KR102077860B1

KR102077860B1 - Converter and controlling method thereof

Info

Publication number: KR102077860B1
Application number: KR1020130011765A
Authority: KR
Inventors: 김동석; 나영선; 김현호
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2020-02-14
Also published as: KR20140099048A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치는 커패시터를 이용하여 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제1 변환 장치 및 상기 제1 변환 장치와 입력단과 출력단을 공유하며, 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제2 변환 장치를 포함하고, 상기 변환 장치는 상기 제1 변환 장치의 출력 전압을 기준 전압과 비교하여 비교결과에 따라 상기 제2 변환 장치의 동작을 활성화시킨다. According to an embodiment of the present invention, a converter converts an input voltage into a voltage having a predetermined size using a capacitor, and shares an input terminal and an output terminal with the first converter, and uses the inductor to input the input terminal. A second conversion device for converting a voltage into a voltage having a predetermined magnitude, wherein the conversion device compares an output voltage of the first conversion device with a reference voltage to activate an operation of the second conversion device according to a comparison result. Let's do it.

Description

Converter and its control method {CONVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 변환 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직류를 직류로 변환하는 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a converter and a control method thereof, and more particularly, to a converter for converting direct current into direct current.

반도체 칩 내에 전원회로(직류-직류 변환기)를 내장할 때 어플리케이션에 따라 가장 효율적인 타입과 그 크기를 결정한다. 특히, 모바일 용 칩의 경우에는 입력 전원 전압보다 훨씬 높은 양의 전압 혹은 음의 전압이 필요한 경우가 많으며. 통상적으로 DRAM 혹은 간단한 비 메모리 반도체에서는 승압을 위하여 캐패시터 타입의 차지 펌프 회로가 많이 사용되고 있다. When embedding a power circuit (DC-DC converter) in a semiconductor chip, the most efficient type and its size are determined by the application. In particular, in the case of a mobile chip, a positive voltage or a negative voltage much higher than the input power supply voltage is often required. In general, capacitor type charge pump circuits are commonly used for boosting in DRAMs or simple non-memory semiconductors.

차지 펌프 회로는 외장 커패시터의 개수를 줄이기 위해 커패시터를 공유하여 원하는 전압을 출력할 수 있다. 그러나 최근에 모바일 기기가 처리해야 하는 일의 양이 많아지는 추세에 따라 모바일 용 칩에서도 고 부하를 요구하게 되었고 그 특성상 고효율을 지향하여야 한다. 실제 차지 펌프 회로에서 목표 전압까지 승압하였다 하더라도 스위치 내부 저항이 크면 내부적인 전력 손실이 일어나 출력전압이 떨어지며, 떨어지지 않는다 하더라도 높은 효율의 구동이 힘들게 된다. 즉, 모바일 용 칩이 처리 해야 하는 일의 양이 많아 지면서 높은 전류가 요구되어 내부 스위치의 크기가 증가해야 하는데, 내부 스위치 크기를 키우는 것은 한계에 다다르게 되었다. 스위치 사이즈로 인한 전체 칩 사이즈의 증가는 제작 비용과 직결되기 때문이다.The charge pump circuit can share the capacitor to output the desired voltage to reduce the number of external capacitors. However, as the amount of work that mobile devices have to deal with in recent years has increased, high loads have been required in mobile chips, and their characteristics should be highly efficient. Even if the voltage is raised to the target voltage in the actual charge pump circuit, if the internal resistance of the switch is large, an internal power loss occurs, which causes the output voltage to drop. In other words, as the amount of work that a mobile chip has to deal with increases, high current is required and the size of the internal switch must be increased, and the size of the internal switch has reached its limit. This is because the increase in total chip size due to the switch size is directly related to the manufacturing cost.

따라서, 칩 사이즈를 줄이면서도, 높은 부하를 구동하기 위한 인덕터 타입의 직류 직류 변환기가 등장하였다. Accordingly, an inductor type direct current direct current (DC) converter for driving high loads while reducing chip size has emerged.

그러나, 인덕터 타입의 직류 직류 변환기는 경 부하 상태에서 효율이 떨어지며, 인덕터로 인한 저항 손실 및 스위칭 소자로 인한 스위칭 손실의 문제를 안고 있다.However, inductor-type DC-DC converters are less efficient at light loads and suffer from problems of resistive losses due to inductors and switching losses due to switching elements.

본 발명은 부하의 상태에 따라 출력 전압을 변환하여 높은 변환 효율과 스위칭 소자로 인한 스위칭 손실을 감소시킬 수 있는 변환 장치 및 그 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a converter and a control method thereof capable of reducing output loss due to high conversion efficiency and switching element by converting an output voltage according to a load state.

본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치는 커패시터를 이용하여 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제1 변환 장치 및 상기 제1 변환 장치와 입력단과 출력단을 공유하며, 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제2 변환 장치를 포함하고, 상기 변환 장치는 상기 제1 변환 장치의 출력 전압을 기준 전압과 비교하여 비교결과에 따라 상기 제2 변환 장치의 동작을 활성화시킨다.According to an embodiment of the present invention, a converter converts an input voltage into a voltage having a predetermined size using a capacitor, and shares an input terminal and an output terminal with the first converter, and uses the inductor to input the input terminal. A second conversion device for converting a voltage into a voltage having a predetermined magnitude, wherein the conversion device compares an output voltage of the first conversion device with a reference voltage to activate an operation of the second conversion device according to a comparison result. Let's do it.

상기 변환 장치는 상기 출력 전압이 상기 기준 전압보다 작거나 같은 경우, 상기 제2 변환 장치를 활성화시키고, 상기 출력 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우, 상기 제2 변환 장치를 비활성화시킬 수 있다.The converter may activate the second converter when the output voltage is less than or equal to the reference voltage, and deactivate the second converter when the output voltage is greater than the reference voltage.

