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KR100570721B1 - 작은부하에서효율을향상시킬수있는스위칭레귤레이터 - Google Patents

작은부하에서효율을향상시킬수있는스위칭레귤레이터 Download PDF

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KR100570721B1
KR100570721B1 KR1019980039255A KR19980039255A KR100570721B1 KR 100570721 B1 KR100570721 B1 KR 100570721B1 KR 1019980039255 A KR1019980039255 A KR 1019980039255A KR 19980039255 A KR19980039255 A KR 19980039255A KR 100570721 B1 KR100570721 B1 KR 100570721B1
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미노루 스도
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세이코 인스트루 가부시키가이샤
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Abstract

본원 발명의 스위칭 레귤레이터는, 작은 부하의 조건하에서 작동되는 동안 효율이 증대된다. 이 스위칭 레귤레이터는, 기준전압을 생성하는 기준전압회로와; 상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분할하여 생성된 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와; 발진 신호를 출력하는 발진회로와; 상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와; 출력 부하전류를 검출하기 위한 부하검출수단과; 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 가변시키는 효율가변수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

작은 부하에서 효율을 향상시킬 수 있는 스위칭 레귤레이터
본 발명은, 작은 부하(light load)에서 작동할 때의 효율을 향상시킬 수 있는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)에 관한 것이다.
전형적인 종래의 스위칭 레귤레이터로는, 도 10에 도시한 바와 같은 제어회로를 가지는 것이 알려져 있다. 이 종래의 스위칭 레귤레이터에는, 기준전압회로(10), 분압저항기(bleeder resistor: 11, 12) 및 오차증폭기(error amplifier: 13)가 제공된다. 분압저항기(11, 12)는 스위칭 레귤레이터의 출력전압 Vout을 분압한다. 오차증폭기(13)는 기준전압회로(10)의 기준 전압과 이 분압저항기(11, 12) 사이의 접점에서의 전압 사이의 전위차를 증폭한다. 오차증폭기(13)의 출력전압을 Vref, 상기 분압저항기(11, 12) 사이의 교차점에서의 전압은 Va 라고 가정하면, Vref > Va 이면, 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr은 하이(High: H)가 된다. 반대로, Vref < Va 이면, 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr은 로우(Low: L)가 된다.
펄스폭 변조(이하 PWM: Pulse Width Modulation) 비교기(15)는 예를 들면, 삼각파인 발진기(14)의 출력과 상기 오차증폭기(13)의 출력을 비교하여 신호를 출력한다. 이러한 신호들은 도 11에 도시된 파형의 형태를 가진다. 다시 말하면, 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr이 증가/감소하므로 PWM 비교기(15)로부터의 출력 펄스의 폭이 제어된다. 스위칭 레귤레이터는 출력 펄스의 폭만큼의 시간동안 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. 이러한 작동은 소위 스위칭 레귤레이터의 "PWM 작동"이라고 한다.
도 12에는, 부스터 형식(booster type)의 스위칭 레귤레이터에 대한 구조도가 도시되어 있다. 코일(21)은 입력 전원 공급 장치(20)에 접속된다. 정류자(23)는 코일(21)과 출력 커패시터(24)의 사이에 접속된다. 부하(25)는 출력 커패시터(24)에 병렬로 접속된다. 스위칭 레귤레이터 제어 회로(30)는 스위칭 레귤레이터의 출력단자에 접속되어 스위칭 레귤레이터의 스위칭 소자(22)를 온/오프 시킨다.
일반적으로, 스위칭 레귤레이터에서 스위칭 소자의 턴-온 시간이 길어지는 경우에, 부하로의 전력공급능력은 증가한다. 예를 들면, 부하가 커지게 되면, 즉 출력 부하 전류값이 증가하면, 스위칭 레귤레이터의 출력전압이 낮아지게 되고, 분압저항기(11, 12)에 의해 분압된 전압 Va는 낮아지게 된다. 그 결과, 오차증폭기(13)의 출력 전압 Verr은 증가하여 PWM 비교기(15)의 펄스 폭은 넓어지며, 이 펄스 폭은 출력 전압 Vout이 일정하게 유지되도록 하는 방법으로 제어된다.
