KR20160020156A - Signal control chip and switching device comprising the same - Google Patents
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Abstract
신호 제어 칩 및 이를 포함하는 스위칭 장치가 제공된다. 상기 스위칭 장치는 제1 단자와 제2 단자를 포함하는 스위치, 제1 단자와 연결되고, 제1 단자의 전압을 토대로 출력이 결정되는 제1 셋 신호 생성부, 제2 단자와 연결되고, 제2 단자와 연결된 센싱 저항에 흐르는 전류의 방향을 토대로 출력이 결정되는 제2 셋 신호 생성부 및 제1 및 제2 셋 신호 생성부의 출력을 이용하여, 스위치의 게이트를 제어하는 게이트 신호를 생성하는 신호 판단부를 포함한다. A signal control chip and a switching device including the same are provided. The switching device includes a switch including a first terminal and a second terminal, a first set signal generating part connected to the first terminal, the output of which is determined based on the voltage of the first terminal, a second set signal generating part connected to the second terminal, A second set signal generator for determining an output based on a direction of a current flowing through a sensing resistor connected to the terminal, and a signal determination unit for generating a gate signal for controlling the gate of the switch using the outputs of the first and second set signal generators .
Description
본 발명은 신호 제어 칩 및 이를 포함하는 스위칭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a signal control chip and a switching device including the same.
벅 컨버터(Buck converter)는 강압 DC-DC 변환기이다. 이러한 벅 컨버터의 작동 방식은 인덕터에 흐르는 전류의 양상에 따라 불연속 전류 모드(DCM ; Discontinuous Conduction Mode), 경계 전류 모드(BCM ; Boundary Conduction Mode) 그리고 연속 전류 모드(CCM ; Continuous Conduction Mode)와 같이 크게 세 가지로 나눌 수 있다.The buck converter is a step-down DC-DC converter. The buck converter operates in a variety of ways such as Discontinuous Conduction Mode (DCM), Boundary Conduction Mode (BCM), and Continuous Conduction Mode (CCM), depending on the current flowing in the inductor. It can be divided into three.
본 발명이 해결하려는 과제는, 트랜지스터의 드레인 전압과 트랜지스터의 소오스와 연결된 전류 센싱 저항(current sensing resistor)의 전압을 이용하여 ZCD(zero current detection)를 수행하고, 이를 통해 트랜지스터의 셋 신호(트랜지스터를 턴온하는 신호)를 제어하는 스위칭 장치를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to perform ZCD (zero current detection) using a drain voltage of a transistor and a voltage of a current sensing resistor connected to a source of the transistor, A signal to turn on the switching device).
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 트랜지스터의 드레인 전압과 트랜지스터의 소오스와 연결된 전류 센싱 저항의 전압을 이용하여 ZCD를 수행하고, 이를 통해 트랜지스터의 셋 신호를 제어하는 신호 제어 칩을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a signal control chip that performs ZCD using a drain voltage of a transistor and a voltage of a current sensing resistor connected to a source of the transistor, and controls a set signal of the transistor through the ZCD.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스위칭 장치의 일 실시예는, 제1 단자와 제2 단자를 포함하는 스위치, 제1 단자와 연결되고, 제1 단자의 전압을 토대로 출력이 결정되는 제1 셋 신호 생성부, 제2 단자와 연결되고, 제2 단자와 연결된 센싱 저항에 흐르는 전류의 방향을 토대로 출력이 결정되는 제2 셋 신호 생성부 및 제1 및 제2 셋 신호 생성부의 출력을 이용하여, 스위치의 게이트를 제어하는 게이트 신호를 생성하는 신호 판단부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a switching device including a switch including a first terminal and a second terminal, a switch connected to the first terminal and configured to output a first set based on a voltage of the first terminal, And a second set signal generator and an output of the first and second set signal generator, the output of which is determined based on a direction of a current flowing through a sensing resistor connected to the second terminal, And a signal determination unit for generating a gate signal for controlling the gate of the switch.
상기 제2 셋 신호 생성부는, 센싱 저항과, 센싱 저항과 연결되고, 센싱 저항에 흐르는 전류에 의해 제어되는 전류원과, 전류원과 음극이 연결되고 접지와 양극이 연결된 다이오드와, 다이오드와 연결된 제1 비교기를 포함할 수 있다.The second set signal generator includes a sensing resistor, a current source connected to the sensing resistor and controlled by a current flowing in the sensing resistor, a diode connected between the current source and the cathode and having a ground and an anode connected to each other, . ≪ / RTI >
상기 전류원에 의해 다이오드의 전압이 순방향 전압이 되는 경우, 제1 비교기는 제1 상태를 출력할 수 있다.When the voltage of the diode becomes the forward voltage by the current source, the first comparator can output the first state.
상기 전류원에 의해 다이오드의 전압이 역방향 전압 또는 0이 되는 경우, 제1 비교기는 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력할 수 있다.When the voltage of the diode becomes the reverse voltage or zero by the current source, the first comparator can output the second state different from the first state.
상기 제1 셋 신호 생성부는, 제1 단자와 연결된 제2 비교기를 포함할 수 있다.The first set signal generator may include a second comparator connected to the first terminal.
상기 제1 단자의 전압이 0이 될 때, 제2 비교기는 제1 상태를 출력할 수 있다.When the voltage of the first terminal becomes zero, the second comparator can output the first state.
상기 제2 비교기가 제1 상태를 출력하는 경우, 스위치를 턴온하기 위한 셋 신호가 생성될 수 있다.When the second comparator outputs the first state, a set signal for turning on the switch may be generated.
상기 제1 단자와 연결되고, 스위치의 턴온 또는 턴오프에 따라서 흐르는 전류가 제어되는 인덕티브 소자와, 인덕티브 소자와 연결된 출력 로드와, 출력 로드와 연결된 입력 파워 소오스를 더 포함하되, 출력 로드의 전압이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압보다 작은 경우, 제2 비교기는 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력하고, 입력 파워 소오스 전압은 입력 파워 소오스의 전압일 수 있다.An inductive element connected to the first terminal and having a current controlled in accordance with the turn-on or turn-off of the switch, an output load connected to the inductive element, and an input power source connected to the output load, When the voltage is less than 1/2 times the input power source voltage, the second comparator outputs a second state different from the first state, and the input power source voltage may be the voltage of the input power source.
상기 제1 셋 신호 생성부는 제1 단자와 연결된 제2 비교기를 포함하고, 신호 판단부는 제1 및 제2 비교기와 연결된 OR 게이트를 포함하되, 제1 또는 제2 비교기 중 어느 하나가 제1 상태를 출력할 때, 스위치를 턴온하기 위한 셋 신호가 생성될 수 있다.The first set signal generator includes a second comparator connected to the first terminal, and the signal determiner includes an OR gate connected to the first and second comparators, wherein one of the first and second comparators is in a first state When outputting, a set signal for turning on the switch can be generated.