상기 변환 장치는 상기 출력 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우, 상기 제2 변환 장치를 활성화시킬 수 있다.The conversion device may activate the second conversion device when the output voltage is less than the reference voltage.

상기 제1 변환 장치는 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 스위치를 통해 상기 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 전압 변환부와 상기 전압 변환부에서 변환된 전압을 부하에 제공하는 전압 제공부를 포함할 수 있다.The first converting apparatus may include a voltage converting unit converting the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude through at least one capacitor and at least one switch, and a voltage providing unit supplying a voltage converted by the voltage converting unit to a load. Can be.

상기 제2 변환 장치는 상기 입력 전압을 이용하여 전류를 출력하는 인덕터와The second converter is an inductor for outputting a current using the input voltage;

상기 인덕터에서 출력된 전류를 부하에 제공 또는 차단하는 전류 스위치와 상기 전류 스위치에 주기적인 펄스 주파수 신호를 제공하는 펄스 신호 인가부를 포함할 수 있다.It may include a current switch for providing or blocking the current output from the inductor to the load and a pulse signal applying unit for providing a periodic pulse frequency signal to the current switch.

상기 제1 변환 장치와 상기 제2 변환 장치는 부하에 전압을 제공하는 출력 커패시터를 공유할 수 있다.The first and second converters may share an output capacitor that provides a voltage to a load.

상기 기준 전압은 상기 변환 장치의 출력에 연결된 부하가 정상적으로 동작하기 위해 필요한 최소한의 전압일 수 있다.The reference voltage may be a minimum voltage necessary for the load connected to the output of the converter to operate normally.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 변환 장치는 용량성 소자를 이용하여 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제1 변환 장치 및 상기 제1 변환 장치와 입력단과 출력단을 공유하며, 유도성 소자를 이용하여 상기 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하는 제2 변환 장치를 포함하고, 상기 변환 장치는 상기 변환 장치의 출력에 연결된 부하의 상태에 따라 상기 제1 변환 장치 및 상기 제2 변환 장치의 동작을 활성화시킨다.In accordance with still another aspect of the present invention, a conversion device includes a first conversion device for converting an input voltage into a voltage having a predetermined size using a capacitive element, and share an input terminal and an output terminal with the first conversion device. A second conversion device for converting the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude using an element, wherein the conversion device includes the first conversion device and the second conversion device according to a state of a load connected to an output of the conversion device. Activate the operation of the converter.

상기 변환 장치는 상기 부하의 상태가 경 부하 상태인 경우, 상기 제1 변환 장치를 활성화시키고, 상기 제2 변환 장치는 비활성화시키며, 상기 부하의 상태가 고 부하 상태인 경우, 상기 제1 변환 장치 및 상기 제2 변환 장치를 동시에 활성화시킬 수 있다.The conversion device activates the first conversion device when the state of the load is a light load state, deactivates the second conversion device, and deactivates the first conversion device when the state of the load is a high load state. The second conversion device can be activated at the same time.

상기 변환 장치는 상기 부하의 상태가 고 부하 상태인 경우, 상기 제2 변환 장치를 활성화시켜 상기 변환 장치의 출력 전압을 기준 전압과 같거나 크게 유지시킬 수 있다.When the state of the load is a high load state, the conversion device may activate the second conversion device to maintain the output voltage of the conversion device equal to or greater than the reference voltage.

상기 제1 변환 장치는 상기 입력 전압을 전하 펌핑을 통해 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하며, 상기 제2 변환 장치는 상기 입력 전압을 펄스 주파수 변조 방식에 의해 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환할 수 있다.The first converter converts the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude through charge pumping, and the second converter converts the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude by a pulse frequency modulation method. have.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 변환 장치의 제어 방법은 커패시터를 이용하여 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하여 출력하는 제1 변환 장치를 활성화시키는 단계와 상기 제1 변환 장치에서 출력된 출력 전압을 확인하는 단계 및 상기 출력 전압이 기준 전압보다 작은 경우, 인덕터를 이용하여 상기 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하여 출력하는 제2 변환 장치를 활성화시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 변환 장치와 상기 제2 변환 장치는 입력단 및 출력단을 공유한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a conversion device, the method comprising: activating a first conversion device converting an input voltage into a voltage having a predetermined magnitude by using a capacitor and outputting the voltage from the first conversion device; Identifying an output voltage and activating a second conversion device for converting the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude by using an inductor if the output voltage is smaller than a reference voltage. The first converter and the second converter share an input stage and an output stage.

상기 변환 장치의 제어 방법은 상기 제2 변환 장치를 활성화 동작 후, 상기 출력 전압이 기준 전압보다 같거나 큰 경우, 상기 제2 변환 장치를 비활성화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The control method of the converter may further include deactivating the second converter when the output voltage is equal to or greater than a reference voltage after the activating operation of the second converter.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 부하의 상태에 따라 변환 장치의 동작을 제어하여 부하에 공급하는 전력의 효율을 향상시킬 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the efficiency of the power supplied to the load may be improved by controlling the operation of the converter according to the state of the load.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 부하의 상태에 따라 차지 펌핑부와 펄스 변조부를 선택적 또는 동시에 활성화시켜 높은 변환 효율을 얻을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, high conversion efficiency may be obtained by selectively or simultaneously activating the charge pumping unit and the pulse modulating unit according to the load state.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 장치의 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차지 펑핌부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차지 펌핑부가 입력 전압을 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 변조부의 상세 구성을 설명하기 위한도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치의 상세 구성도 이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치의 스위칭 횟수를 감소시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예인 변환 장치를 사용한 경우, 부하의 상태에 따라 출력 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
다음으로 도 9는 부하 레귤레이션을 비교하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the detailed configuration of the charge puncture portion according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a process of converting the input voltage of the charge pumping unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing a detailed configuration of a pulse modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a detailed block diagram of a converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a control method of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a process of reducing the number of switching of the conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a change in the output voltage in accordance with the state of the load when using the converter device according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for comparing load regulation.

