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KR102428555B1 - Dc-dc converting apparatus for fast wake-up in electronic device and operation method thereof - Google Patents

Dc-dc converting apparatus for fast wake-up in electronic device and operation method thereof Download PDF

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Publication number
KR102428555B1
KR102428555B1 KR1020200072906A KR20200072906A KR102428555B1 KR 102428555 B1 KR102428555 B1 KR 102428555B1 KR 1020200072906 A KR1020200072906 A KR 1020200072906A KR 20200072906 A KR20200072906 A KR 20200072906A KR 102428555 B1 KR102428555 B1 KR 102428555B1
Authority
KR
South Korea
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enable signal
mode
reference voltage
switch
timing
Prior art date
Application number
KR1020200072906A
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Korean (ko)
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KR20210155842A (en
Inventor
김홍진
전호진
Original Assignee
어보브반도체 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 실시예는 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치 및 그 동작 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 변환 장치는, 입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 DC 전압을 출력단으로 출력하는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로와, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터 회로로 공급하는 제1 기준 전압 공급부와, 상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계되고, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드일 때 상기 출력단으로 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 제2 기준 전압 공급부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 직류-직류 변환 장치가 대기 모드일 때 낮은 전류를 사용하여 출력단에 일정 수준의 전압을 유지시킴으로써, 직류-직류 변환 장치의 고속 웨이크-업이 가능하다.An embodiment of the present invention provides a DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device and an operating method thereof. A DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a buck converter circuit for outputting an output DC voltage of a level lower than an input DC voltage to an output terminal, and a buck converter circuit when the state of the buck converter circuit is an operation mode. a first reference voltage supply unit for supplying one reference voltage to the buck converter circuit; and a second reference voltage supply unit designed to operate with a lower power than that of the first reference voltage supply unit; and a second reference voltage supply unit for supplying a voltage to the output terminal. According to an embodiment of the present invention, a high-speed wake-up of the DC-DC converter is possible by maintaining a predetermined level of voltage at the output terminal using a low current when the DC-DC converter is in the standby mode.

Figure 112020061716838-pat00002
Figure 112020061716838-pat00002

Description

전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치 및 그 동작 방법{DC-DC CONVERTING APPARATUS FOR FAST WAKE-UP IN ELECTRONIC DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}DC-DC CONVERTING APPARATUS FOR FAST WAKE-UP IN ELECTRONIC DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF

본 발명은 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로 대기 구간 동안 낮은 대기 전류를 사용하여 대기 모드에서 동작 모드로 빠르게 웨이크-업할 수 있는 위한 직류-직류 변환 장치 및 직류-직류 변환 장치의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device and a method for operating the same It relates to a device and a method of operating a DC-DC converter.

한편, 본 발명은 산업통상자원부 및 한국산업기술진흥원의 WC300 프로젝트 기술개발지원 사업의 일환으로 수행된 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: S2435123, 과제명: 스마트홈 및 사물인터넷 서비스를 위한 55nm이하급 공정, 0.6V이하 저전압 회로기술을 활용한 초저전력 Smart MCU 플랫폼 개발 개발].On the other hand, the present invention is derived from research conducted as part of the WC300 project technology development support project of the Ministry of Trade, Industry and Energy and the Korea Institute of Industrial Technology Promotion [task management number: S2435123, task name: 55nm or less for smart home and Internet of Things services Development and development of ultra-low-power Smart MCU platform using low-voltage circuit technology of 0.6V or less].

최근 이동형 기기의 발달로 배터리 사용시간 및 저전력 고속 웨이크-업 시간이 큰 이슈가 되고 있다. 최근 이동형 배터리를 사용하는 기기는 정상동작의 소비전력 최적화, 대기동작 소비전력 최적화가 필수적이며, 또한 대기동작에서 정상동작으로 돌아올 때의 고속 웨이크-업 시간을 요구하고 있다. 이에 따라 정상동작의 소비전력을 최적화를 위해 서브-마이크론 공정에 적합하고, 높은 효율을 가지는 직류-직류 변환기가 사용된다.Recently, with the development of portable devices, battery usage time and low-power and high-speed wake-up time have become major issues. Recently, devices using portable batteries require optimizing power consumption for normal operation and optimizing power consumption for standby operation, and also require a high-speed wake-up time when returning from standby operation to normal operation. Accordingly, a DC-DC converter suitable for a sub-micron process and having high efficiency is used in order to optimize power consumption during normal operation.

직류-직류 변환기의 경우, 상대적으로 소비전력이 크기 때문에, 전체 배터리 사용 시간을 증가시키기 위하여 대기 동작 구간에서는 사용되지 않는다. 하지만 직류-직류 변환기가 대기동작 이후 웨이크-업 동작으로 넘어갈 때, 직류-직류 변환기 내부에 사용되는 밴드갭 레퍼런스(Bandgap Reference, BGR) 회로, 로우 드랍 아웃(Low Dropout, LDO) 회로의 정착 시간(settling time) 또는 DC-DC 컨버터의 정착 시간으로 인하여, 웨이크-업을 위한 시간이 길어진다는 문제가 존재한다.In the case of the DC-DC converter, since power consumption is relatively large, it is not used in the standby operation period to increase the total battery usage time. However, when the DC-DC converter transitions to the wake-up operation after the standby operation, the settling time of the Bandgap Reference (BGR) circuit and the Low Dropout (LDO) circuit used inside the DC-DC converter ( settling time) or a settling time of the DC-DC converter, there is a problem that the time for wake-up becomes long.

이에 따라 정상동작 구간에서는 직류-직류 변환기를 사용하여 전압 효율을 극대화하고, 대기동작에서는 직류-직류 변환기를 턴-오프시켜 저전력으로 동작하면서, 대기동작에서 정상동작으로 돌아갈 때 빠른 웨이크-업 시간을 갖는 방법 및 장치가 요구된다.Accordingly, in the normal operation section, the DC-DC converter is used to maximize voltage efficiency, and in the standby operation, the DC-DC converter is turned off to operate at low power, and a fast wake-up time is obtained when returning to the normal operation from the standby operation. There is a need for a method and apparatus having

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 실시예는 정상동작 구간에서는 직류-직류 변환기를 사용하여 전압 효율을 극대화하고, 대기동작에서는 직류-직류 변환기를 턴-오프시켜 저전력으로 동작하면서, 대기동작에서 정상동작으로 돌아갈 때 빠른 웨이크-업 시간을 갖는 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.The present invention was devised to solve the above problems, and the embodiment of the present invention maximizes voltage efficiency by using a DC-DC converter in the normal operation section, and turns off the DC-DC converter in standby operation to reduce power consumption. Provided are a DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device having a fast wake-up time when returning to a normal operation from a standby operation while operating as a DC-DC converter and an operating method thereof.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예에 따른 고속-웨이크 업을 위한 직류-직류 변환 장치는, 입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 DC 전압을 출력단으로 출력하는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로와, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터 회로로 공급하는 제1 기준 전압 공급부와, 상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계되고, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드일 때 상기 출력단으로 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 제2 기준 전압 공급부를 포함한다.A DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention includes a buck converter circuit that outputs an output DC voltage of a lower level than an input DC voltage to an output terminal, and the state of the buck converter circuit a first reference voltage supply unit for supplying a first reference voltage to the buck converter circuit when is in the operation mode and a second reference voltage supply unit for supplying a second reference voltage to the output terminal to the output terminal.

