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KR101316385B1 - 소프트 스타트 회로를 가지는 전압 레귤레이터 - Google Patents

소프트 스타트 회로를 가지는 전압 레귤레이터 Download PDF

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Publication number
KR101316385B1
KR101316385B1 KR1020120108756A KR20120108756A KR101316385B1 KR 101316385 B1 KR101316385 B1 KR 101316385B1 KR 1020120108756 A KR1020120108756 A KR 1020120108756A KR 20120108756 A KR20120108756 A KR 20120108756A KR 101316385 B1 KR101316385 B1 KR 101316385B1
Authority
KR
South Korea
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voltage
soft start
charging
input
feedback
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Application number
KR1020120108756A
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English (en)
Inventor
김영일
이상선
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
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    • G05F1/467—Sources with noise compensation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
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Abstract

소프트 스타트 기능을 가지는 전압 레귤레이터가 개시된다. 전압 레귤레이터는 충전모드 및 정상모드를 가진다. 충전모드에서는 램프 응답 특성을 가지는 충전전압이 형성되며, 충전전압은 에러 엠프에 입력된다. 충전동작이 수행된 이후, 정상모드에서는 기준전압이 선택되고, 일정 레벨을 유지하는 출력전압이 생성된다. 램프 응답 특성을 가지는 충전전압의 선택에 의해 초기 스타트 업 동작시, 안정적인 동작특성을 확보할 수 있다.

Description

소프트 스타트 회로를 가지는 전압 레귤레이터{Voltage Regulator of having Soft-Start Circuit}
본 발명은 전압 레귤레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소프트 스타트 기능을 가지는 전압 레귤레이터에 관한 것이다.
전압 레귤레이터는 입력전압의 변동에도 불구하고 일정한 레벨의 전압을 생성하는 소자이다. 전압 레귤레이터는 입력전압이 가지는 레벨에 비해 낮은 레벨을 구현하면서, 입력전압이 가지는 레벨이 변동을 최소화하거나, 일정한 레벨을 형성한다.
도 1은 종래 기술에 따라 통상의 전압 레귤레이터를 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면 기준전압 Vref는 에러 엠프(100)의 음의 입력단에 인가된다. 파워 트랜지스터 QP는 PMOS이며, 소스 단자에는 입력전압 Vin이 인가된다. 또한, 드레인 단자에는 2개의 분압저항들 R1, R2가 피드백 요소로 구비된다. 분압저항들 R1, R2로부터 추출된 피드백 전압 Vfb는 에러 엠프(100)의 양의 입력단에 인가된다.
상기 도 1에서 에러 엠프(100)에는 양의 전원전압 VDD가 공급된다. 입력전압 Vin도 VDD 레벨을 중심으로 다소의 변동을 가진다. 따라서, 에러 엠프(100)의 출력은 VDD 레벨 이하로 설정되는 특징을 가진다. 또한, 출력전압 Vout의 최대치는 에러 엠프(100)의 출력신호에 의해 상기 파워 트랜지스터 QP가 트라이오드 영역에서 동작할 경우의 값으로 제한되는 특징이 있다.
또한, 최초로 전원이 인가되거나, 입력전압 Vin이 공급되는 스타트-업 상태에서 출력전압 Vout은 낮은 레벨을 가지며, 이는 에러 엠프(100)의 양의 입력단에 인가된다. 에러 엠프(100)의 음의 입력단에는 기준전압이 인가되므로 에러 엠프(100)의 입력신호들의 차이는 매우 큰 상태가 된다. 따라서, 에러 엠프(100)의 출력신호는 매우 낮은 레벨을 유지한다. 이는 파워 트랜지스터 QP의 소스-게이트 단자의 전압차 Vsg가 커짐을 의미하고, 포화영역에서 동작하는 파워 트랜지스터 QP의 전류가 매우 큰 값을 가지게 된다. 따라서, 피드백 요소에 따른 피드백 전압 Vfb는 매우 큰 값을 가진다.