이하, 본 발명과 관련된 변환 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the converter which concerns on this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles.

본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 외부에서 인가된 직류 전압을 승압 또는 강압 하는 변환 장치로서, 반도체의 IC 칩, 특히, 모바일 기기의 칩 등에 내장될 수 있다.The converter 10 according to an embodiment of the present invention is a converter for boosting or stepping down a DC voltage applied from the outside, and may be embedded in an IC chip of a semiconductor, in particular, a chip of a mobile device.

다음으로, 도 1 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)의 구성에 대해 상세히 설명한다.Next, a configuration of the converter 10 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변환 장치(10)의 블록도이다.1 is a block diagram of a converter 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 차지 펑핌부(100) 및 펄스 변조부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the converter 10 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a charge puncturing unit 100 and a pulse modulating unit 200.

차지 펑핌부(100)는 하나 이상의 커패시터를 통해 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 출력 전압으로 변환할 수 있는 커패시터 타입의 직류 직류 변환기이고, 펄스 변조부(200)는 하나 이상의 인덕터를 통해 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 출력 전압으로 변환할 수 있는 인덕터 타입의 직류 직류 변환기일 수 있다. The charge puncturing unit 100 is a capacitor-type direct current DC converter capable of converting an input voltage into an output voltage having a predetermined size through one or more capacitors, and the pulse modulator 200 converts the input voltage through one or more inductors. It may be an inductor type direct current DC converter capable of converting to an output voltage having a predetermined size.

변환 장치(10)는 변환 장치(10)로부터 전력을 제공받는 부하의 상태에 따라차지 펑핌부(100)와 펄스 변조부(200)를 선택적으로 동작시킬 수 있다. 일 실시 예에서 변환 장치(10)는 경 부하 상태에서 차지 펑핌부(100)를 활성화시키고, 펄스 변조부(200)를 비활성화시켜 부하에 전력을 제공할 수 있고, 고 부하 상태에서 차지 펑핌부(100)와 펄스 변조부(200)를 동시에 활성화시킬 수 있다.The converter 10 may selectively operate the charging funnel 100 and the pulse modulator 200 according to a state of a load supplied with power from the converter 10. In one embodiment, the converter 10 may activate the charge puncturing unit 100 in a light load state and may deactivate the pulse modulator 200 to provide power to the load, and in a high load state, 100 and the pulse modulator 200 may be activated at the same time.

차지 펑핌부(100) 및 펄스 변조부(200)의 구성 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.The configuration and operation of the charge puncturing unit 100 and the pulse modulation unit 200 will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

먼저, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차지 펑핌부(100)의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.First, Figure 2 is a view for explaining the detailed configuration of the charge puncture portion 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차지 펑핌부(100)는 전압 변환부(110), 전압 제공부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the charge puncturing unit 100 according to the embodiment of the present invention may include a voltage converter 110, a voltage provider 120, and a controller 130.

전압 변환부(110)는 전하 충전부(111) 및 스위치부(113)를 포함할 수 있다. The voltage converter 110 may include a charge charger 111 and a switch 113.

전압 변환부(110)는 외부에서 인가된 입력 전압(Vin)의 크기를 변환하여 소정 크기를 갖는 전압으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 전압 변환부(110)는 입력 전압(Vin)을 소정의 크기를 갖는 양의 전압(4Vin) 또는 음의 전압(-3Vin)으로 변환할 수 있다. The voltage converter 110 may convert a magnitude of an input voltage Vin applied from the outside into a voltage having a predetermined magnitude. In detail, the voltage converter 110 may convert the input voltage Vin into a positive voltage 4Vin or a negative voltage-3Vin having a predetermined magnitude.

전압 변환부(110)는 하나 이상의 커패시터를 포함하는 전하 충전부(111)와 하나 이상의 스위치를 포함하는 스위치부(113)의 동작을 통해 입력 전압(Vin)을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참고하여 설명한다. 또한, 도 2의 전압 변환부(110)는 3개의 커패시터를 예로 들어 설명하고 있으나, 이는 예시에 불과하다.The voltage converter 110 may convert the input voltage Vin into a voltage having a predetermined size through an operation of the charge charger 111 including one or more capacitors and the switch 113 including one or more switches. have. This will be described with reference to FIG. 3. In addition, the voltage converter 110 of FIG. 2 illustrates three capacitors as an example, but this is only an example.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차지 펌핑부가 입력 전압을 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a process of converting an input voltage by a charge pumping unit according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 외부에서 입력 전압(Vin)이 인가되면, 스위치부(113)의 스위치(SW1, SW2)는 단락되어 커패시터(C1)에는 Q1(Q1=Vin X C1)만큼의 전하량이 충전될 수 있다. 이 때, 스위치(SW3, SW4)는 개방되어 있다. Q1의 전하량이 커패시터(C1)에 충전된 상태에서 스위치(SW1, SW2)가 개방되고, 스위치(SW3,SW4)가 단락되면, 입력 전압(Vin)에 의해 Q1만큼의 전하가 또 커패시터에 충전되어, 결과적으로 출력 전압(Vout)은 2Vin으로 2배만큼 조절되어 변환될 수 있다.Referring to FIG. 3, when an input voltage Vin is applied from the outside, the switches SW1 and SW2 of the switch unit 113 are short-circuited to charge the capacitor C1 with the amount of charge Q1 (Q1 = Vin X C1). Can be. At this time, the switches SW3 and SW4 are open. When the switches SW1 and SW2 are opened while the charge amount of Q1 is charged to the capacitor C1, and the switches SW3 and SW4 are shorted, the charge as much as Q1 is charged to the capacitor by the input voltage Vin. As a result, the output voltage Vout may be adjusted by twice as much as 2Vin.