일 실시예에서, 상기 직류-직류 변환 장치는, 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 제1 기준 전압 또는 상기 제2 기준 전압 중 하나를 기준 전압으로서 출력하는 기준 전압 스위치를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the DC-DC converter may further include a reference voltage switch that outputs one of the first reference voltage or the second reference voltage as a reference voltage based on a regulator enable signal.

일 실시예에서, 상기 직류-직류 변환 장치는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드임을 지시하는 대기 모드 신호에 기반하여 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 스위치 인에이블 신호를 출력하는 컨트롤러와, 상기 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 기준 전압을 하향 변환하여 출력 전압을 출력하는 레귤레이터와, 스위치 인에이블 신호에 기반하여 상기 출력 전압을 상기 출력단으로 출력하는 리텐션 스위치를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the DC-DC converter includes a controller outputting the regulator enable signal and a switch enable signal based on a standby mode signal indicating that the state of the buck converter circuit is a standby mode, and the regulator in The apparatus may further include a regulator that down-converts the reference voltage to output an output voltage based on an enable signal, and a retention switch that outputs the output voltage to the output terminal based on a switch enable signal.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 벅 컨버터 회로가 상기 대기 모드로 전환되면, 제1 타이밍에 상기 고속 웨이크업 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시키고, 상기 제1 타이밍으로부터 제1 연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 고속 웨이크업 스위치 인에이블 신호를 턴-온 시킬 수 있다.In one embodiment, when the buck converter circuit is switched to the standby mode, the controller turns on the high-speed wakeup regulator enable signal at a first timing, and a first continuous mode standby period from the first timing At a subsequent second timing, the high-speed wake-up switch enable signal may be turned on.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 대기 모드 신호가 턴-오프 되는 제3 타이밍으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후의 제4 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호 및 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프시킬 수 있다.In one embodiment, the controller, when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the standby mode signal is turned off from a third timing after the second continuous mode standby period fourth The switch enable signal and the regulator enable signal may be turned off at timing.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 출력단의 전압이 기준 값 이하인 경우 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)를 일정 시간 동안 턴-온 시키고, 상기 제1 타이밍으로부터 불연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시킬 수 있다.In one embodiment, when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the controller constants the regulator enable signal FW_REG_EN at a first timing when the voltage of the output terminal is less than or equal to a reference value It may be turned on for a period of time, and the switch enable signal may be turned on for a predetermined time at a second timing after the discontinuous mode standby period from the first timing.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 클락 신호의 상승 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키고, 상기 상승 타이밍으로부터 스위칭 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시킬 수 있다.In one embodiment, when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the controller turns on the regulator enable signal for a predetermined time at the rising timing of the clock signal, and the rising timing At a second timing after the switching mode standby period, the switch enable signal may be turned on for a predetermined time.

본 발명의 실시예에 따른 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 동작 방법은, 벅 컨버터(Buck Converter) 회로로 입력된 입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 DC 전압을 출력단으로 출력하는 단계와, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압 공급부로부터 출력되는 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터로 공급하는 단계와, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드일 때 상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계된 제2 기준 전압 공급부로부터 출력되는 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The method of operating a DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device according to an embodiment of the present invention outputs an output DC voltage of a lower level than an input DC voltage input to a buck converter circuit to an output terminal. and supplying a first reference voltage output from a first reference voltage supply unit to the buck converter when the state of the buck converter circuit is in an operation mode, and when the state of the buck converter circuit is in a standby mode and supplying a second reference voltage output from a second reference voltage supply unit designed to operate at a power lower than that of one reference voltage supply unit to the output terminal.

일 실시예에서, 상기 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터로 공급하는 단계는, 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프 시킴으로써 상기 제1 기준 전압 공급부로부터 출력되는 상기 제1 기준 전압을 기준 전압으로서 출력하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the supplying of the first reference voltage to the buck converter may include outputting the first reference voltage output from the first reference voltage supply unit as a reference voltage by turning off a regulator enable signal. may include.

일 실시예에서, 상기 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 단계는, 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시킴으로써 상기 제2 기준 전압 공급부로부터 출력된 상기 제2 기준 전압을 기준 전압으로서 출력하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of supplying the second reference voltage to the output terminal includes outputting the second reference voltage output from the second reference voltage supply unit as a reference voltage by turning on a regulator enable signal. may include

일 실시예에서, 상기 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 단계는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드임을 지시하는 대기 모드 신호에 기반하여 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계와, 상기 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 기준 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 단계와, 스위치 인에이블 신호에 기반하여 상기 출력 전압을 상기 출력단으로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the supplying of the second reference voltage to the output terminal comprises outputting the regulator enable signal and the switch enable signal based on a standby mode signal indicating that the state of the buck converter circuit is a standby mode. The method may include converting the reference voltage to output an output voltage based on the regulator enable signal, and outputting the output voltage to the output terminal based on a switch enable signal.

일 실시예에서, 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 출력하는 단계는, 상기 벅 컨버터 회로가 상기 대기 모드로 전환되면, 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시키는 단계와, 상기 제1 타이밍으로부터 제1 연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 턴-온 시키는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the outputting of the regulator enable signal and the switch enable signal FW_SW_EN may include turning on the regulator enable signal at a first timing when the buck converter circuit is switched to the standby mode. and turning on the switch enable signal at a second timing after the first continuous mode standby period from the first timing.

일 실시예에서, 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 출력하는 단계는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 대기 모드 신호가 턴-오프 되는 제3 타이밍으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후의 제4 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호 및 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the outputting of the regulator enable signal and the switch enable signal FW_SW_EN may include, when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the standby mode signal turns- The method may further include turning off the switch enable signal and the regulator enable signal at a fourth timing after the second continuous mode standby period from the third timing to be turned off.

