KR20110031857A

KR20110031857A - DC / DC converter

Info

Publication number: KR20110031857A
Application number: KR1020090089276A
Authority: KR
Inventors: 우영진; 박현희; 왕세원; 조규하
Original assignee: (주)제이디에이테크놀로지
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-03-29
Anticipated expiration: 2029-09-21
Also published as: KR101043580B1

Abstract

본 발명은 직류/직류 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a DC / DC converter.

본 발명에 따른 강압형 직류/직류 변환기는 인덕터, 일단이 입력단과 연결되고, 타단이 인덕터의 일단과 연결된 충전 스위치, 일단이 인덕터의 일단과 연결되고, 타단이 접지와 연결된 방전 스위치, 인덕터의 타단과 출력단을 연결하는 제1 연결노드와 접지 사이에 연결되고, 출력단의 출력전압을 분할하는 전압 분압부, 충전 스위치의 타단, 방전 스위치의 일단 및 인덕터의 일단을 연결하는 제2 연결노드의 스위칭 전압과 접지 전압의 차를 증폭하는 제1 보상부, 전압 분압기를 통해 분할된 분할전압과 기설정된 기준전압의 차를 증폭하는 제2 보상부, 제1 보상부와 제2 보상부의 출력신호를 합산하는 합산부, 합산부의 출력신호와 기설정된 톱니파 전압 신호를 비교하고 펄스폭 변조신호를 출력하는 비교부 및, 비교부를 통해 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 충전 스위치 및 방전 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.The step-down DC / DC converter according to the present invention has an inductor, one end of which is connected to an input terminal, the other end of which is connected to one end of the inductor, one end of which is connected to one end of the inductor, and the other end of the discharge switch connected to the ground, the other of the inductor A voltage divider which is connected between the first connection node connecting the terminal and the output terminal and the ground, and divides the output voltage of the output terminal, the switching voltage of the second connection node connecting the other end of the charging switch, one end of the discharge switch and one end of the inductor. A first compensator for amplifying the difference between the ground voltage and the ground voltage, a second compensator for amplifying the difference between the divided voltage divided by the voltage divider and a predetermined reference voltage, and outputting the output signals of the first compensator and the second compensator; A comparator for comparing the output signal of the adder and the preset sawtooth voltage signal and outputting a pulse width modulated signal; and a pulse width modulated signal outputted through the comparator. And a control unit for controlling the operation of the charge switch and the discharge switch.

본 발명에 따르면, 보상부를 비롯한 전체 회로의 집적화에 유리하고, 입력 전압 및 부하 변동에 대한 과도 응답 특성이 빠르며 안정한 성능을 갖는다. 또한, 과도 응답 특성의 개선을 위해 출력 전압을 사용하지 않고, 스위치 접점에서의 전압을 이용하는 점에서 단일 칩 직류/직류 변환기의 제어에 필요한 외부 소자 없이 최소의 핀 수로 집적화할 수 있다. According to the present invention, it is advantageous for the integration of the entire circuit including the compensation unit, and has a fast and stable performance of transient response to input voltage and load variations. In addition, since the output voltage is not used to improve the transient response characteristics and the voltage at the switch contact point is used, it can be integrated with the minimum number of pins without the external device required for controlling the single-chip DC / DC converter.

직류/직류 변환기(DC-DC Converter), 부귀환(Negative Feedback), 강압형 변환기(Buck Converter), 오차 증폭기(Error Amplifier), 보상기(Compensator), 미분형 보상기(Differential Compensator), 적분형 보상기(Integral Compensator), 비례형 보상기(Proportional Compensator), 비례적분미분 제어기(Proportional-Integral-Differential Controller; PID Controller) DC-DC Converter, Negative Feedback, Buck Converter, Error Amplifier, Compensator, Differential Compensator, Integral Compensator Integral Compensator, Proportional Compensator, Proportional-Integral Differential Controller (PID Controller)

Description

DC / DC CONVERTER}

본 발명의 직류/직류 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current / direct current converter.

일반적으로 직류/직류 변환기는 입력단의 직류 전압을 부하가 원하는 전압으로 승압하거나 강압하여 출력단으로 출력하는 장치이다. 이러한 직류/직류 변환기는 다양한 정보 전자 기기에 전기를 공급하는 필수적인 구성요소가 된다.In general, a DC / DC converter is a device for boosting or stepping down a DC voltage at an input terminal to a desired voltage and outputting the same to an output terminal. Such DC / DC converters become an essential component for supplying electricity to various information electronic devices.

도 1a는 종래의 전압 모드 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.1A is a diagram illustrating a conventional voltage mode DC / DC converter.

도 1a를 참조하면, 종래의 전압 모드 직류/직류 변환기는 인덕터(110), 충전 스위치(121), 방전 스위치(123), 전압 분압기(140), 보상기(160), 비교기(170) 및 제어기(180)를 포함하며 출력전압 신호만을 부귀환 제어하여 출력 전압을 목표 전압으로 조정한다.Referring to FIG. 1A, a conventional voltage mode DC / DC converter includes an inductor 110, a charge switch 121, a discharge switch 123, a voltage divider 140, a compensator 160, a comparator 170, and a controller ( 180) and negative feedback control only the output voltage signal to adjust the output voltage to the target voltage.

이러한 종래의 전압 모드 직류/직류 변환기의 경우 인덕터(110)와 출력 커패시터(130)의 공진에 따른 복소 극점을 보상하기 위한 접적화 된 보상기(160)의 설계가 매우 어렵다.In the conventional voltage mode DC / DC converter, it is very difficult to design the integrated compensator 160 to compensate for the complex pole caused by the resonance of the inductor 110 and the output capacitor 130.

또한, 보상기(160)를 설계하는 방법에 따라, 특히 보상기(160)의 구성요소인 미분기의 설계가 어렵고, 출력 전압을 직접 미분하는 형태이므로 출력단의 노이즈 가 증폭되어 제어 루프로 들어 올 수 있는 문제점이 있다.In addition, according to the method of designing the compensator 160, in particular, the design of the differentiator, which is a component of the compensator 160, is difficult, and the output voltage is directly differentiated so that the noise of the output stage may be amplified and enter the control loop. There is this.

또한, 복소 극점을 보상하는 방법에 따라 루프 안정성을 위하여 대역폭을 좁게 설계하게 되면, 과도 응답 특성이 느려지는 문제점이 발생할 수도 있다.In addition, if a narrow bandwidth is designed for loop stability according to a method of compensating complex poles, a problem may occur in that a transient response characteristic becomes slow.

도 2는 종래의 전류 모드 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a conventional current mode DC / DC converter.

도 2를 참조하면, 종래의 전류 모드 직류/직류 변환기는 인덕터(210), 충전 스위치(221), 방전 스위치(223), 전압 분압기(240), 보상기(260), 합산기(270), 비교기(280) 및 제어기(290)를포함하고, 출력 전압 신호와 함께 인덕터(210)에 흐르는 전류를 검출하여 부귀환 제어한다.Referring to FIG. 2, a conventional current mode DC / DC converter includes an inductor 210, a charge switch 221, a discharge switch 223, a voltage divider 240, a compensator 260, a summer 270, and a comparator. 280 and a controller 290, and detects a current flowing in the inductor 210 along with the output voltage signal to control the negative feedback.

