시자(98)가 천이할 때까지 상기 커패시터를 방전함으로써 소프트 스타트 신호(40)를 피드백 신호 레벨(54)에 대하여 상기 소정의 관계로 유지하는 것은, 여기서 시간 T8에서, 상기 입력 전압이 복구될 때까지 지속된다. 보다 구체적으로, 시간 T8에서, maxDuty 신호(82)가 천이하며, 이는 상기 제어 루프가 최대 스위치 듀티 사이클을 더 이상 요청하지 않는 것을 나타낸다.
여기에는 최대 듀티 사이클 요청의 종료의 검출이 (상기 짧은 소정의 시간 동안이 아닌 시간 T8에서 지속적으로 시작되는) 평상시의 방식으로 커패시터(32)를 충전하기 시작하게 하는 촉발(triggering) 이벤트로 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 상기 비조정 조건의 종료를 검출하기 위한 다른 기술들이 또한 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 예들로서, 입력 전압 레벨, 출력 전압 레벨, 에러 신호 레벨, 또는 부하 전류를 모니터링하는 것이 포함된다. 도 2에서는 비조정 조건의 발생을 검출하는 것에 또한 비조정 조건의 종료(즉, maxDuty 신호(82))를 검출하는 것에 동일한 기술이 이용되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 이러한 촉발(trigger) 이벤트들에 서로 다른 기술들이 이용될 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다.
시간 T8에서 시작하여, 소프트 스타트 커패시터(32)는, 시간 T1에서 상기 레귤레이터가 파워 온 되었을 때와 같은 방식으로 충전된다. 시간 T9에서, 레귤레이터 출력(VOUT)은 다시 상기 조정 범위 내로 들어가고, 상기 제어 루프는 다시 기준 전압(56)에 의해 통제된다. 이러한 구성으로, 비조정 조건의 복구가 큰 돌입 전류 및 오버슈트 없이 달성된다.
해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 소프트 스타트 전압(40)을 피드백 신호(54)에 또는 이의 근처에 유지하는 것이 다른 기술들에 의해 달성될 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 커패시터(32)를 충전하는 시간이 (상기 커패시터를 상기 짧은 소정의 시간 동안 충전하는 것과 다르게) 상기 에러 증폭기의 비교기 부분에 히스테리시스(hysteresis)를 추가하여 제어될 수 있다. 다른 예에서, 입력으로서 피드백 전압(54)을 가지는 단위 이득 연산 증폭기가 오프셋(68)과 함께 이용될 수 있다.
상기 파워 컨버터가 최소 듀티 사이클로 동작하게 하고 상기 출력 전압을 상승하게 하는 이벤트들 동안, 상술한 바와 같이 소프트 스타트 신호 레벨(40)을 피드백 신호(54)보다 상기 오프셋 크기만큼 높게 유지하는 것과 달리, 상기 소프트 스타트 신호 레벨이 상기 피드백 신호의 바로 밑의 레벨로 유지될 수 있다. 동기식(synchronous) 스위치 모드 컨버터들이 큰 전류 싱크 능력을 가지므로 이들에서 상기 기준 전압을 다시 상기 조정 포인트로 램핑하는 것을 제어하는 것이 중요하다. 이러한 구성으로, (소프트 스타트 신호 레벨 표시자(98)가 천이할 때) 상기 소프트 스타트 커패시터의 초기 방전이 종료되면, 소프트 스타트 신호(40)는, 상기 소프트 스타트 커패시터를 소정의 짧은 시간 동안 방전시키고, 이어서 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이할 때까지 상기 커패시터를 충전함으로써, 상기 피드백 신호 레벨의 바로 밑으로 유지될 수 있다.
또한 도 5를 참조하면, 상기 상태 머신, 또는 도 2의 상태 프로세서(70)의 제어에 대한 예시적인 상태도는 네 개의 상태들(120, 124, 126, 130)을 포함한다. 상기에서와 같이 상태 머신(70)은 소프트 스타트 레벨 표시자(98), maxDuty 신호(82), 및 atCount 신호(86)에 대응하고, discharge 신호(88)를 제공한다.
