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KR20080040618A - 벅－부스트 모드 전원 컨트롤러 형성 방법 및 이를 위한구조 - Google Patents

벅－부스트 모드 전원 컨트롤러 형성 방법 및 이를 위한구조 Download PDF

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KR20080040618A
KR20080040618A KR1020077023397A KR20077023397A KR20080040618A KR 20080040618 A KR20080040618 A KR 20080040618A KR 1020077023397 A KR1020077023397 A KR 1020077023397A KR 20077023397 A KR20077023397 A KR 20077023397A KR 20080040618 A KR20080040618 A KR 20080040618A
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boost mode
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레미 사폰
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세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨
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Abstract

일 실시예에서, 전원 컨트롤러는 벅-부스트 모드로 복수의 스위치를 동작시켜 출력 전압을 제어하도록 구성되며, 벅-부스트 모드의 싸이클 중 실질적으로 고정된 부분 동안 복수의 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 인에이블된다.
Figure P1020077023397
전원 컨트롤러, 벅-부스트 모드, 지연기, PWM 제어부

Description

벅－부스트 모드 전원 컨트롤러 형성 방법 및 이를 위한 구조{METHOD OF FORMING A BUCK－BOOST MODE POWER SUPPLY CONTROLLER AND STRUCTURE THEREFOR}
본 발명은 일반적으로 전자기기에 관한 것으로서, 특히, 반도체 장치의 형성 방법 및 구조에 관한 것이다.
과거, 반도체 산업에서는 펄스폭 변조(PWM) 전원 컨트롤러와 같은 스위칭 전원 컨트롤러를 구현하기 위한 다양한 방법과 구조를 이용하였다. 스위칭 전원 컨트롤러를 이용한 시스템은 일반적으로 전압 부스트(boost) 시스템 또는 전압 벅(buck) 시스템으로 구성되었다. 일부 시스템들은 벅 및 부스트 시스템 모두로 또는 벅-부스트 시스템으로 구현되었다. 이러한 벅-부스트 시스템의 일례는 2000년 11월 26일자로 드웰리 등에 허여된 미국 특허 제6,166,527호에 기재되어 있다. 이러한 벅-부스트 시스템의 문제점 중 하나는, 벅-부스트 모드에서의 효율성이 일반적으로 소망하는 것만큼 높지 않다는 것이었다. 또한, 벅-부스트 시스템을 구현하기 위해 사용되는 회로는 일반적으로 복잡하여서, 높은 가격을 가져왔다.
따라서, 벅-부스트 동작 모드로 동작할 수 있으면서, 고효율성을 가지며, 더 간단한 구현방법을 가지며, 비용이 감소되는 스위칭 전원 컨트롤러를 구비하는 것이 요망된다.
도 1은 본 발명에 따른 벅-부스트 전원 컨트롤러를 갖는 벅-부스트 전원 시스템의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 벅-부스트 전원 컨트롤러의 일부의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 벅-부스트 전원 시스템의 몇몇 신호를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 도 1의 전원 콘트롤러를 포함하는 반도체 장치의 확대 평면도를 개략적으로 나타낸 도면.
예시의 간편화와 명확화를 위하여, 도면 내의 요소들은 굳이 확대/축소할 필요는 없으며, 상이한 도면들의 동일 참조 번호는 동일 요소를 지칭한다. 또한, 공지된 단계 및 요소들에 대한 설명 및 상세들은 설명의 간단화를 위해 생략된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 통전 전극은 MOS 트랜지터의 소스 또는 드레인, 또는 바이폴라 트랜지스터의 이미터 또는 콜렉터, 또는 다이오드의 캐소드 또는 애노드와 같은, 장치를 통해 전류를 운반하는 장치의 요소를 의미하며, 제어 전극은 MOS 트랜지스터의 게이트 또는 바이폴라 트랜지스터의 베이스와 같이, 장치를 통하는 전류를 제어하는 장치의 요소를 의미한다. 본 명세서에서 특정한 N-채널 또는 P-채널로서 장치들이 설명되지만, 당업자라면 본 발명에 따르면 상보의 장치들이 또한 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 당업자라면, 동안(while, during) 및 ~~하는 때(when) 이라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 개시 동작에 따라 그 즉시 일어나는 행동을 의미하는 정확한 용어가 아니라, 초기 동작에 의해 시작되는 반응과의 사이의 일부 작지만 타당한 지연이 있을 수 있음을 의미한다.
도 1은 전원 컨트롤러(25)의 일례의 형태를 갖는 전원 시스템(20)의 일부의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 컨트롤러(25)는 다수의 기능 상태를 나타내는 다수의 신호 레벨을 갖는 신호를 수신한다.
전원 시스템(10)은 통상 전력 입력 단자(11)와 전력 반환 단자(12) 사이의 벌크 전압으로부터 전력을 수신하며, 출력 노드(13)와 단자(12) 사이에 출력 전압을 형성한다. 출력 노드(13)와 단자(12)로부터 출력 전압과 부하 전류를 수신하도록 부하(15)가 연결될 수 있다. 단자(11 및 12) 사이에 인가되는 벌크 전압은 DC 전압일 수 있으며, 또는 반파 정류 사인파와 같이 정류된 AC 전압일 수 있다. 시스템(10)은 통상 출력 전압을 형성하기 위해 컨트롤러(25)에 의해 제어되는 인덕터(14)를 포함한다. 시스템(10)은 또한 일반적으로 직렬 결합된 저항기(18 및 19)으로 나타낸 피드백 네트워크를 포함하는데, 출력 노드(13)와 단자(12) 사이의 출력 전압의 값을 나타내는 피드백(FB) 신호와 같은 감지 신호를 제공하도록 활용된다. 감지 노드(20)에는 감지 신호가 형성된다. 이러한 피드백(FB) 네트워크 및 피드백(FB) 신호는 당업자에게 공지되어 있다.
