| 1 |
1
에너지원으로부터 전기에너지를 생성하고, 대응된 제1전압(VIN)을 출력하는 에너지 생성 장치의 출력 전압을 변환하는 장치에 있어서,상기 에너지원의 전압인 제2전압(VT)의 크기에 기초하여 상기 제1전압(VIN)의 리플의 크기를 조절하고, 상기 제2전압(VT)에 기초하여 결정된 레귤레이션 기준값으로 상기 제1전압(VIN)을 레귤레이션하도록 제어하는 능동입력리플-루프(AIR Loop); 및상기 능동입력리플-루프(AIR Loop)의 제어를 받아 출력전압(VOUT)을 생성하여 출력하는 전압 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 2 |
2
제1항에 있어서, 상기 능동입력리플-루프(AIR Loop)는상기 제2전압(VT)을 간헐적으로 센싱하고, 그 결과를 특정 비율로 변환하여 상기 제1전압(VIN)의 레귤레이션 기준값으로 결정하는 분배기(Cap Divider);상기 레귤레이션 기준값과 상기 제1전압(VIN)을 비교하여 그 결과값(VN)을 출력하되, 상기 제2전압(VT)에 기초하여 결정된 출력지연시간 만큼 지연하여 출력하는 스위칭타임제어기(STC); 및상기 스위칭타임제어기(STC)의 출력신호에 의해 스위칭타임이 결정되며, 상기 전압 출력부의 동작을 제어하는 제1 스위치(MN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 3 |
3
제2항에 있어서, 상기 제1 스위치(MN)가 '오프'일 때, 상기 제1전압(VIN)을 충전하고, 상기 제1 스위치(MN)가 '온'일 때, 상기 충전된 제1전압(VIN)을 상기 전압 출력부로 출력하는 제1커패시터(CIN)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 4 |
4
제3항에 있어서, 상기 전압 출력부는상기 제1 스위치(MN)가 '온'일 때, 상기 제1커패시터(CIN)로부터 전류를 공급받아 그 전류에 비례한 전압을 유도하는 인덕터(LP); 및상기 제1 스위치(MN)가 '오프'일 때, '온'되어 상기 인덕터(LP)에 유도된 전압을 출력하는 제2스위치(MP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 5 |
5
제4항에 있어서, 상기 전압 출력부는상기 출력 전압을 저장하고 출력 전압 리플을 감소시키는 제2커패시터(COUT)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 6 |
6
제2항에 있어서, 상기 스위칭타임제어기(STC)는상기 분배기(Cap Divider)에서 출력된 레귤레이션 기준값과 상기 제1전압(VIN)을 비교하는 비교기;상기 제2전압(VT)이 미리 설정된 기준 전압 이하인지 여부를 감지하고 그 결과에 따른 제어신호(SEL)를 출력하는 저전력 감지기(LPD); 및상기 제어신호(SEL)에 의거하여 상기 제1전압(VIN)의 리플의 크기를 조절하기 위한 출력지연시간을 결정하고, 상기 비교기의 비교 결과(VN)를 상기 출력지연시간 만큼 지연하여 출력하는 적응지연셀(AD cell)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 7 |
7
제6항에 있어서, 상기 저전력 감지기(LPD)는상기 분배기에서 결정된 레귤레이션 기준값에 근거하여 상기 제2전압(VT)이 미리 설정된 기준 전압 이하인지 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 8 |
8
제6항에 있어서, 상기 적응지연셀(AD cell)은 다단의 바이패스 모스펫 스위치(bypass MOSFET switch)들을 포함하고,상기 바이패스 모스펫 스위치(bypass MOSFET switch)들은상기 제어신호(SEL)에 의거하여 온/오프가 동시에 제어되어 상기 비교기의 비교 결과(VN) 출력지연시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 9 |
9
제2항에 있어서, 상기 분배기는상기 전압 변환 장치의 스타트업을 위해, 상기 제2전압(VT)을 2/3배로 변환한 값(VT_2/3)을 상기 레귤레이션 기준값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 10 |
10
제2항에 있어서, 상기 분배기는상기 제1전압(VIN)을 최대의 효율로 승압시키기 위해, 상기 제2전압(VT)을 1/2배로 변환한 값(VT_1/2)을 상기 레귤레이션 기준값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 11 |
11
