인버터 기반의 클럭 생성기를 포함하는 듀얼 벅 변환기

초록

본 논문에서는 스마트폰, 웨어러블 디바이스, 사물 인터넷, 임플란터블 전자 칩 등과 같은 휴대 기기 구동에 적합한 듀얼 모드 벅 변환기를 제안한다. 따라서 넓은 부하에서 안정적이고 높은 전력 변환 효율을 갖는 전력관리회로가 요구된다. 요구를 충족하고자 낮은 전력 소모가지며 면적을 줄이기 위해 클럭 생성 회로를 인버터로 기반으로 설계하였다. 클럭 생성 회로는 PWM 벅 변환기로 동작할 경우 사용되는 회로이다.[1] 그림 1은 인버터 기반의 클럭 생성 회로를 나타낸다.클럭 주파수 2MHz를 생성하기 위해 500ns의 주기를 가지며 시비율 1:9를 갖는 클럭 생성 회로를 설계하였다. 그림 2를 보면 VC1과 VC2의 기울기가 약 1:9로 차이 나는 것을 확인 할 수 있다. 커패시터의 용량의 비율만큼 기울기가 차이나기 때문이며 이로 인해 클럭의 시비율도 1:9의 비율로 생성된다. 시뮬레이션 결과 주기 489ns로 오차 2.2%로 클럭을 생성한다. 레이아웃 된 인버터 기반의 클럭 생성 회로의 면적은 2.3um^2이며 비교기 기반의 클럭 생성 회로의 면적은 45.7um^2로 인버터 기반의 클럭 생성 회로를 사용할 경우 약 95%의 면적을 줄일 수 있다.