다시 말해, 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr은 부하 전류값에 따라 다양하게 변화되고, 스위칭 레귤레이터의 펄스 폭이 제어되도록 한다.
그러나, 종래의 스위칭 레귤레이터에서, 작은 부하 또는 가벼운 부하(light load)에서 작동하는 스위칭 레귤레이터의 효율은 상당히 낮다.
본원 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것이며, 가벼운 부하에서 작동하는 스위칭 레귤레이터의 효율을 증가시킬 수 있는 스위칭 레귤레이터를 제공하는 것을 목적으로 합니다. 특히, 스위칭 레귤레이터의 효율, 구체적으로, 오차증폭기의 출력전압이 스위칭 레귤레이터의 출력부하 전류값에 대응하여 변화되는 동안, 스위칭 레귤레이터의 효율이 작은 부하에서 개선될 수 있다.
전술한 문제를 해결하는 수단으로, 본원 발명의 일 측면에 따르면, 다음의 구성을 가지는 스위칭 레귤레이터를 제공한다. 즉, 본원 발명에 따른 스위칭 레귤레이터는, 기준전압을 생성하는 기준전압회로와; 상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분할하여 생성된 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와; 발진 신호를 출력하는 발진회로와; 상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와; 출력 부하전류를 검출하기 위한 부하검출수단과; 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 가변시키는 효율가변수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 효율가변수단에 의해, 발진회로의 발진 주파수를 가변시킬 수 있는 발진 주파수 제어회로를 배치할 수 있다. 또한 다른 방법으로는, 전력공급회로로 공급되는 전류를 가변시키기 위해서, 상기 PWM 비교기 및 오차증폭기의 전력공급회로의 최소 하나에 접속되는 전력공급 전류제어회로를 배치하는 것도 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명의 다양한 실시예를 구체적으로 설명하도록 한다.
실시예 1
도 1은, 본원 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시하는 블록 개념도이다. 기준전압회로(10), 분압저항기(11, 12), 오차증폭기(13) 및 PWM 비교기(15)는 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것들과 유사하다.
다른 기준전압회로(110)는 발진회로(114)로부터의 발생된 발진 신호의 최소 전압과 이 발진 신호의 진폭에 대한 최대 전압 사이의 특정 전압을 출력한다. 예를 들면 발진회로(114)로부터 발생된 발진 신호의 진폭이 0.2V 내지 1.0V 사이에서 가변된다고 가정하면, 0.2V 내지 1.0V 사이의 0.4V가 이 특정 전압으로 설정된다. 비교기(115)는 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr과 기준전압회로(110)의 출력전압 Vref 110을 비교하고 제어신호를 발진회로(114)로 출력한다. 발진회로(114)는 발진회로(114)의 발진주파수가 상기 비교기(115)의 제어신호에 응답하여 변화되도록 하는 방식으로 배치된다.
예를 들면, 발진회로(114)는 다음과 같이 배치된다. 비교기(115)로부터 출력된 제어신호가 "H"가 되면, 발진회로(114)는 높은 주파수(예를 들면 500kHz)에서 발진하는 반면, 이 제어신호가 "L"이 되면 발진회로(114)는 낮은 주파수(예를 들면, 100 kHz)에서 발진한다.
다시 말하면, 부하가 작거나 가벼울 때, 즉 오차증폭기(13)의 출력 전압 Verr이 기준전압회로(110)의 출력전압 Vref110 보다 작은 경우, 발진주파수는 감소하고, 그리하여 스위칭 소자를 턴-온할 수 있는 제어신호의 펄스 폭은 증가한다. 이러한 작동은 도 2에 도시한 신호 파형도로부터 설명될 수 있다.