매우 큰 레벨을 가지는 피드백 전압 Vfb에 의해 에러 엠프(100)는 다시 양의 방향으로 높은 입력 전압차를 가지며, 높은 레벨의 출력전압을 형성한다. 따라서, 파워 트랜지스터 QP의 소스-게이트 간의 전압 Vsg는 낮은 레벨을 가진다. 상술한 동작을 살펴보면, 안정화된 정상상태로 진입하기 위해 에러 엠프(100) 및 출력전압 Vout은 높은 변동폭을 가진다. 따라서, 정상상태로 진입하기 까지 시간이 소모된다. 또한, 높은 구동전류가 반복적으로 발생되는 현상으로 인해 노이즈가 개입될 가능성이 높으며, 이를 통해 파워 트랜지스터 QP 및 에러 엠프(100)의 동작불량을 유발할 수 있다.
따라서, 스타트 업 상태에서 안정적인 동작을 수행하고, 출력전압 Vout이 빠르게 정상상태로 진입할 수 있는 전압 레귤레이터는 요청된다 할 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소프트 스타트 동작을 수행할 수 있는 전압 레귤레이터를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 이루기 위한 본 발명은, 입력전압을 수신하고, 충전모드 및 정상모드의 동작을 통해 스타트 업 상태에서 램프 응답 특성을 가지는 소프트 스타트 전압을 생성하기 위한 소프트 스타트부; 상기 소프트 스타트 전압을 수신하고, 기준 전압 및 상기 소프트 스타트 전압 중 어느 하나를 선택하여 음의 입력신호로 생성하기 위한 전압 선택부; 상기 음의 입력신호 및 양의 입력신호의 차이를 증폭하기 위한 에러 엠프; 상기 에러 엠프의 출력신호 및 상기 입력전압의 차이에 따른 구동전류를 생성하기 위한 파워 트랜지스터; 및 상기 구동전류에 따라 출력전압을 생성하고, 궤환저항들의 저항비에 따른 궤환전압을 생성하며, 상기 궤환전압을 상기 전압 선택부에 공급하여 상기 양의 입력신호로 제공하기 위한 궤환부를 포함하는 전압 레귤레이터를 제공한다.
본 발명에 따르면, 입력전압의 공급이 개시되는 스타트 업 상태에서 커패시터를 통한 충전전압이 형성된다. 충전전압은 서서히 레벨이 증가하는 램프 응답 특성을 가진다. 충전전압은 충전모드에서 전압 선택부에 의해 선택되고, 에러 엠프의 음의 입력단에 입력된다. 이를 통해 전압 레귤레이터는 정상 레벨에서 맥류하는 현상이 감소되며, 커패시터의 설정 및 궤환저항의 설정에 따라 빠른 정상상태를 구현할 수 있으며, 에러 엠프 및 다른 능동소자의 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 통상의 전압 레귤레이터를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스타트 동작을 수행하는 전압 레귤레이터를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 전압 레귤레이터를 상세히 도시한 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 전압 레귤레이터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스타트 동작을 수행하는 전압 레귤레이터를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전압 레귤레이터는 소프트 스타트부(210), 전압 선택부(220), 에러 엠프(230), 파워 트랜지스터 MP 및 궤환부(240)를 가진다.
입력전압 Vin은 소프트 스타트부(210), 전압 선택부(220) 및 파워 트랜지스터 MP에 공급된다.
소프트 스타트부(210)는 입력전압 Vin과 접지 사이에 연결되며, 기준전압 Vref_in이 인가된다. 상기 소프트 스타트부(210)는 입력전압 Vin이 공급되는 시점에서부터 충전동작을 수행한다. 충전동작이 수행되는 충전모드에서 소프트 스타트부(210)는 램프 응답 특성을 가지는 소프트 스타트 전압 Vss를 형성한다. 소프트 스타트 전압 Vss는 전압 선택부(220)에 입력된다. 또한, 충전모드 이외의 정상모드에서는 소프트 스타트 전압 Vss는 입력전압 Vin으로 설정된다. 따라서, Vin의 레벨을 가지는 소프트 스타트 전압 Vss는 소프트 스타트(210)부로부터 전압 선택부(220)에 입력된다.
상기 전압 선택부(220)에는 소프트 스타트부(210)의 소프트 스타트 전압 Vss, 기준전압 Vref_in 및 궤환전압 Vfb가 입력된다. 상기 소프트 스타트부(210)의 출력인 소프트 스타트 전압 Vss는 충전모드 또는 정상모드에 따라 다른 형태의 신호이다. 예컨대, 충전모드에서는 램프 응답 특성을 가지는 Vss가 전압 선택부(220)에 입력되고, 정상모드에서는 입력전압 Vin의 일정 레벨을 가지는 신호가 입력된다. 또한, 상기 전압 선택부(220)는 입력되는 소프트 스타트의 출력신호 Vss 및 기준전압 Vref_in 중 어느 하나를 선택하여 음의 입력신호 V-를 생성하고, 궤환전압 Vfb에 따른 양의 입력신호 V+를 생성한다. 생성된 2개의 입력신호들은 에러 엠프(230)에 공급한다.