이러한 종래의 전류 모드 직류/직류 변환기의 경우, 내부 전류 부귀환 루프의 안정성을 보장하기 위해 슬로프 보상 회로가 필요하고, 내부 전력 스위치에서의 인덕터(110) 전류 검출 회로의 출력 신호의 크기가 작아서 노이즈에 민감한 문제점이 있다.In the conventional current mode DC / DC converter, a slope compensation circuit is required to ensure the stability of the internal current feedback loop, and the noise of the output signal of the inductor 110 current detection circuit in the internal power switch is small. There is a sensitive issue.

또한, 출력단(Vout)의 부하(150) 조건에 따라 보상기(160)의 보상 값을 결정하기가 쉽지 않기 때문에, 외부에서 보상을 조절하기위한 핀이 필요하고 집적화된 보상기의 설계가 어려지는 문제점이 있다.In addition, since it is not easy to determine the compensation value of the compensator 160 according to the load 150 condition of the output terminal Vout, a pin for externally controlling compensation is required and the design of the integrated compensator becomes difficult. have.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 집적화에 유리하고 입력 전압과 부하 변동에 대한 과도 응답 특성이 우수하며 안정한 성능 갖는 직류/직류 변환기를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a DC / DC converter which is advantageous for integration, has excellent transient response to input voltage and load variation, and has stable performance.

제1 보상부는,The first compensation unit,

일단이 제2 연결노드와 연결된 제1 저항, 일단이 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결된 제1 커패시터, 일단이 제1 커패시터의 일단과 연결된 제2 커패시터, 제2 커패시터의 타단과 접지 사이에 연결된 제2 저항 및, 제2 저항의 양단의 전압을 전류로 변환하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.A first resistor having one end connected to the second connection node, one end connected to the other end of the first resistor, the other end connected to the ground, and a second capacitor connected to one end of the first capacitor and the other of the second capacitor It is preferred to include a second resistor connected between the stage and ground, and a first transconductance amplifier for converting the voltage across the second resistor into a current.

제2 보상부는,The second compensation unit,

분할전압과 기준전압을 각각 입력 받는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기와 제3 트 랜스컨덕턴스 증폭기 및, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include a second transconductance amplifier and a third transconductance amplifier receiving the divided voltage and the reference voltage, respectively, and a third capacitor connected between the output terminal of the second transconductance amplifier and ground.

합산부는,Summing part,

제4 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하고,A fourth transconductance amplifier,

제4 트랜스컨덕턴스의 입력단 중 하나는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력단과 연결되고,One of the input terminals of the fourth transconductance is connected to the output terminal of the second transconductance amplifier,

제4 트랜스컨덕턴스의 입력단 중 또 다른 하나는 자신의 출력단과 연결되고,Another one of the input terminal of the fourth transconductance is connected to its output terminal,

제4 트랜스컨덕턴스의 출력단은 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기 및 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력단과 연결된 것이 바람직하다.Preferably, the output terminal of the fourth transconductance is connected to the output terminals of the first transconductance amplifier and the third transconductance amplifier.

본 발명에 따른 승압형 직류/직류 변환기는 일단이 입력단과 연결된 인덕터, 일단이 인덕터의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결된 충전 스위치, 일단이 인덕터의 타단과 연결되고, 타단이 출력단과 연결된 방전 스위치, 방전 스위치의 타단과 출력단을 연결하는 제1 연결노드와 접지 사이에 연결되고, 출력단의 출력전압을 분할하는 전압 분압부, 인덕터의 타단, 충전 스위치의 일단 및 방전 스위치의 일단을 연결하는 제2 연결노드의 스위칭 전압과 접지 전압의 차를 증폭하는 제1 보상부, 전압 분압부를 통해 분할된 분할전압과 기설정된 기준전압의 차를 증폭하는 제2 보상부, 제1 보상부와 제2 보상부의 출력신호를 합산하는 합산부, 합산부의 출력신호와 기설정된 톱니파 전압 신호를 비교하고 펄스폭 변조신호를 출력하는 비교부 및, 비교부를 통해 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 충전 스위치 및 방전 스위 치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.In the boost type DC / DC converter according to the present invention, one end of an inductor connected to an input terminal, one end of the inductor connected to the other end of the inductor, the other end of the charge switch connected to the ground, one end of the discharge connected to the other end of the inductor, and the other end of the discharge A voltage divider for dividing the output voltage of the output terminal, the other end of the inductor, one end of the charging switch, and one end of the discharge switch, which is connected between the switch and the first connection node which connects the other end of the discharge switch to the output terminal, and the ground. A first compensator for amplifying a difference between a switching voltage of the connection node and a ground voltage, a second compensator for amplifying a difference between a divided voltage divided by a voltage divider and a predetermined reference voltage, a first compensator, and a second compensation A summation unit for summing negative output signals, a comparison unit for comparing the output signal of the summation unit with a preset sawtooth voltage signal, and outputting a pulse width modulation signal; Depending on the pulse width modulation signal to be output to a control unit for controlling the operation value charging switch and discharging switch.

제1 보상부는,The first compensation unit,

제2 보상부는,The second compensation unit,

분할전압과 기준전압을 각각 입력 받는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기와 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기 및, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include a second transconductance amplifier and a third transconductance amplifier receiving the divided voltage and the reference voltage, respectively, and a third capacitor connected between the output terminal of the second transconductance amplifier and ground.

합산부는,Summing part,

본 발명에 따른 포워드 직류/직류 변환기는 일단이 입력단과 연결된 1차측 인덕터, 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결된 제1 충전 스위치, 1차측 인덕터로부터 인버터 전압을 전달 받을 수 있도록 1차측 인덕터와 자기 결합되고, 일단이 접지와 연결된 2차측 인덕터, 일단이 2차측 인덕터의 타단과 연결된 제2 충전 스위치, 일단이 제2 충전 스위치의 타단과 연결되고 타단이 접지와 연결된 방전 스위치, 일단이 제2 충전 스위치의 타단 및 방전 스위치의 일단을 연결하는 제1 연결노드와 연결되고, 타단이 출력단과 연결된 정류 인덕터, 정류 인덕터의 타단과 출력단을 연결하는 제2 연결노드와 접지 사이에 연결되고, 출력단의 출력전압을 분할하는 전압 분압부, 제1 연결노드의 스위칭 전압과 접지 전압의 차를 증폭하는 제1 보상부, 전압 분압부를 통해 분할된 분할전압과 기설정된 기준전압의 차를 증폭하는 제2 보상부, 제1 보상부와 제2 보상부의 출력신호를 합산하는 합산부, 합산부의 출력신호와 기설정된 톱니파 전압 신호를 비교하고 펄스폭 변조신호를 출력하는 비교부 및, 비교부를 통해 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 제1 충전 스위치, 제2 충전 스위치 및 방전 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.The forward DC / DC converter according to the present invention has a primary inductor and a magnetic inductor so as to receive inverter voltage from a primary inductor connected to an input terminal, a first charge switch connected between the other end of the primary inductor and ground, and a primary inductor. A secondary charge inductor coupled at one end to ground, a second charge switch at one end connected to the other end of the secondary inductor, a discharge switch at one end connected to the other end of the second charge switch and the other end connected to ground, and one end to a second charge It is connected to the first connection node connecting the other end of the switch and one end of the discharge switch, the other end is connected between the rectifier inductor connected to the output terminal, the second connection node connecting the other end of the rectifier inductor and the output terminal and the ground, the output of the output terminal The voltage divider divides the voltage, the first compensator amplifies the difference between the switching voltage of the first connection node and the ground voltage, and the voltage divider. The second compensator for amplifying the difference between the divided divided voltage and the predetermined reference voltage, the adder for summing the output signals of the first compensator and the second compensator, the output signal of the adder and the preset sawtooth voltage signal are compared and pulsed. A comparator for outputting a width modulation signal, and a control unit for controlling the operation of the first charge switch, the second charge switch and the discharge switch according to the pulse width modulation signal output through the comparison unit.

