KR20020009728A

KR20020009728A - 부하전압과 부하전류를 제어할 수 있는 스위칭 레귤레이터

Info

Publication number: KR20020009728A
Application number: KR1020000043106A
Authority: KR
Inventors: 이성엽
Original assignee: 이중구; 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-02

Abstract

본 발명의 스위칭 레귤레이터는 부하단에 부하전압과 부하전류를 공급하는 출력부에 있어서, 외부설정신호를 입력받아 외부설정신호에 해당하는 제1 제어신호를 출력하는 제1 제어신호 생성부, 제1 제어신호를 입력받아 제1 제어신호에 해당하는 제1 저항을 설정하고, 제1 저항으로 부하전류를 입력받아 비교 전압을 생성하는 비교전압 형성부, 비교전압과 비교하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부, 비교전압과 기준전압의 차를 출력하는 에러 증폭기, 부하전류를 입력받아 부하전류에 비례하는 부하전류신호를 형성하는 전류 검출부, 부하전류신호를 입력받아 부하전류신호에 해당하는 제2 제어신호를 생성하는 제2 제어신호 생성부, 제2 제어신호를 입력받아 주파수를 조절하는 주파수 조절부, 소정 주파수의 톱니파를 생성하는 발진기 및 에러 증폭기에서 출력한 신호와 톱니파를 비교하여 일정 펄스폭의 구형파를 형성하는 비교기를 포함한다.

Description

부하전압과 부하전류를 제어할 수 있는 스위칭 레귤레이터{A SWITCHING REGULATOR CONTROLLING LOAD VOLTAGE AND LOAD CURRENT}

본 발명은 자동 전압조정 제어기와 그 전압조정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 스틸 카메라(digital still camera, 이하 DSC라 칭함.)에서의 스위칭 레귤레이터에 관한 것이다.

전자공학과 컴퓨터 공학의 발달로 인하여 현대 사회에서 컴퓨터는 일상 생활에 반드시 필요한 도구가 되었다. 이러한 컴퓨터의 일반화는 사진을 컴퓨터를 통하여 간편하게 보거나 저장하고 편집하기 위한 DSC가 개발되었다.

이와 같은 DSC는 화상을 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에 저장하기 쉽고, 편집하기 쉬울 뿐만 아니라 네트워크 상에서 업로드(up-load)와 다운로드(down-load)가 손쉽다.

그런데, 이러한 DSC용 전원회로는 그 설계시 CCD(charge-coupled device)회로와 TFT LCD 회로 때문에 많은 종류의 전원이 필요하다. 최근들어 기술의 변화가 급격해 DSC의 수명이 짧고, 많은 회사들이 각기 다른 CCD 소자들과 TFT LCD(thin film transistor liquid crystal display)를 생산하고 있기 때문에 DSC를 개발할 때마다 전원부의 회로는 늘 변경해야 하는 실정이다.

도1은 종래의 DSC의 전원부에 쓰이는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)의 블록도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 출력부(100)의 부하전압 중 일부를 전압 검출부(110)가 검출하여 비교 전압을 에러 증폭기(130)로 출력하고, 에러 증폭기(130)는 기준전압 생성부(120)에서 입력받은 기준 전압과 전압 검출부(110)에서 입력받은 비교 전압을 비교하여 비교기(150)로 출력한다.

비교기(150)는 발진기(140)에서 출력한 삼각파를 에러 증폭기(130)의 출력을 이용하여 구형파로 만들고, 부하전압의 변동에 따라 이 구형파의 펄스폭을 변동시킨다.

이와 같은 종래의 DSC에 쓰이는 스위칭 레귤레이터는 앞서 언급한 바와 같이, 사용되는 DSC에 맞게 설계되므로 다른 제품과의 호환이 어렵다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복잡한 전원이 요구되어지는 DSC에 호환성있게 사용되어 새로운 DSC의 개발시 별도의 전원부 개발이 필요없는 자동 전압조정 제어기 및 그 전압조정 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 종래의 디지털 스틸 카메라의 전원부에 쓰이는 스위칭 레귤레이터의 블록도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 전원부에 쓰이는 스위치 레귤레이터의 블록도이다.

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 디지털 가변저항기(digital variable resistor, 이하 DVR이라 칭함.)을 이용하여 스위칭 레귤레이터를 전압제어하고, 스위칭 레귤레이터에 포함된 발진기의 주파수를 DVR을 이용하여 변환시킴으로써 스위칭 레귤레이터를 전류제어한다.