기준전압회로(110)의 출력 전압 Vref110이 500kHz의 고주파에서 10%의 효율(duty ratio)로 설정된 경우(이 효율은 발진 주기에 대한 스위칭 소자의 턴-온 기간의 비율이다. 이 경우는 0.2 ㎲이다.), 오차증폭기(13)의 출력전압 Vref이 기준전압 Vref 보다 큰(Verr > Vref110) 큰 부하(heavy load)일 때, 스위칭 소자는 주파수 500kHz에서 온/오프 제어된다. 반대로 Verr < Vref110일 때는 발진회로(114)가 주파수 100kHz에서 발진된다. 결과적으로, 펄스 폭이 이 때 발진주기의 10% 와 동일한 것으로 가정하면, 스위칭 소자는 주파수 500kHz에서 발진 신호 보다 5배 넓은 1㎲의 넓은 펄스 폭만큼 턴-온된다.
이 경우 부하가 가벼워졌을 때, 스위칭 소자는 넓은 펄스 폭만큼 턴-온되는 경우에는, 리플 전압이 증가한다라는 불이익이 있다. 그러나, 스위칭 동작의 총 수는 감소되어, 스위칭 손실이 감소하고 그리하여 가벼운 부하, 또는 작은 부하라는 조건에서 이 스위칭 레귤레이터의 효율이 증가될 수 있다.
오차증폭기(13)의 출력전압이 또한 낮아지게 되고 비록 펄스 폭이 좁아지더라도 스위칭 주파수가 낮으므로 작은 부하의 조건에서 스위칭 손실이 감소하며 스위칭 레귤레이터의 효율이 개선된다. 도 3은 특성곡선을 도시한 것이며, 여기서 가로축은 출력 부하 전류이고 세로축은 스위칭 레귤레이터의 효율를 나타낸다.
도 10의 종래의 스위칭 레귤레이터에서, 작은 부하의 조건에서 스위칭 손실은 증가되므로 이 스위칭 레귤레이터의 효율은 대단히 낮아진다. 반대로 부하가 가벼울 때 본 발명의 스위칭 레귤레이터는 전체 스위칭 시간이 감소하므로 스위칭 레귤레이터의 효율은 증가하게 된다.
한편, 부하가 커지는 경우에, 즉 오차증폭기(13)의 출력 전압 Vref은 기준전압회로(110)의 출력 전압 Vref110 보다 높다. 본원 발명의 스위칭 레귤레이터가 종래의 스위칭 레귤레이터와 유사한 방법으로 작동하므로, 본 스위칭 레귤레이터의 효율 및 리플 전압(ripple voltage)에서의 변화는 없다.
또한, 오차증폭기(13)의 출력전압은 발진 주파수가 스위칭될 때 기준전압회로(110)의 기준 출력 전압 Vref110의 전압을 제어하여 조정할 수 있다. 그러므로, 발진주파수가 스위치될 때, 스위칭 레귤레이터의 출력부하 전류값을 독자적으로 조정할 수 있다는 것은 분명하다.
실시예 2
도 4는 본원 발명의 제2실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도이다. 기준전압회로(10), 분압저항기(11, 12), 오차증폭기(13) 및 PWM 비교기(15)는 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것들과 유사하다.
제2실시예가 전술한 제1실시예와 다른 점은 발진회로(114)의 발진주파수가 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr에 따라 연속적으로 바뀐다는 것이다. 전압-전류 변환 회로(120)는 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr에 따라 발진회로(114)의 전류값을 연속적으로 변화시킨다. 예를 들면, 발진회로(114)는 그 발진 주파수가 커패시터의 충/방전에 의해 결정되는 발진회로이며, 이 발진회로(114)의 충/방전 전류가 오차증폭기(13)의 출력전압 Verr에 기초하여 제어되면, 발진 주파수는 도 5에 도시한 바와 같이 충/방전 전류에 직접 비례하면서 변화하게 된다.
달리 말하면, 스위칭 레귤레이터에 대해 주어진 부하가 가벼울 때, 발진회로(114)의 충/방전 전류는 감소하며, 발진 주파수는 낮아진다. 결과적으로, 본 스위칭 레귤레이터의 스위칭 작동의 총 회수는 부하가 가벼울 때 감소되고, 그 결과 스위칭 레귤레이터의 효율이 개선되는 효과를 갖게된다. 반대로, 부하가 커지면 발진회로(114)의 충/방전 전류는 증가하며, 발진 주파수가 증가한다. 그 결과 효율이 다소 낮아지더라도 더 나은 응답특성을 얻을 수 있고 또한 낮은 리플의 전압을 얻을 수 있다.