여기서는, 하나의 커패시터만을 예로 들어 설명하였으나, 전압 변환부(110)는하나 이상의 커패시터의 활용을 통해 입력 전압을 증폭된 양의 전압 또는 음의 전압으로 변환할 수 있다.Here, although only one capacitor has been described as an example, the voltage converter 110 may convert the input voltage into an amplified positive or negative voltage through the use of one or more capacitors.

다시 도 2를 설명한다.2 will be described again.

전압 제공부(120)는 전압 변환부(110)로부터 변환된 전압을 부하에 제공할 수 있다. 전압 제공부(120)는 전압 변환부(110)로부터 제공받은 전하를 출력 커패시터(Cout1, Cout2)를 통해 부하에 제공할 수 있다. The voltage provider 120 may provide a voltage converted from the voltage converter 110 to the load. The voltage provider 120 may provide a charge provided from the voltage converter 110 to the load through the output capacitors Cout1 and Cout2.

제어부(130)는 차지 펑핌부(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(130)는 전압 변환부(110)가 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하도록 스위치부(120)의 동작을 제어할 수 있다.The controller 130 may control the overall operation of the charge filling unit 100. In particular, the controller 130 may control the operation of the switch unit 120 so that the voltage converter 110 converts the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude.

다음으로, 도 4를 설명한다.Next, FIG. 4 is demonstrated.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 변조부의 상세 구성을 설명하기 위한도면이다.4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a pulse modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 펄스 변조부(200)는 인덕터(L1), 전류 스위치(210), 펄스 신호 인가부(220), 다이오드(D1), 출력 커패시터(Cout) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.4, the pulse modulator 200 may include an inductor L1, a current switch 210, a pulse signal applying unit 220, a diode D1, an output capacitor Cout, and a controller 230. Can be.

인덕터(L1)의 일단은 입력 전압(Vin)이 인가되는 입력단 연결되고, 타단은 전류 스위치(210)의 드레인 전극에 연결된다.One end of the inductor L1 is connected to the input terminal to which the input voltage Vin is applied, and the other end is connected to the drain electrode of the current switch 210.

전류 스위치(210)의 게이트 전극은 펄스 신호 인가부(220)의 출력단에 연결되고, 소스 전극은 그라운드에 연결된다.The gate electrode of the current switch 210 is connected to the output terminal of the pulse signal applying unit 220, and the source electrode is connected to the ground.

다이오드(D1)의 애노드 전극은 전류 스위치(210)의 드레인 전극에 연결되고, 캐소드 전극은 출력 커패시터(Cout)의 일단에 연결된다.The anode electrode of the diode D1 is connected to the drain electrode of the current switch 210, and the cathode electrode is connected to one end of the output capacitor Cout.

출력 커패시터(Cout)의 일단은 다이오드(D1)의 캐소드 전극에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된다.One end of the output capacitor Cout is connected to the cathode electrode of the diode D1, and the other end is connected to ground.

인덕터(L1)는 입력 전압(Vin)을 통해 흐르는 전류에 대응하는 에너지를 저장할 수 있고, 인덕터(L1)에 저장된 에너지는 다이오드(D1)를 통해 출력 커패시터(Cout)로 전달될 수 있다.The inductor L1 may store energy corresponding to a current flowing through the input voltage Vin, and the energy stored in the inductor L1 may be transferred to the output capacitor Cout through the diode D1.

전류 스위치(210)는 온/오프 동작을 통해 인덕터(L1)에 흐르는 전류를 출력 커패시터(Cout)로 흘려 보내거나, 그라운드로 흘려 보낼 수 있다. 구체적으로, 전류 스위치(210)가 턴 오프 되면, 인덕터(L1)에서 출력된 전류는 그라운드로 향할 수 있고, 전류 스위치(210)가 턴 온되면, 인덕터(L1)에서 출력된 전류는 다이오드(D1)통해 출력 커패시터(Cout)로 향할 수 있다. 전류 스위치(210)의 스위칭 동작을 통해 인덕터(L1)에 저장된 에너지는 주기적으로 출력 커패시터(Cout)로 전달될 수 있고, 입력 전압(Vin)은 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환되어 출력될 수 있다.The current switch 210 may flow a current flowing through the inductor L1 to the output capacitor Cout through an on / off operation, or to the ground. Specifically, when the current switch 210 is turned off, the current output from the inductor L1 may be turned to ground, and if the current switch 210 is turned on, the current output from the inductor L1 is the diode D1. To the output capacitor Cout. Energy stored in the inductor L1 may be periodically transmitted to the output capacitor Cout through the switching operation of the current switch 210, and the input voltage Vin may be converted into a voltage having a predetermined size and output. .

전류 스위치(210)는 트랜지스터로 구현될 수 있고, 특히 전류 스위치(210)는 N-채널 또는 P-채널 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(n-channel or P-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, NMOSFET or PMOSFET)일 수 있으나 동일한 작용을 할 수 있는 다른 소자로 대체될 수 있다.The current switch 210 may be implemented as a transistor, and in particular, the current switch 210 may be an N-channel or P-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor. NMOSFETs or PMOSFETs), but may be replaced by other devices capable of the same function.