상기 신호 판단부는, OR 게이트와 연결된 AND 게이트와, AND 게이트와 연결되고, 스위치의 게이트를 제어하는 게이트 신호를 생성하는 신호 선택기를 더 포함할 수 있다.The signal determination unit may further include an AND gate connected to the OR gate, and a signal selector connected to the AND gate and generating a gate signal controlling the gate of the switch.
상기 신호 선택기와 연결되고, 스위치를 턴오프하기 위한 리셋 신호를 제공하는 리셋 신호 발생기를 더 포함하되, 게이트 신호는, AND 게이트가 제1 상태를 출력하고 리셋 신호 발생기가 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력하는 경우 제1 상태가 되고, 리셋 신호 발생기가 제1 상태를 출력하는 경우 제2 상태가 될 수 있다.Further comprising a reset signal generator coupled to the signal selector and providing a reset signal for turning off the switch, wherein the gate signal is selected such that the AND gate outputs a first state and the reset signal generator generates a second The first state can be obtained when the state signal is outputted and the second state when the reset signal generator outputs the first state.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 신호 제어 칩의 일 실시예는, 인덕티브 소자를 흐르는 전류를 제어하는 스위치를 턴온/턴오프하는 신호 제어 칩으로서, 스위치의 제1 단자와 연결되는 센싱 저항; 제1 단자와 연결되어 센싱 저항에 흐르는 전류에 의해 제어되는 전류원; 전류원과 연결되는 다이오드; 다이오드와 연결되는 제1 비교기; 스위치의 제1 단자와 다른 제2 단자와 연결된 제2 비교기 및 제1 및 제2 비교기와 연결되고, 스위치를 턴온/턴오프하는 신호 선택기를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a signal control chip for turning on / off a switch for controlling a current flowing through an inductive element, the signal control chip including a sensing resistor connected to a first terminal of the switch, ; A current source connected to the first terminal and controlled by a current flowing in the sensing resistor; A diode connected to the current source; A first comparator coupled to the diode; A second comparator connected to a second terminal different from the first terminal of the switch, and a signal selector connected to the first and second comparators and for turning on / off the switch.
상기 신호 선택기는 제1 또는 제2 비교기가 제1 상태를 출력하면 스위치를 턴온하기 위한 게이트 신호를 생성할 수 있다.The signal selector may generate a gate signal for turning on the switch when the first or second comparator outputs the first state.
상기 제1 비교기는, 센싱 저항에 흐르는 전류의 방향이 바뀔 때 제1 상태를 출력할 수 있다.The first comparator can output the first state when the direction of the current flowing through the sensing resistor is changed.
상기 제2 비교기는, 제1 단자의 전압이 0으로 바뀔 때 제1 상태를 출력할 수 있다.The second comparator may output the first state when the voltage of the first terminal is changed to zero.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치는 트랜지스터의 소오스 단자와 연결된 전류 센싱 저항(current sensing resistor)의 전압 및 트랜지스터의 드레인 단자의 전압을 이용하여 ZCD(zero current detection)를 수행할 수 있다. 이에 따라 스위칭 장치는 캐치 다이오드의 RRL(reverse recovery loss)를 제거하고 트랜지스터의 스위칭 손실 즉, 턴온시의 손실을 최소화하여 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스위칭 장치는 전류 센싱 저항에 흐르는 전류가 방향을 바꿀 때 또는 드레인 전압이 0이 될 때를 감지하여, 출력 로드 전압이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압보다 클 때와 작을 때 모두 적절하게 트랜지스터를 턴온할 수 있다. The switching device according to an embodiment of the present invention can perform ZCD (zero current detection) using the voltage of the current sensing resistor connected to the source terminal of the transistor and the voltage of the drain terminal of the transistor. Accordingly, the switching device can eliminate the reverse recovery loss (RRL) of the catch diode and minimize the switching loss of the transistor, that is, the turn-on loss, thereby improving the operation efficiency. That is, the switching device senses when the current flowing in the current sensing resistor changes direction or when the drain voltage becomes zero, and when the output load voltage is larger or smaller than 1/2 times the input power source voltage, The transistor can be turned on.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 예시적인 블록도이다.
도 3은 도 2의 신호 판단부의 예시적인 개념도이다.
도 4는 도 1의 A 부분의 예시적인 회로도이다.
도 5는 도 4의 회로도에 대응되는 타이밍도의 일 예이다.
도 6은 도 4의 회로도에 대응되는 타이밍도의 다른 예이다.
도 7 내지 도 9는 각각 도 1의 응용 회로부의 예들을 도시한 것이다.1 is a block diagram illustrating a switching device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary block diagram of part A of Figure 1;
3 is an exemplary conceptual diagram of the signal determination unit of FIG.
4 is an exemplary circuit diagram of part A of Fig.
5 is an example of a timing diagram corresponding to the circuit diagram of Fig.
6 is another example of a timing chart corresponding to the circuit diagram of Fig.
