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KR20100089820A - 직류/직류 전압 조정기의 인덕터 전류 검출 정확도를 향상시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

직류/직류 전압 조정기의 인덕터 전류 검출 정확도를 향상시키기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20100089820A
KR20100089820A KR1020107007619A KR20107007619A KR20100089820A KR 20100089820 A KR20100089820 A KR 20100089820A KR 1020107007619 A KR1020107007619 A KR 1020107007619A KR 20107007619 A KR20107007619 A KR 20107007619A KR 20100089820 A KR20100089820 A KR 20100089820A
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KR
South Korea
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inductor
current
time constant
resistor
capacitor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020107007619A
Other languages
English (en)
Inventor
웨이홍 귀
크리스 티. 버킷
구스타브 제임스 메하스
Original Assignee
인터실 아메리카스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 인터실 아메리카스 인코포레이티드 filed Critical 인터실 아메리카스 인코포레이티드
Publication of KR20100089820A publication Critical patent/KR20100089820A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
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    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter

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Abstract

DC/DC 전압 컨버터는 하나 이상의 절환 트랜지스터를 포함한다. 상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에 인덕터가 연결된다. 펄스폭변조(PWM) 제어회로는 전류제어신호에 반응하여 상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에의 제어신호를 발생한다. 상기 인덕터에 병렬로 연결된 전류센서는 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 검출한다. 이 전류센서는 저항기와, 저항기에 직렬로 연결된 NTC 캐패시터를 포함한다. 상기 NTC 캐패시터에 걸린 전압을 측정하기 위한 회로가 측정된 전압에 반응하여 전류제어신호를 생성한다.

Description

직류/직류 전압 조정기의 인덕터 전류 검출 정확도를 향상시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING INDUCTOR CURRENT SENSING ACCURACY OF A DC/DC VOLTAGE REGULATOR}
본 출원은 여기 참고로 통합된 DCR 전류검출 정확도를 향상시키기 위한 방법이라는 명칭의 2007년 12월 06일자로 미국에 출원된 미국 특허출원 제60/992,817호의 우선권 이익을 주장한다.
여기 개시되고 설명된 특허출원은 DC/DC 전압 컨버터를 포함한다.
전압 컨버터 설계에서, 전압 컨버터의 출력 인덕터를 통해 흐르는 전류는 다양한 용도로 전류검출회로에 의해 검출된다. 전류모드제어, 과전류보호, 전류 공유 및 전류 감시와 같은 기능들은 전류검출회로에 의한 인덕터를 통해 전류를 정확하게 검출하는 것이 필요하다. 전압 컨버터의 인덕터 전류를 측정하기 위한 기존의 방법들은 모두 장단점들을 가진다. 이들 방법들의 일부는 더 높은 비용 및 더 낮은 효율로서 실시간의 정확한 전류신호들을 제공하도록 출력 인덕터와 직렬로 연결된 전류검출 저항기를 사용하는 것을 포함한다. 검출 저항기는 또한 전압 컨버터의 고압측 FET 드레인에 설치될 수 있다.
그러나, 이 전류는 하이측(high-side) FET의 '오프(off)'스테이지에서 제로 볼트로 변하며 전류 정보를 순환시키기 위해 정확한 사이클을 얻는 것이 어렵게 될 수 있다. 다른 방법은 인덕터 및 인덕터의 '집합(lumped)'DCR(DC 저항)과 병렬로 설치되는 손실이 적은 RC 회로의 사용을 포함한다. 이 방법은 검출 캐패시터에 걸친 전압 강하를 경유하여 인덕터 전류 정보를 "당기(pull)"기 위하여 이들 회로의 개별적인 시간 상수를 이용한다.