본 발명의 스위칭 레귤레이터는 부하단에 부하전압과 부하전류를 공급하는 출력부에 있어서 제1 제어신호 생성부, 비교전압 형성부, 기준전압 생성부, 에러 증폭기, 발진기 및 비교기를 포함한다.

제1 제어신호 생성부는 외부설정신호를 입력받아 외부설정신호에 해당하는 제1 제어신호를 출력한다.

비교전압 형성부는 제1 제어신호를 입력받아 제1 제어신호에 해당하는 제1 저항을 설정하고, 제1 저항으로 부하전류를 입력받아 비교 전압을 생성한다.

기준전압 생성부는 비교전압과 비교하기 위한 기준전압을 생성하며, 에러 증폭기는 비교전압과 기준전압의 차를 출력하고, 발진기는 소정 주파수의 톱니파를 생성한다.

비교기는 에러 증폭기에서 출력한 신호와 톱니파를 비교하여 일정 펄스폭의 구형파를 형성한다.

이 때, 본 발명의 스위칭 레귤레이터는 부하전류를 입력받아 부하전류에 비례하는 부하전류신호를 형성하는 전류 검출부, 부하전류신호를 입력받아 부하전류신호에 해당하는 제2 제어신호를 생성하는 제2 제어신호 생성부, 제2 제어신호를 입력받아 이 제2 제어신호에 해당하는 주파수를 조절하는 주파수 조절부를 더 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 전원부에 쓰이는 스위칭 레귤레이터의 블록도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 부하단에 부하전압과 부하전류를 공급하는 출력부(100)에 있어서, 본 발명의 스위칭 레귤레이터는 제1 제어신호 생성부(210), 제1 DVR(220), 기준전압 생성부(120), 에러 증폭기(130), 전류 검출부(230), 제2 제어신호 생성부(240), 제2 DVR(250), 발진기(140) 및 비교기(150)를 포함한다.

제1 제어신호 생성부(210)는 외부에서 설정 신호를 입력받아 해당 제1 제어신호를 출력한다. 이 때, 외부설정신호는 출력부(100)에서 부하에 공급하는 특정 부하전압을 설정하기 위한 신호로 사용자에 의하여 설정될 수도 있다.

제1 DVR(220)는 제1 제어신호 생성부(210)에서 제1 제어신호를 입력받아 이 제1 제어신호에 해당하는 제1 저항을 설정하고, 제1 저항으로 부하전류를 입력받아 원하는 제1 비교 전압을 생성한다. 따라서, 제1 DVR(220)은 기기마다 다른 전압을 하나의 스위칭 레귤레이터로 생성할 수 있도록 한다.

기준전압 생성부(120)는 비교전압과 비교하기 위한 기준전압을 생성한다.

에러 증폭기(130)는 제1 DVR(220)에서 출력된 비교 전압과 기준전압 생성부(120)에서 출력된 기준전압의 차를 출력한다.

전류 검출부(230)는 출력부(100)에서 출력된 부하전류의 일부를 입력받아 이 일부의 부하전류에 비례하는 부하전류신호를 형성한다. 이와 같은 기능을 하는 본 발명의 실시예를 위한 전류 검출부(230)는 센스 FET(sense FET)를 사용한다.

제2 제어신호 생성부(240)는 전류 검출부(230)에서 생성한 부하전류신호를 입력받아 이 부하전류신호에 해당하는 제2 제어신호를 생성한다.

제2 DVR(250)는 제2 제어신호 생성부(240)에서 출력한 제2 제어신호를 입력받아 이 제2 제어신호에 해당하는 제2 저항을 설정한다.

발진기(140)는 제2 DVR(250)에서 설정된 제2 저항에 따라 변하는 임피던스(impedance)에 해당하는 주파수의 톱니파를 생성한다.

비교기(150)는 상기 에러 증폭기(130)에서 출력한 전압과 상기 발진기(140)에서 출력한 소정 주파수를 지닌 톱니파를 비교하여 일정 펄스폭의 구형파를 형성한다.

이 때, 비교기(150)에서 출력한 구형파의 일정 펄스폭은 출력부(100)에 포함된 스위치의 턴온시간(turn-on time)을 의미하므로 구형파의 펄스폭을 결정하는 에러 증폭기(130)의 출력과 발진기(140)의 주파수에 따라 필요한 출력부(100)의 부하전류와 부하전압을 얻을 수 있다. 따라서, 원하는 부하전류와 부하전압을 얻기 위하여 이에 해당하는 제1 제어신호와 제2 제어신호를 설정하면 된다.