제1 보상부는,The first compensation unit,

일단이 제1 연결노드와 연결된 제1 저항, 일단이 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결된 제1 커패시터, 일단이 제1 커패시터일단과 연결된 제2 커패시터, 제2 커패시터의 타단과 접지 사이에 연결된 제2 저항 및, 제2 저항의 양단의 전압을 전류로 변환하는 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.A first resistor, one end of which is connected to the first connection node, one end of which is connected to the other end of the first resistor, the other end of which is connected to ground, a second capacitor of which one end is connected to one end of the first capacitor, and the other end of the second capacitor. It is preferred to include a second resistor connected between ground and a first transconductance amplifier for converting the voltage across the second resistor into a current.

제2 보상부는,The second compensation unit,

합산부는,Summing part,

본 발명에 따르면, 보상부를 비롯한 전체 회로의 집적화에 유리하고, 입력 전압 및 부하 변동에 대한 과도 응답 특성이 빠르며 안정한 성능을 갖는다. According to the present invention, it is advantageous for the integration of the entire circuit including the compensation unit, and has a fast and stable performance of transient response to input voltage and load variations.

또한, 과도 응답 특성의 개선을 위해 출력 전압을 사용하지 않고, 스위치 접점에서의 전압을 이용하는 점에서 단일 칩 직류/직류 변환기의 제어에 필요한 외부 소자 없이 최소의 핀 수로 집적화할 수 있다. In addition, since the output voltage is not used to improve the transient response characteristics and the voltage at the switch contact point is used, it can be integrated with the minimum number of pins without the external device required for controlling the single-chip DC / DC converter.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류/직류 변환기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a DC / DC converter according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강압형 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.3A is a diagram illustrating a step-down DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강압형 직류/직류 변환기는 인덕터(310), 스위치부(320), 전압 분압부(333), 제1 보상부(340), 제2 보상부(350), 합산부(360), 비교부(370) 및 제어부(380)를 포함한다. 또한, 출력단(Vout)과 접지 사이에 각각 병렬 연결된 출력 커패시터(331)와 부하(335)를 포함할 수 있다.3A, the step-down DC / DC converter according to the first embodiment of the present invention includes an inductor 310, a switch unit 320, a voltage divider 333, a first compensator 340, and a second The compensator 350, the adder 360, the comparator 370, and the controller 380 are included. In addition, an output capacitor 331 and a load 335 connected in parallel between the output terminal Vout and ground may be included.

인덕터(310)는 스위치부(320)의 동작에 따라 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 충전 또는 방전할 수 있다.The inductor 310 may charge or discharge energy due to a DC voltage input to the input terminal Vin according to the operation of the switch unit 320.

스위치부(320)는 인덕터(310)의 에너지 충/방전을 제어하는 충전 스위치(321)와 방전 스위치(323)를 포함할 수 있다.The switch unit 320 may include a charge switch 321 and a discharge switch 323 for controlling energy charge / discharge of the inductor 310.

충전 스위치(321)는 일단이 입력단(Vin)과 연결되고, 타단이 인덕터(310)의 일단과 연결될 수 있다. 충전 스위치(321)가 턴 온될 경우 입력단(Vin)과 출력단(Vout)의 전압 차에 상응하는 에너지가 인덕터(310)에 충전되며, 충전된 에너지는 인덕터(310)에 의해서 전류형태로 바뀌어 부하(335)로 전달될 수 있다.One end of the charge switch 321 may be connected to an input terminal Vin, and the other end thereof may be connected to one end of the inductor 310. When the charge switch 321 is turned on, the energy corresponding to the voltage difference between the input terminal Vin and the output terminal Vout is charged in the inductor 310, and the charged energy is changed into a current form by the inductor 310 so that the load ( 335).

방전 스위치(323)는 일단이 인덕터(310)의 일단과 연결되고, 타단이 접지와 연결될 수 있다. 방전 스위치(323)는 충전 스위치(321)가 턴 오프될 경우 턴 온될 수 있으며, 방전 스위치(323)가 턴 온될 경우, 인덕터(310)에 충전된 에너지가 부하(335)로 전달됨으로써, 출력단(Vout)을 통해 출력될 수 있다. One end of the discharge switch 323 may be connected to one end of the inductor 310, and the other end thereof may be connected to the ground. The discharge switch 323 may be turned on when the charge switch 321 is turned off. When the discharge switch 323 is turned on, energy charged in the inductor 310 is transferred to the load 335, thereby outputting the output terminal ( Vout) can be output.

충전 스위치(321)와 방전 스위치(323)로는 일반적인 스위칭 소자를 사용할 수 있으며, 직류/직류 변환기의 부하 전류가 큰 경우에는 방전 스위치(323)를 쇼트키 다이오드로 사용하는 것이 바람직하다. As the charge switch 321 and the discharge switch 323, a general switching element may be used. When the load current of the DC / DC converter is large, it is preferable to use the discharge switch 323 as a Schottky diode.

전압 분압부(333)는 제1 연결노드(N_A)와 접지 사이에 연결되고, 출력단(Vout)의 출력전압을 분할할 수 있다. 여기서 제1 연결노드(N_A)는 인덕터(310)의 타단과 출력단(Vout)을 연결하는 연결노드 일 수 있다.The voltage divider 333 is connected between the first connection node N _A and the ground and divides the output voltage of the output terminal Vout. Here, the first connection node N _A may be a connection node connecting the other end of the inductor 310 to the output terminal Vout.

제1 보상부(340)는 제2 연결노드(N_B)의 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)을 입력 받고, 입력된 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)의 차를 증폭할 수 있다. 여기서 제2 연결노드(N_B)는 충전 스위치(321)의 타단, 방전 스위치(323)의 일단 및 인덕터(310)의 일단을 연결하는 연결노드 일 수 있다.The first compensator 340 receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd of the second connection node N _B and receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd . Amplify the car. The second connection node N _B may be a connection node that connects the other end of the charge switch 321, one end of the discharge switch 323, and one end of the inductor 310.