본 발명은 부하전류의 급속 변화가 회로 부품들을 보호하도록 작용될 수 있으며(예컨대, OCP 의 경우), 인덕터를 통한 전류의 유효성을 정확하게 감시하며 제어루프로의 입력으로서 사용되면 순간적인 반응을 향상시켜서 합치된 시간상수를 제공하는 DC/DC 전압 컨버터를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 NTC 캐패시터에 비해 휠씬 많은 비직선형 반응을 NTC가 가지는 서미스터를 사용하는 전류센서에 비해 더욱 우수한 직선성을 가지는 전류센서를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 컨버터는 하나 이상의 절환 트랜지스터와 이 하나 이상의 절환 트랜지스터에 연결된 인덕터를 구비한다. 펄스폭 변조회로는 전류제어신호에 응답하여 하나 이상의 절환 트랜지스터에의 제어 신호들을 생성한다. 인덕터에 병렬로 연결된 전류 센서는 인덕터를 통해 흐르는 전류를 검출한다. 이 센서는 저항기와 이 저항기에 직렬로 연결된 NTC 캐패시터를 구비한다. 회로는 NTC 캐패시터를 흐르는 전압을 측정하며 측정된 전압에 반응하여 전류제어신호를 생성한다.
본 발명에 따르면, 부하전류의 급속 변화가 회로 부품들을 보호하도록 작용될 수 있으며(예컨대, OCP 의 경우), 인덕터를 통한 전류의 유효성을 정확하게 감시하며 제어루프로의 입력으로서 사용되면 순간적인 반응을 향상시켜서 합치된 시간상수를 제공한다. 또한, NTC 캐패시터에 비해 휠씬 많은 비직선형 반응을 NTC가 가지는 서미스터를 사용하는 전류센서에 비해 더욱 우수한 직선성을 가지는 전류센서를 제공한다. 마지막으로, 대략 $0.05의 비용인 서미스터를 포함하는 전류센서의 사용에 비교하면 가격 영향이 무시할만한 대략 $0.015의 가격을 가지는 신형 NTC 캐패시터로 대략 $0.002의 가격인 표준 캐패시터가 대체되는 서미스터 솔루션에 비해 상당히 저가의 가격을 가지는 전류센서를 제공한다.
더욱 완벽한 이해를 위하여 첨부도면과 연관된 이하의 상세한 설명에 대해 참고하는 데, 여기에서:
도 1은 DC/DC 컨버터의 간략화된 개략적인 다이아그램이며;
도 2는 인덕터와 병렬인 전류센서를 도시하며;
도 3a와 3b는 도 2 회로의 검출 전류, 인덕터 전류 및 출력 파형을 도시하며;
도 4는 NTC 캐패시터의 마이너스의 온도 계수를 도시하며;
도 5는 NTC 캐패시터를 사용하는 전류센서와 NTC 캐패시터를 사용하지 않는 전류센서 및 집합 DCR 인덕터의 전류 파형들을 도시한 도면이다.
이제 도면을 참조하면, 전체에 걸쳐 같은 요소를 표시하기 위하여 같은 도면 부호가 사용되며 dc/dc 전압 조정기의 인덕터를 통해 전류 검출 정확도를 향상시키기 위한 방법 및 시스템의 여러 도면들과 실시예들이 설명되고 도시되며, 다른 가능한 실시예들이 설명된다. 도면들은 반드시 축척대로 도시되지는 않으며, 몇몇예들에서는 도면들이 단지 설명 목적으로 과장되거나 및/또는 단순화되었다. 이 기술분야의 당업자는 가능한 실시예들에 대한 이하의 예들에 기초하여 많은 가능한 적용예들 및 수정예들을 이해할 것이다.
전압 컨버터 설계에서, 전압 컨버터의 출력 인덕터를 통해 흐르는 전류는 다양한 용도로 전류검출회로에 의해 검출된다. 전류모드제어, 과전류보호, 전류 공유 및 전류 감시와 같은 기능들은 전류검출회로에 의한 인덕터를 통해 전류를 정확하게 검출하는 것이 필요하다. 전압 컨버터의 인덕터 전류를 측정하기 위한 기존의 방법들은 모두 장단점들을 가진다. 이들 방법들의 일부는 더 높은 비용 및 더 낮은 효율로서 실시간의 정확한 전류신호들을 제공하도록 출력 인덕터와 직렬로 연결된 전류검출 저항기를 사용하는 것을 포함한다. 검출 저항기는 또한 전압 컨버터의 고압측 FET 드레인에 설치될 수 있다. 그러나, 이 전류는 하이측(high-side) FET의 '오프'스테이지에서 제로 볼트로 변하며 전류 정보를 순환시키기 위해 정확한 사이클을 얻는 것이 어렵게 될 수 있다. 다른 방법은 인덕터 및 인덕터의 '집합(lumped)'DCR(DC 저항)과 병렬로 설치되는 손실이 적은 RC 회로의 사용을 포함한다. 이 방법은 검출 캐패시터에 걸친 전압 강하를 경유하여 인덕터 전류 정보를 "당기(pull)"기 위하여 이들 회로의 개별적인 시간 상수를 이용한다.