펄스 신호 인가부(220)는 전류 스위치(210)에 주기적으로 펄스 신호를 인가하여 전류 스위치(210)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서 펄스 신호는 펄스 폭 변조 방식의(PWM: Pulse Width Modulation) 신호 또는 펄스 주파수 변조(PFM: Pulse Frequency Modulation) 방식의 신호 중 어느 하나일 수 있다. The pulse signal applying unit 220 may control the switching operation of the current switch 210 by periodically applying a pulse signal to the current switch 210. In one embodiment, the pulse signal may be any one of a pulse width modulation (PWM) signal and a pulse frequency modulation (PFM) signal.

다이오드(D1)는 인덕터(L1)에서 흘러나온 전류를 출력 커패시터(Cout)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.The diode D1 may serve to transfer the current flowing out of the inductor L1 to the output capacitor Cout.

출력 커패시터(C1)는 인덕터(L1)에서 흘러나온 전류를 통해 전하를 차징하여 부하에 제공할 수 있다.The output capacitor C1 charges a charge through a current flowing from the inductor L1 and provides it to the load.

다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)의 상세 구성을 도 5를 참조하여 설명한다.Next, a detailed configuration of the converter 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)의 상세 구성도 이다.5 is a detailed block diagram of a converter 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 차지 펑핌부(100) 및 펄스 변조부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the conversion device 10 according to the embodiment of the present invention may include a charge puncturing unit 100 and a pulse modulating unit 200.

도 5의 실시 예에는 출력 전압이 Vout1, Vout2임을 가정하여 2개의 펄스 변조부(200)를 사용한 실시 예이다. 제1 펄스 변조부(200a)는 NMOSFET의 전류 스위치를 포함하고, 제2 펄스 변조부(200b)는 PMOSFET의 전류 스위치를 포함한다. 제2 펄스 변조부(200b)의 구성은 전류 스위치의 구성을 제외하고, 제1 펄스 변조부(200a)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.In the embodiment of FIG. 5, two pulse modulators 200 are used on the assumption that output voltages are Vout1 and Vout2. The first pulse modulator 200a includes a current switch of the NMOSFET, and the second pulse modulator 200b includes a current switch of the PMOSFET. Since the configuration of the second pulse modulator 200b is the same as that of the first pulse modulator 200a except for the configuration of the current switch, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시 예에서 펄스 변조부(200)는 부스트(Boost) 타입 또는 벅/부스트(Buck/Boost) 타입 중 어느 하나의 직류 변환기가 사용될 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the pulse modulator 200 may use one of a boost type and a buck / boost type DC converter.

도 5를 참조하면, 차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)는 출력 커패시터(Cout1, Cout2)를 공유하고 있다. 이는 차지 펌핑부(100)에서 출력된 전압과 펄스 변조부(200)에서 출력된 전압이 동일한 출력 커패시터(Cout)에 인가됨을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 5, the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 share the output capacitors Cout1 and Cout2. This may mean that the voltage output from the charge pumping unit 100 and the voltage output from the pulse modulator 200 are applied to the same output capacitor Cout.

또한, 차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)에는 동일한 입력 전압이 인가될 수 있다. 이를 위해, 차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)의 입력단이 공유될 수 있다.In addition, the same input voltage may be applied to the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200. To this end, input terminals of the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 may be shared.

차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)는 출력 커패시터(Cout)에 연결된 부하의 상태에 따라 선택적 또는 동시에 활성화되어 동작될 수 있다. 일 실시 예에서 출력 커패시터(Cout)에 연결된 부하의 상태가 경 부하 상태인 경우, 변환 장치(10)는 차지 펌핑부(100)를 활성화, 펄스 변조부(200)를 비활성화시켜 부하에 전압을 제공할 수 있고, 고 부하 상태인 경우, 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)를 동시에 활성화시켜 부하에 전압을 제공할 수 있다. The charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 may be selectively and simultaneously activated according to the state of the load connected to the output capacitor Cout. In an embodiment, when the state of the load connected to the output capacitor Cout is a light load state, the converter 10 activates the charge pumping unit 100 and deactivates the pulse modulator 200 to provide a voltage to the load. In a high load state, the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 may be simultaneously activated to provide a voltage to the load.

여기서, 경 부하 상태와 고 부하 상태는 출력 전압(Vout)이 기준 전압보다 큰 지에 따라 결정될 수 있다. 기준 전압은 출력 커패시터(Cout)에 연결된 부하가 정상적으로 구동될 수 있는 최소한의 보장전압을 의미할 수 있고, 출력 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 부하의 상태는 경 부하 상태에 있다고 볼 수 있고, 출력 전압이 기준 전압보다 작은 경우, 부하의 상태는 고 부하 상태에 있다고 볼 수 있다.Here, the light load state and the high load state may be determined depending on whether the output voltage Vout is greater than the reference voltage. The reference voltage may mean a minimum guaranteed voltage at which the load connected to the output capacitor Cout can be normally driven. When the output voltage is greater than the reference voltage, the load state may be regarded as a light load state. If the voltage is less than the reference voltage, the state of the load can be considered as a high load state.

즉, 변환 장치(10)는 경 부하 상태에서 효율이 높은 차지 펌핑부(100)만을 활성화시키고, 고 부하 상태에서는 펄스 변조부(200)를 함께 활성화시켜 출력 전압이 기준 전압보다 커지도록 할 수 있다. That is, the converter 10 may activate only the charge pumping unit 100 having high efficiency in the light load state, and activate the pulse modulator 200 together in the high load state so that the output voltage becomes larger than the reference voltage. .

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a control method of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 변환 장치(10)는 차지 펌핑부(100)를 구동하여 입력 전압을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하여 출력한다(S101).First, the converter 10 drives the charge pumping unit 100 to convert an input voltage into a voltage having a predetermined size and output the converted voltage ( S101 ).