제2 보상부(350)는 전압 분압부(333)를 통해 분할된 분할전압(V_fb)과 기설정된 기준전압(V_ref)을 입력 받고, 입력된 분할전압(V_fb)과 기준전압(V_ref)의 차를 증폭할 수 있다.The second compensator 350 receives the divided voltage V _fb and the preset reference voltage V _ref through the voltage divider 333, and receives the input divided voltage V _fb and the reference voltage V. _ref ) can be amplified.

합산부(360)는 제1 보상부(340)와 제2 보상부(350)의 출력신호를 합산하여 출력할 수 있다.The adder 360 may sum and output the output signals of the first compensator 340 and the second compensator 350.

비교부(370)는 합산부(360)의 출력신호(Vc)와 기설정된 톱니파 전압 신호(V_saw)를 입력 받고, 입력된 출력신호(Vc)와 톱니파 전압 신호(V_saw)를 비교하여 비교 결과에 따른 펄스폭 변조신호를 출력할 수 있다.Comparison unit 370 compares by comparing the output signal (Vc) with a predetermined sawtooth voltage signal receives the (V _saw), the input output signal (Vc) and the saw-tooth voltage signal (V _saw) of the summing unit 360 The pulse width modulated signal according to the result can be output.

제어부(380)는 비교부(370)를 통해 출력되는 펄스폭 변조신호를 입력 받고, 입력된 펄스폭 변조신호에 따라 충전 스위치(321)와 방전 스위치(323)에 인가되는 펄스폭을 각각 제어할 수 있다.The controller 380 receives a pulse width modulation signal output through the comparator 370 and controls the pulse widths applied to the charge switch 321 and the discharge switch 323 according to the input pulse width modulation signal. Can be.

도 3b는 도 3a에 도시된 제1 보상기(340), 제2 보상기(350) 및 합산부(360)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.3B is a diagram illustrating a specific example of the first compensator 340, the second compensator 350, and the adder 360 illustrated in FIG. 3A.

제1 보상부(340)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 저항(R1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제2 저항(R2) 및 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 3B, the first compensator 340 may include a first resistor R1, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a second resistor R2, and a first transconductance amplifier. OTA1).

제1 저항(R1)과 제1 커패시터(C1)는 제2 연결노드(N_B)와 접지 사이에 직렬연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 저항(R1)의 일단은 제2 연결노드(N_B)와 연결되며, 제1 저항(R1)의 타단은 제1 커패시터(C1)의 일단과 연결되며, 제1 커패시터(C1)의 타단은 접지와 연결될 수 있다.The first resistor R1 and the first capacitor C1 may be connected in series between the second connection node N _B and the ground. More specifically, one end of the first resistor R1 is connected to the second connection node N _B , and the other end of the first resistor R1 is connected to one end of the first capacitor C1 and the first capacitor ( The other end of C1) may be connected to ground.

제2 커패시터(C2)는 일단이 제1 커패시터(C1)의 일단(혹은 제1 저항(R1)의 타단)과 연결될 수 있다.One end of the second capacitor C2 may be connected to one end of the first capacitor C1 (or the other end of the first resistor R1).

제2 저항(R2)은 일단이 제2 커패시터(C2)의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결될 수 있다.One end of the second resistor R2 may be connected to the other end of the second capacitor C2, and the other end thereof may be connected to the ground.

제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1)는 입력단이 제2 저항(R2)의 일단과 타단에 각각 연결되어 제2 저항(R2)의 양단의 전압을 전류로 변환할 수 있다.In the first transconductance amplifier OTA1, an input terminal is connected to one end and the other end of the second resistor R2, respectively, to convert voltages at both ends of the second resistor R2 into current.

제2 보상부(350)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2), 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3) 및 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있 다. As illustrated in FIG. 3B, the second compensator 350 may include a second transconductance amplifier OTA2, a third transconductance amplifier OTA3, and a third capacitor C3.

제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)와 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)는 분할전압(V_fb)과 기준전압(V_ref)을 각각 입력 받는다.The second transconductance amplifier OTA2 and the third transconductance amplifier OTA3 receive the divided voltage V _fb and the reference voltage V _ref , respectively.

제3 커패시터(C3)는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 접지 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)는 제3 커패시터(C3)와 함께 적분형 보상기로서 전압 출력을 가질 수 있으며, 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)는 비례형 보상기로서 전류 출력을 가질 수 있다. 여기서 비례형 보상기의 이득은 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 트랜스컨덕턴스(Gm)와 합산부(360)의 출력 저항에 의해 결정될 수 있다.The third capacitor C3 may be connected between the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2 and ground. The second transconductance amplifier OTA2 may have a voltage output as an integrated compensator together with the third capacitor C3, and the third transconductance amplifier OTA3 may have a current output as a proportional compensator. The gain of the proportional compensator may be determined by the transconductance Gm of the third transconductance amplifier OTA3 and the output resistance of the adder 360.

합산부(360)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 버퍼 접속된 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)를 포함할 수 있다.The adder 360 may include a fourth transconductance OTA4 buffered, as shown in FIG. 3B.

제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)는 두 개의 입력단을 가지며, 이 중 한 입력단은 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 연결될 수 있다. 또한, 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 또 다른 입력단은 자신의 출력단 및 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 출력단과 연결될 수 있다. 여기서 합산부(360)의 출력 저항은 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 트랜스컨덕턴스(Gm)가 될 수 있다.The fourth transconductance OTA4 has two input terminals, one of which may be connected to the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2. In addition, another input terminal of the fourth transconductance OTA4 may be connected to an output terminal of the fourth transconductance OTA4 and an output terminal of the third transconductance amplifier OTA3. Here, the output resistance of the adder 360 may be the transconductance Gm of the fourth transconductance OTA4.

한편, 도 3b의 버퍼 접속된 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)는 트랜지스터의 소오스 팔로워(source follower) 구조로 대체할 수 있다.Meanwhile, the buffered fourth transconductance OTA4 of FIG. 3B may be replaced with a source follower structure of the transistor.

제1 보상부(340)은 제2 연결노드(N_B)의 스위칭 전압(V_SW)을 입력으로 받아 직 류/직류 변환기의 과도 응답 특성을 담당하는 역할을 하며, 제2 보상부(350)는 출력전압의 정상 상태 특성을 담당하는 역할을 하게 된다. 합산부(360)는 제1 보상부(340)와 제2 보상부(350)의 출력신호를 합하여 제어신호(Vc)를 생성하며, 이렇게 생성된 제어신호(Vc)는 톱니파 전압 신호(V_saw)와 비교되어 펄스폭 변조신호로 생성된다. 이렇게 생성된 펄스폭 변조신호는 제어부(380)를 통해 충전 스위치(321)와 방전 스위치(323)의 펄스폭이 조절되도록 함으로써 변환기의 부귀환 제어가 이루어질 수 있도록 한다.The first compensator 340 receives the switching voltage V _SW of the second connection node N _B as an input and is responsible for the transient response characteristic of the DC / DC converter. Is responsible for the steady-state characteristics of the output voltage. The adder 360 combines the output signals of the first compensator 340 and the second compensator 350 to generate a control signal Vc, and the generated control signal Vc is a sawtooth voltage signal V _saw. ) Is generated as a pulse width modulated signal. The pulse width modulated signal generated as described above allows the pulse widths of the charge switch 321 and the discharge switch 323 to be adjusted through the control unit 380 to perform negative feedback control of the converter.