Reset 상태(120)에서, 소프트 스타트 커패시터(32)는 스타트업과 유사하게 이의 최대 값으로 충전된다. 일 실시예에서, 소프트 스타트 신호(40)의 최대 값은, 전류원(60)이 상기 소프트 스타트 전압을 풀 업할 때에 발생하는 것으로서, 양의 공급 레일(positive supply rail)이다. 이와 달리, 소프트 스타트 신호(40)의 최대 값은 기준 전압 레벨(56) 또는 다른 레벨로 설정될 수 있다.
상기 상태 머신은 maxDuty 신호(82)가 최대 듀티 사이클 요청을 나타내도록(즉, maxDuty=1) 천이할 때까지 Reset 상태(120)를 유지하고, 비조정 조건의 검출을 나타내면서 천이하는 시점에서 상기 상태 머신이 Reset 상태(120)로부터 Wait 상태(124)로 이동한다. Wait 상태(124) 동안, 스위치(12)는 이의 최대 듀티 사이클로 동작하고, 소프트 스타트 커패시터(32)는 충전 상태로 유지된다. 예를 들어 상기 비조정 조건이 검증되기 전에 상기 입력 전압이 상승한 때에 발생하는 것과 같이, maxDuty 신호(82)가 상기 최대 듀티 사이클 요청의 종료를 나타내도록(즉, maxDuty=0) 천이하는 임의의 시점에서, 상기 상태 머신은 Reset 상태(120)로 되돌아간다.
Wait 상태(124)에 있는 동안, 카운터(74)는 이의 최대 카운트 값에 도달할 때까지 각 스위치 사이클에서 증가하고, 최대 카운트 값에 도달하면 atCount 신호(86)가 천이(즉, atCount=1)된다. atCount 신호(86)의 천이는 상기 검출된 비조정 조건이 소정의 시간 동안 지속된 것을 나타내고, 이어서 상기 상태 머신은 discharge 신호(88)가 천이하는 Discharge 상태(126)로 천이한다.
Discharge 상태(126)에서, 소프트 스타트 커패시터(32)는 소프트 스타트 신호(40)가 피드백 신호(54)에 대하여 소정의 관계를 가질 때까지, 보다 구체적으로 소프트 스타트 레벨 표시자(98)가 천이(즉, compFalling=1)할 때까지 방전된다. compFalling 신호(98)가 천이하면, 상기 상태 머신은 Charge 상태(130)로 진입한다. 예를 들어 상기 입력 전압이 상승한 때에 발생하는 것과 같이, 상기 Discharge 상태 동안 임의의 시점에서 maxDuty 신호(82)가 상기 최대 듀티 사이클 요청의 종료를 나타내도록(즉, maxDuty=0) 천이하면, 상기 상태 머신은 Reset 상태(120)로 되돌아간다.
Charge 상태(130)에서, 소프트 스타트 커패시터(32)는 상기 짧은 소정의 시간(예를 들어, 하나의 스위치 사이클) 동안 충전되고, 그 후 상기 상태 머신이 Discharge 상태(126)로 되돌아간다. 상기에서는 소프트 스타트 레벨 표시자(compFalling)(98)가 천이할 때까지 이러한 커패시터(32)의 방전 처리 후 상기 소프트 스타트 전압을 상기 피드백 신호에 대하여 상기 소정의 관계를 유지하도록 상기 커패시터를 충전하는 짧은 구간이 이어지는 것은, 비조정 조건이 종료되고 상기 maxDuty 신호가 천이(즉, maxDuty=0)할 때까지 지속되며, 이 때에 상기 상태 머신은 Reset 상태(120)로 되돌아간다.
이제 도 6을 참조하면, 도 6에는 유사한 구성요소들에 유사한 참조 번호들이 부여되어 있고, 예시적인 선형 레귤레이터(10'')는 입력 전압원(14)에 연결되고, 스위치(12), 및 조정된 출력 전압(16)이 제공되는 출력 커패시터(24)를 포함한다.