변환 장치(10)의 펄스 변조부(200)는 차지 펌핑부(100)에서 출력된 출력 전압을 확인하고(S103), 출력 전압이 기준 전압보다 큰 지를 확인한다(S105). 일 실시 예에서 기준 전압은 출력 커패시터에 연결된 부하가 정상적으로 구동될 수 있는 최소한의 보장전압일 수 있다. 또 다른 실시 예에서 차지 펌핑부(100)는 출력 전압을 자신이 확인하여 확인된 결과를 펄스 변조부(200)에 알려줄 수도 있다.The pulse modulator 200 of the converter 10 checks the output voltage output from the charge pumping unit 100 (S103), and checks whether the output voltage is greater than the reference voltage ( S105 ). In one embodiment, the reference voltage may be a minimum guaranteed voltage at which a load connected to the output capacitor can be normally driven. In another embodiment, the charge pumping unit 100 may notify the pulse modulator 200 of the result of the checking of the output voltage.

만약, 출력 전압이 기준 전압보다 작다고 확인된 경우, 펄스 변조부(200)는 자신의 동작을 활성화시키고(S107), 출력 전압(Vout)을 상승시킨다(S109). 구체적으로, 펄스 변조부(200)는 차지 펌핑부(100)의 출력 전압을 모니터하다가 출력 전압이 기준 전압에 못 미치는 경우, 자신의 동작을 활성화시킬 수 있다. 즉, 입력 전압(Vin)을 소정의 크기를 갖는 전압으로 변환하여 변환한 전압을 출력 커패시터(Cout)에 출력할 수 있다.If it is confirmed that the output voltage is smaller than the reference voltage, the pulse modulator 200 activates its operation ( S107 ) and raises the output voltage Vout ( S109 ). Specifically, the pulse modulator 200 monitors the output voltage of the charge pumping unit 100 and activates its operation when the output voltage is less than the reference voltage. That is, the voltage converted by converting the input voltage Vin into a voltage having a predetermined size may be output to the output capacitor Cout.

출력 전압(Vout)이 기준 전압보다 작아지는 경우는 출력 커패시터(Cout)에 연결된 부하의 상태가 고 부하 상태가 됨을 의미할 수 있다. 즉, 출력 커패시터(Cout)에 연결된 부하의 상태가 전력의 공급을 많이 필요로 하는 고 부하 상태가 되면, 출력 커패시터(Cout)에 저장된 에너지가 많이 소모되므로, 그에 따라 출력 전압(Vout)이 감소하게 되어, 기준 전압보다 떨어질 수 있다. When the output voltage Vout becomes smaller than the reference voltage, it may mean that the load connected to the output capacitor Cout is in a high load state. That is, when the state of the load connected to the output capacitor Cout becomes a high load state requiring a lot of power supply, a lot of energy stored in the output capacitor Cout is consumed, so that the output voltage Vout decreases accordingly. Can fall below the reference voltage.

펄스 변조부(200)의 제어부(230)는 출력 전압(Vout)을 측정하여 측정된 출력 이 경우, 전압이(Vout)이 기준 전압보다 작은 경우, 펄스 신호 인가부(220)의 제어를 통해 입력 전압(Vin)을 변환하여 기준 전압보다 커지도록 출력 전압(Vout)을 상승시킬 수 있다. 구체적으로, 펄스 변조부(200)의 제어부(230)는 전류 스위치(210)의 동작을 턴 온하여, 출력 전압이 기준 전압보다 커지도록 출력 전압을 상승 시킬 수 있다.The control unit 230 of the pulse modulator 200 outputs the output voltage Vout by measuring the output voltage Vout. In this case, when the voltage Vout is smaller than the reference voltage, the control unit 230 inputs the control signal through the pulse signal applying unit 220. The output voltage Vout may be increased to be greater than the reference voltage by converting the voltage Vin. In detail, the controller 230 of the pulse modulator 200 may turn on the operation of the current switch 210 to increase the output voltage so that the output voltage is greater than the reference voltage.

만약, 출력 전압이 기준 전압보다 큰 것으로 확인된 경우, 펄스 변조부(200)는 자신의 동작을 비활성화시키고(S113), 차지 펌핑부(100)의 출력 전압을 확인한다(S103).If it is determined that the output voltage is greater than the reference voltage, the pulse modulator 200 deactivates its operation ( S113 ) and checks the output voltage of the charge pumping unit 100 ( S103 ).

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치의 스위칭 횟수를 감소시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a process of reducing the number of switching of the conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전류 스위치(210)의 턴 온/오프에 따라 펄스 변조부(200)의 인덕터에 흐르는 전류의 변화를 보여준다. 삼각형 하나는 전류 스위치(210)의 동작이 한 번의 턴 온 및 한 번의 턴 오프가 됨을 보여준다. 즉, 전류 스위치(210)의 동작이 턴 온 되면, 인덕터 전류가 증가하고, 턴 오프 되면, 인덕터 전류가 감소한다.Referring to FIG. 7, the change of the current flowing through the inductor of the pulse modulator 200 according to the turn on / off of the current switch 210 is shown. One triangle shows that the operation of the current switch 210 is one turn on and one turn off. That is, when the operation of the current switch 210 is turned on, the inductor current increases, and when turned off, the inductor current decreases.