도 1에 나타낸 컨트롤러(25)의 일례의 형태는 일반적으로 전압 입력(26)과 전압 리턴(27) 사이의 벌크 전압으로부터 전력을 수신한다. 입력(26)은 일반적으로 단자(11)에 연결되며, 리턴(27)은 통상 단자(12)에 연결된다. 인덕터(14)는 컨트롤러(25)의 인덕터 입력(28 및 29)에 연결된다. 컨트롤러(25)는 주로 스위치 제어부(49), PWM 제어부(53), 에러 증폭기(55), 레퍼런스 발생기 또는 레퍼런스(56), 내부 레귤레이터 또는 레귤레이터(58), 및 제1 전력 트랜지스터(35), 제2 전력 트랜지스터(36), 제3 전력 트랜지스터(37), 및 제4 전력 트랜지스터(38)와 같은 복수의 전력 스위치를 포함한다. 레귤레이터(58)는 일반적으로 입력(26)과 리턴(27) 사이에 연결되어, 입력(26)으로부터 입력 전압을 수신한다. 레귤레이터(58)는 스위치 제어부(49), PWM 제어부(53), 레퍼런스(56), 및 에러 증폭기(55)를 포함하는 컨트롤러(25)의 기타의 요소들을 동작시키기 위하여 활용되는 출력(59) 상에 내부 동작 전압을 형성한다. 에러 증폭기(55)는 감지 입력(32)에서 피드백(FB) 신호와 같은 감지 신호를 수신하여, 출력 전압의 값과 출력 전압의 소망하는 값 사이의 차이를 나타내는 증폭기(55)의 출력 상에 에러 신호를 형성한다. PWM 제어부(53)는 증폭기(55)로부터 에러 신호를 수신하고, 이에 응답하여, 출력 전압의 값을 조정하기 위하여 트랜지스터(35 내지 38)를 동작시키기 위하여 활용되는 PWM 제어(PCS) 신호를 형성한다. PWM 제어부(53)는 당업자에 공지된 다양한 구현예를 가질 수 있다. 적합한 PWM 제어부의 일례가, 본 명세서에 참조로 포함되는, 1999, 1월 12일자로 제퍼슨 홀 등에 허여된 미국 특허 제5,859,768호에 기재되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, PWM 제어부(53)는 고정 주파수 전류 모드 PWM 컨트롤러이며, 따라서, PCS 신호는 고정 주파수를 가지며, 당업자에게 공지된 바와 같이, 출력 전압의 값에 의해 듀티 싸이클이 결정된다.
이하에서 볼 수 있듯이, 컨트롤러(25)는 벅 모드, 부스트 모드, 또는 벅-부스트 모드에서 시스템(10)을 동작시키도록 구성된다. 스위치 제어부(49)는 컨트롤러(25)의 동작 모드를 설정하고, 선택된 동작 모드의 기능을 제어하기 위하여 PCS 신호를 이용하도록 구성된다. 스위치 제어부(49)는 트랜지스터(35)를 인에이블시키고, 트랜지스터(36)를 디스에이블시켜, 부스트 모드로 시스템(10)을 동작시키고, PCS 신호를 이용하여 출력 전압의 값에 응답하여 트랜지스터(37 및 38)를 스위치시키록 구성된다. 스위치 제어부(49)는 트랜지스터(37)를 인에이블시키고, 트랜지스터(38)를 디스에이블시켜 벅 모드로 시스템(10)을 동작시키고, PCS 신호를 이용하여 출력 전압의 값에 응답하여 트랜지스터(35 및 36)를 스위치시키도록 구성된다. 벅-부스트 모드에서, 스위치 제어부(49)는 벅-부스트 모드의 한 싸이클을 3개 부분으로 형성하도록 구성된다. 벅-부스트 모드 싸이클의 한 부분 동안, 스위치 제어부(49)는 입력(26)으로부터 입력 전압을 수신하기 위해 인덕터(14)를 결합시키도록 구성된다. 벅-부스트 모드 싸이클의 두번째 부분동안, 스위치 제어부(49)는 출력 노드(13)와 부하(15)에 전력을 공급하기 위해 인덕터(14)를 결합시키도록 구성되며, 벅-부스트 모드 싸이클의 세번째 부분동안, 스위치 제어부(49)는 입력(26)으로부터 전력을 수신하고, 출력 노드(13)와 부하(15)에 결합시키기 위해 전력을 인덕터(14)를 결합시키도록 구성된다. 이들 3개 부분의 벅-부스트 모드 동작 싸이클 중 한 부분 동안, 트랜지스터(35 내지 38) 중 하나가 벅-부스트 모드 싸이클의 고정된 부분동안 인에이블된다. 벅-부스트 모드 싸이클 중 나머지 2개의 부분에서, 트랜지스터(35 내지 38)를 제어하기 위해 PCS 신호가 이용된다. 고정된 부분은 싸이클 중 고정된 백분율의 주기가 되도록 선택된다. 예를 들어, 싸이클의 고정된 시간량 또는 고정된 백분율의 주기. 고정된 시간량이 너무 짧거나, 또는 고정된 백분율이 너무 낮으면, 출력 전압의 값을 정확하게 조정하기가 어렵게 된다.
도 1에 나타낸 스위칭 제어부(49)의 예시적인 실시예는 모드 검출 회로 즉 모드 검출기(40), 펄스 발생기(50), 및 논리/드라이버 즉 논리 드라이버 블록(60)을 포함한다. 펄스 발생기(50)는 PWM 제어부(53)로부터 PCS 신호를 수신하고, 벅-부스트 싸이클의 3개의 부분을 형성하는데 도움이 되는 2개의 펄스 신호를 형성한다. 펄스 발생기(50)는 PCS 신호를 수신하고, 이에 응답하여 출력(51)에 TO 펄스 신호를 형성하고, 출력(52)에 TE 펄스 신호를 형성한다. 모드 검출기(40)는 입력 전압과 출력 전압을 수신하고, 이에 응답하여, 컨트롤러(25)의 동작 모드를 설정하기 위해 활용되는 제어 신호들을 형성한다. 벅 동작 모드로 컨트롤러(245)가 동작되고 있어야 함을 표시하도록 벅 제어(BU) 신호가 어서트되며, 부스트 동작 모드로 컨트롤러(25)가 동작되고 있어야 함을 표시하도록 부스트 제어(BO) 신호가 어서트된다. 모드 검출기(40)는 BU 신호와 BO 신호 모두를 취소시켜(negate), 컨트롤러(25)가 벅-부스트 동작 모드로 동작해야 함을 표시한다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 검출기(40)는 부스트 비교기(45), 부스트 전류 소스(46), 부스트 저항기(47), 벅 레퍼런스 비교기(41), 벅 전류 소스(42), 및 벅 저항기(43)를 포함한다. (입력 전압의 값 - 출력 전압의 값)이 전류 소스(42)와 저항기(43)에 의해 설정되는 제1 임계값보다 크다면, 비교기(41)의 출력은 하이가 되어 벅 제어(BU) 신호를 어서트한다. (입력 전압의 값 - 출력 전압의 값)이 전류 소스(46)와 저항기(47)에 의해 설정되는 제2 임계값보다 작다면, 비교기(45)의 출력이 하이가 됨으로써, 부스트 제어(BO) 신호가 하이가 되도록 하여, 부스트 제어(BO) 신호를 어서트한다. (입력 전압 - 출력 전압의 값)이 제1 임계값보다 작지만, 제2 임계값보다 크다면, 비교기(41 및 45)의 출력은 모두 로우가 됨으로써, BU 신호 및 BO 신호 모두 로우가 되도록 하여, 컨트롤러(25)가 벅-부스트 모드로 동작하고 있어야 함을 표시하고, 이에 따라, 벅-부스트 모드를 어서트한다. 제1 임계값와 제2 임계값와의 사이의 범위는, 본 명세서에서 설명되는 벅-부스트 동작 모드의 장점을 최대로 제공할 만큼 좁게, 각각의 PWM 싸이클에 충분한 시간을 제공할 만큼 넓게 선택된다. 바람직한 실시예에서, 제1 임계값과 제2 임계값의 차이는, 약 1.3 볼트이다. 그러나, 그 범위가 더 크거나 작을 수 있다.
