대한전자공학회논문지SD (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

PLL 기반 PWM/PFM 통합 제어 방식의 벅 컨버터

A Buck Converter with PLL-based PWM/PFM Integrated Control

  • 허정 (전북대학교 전자정보공학부) ;
  • 정항근 (전북대학교 전자정보공학부)
  • Heo, Jung (Division of Electrics & Information Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Jeong, Hang-Geun (Division of Electrics & Information Engineering, Chonbuk National University)
  • 투고 : 2012.06.01
  • 심사 : 2012.07.23
  • 발행 : 2012.08.25
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초록

DC-DC 컨버터에서 넓은 범위의 부하에 대하여 높은 효율을 유지하기 위해서는 PWM과 PFM을 함께 사용하는 듀얼 모드 제어 방식이 흔히 사용된다. 듀얼 모드 벅 컨버터는 부하 조건에 따라서 PWM이나 PFM을 선택해서 동작하므로, 모드 제어를 위한 부가 회로로 인하여 칩 면적이 증가하고 제어 방식이 변경되는 구간에서는 최적화된 효율을 얻을 수 없다. 본 논문에서는 전류 모드의 PWM 제어 회로에서 사용하는 발진기 대신에 PLL 기반의 발진기를 사용함으로써 추가적인 제어 회로 없이 PWM과 PFM의 통합된 제어 방식으로 동작하는 벅 컨버터를 제안함으로써 듀얼 모드 벅 컨버터의 단점을 해결했다. 제안한 통합 제어 방식의 벅 컨버터는 PSIM 시뮬레이션을 통하여 검증하였으며, 설계된 벅 컨버터 회로를 Cadence Spectre로 시뮬레이션 결과 250mA의 부하에서 최대 효율은 94.7%이고 10mA의 경부하에서 효율은 85.4%이다.

In DC-DC converters, a PWM/PFM dual mode control method is commonly used to maintain a high efficiency over a wide range of load variation. Since the control mode is selected according to the load condition, the chip area is increased due to additional circuit for mode control and the optimum efficiency cannot be achieved around the mode transition point. To solve such problems, a new integrated control method is proposed in this paper, in which a PLL is used in the current mode PWM control circuit instead of an oscillator. The proposed integrated control method is verified through a design of a buck converter using PSIM simulation. Simulation of the complete buck converter circuit by Cadence Spectre showed a maximum efficiency of 94.7% at a load current of 250mA and an efficiency of 85.4% at a load current of 10mA under the light load condition.

키워드

참고문헌

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  7. 허정, 정항근, "벅 컨버터를 위한 PLL기반의 PWM/PFM 통합제어 방식," SoC 학술대회, C3-6, 2012년 4월.