[승압형 직류/직류 변환기][Step-up DC / DC Converters]

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 승압형 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating a boost type DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 승압형 직류/직류 변환기는 인덕터(410), 스위치부(420), 전압 분압부(433), 제1 보상부(440), 제2 보상부(450), 합산부(460), 비교부(470) 및 제어부(480)를포함한다. 또한, 출력단(Vout)과 접지 사이에 각각 병렬 연결된 출력 커패시터(431)와 부하(435)를 포함할 수 있다.4A, the boost type DC / DC converter according to the second embodiment of the present invention includes an inductor 410, a switch 420, a voltage divider 433, a first compensator 440, and a second. The compensator 450, the adder 460, the comparator 470, and the controller 480 are included. In addition, it may include an output capacitor 431 and a load 435 connected in parallel between the output terminal (Vout) and the ground, respectively.

인덕터(410)는 일단이 입력단(Vin)과 연결되며, 스위치부(420)의 동작에 따라 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압에 의한 에너지를 충전 및 방전할 수 있다.One end of the inductor 410 is connected to the input terminal Vin, and may charge and discharge energy due to a DC voltage input to the input terminal Vin according to the operation of the switch unit 420.

스위치부(320)는 인덕터(410)의 에너지 충/방전을 제어하는 충전 스위 치(421)와 방전 스위치(423)를 포함할 수 있다.The switch unit 320 may include a charge switch 421 and a discharge switch 423 for controlling energy charge / discharge of the inductor 410.

충전 스위치(421)는 일단이 인덕터(410) 타단과 연결되며, 타단이 접지와 연결될 수 있다. 충전 스위치(421)가 턴 온될 경우 입력단(Vin)으로 입력되는 직류 전압은 인덕터(410)에 충전 될 수 있다. One end of the charge switch 421 may be connected to the other end of the inductor 410, and the other end thereof may be connected to the ground. When the charging switch 421 is turned on, the DC voltage input to the input terminal Vin may be charged in the inductor 410.

방전 스위치(423)는 일단이 인덕터(410)의 타단과 연결되며, 타단이 출력단(Vout)과 연결 될 수 있다. 방전 스위치(423)는 충전 스위치(421)가 턴 오프 될 경우, 턴 온 될 수 있다. 이와 같이 방전 스위치(423)가 턴 온 될 경우, 인덕터(410)에 충전된 에너지는 부하(435)를 통해 출력단(Vout)으로 출력될 수 있다.One end of the discharge switch 423 may be connected to the other end of the inductor 410, and the other end thereof may be connected to the output terminal Vout. The discharge switch 423 may be turned on when the charge switch 421 is turned off. As such, when the discharge switch 423 is turned on, the energy charged in the inductor 410 may be output to the output terminal Vout through the load 435.

충전 스위치(421)와 방전 스위치(423)로는 일반적인 스위칭 소자를 사용할 수 있으며, 직류/직류 변환기의 부하 전류가 큰 경우에는 방전 스위치(423)를 쇼트키 다이오드로 사용하는 것이 바람직하다.As the charge switch 421 and the discharge switch 423, a general switching element may be used. When the load current of the DC / DC converter is large, it is preferable to use the discharge switch 423 as a Schottky diode.

전압 분압부(433)는 제1 연결노드(N_A)와 접지 사이에 연결되고, 출력단(Vout)의 출력전압을 분할할 수 있다. 여기서 제1 연결노드(N_A)는 방전 스위치(423)의 타단과 출력단(Vout)을 연결하는 연결노드 일 수 있다.The voltage divider 433 is connected between the first connection node N _A and the ground and divides the output voltage of the output terminal Vout. The first connection node N _A may be a connection node connecting the other end of the discharge switch 423 and the output terminal Vout.

제1 보상부(440)는 제2 연결노드(N_B)의 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)을 입력 받고, 입력된 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)의 차를 증폭할 수 있다. 여기서 제2 연결노드(N_B)는 인덕터(410)의 타단, 충전 스위치(421)의 일단 및 방전 스위치(423)의 일단을 연결하는 연결노드 일 수 있다.The first compensator 440 receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd of the second connection node N _B and receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd . Amplify the car. Here, the second connection node N _B may be a connection node connecting the other end of the inductor 410, one end of the charge switch 421, and one end of the discharge switch 423.

제2 보상부(450)는 전압 분압부(433)를 통해 분할된 분할전압(V_fb)과 기설정된 기준전압(V_ref)을 입력 받고, 입력된 분할전압(V_fb)과 기준전압(V_ref)의 차를 증폭할 수 있다.The second compensator 450 receives the divided voltage V _fb and the preset reference voltage V _ref through the voltage divider 433, and receives the divided voltage V _fb and the reference voltage V. _ref ) can be amplified.

합산부(460)는 제1 보상부(440)와 제2 보상부(450)의 출력신호를 합산하여 출력할 수 있다.The adder 460 may sum and output the output signals of the first compensator 440 and the second compensator 450.

비교부(470)는 합산부(460)의 출력신호(V_C)와 기설정된 톱니파 전압 신호(V_saw)를 입력 받고, 입력된 출력신호(V_C)와 톱니파 전압 신호(V_saw)를 비교하고 펄스폭 변조신호를 출력할 수 있다.The comparison unit 470 receives the output signal V _C and the preset sawtooth voltage signal V _saw of the adder 460, and compares the input output signal V _C and the sawtooth voltage signal V _saw . And a pulse width modulated signal can be output.

제어부(480)는 비교부(470)를 통해 출력된 펄스폭 변조신호를 입력 받고, 입력된 펄스폭 변조신호에 따라 충전 스위치(421)와 방전 스위치(423)에 인가되는 펄스폭을 각각 제어할 수 있다.The controller 480 receives the pulse width modulation signal output through the comparator 470 and controls the pulse widths applied to the charge switch 421 and the discharge switch 423 according to the input pulse width modulation signal. Can be.

도 4b는 도 4a에 도시된 제1 보상기(440), 제2 보상기(450) 및 합산부(460)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.FIG. 4B is a diagram illustrating a specific example of the first compensator 440, the second compensator 450, and the adder 460 illustrated in FIG. 4A.

도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 보상부(440)는 제1 저항(R1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제2 저항(R2) 및 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4B, the first compensator 440 may include a first resistor R1, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a second resistor R2, and a first transconductance amplifier. OTA1).

제1 보상부(340)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 저항(R1), 제1 커패시 터(C1), 제2 커패시터(C2), 제2 저항(R2) 및 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 3B, the first compensator 340 includes a first resistor R1, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a second resistor R2, and a first transconductance. It may include an amplifier OTA1.

제2 보상부(450)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2), 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3) 및 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 4B, the second compensator 450 may include a second transconductance amplifier OTA2, a third transconductance amplifier OTA3, and a third capacitor C3.