도 2는 블록(60) 내의 로직의 예시적인 실시예를 개략적으로 나타낸다. 블록(60)은 BU 신호 및 BO 신호를 접수하고, BU 신호 및 BO 신호의 상태를 이용하여 컨트롤러(25)의 동작 상태를 설정하고, 트랜지스터(35 내지 38)의 동작을 제어한다. 블록(60)은 또한 PWM 제어부(53)로부터의 PCS 신호 및 펄스 발생기(50)로부터의 펄스 제어 신호(TO 및 TE)를 수신한다. 블록(60)은 블록(60)이 각각의 트랜지스터(35, 36, 37, 및 38)를 구동하기 위해 사용되는 각각의 구동 신호(A, B, C, 및 D)를 형성하는 출력(86, 87, 88, 및 89)을 갖는다. 도 2에 도시된 블록(60)의 예시적인 실시예는 AND 게이트(65, 68, 69, 70, 79, 80, 및 85), NAND 게이트(72, 83), 인버터(63, 64, 66, 75, 및 76), OR 게이트(67, 77, 및 85), 및 NOR 게이트(62, 71, 및 82)를 포함한다. 본 설명에서는 도 1 및 도 2를 참조한다.
동작에 있어서, (입력 전압 - 출력 전압)의 값이 제1 임계값보다 크다면, 컨트롤러(25)는 벅 모드로 동작한다. 검출기(40)는 BU 신호를 어서트하고, BO 신호를 취소시킨다. 블록(60)은 BU 신호와 BO 신호를 수신한다. 하이(High)의 BU 신호는 게이트(62)로부터의 출력을 로우로 만들어, 벅-부스트(BB) 신호가 로우가 되게 한다. 게이트(62)의 로우는 게이트(72)의 출력이 하이가 되게 하여, 게이트(69 및 70)를 인에이블시키고, 또한, 게이트(83 및 84)의 출력을 하이가 되게 하여, 게이트(85)의 한 입력을 인에이블시킨다. 하이의 BU 신호는 게이트(77)의 출력이 하이가 되게 하여, 게이트(79)의 한 입력을 인에이블시킨다. 하이의 BU 신호는 또한 인버터(66 및 76)의 출력을 로우로 만든다. 인버터(76)로부터의 로우는 게이트(80)의 출력, 즉 C 구동 신호를 로우로 만들어, 트랜지스터(36)를 디스에이블시킨다. C 구동 신호로부터의 로우는 지연 요소 또는 지연기(73)에 의해 지연되고, 게이트(67)에 수신되어, 게이트(67)의 한 입력을 인에이블시킨다. 인버터(66)로부터의 로우는 게이트(68)의 출력을 로우로 만들며, 이는 게이트(70)의 출력, 즉 출력(89)의 D 구동 신호를 로우로 만들어, 트랜지스터를 인에이블시킨다. 트랜지스터(37)를 인에이블시키는 것은 입력(29), 즉 인덕터(14)의 단자를 컨트롤러(25)의 출력(31), 즉 출력 노드(13)에 결합시킨다. D 구동 신호로부터의 로우는 지연 요소 즉 지연기(78)에 의해 지연되어, 게이트(77)의 입력에 수신되지만, 게이트(77)에는 아무런 영향이 없다. 로우의 BO 신호는 인버터(63)의 출력을 하이가 되게 하여, 게이트(65)의 한 입력을 인에이블시키며, 또한 게이트(80 및 82)의 한 입력을 인에이블시킨다. PWM 제어부(53)가 PCS 신호를 하이로 하여, 부스트 동작 모드의 싸이클을 시작시키며, 하이의 PCS 신호는 게이트(67)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(67)로부터의 하이는 게이트(71)의 출력을 로우로 만들어, 게이트(69)의 출력, 즉 출력(87)의 B 구동 신호를 로우로 만든다. 로우의 B 구동 신호는 지연기(74)에 수신되어, 인버터(75)에 수신되기에 앞서 B 구동 신호를 지연시킨다. 지연기(74)로부터의 로우는 게이트(79)가 수신하는 인버터(75)의 출력을 하이로 만든다. 또한, PCS 신호가 하이이므로, 인버터(75)로부터의 하이는 게이트(79)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(79)로부터의 하이는 게이트(82)의 출력을 로우로 만들어, 게이트(85)의 출력, 즉 출력(86)과 A 구동 신호를 로우로 만든다. 로우의 A 구동 신호는 트랜지스터(35)를 인에이블시킨다. 로우의 A 구동 신호는 또한 인버터(64)에 수신되기 전에 로우 신호를 지연하는 지연기(61)에 수신되어, 인버터(64)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(65)의 다른 입력은 이미 하이이므로, 인버터(64)로부터의 하이는 게이트(65)의 출력을 하이로 하는데, 입력이 이미 하이이므로, 게이트(67)에는 아무런 영향이 없다. 따라서, 양극성의 PCS 신호는 A 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(35)를 인에이블시키는 것을 알 수 있다. 트랜지스터(35)를 인에이블시키는 것은 입력(26)으로부터 전력을 수신하도록 입력(28), 즉, 인덕터(14)를 결합시킨다. 트랜지스터(35 및 37)가 인에이블되므로, 전류를 부하(15)에 제공하기 위하여, 전류는 입력(26)으로부터 트랜지스터(35)를 통해, 입력(28)을 통해 인덕터(14)로 흐르며, 입력(29) 및 트랜지스터(37)를 통해 출력(31) 및 출력 노드(13)에 흐른다.
