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소형 전자기기를 위한 스위치드 커패시터 방식의 강압형 DC-DC 변환기 설계
Design of Step-down DC-DC Converter using Switched-capacitor for Small-sized Electronics Equipment 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.11 no.12, 2010년, pp.4984 - 4990  

권보민 (인제대학교 나노시스템공학과) ,  허윤석 (인제대학교 나노공학부) ,  송한정 (인제대학교 나노공학부)

초록
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기존의 DC-DC Converter에서는 전압 변화 및 에너지 축적소자로서 자성부품인 인덕터를 사용하여 자속 발생에 의한 전력 손실로 효율이 낮아지고, 자성부품의 부피가 크고 무거우며 가격이 비싸 반도체 칩으로 집적화하기에 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 인덕터없는 스위치드 커패시터 방식을 이용한 저전력 강압형 CMOS DC-DC Converter를 제안한다. 제안된 DC-DC Converter는 0.5um 공정을 이용하여 설계하였으며, 설계된 DC-DC 컨버터는 200kHz의 주파수로 동작하며 96%이상의 전력효율을 cadence 시뮬레이션을 통하여 얻을 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a Step-down CMOS DC-DC Converter using low power switched capacitor method is designed in a 0.5 ${\mu}m$ technology for the integration of devices. Conventional DC-DC converter is used inductor that can store energy in a magnetic field but have low efficiency because power ...

주제어

#Switched capacitor   #DC-DC converter   #SC generator   #PWM  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서 제안하는 SC(switched capacitor) 방식의 본 회로는 커패시터를 직렬로 충전시키고 병렬로 방전시킴으로써 동작되며, DC-DC Converter의 출력을 제어하기 위해 소비전력이 적은 CMOS PWM(pulse width modulation) 제어방식을 사용하였다[4]. 또한 인덕터를 사용하지 않음으로써 소형화를 유리하게 하였으며, 95%이상의 높은 효율을 구현하고자 한다.
  • 본 논문에서 제안하는 SC방식을 이용한 저전력 강압형 CMOS DC-DC Converter에 사용되는 PWM 제어기의 각 블록들을 구동해보았다. PWM 제어기는 오차증폭기, 비교기, Dead Time 제어기, D-Flip Flop, Complex gate, Output Driver, 발진 및 톱니파 발생기 등으로 구성되었다.

가설 설정

  • SC방식 DC-DC converter는 커패시터의 충·방전 현상을 이용한다. 전압의 강압 변환의 경우 입력 전압에 같은 용량의 커패시터를 직렬로 접속시켜 충전시키며, 소자의 기생용량은 무시한다고 가정한다. 동작원리는 커패시터 C1, C2, C3, …, Cn의 용량이 같기 때문에 각각의 커패시터는 입력 전압 V1 에 대해서 V1/n으로 충전된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DC-DC Converter의 단점은 무엇인가? 기존의 DC-DC Converter에서는 전압 변화 및 에너지 축적소자로서 자성부품인 인덕터를 사용하여 자속 발생에 의한 전력 손실로 효율이 낮아지고, 자성부품의 부피가 크고 무거우며 가격이 비싸 반도체 칩으로 집적화하기에 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 인덕터없는 스위치드 커패시터 방식을 이용한 저전력 강압형 CMOS DC-DC Converter를 제안한다.
기존의 직류안정화 전원인 연속제어방식과 단속제어방식의 단점은 무엇인가? 기존의 직류안정화 전원인 연속제어방식과 단속제어방식은 전압변화 및 에너지축적소자로 자성부품을 사용하였는데 이 방식들은 자속 발생에 의한 전력손실로 효율이 낮고 인덕터 사용으로 부피가 크며 가격도 비경제적인 단점이 대두되고 있다. 또한 기존 직류안정화 전원에 사용된 인덕터는 기생저항으로 인해 효율이 100 %에 가깝지 못했고 반도체칩 집적화의 한계를 지닌다.
CMOS DC-DC Converter는 무엇을 이용하여 설계하였는가? 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 인덕터없는 스위치드 커패시터 방식을 이용한 저전력 강압형 CMOS DC-DC Converter를 제안한다. 제안된 DC-DC Converter는 0.5um 공정을 이용하여 설계하였으며, 설계된 DC-DC 컨버터는 200kHz의 주파수로 동작하며 96%이상의 전력효율을 cadence 시뮬레이션을 통하여 얻을 수 있다.
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참고문헌 (9)

  1. 노대석, 윤기갑, 김의환, "저압배전선로에 연계된 분산전원의 과도특성 해석에 관한 연구", 한국산학기술학회, Vol. 11, No. 10, 2010. 

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  2. K. W. E. Cheng, M. Liu, and J.Wu, ""Chaos study and parameter-space analysis of the dc-dc buck-boost converter,"" Proc. IEE B, Elect. Power Appl., vol. 150, no. 2, pp. 126-138, 2003. 

    상세보기 crossref

  3. C. Batlle, I. Massana, and A. Miralles, "Lyapunov exponents for bilinear systems. Application to the buck converter," Int. J. Bifurc. Chaos, vol. 13, no. 3, pp. 713-722, 2003. 

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  4. C. Y. Ho, B. W. Ling, Yan-Qun Liu, P. K. Tam, Kok-Lay Teo, "Optimal PWM Control of Switched-Capacitor DC-DC Power Converters via Model Transformation and Enhancing Control Techniques", Circuits and Systems, IEEE, vol. 55, pp. 1382-1391, 2008. 

    상세보기 crossref

  5. G. Hoyler, "Voltage Multiplier with Integrated Metalized Switched-Mode Power Converter," Proceeding of the IEEE, Vol.76, pp.343-354, 1988. 

    상세보기 crossref

  6. T. Das, P. Mandal, "Switched-Capacitor Based Buck Converter Design Using Current Limiter for Better Efficiency and Output Ripple", VLSI Design of IEEE, pp. 181-186, 2009. 

  7. B. R. Gregoire, "A compact switched-capacitor regulated charge pump power supply," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, no. 8, pp. 1944-1953, Aug. 2006. 

    상세보기 crossref

  8. H. Lee and P. K. T. Mok, "An SC voltage doubler with pseudocontinuous output regulation using a three-stage switchable opamp," IEEE J. Solid-State , vol. 42, no. 6, pp. 1216-1229, Jun. 2007. 

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  9. Linear Technology, "1.5A, 200kHz Step-Down Switching Regulator" LT1578 datasheet 

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