고 부하 상태에서 펄스 변조부(200)만을 사용하여 부하에 전력을 제공하는 변환 장치의 경우(실선), 주기적으로 전류 스위치(210)를 턴 온/오프하여 스위칭 동작이 발생하므로, 스위칭 동작에 따른 손실이 많으나, 본 발명의 실시 예에 따른 부하에 전력을 제공하는 변환 장치(10)의 경우(굵은 실선), 차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)를 동시에 사용하므로, 주기적인 스위칭 동작이 필요없어 스위칭 동작에 따른 손실이 감소될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 고 부하 상태에서만 펄스 변조부(200)의 전류 스위치(210)를 동작시켜 스위칭 동작에 따른 손실을 감소시킬 수 있다.In the case of the converter that provides power to the load using only the pulse modulator 200 in a high load state (solid line), since the switching operation occurs by periodically turning on / off the current switch 210, Although the loss is large, in the case of the converter 10 for providing power to the load according to the embodiment of the present invention (thick solid line), since the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 are used simultaneously, periodic switching Since no operation is required, losses due to switching operations can be reduced. That is, the converter 10 according to the exemplary embodiment of the present invention may reduce the loss due to the switching operation by operating the current switch 210 of the pulse modulator 200 only in a high load state.

도 8은 본 발명의 실시 예인 변환 장치를 사용한 경우, 부하의 상태에 따라 출력 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a change in the output voltage in accordance with the state of the load when using the converter device according to an embodiment of the present invention.

A 및 C영역은 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)가 동시에 활성화되어 동작하는 영역이고, B 영역은 차지 펌핑부(100)만 활성화되고, 펄스 변조부(200)는 비활성화되어 동작하는 영역이다.Areas A and C are regions in which the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 are activated and operated at the same time. In the region B, only the charge pumping unit 100 is activated and the pulse modulator 200 is deactivated. It is an area.

또한, A 영역은 정상 상태, B 영역은 경 부하 상태, C 영역은 고 부하 상태에서 변환 장치(10)의 출력 전압의 변화를 보여준다.In addition, the region A shows a steady state, the region B shows a light load state, and the region C shows a change in the output voltage of the converter 10.

A 영역에서는 차지 펌핑부(100)와 펄스 변조부(200)가 동시에 활성화되어 동작하며, 차지 펌핑부(100)만을 사용한 경우에 비해 상대적으로 출력 전압의 start-up 시간을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)의 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)는 출력 커패시터를 공유하므로, 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)가 동시에 출력 커패시터에 전력을 전달하여 변환 장치(10)의 목표 전압에 빨리 다다를 수 있다. 이로 인해, 변환 장치(10)는 부하에 빠른 시간 안에 안정적인 전력을 공급할 수 있어, 칩 동작이 빨리 안정화 될 수 있다. In the region A, the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 are activated and operated at the same time, and the start-up time of the output voltage can be improved relatively compared to the case where only the charge pumping unit 100 is used. That is, since the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 of the converter 10 according to the embodiment of the present invention share an output capacitor, the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 simultaneously Power can be delivered to the output capacitor to quickly reach the target voltage of the converter 10. As a result, the converter 10 can supply stable power to the load in a short time, and chip operation can be stabilized quickly.

일 실시 예에서 변환 장치(10)는 안정화 회로(soft-start회로)를 더 구비할 수 있고, 안정화 회로를 통해 start-up 시간을 조절하여 in-rush 전류를 제한할 수 있다. 변환 장치(10)의 목표 전압은 기준 전압보다는 큰 값으로, 사용자의 설정에 의해 정해지는 전압일 수 있고, start-up 시간은 변환 장치(10)의 출력 전압이 목표 전압에 이르기까지 걸리는 시간일 수 있다.In one embodiment, the converter 10 may further include a stabilization circuit (soft-start circuit), and may limit the in-rush current by adjusting the start-up time through the stabilization circuit. The target voltage of the converter 10 is greater than the reference voltage, and may be a voltage determined by a user's setting, and the start-up time may be a time taken for the output voltage of the converter 10 to reach the target voltage. Can be.

또한, 본 발명의 실시 예에 따라 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)가 동시에 활성화되어 동작하는 경우, 차지 펌핑부(100)에서 발생될 수 있는 body effect에 무관한 효과를 가질 수 있다. Body-effect란 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)의 경우에 바디 전압이 소스 전압보다 낮을 경우 문턱전압 (V_th)이 높아지는 현상을 말한다. 예를 들어, LCD용 모바일 DIC의 경우에 그 특성상 -10V 이상의 음의 전압이 필요하므로 공정상 바디 전압을 따로 인가할 수 없는 NMOS 의 경우에 문턱전압이 높아지며, 미세공정으로 갈수록 그 정도가 커진다. 이때 정상 상태의 게이트 전압이 높은 경우에는 문제가 없지만 처음 시동 시 게이트 전압이 낮은 경우, 높은 문턱전압으로 인하여 NMOS가 켜지지 않아 동작 자체에 문제가 생긴다. 따라서, 이럴 경우를 방지하기 위하여 다른 전원 회로들의 on/off 순서 및 출력범위의 제한 등이 생기는데, 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)가 동시에 활성화시켜 body effect와 무관한 효과를 낼 수 있다.In addition, when the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 are activated and operated at the same time according to an exemplary embodiment of the present invention, the charge pumping unit 100 and the pulse modulator 200 may have an effect independent of the body effect that may occur in the charge pumping unit 100. have. Body-effect refers to a phenomenon in which the threshold voltage (V _th ) is increased when the body voltage is lower than the source voltage in the case of an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS). For example, in the case of LCD mobile DIC, a negative voltage of -10V or more is required, so the threshold voltage is increased in the case of NMOS where a body voltage cannot be applied separately in a process, and the degree increases as the micro process progresses. At this time, there is no problem when the gate voltage in the steady state is high, but when the gate voltage is low at the first startup, the NMOS is not turned on due to the high threshold voltage, which causes a problem in the operation itself. Accordingly, in order to prevent such a case, on / off order and limitation of output range of other power supply circuits are generated. The converter 10 according to the embodiment of the present invention includes a charge pumping unit 100 and a pulse modulation unit 200. ) Can be activated at the same time to produce an effect independent of the body effect.

