핸드폰 무선 충전을 위한 능동 정류기

Abstract

이 논문은 휴대폰의 자기 공진 방식 무선 충전기의 소형화와 고효율을 위해 수신단을 기존의 다이오드 대신 능동 정류기로 구현하기 위한 IC 설계에 관한 연구이다. 능동 정류기는 높은 효율, 높은 전압 스트레스 그리고 IC 크기를 최소화 할 수 있게 설계되어야 한다. 공진으로 인해 수신측에서 발생하는 높은 전압 스트레스를 능동 전류기가 견딜 수 있도록 리미터 (Limiter)를 사용해서 설계하였다. 상위 스위치를 PLDMOS 를 사용하면 컨트롤 하기 편하지만 스위치 크기가 커지므로, 파워 스위치 크기를 줄이기 위해서 NLDMOS와 결합한 Bootstrap 기법을 사용해서 설계하였다. 역 전류를 막기 위해서 ‘조절 가능한 옵셋 전류원’ 기법과 기생 다이오드의 추가적인 전력 손실을 최소화 하기 위해 ‘Fast Turn-on’ 회로를 추가 하여 설계하였다. 설계 회로는 TowerJazz BCD 0.18um 공정을 이용하여 2.35mm $\times$ 2.35mm 크기로칩으로 제작하였다. 측정 실험을 위해 능동 정류기로만 설계된 IC 를 COB 와 PCB 를 제작하여 측정 실험을 하였고, 측정 파형 및 데이터를 통해 어느 정도 동작함을 검증하였다.