Figs. 7 to 9 each show examples of the application circuit portion of Fig.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "연결된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 연결된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 연결된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. One element is referred to as being "connected to " or " coupled to " another element, either directly connected to or coupled to another element, . On the other hand, when one element is referred to as "directly connected to" or "directly coupled to" another element, it does not intervene another element in the middle. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, a switching device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a switching device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치(1)는 스위치(20), 신호 제어 회로(100), 캐치 다이오드(19) 등을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 스위치(20)는 예를 들어 트랜지스터를 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 스위치(20)를 트랜지스터로 가정하여 설명하도록 한다. Referring to FIG. 1, a
스위칭 장치(1)는 응용 회로부(10)와 전기적으로 연결된다. 스위칭 장치(1)는 응용 회로부(10) 내에 위치하는 인덕티브 소자(inductive element)(15)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 여기서, 응용 회로부(10)는 인덕티브 소자(15)를 포함하는 회로이면 어떠한 회로도 가능하고, 예를 들어, 벅 컨버터(buck converter), 라이트 장치(light device), 파워 트랜스포머(power transformer) 등일 수 있다. 이러한 응용 회로부(10)는 예를 들어, 입력 파워 소오스(11)와 연결된 출력 로드(output load)(13), 출력 로드(13)와 연결된 인덕티브 소자(15) 등을 포함할 수 있다. 출력 로드(13)는 예를 들어, 저항 또는 LED 일 수 있다. 인덕티브 소자(15)의 일측 터미널은 출력 로드(13)에 연결되고, 타측 터미널은 스위치(20)에 연결될 수 있다.The switching device (1) is electrically connected to the application circuit part (10). The
캐치 다이오드(19)의 일측 터미널은 스위치(20)와 연결되고, 타측 터미널은 입력 파워 소오스(11)와 출력 로드(13) 사이에 연결될 수 있다. 캐치 다이오드(19)는 플라이백 다이오드(flyback diod), 프리윌링 다이오드(freewheeling diode), 스너버 다이오드(snubber diode), 서프레서 다이오드(suppressor diode), 클램프 다이오드(clamp diode) 등으로도 불린다. 즉, 캐치 다이오드(19)는 스위치(20)가 턴오프되어도 인덕터(15)에서 흐르는 전류가 소멸될 수 있도록, 연속 루프(continuous loop)를 생성한다. 즉, 스위치(20)가 턴오프된 후, 전류는 캐치 다이오드(19), 출력 로드(13), 인덕티브 소자(15)를 계속 흐르면서 소멸된다. One terminal of the
스위치(20)는 인덕티브 소자(15)와 연결될 수 있다.The
구체적으로 예를 들어, 스위치(20)는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 또한 스위치(20)는 예를 들어, 제1 단자(21)와 제2 단자(22)를 포함하는 트랜지스터일 수 있고, 제2 단자(22)는 캐치 다이오드(19) 및 인덕티브 소자(15)와 연결될 수 있고, 제1 단자(21)는 접지와 연결될 수 있다.Specifically, for example, the
또한 제1 단자(21) 및 제2 단자(22)는 신호 제어 회로(100)와 연결될 수 있다.Also, the
추가적으로, 제1 단자(21)는 소오스 단자이고 제2 단자(22)는 드레인 단자일 수 있다.In addition, the
신호 제어 회로(100)는 스위치(20)의 양 단에 연결될 수 있다. 또한 신호 제어 회로(100)는 적어도 하나의 신호 제어 칩으로 구현될 수 있다. The
구체적으로, 신호 제어 회로(100)는 스위치(20)의 양 단 즉, 드레인 단자 및 소오스 단자와 연결될 수 있고, 오실레이터(40)로부터 리셋 신호(RST)를 제공받을 수 있다.Specifically, the
오실레이터(40)는 일정 주파수의 주기적인 펄스 형태의 리셋 신호(RST)를 신호 제어 회로(100)로 제공함으로써, 주기적으로 스위치(20)를 턴오프한다. 여기에서 오실레이터(40)는 예를 들어, 리셋 신호 생성부일 수 있다.The
또한 신호 제어 회로(100)는 스위치(20)의 제2 단자(22)에 흐르는 전류의 방향 또는 제1 단자(21)와 연결된 센싱 저항(도 4의 112)에 흐르는 전류의 방향이 바뀔 때 스위치(20)를 턴온하는바, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.When the direction of the current flowing in the
도 2는 도 1의 A 부분의 예시적인 블록도이다. Figure 2 is an exemplary block diagram of part A of Figure 1;
도 2를 참조하면, 신호 제어 회로(100)는 제1 셋 신호 생성부(110), 제2 셋 신호 생성부(130), 신호 판단부(150)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
제1 셋 신호 생성부(110)는 스위치(20)의 제1 단자(21)(예를 들어, 소오스 단자)와 연결되고, 신호 판단부(150)로 출력을 제공할 수 있다. 제1 셋 신호 생성부(110)가 신호 판단부(150)로 제공하는 출력은 예를 들어, 제1 비교 신호(VDI_COMP)일 수 있다. 또한 제1 비교 신호(VDI_COMP)는 제1 상태(예를 들면, 1 또는 하이 레벨) 또는 제2 상태(예를 들면, 0 또는 로우 레벨)를 포함할 수 있다. The first
제2 셋 신호 생성부(130)는 스위치(20)의 제2 단자(22)(예를 들어, 드레인 단자)와 연결되고, 신호 판단부(150)로 출력을 제공할 수 있다. 제2 셋 신호 생성부(130)가 신호 판단부(150)로 제공하는 출력은 예를 들어, 제2 비교 신호(VDS_COMP)일 수 있다. 또한 제2 비교 신호(VDS_COMP)는 제1 상태(예를 들면, 1 또는 하이 레벨) 또는 제2 상태(예를 들면, 0 또는 로우 레벨)를 포함할 수 있다.The second
신호 판단부(150)는 제1 및 제2 셋 신호 생성부(110, 130)로부터 출력(예를 들면, 제1 비교 신호(VDI_COMP), 제2 비교 신호(VDS_COMP)을 제공받고 오실레이터(40)로부터 출력(예를 들어, 리셋 신호(RST)을 제공받을 수 있다. 또한 신호 판단부(150)는 제공받은 신호들을 토대로 게이트 신호(GATE)를 생성할 수 있다.The
여기에서, 게이트 신호(GATE)는 스위치(20)의 게이트를 제어하여 스위치(20)를 턴온/턴오프하기 위한 신호일 수 있다. 또한 게이트 신호(GATE)는 제1 상태(예를 들면, 1 또는 하이 레벨) 또는 제2 상태(예를 들면, 0 또는 로우 레벨)를 포함할 수 있다. Here, the gate signal GATE may be a signal for controlling the gate of the
도 3은 도 2의 신호 판단부의 예시적인 개념도이다. 3 is an exemplary conceptual diagram of the signal determination unit of FIG.
도 3을 참조하면, 신호 판단부(150)는 OR 게이트(152), AND 게이트(154), 인버터(156), 신호 선택기(158)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
OR 게이트(152)는 제1 셋 신호 생성부(110) 및 제2 셋 신호 생성부(130)로부터 각각 제1 비교 신호(VDI_COMP), 제2 비교 신호(VDS_COMP)를 제공받고, AND 게이트(154)로 제1 상태(1 또는 하이 레벨) 또는 제2 상태(0 또는 로우 레벨)를 제공할 수 있다. The OR
즉, OR 게이트(152)의 출력(즉, 제1 상태 또는 제2 상태)은 제1 비교 신호(VDI_COMP) 및 제2 비교 신호(VDS_COMP)를 토대로 결정될 수 있다.That is, the output of the OR gate 152 (i.e., the first state or the second state) may be determined based on the first comparison signal VDI_COMP and the second comparison signal VDS_COMP.