스위치(12)는 소스 팔로워로서 구성되고, 출력 전압(VOUT)을 특정한 조정 범위 내로 유지하기 위해서, 제어 단자, 여기서 FET의 게이트 단자에 연결된 제어 신호(150)의 제어 하에서 이의 액티브 영역(종종 포화 영역으로 불림)에서 통전한다.
예시적인 스위치(12)가 MOSFET으로 도시되어 있으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 상기 스위치가 다양한 형태, 예를 들어 바이폴라 트랜지스터 또는 액티브 영역에서 일반적으로 팔로워로서 또는 전류원의 방식으로 동작하는 다른 소자가 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 스위치 제어 신호 생성기 회로는 에러 증폭기(42)를 포함하여 스위치 제어 신호(150)를 생성하도록 구성된다.
레귤레이터 출력(16)에 연결된 저항 분배기(52)는 에러 증폭기(42)의 반전 입력에 연결된 피드백 신호(FB)(54)를 형성하는 데에 이용된다. 에러 증폭기(42)의 제2의 비반전 입력은 기준 전압(VREF)(56)을 수신하고, 에러 증폭기(42)의 제3의 비반전 입력은 소프트 스타트 신호(40)를 수신한다.
구동 중, 에러 증폭기(42)의 출력은, 도시된 바와 같이, 스위치(12)를 구동하도록 에러, 즉 COMP 신호(또한 본 실시예와 관련하여 스위치 제어 신호로 불림)(150)를 제공한다. 도 2의 실시예에서와 같이, 보다 낮은 전압 레벨을 가지는 에러 증폭기(42)로의 비반전 입력이 에러 증폭기 출력 신호(150)를 제어할 것이다. 이러한 방식으로, 소프트 스타트 신호(40)를 서서히 상승하는 램프의 형태로 제공하는 것에 의해 상기 레귤레이터 제어 루프가 보다 긴 시간에 걸쳐서 조정(calibration)에 도달할 수 있고, 이에 따라 상기 소프트 스타트 신호가 기준 전압(56)의 레벨에 도달할 때까지 상기 소프트 스타트 신호가 스위치 제어 신호(150)를 통제하므로, 큰 돌입 전류 및 전압 오버슈트를 방지할 수 있다. 소프트 스타트 신호(40)가 상기 기준 전압 레벨에 도달하면, 상기 기준 전압은 스위치 제어 신호(150)를 생성하는 것을 인계받고, 상기 소프트 스타트 신호는 다음번에 상기 소정 동작 포인트를 통제하는 것이 필요하게 될 때까지 (전류원(60)에 의해) 보다 높은 전압 레벨로 유지된다. 다시 여기서, 다중 입력 에러 증폭기(42)가 소프트 스타트 램프 신호(40)로부터 기준 전압(VREF)으로의 핸드오프(handoff)를 제어하도록 이용되었으나, 동일한 결과를 달성하기 위한 다른 방식들, 예를 들어 멀티플렉서의 사용 등이 가능한 것을 이해할 수 있을 것이다.
상기 소프트 스타트 회로는 상기 레귤레이터가 파워 업될 때(즉, 상기 출력 전압이 0 볼트에서 상승할 때) 또한 비조정 조건이 발생할 때 상기 스위치 전도를 제어하도록 구성되고 동작한다. 소프트 스타트 커패시터(32)는, 도시된 바와 같이, 제1 전류원(60)에 의해 충전되고, 제2 전류원(64)에 의해 또한 선택적으로 스위치(70)를 통하여 접지에 연결된 풀-다운 저항(68)을 통하여 방전된다. 상기 소프트 스타트 기능의 제어는 여기서 도시된 바와 같이 구성된 상태 머신(70), 카운터들(72, 74), 래치(76), 및 플립-플롭(78)으로 구현된다.
