저-전력 전력 관리 회로를 위한 DC-DC 변환기
DC-DC Converter for Low-Power Power Management IC
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초록
본 논문에서 저전력 PMIC를 위한 고효율 DC-DC 변환기를 설계하였다. IoT 및 웨어러블 기기의 발전에 따라 전력 공급을 위한 고효율 에너지 습득 기술이 중요해지고 있다. 에너지 습득을 통해서 얻을 수 있는 전압은 낮고 넓은 분포의 값을 가지므로 이를 사용하기 위해서 넓은 입력 전압 범위에서 고효율을 얻을 수 있는 설계 기법이 필수적이다. 넓은 입력 전압 범위에서 일정한 스위칭 주파수를 얻기 위해 전원 전압 변화 감지 회로를 이용한 주파수 보상 회로를 설계했으며, 낮은 전력에서 고효율을 얻기 위해 burst-mode 제어 회로를 구성하여 정밀한 스위칭 동작을 제어하였다. 설계한 DC-DC 벅 변환기는 0.95~3.3V의 입력 전압 조건에서 0.9V를 출력하며 부하 전류가 180uA일 때 최대 78%의 효율을 얻을 수 있다.
Abstract
In this paper, design of high-efficiency DC-DC converter is presented for low-power PMIC (power management integrated circuit). As PMIC technologies for IoT and wearable devices have been continuously improved, high-efficiency energy harvesting schemes should be essential. Since the supply voltage resulting from energy harvesting is low and widely variable, design techniques to achieve high efficiency over a wide input voltage range are required. To obtain a constant switching frequency for wide input voltage range, frequency compensation circuit using supply-voltage variation sensing circuit is included. In order to obtain high efficiency performance at very low-power condition, accurate burst-mode control circuit was adopted to control switching operations. In the proposed DC-DC buck converter, output voltage is set to be 0.9V at the input voltage of 0.95~3.3V and maximum measured efficiency is up to 78% for the load current of 180uA.
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