다기능 단자를 갖는 DC-DC 벅 컨버터 설계

Abstract

오늘날 전자기기는 소형화, 다기능화 되어 가면서 응용회로에 따라 특정 전압이나 전류, 주파수에서 동작하도록 요구하는 기능이 다양해지고 있다. 전자기기의 전원회로로 사용되는 DC-DC buck converter에서 EN(enable) 단자는 집적회로(integrated circuit : IC)의 on, off를 제어한다. 본 논문에서 EN 단자는 IC의 on, off 제어뿐만 아니라 인가되는 전압에 따라 사용자가 OCP (over-current protection) 기능과 soft start 기능 중 외부에서 조절하고자 하는 기능을 선택할 수 있는 다기능 단자로 사용하고, SET 단자는 연결되는 저항값을 조절하여 선택된 기능의 동작조건을 IC의 외부에서 설정할 수 있는 다기능 비동기식 DC-DC buck converter를 설계하였다. 설계된 회로에서는 EN 단자에 1.5 V를 인가하면 OCP 동작전류가 가변기능으로 선택되고, SET 단자에 연결하는 저항값을 조절하여 OCP 동작전류를 설정할 수 있으며, soft start 시간은 IC 내부에서 고정된다. 한편 EN 단자에 3 V를 인가하면 soft start 시간이 가변기능으로 선택되고, SET 단자에 연결하는 저항값을 조절하여 soft start 시간을 설정할 수 있으며, IOCP 동작전류는 IC 내부에서 고정된다. 제안하는 IC는 1-poly 4metal BCDMOS(bipolar CMOS DMOS) 공정을 이용하여 설계하였고, HSOP8(heatsink small outline package 8)로 조립하였다. 이 변환기는 전류모드 제어 방식으로 4.5 V에서 50 V까지 넓은 입력 전압에서 350 kHz의 주파수로 동작한다. 출력 전압은 1.5 V에서 24 V까지 설정이 가능하고, 최대 3 A의 부하전류를 구동할 수 있다.