이제 도 1에 있어서, DC/DC 컨버터(102)의 간단한 개략적인 다이아그램이 도시된다. 이 회로는 여기 참고로 인용된 미국 특허 제5,982,160호에 개시된 것과 유사하다. DC/DC 컨버터(102)는 노드(104)에서 부하(106)에 제어된 전압(Vout)을 제공한다. DC/DC 컨버터(102)는 소스 전압(VIN)을 수신하도록 연결된 하이측 스위치(108)와 로우측 스위치(110)를 포함하는 한 쌍의 절환 트랜지스터들을 구비한다. 다른 실시예의 DC/DC 컨버터(102)는 로우측 스위치(110) 위치에 대체된 다이오드를 가지는 하이측 스위치(108)만을 포함할 수 있다.
부가적으로, MOSFET 트랜지스터들이 설명되나, 다른 반도체 스위치들이 이 기술 분야의 당업자들이 이해하는 바와 같이 사용될 수 있다. DC/DC 컨버터는 부가적으로 과부하를 방지하기 위하여 전류센서(136)로부터의 검출된 전류신호를 사용하는 과부하검출회로(144)를 포함한다.
하이측 절환 트랜지스터(108)와 로우측 절환 트랜지스터(110)는 펄스폭 변조회로(112)로부터의 제어신호들이 제공된다. 펄스폭변조(PWM) 제어회로(112)는 인덕터(114)를 통한 전류 감시에 반응하여 부하(106)에 연결된 출력전압(VOUT)을 조정하기 위하여하이측 스위치(108)와 로우측 스위치(110) 용의 일련의 펄스폭 변조제어펄스들을 발생한다.
출력 인덕터(LOUT)(114)는 하이측 스위치(108)와 로우측 스위치(110) 사이의 노드(116)에서 DC/DC 컨버터(102)의 위상(phase) 노드에 연결된다. 인덕터(114)는 위상 노드(116)와 출력전압 노드(104) 사이에 연결된다. 다이오드(118)는 노드(116)와 그라운드(ground) 사이에 연결된다. 출력 캐패시턴스(COUT)(120)는 출력전압노드(14)와 그라운드 사이에 부하(106)와 병렬로 연결된다.
전압조정루프(122)는 노드(104)와 접지 사이의 저항기(126)에 직렬로 연결된 저항기(124)로 구성된 저항기 디바이더를 통해 출력노드(VOUT)로부터 피드백 전압을 제공한다. 출력전압 피드백 신호 처리유닛(128)은 노드(130)에서 전압 디바이더 회로로부터의 출력전압을 감시한다. 출력전압 피드백신호 프로세서(128)는 비교기(132)의 역전 입력에 피드백 전압신호를 제공한다.
전류제어루프(134)는 비교기(132)의 비역전 입력에 입력을 제공한다. 전류제어루프(134)는 인덕터(114)를 흐르는 전류를 검출하기 위하여 출력 인덕터(114)와 병렬로 연결된 전류센서(136)를 포함한다. 전류센서(136)는 저항기(RCS)(138)와 같이 직렬로 연결된 NTC 캐패시터(140)로 구성된다. 전류센서(136)는 인덕터(114)를 통해 검출전류에 반응하여 전압 스위치들(108 및 110)의 제어에 보조하도록 인덕터전류 처리회로(142)를 통해 PWM 제어회로(112)에 전류제어신호를 복귀 제공한다.