전술한 실시예에서, 발진 회로의 발진 주파수는 오차증폭기의 출력 전압에 따라 변화된다. 본원 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방법으로, 발진 주파수가 큰 부하 조건을 작은 부하 조건과 구별할 수 있는 신호에 응답하여 변화되더라도, 유사한 효과를 얻을 수 있을 것이다. 이러한 큰 부하 조건을 작은 부하조건과 구별할 수 있는 신호로는 다음의 신호가 사용될 수 있다. 예를 들면, 한 신호는 스위칭 레귤레이터의 외부 회로로부터 공급되며, 다른 신호는 PWM 비교기(15)의 출력 펄스 폭에 응답하는 출력전압을 가진다.
실시예 3
다음은 본원 발명의 제3실시예를 설명한다. 도6은 본원 발명의 제3실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도이다. 기준전압회로(10), 분압저항기(11, 12), 오차증폭기(13) 및 발진회로는 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것들과 유사하다. 오차증폭기(113)와 PWM 비교기(117)는 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것과 유사하게 작동한다.
다른 기준전압회로(110)는 발진회로(114)로부터의 발생된 발진 신호의 최소 전압과 이 발진 신호의 진폭에 대한 최대 전압 사이의 특정 전압을 출력한다. 예를 들면 발진회로(14)로부터 발생된 발진 신호의 진폭이 0.2V 내지 1.0V 사이에서 가변된다고 가정하면, 0.2V 내지 1.0V 사이의 0.4V가 이 특정 전압으로 설정된다. 비교기(116)는 오차증폭기(113)의 출력전압 Verr과 기준전압회로(110)의 출력전압 Vref110을 비교하고 제어신호를 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)로 출력한다. 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)는 이 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량이 비교기(116)의 제어신호에 따라 변화되도록 배치된다. 예를 들면, 비교기(116)로부터 출력된 제어신호가 "H"가 되면, 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량은 커진다(예를 들면, 각각 10 ㎂ ). 반면 비교기(116)로부터 출력된 제어신호가 "L"가 되면, 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량은 작아진다(예를 들면, 각각 1 ㎂ ). 소비전류량을 변화시키기 위한 구체적인 수단으로는, 예를 들면, 9㎂의 정전류원과 1㎂의 다른 정전류원이 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)에 접속된다. 스위칭 소자는 9㎂의 정전류원 내의 전류 경로에 제공되며, 이 스위칭 소자는 비교기(116)로부터의 신호에 따라 턴-온/ 턴-오프 되어 소비전류량이 변화하게 된다.
달리 말하면, 부하가 작거나 가벼울 때, 즉 오차증폭기(113)의 출력전압 Verr이 기준전압회로(110)의 기준전압 Vref110보다 작은 경우 스위칭 레귤레이터의 제어회로의 전류는 감소한다. 이러한 작동은 도 7에 도시한 신호파형도로부터 설명될 수 있다.
비교기(116)의 출력이 "H"가 될 때, 스위칭 레귤레이터의 소비전류량이 30㎂이고, 이 30㎂ 중 20㎂의 전류가 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)에 의해 소비된다라고 가정된다. 또한 스위칭 레귤레이터의 부하가 스위칭 레귤레이터의 소비전류량과 본질적으로 동일하게 작은 것으로 30㎂인 것으로 가정하면, 스위칭 레귤레이터의 결과적인 효율은 통상에서의 효율보다 대폭 낮아지게 된다. 그러나, 이러한 작은 부하의 조건에서, 비교기(116)의 출력이 "L"이 되고 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량이 2㎂로 낮아지면, 스위칭 레귤레이터의 결과적인 소비전류량은 12㎂가 된다. 이러한 조건에서 스위칭 레귤레이터의 효율은 약 70%까지 증가될 수 있다.
