온칩 DC-DC 변환기를 위한 전류 비교 방식의 센서 = A Sensing Scheme Utilizing Current-Mode Comparison for On-Chip DC-DC Converter

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

An efficient sensing scheme applicable to DC-DC converters is proposed. The output voltage of the DC-DC converter is fed back and converted to a current signal at the input terminal of the sensor to decide if it is in the tolerable range. The comparison is accomplished by a current push-pull action. With the embedded reference current in the sensor realized from the reference voltage. The advantages of the scheme lie in the fairly accurate and efficient implementation in terms of power consumption and chip size overhead compared with conventional voltage-mode schemes as the major parameter in converting voltage to current is determined by (W/L) aspect ratio of the core transistors. In this paper, a DC-DC converter of 5V output from battery range of 2.2V～3.6V adopting the proposed sensing scheme is implemented in a 0.35um CMOS process to prove the validity of the scheme.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 DC-DC 변환기에서 효율적으로 sensing 할 수 있는 센서 scheme을 제안하였다. DC-DC 변환기의 최종 출력전압을 되먹임하여 센서의 입력단에서 전류로 변환되며, 센서에 내장된 기준전류와의 전류비교를 통하여 목표전압에 도달했는지의 여부를 감지한다. 이때의 감지동작은 전류 push-pull 동작을 통해 전류 비교 방식을 수행한다. 센서에 내장된 기준전류도 고정된 기준전압을 변환함으로써 구현된다. 본 scheme의 특징은 전압을 전류로 변환하는 데 있어서의 파라미터가 코어 트랜지스터의 (W/L)의 비로써 결정되므로 비교적 정밀하고 기존의 전압 모드 방식과 비교했을 때, 전력소모 측면이나 칩 사이즈 측면에서 효율적으로 구현되는 데에 있다. 본 논문에서는 입력 배터리 공급전압 2.2V～3.6V에 대해 5V를 출력하는 DC-DC 변환기에 제안하는 센서를 적용하여 0.35um CMOS 공정으로써 구현하고 그 유용성을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 "Theoretical performance of voltage multiplier circuits IEEE Journal of Solid-State Circuits"
• 2 "Theoretical performance of capacitor-diode voltage multiplier fed by a current source"
• 3 "Power-efficient pulse width modulation DC/DC converters with zero voltage switching control Proceedings of the 2006international symposium in Low power electronic"
• 4 "On-Chip Charge Pump DC-DC Converter using 2X/3X Merged Booster for LCD Drivers" 929-930,