제3 커패시터(C3)는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 접지 사이에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)는 제3 커패시 터(C3)와 함께 적분형 보상기로서 전압 출력을 가질 수 있으며, 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)는 비례형 보상기로서 전류 출력을 가질 수 있다. 여기서 비례형 보상기의 이득은 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 트랜스컨덕턴스(Gm)과 합산부(460)의 출력 저항에 의해 결정될 수 있다.The third capacitor C3 may be connected between the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2 and ground. Accordingly, the second transconductance amplifier OTA2 may have a voltage output as an integrated compensator together with the third capacitor C3, and the third transconductance amplifier OTA3 may have a current output as a proportional compensator. Can be. The gain of the proportional compensator may be determined by the transconductance Gm of the third transconductance amplifier OTA3 and the output resistance of the adder 460.

합산부(460)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 버퍼 접속된 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)를 포함할 수 있다.The adder 460 may include a fourth transconductance OTA4 buffered, as shown in FIG. 4B.

제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)는 두 개의 입력단을 가지며, 이 중 한 입력단은 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 연결될 수 있다. 또한, 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 또 다른 입력단은 자신의 출력단 및 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 출력단과 연결될 수 있다. 여기서 합산부(460)의 출력 저항은 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 트랜스컨덕턴스(Gm)가 될 수 있다.The fourth transconductance OTA4 has two input terminals, one of which may be connected to the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2. In addition, another input terminal of the fourth transconductance OTA4 may be connected to an output terminal of the fourth transconductance OTA4 and an output terminal of the third transconductance amplifier OTA3. Here, the output resistance of the adder 460 may be the transconductance Gm of the fourth transconductance OTA4.

한편, 버퍼 접속된 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)는 트랜지스터의 소오스 팔로워(source follower) 구조로 대체할 수 있다.Meanwhile, the buffered fourth transconductance OTA4 may be replaced with a source follower structure of the transistor.

제1 보상부(440)은 제2 연결노드(N_B)의 스위칭 전압(V_SW)을 입력으로 받아 직류/직류 변환기의 과도 응답 특성을 담당하는 역할을 하며, 제2 보상부(450)는 출력전압의 정상 상태 특성을 담당하는 역할을 하게 된다. 합산부(460)는 제1 보상부(440)와 제2 보상부(450)의 출력신호를 합하여 제어신호(Vc)를 생성하며, 이렇게 생성된 제어신호(Vc)는 톱니파 전압 신호(V_saw)와 비교되어 펄스폭 변조신호로 생성된다. 이렇게 생성된 펄스폭 변조신호는 제어부(480)를 통해 충전 스위치(421)와 방전 스위치(423)의 펄스폭이 조절되도록 함으로써 변환기의 부귀환 제어가 이루어질 수 있도록 한다.The first compensation unit 440 is the second connecting node receives as an input the switched voltage (V _SW) of (N _B) serves to charge the transient response characteristics of the DC / DC converter, and the second compensation unit 450 It is responsible for the steady-state characteristics of the output voltage. The adder 460 adds the output signals of the first compensator 440 and the second compensator 450 to generate a control signal Vc. The generated control signal Vc is a sawtooth voltage signal V _saw. ) Is generated as a pulse width modulated signal. The pulse width modulated signal generated as described above allows the pulse widths of the charge switch 421 and the discharge switch 423 to be adjusted through the controller 480 so that negative feedback control of the converter can be performed.

[포워드 직류/직류 변환기][Forward DC / DC Converter]

도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 포워드 직류/직류 변환기를 나타낸 도면이다.5A illustrates a forward DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 포워드 직류/직류 변환기는 1차측 인덕터(510a), 2차측 인덕터(510b), 제1 충전 스위치(521), 제2 충전 스위치(523), 방전 스위치(525), 정류 인덕터(530), 전압 분압부(543), 제1 보상부(550), 제2 보상부(560), 합산부(570), 비교부(580) 및, 제어부(590)를포함한다.Referring to FIG. 5A, a forward DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention may include a primary side inductor 510a, a secondary side inductor 510b, a first charge switch 521, and a second charge switch 523. , Discharge switch 525, rectifier inductor 530, voltage divider 543, first compensator 550, second compensator 560, adder 570, comparator 580, and controller 590.

1차측 인덕터(510a)는 일단이 입력단(Vin)과 연결되고, 타단이 제1 충전 스위치(521)의일단과 연결될 수 있다.One end of the primary inductor 510a may be connected to an input terminal Vin, and the other end thereof may be connected to one end of the first charging switch 521.

제1 충전 스위치(521)는 일단이 1차측 인덕터(510a)의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결될 수 있다.One end of the first charging switch 521 may be connected to the other end of the primary inductor 510a and the other end thereof may be connected to the ground.

2차측 인덕터(510b)는 1차측 인덕터(510a)로부터 인버터 전압을 전달 받을 수 있도록 1차측 인덕터(510a)와 자기 결합되어 있다. 또한, 2차측 인덕터(510b)의 일단은 제2 충전 스위치(525)의 일단과 연결되며, 타단은 접지와 연결될 수 있다.The secondary inductor 510b is magnetically coupled to the primary inductor 510a to receive the inverter voltage from the primary inductor 510a. In addition, one end of the secondary inductor 510b may be connected to one end of the second charging switch 525, and the other end thereof may be connected to ground.

제2 충전 스위치(523)는 일단이 2차측 인덕터(523)의 일단과 연결되며, 타단이 방전 스위치(525)의 일단과 연결될 수 있다.One end of the second charge switch 523 may be connected to one end of the secondary inductor 523, and the other end thereof may be connected to one end of the discharge switch 525.

방전 스위치(525)는 일단이 제2 충전 스위치(523)의 타단과 연결되며, 타단 이 접지와 연결될 수 있다.One end of the discharge switch 525 may be connected to the other end of the second charge switch 523, and the other end thereof may be connected to the ground.

제1 충전 스위치(521), 제2 충전 스위치(523)와 방전 스위치(525)로는 일반적인 스위칭 소자를 사용할 수 있으며, 직류/직류 변환기의 부하 전류가 큰 경우에는 제2 충전 스위치(523)와 방전 스위치(423)를 쇼트키 다이오드로 사용하는 것이 바람직하다.As the first charging switch 521, the second charging switch 523, and the discharge switch 525, a general switching element may be used. When the load current of the DC / DC converter is large, the second charging switch 523 and the discharge are discharged. It is preferable to use the switch 423 as a Schottky diode.

정류 인덕터(530)는 일단이 제1 연결노드(N_A)와 연결되고, 타단이 출력단(Vout)과 연결될 수 있다. 여기서 제1 연결노드(N_A)는 제2 충전 스위치(523)의 타단, 방전 스위치(525)의 일단을 연결하는 연결노드 일 수 있다.One end of the rectifier inductor 530 may be connected to the first connection node N _A , and the other end thereof may be connected to the output terminal Vout. The first connection node N _A may be a connection node that connects the other end of the second charge switch 523 and one end of the discharge switch 525.

제1 충전 스위치(521)가 턴 온 되는 경우, 1차측 인덕터(510a)에서 2차측 인덕터(510b)로 인버터 전압이 전달될 수 있다. 이때, 제2 충전 스위치(523)가 턴 온 되면, 2차측 인덕터(510b)로 전달된 인버터 전압은 정류 인덕터(530)에 충전될 수 있다.When the first charging switch 521 is turned on, an inverter voltage may be transferred from the primary inductor 510a to the secondary inductor 510b. In this case, when the second charging switch 523 is turned on, the inverter voltage transferred to the secondary inductor 510b may be charged in the rectifier inductor 530.