AND 게이트(154)는 OR 게이트(152) 및 인버터(156)로부터 입력을 제공받고, 신호 선택기(158)로 셋 신호(S)를 제공할 수 있다. AND
즉, AND 게이트(154)의 출력(즉, 셋 신호(S))은 OR 게이트(152) 및 인버터(156)의 출력을 토대로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 인버터(156)는 제공받은 입력(즉, 리셋 신호(RST))을 제1 상태에서 제2 상태로(예를 들어, 하이 레벨을 로우 레벨로 또는 로우 레벨을 하이 레벨로) 변환시킬 수 있다. 따라서, 셋 신호(S)는 OR 게이트(152)의 출력(즉, 제1 상태 또는 제2 상태) 및 리셋 신호(RST)를 토대로 결정될 수 있다.In other words, the output of the AND gate 154 (i.e., the set signal S) may be determined based on the outputs of the
인버터(156)는 오실레이터(40)로부터 리셋 신호(RST)를 제공받고, 제공받은 리셋 신호(RST)의 상태를 변환하여 AND 게이트(154)로 제공할 수 있다.The
구체적으로 예를 들어, 인버터(156)는 오실레이터(40)로부터 제공받은 리셋 신호(RST)의 상태가 하이 레벨인 경우 로우 레벨로 변환하고, 리셋 신호(RST)의 상태가 로우 레벨인 경우 하이 레벨로 변환할 수 있다. 또한 인버터(156)는 오실레이터(40)로부터 제공받은 리셋 신호(RST)가 1인 경우 0으로 변환하고, 리셋 신호(RST)가 0인 경우 1로 변환할 수 있다.For example, the
신호 선택기(158)는 오실레이터(40) 및 AND 게이트(154)로부터 각각 리셋 신호(RST)와 셋 신호(S)를 제공받고, 제공받은 입력을 토대로 게이트 신호(GATE)를 생성할 수 있다. The
구체적으로, 신호 선택기(158)의 출력(즉, 게이트 신호(GATE))은 리셋 신호(RST) 및 셋 신호(S)를 토대로 결정될 수 있다. 또한 신호 선택기(158)는 예를 들어, SR 래치를 포함할 수 있다. Specifically, the output of the signal selector 158 (i.e., the gate signal GATE) may be determined based on the reset signal RST and the set signal S. The
도 4는 도 1의 A 부분의 예시적인 회로도이다. 도 5는 도 4의 회로도에 대응되는 타이밍도의 일 예이다. 도 6은 도 4의 회로도에 대응되는 타이밍도의 다른 예이다. 4 is an exemplary circuit diagram of part A of Fig. 5 is an example of a timing diagram corresponding to the circuit diagram of Fig. 6 is another example of a timing chart corresponding to the circuit diagram of Fig.
우선, 도 4를 참조하면, 제1 셋 신호 생성부(110)는 제1 단자(21)(예를 들면, 소오스 단자)와 연결된 센싱 저항(112), 센싱 저항(112)과 연결된 전류원(114), 전류원(114)과 연결된 다이오드(118), 다이오드(118)와 연결된 제1 비교기(120)를 포함할 수 있다.4, the first
센싱 저항(112)은 스위치(20)의 제1 단자(21) 즉, 트랜지스터의 소오스 단자와 연결될 수 있다.The
구체적으로, 센싱 저항(112)은 스위치(20)의 제1 단자(21) 및 접지와 연결될 수 있다. 또한 센싱 저항(112)은 전류원(114)과 연결될 수 있고, 센싱 저항(112)에 흐르는 전류는 전류원(114)을 제어하는데 이용될 수 있다.Specifically, the
전류원(114)은 센싱 저항(112)과 연결될 수 있다.The
구체적으로, 전류원(114)은 센싱 저항(112)을 흐르는 전류에 의해 제어될 수 있다. 또한 전류원(114)은 센싱 저항(112)과 병렬 연결될 수 있다.Specifically, the
즉, 센싱 저항(112)에 흐르는 전류의 방향이 제1 방향인 경우, 전류원(114)의 방향도 제1 방향이 되고, 센싱 저항(112)에 흐르는 전류의 방향이 제1 방향과 다른 제2 방향인 경우, 전류원(114)의 방향도 제2 방향이 될 수 있다.That is, when the direction of the current flowing through the
다이오드(118)는 전류원(114) 및 제1 비교기(120)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 다이오드(118)는 제1 저항(115)과 병렬 연결될 수 있고, 제1 저항(115)에 걸리는 전압과 동일한 전압이 다이오드(118)에 걸릴 수 있다. 또한 다이오드(118)의 음극은 전류원(114)과 연결되고, 다이오드(118)의 양극은 접지와 연결될 수 있다. Specifically, the
추가적으로, 다이오드(118)를 흐르는 전류의 방향에 따라 다이오드 전압(VDI)의 방향이 결정될 수 있고, 다이오드 전압(VDI)의 방향을 토대로 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 결정될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다. 여기에서 다이오드 전압(VDI)은 다이오드(118)의 양단에 걸리는 전압을 의미한다. In addition, the direction of the diode voltage VDI can be determined according to the direction of the current flowing through the
제1 비교기(120)는 다이오드(118)와 연결될 수 있다.The
구체적으로, 제1 비교기(120)는 제1 비교 신호(VDI_COMP)를 생성하고, 제1 비교 신호(VDI_COMP)는 다이오드 전압(VDI)의 방향을 토대로 결정될 수 있다. 또한 제1 비교 신호(VDI_COMP)는 OR 게이트(152)로 제공될 수 있다.Specifically, the
즉, 제1 비교 신호(VDI_COMP)는, 다이오드 전압(VDI)가 순방향 전압이 되는 경우 제1 상태가 되고, 다이오드 전압(VDI)이 역방향 전압이 되는 경우 제2 상태가 될 수 있다. 여기에서, 제1 상태는 하이 레벨 또는 1을 포함하고 제2 상태는 로우 레벨 또는 0을 포함할 수 있다. 즉, 제1 상태가 로우 레벨 또는 0을 포함하고, 제2 상태가 하이 레벨 또는 1을 포함할 수도 있다.That is, the first comparison signal VDI_COMP becomes the first state when the diode voltage VDI becomes the forward voltage and becomes the second state when the diode voltage VDI becomes the reverse voltage. Here, the first state may include a high level or 1 and the second state may include a low level or zero. That is, the first state may include a low level or 0, and the second state may include a high level or 1.