도 6의 선형 레귤레이터 소프트 스타트 기능의 동작은 일반적으로 도 2의 스위칭 레귤레이터(10')의 그것과 동일하나, 다만 선형 레귤레이터 실시예에서는 비조정 조건의 발생의 검출이 (최대 듀티 사이클 요청이 아닌) 스위치(12)의 게이트-소스 전압을 모니터링하는 것에 의해 수행된다. 이를 위하여, 선형 레귤레이터(10'')는 Vgs 모니터 회로(154)를 포함하고, 이는 스위치(12)의 게이트 및 소스 단자들에 연결되며, 상기 게이트-소스 전압이 상기 스위치가 이의 액티브 영역(또는 포화 영역)에서 트라이오드 영역으로 이동하였음을 나타내는 최대 레벨을 가지는 것을 나타내는 maxVgs 신호(156)를 제공한다. 트라이오드 영역은 MOSFET(12)의 드레인-소스 전압이 매우 작고, 상기 레귤레이터가 상기 출력 전압을 유지할 수 없는 것으로 보이는 것을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 여기에 개시된 소프트 스타트 회로와 연관된 예시적인 방법은 단계(200)에서, 예를 들어 최대 듀티 사이클 요청을 (즉, 도 2의 maxDuty 신호(82)로) 검출하거나, 또는 최대 게이트-소스 전압을 (즉, 도 6의 maxVgs 신호(156)로) 검출함으로써, 비조정 조건이 검출되었는지를 판단함으로써 시작된다.
단계(204)에서, 상기 검출된 비조정 조건이 소정의 시간 동안 지속되었는지가 판단된다. 예시적인 실시예들에서, 검출된 비조정 조건이 소정의 시간 동안, 예를 들어 64 스위치 사이클들 동안 지속되었을 때 인가되는 atCount 신호(86)를 제공하는 카운터(74)가 이용된다. 단계(204)는 상기 소정의 시간이 경과될 때까지 반복된다. 이러한 구성으로, 상기 소프트 스타트 회로는 거짓된(spurious) 조건들이 아닌 검증된 비조정 조건들에 대해서만 반응할 수 있다.
비조정 조건이 검출되고 상기 소정의 시간 동안 지속되면, 단계(208)에서 소프트 스타트 커패시터(32)가, 상술한 바와 같이 예를 들어 전류 싱크(64) 및 선택적으로 풀-다운 저항(62)을 이용하여 방전된다. 커패시터(32)는 단계(212)에서 소프트 스타트 신호(40)가 레귤레이터 피드백 신호(54)에 대하여 소정의 관계를 달성한 것으로 결정될 때까지 방전된다. 예시적인 실시예들에서, 상기 소정의 관계는 소프트 스타트 신호(40)가 더 이상 피드백 신호(54)보다 소정의 오프셋 크기만큼 크지 않을 때 달성된다. 단계(212)는 소프트 스타트 신호(40)가 레귤레이터 피드백 신호(54)에 대하여 상기 소정의 관계를 달성할 때까지 반복된다.
소프트 스타트 신호(40)가 (예를 들어 소프트 스타트 레벨 표시자 신호(compFalling)(98)의 천이에 의해 판단될 수 있는 바와 같이) 상기 피드백 신호에 대하여 상기 소정의 관계를 가지면, 소프트 스타트 신호(40)는 단계(214)에서 피드백 신호(54)에 대하여 상기 소정의 관계를 유지한다. 예시적인 실시예들에서, 이러한 소프트 스타트 신호 레벨 유지는, 상술한 바와 같이, 소프트 스타트 커패시터(32)의 충전 후 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이할 때까지 상기 소프트 스타트 커패시터를 방전하는 짧은 구간들에 의해 달성된다.
단계(218)에서, 상기 비조정 조건이 종료되었는지가 판단된다. 예를 들어 도 2의 예시적인 실시예에서, 이러한 판단은 maxDuty 신호(82)의 천이에 응답하여 수행된다. 단계(218)에 더하여, 상기 비조정 조건이 임의의 시점에서 종료되면 상기 처리는 단계(200)를 진행할 것이다.
여기에 인용된 모든 참조문헌들은 이들의 전체로서 여기에 참조로서 포함된다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 개시하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이러한 개념들을 포괄하는 다른 실시예들이 이용될 수 있음이 명확하게 되었을 것이다. 그러므로, 이러한 실시예들이 개시된 실시예들로 한정되지 않고, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 한정되어야 할 것이다.