일 실시예에서, 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 출력단의 전압이 기준 값 이하인 경우 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계와, 상기 제1 타이밍으로부터 불연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the outputting of the regulator enable signal and the switch enable signal may include, when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the voltage of the output terminal is less than or equal to a reference value. turning on the regulator enable signal for a predetermined time at one timing, and turning on the switch enable signal FW_SW_EN for a predetermined time at a second timing after the discontinuous mode standby period from the first timing may include steps.

일 실시예에서, 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 클락 신호의 상승 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계와, 상기 상승 타이밍으로부터 스위칭 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the outputting of the regulator enable signal and the switch enable signal may include enabling the regulator at a rising timing of a clock signal when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode. It may include turning on the signal for a predetermined time, and turning on the switch enable signal for a predetermined time at a second timing after the switching mode standby period from the rising timing.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치는, 입력 DC 전압을 공급하는 전원과, 상기 전원에 연결된 제1 스위치와, 상기 제1 스위치와 연결된 제2 스위치와, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 사이의 단자에 연결된 인덕터와, 상기 인덕터의 타단에 연결된 커패시터와, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 스위칭 신호를 출력하는 스위칭 신호 생성부와, 현재 모드가 동작 모드일 때 제1 기준 전압을 상기 스위칭 신호 생성부로 공급하는 제1 기준 전압 공급부와, 상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계되고, 현재 모드가 대기 모드일 때 상기 출력단으로 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 제2 기준 전압 공급부와, 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 제1 기준 전압(BGR_OUT) 또는 상기 제2 기준 전압 중 하나를 기준 전압으로서 출력하는 기준 전압 스위치를 포함할 수 있다.A DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device according to another embodiment of the present invention includes a power supply for supplying an input DC voltage, a first switch connected to the power supply, and a second switch connected to the first switch a switch, an inductor connected to a terminal between the first switch and the second switch, a capacitor connected to the other end of the inductor, and a switching signal generator configured to output a switching signal to the first switch and the second switch; a first reference voltage supply unit for supplying a first reference voltage to the switching signal generator when the current mode is an operation mode a second reference voltage supply unit for supplying a second reference voltage to the output terminal, and a reference voltage switch for outputting one of the first reference voltage BGR_OUT and the second reference voltage as a reference voltage based on a regulator enable signal may include.

본 발명의 실시예에 따르면, 직류-직류 변환 장치가 대기 모드일 때 낮은 전류를 사용하여 출력단에 일정 수준의 전압을 유지시킴으로써, 직류-직류 변환 장치의 고속 웨이크-업이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, a high-speed wake-up of the DC-DC converter is possible by maintaining a predetermined level of voltage at the output terminal using a low current when the DC-DC converter is in the standby mode.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 직류-직류 변환 장치의 예를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 저전력 고속 웨이크-업 직류-직류 변환 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 직류-직류 변환 장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 연속모드 동작시 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 불연속 모드 동작시 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 스위칭 모드 동작시 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 고속 웨이크-업 직류-직류 변환기의 동작 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.1 is a diagram showing an example of a conventional DC-DC converter.
2 is a diagram illustrating a low-power high-speed wake-up DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a timing diagram illustrating an operation of a conventional DC-DC converter.
4 is a timing diagram illustrating a continuous mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention.
5 is a timing diagram illustrating a discontinuous mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention.
6 is a timing diagram illustrating a switching mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an example of a method of operating a low-power high-speed wake-up DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration will be described using the same reference numerals only in the representative embodiment, and only configurations different from the representative embodiment will be described in other embodiments.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (or coupled)" with another part, it is not only "directly connected (or coupled)" but also "indirectly connected (or connected)" with another member therebetween. combined)" is also included. In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1은 종래의 직류-직류 변환 장치의 예를 나타내는 도면이다. 도 1을 참고하면, 전원으로부터 입력 DC 전압(VBAT)이 공급되고, 입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 전압(BUCK_OUT)(출력 DC 전압)이 출력단에 출력된다. 보다 구체적으로, 종래의 직류-직류 변환 장치는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로(또는 DC-DC 벅 컨버터)(100)와, 기준 전압을 제공하는 BGR(band gap reference) 회로(105)와, BGR 회로로부터 제공된 기준 전압을 하향 변환하여 벅 컨버터 회로(100)로 출력하는 LDO(low drop-out) 회로(110)를 포함한다. 1 is a diagram showing an example of a conventional DC-DC converter. Referring to FIG. 1 , an input DC voltage VBAT is supplied from a power source, and an output voltage BUCK_OUT (output DC voltage) of a level lower than the input DC voltage is output to the output terminal. More specifically, the conventional DC-DC converter includes a buck converter circuit (or DC-DC buck converter) 100 , a band gap reference (BGR) circuit 105 providing a reference voltage, and the BGR and a low drop-out (LDO) circuit 110 for down-converting the reference voltage provided from the circuit and outputting it to the buck converter circuit 100 .

개략적인 벅 컨버터 회로(100)의 동작은 다음과 같다. 제1 스위치(PMOS1)는 제1 스위칭 신호(HIGH_S)에 의해 한 스위칭 주기에서 제1 스위칭 구간 동안 턴-온(turn-on) 되고, 한 스위칭 주기의 나머지 구간 동안 턴-오프(turn-off) 된다. 제1 스위치(PMOS1)가 턴-온 된 제1 스위칭 구간 동안 전원으로부터 제공된 입력 DC 전압(VBAT)으로부터 인덕터(L1)에 에너지가 공급 및 저장된다. 여기서, 제1 스위칭 신호(HISH_S)는 제2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-오프 된 이후 턴-온 된다.The schematic operation of the buck converter circuit 100 is as follows. The first switch PMOS1 is turned on during a first switching period in one switching period by the first switching signal HIGH_S, and is turned off during the remaining period of one switching period do. Energy is supplied and stored in the inductor L 1 from the input DC voltage VBAT provided from the power source during the first switching period in which the first switch PMOS1 is turned on. Here, the first switching signal HISH_S is turned on after the second switching signal LOW_S is turned off.

제2 스위치(NMOS1)는 제2 스위칭 신호(LOW_S)에 의해 한 스위칭 주기에서 제2 스위칭 구간만큼 턴-온 되고, 한 스위칭 주기의 나머지 구간 동안 턴-오프 된다. 제2 스위치(NMOS1)가 턴-온 되는 구간 동안 인덕터(L1)는 접지 단자(VSS)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제2 스위칭 신호(LOW_S)는 제1 스위칭 신호(HISH_S) 턴-오프 된 이후 턴-온 된다.The second switch NMOS1 is turned on by the second switching period in one switching period by the second switching signal LOW_S, and is turned off during the remaining period of the one switching period. During the period in which the second switch NMOS1 is turned on, the inductor L1 may be electrically connected to the ground terminal VSS. Here, the second switching signal LOW_S is turned on after the first switching signal HISH_S is turned off.