다음으로, 제2 셋 신호 생성부(130)는 제2 단자(22)(예를 들면, 드레인 단자)와 연결된 제2 비교기(134)를 포함할 수 있다.Next, the second
제2 비교기(134)는 제2 단자(22)와 연결될 수 있다.The
구체적으로, 제2 단자(22)(예를 들면, 드레인 단자)의 전압(이하에서는, 드레인 전압(VDS)라 한다)은 제2 및 제3 저항(131, 132)으로 나누어지고, 제2 비교기(134)는 제3 저항(132)에 걸리는 전압을 토대로 결정될 수 있다. 여기에서, 제3 저항(132)에 걸리는 전압의 크기는 제2 단자(22)(예를 들면, 드레인 단자)의 전압(이하에서는, 드레인 전압(VDS)라 한다)을 토대로 결정되는바, 드레인 전압(VDS)을 중심으로 설명하도록 한다. Specifically, the voltage (hereinafter, referred to as drain voltage VDS) of the second terminal 22 (for example, the drain terminal) is divided into second and
제2 비교기(134)는 제2 비교 신호(VDS_COMP)를 생성하고, 제2 비교 신호(VDS_COMP)는 드레인 전압(VDS)을 토대로 결정될 수 있다. The
즉, 제2 비교기(134)는, 드레인 전압(VDS)이 양의 전압에서 0으로 바뀔 때 제1 상태를 출력할 수 있다. 또한 제2 비교기(134)는 드레인 전압(VDS)이 양의 전압에서 0으로 바뀔 때를 제외하고는 제2 상태를 출력할 수 있다. 제1 상태 및 제2 상태는 앞서 설명한 바와 동일한 바, 생략하도록 한다.That is, the
또한 제2 비교기(134)는 제2 비교 신호(VDS_COMP)를 OR 게이트(152)로 제공할 수 있다. The
결과적으로, 앞서 설명한 과정을 통해 생성된, 제1 및 제2 비교 신호(VDI_COMP, VDS_COMP)를 토대로 신호 판단부(150)는 스위치(20)를 턴온/턴오프하기 위한 게이트 신호(GATE)를 생성할 수 있다.As a result, the
정리하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치(1)는 스위치(20)(즉, 트랜지스터)의 소오스 단자와 연결된 다이오드 전압(VDI) 및 스위치(20)의 드레인 단자의 드레인 전압(VDS)을 이용하여 ZCD(zero current detection)를 수행할 수 있다. 또한 ZCD(zero current detection)를 통해 스위치(20)를 턴온/턴오프하기 위한 게이트 신호(GATE)가 생성될 수 있다. 즉, 예를 들면, 제1 비교기(120)는 다이오드 전압(VDI)이 역방향 전압에서 순방향 전압으로 바뀔 때를 감지하여 ZCD를 수행하고, 제2 비교기(134)는 드레인 전압(VDS)이 양의 전압에서 0V로 바뀔 때를 감지하여 ZCD를 수행함으로써, 게이트 신호(GATE)가 제어될 수 있다. In summary, the
도 4에 도시된 회로도를 토대로 한 스위칭 장치(1)의 동작에 대한 설명은 이하에서, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다. The operation of the
도 5는 출력 로드 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 큰 경우의 스위칭 장치(1)의 동작을 도시한 타이밍도이다. 여기에서, 출력 로드 전압(VOL)은 출력 로드(13)의 양단에 걸리는 전압을 의미하고, 입력 파워 소오스 전압(VIPS)은 입력 파워 소오스(11)의 전압을 의미한다. 5 is a timing chart showing the operation of the
도 4 및 도 5를 참고하면, 시간 t1에서, 게이트 신호(GATE)가 로우 레벨로 변함에 따라, 스위치(20)가 턴오프된다. 따라서, 인덕티브 전류(IIN)가 감소하기 시작한다. 드레인 전압(VDS)은 출력 로드 전압(VOL)과 인덕티브 전압(VIN)의 합일 수 있다. 여기에서, 인덕티브 전압(VIN)은 인덕티브 소자(15)의 양단에 걸리는 전압을 의미한다. Referring to Figs. 4 and 5, at time t1, as the gate signal GATE changes to a low level, the
다만, 시간 t2에서 인덕티브 전류(IIN)가 0이 되고 프리윌링(freewheeling)을 시작한다. 즉, 인덕티브 전류(IIN)가 0을 중심으로, 교대로 양의 전류가 되거나 음의 전류가 될 수 있다. 다시 말해서, 인덕티브 전류(IIN)의 방향이 교대로 바뀔 수 있다. However, at time t2, the inductive current IIN becomes zero and freewheeling starts. That is, the inductive current IIN can alternately be a positive current or a negative current, centered at zero. In other words, the direction of the inductive current IIN can be changed alternately.
한편, 드레인 전압(VDS)은 시간 t2 이후 0으로 감소한다. 그 후, 인덕티브 전류(IIN)가 프리윌링하는 동안, 드레인 전압(VDS)도 교대로 0이 되거나 양의 전압이 될 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 예를 들어, 인덕티브 전류(IIN)와 드레인 전압(VDS)은 90도 위상차가 있을 수 있다. 따라서, 인덕티브 전류(IIN)가 제1 방향으로 흐르다가, 제1 방향과 다른 제2 방향으로 흐르게 된 후에(즉, 90도 위상차 이후에), 드레인 전압(VDS)은 0이 될 수 있다. 또한, 인덕티브 전류(IIN)가 다시 제1 방향으로 흐르게 된 후에, 드레인 전압(VDS)은 양의 전압이 될 수 있다.On the other hand, the drain voltage VDS decreases to 0 after time t2. Thereafter, while the inductive current IIN prewalls, the drain voltage VDS may alternately be zero or a positive voltage. Although not specifically shown, for example, the inductive current IIN and the drain voltage VDS may have a phase difference of 90 degrees. Therefore, after the inductive current IIN flows in the first direction and flows in the second direction different from the first direction (i.e., after a 90-degree phase difference), the drain voltage VDS can be zero. Further, after the inductive current IIN flows again in the first direction, the drain voltage VDS can be a positive voltage.
드레인 전압(VDS)이 시간 t3에서 0이 되는 순간, 제2 비교 신호(VDS_COMP)는 하이 레벨이 될 수 있다. 설명의 편의상, 도 5에서는 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 1회 하이 레벨로 도시되는 것으로 도시하였으나, 프리윌링 동작동안 제2 비교 신호(VDS_COMP)는 다수회 하이 레벨이 될 수 있다.The second comparison signal VDS_COMP can be at a high level at a moment when the drain voltage VDS becomes 0 at time t3. 5, the second comparison signal VDS_COMP is shown to be at a high level once, but the second comparison signal VDS_COMP may be at a high level many times during the prewalling operation.
이어서, 제2 비교 신호(VDS_COMP)에 응답하여, 시간 t4에서 셋 신호(S)가 예를 들어, 하이 레벨로 인에이블될 수 있다. Then, in response to the second comparison signal VDS_COMP, at time t4 the set signal S may be enabled, for example, to a high level.