또한, 제1 충전 스위치(521)와 제2 충전 스위치(523)가 턴 오프 되면, 방전 스위치(525)는 턴 온 되며, 이와 같이 방전 스위치(525)가 턴 온 되는 경우, 정류 인덕터(530)에 충전된 에너지는 출력단(Vout)을 통해 출력될 수 있다.In addition, when the first charge switch 521 and the second charge switch 523 are turned off, the discharge switch 525 is turned on. When the discharge switch 525 is turned on, the rectifier inductor 530 is turned on. The energy charged in the may be output through the output terminal (Vout).

전압 분압부(543)는 제2 연결노드(N_B)와 접지 사이에 연결되고, 출력단(Vout)의 출력전압을 분할할 수 있다. 여기서 제2 연결노드(N_B)는 정류 인덕터(530)의 타단과 출력단(Vout)을 연결하는 연결노드 일 수 있다.The voltage divider 543 is connected between the second connection node N _B and the ground, and divides the output voltage of the output terminal Vout. The second connection node N _B may be a connection node connecting the other end of the rectifying inductor 530 and the output terminal Vout.

제1 보상부(550)는 제1 연결노드(N_A)의 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)을 입력 받고, 입력된 스위칭 전압(V_SW)과 접지 전압(V_gnd)의 차를 증폭할 수 있다.The first compensator 550 receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd of the first connection node N _A , and receives the switching voltage V _SW and the ground voltage V _gnd . Amplify the car.

제2 보상부(560)는 전압 분압부(543)를 통해 분할된 분할전압(V_fb)과 기설정된 기준전압(V_ref)을 입력 받고, 입력된 분할전압(V_fb)과 기준전압(V_ref)의 차를 증폭할 수 있다.The second compensator 560 receives the divided voltage V _fb and the predetermined reference voltage V _ref through the voltage divider 543, and receives the input divided voltage V _fb and the reference voltage V. _ref ) can be amplified.

합산부(570)는 제1 보상부(550)와 제2 보상부(560)의 출력신호를 합산하여 출력할 수 있다.The adder 570 may sum and output the output signals of the first compensator 550 and the second compensator 560.

비교부(580)는 합산부(570)의 출력신호(V_C)와 기설정된 톱니파 전압 신호(V_saw)를 입력 받고, 입력된 출력신호(V_C)와 톱니파 전압 신호(V_saw)을 비교하고, 비교 결과에 따른 펄스폭 변조신호를 출력할 수 있다.The comparison unit 580 receives the output signal V _C and the preset sawtooth voltage signal V _saw of the adder 570, and compares the input output signal V _C and the sawtooth voltage signal V _saw . In addition, the pulse width modulated signal according to the comparison result can be output.

제어부(590)는 비교부(580)를 통해 출력된 펄스폭 변조신호를 입력 받고, 입력된 펄스폭 변조신호에 따라 제1 충전 스위치(521), 제2 충전 스위치(523) 및 방전 스위치(525)에 인가되는 각각 펄스폭을 제어할 수 있다.The controller 590 receives the pulse width modulated signal output through the comparator 580, and according to the input pulse width modulated signal, the first charge switch 521, the second charge switch 523, and the discharge switch 525. Each pulse width to be applied to can be controlled.

도 5b는 도 5a에 도시된 제1 보상부(550), 제2 보상부(560) 및 합산부(570)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.FIG. 5B is a diagram illustrating a specific example of the first compensator 550, the second compensator 560, and the adder 570 illustrated in FIG. 5A.

제1 보상부(550)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 저항(R1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제2 저항(R2) 및 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA1)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 5B, the first compensator 550 may include a first resistor R1, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a second resistor R2, and a first transconductance amplifier. OTA1).

제1 저항(R1)과 제1 커패시터(C1)는 제1 연결노드(N_A)와 접지 사이에 직렬연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 저항(R1)의 일단은 제1 연결노드(N_A)와 연결되며, 제1 저항(R1)의 타단은 제1 커패시터(C1)의 일단과 연결되며, 제1 커패시터(C1)의 타단은 접지와 연결될 수 있다.The first resistor R1 and the first capacitor C1 may be connected in series between the first connection node N _A and the ground. More specifically, one end of the first resistor R1 is connected to the first connection node N _A , the other end of the first resistor R1 is connected to one end of the first capacitor C1, and the first capacitor ( The other end of C1) may be connected to ground.

제2 보상부(560)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2), 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3) 및 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 5B, the second compensator 560 may include a second transconductance amplifier OTA2, a third transconductance amplifier OTA3, and a third capacitor C3.

제3 커패시터(C3)는 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 접지 사이에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)는 제3 커패시터(C3)와 함께 적분형 보상기로서 전압 출력을 가질 수 있으며, 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)는 비례형 보상기로서 전류 출력을 가질 수 있다. 여기서 비례형 보상기의 이득은 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 트랜스컨덕턴스(Gm)과 합산부(460)의 출력 저항에 의해 결정될 수 있다.The third capacitor C3 may be connected between the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2 and ground. Accordingly, the second transconductance amplifier OTA2 may have a voltage output as an integrated compensator together with the third capacitor C3, and the third transconductance amplifier OTA3 may have a current output as a proportional compensator. . The gain of the proportional compensator may be determined by the transconductance Gm of the third transconductance amplifier OTA3 and the output resistance of the adder 460.

합산부(570)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 버퍼 접속된 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)를 포함할 수 있다.The adder 570 may include a fourth transconductance OTA4 buffered, as shown in FIG. 5B.

제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)는 두 개의 입력단을 가지며, 이 중 한 입력단은 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA2)의 출력단과 연결될 수 있다. 또한, 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 또 다른 입력단은 자신의 출력단 및 제3 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA3)의 출력단과 연결될 수 있다. 여기서 합산부(570)의 출력 저항은 제4 트랜스컨덕턴스(OTA4)의 트랜스컨덕턴스(Gm)가 될 수 있다.The fourth transconductance OTA4 has two input terminals, one of which may be connected to the output terminal of the second transconductance amplifier OTA2. In addition, another input terminal of the fourth transconductance OTA4 may be connected to an output terminal of the fourth transconductance OTA4 and an output terminal of the third transconductance amplifier OTA3. In this case, the output resistance of the adder 570 may be the transconductance Gm of the fourth transconductance OTA4.

