이동통신 단말기에 쓰이는 저전력 고효율 집적회로용 전압 상승회로 설계

Abstract

반도체 집적회로 기술의 비약적인 발전으로 전자기기의 경박단소화가 이루어지면서 노트북 컴퓨터나 전자수첩, 휴대전화 등으로 대표되는 휴대기기의 보급이 급속하게 확대되어 가고 있다. 앞으로는 멀티미디어화에 의해 음성, 문자, 데이터, 동화상 등이 포함된 고기능 휴대형 기기의 시장이 대규모로 형성될 것으로 기대되고 있다. 전지를 에너지원으로 하는 이들 휴대기기를 소형, 경량, 박형화 시킴으로써 휴대성이 우수하고 동작시간이 긴 고기능화 제품을 제작할 수 있다. 이것을 실현하기 위해서 저 소비 전력화, 고속화를 지향한 저 전압 구동 IC, 표면실장 부품, 고 에너지 밀도의 전지 개발이 활발히 진행되고 있다. 이들 휴대형 기기 내에서 여러 종류의 소자가 사용되기 때문에 전지의 단일전압은 DC-DC 컨버터(Converter)를 탑재해 각 디바이스가 필요로 하는 전압으로 전력을 공급해야 한다. 이와 같은 배경 하에서 휴대기기의 소형, 경량화와 고기능화, 사용시간의 연장을 실현하기 위한 수단으로 소형, 고효율의 DC-DC 컨버터에 대한 요구가 급속하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 이동통신 단말의 응용기기에 적합한 인덕터(Inductor) 방식의 DC-DC 변환기를 제안하였다. 스위치 트랜지스터를 구동할 때 소모되는 switching power loss를 최소화하고 스위치 트랜지스터의 저항 성분에 의한 conduction power loss를 줄였다. 제안된 고효율의 DC-DC 변환기 설계는 삼성 SMIC 0.35um CMOS 15.5V 공정으로 모의실험을 하였으며, 전원 전압으로 2.5V~5V를 공급받아 출력전류로 200mA를 구동할 때 출력전압으로 7.5V를 얻을 수 있었다.; As electronics industry grows, the trend of every device in semiconductor industries is towards smaller size, higher speed, and lower power. Also, many mobile applications which can be easily portable have been developed. Therefore It is developed that the integrated circuit technology which can store up much information in one chip called SoC (System on Chip). As supply voltages, however, must have different value among many circuits in one chip. There is necessary for a DC-DC converter to make respectively different voltages from a regular supply voltage. High voltage and current need to operate in display and low power is needed in mobile applications which are operated by battery. This paper presents a low power DC-DC converter with high efficiency Boost DC-DC circuits for the flat panel displays. It reduces the conduction power loss of Boost DC-DC circuit using variable voltage level shifter, although the switching power loss in the proposed circuit is the same amount as in conventional Boost DC-DC circuit. It can obtain 7.5V output voltage from 2.5V~5V supply voltage which is 200mA output current. It is improved 0.2V, an output voltage gain as compared with conventional circuit.