트랜지스터(35)는, 입력(32)의 감지 신호가 PWM 제어부(53)로 하여금 PCS 신호를 취소시킬 때까지 인에이블된 채로 유지된다. PCS 신호의 하강 에지는 펄스 발생기(50)에 수신되며, 펄스 발생기(50)는 이에 응답하여, 고정된 폭의 출력 펄스를 TO 출력 상에 발생시킨다. 고정된 펄스폭은 원-샷(one-shot) 회로 또는 다른 동등한 회로와 같은 각종의 공지된 펄스 발생 회로에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 펄스폭은 싸이클을 형성하기 위해 사용되는 오실레이터에 의해 구동되는 카운터를 이용하는 것 등으로, PWM 제어부(53)에 의해 형성되는 각각의 싸이클의 기간의 고정된 백분율로 형성될 수 있다. 게이트(84)에 의해 정극성의 TO 신호가 수신되며, 게이트(84)의 다른 입력이 이미 하이이므로 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다. TO 신호로부터의 고정된 펄스폭이 로우로 되는 때에, 펄스 발생기(50)는 PCS 신호가 다시 한번 하이로 될 때까지 PCS 싸이클의 나머지 동안 TE 신호를 하이로 만든다. TE 신호는 NOR 게이트와 같은 간단한 논리 회로에 의해 TO 신호 및 PCS 신호로부터 발생될 수 있다. 게이트(72)에 의해 하이의 TE 신호가 수신되며, 게이트(72)의 다른 입력이 로우이므로 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다. 로우의 PCS 신호가 또한 블록(60)에 수신된다. 로우의 PCS 신호는 게이트(79)의 출력을 로우로 하여, 게이트(82)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(82)로부터의 하이가 게이트(85)에 수신되고, 게이트(85)의 다른 입력이 이미 하이이므로, 출력을 하이로 만든다. 게이트(85)로부터의 하이는 A 구동 신호를 하이로 만들어, 트랜지스터(35)를 디스에이블시킨다. 지연기(61)에 의해 출력(86)의 하이가 수신되어, 인버터(64)에 수신되기 전에 하이 신호를 지연시킨다. 지연기(61)로부터의 하이는 인버터(64)의 출력을 로우로 하여, 게이트(65)의 출력을 로우로 만든다. PCS 신호가 게이트(67)의 다른 입력을 로우로 만들었으므로, 게이트(65)로부터의 로우는 게이트(67)의 출력을 로우로 하여, 게이트(71)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(69)의 다른 입력이 하이이므로, 게이트(71)로부터의 하이는 게이트(69)의 출력, 즉, 출력(87)의 B 구동 신호를 하이로 만들어, 트랜지스터(36)를 인에이블시킨다. 트랜지스터(36)를 인에이블시키는 것은 인덕터(14)를 방전시키기 시작하기 위해, 입력(28), 즉, 인덕터(14)의 한 단자를 리턴(27)에 결합시킨다. 지연기(74)에 하이의 B 구동 신호가 수신되어, 인버터(75)에 수신되기 전에 하이의 B 구동 신호를 지연시킨다. 그 하이는 인버터(75)의 출력을 로우로 하며, PCS 신호가 이미 로우이므로 이것은 게이트(79)에 아무런 영향을 미치지 않는다. 따라서, PCS 신호의 로우 부분은 A 구동 신호를 취소시키며, B 구동 신호를 어서트하여, 트랜지스터(35)를 디스에이블시키고, 트랜지스터(36)를 인에이블시킨다. 부스트 동작 모드에서 볼 수 있듯이, 하이의 BU 신호는 C 구동 신호와 D 구동 신호 모두를 로우로 만들어, 트랜지스터(37)를 인에이블시키고, 트랜지스터(38)를 디스에이블시켜, PCS 신호에 응답하여 트랜지스터(35 및 36)를 스위치시킨다. 출력 전압의 값에 응답하여 PCS 신호가 스위치되므로, 컨트롤러(25)는 출력 전압의 값에 응답하여 트랜지스터(35 및 36)를 스위치시킨다.
(입력 전압의 값 - 출력 전압의 값)이 제2 임계값보다 작다면, 컨트롤러(25)는 부스트 모드로 동작한다. 검출기(40)는 부스트(BO) 신호를 어서트하고, 벅(BU) 신호를 취소시킨다. 하이의 BO 신호는 게이트(62)의 출력을 로우로 하여, 벅-부스트(BB) 신호를 로우로 만든다. 게이트(62)로부터의 로우는 게이트(72)의 출력을 하이로 하여, 게이트(69 및 70)를 인에이블시키며, 또한, 게이트(83 및 84)의 출력을 하이로 하여, 게이트(86)의 한 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BU 신호는 인버터(66)의 출력을 하이로 하여, 게이트(68)의 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BU 신호는 또한 게이트(77)의 한 입력을 인에이블시키고, 인버터(76)의 출력을 하이로 만든다. 인버터(76)로부터의 하이는 게이트(80)의 한 입력을 인에이블시킨다. 하이의 BO 신호는 인버터(63)의 출력을 로우로 함으로써, 게이트(65)의 출력을 로우로 만들어, 게이트(67)의 한 입력을 인에이블시킨다. 하이의 BO 신호는 또한 게이트(82)의 출력을 로우로 하여, 게이트(85)의 출력, 즉, 출력(86)의 A 구동 신호를 로우로 만든다. 로우의 A 구동 신호는 트랜지스터(35)를 인에이블시켜, 입력(26)으로부터 전력을 수신하도록, 입력(28), 즉, 인덕터(14)의 한 단자를 결합시킨다. 로우의 A 구동 신호는 또한 인버터(64)의 입력에 인가하기 전에 로우의 신호를 지연시키는 지연기(61)에 수신된다. 지연기(61)로부터의 로우는 인버터(64)의 출력을 하이로 하며, 다른 입력이 로우이므로, 이것은 게이트(65)에 아무런 영향을 미치지 않는다. 하이의 BO 신호는 또한 게이트(71)의 출력을 로우로 함으로써, 게이트(69)의 출력, 즉, 출력(87)의 B 구동 신호를 로우로 만들어, 트랜지스터(36)를 디스에이블시킨다. 지연기(74)에 로우의 B 구동 신호가 수신되어, 인버터(75)의 입력에 인가되기 전에 로우 신호를 지연시킨다. 지연기(74)로부터의 로우는 인버터(75)의 출력을 하이로 하며, 이는 게이트(79)의 한 입력에 수신되어, 게이트(79)의 또 다른 입력을 인에이블시킨다.
PWM 제어부(53)가 PCS 신호를 하이로 함에 따라, 그 하이는 게이트(67)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(68)의 다른 입력이 이미 하이이므로, 게이트(67)로부터의 하이가 게이트(68)에 수신되어, 출력을 하이로 만든다. 게이트(68)로부터의 하이는, 다른 입력이 이미 하이이므로, 게이트(70)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(70)로부터의 하이는 출력(89)의 D 구동 신호를 하이로 하여, 트랜지스터(37)를 디스에이블시킨다. 하이의 D 구동 신호가 지연기(78)에 수신되어, 게이트(77)의 입력에 하이를 인가하기 전까지 이를 지연시킨다. 그 하이는 게이트(79)가 수신하는 게이트(77)의 출력을 하이로 만든. PCS 신호가 이미 하이이므로, 게이트(77)로부터의 하이는 게이트(79)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(79)로부터의 하이는, 게이트(80)의 다른 입력이 이미 하이이므로, 게이트(80)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(80)로부터의 하이는 출력(88)의 C 구동 신호를 하이로 하여, 트랜지스터(38)를 인에이블시킨다. 트랜지스터(38)를 인에이블시키는 것은 인덕터(14)를 충전시키도록 입력(29), 즉, 인덕터(14)의 한 단자를 리턴(27)에 결합시킨다. 하이의 C 구동 신호는 지연기(73)에 수신되어, 게이트(67)의 입력에 이를 인가하기 전에 하이를 지연시키며, 한 입력이 이미 하이이므로, 이것은 게이트(67)에 아무런 영향을 미치지 않는다.