제1 보상부(5500)은 제1 연결노드(N_A)의 스위칭 전압(V_SW)을 입력으로 받아 직류/직류 변환기의 과도 응답 특성을 담당하는 역할을 하며, 제2 보상부(560)는 출력전압의 정상 상태 특성을 담당하는 역할을 하게 된다. 합산부(570)는 제1 보상부(550)와 제2 보상부(560)의 출력신호를 합하여 제어신호(Vc)를 생성하며, 이렇게 생성된 제어신호(Vc)는 톱니파 전압 신호(V_saw)와 비교되어 펄스폭 변조신호로 생성된다. 이렇게 생성된 펄스폭 변조신호는 제어부(590)를 통해 제1 충전 스위치(521), 제2 충전 스위치(523) 및 방전 스위치(525)의 펄스폭이 조절되도록 함으로써 변환기의 부귀환 제어가 이루어질 수 있도록 한다.The first compensator 5500 receives the switching voltage V _SW of the first connection node N _A as an input and is responsible for the transient response characteristic of the DC / DC converter. It is responsible for the steady-state characteristics of the output voltage. The adder 570 adds the output signals of the first compensator 550 and the second compensator 560 to generate a control signal Vc. The generated control signal Vc is a sawtooth voltage signal V _saw. ) Is generated as a pulse width modulated signal. The pulse width modulated signal generated as described above may be controlled by the control unit 590 so that the pulse widths of the first charge switch 521, the second charge switch 523, and the discharge switch 525 may be adjusted to control the negative feedback of the converter. Make sure

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 종래의 전압 모드 직류/직류 변환기를나타낸 도면.1 shows a conventional voltage mode DC / DC converter.

도 2는 종래의 전류 모드 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.2 shows a conventional current mode DC / DC converter.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강압형 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.3A is a diagram showing a step-down DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강압형 직류/직류 변환기의 제1 보상부, 제2 보상부 및 합산부의 구체적인 예를 나타낸 도면.3B is a view showing specific examples of the first compensator, the second compensator, and the adder of the step-down DC / DC converter according to the first embodiment of the present invention;

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 승압형 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.4A is a diagram illustrating a boost type DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 승압형 직류/직류 변환기의 제1 보상부, 제2 보상부 및 합산부의 구체적인 예를 나타낸 도면.4B is a view illustrating specific examples of the first compensator, the second compensator, and the adder of the boost type DC / DC converter according to the second embodiment of the present invention;

도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 포워드 직류/직류 변환기를 나타낸 도면.5A shows a forward DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 포워드 직류/직류 변환기의 제1 보상부, 제2 보상부 및 합산부의 구체적인 예를 나타낸 도면.FIG. 5B is a view showing specific examples of the first compensator, the second compensator, and the adder of the forward DC / DC converter according to the third embodiment of the present invention; FIG.

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

310, 410: 인덕터310, 410: inductor

320, 420, 520: 스위치부320, 420, 520: switch section

333, 433, 543: 전압 분압부333, 433, 543: voltage divider

340, 440, 550: 제1 보상부340, 440, and 550: first compensation unit

350, 450, 560: 제2 보상부350, 450, 560: second compensation unit

360, 460, 570: 합산부360, 460, 570: totalizer

370, 470: 비교부370, 470: comparison

380, 480, 590: 제어부380, 480, 590: control unit

510a: 1차측 인덕터510a: primary side inductor

510b: 2차측 인덕터510b: secondary inductor

530: 정류 인덕터530: rectified inductor

Claims

Inductors;

A charge switch having one end connected to an input terminal and the other end connected to one end of the inductor;

A discharge switch having one end connected to one end of the inductor and the other end connected to ground;

A voltage divider connected between the first connection node connecting the other end of the inductor and the output terminal and the ground, and dividing an output voltage of the output terminal;

A first compensator configured to amplify a difference between a switching voltage and a ground voltage of a second connection node connecting the other end of the charging switch, one end of the discharge switch, and one end of the inductor;

A second compensator configured to amplify a difference between the divided voltage divided by the voltage divider and a predetermined reference voltage;

An adder configured to add output signals of the first compensator and the second compensator;

A comparison unit comparing the output signal of the summing unit with a preset sawtooth voltage signal and outputting a pulse width modulation signal; And

A controller configured to control operations of the charge switch and the discharge switch according to a pulse width modulation signal output through the comparison unit;

Step-down DC / DC converter comprising a.

The method of claim 1,

The first compensation unit,

A first resistor having one end connected to the second connection node;

A first capacitor having one end connected to the other end of the first resistor and the other end connected to the ground;

A second capacitor having one end connected to one end of the first capacitor;

A second resistor connected between the other end of the second capacitor and ground; and

A step-down DC / DC converter comprising a first transconductance amplifier for converting a voltage across the second resistor into a current.

The method of claim 2,

The second compensator,

A second transconductance amplifier and a third transconductance amplifier receiving the divided voltage and the reference voltage, respectively; And

And a third capacitor connected between the output terminal of the second transconductance amplifier and ground.

The method of claim 3,

The adder,

A fourth transconductance amplifier,

One of the input terminals of the fourth transconductance is connected to the output terminal of the second transconductance amplifier,

Another one of the input terminal of the fourth transconductance is connected to its output terminal,

A step-down DC / DC converter, the output terminal of the fourth transconductance is connected to the output terminal of the first transconductance amplifier and the third transconductance amplifier.

An inductor once connected to the input terminal;

A charge switch having one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to ground;

A discharge switch having one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to the output end;

A voltage divider connected between the other end of the discharge switch and the output terminal connecting the output terminal and the ground, and dividing an output voltage of the output terminal;

A first compensator configured to amplify a difference between a switching voltage and a ground voltage of a second connection node connecting the other end of the inductor, one end of the charging switch and one end of the discharge switch;

Step-up DC / DC converter comprising a.

The method of claim 5,

The first compensation unit,

A first resistor having one end connected to the second connection node;

A second capacitor having one end connected to one end of the first capacitor;

And a first transconductance amplifier for converting the voltage across the second resistor into a current.

The method of claim 6,

The second compensator,

The method of claim 7, wherein

The adder,

A fourth transconductance amplifier,

A step-up DC / DC converter connected to an output terminal of the fourth transconductance amplifier and an output terminal of the first transconductance amplifier and the third transconductance amplifier.

A primary inductor having one end connected to the input terminal;

A first charging switch connected between the other end of the primary inductor and a ground;

A secondary inductor magnetically coupled to the primary inductor so as to receive an inverter voltage from the primary inductor, and one end of which is connected to ground;

A second charging switch having one end connected to the other end of the secondary inductor;

A discharge switch having one end connected to the other end of the second charge switch and the other end connected to the ground;

A rectifier inductor having one end connected to a first connection node connecting the other end of the second charge switch and one end of the discharge switch, and the other end connected to an output end;

A voltage divider connected between the other end of the rectifier inductor and the output terminal and a ground and dividing an output voltage of the output terminal;

A first compensator configured to amplify a difference between a switching voltage of the first connection node and a ground voltage;

A control unit controlling an operation of the first charging switch, the second charging switch, and the discharge switch according to a pulse width modulation signal output through the comparison unit;

Forward DC / DC converter comprising a.

10. The method of claim 9,

The first compensation unit,

A first resistor having one end connected to the first connection node;

A second capacitor having one end connected to one end of the first capacitor;

The method of claim 10,

The second compensator,

And a third capacitor coupled between the output terminal of the second transconductance amplifier and ground.

The method of claim 11,

The adder,

A fourth transconductance amplifier,

And an output terminal of the fourth transconductance is connected to an output terminal of the first transconductance amplifier and the third transconductance amplifier.