다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 레귤레이터의 동작을 상세히 설명한다.

출력부(100)에서 특정 전압을 얻기 위하여 해당 외부설정신호를 입력받은제1 제어신호 생성부(210)는 외부설정신호에 따른 제1 제어신호를 제1 DVR(220)로 출력한다. 제1 DVR(220)은 이 제1 제어신호에 해당하는 제1 저항을 설정하고, 이 설정된 제1 저항으로 출력부(100)의 부하전류를 입력받아 비교전압을 형성하고, 이 비교전압을 에러 증폭기(130)로 출력한다. 이후, 에러 증폭기(130)는 기준전압생성부에서 출력된 기준전압과 이 비교전압의 차를 출력한다. 따라서, 상기 외부설정신호에 따라 제1 저항의 크기가 변하므로 에러 증폭기(130)에서 출력되는 비교전압과 기준전압의 차 또한 변하게 된다.

또한, 전류 검출부(230)의 센스 FET는 출력부(100)에서 출력되는 부하전류의 일부를 검출하여 해당 전압을 제2 제어신호 생성부(240)로 출력하고, 이에 따라 제2 제어신호 생성부(240)는 제2 제어신호를 제2 DVR(250)로 출력한다. 제2 DVR(250)은 상기 제2 제어신호를 입력받은 해당 저항을 설정하여 일정 주파수의 톱니파를 형성하는 발진기(140)의 임피던스를 변화시킴으로써 상기 톱니파의 주파수를 변화시킨다.

따라서, 비교기(150)는 에러 증폭기(130)에서 출력한 신호와 발진기(140)에서 출력한 소정 주파수를 지닌 톱니파를 비교하여 소정 펄스폭을 지닌 구형파를 생성하고, 이 구형파를 출력부(100)에 포함된 스위치에 인가하고, 이에 따라 스위치의 턴온시간이 제어된다. 즉, 스위치가 FET라면, 이 구형파는 FET의 게이트에 인가되므로 구형파의 '하이' 영역의 펄스폭은 FET의 턴온시간이 된다.

이와 같은 과정을 통하여 다양한 부하전압과 부하전류를 얻을 수 있게 되어 하나의 스위칭 레귤레이터를 이용하여 커넥터(260)에 연결된 DSC1(270), CCD 카메라(280) 및 DSC2(290)에 각각의 정격 부하전압과 정격 부하전류를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 하나의 실시예일 뿐 본 발명이 야기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 실시예 외에 많은 변경이나 변형이 가능한 것은 물론이다.

예를 들어, 본 발명은 DSC뿐만 아니라 스위칭 레귤레이터를 쓰는 전자기기에 공히 사용가능하다.

이와 같은 본 발명은 여러 가지 값을 가지는 부하전압과 부하전류를 형성하여 보다 다양한 전자기기에 호환가능한 스위칭 레귤레이터를 제공한다.

Claims

부하단에 부하전압과 부하전류를 공급하는 출력부에 있어서,

외부설정신호를 입력받아 상기 외부설정신호에 해당하는 제1 제어신호를 출력하는 제1 제어신호 생성부;

상기 제1 제어신호를 입력받아 상기 제1 제어신호에 해당하는 제1 저항을 설정하고, 상기 제1 저항으로 부하전류를 입력받아 비교 전압을 생성하는 비교전압 형성부;

상기 비교전압과 비교하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부;

상기 비교전압과 상기 기준전압의 차를 출력하는 에러 증폭기;

소정 주파수의 톱니파를 생성하는 발진기;

상기 에러 증폭기에서 출력한 신호와 상기 톱니파를 비교하여 일정 펄스폭의 구형파를 형성하는 비교기를 포함하는 스위칭 레귤레이터.
제1항에 있어서,

상기 비교전압 형성부는 디지털 가변저항인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
제1항에 있어서,

상기 부하전류를 입력받아 상기 부하전류에 비례하는 부하전류신호를 형성하는 전류 검출부;

상기 부하전류신호를 입력받아 상기 부하전류신호에 해당하는 제2 제어신호를 생성하는 제2 제어신호 생성부; 및

상기 제2 제어신호를 입력받아 상기 발진기에서 출력되는 톱니파의 주파수를 조절하는 주파수 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
제3항에 있어서,

상기 전류 검출부는 센스 FET인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
제3항에 있어서,

상기 주파수 조절부는,

상기 제2 제어신호에 따라 저항값을 다르게 설정하여 상기 발진기의 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.
제5항에 있어서,

상기 주파수 조절부는 디지털 가변저항인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터.