즉, 매 스위칭 주기는 제1 스위칭 신호(HIGH_S)가 턴-온 되고 제2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-오프 되는 제1 스위칭 구간, 제1 스위칭 신호(HIGH_S)가 턴-오프 되고 제2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-온 되는 제2 스위칭 구간, 그리고 제1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제2 스위칭 신호(LOW_S)가 모두 턴-오프 되는 공통 차단 구간을 포함할 수 있다. 벅 컨버터 회로(100)에서, 매 스위칭 주기의 제1 스위칭 구간에서 전원으로부터 인덕터(L1)로 에너지가 충전되고, 제2 스위칭 구간에서 전원이 차단되고 인덕터(L1)로부터 커패시터(C1)로 에너지가 충전된다.That is, every switching period is a first switching period in which the first switching signal HIGH_S is turned on and the second switching signal LOW_S is turned off, and the first switching signal HIGH_S is turned off and the second switching period is turned off. It may include a second switching period in which the signal LOW_S is turned on, and a common blocking period in which both the first switching signal HIGH_S and the second switching signal LOW_S are turned off. In the buck converter circuit 100, energy is charged from the power source to the inductor L1 in the first switching period of each switching period, the power is cut off in the second switching period, and energy is transferred from the inductor L1 to the capacitor C1 is charged

벅 컨버터 회로(100)는 연속 모드(continuous current mode, CCM) 또는 불연속 모드(discontinuous current mode, DCM) 중 하나로 동작할 수 있다. 연속 모드는 높은 부하 임피던스에 대하여 효율적인 모드로서, 제1 스위치(PMOS1) 및 제2 스위치(NMOS1)로 인가되는 스위칭 신호(펄스)의 주파수를 고정시키고, 부하 전압에 따라 스위칭 신호의 폭을 조절한다. 불연속 모드는 낮은 부하 임피던스에 대하여 효율적인 모드로서, 제1 스위치(PMOS1) 및 제2 스위치(NMOS1)로 인가되는 스위칭 신호(펄스)의 폭을 고정시키고, 부하 전압에 따라 스위칭 신호의 주파수를 조절한다. 벅 컨버터 회로(100)의 모드는 제1 스위치(PMOS1)와 제2 스위치(NMOS1) 사이의 노드와 출력단 사이에 흐르는 전류에 따라 결정되며, 동작 모드를 결정하기 위한 전류는 전류 센싱 블록(Current sensing block)에 의해 측정된다. CCM/DCM 컨트롤러는 측정된 전류에 대한 신호(VSENSE)로부터 벅 컨버터 회로(100)의 동작 모드를 결정하여 동작 모드를 지시하는 신호(MODE_SEL)를 출력한다. The buck converter circuit 100 may operate in either a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM). The continuous mode is an efficient mode with respect to a high load impedance. The frequency of the switching signal (pulse) applied to the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1 is fixed, and the width of the switching signal is adjusted according to the load voltage. . The discontinuous mode is an efficient mode with respect to a low load impedance. The width of the switching signal (pulse) applied to the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1 is fixed, and the frequency of the switching signal is adjusted according to the load voltage. . The mode of the buck converter circuit 100 is determined according to the current flowing between the node between the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1 and the output terminal, and the current for determining the operation mode is the current sensing block (Current sensing). block). The CCM/DCM controller determines the operation mode of the buck converter circuit 100 from the signal V SENSE for the measured current and outputs a signal MODE_SEL indicating the operation mode.

벅 컨버터 회로(100)의 동작 모드를 지시하는 신호(MODE_SEL)에 따라 멀티플렉서(MUX)에 의해 CCM 모드 컨트롤러(PWM)로부터 출력된 신호 또는 DCM 모드 컨트롤러(PFM)로부터 출력된 신호 중 하나가 스위칭 신호 생성부로 입력될 수 있다. 본 명세서에서 스위칭 신호 생성부는 제1 스위치(PMOS1) 및 제2 스위치(NMOS1)로 스위칭 신호를 출력하는 모듈로서, 데드 타임 생성기(Deadtime Generator), 게이트 드라이버 컨트롤러(Gate Driver Controller), 게이트 드라이버(Gate Driver), 제로 크로싱 검출기(zero crossing detector, ZCD)를 포함할 수 있다. 데드 타임 생성기(Deadtime Generator)는 CCM 모드 컨트롤러(PWM) 또는 DCM 모드 컨트롤러(PFM)로부터 입력된 펄스 신호에서 제1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제2 스위칭 신호(LOW_S)가 모두 턴-온 되는 상태를 방지하기 위한 데드 타임이 반영된 제1 데드 타임 펄스(PP)와 제2 데드 타임 펄스(NN)가 게이트 드라이버 컨트롤러(Gate Driver Controller)로 출력된다. 게이트 드라이버 컨트롤러(Gate Driver Controller)는 제1 데드 타임 펄스(PP)와 제2 데드 타임 펄스(NN), 그리고 스위칭 신호의 턴-오프 시 출력단에서 역전류가 발생하는 제로 크로싱을 고려하여 스위칭을 위한 제1 드라이빙 신호(P_DRV) 및 제2 드라이빙 신호(N_DRV)를 생성한다. 여기서 제로 크로싱에 대한 신호(VZCD)는 제로 크로싱 검출기(ZCD)로부터 제공될 수 있다. 게이트 드라이버 컨트롤러(Gate Driver Controller)로부터 제공된 제1 드라이빙 신호(P_DRV) 및 제2 드라이빙 신호(N_DRV)는 게이트 드라이버(Gate Driver)를 통해 제1 스위치(PMOS1) 및 제2 스위치(NMOS1)로 제1 스위칭 신호(HISH_S) 및 제2 스위칭 신호(LOW_S)로 제공된다. 게이트 드라이버(Gate Driver)는 버퍼로서 동작할 수 있으며, 필요에 따라 제1 드라이빙 신호(P_DRV) 또는 제2 드라이빙 신호(N_DRV)를 부스팅하여 제1 스위치(PMOS1) 및 제2 스위치(NMOS1)로 제1 스위칭 신호(HISH_S) 및 제2 스위칭 신호(LOW_S)를 출력할 수 있다.One of the signals output from the CCM mode controller PWM or the DCM mode controller PFM by the multiplexer MUX according to the signal MODE_SEL indicating the operation mode of the buck converter circuit 100 is a switching signal may be input to the generator. In the present specification, the switching signal generator is a module that outputs a switching signal to the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1, and includes a deadtime generator, a gate driver controller, and a gate driver. driver) and a zero crossing detector (ZCD). Deadtime Generator is a state in which both the first switching signal (HIGH_S) and the second switching signal (LOW_S) are turned on in the pulse signal input from the CCM mode controller (PWM) or the DCM mode controller (PFM) The first dead time pulse PP and the second dead time pulse NN to which the dead time for preventing is reflected are output to the gate driver controller. In consideration of the first dead time pulse (PP), the second dead time pulse (NN), and the zero crossing in which a reverse current occurs at the output terminal when the switching signal is turned off, the gate driver controller is configured for switching. A first driving signal P_DRV and a second driving signal N_DRV are generated. Here, the signal for zero crossing (V ZCD ) may be provided from the zero crossing detector (ZCD). The first driving signal P_DRV and the second driving signal N_DRV provided from the gate driver controller are transmitted to the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1 through the gate driver. The switching signal HISH_S and the second switching signal LOW_S are provided. The gate driver may operate as a buffer and, if necessary, boost the first driving signal P_DRV or the second driving signal N_DRV to use the first switch PMOS1 and the second switch NMOS1. A first switching signal HISH_S and a second switching signal LOW_S may be output.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 저전력 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a DC-DC converter for low-power and high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치는, 벅 컨버터 회로(100)와, 벅 컨버터 회로(100)의 고속 웨이크-업을 위한 웨이크-업 회로(200)를 포함할 수 있다. 도 1에서 설명한 것과 같이, 벅 컨버터 회로(100)는 제1 스위치(PMOS1), 제2 스위치(NMOS1), 커패시터(C1), 인덕터(L1), 연속 모드 컨트롤러(CCM Mode Controller), 불연속 모드 컨트롤러(DCM Mode Controller), 데드 타임 생성기(Deadtime Generator), 게이트 드라이버 컨트롤러(Gate Driver Controller), 게이트 드라이버(Gate Driver)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 벅 컨버터 회로(100)로 전원을 공급하는 LDO가 제공된다. Referring to FIG. 2 , the DC-DC converter for high-speed wake-up includes a buck converter circuit 100 and a wake-up circuit 200 for high-speed wake-up of the buck converter circuit 100 . can 1, the buck converter circuit 100 includes a first switch PMOS1, a second switch NMOS1, a capacitor C1, an inductor L1, a continuous mode controller (CCM Mode Controller), and a discontinuous mode controller. (DCM Mode Controller), a deadtime generator (Deadtime Generator), a gate driver controller (Gate Driver Controller), may include a gate driver (Gate Driver). Additionally, an LDO for supplying power to the buck converter circuit 100 is provided.

