Control circuit loss를 줄이기 위한 고효율 Buck DC-DC Converter 설계

Abstract

최근 반도체 산업은 한 칩에 시스템을 집적하는 기술인 SoC(system on chip)로 발전해 나가고 있다. 하나의 기기 안에는 각각의 기능을 가지고 있는 IP 들이 놓여져 있다. 그 중의 하나인 Power management unit IP 또한 놓여져 각각의 회로들을 동작할 수 있는 안정적인 정격전압을 공급해주는 IP가 있겠다. 이 Power management는 전자기기의 외부 전압을 받아 내부 회로들이 동작 할 수 있는 전압을 제공해야 기능을 가지고 있는데 현대 전자기기의 고장의 원인이 불안정한 전원공급에 있다는 것을 볼 때 Power management의 중요성을 미루어 짐작 할 수 있겠다. 특히 이동통신 수단으로 가장 많이 보급되어 있는 휴대 전화는 이제 더 이상 단순한 이동통신 수단으로의 역할 뿐 아니라 디지털 카메라 내장, MP3 내장, DMB와 같은 방송 수신기 내장, video game 기능 내장, 인터넷 기능 내장 등 수많은 기능을 내장한 멀티미디어 통신기기의 형태를 띠고 있다. 또한 PDA나 PMP등과 같은 멀티미디어 기기들이 대거 등장함에 따라 휴대 기기는 음성, 영상, 통신 등과 같은 여러 가지 기능을 가진 시스템으로 진화 하였다. 이와 같이 다양한 기능이 추가되고 시스템의 복잡도가 증가하여 소비 전력이 증가 하였지만, 휴대기기는 기기의 특성상 작고 가벼워야 하며 장시간의 사용이 보장 되어 야 한다. 그 중 배터리 수명 시간은 휴대기기의 절대적인 성능 평가의 기준이 될 만큼 중요한 특성이기 때문에 한정된 배터리 자원을 최대한 효율적으로 관리하여 휴대기기의 사용 시간을 길게 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 Mobile 기기용에 적합한 2.5V의 전압을 입력으로 받고 1.5V의 안정적인 출력 전압을 갖는 Buck converter를 0.35um CMOS 공정을 이용하여 구현하고 시뮬레이션 하였다. 기존의 control block의 회로를 개선하여 Buck converter의 전체 효율을 높이는 것이 본 논문의 목표이다.