실제로, 모든 인덕터들은 자성소재 혹은 공기를 감싸는 구리와 같은 와이어인 권선을 포함한다. 이 와이어는 인덕터의 DC 저항(DCR)으로서 측정될 수 있는 분배저항에 도달하는 길이당 저항을 가진다. 도 2 도시와 같이 실제 인덕터의 양호한 모델은 이론상 인덕턴스(L)에 직렬인 하나의 소자인 저항(DCR)으로 분배된 권선저항을 집합한다. 따라서 DC/DC 컨버터(102)의 출력 인덕터(LOUT)(114)는 식 τ1= L/DCR에 따라 제1 시간 상수를 정의하는 DCR과 순 인덕턴스(L)를 가지는 것으로서 모델화될 수 있다. 일 실시예에서, 인덕터(114)와 병렬인 전류센서(136)의 저항(RC)(138)과 캐패시터(CCS)(140)는 제1 시간상수와 실질적으로 같은 τ2= RC에 따라 제2 시간상수를 정의한다.
인덕터(114)의 인덕턴스 값을 알고 DCR의 값을 측정하여 τ1과 τ2이 같도록 저항기(138)와 캐패시터(140)의 값들을 선택할 수 있다. 이들 두 시간 상수들이 합치(match)되면, 인덕터의 평균 전류및 인덕터의 DCR에 걸친 전압 드라이브는 정확히 측정되고 제어루프 내에서 실시간 전류정보를 제공할 수 있다. 인덕턴스(L)와 DCR(τ1= L/DCR)에 의해 발생된 인덕터의 시간상수가 전류센서(136)(τ2= RCS x CCS)의 시간 상수와 합치하면, 전류검출 캐패시터(140)에 걸친 전압은 인덕터(114)의 균등한 DC 저항(DCR)에 걸친 전압 강하와 같다. 캐패시터(140)에 걸린 이 전압은 인덕터전류 피드백신호 프로세서(142)에 의해 측정된다.
그러나, 사용시 이들 각각의 회로의 시간 상수들(τ1 및 τ2)을 이동시키는 변수들이 있다. 두 시간 상수들의 합치 가능성에 온도가 주요한 영향을 미친다. 하나의 주요한 키 요소는 온도 증가가 인덕터의 코아 소자의 포화전류 성능을 저하시키는 것이다. 포화된 코아 소자는 인덕터의 전류가 증가함에 따라 인덕턴스의 손실을 나타낸다. 사용에 따라, 인덕턴스 값은 포화시 30%까지 변할 수 있다.
상온(+25℃)에서 전부하 전류온도(몇몇의 경우에는 +105℃)까지의 DCR의 변화는 구리 권선들의 직렬 저항(DCR)에서 32%의 차이를 초래할 수 있으며 허위의 전압출력 레벨을 유발하거나 일정한 시간 동안 전류 파형 뒤로 지체하면 조정기의 제어반응루프에 대한 이들 변화들의 영향으로 부하(106)의 허용가능한 최소 이하로 출력전압이 저하할 수 있다. 이러한 예들이 도 3a 및 3b에 도시된다. 도 3a와 도 3b는 부하전류(302), 검출전류(304), 및 출력전압(306)의 변화를 도시한다. 도 3a에서, 이들 파형들의 작동이 도 3b의 고온(warm temperature) 상태, 및 저온(cool temperature) 상태에서 설명된다. 도 3b에 도시된 저온 상태들 내에서 인덕터의 DCR은 더 작아서 전류검출 네트웍 내의 비교적 짧은 시간상수에 기인하여 출력전압의 초과량 및 미달을 초래한다. 도 3a 및 도 3b의 설명들은 단지 자체 가열에 기인한 불합치(mismatch)를 나타낼 뿐이며 범위 내에서 회로가 작동하는 완전한 온도범위에 기인하는 불합치를 나타내는 것은 아니다.