고속 웨이크-업 회로(200)는, 벅 컨버터 회로(100) 내 모듈의 동작을 위한 기준 전압(제1 기준 전압(BGR_OUT))을 공급하는 제1 기준 전압 공급부(BGR)(또는 제1 BGR 회로)(205), 고속 웨이크-업을 위한 기준 전압(제2 기준 전압(FW_BGR_OUT))을 공급하는 제2 기준 전압 공급부(FW BGR)(또는 제2 BGR 회로)(210), 제1 기준 전압(BGR_OUT) 또는 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT) 중 하나를 기준 전압(REF_OUT)으로서 출력하는 기준 전압 스위치(Ref. SW)(215), 벅 컨버터 회로(100)의 모드에 따라 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN) 및 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 출력하는 컨트롤러(FW Controller)(220), 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)에 기반하여 기준 전압(REF_OUT)을 하향 변환하여 출력 전압(FW_OUT)을 출력하는 레귤레이터(FW Regulator)(225), 그리고 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)에 기반하여 출력 전압(FW_OUT)을 벅 컨버터 회로(100)의 출력단으로 출력하는 리텐션 스위치(Ret. SW)(230)를 포함한다. The high-speed wake-up circuit 200 includes a first reference voltage supply unit BGR (or a first BGR circuit) that supplies a reference voltage (a first reference voltage BGR_OUT) for an operation of a module in the buck converter circuit 100 . ) (205), a second reference voltage supply unit (FW BGR) (or a second BGR circuit) for supplying a reference voltage (a second reference voltage (FW_BGR_OUT)) for high-speed wake-up ( 210 ), a first reference voltage ( BGR_OUT) or the second reference voltage FW_BGR_OUT as the reference voltage REF_OUT, the reference voltage switch Ref. SW 215 and the buck converter circuit 100 according to the mode of the regulator enable signal FW_REG_EN and a controller FW controller 220 outputting a switch enable signal FW_SW_EN, and a regulator FW outputting an output voltage FW_OUT by down-converting the reference voltage REF_OUT based on the regulator enable signal FW_REG_EN. Regulator) 225 and a retention switch (Ret. SW) 230 for outputting the output voltage FW_OUT to the output terminal of the buck converter circuit 100 based on the switch enable signal FW_SW_EN.

본 발명에 따르면, 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압 공급부(205)의 제1 기준 전압(BGR_OUT)이 벅 컨버터 회로(100)에 공급된다. 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 대기 모드일 때 제2 전압 공급부(210)의 제2 기준 전압(FW_BGT_OUT)이 벅 컨버터 회로(100)의 출력단에 공급된다. According to the present invention, when the state of the buck converter circuit 100 is the operation mode, the first reference voltage BGR_OUT of the first reference voltage supply unit 205 is supplied to the buck converter circuit 100 . When the state of the buck converter circuit 100 is the standby mode, the second reference voltage FW_BGT_OUT of the second voltage supply unit 210 is supplied to the output terminal of the buck converter circuit 100 .