부하가 작을 때 스위칭 레귤레이터의 응답이 지연되고, 오차증폭기 및 PWM 비교기의 전류가 감소하는 단점이 있다. 그러나, 부하가 가벼울 때, 이동식 전자응용제품의 작동모드는 전력 공급전압과 부하의 작은 변화가 있는 상태에서 대기모드이다. 결과적으로, 작은 부하의 조건에서 효율이 개선된다는 장점이 있다. 도 8은 가로축이 출력부하 전류이고 세로축은 스위칭 레귤레이터의 효율인 경우의 특성 곡선을 도시한 것이다.
도 10의 종래의 스위칭 레귤레이터에서, 작은 부하의 조건에서 스위칭 손실은 스위칭 레귤레이터의 소비전류량에 따라 증가되고, 그러므로 이 스위칭 레귤레이터의 효율은 많이 작아지게 된다. 이와 반대로, 본원 발명에 따른 스위칭 레귤레이터에서는 부하가 작아지게 되면, 스위칭 레귤레이터 자체의 소비전류량이 감소하기 때문에 이 스위칭 레귤레이터의 효율이 증가할 수 있다.
한편, 부하가 커지는 경우에 즉 오차증폭기(113)의 출력전압 Verr이 기준전압회로(110)의 출력전압 Vref110보다 큰 경우에, 본 발명의 스위칭 레귤레이터가 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것과 유사한 방법으로 작동하게되므로 이 스위칭 레귤레이터의 효율 및 응답특성에서의 변화는 없다.
또한, 기준전압회로(110)의 출력전압 Vref110의 전압을 제어하는 것에 의해서, 오차증폭기(113)의 발진 주파수가 스위칭될 때 출력 전압이 조정될 수 있다. 그러므로 발진 주파수가 스위칭될 때, 스위칭 레귤레이터의 출력 부하 전류값을 전적으로 조정하는 것이 가능하다.
실시예 4
도 9는, 본 발명의 제4실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 보여주는 블록 개념도이다. 기준전압회로(10), 분압저항기(11, 12) 및 발진회로(14)는 종래의 스위칭 레귤레이터의 그것과 유사한 것이다. 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)는 종래의 스위칭 레귤레이터와 유사한 작동을 한다.
이 제4실시예는 제 3실시예와 다른 점이 있는 데, 그 것은 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량이 오차증폭기(113)의 출력전압Verr에 응답하여 연속적으로 변화된다는 것이다. 전압-전류 변환회로(120)는 오차증폭기(113)의 출력전압 Verr에 응답하여, 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량을 변화시킨다.
다시 말해, 부하가 작은 경우, 즉 오차증폭기(113)의 출력전압이 낮은 경우, 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량이 감소되어 작은 부하의 조건에서 스위칭 레귤레이터의 효율이 증가된다. 반대로, 부하가 큰 경우 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량은 증가되어 스위칭 레귤레이터의 응답특성을 개선하도록 한다. 부하가 큰 경우, 스위칭 레귤레이터의 자체 소비전류량보다는 스위칭 손실이 주요한 요소로 기능하게 된다. 그러므로, 오차증폭기(113) 및 PWM 비교기(117)의 소비전류량이 다소 증가되더라도, 효율은 본질적으로 낮아지지 않는다.
전술한 제3실시예 및 제4실시예에서, 오차증폭기 및 PWM 비교기의 전류소비는 오차증폭기의 출력전압에 응답하여 변화된다. 또한, 어느 한 쪽만의 전류소비가 변화되는 경우일 지라도, 비록 효과가 감소되더라도 작은 부하의 조건에서 효율은 외견상 개선될 수 있다.
전술한 실시예에서, 오차증폭기 및 PWM 비교기의 소비전류량은 오차증폭기의 출력 전압에 응답하여 변화된다. 본 발명은 여기에 제한되지 않는다. 또한 전류의 소비가 작은 부하의 조건을 큰 부하의 조건과 구별할 수 있도록 하는 신호에 응답하여 변화되는 경우에도, 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 예를 들면, 한 신호가 이 스위칭 레귤레이터의 외부 전류로부터 공급되며, 다른 신호는 PWM 비교기(117)의 출력 펄스 폭에 응답하여 출력전압을 갖는다.