상기 에러 엠프(230)의 양의 입력단자에는 양의 입력신호 V+가 입력되고, 음의 입력단자에는 음의 입력신호 V-가 입력된다. 양의 입력신호 V+에는 궤환전압 Vfb의 성분이 포함되며, 음의 입력신호 V-에는 소프트 스타트부의 출력신호 성분이 포함된다. 에러 엠프(230)는 양의 입력신호 V+와 음의 입력신호 V-의 차이를 증폭하여 파워 트랜지스터 MP의 게이트 단자에 인가한다.
파워 트랜지스터 MP는 PMOS 트랜지스터로 구성되고, 소스 단자에는 입력전압 Vin이 인가된다. 또한, 드레인 단자에는 궤환부(240)가 연결되고, 드레인 단자를 통해 출력전압 Vout이 생성된다. 파워 트랜지스터 MP는 에러 엠프(230)에서 인가되는 전압에 따라 포화영역에서 동작하여 구동전류 Idr을 생성한다. 구동전류 Idr은 궤환부(240)를 구성하는 제1 궤환저항 R1 및 제2 궤환저항 R2를 흐른다.
궤환부(240)는 파워 트랜지스터 MP와 접지 사이에 연결되고, 제1 궤환저항 R1 및 제2 궤환저항 R2를 흐르는 구동전류 Idr에 의해 제1 궤환저항 R1과 파워 트랜지스터 MP의 드레인 단에서 출력전압 Vout이 생성된다. 또한, 제1 궤환저항 R1과 제2 궤환저항 R2 사이에는 궤환전압 Vfb가 생성된다. 궤환전압 Vfb는 전압 선택부(220)로 입력된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 전압 레귤레이터를 상세히 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 소프트 스타트부(210)는 제1 전류원 I1, 충전 커패시터 Cch, 스위치(211) 및 비교기(212)를 가진다. 입력전압 Vin의 공급이 개시되면, 제1 전류원 I1은 전류를 공급한다. 따라서, 충전 커패시터 Cch에는 전하가 축적되고, 전하의 축적에 의해 소프트 스타트 전압 Vss는 상승된다. 소프트 스타트 전압 Vss는 비교기(212)의 양의 입력단에 인가된다. 비교기(212)의 음의 입력단에는 기준전압 Vref_in이 입력된다. 충전동작의 초기에 소프트 스타트 전압 Vss는 기준전압 Vref_in보다 낮은 값을 가진다. 따라서, 비교기(212)는 로우 레벨을 출력하고, 스위치(211)는 오프 상태를 유지한다. 따라서, 스프트 스타트부(210)는 시간의 경과에 따라 서서히 증가하는 소프트 스타트 전압 Vss를 출력한다.
만일, 충전동작이 충분이 수행되면, 소프트 스타트 전압 Vss는 기준전압 Vref_in 이상이 된다. 따라서, 비교기(212)는 하이 레벨을 출력하고, 스위치(211)를 도통시킨다. 따라서, 소프트 스타트부(210)는 입력전압 Vin을 소프트 스타트 전압 Vss로 하여 출력한다. 입력전압 Vin의 레벨은 기준전압 Vref_in을 상회한다.
전압 선택부(220)는 소프트 스타트부(210)의 출력인 소프트 스타트 전압 Vss 및 기준전압 Vref_in을 수신한다. 또한, 부궤환부(220)의 궤환전압 Vfb를 수신한다. 특히, 입력되는 소프트 스타트 전압 Vss 및 기준전압 Vref_in 중 어느 하나를 선택하여 에러 엠프(230)의 음의 입력신호 V-로 공급한다. 또한, 궤환전압 Vfb를 선택하여 에러 엠프(230)의 양의 입력신호 V+로 공급한다. 이를 위해 전압 선택부(220)는 제2 전류원 I2, 제3 전류원 I3, 제1 선택 트랜지스터 MS1, 제2 선택 트랜지스터 MS2 및 제3 선택 트랜지스터 MS3을 가진다. 제2 전류원 I2에는 제1 선택 트랜지스터 MS1 및 제2 선택 트랜지스터 MS2가 연결되며, 제2 전류원 I2의 전류 공급 동작에 의해 제1 선택 트랜지스터 MS1 및 제2 선택 트랜지스터 MS2의 소스 단자의 바이어스는 결정될 수 있다. 또한, 제3 전류원 I3에는 제3 선택 트랜지스터 MS3이 연결되고, 소스 단자의 바이어스를 결정한다.