여기서, 제2 전압 공급부(210)는 제1 전압 공급부(205) 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계된다. 일반적으로, 기준 전압 공급부(BGR 회로)는 온도에 대하여 일정한 전압을 공급하기 위한 소자들로 구성되는데, 예를 들어, 기준 전압 공급부(BGR 회로)는 온도에 따라 전압이 증가하는 특성을 갖는 소자와 온도에 따라 전압이 감소하는 특성을 갖는 소자를 결합함으로써 구성될 수 있다. 이때, BGR 회로의 성능과 소모 전력은 반비례 관계를 갖는데, BGR 회로의 성능(예: 전압 정확도, 균일성, 정착 시간(settling time))을 높이고자 하는 경우 많은 소자와 전류가 필요하므로 소모 전력이 함께 증가하고, BGR 회로의 소모 전력을 감소시키고자 적은 전류를 사용하는 경우 BGR 회로의 성능(예: 전압 정확도, 균일성, 정착 시간)은 저하된다. 그리하여, 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 동작 모드일 때 정확하고 균일한 기준을 공급하기 위하여 상대적으로 높은 전력을 소모하는 제1 기준 전압 공급부(205)가 사용되고, 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 대기 모드일 때 상대적으로 부정확하고 불균일한 제2 기준 전압을 출력하지만 낮은 전력을 소모하는 제2 기준 전압 공급부(210)가 사용될 수 있다. 이는 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 대기 모드일 때 벅 컨버터 회로(100)의 출력단으로 일정 레벨의 전압이 공급되면 충분할 뿐 해당 출력 전압이 높은 수준으로 정확할 것을 요구하지 않기 때문이다.Here, the second voltage supply unit 210 is designed to operate with lower power than the first voltage supply unit 205 . In general, the reference voltage supply unit (BGR circuit) is composed of elements for supplying a constant voltage with respect to temperature. It can be constructed by combining elements having a characteristic that the voltage decreases with temperature. At this time, the performance and power consumption of the BGR circuit have an inverse relationship. In order to increase the performance of the BGR circuit (eg voltage accuracy, uniformity, settling time), many devices and current are required, so the power consumption is low. The performance of the BGR circuit (eg voltage accuracy, uniformity, settling time) deteriorates when a small current is used to increase the power consumption of the BGR circuit and reduce the power consumption of the BGR circuit. Thus, when the state of the buck converter circuit 100 is in the operation mode, the first reference voltage supply unit 205 consuming relatively high power is used to supply an accurate and uniform reference, and the state of the buck converter circuit 100 is used. In the standby mode, the second reference voltage supply unit 210 that outputs a relatively inaccurate and non-uniform second reference voltage but consumes low power may be used. This is because when the state of the buck converter circuit 100 is in the standby mode, it is sufficient if a voltage of a certain level is supplied to the output terminal of the buck converter circuit 100, but does not require that the corresponding output voltage be accurate to a high level.

기준 전압 스위치(215)는 컨트롤러(220)로부터 제공된 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)에 따라 제1 기준 전압 공급부(205)로부터의 제1 기준 전압(BGR_OUT) 또는 제2 기준 전압 공급부(210)로부터의 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT) 중 하나를 기준 전압(REF_OUT)으로서 출력한다. 예를 들어, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-오프 된 경우 제1 기준 전압(BGR_OUT)을 기준 전압(REF_OUT)으로서 출력하고, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된 경우, 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)을 기준 전압(REF_OUT)으로서 출력한다. The reference voltage switch 215 receives the first reference voltage BGR_OUT from the first reference voltage supply 205 or the second reference voltage supply 210 according to the regulator enable signal FW_REG_EN provided from the controller 220 . One of the second reference voltages FW_BGR_OUT is output as the reference voltage REF_OUT. For example, when the regulator enable signal FW_REG_EN is turned off, the first reference voltage BGR_OUT is output as the reference voltage REF_OUT, and when the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the second reference voltage BGR_OUT is turned on. The reference voltage FW_BGR_OUT is output as the reference voltage REF_OUT.

컨트롤러(220)는 벅 컨버터 회로(100)와 관련된 신호에 기반하여 고속 웨이크-업 회로(200) 내 모듈을 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 예를 들어, 컨트롤러(220)는 벅 컨버터 회로(100)의 동작 상태가 대기 모드 인지 여부를 지시하는 신호(STAND_BY_MODE), 벅 컨버터 회로(100)의 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN), 클락 신호(32K CLK), 벅 컨버터 회로(100)의 모드를 지시하는 모드 신호(FW_MODE), 기준 전압(REF_OUT)을 입력으로 하여, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN) 및 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 출력한다. The controller 220 outputs a control signal for controlling a module in the high-speed wake-up circuit 200 based on a signal related to the buck converter circuit 100 . For example, the controller 220 may include a signal (STAND_BY_MODE) indicating whether the operation state of the buck converter circuit 100 is a standby mode, a power enable signal (DCDC_PEN) of the buck converter circuit 100, and a clock signal 32K CLK), the mode signal FW_MODE instructing the mode of the buck converter circuit 100, and the reference voltage REF_OUT are input to output a regulator enable signal FW_REG_EN and a switch enable signal FW_SW_EN.

레귤레이터(225)는 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)에 기반하여 기준 전압 스위치(215)로부터 출력된 기준 전압(REF_OUT)을 하향 변환하여 출력 전압(FW_OUT)을 출력한다. 예를 들어, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된 경우 하향 변환된 출력 전압(FW_OUT)이 출력되고, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-오프 된 경우 전압이 출력되지 않는다. 레귤레이터(225)는 LDO 회로로 구성될 수 있다.The regulator 225 down-converts the reference voltage REF_OUT output from the reference voltage switch 215 based on the regulator enable signal FW_REG_EN to output the output voltage FW_OUT. For example, when the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the down-converted output voltage FW_OUT is output, and when the regulator enable signal FW_REG_EN is turned off, no voltage is output. The regulator 225 may be configured as an LDO circuit.

리텐션 스위치(230)는 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)에 기반하여 레귤레이터(225)로부터 출력된 출력 전압(FW_OUT)을 벅 컨버터 회로(100)의 출력단으로 출력하거나 차단한다. 예를 들어, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 된 경우 출력 전압(FW_OUT)을 벅 컨버터 회로(100)의 출력단으로 출력하고, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-오프 된 경우 출력 전압(FW_OUT)을 차단한다. The retention switch 230 outputs or blocks the output voltage FW_OUT output from the regulator 225 to the output terminal of the buck converter circuit 100 based on the switch enable signal FW_SW_EN. For example, when the switch enable signal FW_SW_EN is turned on, the output voltage FW_OUT is output to the output terminal of the buck converter circuit 100 , and when the switch enable signal FW_SW_EN is turned off, the output voltage (FW_OUT) is blocked.

상술한 바와 같이, 벅 컨버터 회로(100)의 상태가 대기 모드인 경우, 고속 웨이크-업 회로(200)는 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)를 사용하여 벅 컨버터 회로(100)의 출력단의 전압을 조절할 수 있다. 여기서 고속 웨이크-업 회로(200)는 3가지의 동작 모드 중 하나의 모드로 동작할 수 있다. 첫 번째는 연속 모드, 두 번째 불연속 모드, 세 번째 스위칭 모드이다.As described above, when the state of the buck converter circuit 100 is the standby mode, the fast wake-up circuit 200 uses the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN to activate the buck converter circuit ( 100), the voltage of the output terminal can be adjusted. Here, the high-speed wake-up circuit 200 may operate in one of three operation modes. The first is a continuous mode, the second is a discontinuous mode, and the third is a switching mode.