B영역은 경 부하 상태에서 변환 장치(10)의 출력 전압의 변화를 보여주며, 부하가 경 부하 상태에서 부하가 증가함에 따라 변환 장치(10)의 출력 전압이 하강하고 있다. B영역은 경 부하 상태이므로, 변환 장치(10)는 경 부하 상태에서 펄스 변조부(200)보다 효율이 좋은 차지 펌핑부(100)만을 활성화시켜 전체 효율을 향상시킨다.The region B shows a change in the output voltage of the converter 10 in the light load state, and the output voltage of the converter 10 decreases as the load increases in the light load state. Since the region B is in a light load state, the converter 10 activates only the charge pumping unit 100 which is more efficient than the pulse modulator 200 in the light load state, thereby improving the overall efficiency.

C 영역은 고 부하 상태에서 변환 장치(10)의 출력 전압의 변화를 보여주며, 변환 장치(10)의 출력 전압이 기준 전압보다 떨어지는 경우 또는 기준 전압에 근접한 경우, 변환 장치(10)는 펄스 변조부(200)를 활성화시켜 출력 전압이 기준 전압보다 떨어지지 않게 한다. 이로 인해, 부하가 정상적으로 동작하기 위한 최소한의 전압이 항상 보장될 수 있다. 일 실시 예에서 기준 전압은 상기 목표 전압과 같게 설정될 수도 있다.Region C shows a change in the output voltage of the converter 10 under high load conditions, and when the output voltage of the converter 10 falls below or near the reference voltage, the converter 10 is pulse modulated. The unit 200 is activated to prevent the output voltage from falling below the reference voltage. This ensures that a minimum voltage is always guaranteed for the load to operate normally. In one embodiment, the reference voltage may be set equal to the target voltage.

펄스 변조부(200)가 활성화되는 경우, 부하 레귤레이션(load regulation)이 향상될 수 있다. 부하 레귤레이션은 정해진 부하 전류의 변동에 대한 출력 전압 변동의 비율을 말하는 것으로, 부하의 상태가 경 부하에서 고 부하 상태로 변함에 따라 부하 전류가 변동하여도 펄스 변조부(200)로 인해 출력 전압이 안정적으로 제공되어 출력 전압의 변동이 크기 않아 부하 레귤레이션이 향상될 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 더 상세히 설명한다.When the pulse modulator 200 is activated, load regulation may be improved. The load regulation refers to the ratio of the output voltage variation to the variation of the predetermined load current. Even when the load current changes as the state of the load changes from a light load to a high load state, the output voltage is changed due to the pulse modulator 200. It is reliably provided so that there is little variation in output voltage, which improves load regulation. This will be described in more detail with reference to FIG. 9.

다음으로 도 9는 부하 레귤레이션을 비교하기 위한 도면이다.9 is a diagram for comparing load regulation.

커패시터 타입(Capacitor type)은 변환 장치(10)로 차지 펌핑부(100)만을 사용한 경우이고, 인덕터 타입(Inductor type)은 펄스 변조부(200)만을 사용한 경우이고, 하이브리드 타입(Hybrid Type)은 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)를 동시에 사용한 경우의 예이다.The capacitor type is a case where only the charge pumping unit 100 is used as the converter 10, the inductor type is a case where only the pulse modulator 200 is used, and the hybrid type is a charge. This is an example in which the pumping unit 100 and the pulse modulator 200 are used at the same time.

도 9를 참조하면, 커패시터 타입 및 인덕터 타입은 부하 전류의 증가에 따라 부하의 출력 전압이 변동하는 비율이 크나, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 타입의 변환 장치(10)는 부하 전류의 증가에 따라 부하의 출력 전압이 변동하는 비율이 작음을 확인할 수 있다. 이는, 부하의 상태가 고 부하 상태가 됨에 따라 차지 펌핑부(100) 및 펄스 변조부(200)가 동시에 활성화되어 부하에 전력을 제공하므로 출력 전압이 크게 떨어지지 않기 때문이다. 결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 변환 장치(10)는 부하 레귤레이션 측면에서도 향상된 효과를 가진다.Referring to FIG. 9, the capacitor type and the inductor type have a large ratio in which the output voltage of the load fluctuates with an increase in load current. As a result, the rate at which the output voltage of the load fluctuates is small. This is because the charge pumping unit 100 and the pulse modulating unit 200 are activated at the same time as the load state becomes a high load state, so that the output voltage does not drop significantly. As a result, the converter 10 according to the embodiment of the present invention has an improved effect in terms of load regulation.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the above-described method may be implemented as code that can be read by a processor in a medium in which a program is recorded. Examples of processor-readable media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include.

상기와 같이 설명된 이동 단말기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described mobile terminal is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications can be made. It may be.

Claims

In the converter that outputs a negative voltage,
A first conversion device for converting an input voltage into a voltage having a predetermined magnitude using a capacitor; And
A second converter sharing an input terminal and an output terminal with the first converter, and converting the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude using an inductor;
The converter is
By comparing the output voltage of the first converter with a reference voltage, if the output voltage is determined to be a high load less than or equal to the reference voltage to activate the operation of the second converter,
The first conversion device includes a charge pump circuit for converting the input voltage into a voltage having a predetermined magnitude through at least one capacitor and at least one N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) switch,
The second converter may include an inductor for outputting current using the input voltage, a current switch for providing or blocking a current output from the inductor to a load, and a pulse signal applying unit for providing a periodic pulse frequency signal to the current switch. Containing
Converter.

delete

The method of claim 1,
The reference voltage is
The load connected to the output of the converter is the minimum voltage required for normal operation
Converter.

delete