시간 t5에서, 셋 신호(S)에 응답하여 게이트 신호(GATE)가 하이 레벨로 인에이블된다. 게이트 신호(GATE)에 따라서, 스위치(20)가 턴온될 수 있다At time t5, in response to the set signal S, the gate signal GATE is enabled to the high level. Depending on the gate signal GATE, the
추가적으로, 시간 t2에서 인덕티브 전류(IIN)가 프리윌링시, 다이오드 전압(VDI)은 역방향 전압이 되어 점차 증가하다가, 시간 t5 근방에서부터 서서히 감소하게 된다. 그 후 시간 t6에서 다이오드 전압(VDI)은 순방향 전압으로 바뀌게 되고, 제1 비교 신호(VDI_COMP)는 하이 레벨 상태가 될 수 있다. 다이오드 전압(VDI)이 순방향 전압으로 변환되면서 수렴하게 되는 전압은 클램프 전압(Vclamp)일 수 있고, 클램프 전압은 예를 들어, 음의 전압일 수 있다. In addition, at the time t2, when the inductive current IIN is prewalking, the diode voltage VDI gradually increases as a reverse voltage, and gradually decreases from around the time t5. Then, at time t6, the diode voltage VDI is changed to the forward voltage, and the first comparison signal VDI_COMP can be brought into the high level state. The voltage that is converged while the diode voltage VDI is converted to the forward voltage may be the clamp voltage Vclamp, and the clamp voltage may be, for example, a negative voltage.
다만, 시간 t3에서 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 하이 레벨이 된 바, 시간 t6에서 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 하이 레벨이 되었을 때는 이미 스위치(20)가 턴온된 상태이다. However, when the second comparison signal VDS_COMP becomes high level at time t3 and the first comparison signal VDI_COMP becomes high level at time t6, the
시간 t7에서 오실레이터(40)의 리셋 신호(RST)에 의해 게이트 신호(GATE)가 로우 레벨이 되면, 스위치(20)는 턴오프될 수 있다. 또한 다이오드 전압(VDI)은 0이 되고, 제1 비교 신호(VDI_COMP)는 로우 레벨이 될 수 있다. When the gate signal GATE becomes low level by the reset signal RST of the
즉, 출력 로드 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 큰 경우, 제2 단자(22) 및 다이오드(118)에서 모두 영 전류(zero current)가 감지될 수 있다. 따라서, 제1 비교 신호(VDI_COMP) 및 제2 비교 신호(VDS_COMP) 중 어느 하나가 하이 레벨이 되면 스위치(20)를 턴온하기 위한 셋 신호(S)가 생성될 수 있다. That is, when the output load voltage VOL is larger than 1/2 times the input power source voltage VIPS, both the
도 6은 출력 로드 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 작은 경우의 스위칭 장치(1)의 동작을 도시한 타이밍도이다. 도 5 와의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.6 is a timing chart showing the operation of the
도 4 및 도 6을 참조하면, 시간 t1에서 게이트 신호(GATE)가 로우 레벨로 변함에 따라, 스위치(20)가 턴오프될 수 있다. 다만, 도 5와 달리, 출력 로드 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 작기에, 인덕티브 전압(VIN)은 도 5에서 보다 커질 수 있다. 이로 인해 시간 t2에서 t6 사이에서 드레인 전압(VDS)은 음의 전압이 되지 않는다. 따라서, 제2 비교 신호(VDS_COMP) 역시 계속 로우 레벨을 유지하게 된다. Referring to Figs. 4 and 6, as the gate signal GATE changes to a low level at time t1, the
추가적으로, 시간 t2에서 인덕티브 전류(IIN)가 0이 되어 프리윌링시, 다이오드의 전압(VDI)은 역방향 전압이 되어 점차 증가하다가, 시간 t3 근방에서부터 서서히 감소하게 된다. 그 후 시간 t4에서 다이오드의 전압(VDI)은 순방향 전압으로 바뀌게 되고, 제1 비교 신호(VDI_COMP)은 하이 레벨이 된다.In addition, at time t2, the inductive current IIN becomes zero, and at the time of prewalking, the voltage VDI of the diode gradually increases as the reverse voltage gradually decreases from near the time t3. Thereafter, at time t4, the voltage VDI of the diode is changed to the forward voltage, and the first comparison signal VDI_COMP becomes the high level.
또한, 도 5와 달리, 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 계속 로우 레벨인바, 셋 신호(S)는 다이오드 전압(VDI)이 순방향 전압으로 바뀐 후(= 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 하이 레벨 상태가 된 후) 시간 t5에서 하이 레벨이 된다. 5, when the second comparison signal VDS_COMP continues to be at the low level, the set signal S changes to the forward voltage after the diode voltage VDI is changed (= the first comparison signal VDI_COMP is at the high level state Becomes a high level at time t5.
이어서, 시간 t6에서는, 게이트 신호(GATE)가 하이 레벨이 되면서 스위치(20)가 턴온될 수 있다. Subsequently, at time t6, the gate signal GATE becomes a high level and the
시간 t7에서 오실레이터(40)의 리셋 신호(RST)에 의해 게이트 신호(GATE)가 로우 레벨이 되면, 스위치(20)는 턴오프될 수 있다. 또한 다이오드 전압(VDI)은 0이 되고, 제1 비교 신호(VDI_COMP)은 로우 레벨이 될 수 있다. When the gate signal GATE becomes low level by the reset signal RST of the
즉, 출력 로드의 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 작은 경우, 다이오드(118)에서 영 전류(zero current)가 감지될 수 있다. 따라서, 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 하이 레벨이 되면 스위치(20)를 턴온하기 위한 셋 신호(S)가 생성될 수 있다. That is, when the voltage VOL of the output load is smaller than 1/2 times the input power source voltage VIPS, a zero current can be sensed in the
아래의 <표 1>을 참조하면, 제1 비교 신호(VDI_COMP) 및 제2 비교 신호(VDS_COMP)에 따른 OR 게이트(152)의 출력이 도시되어 있다. 여기에서는, 제1 상태를 1, 제2 상태를 0으로 가정하여 예를 들어 설명하도록 한다. Referring to Table 1 below, the output of the
<표 1><Table 1>