전류센서(136)의 표준 RC 부품들을 이용하는 경우, 인덕터의 저항 임피던스와 인덕터의 유도 임피던스의 변화에 의한 온도 변화에 기인하여 RC 시간상수(τ2)의 변화가 발생할 수 있다. 일반적인 경우, 온도에 따른 RC 시간 상수(τ2)의 변화는 τ1 시간상수(L/DCR) 온도 변화 특성과 합치하지 않아 측정된 전류 데이터의 AC 및 DC 불합치를 초래한다. DC 불합치는 주지의 기술로서 보상된다. 그러나, 이 기술들은 AC 변화를 보상하지 못한다.
AC 불합치는 감소된 과전류 보호 정확도, 전류모드 루프의 부정확한 전류정보에 기인한 약한 루프 성능, 간소된 저전류 보호, 및 디지털 조정기들의 감소된 측정 정확도를 초래한다. 종래의 시도들은 저항기(138) 용의 서미스터(thermister)들을 사용하여 AC 불합치 문제를 해결하려고 하였다. 그러나, NTC 서미스터들의 가격이 대략 부품당 $0.05이므로 적합하지 못하다. 서미스터 기반 설계들은 NTC 서미스터들이 L/DCR 몫의 변화와 같이 직선적이지 않으므로 적절하지 못하다.
모든 변수들을 고려하면, L/DCR 시간상수 값은 정상 작동 동안 급격하게 변할 수 있다. DCR 값이 변함에 따라 두 가지 주요한 영향이 발생한다. DCR 값이 증가하면 L/DCR이 R x C 보다 작아지며(τ1〈τ2), 캐패시터(140)의 전압이 인덕터의 DCR에서의 전압강하보다 작아지며 조정된 반응이 늦어지며 저 VOUT 상황(UVP)(즉, VOUT에서 저전압 오작동 상황)을 유발할 수 있다. 제 2 조건 내에서, L/DCR이 R x C 보다 큰(τ1 〉τ2) 공칭 값으로부터 DCR이 감소된다. 이는 캐패시터(140)의 전압을 인덕터의 DCR의 전압 강하보다 더 크게 하여 인덕터(114)를 통해 공급되는 전류를 증가시킬 필요성이 존재한다. 이는 또한 인덕터 전류가 급증하여 과전류 보호회로의 허위 트리거를 유발하는 잠재적인 상황을 초래한다.
캐패시터(140)에 NTC 캐패시터를 사용함으로써 도 4 도시와 같은 마이너스 온도상수를 얻을 수 있으므로 온도가 증가하면 캐패시턴스는 저하한다. NTC 캐패시터는 전류 NTC 캐패시터에 비해 온도에 대한 더욱 직선적인 반응을 보인다. 대체적인 실시예에서, 저항이 구리의 반대인 온도 특성을 나타내면 PTC 캐패시터가 사용될 수 있다. NTC 캐패시터의 특성은 인덕터의 DCR 온도 특성에 합치하도록 사용될 수 있다. NTC 캐패시터의 온도계수를 주의깊게 설계함으로써 전류센서(136)에 의해 제공된 시간상수(RC)는 모든 작동온도에서 인덕터의 시간상수(L/DCR)와 합치할 것이다. NTC 캐패시터들은 대략 4000ppm (혹은 필요시 그 이상)의 매우 안정한 온도계수를 가지며 단가가 아주 저가(대략 $ 0.015)이므로 NTC 서미스터들의 사용에 대해 많은 이점들을 제공한다. 이러한 비용 절감은 NTC 서미스터가 각 위상에 대해 필요한 다-위상의 설계에 대해 특히 중요하다.
NTC 캐패시터(140)는 모든 작동 온도에서의 시간상수의 불합치를 감소/철회시킨다. NTC 캐패시터(140)는 마이너스의 온도계수를 발생하므로 캐패시터(140)의 캐패시턴스는 온도가 상승함에 따라 저하한다. NTC 캐패시터(140)는 온도에 대해 더욱 직선적인 반응을 나타내며 전류센서(136)에 대한 시간상수(τ2)를 정하도록 저항에 요구한다. NTC 캐패시터(140)의 온도 특성은 인덕터의 DCR 온도 특성과 합치하도록 사용될 수 있다. NTC 캐패시터의 온도 계수를 주의 깊게 설계함으로써 모든 작동 온도들에서 시간상수(RC)는 시간상수(L/DCR)와 합치할 것이다.