트랜지스터(38)는 입력(32)의 감지 신호가 PWM 제어부(53)로 하여금 PCS 신호를 취소시키도록 할 때까지 인에이블된 채 유지된다. PCS 신호의 하강 에지가 펄스 발생기(50)에 수신되며, 이에 응답하여, 고정된 펄스폭의 TO 신호, 이어서, TE 신호를 어서트한다. 다른 입력이 이미 하이이므로, TO 신호는 게이트(84)에 아무런 영향을 미치지 않는다. 하이의 TE 신호가 게이트(72)에 수신되며, 게이트(72)의 다른 입력이 로우이므로, 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다. 로우의 PCS 신호는 게이트(79)의 출력을 로우로 하여, 게이트(80)의 출력 및 C 구동 신호를 로우로 만들어, 트랜지스터(38)를 디스에이블시킨다. 로우의 C 구동 신호가 지연기(73)에 수신되어, 게이트(67)의 입력으로 인가되기 전에 로우를 지연시킨다. PCS 신호가 또한 로우이므로, 지연기(73)로부터의 로우는 게이트(67)의 출력을 로우로 하여, 게이트(68)의 출력을 로우로 만든다. 게이트(68)로부터의 로우는 게이트(70)의 출력을 로우로 하여, D 구동 신호를 로우로 만들며, 트랜지스터(37)를 인에이블시켜, 출력(31)을 입력(29)에 또한 인덕터(14)의 한 단자에 결합시킨다. 로우의 D 구동 신호가 또한 지연기(78)에 수신되어, 게이트(77)의 한 입력에 인가하기 전에 로우 신호를 지연시킨다. 게이트(77)의 다른 입력이 이미 로우이므로, 지연기(78)로부터의 로우는 게이트(77)의 출력을 로우로 만들며, PCS 신호가 로우이므로, 이것은 게이트(79)에 아무런 영향을 미치지 않는다. 따라서, 부스트 모스에서, 어서트된 부스트 신호와 취소된 벅 신호는 트랜지스터(35)를 인에이블시키고, 트랜지스터(36)를 디스에이블시키고, PCS 신호에 응답하여, 즉, 출력 전압의 값에 응답하여 트랜지스터(37 및 38)를 스위치시키는 것을 알 수 있다.
(입력 전압 - 출력 전압)의 값이 제2 임계값보다 크지만, 제1 임계값보다 작다면, 부스트(BO) 신호 및 벅(BU) 신호 모두 로우이며, 컨트롤러(25)는 벅-부스트 모드로 동작한다.
도 3은 벅-부스트 모드에서의 시스템(10)의 동작의 일부 중 몇몇 신호를 나타낸 그래프이다. 가로축은 시간이며, 세로축은 도시된 신호의 신호 증가값을 나타낸다. 도표 91은 블록(60)의 출력(86) 상의 A 구동 신호를 나타낸다. 도표 92는 블록(60)의 출력(86) 상의 B 구동 신호를 나타낸다. 도표 93은 블록(60)의 출력(88) 상의 C 구동 신호를 나타낸다. 도표 94은 블록(60)의 출력(89) 상의 D 구동 신호를 나타낸다. 도표 95는 PWM 제어부(53)로부터의 PCS 신호를 나타낸다. 도표 96은 펄스 발생기(50)의 출력(51) 상의 TO 신호를 나타내며, 도표 97은 펄스 발생기(50)의 출력(52) 상의 TE 신호를 나타낸다. 본 설명은 도 1, 도 2, 및 도 3을 참조한다.
벅-부스트 모드에서, 컨트롤러(25)는 한 싸이클의 PCS 제어 신호를 한 부분이 고정된 기간을 갖는 3개 부분의 싸이클로 형성한다. 한 부분의 기간은 출력 전압의 값에 따라서 제어되며, 또 다른 부분의 기간은 고정되며, 세번째 부분의 기간은 PWM 컨트롤러의 싸이클 중 나머지로서, 이 또한 출력 전압의 값에 따른다. 싸이클의 한 부분을 고정된 기간을 갖도록 형성하는 것은 개선된 동작 효율성을 가져온다. 3개 위상의 동작 또한 이전의 벅-부스트 동작 모드를 구현하기에 더욱 용이하며, 컨트롤러(25)의 비용을 줄인다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 T0와 T1 사이의 싸이클의 부분은 출력 전압의 값에 응답한다. 시간 T1과 T2 사이의 싸이클의 부분은 고정되며, T2와 T3 사이의 싸이클의 부분은 PWM 제어부(53)의 주기의 나머지이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 로우의 BO 신호 및 BU 신호는 게이트(62)의 출력 상의 BB 신호를 하이로 만든다. 게이트(62)로부터의 하이는 게이트(72 및 83) 각각의 한 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BU 신호는 인버터(66)의 출력을 하이로 하여, 게이트(68)의 한 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BU 신호는 또한 게이트(77)의 한 입력을 인에이블시키고, 인버터(76)의 출력을 하이로 하여, 게이트(80)의 한 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BO 신호는 게이트(82)의 한 입력 및 게이트(71)의 한 입력을 인에이블시킨다. 로우의 BO 신호는 또한 인버터(63)의 출력을 하이로 하여, 게이트(65)의 한 입력을 인에이블시킨다. PWM 제어부(53)가 PCS 신호를 하이로 하는 때에, 게이트(67)의 출력은 하이로 되어, 게이트(68 및 70)의 출력, 즉, D 구동 신호를 하이로 만들어, 트랜지스터(37)를 디스에이블시킨다. D 신호로부터의 하이가 지연기(78)에 수신되어, 게이트(77)의 입력에 인가되기 전에 하이를 지연시키고, 게이트(77)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(77)로부터의 하이는 게이트(79)의 입력을 인에이블시킨다. 게이트(67)로부터의 하이는 게이트(71 및 69)의 출력, 즉, B 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(36)를 디스에이블시킨다. B 구동 신호로부터의 로우는 인버터(75)의 출력을 하이로 만들기 전에 지연기(74)에 의해 지연된다. 인버터(75)로부터의 하이는 게이트(79)의 출력을 하이로 만든다. 게이트(79)로부터의 하이는 게이트(82 및 80)의 출력, 즉, A 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(35)를 인에이블시킨다. 로우의 A 구동 신호는 지연기(61)에 의해 지연된 후, 인버터(64) 및 게이트(65)의 출력을 하이로 하여, 게이트(67)의 한 입력을 인에이블시킨다. 게이트(79)로부터의 하이는 또한 게이트(80)의 출력, 즉, C 구동 신호를 하이로 하여, 트랜지스터(38)를 인에이블시킨다. 하이의 C 구동 신호는 지연기(73)에 의해 지연된 후, 게이트(67)에 수신되며, 게이트(67)의 출력이 이미 하이이므로, 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다.
