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모바일 기기용 DCM DC-DC Converter
DCM DC-DC Converter for Mobile Devices 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.24 no.1, 2020년, pp.319 - 325  

정지택 (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul) ,  윤범수 (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul) ,  최중호 (School of Electrical and Computer Engineering, University of Seoul)

초록
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본 논문에서 모바일 기기에 적용하는 DCM DC-DC 벅 변환기를 설계하였다. 이 변환기는 안정된 동작을 위한 보상기, PWM 로직과 파워 스위치로 구성되어 있다. 작은 하드웨어 폼-팩터를 얻기 위하여 칩 외부에서 사용하는 소자의 갯수를 최소화하여야 하며 이는 효율적인 주파수 보상과 디지털 스타트-업 회로로 구현하였다. 매우 작은 부하 전류에서 효율의 감소를 막기 위하여 버스트-모드 동작도 구현하였다. DCM 벅 변환기는 0.18um BCDMOS 공정으로 제작되었다. 2.8~5V의 입력 전압 범위에 대하여 출력 전압 값은 외부 저항 소자를 사용하여 1.8V로 프로그램 되었다. 1MHz의 스위칭 주파수 및 100mA의 부하 전류에서 측정된 최대 효율은 92.6%이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a discontinuous-conduction mode (DCM) DC-DC buck converter is presented for mobile device applications. The buck converter consists of compensator for stable operations, pulse-width modulation (PWM) logic, and power switches. In order to achieve small hardware form-factor, the number ...

주제어

#DCM DC-DC converter   #Mobile devices   #Soft start-up   #Burst-mode   #PWM control  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 이러한 IoT 시대에 발맞추어 모바일 기기에 응용할 수 있는 DCM DC-DC 벅 변환기를 설계하였다. 모바일 기기는 충전 빈도를 낮추어 장시간 사용할 수 있도록 저 전력 고효율 동작 특성을 갖추어야 한다.
  • 이 논문에서는 모바일 기기 응용을 위한 DCM DC-DC 벅 변환기를 제안한다. 변환기가 공급할 수 있는 최대 부하 전류는 110mA이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영 전류 감지 회로의 기능은? 벅 변환기의 DCM 동작 중 인덕터의 역전류를 방지하기 위해 영 전류 감지 회로를 추가하였다. 영 전류 감지 회로는 인덕터 전류가 0이 되었을 때 off-스위치를 open 하여 역전류를 방지한다.
Soft start-up 회로의 기능은? Soft start-up 회로는 벅 변환기의 초기 동작 시 인덕터의 돌입전류를 낮추고 출력전압의 오버슈트 현상을 억제하므로 회로를 안정적으로 동작할 수 있게 한다.
배터리 기술이 회로기술 발전을 따라 잡지 못한 결과는? 그러나 배터리 기술은 회로기술의 발전을 따라 잡지 못하고 있다. 그 결과 무선기기 시대에 전력 관리회로는 점점 더 복잡한 문제가 되고 있다[2]. 또한, IoT edge node는 점점 더 복잡한 센싱, 연산, 연결 능력을 더 작은 폼-팩터(form-factor)에 집적 하고 있다[3].
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참고문헌 (8)

  1. Y. Yokoyama et al., "40-nm 64-kbit Buffer/Backup SRAM with 330 nW Standby Power at $65^{\circ}C$ Using 3.3 V IO MOSs for PMIC less MCU in IoT Applications," 2018 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC), pp.9-12, 2018. DOI: 10.1109/ASSCC.2018.8579327 

  2. C. Shi, B. C. Walker, E. Zeisel, B. Y. Hu, and G. H. McAllister, "A Highly Integrated Power Management IC for Advanced Mobile Applications," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.42, No.8, pp.1723-1731, 2007. DOI: 10.1109/CICC.2006.320982 

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  3. S. Kim et al., "A Single-Stage, Single-Inductor, 6-Input 9-Output Multi-Modal Energy Harvesting Power Management IC for $100{\mu}W$ -120MW Battery-Powered IoT Edge Nodes," 2018 IEEE Symposium on VLSI Circuits, pp.195-196, 2018. DOI: 10.1109/VLSIC.2018.8502301 

  4. R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, 2nd ed., Kluwer Academic Publishers, 2001. 

  5. K. Shibata and C. Pham, "A DC-DC Converter using a high speed soft-start control circuit," in Proc. of 2010 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp.833-836, 2010. DOI: 10.1109/ISCAS.2010.5537434 

  6. S. Zhou and G. A. Rincon-Mora, "A high efficiency, soft switching DC-DC converter with adaptive current-ripple control for portable applications," in IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, Vol.53, No.4, pp.319-323, 2006. DOI: 10.1109/TCSII.2005.859572 

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  7. F. Reverter and M. Gasulla, "Optimal Inductor Current in Boost DC/DC Converters Operating in Burst Mode Under Light-Load Conditions," IEEE Trans. Power Electronics, Vol.31, No.1, pp.15-20, 2016. DOI: 10.1109/TPEL.2015.2454331 

    상세보기 crossref

  8. L. Mei, D. Williams and W. Eberle, "A predictive analog dead-time control circuit for a buck converter," 2013 26th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), pp.1-5, 2013. DOI: 10.1109/CCECE.2013.6567695 

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