Mobile 기기용 Step-Down 방식의 DC-DC Converter 설계

Abstract

최근 반도체 산업은 한 칩에 시스템을 집적하는 기술인 SoC(system on chip)로 발전해 나가고 있다. 하나의 칩 안에 들어간 다수의 회로들은 각 회로들에 따라 필요한 공급전압이 달라질 수 있다. 따라서 일정한 하나의 전압 공급원으로 각각의 필요한 전압을 만들어내는 DC-DC 변환기가 필요하게 된다. Buck DC-DC converter는 강압(step down) 방식으로 입력전압을 알맞은 출력전압으로 낮추어 원하는 회로에 알맞은 전원을 공급해 줌으로써 휴대폰, PDA 등의 휴대장비의 장시간 사용에 안정적인 전원을 공급해 줄 수 있다. 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, 비디오 게임 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 되어야 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 휴대용 기기용에 적합한 2.5V의 전압을 입력으로 받고 1.5V의 안정적인 출력 전압을 갖는 Buck converter를 0.35um CMOS 공정을 이용하여 구현하고 시뮬레이션 하였다. 기존의 제어 블럭의 회로를 개선하고 스위칭 주파수를 높여줌으로써 더욱 낮은 출력 전압리플과 높은 효율을 갖는 Buck converter를 구현하는 것이 본 논문의 목표이다.