입력(32)의 감지 신호가 PWM 제어부(53)로 하여금 PCS 신호를 취소시킬 때까지 트랜지스터들(35 및 38)은 인에이블된 채 유지된다. PCS 신호의 하강 에지는 펄스 발생기(50)에 의해 수신되며, 이에 응답하여, TO 출력 신호의 고정된 펄스폭 출력을 발생시킨다. 정극성의 TO 신호가 게이트(84)에 수신되어, 게이트(84)의 출력을 하이로 하여, 게이트(85)의 한 입력을 인에이블시킨다. TE 신호는 여전히 로우이므로, 게이트(72)의 출력을 하이로 만든다. 로우의 PCS 신호가 게이트(67)의 한 입력에 수신되며, 다른 입력들이 하이이므로, 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다. 로우의 PCS 신호는 또한 게이트(79)의 출력을 로우로 하여, 게이트(80)의 출력, 즉, C 구동 신호를 로우로 만들어, 게이트(80)의 출력, 즉 C 구동 신호를 로우로 만들며, 트랜지스터(38)를 디스에이블시킨다. 로우의 C 구동 신호가 지연기(73)에 의해 지연된 후, 게이트(67)의 또 다른 입력을 인에이블시킨다. 게이트(79)로부터의 로우는 또한 게이트(82 및 85)의 출력, 즉, A 구동 신호를 하이로 하여, 트랜지스터(35)를 인에이블시킨다. 하이의 A 구동 신호는 지연기(61)에 의해 지연된 후, 인버터(64)의 출력과 게이트(65)를 로우로 만든다. 게이트(65)로부터의 로우는, 다른 입력이 이미 로우이므로, 게이트(67)의 출력을 로우로 만든다. 게이트(67)로부터의 로우는 게이트(68 및 70)의 출력, 즉, D 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(37)를 인에이블시킨다. 로우의 D 구동 신호는 지연기(78)에 의해 지연된 후, 게이트(77)의 출력을 로우로 하며, 게이트(79)의 출력이 이미 로우이므로 이것은 아무런 영향을 미치지 않는다. 게이트(67)로부터의 로우는 게이트(71 및 69)의 출력, 즉, B 구동 신호를 하이로 하여, 트랜지스터(36)를 인에이블시킨다. 출력(87)의 하이는 지연기(74)에 의해 지연된 후, 게이트(79)에 의해 수신된다. 로우는 다른 입력들이 이미 로우이므로 게이트(79)에 아무런 영향을 미치지 않는다.
TO 신호의 고정된 시간 주기가 만료됨에 따라, 펄스 발생기(50)는 TE 신호를 하이로 구동하고, TO 신호를 로우로 구동한다. 하이의 TE 신호는 게이트(72 및 69)의 출력을 로우로 만든다. 게이트(69)로부터의 로우는 B 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(36)를 디스에이블시킨다. 로우의 B 구동 신호는 지연기(74)에 의해 지연된 후, 인버터(75)의 출력을 하이로 구동시키며, 하이는 아무런 영향을 미치지 않는다. 로우의 TE 신호는 게이트(84 및 85)의 출력, 즉, A 구동 신호를 로우로 하여, 트랜지스터(35)를 인에이블시킨다.
PWM 제어부(53)는 PCS 신호를 하이로 구동하여, 컨트롤러(25)의 또 다른 싸이클을 시작시키며, 펄스 발생기(50)는 TO 신호 및 TE 신호를 하이로 만들며, 드라이버(60)는 PCS 신호, BO 신호, 및 BU 신호에 따라서 A 내지 D 구동 신호들을 형성한다. 지연기들은 A 내지 D 구동 신호들이 중첩되지 않는 것을 보장함으로써, 트랜지스터(35 내지 38)를 통한 통전(cross-conduction)을 방지한다는 것을 알 수 있다.
전술한 바에서 알 수 있듯이, 컨트롤러(25)는 벅-부스트 모드의 각 사이클의 제1 부분 동안 입력 전압을 수신하도록 인덕터(14)를 결합시키고, 벅-부스트 모드의 각 싸이클의 제2 부분 동안 부하(15)에 전력을 공급하도록 인덕터(14)를 결합시키고, 벅-부스트 모드의 각 싸이클의 제3 부분 동안 입력 전압을 수신하고 부하(15)에 전력을 공급하도록 인덕터(14)를 결합시키도록 구성된다.
컨트롤러(25)의 이러한 기능을 구현하기 위하여, 검출기(40)의 입력은 입력(26)과 트랜지스터(35)의 소스에 연결된다. 저항기(43)의 제1 단자는 검출기(40)의 입력과 비교기(41)의 반전 입력에 연결된다. 저항기(43)의 제2 단자는 비교기(41)의 반전 입력과 전류 소스(42)의 제1 단자에 공통으로 연결된다. 전류 소스(42)의 제2 단자는 전류 소스(46)의 제1 단자와 리턴(27)에 연결된다. 전류 소스(46)의 제2 단자는 비교기(45)의 비반전 입력과 저항기(47)의 제1 단자에 연결된다. 저항기(47)의 제2 단자는 비교기(41)의 비반전 입력과 출력(31)에 연결된다. 비교기(41)의 출력은 드라이버(60)의 BU 입력에 연결되며, 비교기(45)의 출력은 드라이버(60)의 BO 입력에 연결된다. 트랜지스터(35)의 드레인은 트랜지스터(36)의 드레인과 입력(28)에 공통으로 연결된다. 입력(29)은 트랜지스터(37)의 소스와 트랜지스터(38)의 드레인에 연결된다. 트랜지스터(37)의 드레인은 출력(31)에 연결된다. 트랜지스터(38)의 소스는 트랜지스터(36)의 소스와 리턴(27)에 공통으로 연결된다. 드라이버(60)의 출력(86, 87, 88, 및 89)은 각각 트랜지스터(35, 36, 38, 및 37)의 게이트에 연결된다. PWM 제어부(53)의 PCS 출력은 드라이버(60)의 PCS 입력과 펄스 발생기(50)의 입력에 연결된다. 펄스 발생기(50)의 출력(51 및 52)은 드라이버(60)의 개별적인 입력(TO 및 TE)에 연결된다. 증폭기(55)의 반전 입력은 입력(32)에 연결되며, 증폭기(55)의 비반전 입력은 레퍼런스(56)로부터 레퍼런스 신호를 수신하도록 연결된다. 증폭기(55)의 출력은 PWM 제어부(53)의 입력에 연결된다. 드라이버(60)의 BO 입력은 게이트(71)의 제1 입력, 인버터(63)의 입력, 게이트(62)의 제1 입력, 및 게이트(82)의 입력에 공통으로 연결된다. 드라이버(60)의 BU 입력은 게이트(62)의 제2 입력, 인버터(66)의 입력, 게이트(77)의 제1 입력, 및 인버터(76)의 입력에 공통으로 연결된다. 드라이버(60)의 PCS 입력은 게이트(67)의 제1 입력과 게이트(79)의 제1 입력에 연결된다. 드라이버(60)의 TO 입력은 게이트(84)의 제1 입력에 연결된다. 드라이버(60)의 TE 입력은 게이트(72)의 제1 입력에 연결된다. 게이트(82)의 출력은 게이트(72)의 제2 입력과 게이트(83)의 제1 입력에 연결된다. 인버터(63)의 출력은 게이트(85)의 제1 입력에 연결되며, 게이트(85)의 출력은 게이트(67)의 제1 입력에 연결된다. 게이트(67)의 출력은 게이트(68)의 제1 입력과 게이트(71)의 제2 입력에 연결된다. 게이트(71)의 출력은 출력(87)과 지연기(74)의 입력에 공통으로 연결되는 출력을 갖는 게이트(69)의 제1 입력에 연결된다. 지연기(74)의 출력은 게이트(79)의 제2 입력과 게이트(83)의 제2 입력에 공통으로 연결되는 출력을 갖는 인버터(75)의 입력에 연결된다. 게이트(83)의 출력은 게이트(85)의 제1 입력에 연결되는 출력을 갖는 게이트(84)의 제2 입력에 연결된다. 