Claims (33)

  1. 레귤레이터의 레귤레이터 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로에 있어서,
    상기 레귤레이터의 출력이 조정 범위(regulation range) 내에서 유지되지 못하는 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출 회로; 및
    상기 비조정 검출 회로에 의해 소정의 시간 동안 지속되는 상기 비조정 조건이 검출되는 것에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    소프트 스타트 커패시터를 더 포함하고,
    상기 감소 회로는, 상기 커패시터를 상기 출력에 비례하는 피드백 신호의 레벨에 대하여 소정의 관계를 가지는 레벨로 방전하는 방전 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 비조정 검출 회로는,
    최대 듀티 사이클 요청;
    제1 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 출력에서의 전압;
    제2 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 레귤레이터에 대한 입력 전압; 또는
    제3 소정의 레벨 미만으로 떨어지는 상기 레귤레이터 스위치의 양단의 전압 중 적어도 하나에 응답하여 상기 비조정 조건을 검출하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 비조정 검출 회로는 상기 비조정 조건이 더 이상 존재하지 않음을 더욱 검출하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 선형 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터이고, 상기 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로는 상기 레귤레이터 스위치의 듀티 사이클 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 비조정 조건은 드롭아웃(dropout) 조건 또는 사전 바이어스된 스타트업(pre-biased startup) 조건 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 신호를 생성하는 회로.
  8. 입력원으로부터의 에너지를 조정 범위(regulation range)를 가지는 조정된(regulated) 출력이 제공되는 출력으로 전달하도록 듀티 사이클(duty cycle)로 통전(conduct)하는 스위치를 포함하는 스위칭 레귤레이터를 제어하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로에 있어서,
    상기 듀티 사이클로 상기 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 소프트 스타트 신호에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 및 상기 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 회로; 및
    상기 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로를 포함하고,
    상기 소프트 스타트 회로는,
    상기 듀티 사이클이 최대 듀티 사이클인 것에 응답하여 상기 조정된 출력이 상기 조정 범위 내에서 유지되지 못하는 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출 회로; 및
    상기 비조정 검출 회로에 의한 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 감소 회로는 비교기에 의해 생성되는 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 것을 중지하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 비교기는 상기 소프트 스타트 신호 및 상기 피드백 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 소프트 스타트 회로는,
    상기 소프트 스타트 레벨 표시자에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 증가시키는 증가 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 증가 회로는 소정의 시간 동안 상기 소프트 스타트 신호를 증가시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  13. 제8 항에 있어서, 상기 감소 회로는 소정의 시간 동안 지속된 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  14. 제8 항에 있어서, 상기 스위칭 레귤레이터 스위치의 전도(conduction)를 제어하도록, 상기 회로가 상기 스위칭 레귤레이터 스위치의 듀티 사이클 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  15. 제8 항에 있어서, 상기 비조정 조건은 드롭아웃(dropout) 조건 또는 사전 바이어스된 스타트업(pre-biased startup) 조건 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  16. 제8 항에 있어서, 상기 회로는 에러 증폭기 또는 피드백 비교기인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  17. 제11 항에 있어서, 상기 소프트 스타트 회로는, 상기 소프트 스타트 신호가 제공되는 커패시터를 더 포함하고, 상기 감소 회로는 방전 회로이며, 상기 증가 회로는 충전 회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
  18. 입력원으로부터의 에너지를 조정된(regulated) 출력이 제공되는 출력으로 전달하도록 통전(conduct)하는 레귤레이터 스위치를 제어하는 스위칭 레귤레이터 제어 회로에 있어서,
    상기 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 에러 신호를 생성하고, 소프트 스타트 신호에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 상기 에러 신호가 제공되는 제1 출력, 및 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호에 대하여 소정의 관계를 가지는 것을 나타내는 소프트 스타트 레벨 표시자(indicator)가 제공되는 제2 출력을 가지는 에러 증폭기; 및
