넓은 출력 전압 범위를 가진 LCD 게이트 구동용 단일 인덕터 양극 출력 DC-DC 스위칭 컨버터

Abstract

최근에, 배터리로 구동되는 휴대용 기기가 발달하면서 각 블락에 안정적이면서 효율적인 dc 전압을 제공하는 PMIC 기술이 각광받고 있다. 이제까지 다중출력 스위칭 컨버터를 개발하기 위해 많은 노력들이 있었다. 그 중에서도, 단일인덕터 다중출력 스위칭 컨버터는 단일인덕터 단일출력 스위칭 컨버터를 사용하는 것보다 인덕터, 캐패시터와 같은 파워소자를 줄일 수 있다는 장점 때문에 1990년대 후반부터 각광받기 시작했다. LCD 디스플레이 시스템에서, 게이트 드라이버를 구동하기 위해서 양극 출력 전압이 필요로 한다. 단일인덕터 양극출력 스위칭 컨버터 구조는 전체 면적을 줄일 수 있기 때문에 게이트 드라이버 구동에 이용되기 적합하다. 그래서 본 논문에서는, 넓은 출력 전압 범위에서 안정적으로 동작하며 높은 효율을 가지는 단일인덕터 양극출력 스위칭 컨버터를 제안하였다. 제안된 구조는 높은 입출력 전압 변환비와, 넓은 입력, 출력 전압 범위를 만족시킬 수 있도록 설계되었다. 넓은 전압 범위에서 안정적으로 동작시키기 위해서 새로운 컨트롤 방법이 제안되었다. 음전압은 전류모드 PI 제어방법에 의해서 구현되고, 양전압은 주 nmos를 딜레이 조절이라는 것을 통해 미세 조정하여 레귤레이션 시켰다. 효율 또한 중요한 요소이기에, 본 논문에서는 두개의 캐패시터를 추가하여 높은 효율을 얻을 수 있는 방법을 제안하였다. 새로운 구조와 컨트롤 방법을 통해 본 논문에서는 89%의 높은 효율을 가지면서 모든 넓은 전압 범위에서 안정적으로 동작하는 단일인덕터 양극출력 스위칭 컨버터를 제안하였다.