액정 디스플레이 구동 IC에서의 Latch up 방지 회로를 내장한 DC-DC Converter 설계

Abstract

본 논문에서는 SMPS와 Charge Pump로 이루어진 Power System에서 Latch up이 발생하지 않고 안정적으로 동작하도록 Latch up Protection Technique을 보였다. 제안한 회로는 inrush current를 제어하는 기법이며, SMPS의 출력 신호의 레벨을 detect한 후 sampling한 전압을 Comparator를 사용하여 제어하였으며, pulse width를 선택적으로 사용하도록 하였다. 이로써 Charge Pump에 유입되는 Inrush current를 제한하여 parasitic BJT 생성을 막음으로써 Latch up 발생을 제어할 수 있었다. 0.1um CMOS 공정을 사용하여 실험한 결과, 외장 Schottky Diode를 제거하여도 안정적으로 동작함을 확인하였고, 이로 인한 원가 절감 효과를 볼 수 있었다. 또한 90ºC 이상의 고온 환경에서도 SMPS 및 Charge Pump의 Settling Time이 각각 10msec 내에 도달하는 특성을 만족하였다. 모든 출력이 400pF의 큰 load 조건에서도 제품 규격인 20msec내에 Target 전압 레벨에 도달하면서 안정적으로 동작하였으며, Peak Current를 감소시킴으로써 Contact stress를 줄여 신뢰성에도 이로운 효과를 얻을 수 있었다.