선택 트랜지스터들의 소스 단자들의 바이어스의 결정은 제2 전류원 I2 및 제3 전류원 I3이 공급하는 전류량에 의해 결정된다. 만일, 선택 트랜지스터들이 상호간에 동일한 W/L을 가지고, 동일한 문턱전압 Vth을 가지는 경우, 각각의 선택 트랜지스터를 흐르는 전류는 K(Vsg - ｜Vth｜)2으로 결정된다. 이를 통해 각각의 선택 트랜지스터의 소스-게이트 전압 Vsg는 결정되며, 소스단의 바이어스도 결정된다.
따라서, 제1 선택 트랜지스터 MS1 및 제2 선택 트랜지스터 MS2의 소스 단자와 입력전압 Vin 사이에 연결된 제2 전류원 I2가 공급하는 전류에 의해 입력되는 소프트 스타트 전압 Vss 및 기준전압 Vref_in 중 어느 하나는 선택된다.
에러 엠프(230)는 전압 선택부(220)에 연결되고, 기준전압 Vref_in 및 소프트 스타트 전압 Vss 중 어느 하나가 반영된 음의 입력신호 V-를 음의 입력단자로 공급받고, 궤환전압 Vfb가 반영된 양의 입력신호 V+를 양의 입력단자에 입력받으며, 2개의 입력단자에 인가되는 전압들의 차이를 증폭한다.
에러 엠프(230)의 출력은 파워 트랜지스터 MP의 게이트 단자로 인가된다. 파워 트랜지스터 MP는 소스 단자에 입력전압 Vin이 인가되며, 포화영역에서 동작한다. 따라서, 소스-게이트 단자 사이의 전압 Vsg에 따라 구동전류 Idr을 형성한다. 구동전류 Idr은 궤환부(240)의 궤환저항들 R1, R2를 흐른다. 또한, 출력전압 Vout은 파워 트랜지스터 MP의 드레인 단자와 제1 궤환저항 R1 사이에 형성된다. 또한, 궤환전압 Vfb는 제1 궤환저항 R1 및 제2 궤환저항 R2 사이에 형성되며, 전압 선택부(220)에 입력된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 전압 레귤레이터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 소프트 스타트부의 동작양상이 개시된다.
먼저, 입력전압 Vin이 인가되기 시작하는 스타트 업 상태에서 제1 전류원 I1은 동작을 개시한다. 따라서, 충전 커패시터 Cch에는 전하가 축적되고, 충전전압 Vch는 선형적으로 증가한다. 따라서, 충전전압 Vch는 0V에서부터 서서히 상승하는 선형 램프의 응답특성을 가진다. 충전전압 Vch는 비교기(212)의 양의 입력단에 인가된다.
충전전압 Vch가 기준전압 Vref_in보다 낮은 레벨을 가지는 경우, 비교기(212)는 로우 레벨을 출력하고, 스위치(211)를 오프시킨다. 따라서, 소프트 스타트부(210)는 0V에서 서서히 상승하는 램프 응답 특성을 가지는 충전전압 Vch를 소프트 스타트 전압 Vss로 출력한다.
따라서, 충전모드에서는 소프트 스타트 전압 Vss는 충전전압 Vch를 선택하고 이를 출력한다.
또한, 시간 T1에서 충전전압 Vch가 기준전압 Vref_in 이상인 경우, 충전모드는 정상모드로 변경된다. 비교기(212)는 하이 레벨을 출력하고, 스위치(211)는 도통된다. 따라서, 입력전압 Vin이 소프트 스타트 전압 Vss으로 선택된다. 따라서, 상기 도 4에서 시간 T1에서 소프트 스타트 전압 Vss는 입력전압 Vin의 레벨로 점프하는 양상이 나타난다.