이상과 같이 상세히 설명한 바와 같이, 본원 발명의 스위칭 레귤레이터에 따라, 부하조건 검출신호에 응답하여 스위칭 레귤레이터의 효율을 가변시키기 위한 효율가변수단이 사용된다. 이 효율가변수단은 발진회로의 발진 주파수를 변화시키기 위한 발진주파수 제어회로, 또는 오차증폭기 및 PWM 비교기의 전력공급회로 중 적어도 하나에 접속되며 상기 전력공급회로로 공급되는 전류를 변화시키기 위한 전력 공급 전류제어회로에 의해 배치된다. 전술한 구성에 따르면, 발진 회로의 발진주파수는 작은 부하의 조건에서 작아지며, 스위칭 작동은 넓은 펄스 폭에 의해 수행되어져서, 작은 부하의 조건 하에서 효율이 증가될 수 있다. 후자의 배치에 따라서, 스위칭 레귤레이터의 전류소비가 작은 부하의 조건하에서 낮아지게 되고, 작은 부하의 조건에서 효율이 증가될 수 있다.
본원발명의 전체 공개는 1998년 6월 2일의 일본특허출원 평10-153377호에서 이루어졌으며, 그 명세서, 클레임, 도면, 요약서의 내용은 본 출원에서 참고자료로 포함되어 있다.
도 1은, 본원 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도,
도 2는, 본원 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 작동을 보여주는 신호 파형도,
도 3은, 종래의 스위칭 레귤레이터의 효율과 본원 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 효율을 비교 설명하기 위한 그래프,
도 4는, 본원 발명의 제2실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도,
도 5는, 본원 발명의 제2실시예에 따른 스위칭 레귤레이터에서 사용되는 발진회로의 충방전 전류와 발진주파수 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프,
도 6은, 본원 발명의 제3실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도,
도 7은, 본원 발명의 제3실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 작동을 보여주는 신호 파형도,
도 8은, 종래의 스위칭 레귤레이터의 효율과 본원 발명의 제3실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 효율을 비교 설명하기 위한 그래프,
도 9는, 본원 발명의 제4실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 제어회로를 도시한 블록 개념도,
도 10은, 종래의 스위칭 레귤레이터를 도시하는 블록 개념도,
도 11은, 종래의 스위칭 레귤레이터의 작동을 보여주는 신호 파형도,
도 12는, 종래의 부스터 형태의 스위칭 레귤레이터를 도시하는 블록 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 110: 기준전압회로 11, 12: 분압저항기
13, 113: 오차증폭기 14, 114: 발진회로
15, 117: PWM 비교기 115, 116: 비교기
120: 전압-전류 변환회로

Claims (8)

  1. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화시키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 부하검출수단은,
    제2기준전압을 생성하는 제2기준전압회로와;
    상기 오차증폭기로부터 출력된 전압을 상기 제2기준전압과 비교하는 제2비교기를 갖는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  2. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화시키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 부하검출수단은, 제2기준전압을 생성하는 제2기준전압회로와; 상기 오차증폭기로부터 출력된 전압을 상기 제2기준전압과 비교하는 제2비교기를 갖고;
    상기 발진회로는 제1발진주파수를 가지는 발진신호와 상기 제1발진주파수 보다 주파수가 큰 제2발진주파수를 가지는 다른 발진신호가 출력되도록 구성되며;
    상기 효율가변수단은 상기 오차증폭기의 출력전압이 상기 제2기준전압보다 낮은 경우 상기 제1발진주파수를 가지는 발진신호가 상기 발진회로로부터 출력되도록 제어하고, 상기 오차증폭기의 출력전압이 상기 제2기준 전압보다 높은 경우 상기 제2발진주파수를 가지는 발진신호가 상기 발진회로로부터 출력되도록 제어하는 발진주파수 제어회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  3. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화시키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 부하검출수단은, 제2기준전압을 생성하는 제2기준전압회로와; 상기 오차증폭기로부터 출력된 출력전압과 상기 제2기준전압이 입력되고, 상기 제2기준전압과 상기 오차증폭기의 출력전압 사이의 제2전위차를 증폭하는 제2오차증폭기로 구성되고;