먼저, 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 1이고 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 1인 경우, OR 게이트(152)는 1을 출력할 수 있다. 또한 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 1이고 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 0인 경우, OR 게이트(152)는 1을 출력할 수 있다. 또한 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 0이고 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 1인 경우, OR 게이트(152)는 1을 출력할 수 있다. 또한 제1 비교 신호(VDI_COMP)가 0이고 제2 비교 신호(VDS_COMP)가 0인 경우 OR 게이트(152)는 0을 출력할 수 있다.First, when the first comparison signal VDI_COMP is 1 and the second comparison signal VDS_COMP is 1, the
아래의 표 2를 참조하면, OR 게이트(152)의 출력과 리셋 신호(RST)의 상태에 따른 셋 신호(S)의 상태 및 리셋 신호(RST)의 상태와 셋 신호(S)의 상태에 따른 게이트 신호(GATE)의 상태가 도시되어 있다. 또한 게이트 신호(GATE)의 상태에 따른 스위치(20)의 상태가 도시되어 있다. 여기에서는, 제1 상태를 1, 제2 상태를 0으로 가정하여 예를 들어 설명하도록 한다. The output of the
또한 앞서 설명한 바와 같이, AND 게이트(154)와 오실레이터(40) 사이에 인버터(156)가 있기에, 리셋 신호(RST)가 변환되어 AND 게이트(154)로 제공될 수 있다. 즉, 리셋 신호(RST)가 1인 경우 0이 AND 게이트로 제공되고, 리셋 신호(RST)가 0인 경우 1이 AND 게이트로 제공될 수 있다. As described above, since the
<표 2><Table 2>
먼저, OR 게이트(152)가 1을 출력하고 리셋 신호(RST)가 1인 경우, 셋 신호(S)는 0이 될 수 있다. 또한 OR 게이트(152)가 1을 출력하고 리셋 신호(RST)가 0인 경우, 셋 신호(S)는 1이 될 수 있다. 또한 OR 게이트(152)가 0을 출력하고 리셋 신호(RST)가 1인 경우, 셋 신호(S)는 0이 될 수 있다. OR 게이트(152)가 0을 출력하고 리셋 신호(RST)가 0인 경우, 셋 신호(S)는 0이 될 수 있다.First, when the
추가적으로, 셋 신호(S)가 0이고, 리셋 신호(RST)가 1인 경우, 게이트 신호(GATE)는 0이 될 수 있다. 또한 셋 신호(S)가 1이고, 리셋 신호(RST)가 0인 경우, 게이트 신호(GATE)는 1이 될 수 있다. 또한 셋 신호(S)가 0이고, 리셋 신호(RST)가 1인 경우, 게이트 신호(GATE)는 0이 될 수 있다. 또한 셋 신호(S)가 0이고, 리셋 신호(RST)가 0인 경우, 게이트 신호(GATE)는 0이 될 수 있다.In addition, when the set signal S is 0 and the reset signal RST is 1, the gate signal GATE can be zero. Further, when the set signal S is 1 and the reset signal RST is 0, the gate signal GATE can be 1. Further, when the set signal S is 0 and the reset signal RST is 1, the gate signal GATE can be zero. Further, when the set signal S is 0 and the reset signal RST is 0, the gate signal GATE can be zero.
최종적으로, 게이트 신호(GATE) 0이 되는 경우, 스위치(20)는 턴오프될 수 있다. 또한 게이트 신호(GATE)가 1이 되는 경우, 스위치(20)는 턴온될 수 있다.Finally, when the gate signal GATE becomes 0, the
본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 장치(1)는 스위치(20)의 제1 단자(예를 들어, 트랜지스터의 소오스 단자)와 연결된 다이오드 전압(VDI) 및 스위치(20)의 제2 단자(예를 들어, 트랜지스터의 드레인 단자)의 드레인 전압(VDS)을 이용하여 ZCD(zero current detection)를 수행할 수 있다. 이에 따라 스위칭 장치(1)는 캐치 다이오드(19)의 RRL(reverse recovery loss)를 제거하고 스위치(20)의 스위칭 손실 즉, 턴온시의 손실을 최소화하여 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스위칭 장치(1)는 센싱 저항(112)을 흐르는 전류가 방향을 바꿀 때 또는 드레인 전압(VDS)이 0이 될 때를 감지하여, 출력 로드 전압(VOL)이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압(VIPS)보다 클 때와 작을 때 모두 적절하게 스위치(20)를 턴온할 수 있다. The
도 7 내지 도 9는 각각 도 1의 응용 회로부의 예를 도시한 것이다. 도 7은 벅 컨버터(buck converter)이고 도 8은 라이트 장치(light device)이고 도 9는 파워 트랜스포머(power transformer)이다. 도 7 내지 도 9는 예시적인 것에 불과하다.7 to 9 each show an example of the application circuit portion of Fig. Figure 7 is a buck converter, Figure 8 is a light device, and Figure 9 is a power transformer. 7 to 9 are merely illustrative.
도 7을 참조하면, 벅 컨버터는 예를 들어, 저항 형태의 출력 로드(213)와, 출력 로드(213)의 양쪽 터미널과 연결된 커패시터(220)를 포함한다. 또한, 출력 로드(213)의 일측 터미널에는 인덕티브 소자(215)가 연결되고, 타측 터미널에는 다이오드(204)가 연결될 수 있다.7, the buck converter includes, for example, an
도 8을 참조하면, 라이트 장치는 예를 들어, 다수의 LED를 포함하는 출력 로드(213a)를 포함한다. 출력 로드(213a)의 일측 터미널에는 인덕티브 소자(215)가 연결되고, 타측 터미널에는 다이오드(204)가 연결될 수 있다.Referring to FIG. 8, the light device includes an
도 9를 참조하면, 파워 트랜스포머(250)는 1차 권선(primary winding)(251), 2차 권선(secondary winding)(252)을 포함한다. 입력 파워 소오스(211)는 1차 권선(251)과 연결된다. 제어 다이오드(253)는 2차 권선(252)와 연결된다. 인덕티브 소자(215)는 제어 다이오드(253)과 저항 형태의 출력 로드(213b)에 연결될 수 있다. 출력 필터 커패시터(260)는 출력 로드(213b)의 양단에 연결될 수 있다. 캐치 다이오드(catch diode)(204)의 일측 터미널은 인덕티브 소자(15) 및 제어 다이오드(253) 사이의 노드에 연결되고, 타측 터미널은 출력 로드(213b)와 2차 권선(252) 사이의 노드에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10: 응용 회로부
11: 입력 파워 소오스
13: 출력 로드
15: 인덕티브 소자
20: 스위치
100: 신호 제어 회로10: Application circuit part 11: Input power source
13: output load 15: inductive element
20: switch 100: signal control circuit
Claims (15)
상기 제1 단자와 연결되고, 상기 제1 단자의 전압을 토대로 출력이 결정되는 제1 셋 신호 생성부;
상기 제2 단자와 연결되고, 상기 제2 단자와 연결된 센싱 저항에 흐르는 전류의 방향을 토대로 출력이 결정되는 제2 셋 신호 생성부; 및
상기 제1 및 제2 셋 신호 생성부의 출력을 이용하여, 상기 스위치의 게이트를 제어하는 게이트 신호를 생성하는 신호 판단부를 포함하는 스위칭 장치.A switch including a first terminal and a second terminal;
A first set signal generator connected to the first terminal and having an output determined based on a voltage of the first terminal;
A second set signal generator connected to the second terminal and determining an output based on a direction of a current flowing through a sensing resistor connected to the second terminal; And
And a signal determination unit for generating a gate signal for controlling the gate of the switch by using the outputs of the first and second set signal generation units.