게이트(85)의 출력은 출력(86)과 지연기(61)의 입력에 공통으로 연결된다. 지연기(61)의 출력은 게이트(85)의 제2 입력에 연결되는 출력을 갖는 인버터(64)의 입력에 연결된다. 인버터(66)의 출력은 게이트(70)의 제1 입력에 연결되는 출력을 갖는 게이트(68)의 제2 입력에 연결된다. 게이트(72)의 출력은 게이트(69 및 70)의 제2 입력에 공통으로 연결된다. 게이트(70)의 출력은 게이트(77)의 제2 입력에 연결되는 출력을 갖는 지연기(78)의 입력과 출력(89)에 공통으로 연결된다. 게이트(77)의 출력은 게이트(79)의 제3 입력에 연결된다. 게이트(79)의 출력은 게이트(80)의 제1 입력과 게이트(82)의 제2 입력에 공통으로 연결된다. 게이트(82)의 출력은 게이트(85)의 제2 입력에 연결된다. 인버터(76)의 출력은 지연기(73)의 입력과 출력(88)에 공통으로 연결되는 출력을 갖는 게이트(80)의 제2 입력에 연결된다. 지연기(73)의 출력은 게이트(67)의 제3 입력에 연결된다.
시스템(10)의 대체 실시예에 있어서, 저항기(18)는 LED 발광 백색광 등의 LED(Light Emitting Diode)로 교체될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 노드(13)와 단자(12) 사이에 연결되는 부하(15)는 일반적으로 없을 것이다.
도 4는 반도체 다이(111) 상에 형성되는 반도체 장치(110)의 일 실시예의 일부의 확대 평면도를 개략적으로 나타낸다. 컨트롤러(25)가 다이(111) 상에 형성된다. 도면의 간단화를 위해서, 다이(111)는 도 4에 도시되지 않은 다른 회로들을 또한 포함할 수 있다. 당업자에 공지된 반도체 제조 기법으로 컨트롤러(25)와 장치(110)가 다이(111) 상에 형성된다.
상기를 통해서, 신규한 장치와 방법이 개시된 것은 분명하다. 다른 특징들 가운데, 동작의 벅-부스트 모드로 트랜지스터(35 내지 38) 등의 복수의 스위치를 동작시키도록 컨트롤러(25)를 구성하는 것이 포함되며, 여기서 벅-부스트 모드의 싸이클의 실질적으로 고정된 시간량 동안 복수의 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 인에이블된다. 컨트롤러(25)의 이러한 동작은 리플 전류를 더 적게 가지며, 따라서, 종래의 벅-부스트 컨트롤러들보다 더 효율적이다. 컨트롤러(25)의 구성은 또한 전력 스위치에 더 적은 손실을 가져와, 효율성을 더 개선시킨다. 컨트롤러(25)의 구성은 또한 인덕터(14)에 더 낮은 포화 전류의 인덕터 소자를 사용할 수 있게 하여, 더 작고 저렴한 인덕터를 이용하는 것을 용이하게 하며, 시스템(10) 등의 시스템의 비용을 감소시킨다.
특정한 바람직한 실시예를 가지고 본 발명의 주제를 설명하지만, 많은 대체예 및 변경예들은 반도체 기술의 당업자에 자명하다는 것은 분명하다. 예를 들어, 스위칭 제어부(49)는 하나의 용용시 전압 모드 컨트롤러로서 도시되어 있지만, 스위칭 제어부(49)는 전류 모드 컨트롤러뿐만 아니라 전압 모드 컨트롤러 및 이력 컨트롤러를 포함하여, 각종 컨트롤러에서 이용될 수 있다. 컨트롤러(25)는 인덕터를 구동하는 것으로 도시되어 있지만, 당업자라면, 당업계에 공지된 바와 같이, 인덕터(14)는 트랜스포머로 대체될 수 있으며, 저항기(18 및 19)는 광학 커플러 피드백 네트워크로 대체될 수 있다. 드라이버(60)의 논리는 소망하는 스위칭 제어부(49)의 기능을 제공하는 로직의 예시적인 실시예이다. 블록(60)은 다른 논리 구성으로 구현될 수도 있다. 또한, 벅-부스트 모드 싸이클의 부분들은 펄스 발생기(50)의 일례에 도시된 것과는 상이한 비율을 가질 수 있다. 또한, "연결된(connected)"이라는 용어는, 설명의 명확화를 위해서 전반적으로 사용되지만, "결합된(coupled)"이라는 단어와 같은 의미를 갖도록 의도된다. 따라서, "연결된(connected)"은 직접 연결 또는 간접적 연결 어느 것이라도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 벅-부스트(buck-boost) 전원 컨트롤러를 형성하는 방법으로서,
    출력 전압을 제어하기 위해 벅-부스트 모드로 복수의 스위치를 동작시키도록 스위치 제어부를 구성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 적어도 하나의 스위치는 벅-부스트 모드의 싸이클 중 실질적으로 고정된 부분 동안 인에이블되는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    인덕터를 구동하도록 상기 복수의 스위치들을 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치를 동작시키도록 스위치 제어부를 구성하는 단계는, H-브릿지 구성으로 상기 복수의 스위치를 결합하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부를 구성하는 단계는, 상기 출력 전압의 제1 값에 응답하여 벅(buck) 동작 모드로 상기 복수의 스위치들을 동작시키고, 상기 출력 전압의 제2 값에 응답하여 부스트(boost) 동작 모드로 상기 복수의 스위치를 동작시키고, 상기 출력 전압의 제3 값에 응답하여 상기 벅-부스트 모드로 상기 복수의 스위치를 동작시키도록 상기 스위치 제어부를 구성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 값은 상기 제1 값 및 제3 값보다 더 크고, 상기 제3 값은 제1 값보다 더 큰 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치를 동작시키도록 상기 스위치 제어부를 구성하는 단계는, 상기 벅-부스트 모드의 싸이클 중 제1 부분과 제2 부분 동안 상기 출력 전압의 값에 응답하여 상기 복수의 스위치의 스위치들을 인에이블시키고, 상기 벅-부스트 모드의 싸이클 중 제3 부분 동안 상기 싸이클 중 실질적으로 고정된 부분 동안 상기 복수의 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 동작시키도록 상기 스위치 제어부를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 부분의 뒤와 상기 제2 부분의 앞에 상기 제3 부분을 형성하도록 상기 스위치 제어부를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치를 동작시키도록 상기 스위치 제어부를 구성하는 단계는, 스위칭 주기의 약 25%의 실질적으로 고정된 시간량이 되도록 상기 싸이클 중 실질적으로 고정된 부분을 형성하도록 상기 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 벅-부스트 전원 컨트롤러를 형성하는 방법으로서,
    벅-부스트 모드의 제1 부분 동안 입력 전압을 수신하기 위해 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계;