DCR 변화만을 고려하는 경우, L/DCR 몫은 구리의 권선 저항의 증가에 기인하여 대략 온도에 따른 +4000ppm의 변화성을 가진다. 제안된 외부 NTC 캐패시터는 최소한 이 정도의 직선적인 변화를 필요로 한다. 실제에서, 계수는 온도의 유도 임피던스의 감소와 같은 2차적인 영향을 보충하고 캐패시터의 온도가 인덕터의 온도와 다소 상이한 온도 기울기(gradient)에 기인하여 더 큰 것이 필요할 것이다.
전체 온도 변화에 걸쳐, 전류 측정의 불합치는 도 5 도시와 같이 22% 이상일 수 있다. 이러한 변화들은 제조업자들마다 다른 인덕터의 유도 임피던스의 온도 변화성에 의존한다. 도 5는 집합 DCR 인덕터의 전류 파형(502)(사각형으로 표시), NTC 캐패시터를 사용하는 전류센서의 파형(504)(역삼각형으로 표시), 및 NTC 캐패시터를 사용하지 않는 전류센서의 파형(506)(다이아몬드형으로 표시)을 도시한다. 합치 캐패시터인 NTC 캐패시터를 가진 AC 파형은 집합 DCR 전압 강하와 구별가능하다. 이러한 시물레이션은 DC 성분이 정상적인 보상기술을 사용하여 보충되는 것을 가정한다.
전류센서(136) 내의 NTC 캐패시터(140)의 사용은 전류센서의 많은 문제점들을 해소한다. 우선, 부하전류의 급속 변화가 회로 부품들을 보호하도록 작용될 수 있으며(예컨대, OCP의 경우), 인덕터를 통한 전류의 유효성을 정확하게 감시하며 제어루프로의 입력으로서 사용되면 순간적인 반응을 향상시켜서 합치된 시간상수를 제공한다. 또한, NTC 캐패시터에 비해 휠씬 많은 비직선형 반응을 NTC가 가지는 서미스터를 사용하는 전류센서에 비해 더욱 우수한 직선성을 가지는 전류센서를 제공한다. 마지막으로, 대략 $0.05의 비용인 서미스터를 포함하는 전류센서의 사용에 비교하면 가격 영향이 무시할만한 대략 $0.015의 가격을 가지는 신형 NTC 캐패시터로 대략 $0.002의 가격인 표준 캐패시터가 대체되는 서미스터 솔루션에 비해 상당히 저가의 가격을 가지는 전류센서를 제공한다.
이러한 개시의 이점을 누리는 이 기술 분야의 당업자들은 본 발명의 dc/dc 전압 조정기의 인덕터를 통해 전류 검출 정확도를 향상시키는 본 발명의 시스템 및 방법은 인덕터를 통해 더욱 정확하게 전류를 측정하는 NTC 캐패시터를 사용하는 전류 센서를 제공함을 잘 이해할 것이다. 첨부 도면들과 상세한 설명은 제한적인 방식 보다 예시적인 것으로 이해되어야 하며 개시된 특정 형태와 예들을 한정하기 위해 의도되어서는 아니 되는 것이 이해되어야 한다.
반대로, 첨부의 특허청구범위들에서 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없는 추가적인 수정들, 변경들, 재배치들, 대체물들, 선택적인 것들, 설계 선택들, 및 당업자들에게 명백한 실시예들이 포함된다. 이와 같이, 이하의 특허청구범위는 이러한 모든 추가적인 수정들, 변경들, 재배치들, 대체물들, 선택적인 것들, 설계 선택들, 및 실시예들을 포괄하도록 해석되어야 한다.