상기 제2 셋 신호 생성부는,
상기 센싱 저항과,
상기 센싱 저항과 연결되고, 상기 센싱 저항에 흐르는 전류에 의해 제어되는 전류원과,
상기 전류원과 음극이 연결되고 접지와 양극이 연결된 다이오드와,
상기 다이오드와 연결된 제1 비교기를 포함하는 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second set signal generator comprises:
The sensing resistor,
A current source connected to the sensing resistor and controlled by a current flowing in the sensing resistor,
A diode connected between the current source and the cathode and connected to the ground and the anode,
And a first comparator coupled to the diode.
상기 전류원에 의해 상기 다이오드의 전압이 순방향 전압이 되는 경우, 상기 제1 비교기는 제1 상태를 출력하는 스위칭 장치.3. The method of claim 2,
And the first comparator outputs a first state when the voltage of the diode becomes a forward voltage by the current source.
상기 전류원에 의해 상기 다이오드의 전압이 역방향 전압 또는 0이 되는 경우, 상기 제1 비교기는 상기 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력하는 스위칭 장치.The method of claim 3,
And the first comparator outputs a second state different from the first state when the voltage of the diode becomes a reverse voltage or zero by the current source.
상기 제1 셋 신호 생성부는,
상기 제1 단자와 연결된 제2 비교기를 포함하는 스위칭 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first set signal generator comprises:
And a second comparator coupled to the first terminal.
상기 제1 단자의 전압이 0이 될 때, 상기 제2 비교기는 제1 상태를 출력하는 스위칭 장치.6. The method of claim 5,
And the second comparator outputs a first state when the voltage of the first terminal becomes zero.
상기 제2 비교기가 상기 제1 상태를 출력하는 경우, 상기 스위치를 턴온하기 위한 셋 신호가 생성되는 스위칭 장치. The method according to claim 6,
And when the second comparator outputs the first state, a set signal for turning on the switch is generated.
상기 제1 단자와 연결되고, 상기 스위치의 턴온 또는 턴오프에 따라서 흐르는 전류가 제어되는 인덕티브 소자와,
상기 인덕티브 소자와 연결된 출력 로드와,
상기 출력 로드와 연결된 입력 파워 소오스를 더 포함하되,
상기 출력 로드의 전압이 1/2배의 입력 파워 소오스 전압보다 작은 경우, 상기 제2 비교기는 상기 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력하고, 상기 입력 파워 소오스 전압은 상기 입력 파워 소오스의 전압인 스위칭 장치.6. The method of claim 5,
An inductive element connected to the first terminal, the current flowing in accordance with the turn-on or turn-off of the switch being controlled;
An output load coupled to the inductive element,
And an input power source coupled to the output load,
The second comparator outputs a second state different from the first state when the voltage of the output load is smaller than 1/2 the input power source voltage and the input power source voltage is a voltage of the input power source Switching device.
상기 제1 셋 신호 생성부는 상기 제1 단자와 연결된 제2 비교기를 포함하고,
상기 신호 판단부는 상기 제1 및 제2 비교기와 연결된 OR 게이트를 포함하되,
상기 제1 또는 제2 비교기 중 어느 하나가 제1 상태를 출력할 때, 상기 스위치를 턴온하기 위한 셋 신호가 생성되는 스위칭 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the first set signal generator includes a second comparator connected to the first terminal,
Wherein the signal determining unit includes an OR gate connected to the first and second comparators,
And a set signal for turning on the switch is generated when either the first or second comparator outputs the first state.
상기 신호 판단부는,
상기 OR 게이트와 연결된 AND 게이트와,
상기 AND 게이트와 연결되고, 상기 스위치의 게이트를 제어하는 게이트 신호를 생성하는 신호 선택기를 더 포함하는 스위칭 장치.10. The method of claim 9,
The signal determination unit may determine,
An AND gate connected to the OR gate,
Further comprising a signal selector coupled to the AND gate and generating a gate signal to control a gate of the switch.
상기 신호 선택기와 연결되고, 상기 스위치를 턴오프하기 위한 리셋 신호를 제공하는 리셋 신호 발생기를 더 포함하되,
상기 게이트 신호는,
상기 AND 게이트가 상기 제1 상태를 출력하고 상기 리셋 신호 발생기가 상기 제1 상태와 다른 제2 상태를 출력하는 경우 상기 제1 상태가 되고,
상기 리셋 신호 발생기가 상기 제1 상태를 출력하는 경우 상기 제2 상태가 되는 스위칭 장치.11. The method of claim 10,
Further comprising a reset signal generator coupled to the signal selector and providing a reset signal to turn off the switch,
Wherein the gate signal comprises:
When the AND gate outputs the first state and the reset signal generator outputs a second state different from the first state,
And the second state when the reset signal generator outputs the first state.
상기 스위치의 제1 단자와 연결되는 센싱 저항;
상기 제1 단자와 연결되어 상기 센싱 저항에 흐르는 전류에 의해 제어되는 전류원;
상기 전류원과 연결되는 다이오드;
상기 다이오드와 연결되는 제1 비교기;
상기 스위치의 제1 단자와 다른 제2 단자와 연결된 제2 비교기; 및
상기 제1 및 제2 비교기와 연결되고, 상기 스위치를 턴온/턴오프하는 신호 선택기를 포함하는 신호 제어 칩.A signal control chip for turning on / off a switch for controlling a current flowing in an inductive element,
A sensing resistor coupled to a first terminal of the switch;
A current source connected to the first terminal and controlled by a current flowing in the sensing resistor;
A diode connected to the current source;
A first comparator coupled to the diode;
A second comparator coupled to a second terminal different from the first terminal of the switch; And
And a signal selector coupled to the first and second comparators, the signal selector turning on / off the switch.
상기 신호 선택기는 상기 제1 또는 제2 비교기가 제1 상태를 출력하면 상기 스위치를 턴온하기 위한 게이트 신호를 생성하는 신호 제어 칩.13. The method of claim 12,
Wherein the signal selector generates a gate signal for turning on the switch when the first or second comparator outputs a first state.
상기 제1 비교기는, 상기 센싱 저항에 흐르는 전류의 방향이 바뀔 때 상기 제1 상태를 출력하는 신호 제어 칩.13. The method of claim 12,
Wherein the first comparator outputs the first state when a direction of a current flowing through the sensing resistor is changed.
상기 제2 비교기는, 상기 제1 단자의 전압이 0으로 바뀔 때 상기 제1 상태를 출력하는 신호 제어 칩.13. The method of claim 12,
And the second comparator outputs the first state when the voltage of the first terminal is changed to zero.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140105143A KR20160020156A (en) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | Signal control chip and switching device comprising the same |
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|---|---|---|---|---|
| US20140009080A1 (en) | 2012-07-05 | 2014-01-09 | Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd | Inductor current detection circuit and led driver |
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