    상기 발진회로는, 제어전압 입력회로를 가지는 전압제어 발진회로이고, 그 발진주파수는 상기 제어전압 입력회로로 입력되는 제어전압에 따라 변화되며;
    상기 효율가변수단은, 상기 제2오차증폭기로부터 출력된 제2전위차가 입력되고; 상기 제2전위차를 상기 발진회로의 제어전압 입력회로로 출력하며; 상기 발진주파수가 상기 제2전위차에 따라 연속적으로 변화되도록 제어하는 발진주파수 제어회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  4. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화기키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 효율가변수단은 상기 오차증폭기와 상기 PWM 비교기의 전원회로 중 적어도 하나에 접속되어 상기 전원회로로 공급되는 전류를 변화시키는 전원전류제어 회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  5. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화시키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 부하검출수단은, 제2기준전압을 생성하는 제2기준전압회로와, 상기 오차증폭기로부터 출력된 전위차를 상기 제2기준전압과 비교하는 제2비교기로 구성되고;
    상기 효율가변수단은, 상기 전위차가 상기 제2기준전압보다 낮은 경우 제1전류를 공급하고, 상기 오차증폭기의 출력전압이 상기 제2기준전압보다 높은 경우 상기 제1전류와 다른 제2전류를 공급하도록 구성된 전원전류 제어회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  6. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출련전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    출력 부하전류를 검출하는 부하검출수단과;
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하조건에 따라 상기 스위칭 레귤레이터의 효율을 변화시키는 효율가변수단을 포함하고,
    상기 부하검출수단은, 제2기준전압을 생성하는 제2기준전압회로와; 상기 제2기준전압과 상기 오차증폭기로부터 출력된 전압을 입력하여 상기 제2기준전압과 상기 오차증폭기의 출력전압 사이의 제2전위차를 증폭하는 제2오차증폭기로 구성되며;
    상기 효율가변수단은, 공급전류가 상기 제2전위차에 따라 연속적으로 변화되도록 제어하는 전원전류 제어회로인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  7. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력전압을 상기 발진회로의 출력전압과 비교하는 PWM 비교기와;
    제2기준전압을 발생시키는 제2기준전압회로와;
    상기 오차증폭기로부터 출력된 전압을 상기 제2기준전압과 비교하는 제2비교기와;
    상기 PWM 비교기와 상기 오차증폭기의 전원회로 중 적어도 하나에 접속되며, 상기 오차증폭기의 출력전압이 상기 제2기준전압보다 낮은 경우 상기 전력회로로 제1전류를 공급하고, 상기 전위차가 상기 제2기준전압보다 높은 경우 상기 제1전류와 다른 제2전류를 공급하는 전원전류 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
  8. 스위칭 레귤레이터에 있어서,
    기준전압을 생성하는 기준전압회로와;
    상기 기준 전압 및 스위칭 레귤레이터로부터 출력된 출력 전압을 분압하여 얻은 측정전압이 입력되며, 입력된 상기 기준전압 및 상기 측정전압 사이의 전위차를 증폭하는 오차증폭기와;
    발진 신호를 출력하는 발진회로와;
    상기 오차증폭기의 출력을 상기 발진회로의 출력과 비교하는 PWM 비교기와;
    제2기준전압을 발생시키는 제2기준전압회로;
    상기 오차증폭기로부터 출력된 전압과 상기 제2기준전압과 입력되며, 상기 제2기준전압과 상기 오차증폭기 출력전압 사이의 제2전위차를 증폭하는 제2오차증폭기와;
    상기 오차증폭기와 상기 PWM 비교기의 전원회로 중 적어도 하나에 접속되며, 상기 제2전위차에 따라 공급전류를 연속적으로 변화시키는 전원전류 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
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