벅 컨버터 회로(100)가 동작 모드일 때, 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)는 턴-온, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)는 턴-오프, 벅 컨버터 회로(100)가 대기 모드일 때 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)는 턴-오프, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)는 턴-온이 된다.When the buck converter circuit 100 is in the operation mode, the power enable signal DCDC_PEN is turned on, the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off, and when the buck converter circuit 100 is in the standby mode, the power enable signal is (DCDC_PEN) is turned off, and the standby mode signal (STAND_BY_MODE) is turned on.

연속 모드에서, 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 연속모드에 해당하는 제1 비트 값으로 설정되고, 동작 모드에서 대기 모드로 전환될 때 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온이 되면서 레귤레이터(225)가 하향 변환된 출력 전압(FW_OUT)을 출력한다. 일정 시간(제1 연속 모드 대기 구간) 이후, 리텐션 스위치(230)에 제공되는 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온이 될 때 출력 전압(FW_OUT)이 출력단의 출력 전압(BUCK_OUT)으로서 출력된다. 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 제2 연속 모드 대기 구간 이후 턴-온 되는 이유는 순간적으로 리텐션 스위치(230)를 차단함으로써 레귤레이터(225)의 관점에서 출력단에 높은 존재가 발생하는 것과 같은 효과를 유발함으로써 출력단의 전압을 빠르게 상승시키기 위함이다. 이때 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프가 되면서 벅 컨버터 회로(100)는 턴-오프 상태가 되고, 벅 컨버터 회로(100)를 통해 출력되는 전압은 발생하지 않고, 턴-온 되어있는 레귤레이터(225)만을 통하여 벅 컨버터 회로(100)의 출력단에 출력 전압 발생한다. 저전력으로 설계된 제2 기준 전압 공급부(205), 레귤레이터(225), 컨트롤러(220)를 통해서 출력 전압(BUCK_OUT)을 유지함으로써 동작모드로 전환 후 고속 웨이크-업이 가능하다. In the continuous mode, the mode signal (FW_MODE<N:0>) is set to the first bit value corresponding to the continuous mode, and when the operation mode is converted to the standby mode, the regulator enable signal (FW_REG_EN) is turned on. The regulator 225 outputs the down-converted output voltage FW_OUT. After a predetermined time (the first continuous mode standby period), when the switch enable signal FW_SW_EN provided to the retention switch 230 is turned on, the output voltage FW_OUT is output as the output voltage BUCK_OUT of the output terminal. do. The reason that the switch enable signal (FW_SW_EN) is turned on after the second continuous mode standby period is that the retention switch 230 is momentarily cut off so that a high presence occurs in the output terminal from the viewpoint of the regulator 225 . This is to quickly increase the voltage at the output stage by causing the At this time, as the power enable signal DCDC_PEN is turned off, the buck converter circuit 100 is turned off, the voltage output through the buck converter circuit 100 does not occur, and the regulator is turned on. An output voltage is generated at the output terminal of the buck converter circuit 100 through only 225 . By maintaining the output voltage BUCK_OUT through the second reference voltage supply unit 205 , the regulator 225 , and the controller 220 designed with low power, a high-speed wake-up is possible after switching to the operation mode.

대기 모드 이후 동작 모드로 전환되면, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)는 턴-오프 되고, 일정 시간(제2 연속 모드 대기 구간) 이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)와 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)도 턴-오프가 된다. 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 된 시점으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)와 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-오프 되는 이유는 벅 컨버터 회로(100)의 출력단에 전압 공급이 끊기지 않게끔 하기 위함이다. 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-온 되면서 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간(Settling time)을 일정시간 동안 요구되고, 일정시간 이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)와 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-오프 되면서, 고속 웨이크-업이 가능하다.When the standby mode is switched to the operation mode, the standby mode signal (STAND_BY_MODE) is turned off, and the switch enable signal (FW_SW_EN) and the regulator enable signal (FW_REG_EN) are also turned-off after a predetermined time (second continuous mode standby period). goes off The reason that the switch enable signal FW_SW_EN and the regulator enable signal FW_REG_EN are turned off after the second continuous mode standby period from the time when the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off is the output terminal of the buck converter circuit 100 . This is to prevent the voltage supply from being cut off. As the power enable signal DCDC_PEN is turned on, a settling time of the buck converter circuit 100 is required for a predetermined time, and after a predetermined time, the switch enable signal FW_SW_EN and the regulator enable signal FW_REG_EN is turned off, high-speed wake-up is possible.

연속 모드는 대기 모드에서 연속적으로 동작하기 때문에 불연속 모드와 스위칭 모드에 비해서 전력 소비는 증가하지만, 대기 모드에서 동작모드 전환 시 정착 시간은 불연속 모드와 스위칭 모드에 비해 짧다.Since the continuous mode operates continuously in the standby mode, power consumption increases compared to the discontinuous mode and the switching mode.