    상기 소프트 스타트 신호를 생성하고, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이(transition)할 때까지 상기 소프트 스타트 신호를 감소시키는 감소 회로를 포함하는 소프트 스타트 회로를 포함하는 레귤레이터 제어 회로.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 소프트 스타트 회로는, 상기 소프트 스타트 신호가 제공되는 커패시터, 및 상기 조정된 출력이 조정 범위(regulation range) 내에서 유지되지 못하는 비조정(non-regulation) 조건을 검출하는 비조정 검출 회로를 더 포함하고, 상기 감소 회로는 상기 비조정 검출 회로에 의한 소정의 시간 동안 지속되는 상기 비조정 조건의 상기 검출에 응답하여 상기 커패시터를 방전하기 시작하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 소정의 오프셋 크기 이상으로 클 때 제1 신호 레벨을 가지고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 상기 소정의 오프셋 크기 이상으로 크지 않을 때 제2 신호 레벨을 가지며, 상기 감소 회로는 상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 상기 제1 신호 레벨로부터 상기 제2 신호 레벨로 천이할 때 만료되는 소정의 시간 동안 상기 커패시터를 방전하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 소프트 스타트 레벨 표시자에 응답하여 상기 커패시터를 충전하는 충전 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 충전 회로는 소정의 시간 동안 상기 커패시터를 충전하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  23. 제18 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 선형 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  24. 제23 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터이고, 상기 에러 증폭기는 상기 레귤레이터 스위치의 듀티 사이클 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  25. 제19 항에 있어서, 상기 비조정 조건은 드롭아웃(dropout) 조건 또는 사전 바이어스된 스타트업(pre-biased startup) 조건 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  26. 입력원으로부터의 에너지를 조정된(regulated) 출력이 제공되는 출력으로 전달하도록 통전(conduct)하는 레귤레이터 스위치를 제어하는 레귤레이터 제어 회로에 있어서,
    상기 스위치의 전도(conduction)를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 소프트 스타트 신호에 대응하는 제1 입력, 상기 조정된 출력에 비례하는 피드백 신호에 대응하는 제2 입력, 및 상기 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 회로; 및
    상기 소프트 스타트 신호를 생성하는 소프트 스타트 회로를 포함하고,
    상기 소프트 스타트 회로는,
    상기 피드백 신호 및 상기 소프트 스타트 신호에 연결되고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호에 대하여 소정의 관계를 가질 때 천이하는 소프트 스타트 레벨 표시자를 제공하는 비교기;
    상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이할 때까지 제1 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램프(ramp)하는 제1 회로; 및
    상기 소프트 스타트 레벨 표시자가 천이한 후 소정의 시간 동안 반대되는 제2 방향으로 상기 소프트 스타트 신호를 램프하는 제2 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  27. 제26 항에 있어서, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 소정의 오프셋 크기 이상으로 클 때 제1 신호 레벨을 가지고, 상기 소프트 스타트 신호가 상기 피드백 신호보다 상기 소정의 오프셋 크기 이상으로 크지 않을 때 제2 신호 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  28. 제27 항에 있어서, 상기 회로는 에러 증폭기 또는 피드백 비교기인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  29. 제28 항에 있어서, 상기 회로는 에러 증폭기이고, 상기 소프트 스타트 레벨 표시자는 상기 에러 증폭기의 제2 출력에 제공되는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  30. 제26 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 선형 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  31. 제30 항에 있어서, 상기 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터이고, 상기 회로는 상기 레귤레이터 스위치의 듀티 사이클 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  32. 제26 항에 있어서, 상기 제1 회로는 충전 회로이고, 상기 제2 회로는 방전 회로인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
  33. 제26 항에 있어서, 상기 제1 회로는 방전 회로이고, 상기 제2 회로는 충전 회로인 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어 회로.
KR1020157022503A 2013-02-01 2014-01-15 소프트 스타트 회로 및 기술 Active KR101912211B1 (ko)

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US13/756,922 US9285812B2 (en) 2013-02-01 2013-02-01 Soft start circuits and techniques
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