    상기 벅-부스트 모드의 제2 부분 동안 부하에 전력을 공급하기 위해 상기 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계; 및
    상기 벅-부스트 모드의 제3 부분 동안 상기 입력 전압을 수신하고 상기 부하에 전력을 공급하기 위해 상기 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 제1 부분 동안 입력 전압을 수신하기 위해 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계는, 상기 입력 전압을 수신하도록 상기 인덕터의 입력 단자를 결합시키고, 상기 부하로부터 상기 인덕터의 출력 단자를 분리시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 상기 제2 부분 동안 상기 부하에 전력을 공급하기 위해 상기 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계는, 상기 벅-부스트 모드의 상기 제2 부분 동안 상기 입력 전압으로부터 상기 인덕터의 입력 단자를 분리시키고, 상기 부하에 상기 인덕터의 출력 단자를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 상기 제3 부분 동안 상기 입력 전압을 수신하고 상기 부하에 전력을 공급하기 위해 상기 인덕터를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계는, 상기 벅-부스트 모드의 상기 제3 부분 동안 상기 입력 전압을 수신하기 위해 상기 인덕터의 입력 단자를 결합시키고, 상기 부하에 전력을 공급하기 위해 상기 인덕터의 출력 단자를 결합시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 싸이클의 주기 중 고정된 부분으로서, 상기 제1 부분, 상기 제2 부분, 또는 상기 제3 부분 중 하나를 형성하도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 벅-부스트 전원 컨트롤러에 의해 제어되는 출력 전압을 나타내는 감지 신호에 응답하는 기간을 갖도록 상기 제1 부분, 상기 제2 부분, 또는 상기 제3 부분 중 하나를 형성하도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 싸이클의 주기 중 고정된 부분으로서, 상기 제1 부분, 상기 제2 부분, 또는 상기 제3 부분 중 하나를 형성하도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계는, 고정된 시간량인 기간을 갖도록 상기 제1 부분, 상기 제2 부분, 또는 상기 제3 부분 중 하나를 형성하도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 상기 제1 부분 동안 제1 스위치를 인에이블시켜 상기 입력 전압을 수신하도록 상기 인덕터를 결합시키고, 상기 벅-부스트 모드의 상기 제2 부분 동안 제2 스위치를 인에이블시켜 상기 부하에 전력을 공급하도록 상기 인덕터를 결합시키고, 상기 벅-부스트 모드의 상기 제3 부분 동안 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 인에이블시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 벅-부스트 모드의 상기 제1 부분 동안 상기 제1 스위치를 인에이블시켜 상기 입력 전압을 수신하도록 상기 인덕터를 결합시키고, 상기 벅-부스트 모드의 상기 제2 부분 동안 상기 제2 스위치를 인에이블시켜 상기 부하에 전력을 공급하도록 상기 인덕터를 결합시키고, 상기 벅-부스트 모드의 제3 부분 동안 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 인에이블시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계는,
    상기 벅-부스트 모드의 각 싸이클의 상기 제1 부분 동안 상기 제1 스위치를 인에이블시켜 상기 입력 전압을 수신하도록 상기 인덕터를 결합시키고,
    상기 벅-부스트 모드의 각 싸이클의 상기 제2 부분 동안 상기 제2 스위치를 인에이블시켜 상기 부하에 전력을 공급하도록 상기 인덕터를 결합시키고,
    상기 벅-부스트 모드의 각 싸이클의 상기 제3 부분 동안 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 인에이블시키도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 벅-부스트 전원 컨트롤러에 의해 제어되는 출력 전압의 값과 상기 입력 전압의 값에 응답하여, 벅 동작 모드, 또는 부스트 동작 모드, 또는 벅-부스트 모 드로 동작하도록 상기 벅-부스트 전원 컨트롤러를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러로서,
    상기 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러에 의해 제어되는 출력 전압과 상기 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러에 공급되는 입력 전압 사이의 제1 차이에 응답하여 제1 제어 신호를 형성하고, 상기 출력 전압과 상기 입력 전압 사이의 제2 차이에 응답하여 제2 제어 신호를 형성하도록 구성되는 검출기;
    상기 출력 전압의 값에 응답하여 PWM 제어 신호를 형성하도록 구성되는 PWM 제어부;
    복수의 스위치를 제어하여 상기 출력 전압을 조정하고, 상기 출력 전압과 상기 입력 전압 사이의 제3 차이에 응답하여 상기 PWM 제어 신호의 싸이클 중 고정된 부분 동안 상기 복수의 스위치 중 하나의 스위치를 인에이블시키도록 구성되는 스위치 제어부
    를 포함하고,
    상기 제3 차이는 상기 제1 차이보다는 크고, 상기 제2 차이보다 작은 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는, 상기 복수의 스위치들 중 제1 스위치를 인에이블시키 도록 구성되어, 상기 제1 제어 신호에 응답하여 상기 출력 전압의 제어하에서 상기 복수의 스위치 중 제2 스위치를 스위치시키고, 상기 제2 스위치를 인에이블시키도록 구성되어, 상기 제2 제어 신호에 응답하여 상기 출력 전압의 제어 하에서 상기 제1 스위치를 스위치시키는 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러.
  20. 제18항에 있어서,
    복수의 스위치를 제어하여 상기 출력 전압을 조정하고, 상기 싸이클 중 상기 고정된 부분 동안 상기 복수의 스위치 중 하나의 스위치를 인에이블시키도록 구성되는 스위치 제어부는, 고정된 시간 주기로서 상기 싸이클의 상기 고정된 부분을 형성하도록 구성되는 상기 스위치 제어부를 포함하는 벅-부스트 모드 전원 컨트롤러.
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