제4항에 있어서, 상기 제2스위치(MP)의 게이트에 연결되어 상기 전압 변환 장치의 동작 모드에 따라 상기 제2스위치(MP)의 동작을 제어하는 적응게이트전압버퍼(AGB)를 더 포함하되,상기 적응게이트전압버퍼(AGB)는 상기 전압 변환 장치가 스타트업 모드로 동작할 경우 상기 제2스위치(MP)를 다이오드로 동작시키고, 상기 전압 변환 장치가 상기 제1전압(VIN)을 최대의 효율로 승압시키기 위한 승압 모드로 동작할 경우 상기 제2스위치(MP)를 일반 스위치로 동작시키는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 12 |
12
제11항에 있어서, 출력단의 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해, 상기 스위칭타임제어기(STC)의 출력단과 상기 적응게이트전압버퍼(AGB)의 입력단 사이에 연결되는 저전력 제로전류 스위치(ZCS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 13 |
13
제1항에 있어서, 상기 전압 변환 장치는직렬로 연결된 8개의 얇은 필름(thin film) 형태의 열전기로 구성된 에너지원으로부터 상기 제1전압(VIN)을 입력받아 동작하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치
|
| 14 |
14
에너지원으로부터 전기에너지를 생성하고, 대응된 제1전압(VIN)을 출력하는 에너지 생성 장치의 출력 전압을 변환하는 방법에 있어서,상기 에너지원의 전압인 제2전압(VT)에 기초하여 상기 제1전압(VIN)의 레귤레이션 기준값을 결정하는 단계; 상기 제2전압(VT)의 크기에 기초하여 상기 제1전압(VIN) 리플의 크기를 조절하면서, 상기 제1전압(VIN)을 상기 레귤레이션 기준값으로 레귤레이션하는 단계; 및 상기 레귤레이션 결과로 생성된 출력전압(VOUT)을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 15 |
15
제14항에 있어서, 상기 레귤레이션 기준값 결정단계는상기 제2전압(VT)을 간헐적으로 센싱하고, 그 결과를 특정 비율로 변환하여 상기 제1전압(VIN)의 레귤레이션 기준값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 16 |
16
제15항에 있어서, 상기 레귤레이션 기준값 결정 단계는스타트업 동작을 위해, 상기 제2전압(VT)을 2/3배로 변환한 값(VT_2/3)을 레귤레이션 기준값으로 결정하는 것을 특징으로 전압 변환 방법
|
| 17 |
17
제15항에 있어서, 상기 레귤레이션 기준값 결정 단계는상기 제1전압(VIN)을 최대의 효율로 승압시키기 위해, 상기 제2전압(VT)을 1/2배로 변환한 값(VT_1/2)을 레귤레이션 기준값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 18 |
18
제14항에 있어서, 리플 크기조절 및 레귤레이션 단계는상기 레귤레이션 기준값과 상기 제1전압(VIN)을 비교하는 단계;상기 제2전압(VT)이 미리 설정된 기준 전압 이하인지 여부를 감지하고 그 결과에 따른 제어신호(SEL)를 출력하는 단계;상기 제어신호(SEL)에 의거하여 상기 제1전압(VIN)의 리플의 크기를 조절하기 위한 출력지연시간을 결정하는 단계;상기 비교 결과(VN)를 상기 결정된 출력지연시간만큼 지연하여 출력하는 단계; 및상기 비교 결과(VN)의 출력값 및 출력간격에 의해 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 19 |
19
제18항에 있어서, 상기 제어신호(SEL)출력 단계는상기 레귤레이션 기준값에 근거하여 상기 제2전압(VT)이 미리 설정된 기준 전압 이하인지 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 20 |
20
제18항에 있어서, 상기 출력지연시간 결정단계는상대적으로 긴 제1지연시간 및 상대적으로 짧은 제2지연시간 중 하나를 선택하되, 상기 제2전압(VT)이 미리 설정된 기준 전압 이하인 경우 상기 제1지연시간을 선택하고, 그렇지 않은 경우 상기 제2지연시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
| 21 |
21
제18항에 있어서, 상기 출력 전압 생성 단계는상기 제1전압(VIN)이 상기 레귤레이션 기준값 보다 작은 경우 상기 제1전압(VIN)을 제1커패시터(CIN)에 충전하는 단계; 및상기 제1전압(VIN)이 상기 레귤레이션 기준값 보다 커지면 상기 제1커패시터(CIN)로부터 전류를 공급받아 그 전류에 비례한 전압을 유도하는 단계를 포함하고, 상기 충전 및 전압 유도 단계는상기 제1전압(VIN)의 변화에 따라 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법
|