상기 도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이 소프트 스타트부는 충전모드에서는 충전전압 Vch를 출력하고, 정상모드에서는 입력전압 Vin을 출력한다. 또한, 충전모드는 충전전압 Vch가 기준전압 Vref_in 보다 낮은 레벨을 가지는 동안 수행되고, 충전전압 Vch가 기준전압 Vref_in 이상인 경우, 정상모드의 동작을 수행한다.
도 5를 참조하면, 상기 도 4에 개시된 2개의 모드 동작시의 전압 선택부의 동작에 따른 음의 입력신호 V-의 상태가 개시된다.
먼저, 소프트 스타트부(210)가 충전전압 Vch를 소프트 스타트 전압 Vss로 출력하는 경우, 전압 선택부(220)는 충전전압 Vch성분을 선택하고, 이를 에러 엠프(220)의 음의 입력신호 V-로 사용한다. 전압 선택부(220)의 제1 선택 트랜지스터 MS1은 충전전압 Vch에 의해 턴온된다. 이는 충전전압 Vch가 기준전압 Vref_in보다 낮은 값을 가진데 기인한다. 제1 선택 트랜지스터 MS1의 턴온에 의해 에러 엠프의 음의 입력단에는 Vch+Vsg(제1 선택 트랜지스터의 소스-게이트 전압)의 전압이 인가된다. 또한, 기준전압 Vref_in은 충전전압 Vch보다 높은 레벨을 가지므로 제2 선택 트랜지스터 MS2는 오프 상태를 유지한다.
또한, 제3 선택 트랜지스터 MS3의 게이트 단자에는 궤환전압 Vfb가 인가되며, 턴온된 제3 선택 트랜지스터 MS3에 의해 에러 엠프(230)의 양의 입력단자에는 Vfb+Vsg(제3 선택 트랜지스터의 소스-게이트 전압)의 전압이 인가된다. 에러 엠프(230)는 2개의 입력단자에 인가되는 전압차를 증폭하고, 이를 파워 트랜지스터 MP의 게이트 단자에 전달한다.
만일, 충전전압 Vch가 지속적으로 증가하여, 정상모드로 진입하는 경우, 제1 선택 트랜지스터 MS1의 게이트 단자에는 입력전압 Vin인 소프트 스타트 전압 Vss가 인가된다. 즉, 상기 입력전압 Vin은 기준전압 Vref_in보다 높은 값을 가지도록 설정된다. 따라서, 전압 선택부(220)에서 제2 선택 트랜지스터 MS2가 턴온된다. 턴온된 제2 선택 트랜지스터 MS2에 의해 에러 엠프(230)의 음의 입력단에는 Vref_in+Vsg(제2 선택 트랜지스터의 소스-게이트 전압)의 전압이 인가된다.
따라서, 에러 엠프의 음의 입력단에는 정상모드 시의 전압인 Vref_in+Vsg이 입력된다.
본 발명에서는 선택 트랜지스터들의 소스-게이트 전압 Vsg가 상호간에 동일한 것으로 설정하여 설명을 진행한다. 다만, 실시의 형태에 따라 소스-게이트 전압들은 상호간에 상이할 수 있다.
또한, 본 발명에서 전압 선택부(220)의 음의 입력신호 V-는 낮은 레벨로부터 선형적으로 증가하는 램프 응답 특성을 가지는 전압이 인가된다. 이는 충전모드에서 Vref_in + Vsg까지 증가하며, 이후의 정상모드에는 Vref_in + Vsg 상태를 유지한다.
램프 응답 특성을 가지는 충전구간에서 전압 레귤레이터는 특정의 DC 레벨을 중심으로 맥류하는 응답특성을 보이지 않으며, 특정의 DC 특성을 향해 지속적으로 증가하는 특성을 가진다.
즉, 충전구간에서 전압 선택부(220)의 전압이 서서히 증가하면, 에러 엠프(230)의 출력레벨은 감소한다. 이는 파워 트랜지스터 MP의 게이트 전압의 감소를 의미한다. 포화영역에서 동작하는 파워 트랜지스터 MP의 구동전류 Idr은 (Vsg-Vth)2에 비례하는 특성을 가진다. 따라서 감소된 게이트 전압에 의해 구동전류 Idr은 증가한다. 이는 출력전압 Vout 및 궤환전압 Vfb의 상승을 유발한다. 따라서, 궤환전압 Vfb는 증가하며, 증가된 충전전압 Vch와의 차이를 상쇄한다. 다만, 궤환저항들의 선택에 따라 에러 엠프(230)는 정상상태에 도달하기에 적합한 출력전압을 빠르게 선택할 수 있으며, 이를 통해 파워 트랜지스터 MP의 구동전류 Idr을 형성할 수 있다.