102: DC/DC 전압 컨버터
104: 노드
106: 부하
108, 110: 스위치
112: 펄스폭변조(PWM) 제어회로
114: 인덕터
124, 126, 138: 저항기
128: 출력전압 피드백신호 프로세서
132: 비교기
134: 전류제어루프
136: 전류센서
140: NTC 캐패시터
142: 인덕터 전류처리회로

Claims (20)

  1. 직류 대 직류(DC/DC)의 전압 컨버터로서:
    하나 이상의 절환 트랜지스터;
    상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에 연결된 인덕터;
    전류제어신호에 반응하여 상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에 제어신호를 발생하기 위한 펄스폭변조 제어회로;
    저항기와, 저항기에 직렬로 연결된 NTC 캐패시터와 PTC 캐패시터의 하나 이상을 포함하는 전류센서로서 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 검출하기 위해 상기 인덕터에 병렬로 연결된 전류센서; 및
    상기 NTC 캐패시터에 걸린 전압을 측정하고 측정된 전압에 반응하여 전류제어신호를 생성하기 위한 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 또한 제1 시간 상수를 정의하는 인덕턴스와 직류(DC) 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항기와 NTC 캐패시터는 모든 작동 온도들에 걸쳐 상기 제1 시간상수와 같은 제2 시간상수를 정의하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터의 작동 특성은 상기 인덕터의 직류(DC) 저항의 작동 특성을 보충하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항기와 상기 NTC 캐패시터는 모든 작동 온도들에서 상기 제1 시간상수와 상기 제2 시간상수 사이의 불합치를 감소시키는 상기 제2 시간상수를 정의하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    NTC 캐패시터의 캐패시턴스는 온도 증가에 반응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터는 상기 인덕터를 흐르는 전류 측정시 AC 불합치의 보충을제공하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터는 -4000ppm 이상의 온도에 대한 직선적인 변화를 가지는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  9. 직류 대 직류(DC/DC)의 전압 컨버터로서:
    하나 이상의 절환 트랜지스터;
    상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에 연결되며, 제1 시간 상수를 정의하는 인덕턴스와 직류(DC) 저항을 포함하는 인덕터;
    전류제어신호에 반응하여 상기 하나 이상의 절환 트랜지스터에의 제어신호를 발생하기 위한 펄스폭변조 제어회로;
    모든 작동 온도들에 걸쳐 상기 제1 시간상수와 제2 시간상수 사이의 불합치를 감소시키는 상기 제2 시간상수를 정의하는 저항기와 상기 저항기에 직렬로 연결된 NTC 캐패시터를 포함하며, 상기 인덕터를 통해 흐르는 전류를 검출하기 위해 상기 인덕터에 병렬로 연결된 전류센서; 및
    상기 NTC 캐패시터에 걸린 전압을 측정하고 측정된 전압에 반응하여 전류제어신호를 생성하기 위한 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저항기와 NTC 캐패시터는 상기 제1 시간상수와 같은 제2 시간상수를 정의하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터의 캐패시턴스는 온도 상승에 반응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터의 작동 특성은 상기 인덕터의 직류(DC) 저항의 작동 특성과 합치하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터는 상기 인덕터에 흐르는 전류 측정시의 AC 불합치의 보충을 제공하는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터는 -4000ppm 이상의 온도에 대한 직선적인 변화를 가지는 것을 특징으로 하는 직류 대 직류의 전압 컨버터.
  15. 인덕터를 통해 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류센서로서:
    저항기;
    상기 저항기와 직렬로 연결된 NTC 캐패시터를 구비하며;
    상기 저항기와 캐패시터는 상기 인덕터에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전류센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인덕터는 또한 제1 시간상수를 정의하는 인덕턴스와 직류(DC) 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 저항기와 NTC 캐패시터는 모든 작동 온도들에 걸쳐 상기 제1 시간상수와 같은 제2 시간상수를 정의하는 것을 특징으로 하는 전류센서.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 저항기와 NTC 캐패시터는 모든 작동 온도들에 걸쳐 상기 제1 시간상수와 제2 시간 상수 사이의 불합치를 감소시키는 상기 제2 시간상수를 정의하는 것을 특징으로 하는 전류센서.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터의 캐패시턴스는 온도 상승에 반응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 전류센서.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 NTC 캐패시터는 상기 인덕터에 흐르는 전류 측정시의 AC 불합치의 보충을 제공하는 것을 특징으로 하는 전류센서.
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