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전류 감지 Feedback 기법을 사용한 고효율 CMOS DC-DC Boost 변환기의 설계
Design of a High-Efficiency CMOS DC-DC Boost Converter Using a Current-Sensing Feedback Method 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.43 no.9 = no.351, 2006년, pp.23 - 30  

정경수 (인티그란트) ,  양희관 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  차상현 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  임진업 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  최중호 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부)

초록
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본 논문은 전류 감지 feedback 기법을 사용한 고효율 CMOS DC-DC boost 변환기의 설계에 관한 것이다. 펄스-폭 변조 방식의 스위칭 동작을 위해 인덕터를 통해 흐르는 전류의 양을 감지하는 고해상도 전류 감지 회로를 설계하였다. 이를 통하여 외부 소자나 큰 면적을 차지하는 주파수 보상 회로 없이 안정적으로 동작하는 변환기 성능을 얻을 수 있다. 또한 외부 저항 열을 사용하여 다양한 입력/출력 전압 특성을 얻을 수 있다. 설계한 DC-DC 변환기는 thick gate oxide 옵션이 포함된 0.18-um CMOS 표준 공정으로 제작하였다. 부하 전류 200mA 이상에 대하여 3.3V의 출력을 얻는 변환기에서 최대 효율은 90% 이상, load regulation은 100mA의 변화에 대하여 1.15%의 특성을 나타낸다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a design of a high-efficiency CMOS DC-DC boost converter using a current-sensing feedback method. High-precision current-sensing circuity is incorporated in order to sense the current flowing in the inductor, which determines the switching scheme of the pulse-width modulation. Th...

주제어

#CMOS   #DC-DC Converter   #Boost   #Current Sensing Feedback   #Pulse Width Modulation (PWM)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 방법은 집적회로 상에서 구현 가능한 저항 값의 부정확한 특성에 의해서 정확한 전류를 감지할 수 없을 뿐 아니라 이 저항에서 소비하는 전력이 변환기의 효율을 낮추는 문제점을 발생시킨다. 본 논문에서는 직렬로 연결되는 저항을 사용하지 않고 출력 트랜지스터의 전류를 효율적으로 감지할 수 있는 회로 기법을 사용하여 높은 효율을 갖는 DC-DC 변환기를 설계하였다.
  • 본 논문에서는 칩의 외부 소자나 큰 면적을 요구하는 보상 회로 없이 안정적으로 동작하는 전류 감지 방식을 사용한 DC-DC boost 변환기의 설계에 대하여 설명하였다. 효율적인 전류를 감지하기 위한 전류 복사 회로를 채택하였다.
  • 본 논문에서는 휴대용 멀티미디어 기기를 위한 CMOS 전원 관리 회로의 핵심 블록이라 할 수 있는 DC-DC boost 변환기를 설계하였다. 인덕터 및 이에 전류를 인가해 주는 스위칭 트랜지스터는 다양한 펄스 변조 방식을 통하여 구동된다.
  • 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 연산 증폭기를 사용하여 인덕터를 통해 흐르는 전류를 일정 비율로 복사한 후 복사된 전류를 저항을 통하여 전압으로 변환하는 감지 방법을 채택 하였다. 그림 4 (a) 에는 설계된 전류 복사 회로의 구조를 나타내었다.
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참고문헌 (11)

  1. 이균렬, 김대준, 유창식, 'System-On-Glass를 위한 Poly-Si TFT 소 면적 DC-DC 변환회로,' 대한전자공학회지, 제42권, SD편, 제2호, pp. 1-8, 2005 

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  8. 홍완기, 김기태, 김인석, 노정진, 'DC-DC 컨버터를 위한 디지털 방식의 컨트롤러 회로,' 대한전자 공학회 논문지, 제42권, SD편, 제10호, pp. 39-46, 2005 

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  9. C. F. Lee and P. K. T. Mok, 'A monolithic current-mode CMOS DC - DC converter with on-chip current-sensing technique,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, pp. 3-14, Jan. 2004 

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  10. P. Li and B. Lehman, 'A design method for paralleling current mode controlled DC-DC converters,' IEEE Trans. Power Electron., vol. 19, pp. 748-756, May 2004 

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  11. R. W. Erickson and D. Maksimovic, Fundamentals of power electronics, 2nd ed., Kluwer Academic, 2002 

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