충전구간에서의 충전동작이 완료되면, 통상의 레귤레이팅 동작이 수행된다. 따라서, 에러 엠프의 음의 입력단에는 기준전압 Vref_in + Vsg가 인가되며, 궤환 전압 Vfb의 레벨에 따라 차이값이 증폭된다.
따라서, 충전구간 이외의 시간영역에서 램프 응답 특성을 가지는 충전전압 Vss는 에러 엠프의 음의 입력단에 반영되지 않으며, 기준전압 성분만이 반영된다.
본 발명에 따르면, 에러 엠프의 음의 입력단에는 서서히 증가하는 램프 응답 특성을 가지는 신호가 인가된다. 또한, 출력전압이 정상상태에 근접하면, 에러 엠프의 음의 입력단에는 기준전압이 반영된 신호가 인가되며 정상상태를 유지한다. 따라서, 초기 입력전압 또는 전원전압이 공급되는 스타트 업 상태에서 출력전압의 급격한 변동 또는 에러 엠프에서의 급격한 변동을 통한 전압 레귤레이터의 오동작은 방지되며, 빠른 응답속도의 구현과 함께 일정한 출력신호의 레벨을 유지하는 정상상태로의 진입이 가능해진다.
210 : 소프트 스타트부 220 : 전압 선택부
230 : 에러 엠프 240 : 궤환부

Claims (7)

  1. 입력전압을 수신하고, 충전모드 및 정상모드의 동작을 통해 스타트 업 상태에서 램프 응답 특성을 가지는 소프트 스타트 전압을 생성하기 위한 소프트 스타트부;
    상기 소프트 스타트 전압을 수신하고, 기준 전압 및 상기 소프트 스타트 전압 중 어느 하나를 선택하여 음의 입력신호로 생성하기 위한 전압 선택부;
    상기 음의 입력신호 및 양의 입력신호의 차이를 증폭하기 위한 에러 엠프;
    상기 에러 엠프의 출력신호 및 상기 입력전압의 차이에 따른 구동전류를 생성하기 위한 파워 트랜지스터; 및
    상기 구동전류에 따라 출력전압을 생성하고, 궤환저항들의 저항비에 따른 궤환전압을 생성하며, 상기 궤환전압을 상기 전압 선택부에 공급하여 상기 양의 입력신호로 제공하기 위한 궤환부를 포함하는 전압 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소프트 스타트부는,
    상기 입력전압의 공급에 따라 전류를 발생하는 제1 전류원;
    상기 제1 전류원의 공급에 따른 충전전압을 생성하는 충전 커패시터;
    상기 충전전압 및 상기 기준전압을 비교하기 위한 비교기; 및
    상기 비교기의 출력에 따른 온/오프 동작을 수행하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 충전모드에서 상기 충전전압은 상기 기준전압보다 낮은 레벨을 유지하고, 상기 비교기는 상기 스위치를 오프시키고, 상기 충전전압이 상기 소프트 스타트 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 정상모드에서 상기 비교기는 상기 스위치를 온시키고, 상기 입력전압이 상기 소프트 스타트 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
  5. 제2항에 있어서, 상기 전압 선택부는,
    상기 입력전압에 연결된 제2 전류원에 연결되고, 상기 소프트 스타트 전압을 수신하는 제1 선택 트랜지스터;
    상기 제2 전류원에 연결되고, 상기 기준전압을 수신하는 제2 선택 트랜지스터; 및
    상기 입력전압에 연결된 제3 전류원에 연결되고, 상기 궤환전압을 수신하는 제3 선택 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 충전모드에서 상기 제1 선택 트랜지스터는 턴온되고, 상기 소프트 스타트 전압 성분을 상기 음의 입력신호로 형성하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 정상모드에서 상기 제2 선택 트랜지스터는 턴온되고, 상기 기준전압 성분을 상기 음의 입력신호로 형성하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터.
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