저전력형 스텝-업 DC-DC 변환기 개발

Abstract

본 논문에서는 출력전류 조건에 따라 스위칭 주파수가 변화하는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 방식의 스텝-업 DC-DC 변환기를 설계하였다. 스위칭 타입의 전압 regulator의 경우, 스위칭 loss가 소모 전력의 대부분을 차지하기 때문에 저전력 동작을 위해서는 내장된 파워스위치의 ON/OFF를 최소화하여 효율을 최대화해야 한다. 개발된 회로의 전체의 구성은 출력전압을 안정적으로 감지하여 내부에 있는 파워스위치를 제어하는 출력 감지 Amp(비교기)와, 내부에 기준 전압을 만들어 주는 Reference 회로, 내부 오실레이터 및 과전류 보호회로와 함께 power switch가 내장되어 있으며, 출력 전압을 가변할 수 있는 고저항 chain이 포함되어 있다. 승압을 위한 power transistor를 내장함으로써, 외부 부품수를 최소화할 수 있으며, 또한 출력전압 제어를 위하여 별도의 외부 저항을 사용하지 않고 내부에 trimming을 이용하여 출력전압을 고정하게 되어 있어 간편한 system 설계가 가능하다. 출력전압 또한 외장되어 있는 ON/OFF control pin을 이용하여 제어할 수 있으며, IC shutdown 기간 동안에는 1㎂ 이하의 매우 작은 전류를 소모하도록 설계하여 출력전압 및 스위칭 특성 모두 안정적임을 확인하였고, 출력 구동 시 대기전력은 약 8.8㎂를 얻었다.