불연속 모드의 경우, 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 불연속 모드에 해당하는 제2 비트 값으로 설정되고, 동작 모드에서 대기 모드로 전환될 때 컨트롤러(220)에서 출력단의 출력 전압(BUCK_OUT)과 기준 값(예: REF_OUT)을 비교하여 출력단의 출력 전압(BUCK_OUT)이 기준 값 이하로 떨어지면, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된다. 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)는 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된 후, 일정 시간(불연속 모드 대기 구간) 이후에 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된다. 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)의 턴-온 시점과 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)의 턴-온 시점 사이에 일정 시간(불연속 모드 대기 구간)이 존재하는 이유는 레귤레이터(225)가 턴-온 된 이후의 정착 시간(Settling time) 동안 리텐션 스위치(230)를 차단함으로써 출력단의 임피던스가 매우 큰 것으로 보이도록 함으로써 빠르게 출력 전압을 높이기 위함이다. 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 모두 턴-온이 되는 시점에, 레귤레이터(225)를 통해서 출력된 출력 전압(FW_OUT)이 출력단의 출력 전압(BUCK_OUT)으로서 출력된다. 이때 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프 되면서, 벅 컨버터 회로(100)도 턴-오프 상태가 되고, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되어있는 시간 동안 벅 컨버터 회로(100)가 아닌 레귤레이터(2250)만 통해 출력단으로 전압이 출력된다. 저전력으로 설계된 제2 기준 전압 공급부(210), 레귤레이터(225), 컨트롤러(220)를 통해서 출력 전압(BUCK_OUT)이 유지함에 따라 동작모드로 전환 시, 고속의 웨이크-업이 가능하다.In the discontinuous mode, the mode signal (FW_MODE<N:0>) is set to the second bit value corresponding to the discontinuous mode, and when the operation mode is switched to the standby mode, the output voltage (BUCK_OUT) of the output terminal in the controller 220 When the output voltage BUCK_OUT of the output terminal falls below the reference value by comparing the reference value with the reference value (eg, REF_OUT), the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on. As for the switch enable signal FW_SW_EN, after the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on after a predetermined time (discontinuous mode standby period). The reason why a certain time (discontinuous mode standby period) exists between the turn-on time of the regulator enable signal FW_REG_EN and the turn-on time of the switch enable signal FW_SW_EN is that after the regulator 225 is turned on This is to quickly increase the output voltage by blocking the retention switch 230 during the settling time of , so that the impedance of the output terminal appears to be very large. When both the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned on, the output voltage FW_OUT output through the regulator 225 is output as the output voltage BUCK_OUT of the output terminal. At this time, as the power enable signal DCDC_PEN is turned off, the buck converter circuit 100 is also turned off, and the time during which the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned on. A voltage is output to the output terminal through only the regulator 2250, not the buck converter circuit 100. As the output voltage BUCK_OUT is maintained through the second reference voltage supply unit 210 , the regulator 225 , and the controller 220 designed with low power, a high-speed wake-up is possible when the operation mode is switched.

벅 컨버터 회로(100)가 대기 모드 이후 동작 모드로 전환되면, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 되고, 일정 시간 이후 레귤레이터 인에이블 신호(FW_SW_EN) 및 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-오프가 된다. 이에 따라, 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-온 되면서, 일정시간 동안 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간 이후 웨이크-업 하여 동작한다.When the buck converter circuit 100 is switched to the operation mode after the standby mode, the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off, and the regulator enable signal FW_SW_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned off after a predetermined time. becomes Accordingly, while the power enable signal DCDC_PEN is turned on, the buck converter circuit 100 wakes up after a settling time for a predetermined time to operate.

불연속 모드에 따르면, 대기 모드시 출력 전압(BUCK_OUT)과 기준 값(예: 기준 전압(REF_OUT))과의 비교를 통해 동작하기 때문에 연속 모드에 비해서 낮은 전력이 소모될 수 있다. According to the discontinuous mode, since the operation is performed by comparing the output voltage BUCK_OUT and a reference value (eg, the reference voltage REF_OUT) in the standby mode, lower power consumption may be consumed compared to the continuous mode.

스위칭 모드에서, 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 스위칭 모드에 대응하는 제3 비트 값으로 설정되고, 동작 모드에서 대기 모드로 전환될 때, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)는 클락 신호(32K CLK)의 주기에 따라 일정시간 턴-온, 턴-오프를 동작을 반복한다. 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)도 마찬가지로 클락 신호(32K CLK)에 따라 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)보다 일정시간 이후에 턴-온 되고, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 동일한 시점에 턴-오프 된다. FW_REG_EN과 FW_SW_EN의 턴-온 시간 사이에 일정시간이 존재하는 이유는 FW Regulator의 정착시간(Settling time)때문이다. FW_REG_EN과 FW_SW_EN이 둘 다 턴-온이 되는 시점에 FW Regulator를 통해서 출력 전압(BUCK_OUT)에 전압이 출력된다. 이때 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프가 되면서 벅 컨버터 회로(100)는 턴-오프 상태가 된다. 이 때 벅 컨버터 회로(100)를 통해 출력단에 전압이 출력되지 않고, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN) 및 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되어있는 시간 동안 레귤레이터(225)를 통해 출력단의 출력 전압이 발생한다. 저전력으로 설계된 제2 기준 전압 공급부(210), 레귤레이터(225), 컨트롤러(220)를 통해서 출력 전압(BUCK_OUT)을 유지함으로써 동작 모드로 전환 시, 고속 웨이크-업이 가능하다.In the switching mode, the mode signal FW_MODE<N:0> is set to the third bit value corresponding to the switching mode, and when the operation mode is switched to the standby mode, the regulator enable signal FW_REG_EN is the clock signal 32K CLK) repeats the turn-on and turn-off operations for a certain period of time according to the cycle. Similarly, the switch enable signal FW_SW_EN is turned on after a predetermined time after the regulator enable signal FW_REG_EN according to the clock signal 32K CLK, and is turned off at the same time as the regulator enable signal FW_REG_EN. The reason that a certain time exists between the turn-on times of FW_REG_EN and FW_SW_EN is due to the settling time of the FW Regulator. When both FW_REG_EN and FW_SW_EN are turned on, a voltage is output to the output voltage BUCK_OUT through the FW regulator. At this time, as the power enable signal DCDC_PEN is turned off, the buck converter circuit 100 is turned off. At this time, no voltage is output to the output terminal through the buck converter circuit 100 , and the output of the output terminal through the regulator 225 during a time during which the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned on. voltage occurs. By maintaining the output voltage BUCK_OUT through the second reference voltage supply unit 210 , the regulator 225 , and the controller 220 designed for low power, a high-speed wake-up is possible when the operation mode is switched.

대기 모드 이후 동작 모드로 전환되면 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 되고, 일정 시간 이후 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-오프가 된다. 그리하여, 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-온 되면서 일정시간 동안 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간 이후 고속의 웨이크-업이 수행된다. 스위칭 모드는 대기 모드에서도 일정 시간 동안만 동작하기 때문에 연속 모드와 불연속 모드에 비해 저전력으로 동작할 수 있다.When the standby mode is switched to the operation mode, the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off, and after a predetermined time, the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned off. Thus, as the power enable signal DCDC_PEN is turned on, a high-speed wake-up is performed after the settling time of the buck converter circuit 100 for a predetermined time. Since the switching mode operates only for a certain period of time even in the standby mode, it can be operated with low power compared to the continuous mode and the discontinuous mode.

도 3은 종래의 직류-직류 변환 장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다. 도 3을 참조하면, 동작 모드(Operation region) 이후에 대기 모드(Stand-by region)로 전환되면, 벅 컨버터 회로(100)가 턴-오프 되면서 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프 되고, 제 1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제 2 스위칭 신호(LOW_S)가 함께 턴-오프되고, 출력 전압(BUCK_OUT)은 누설 전류(leakage current)로 인하여 서서히 감소한다. 대기모드(Stand-by region)에서 동작모드(Operation region)로 전환되면, 제 1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제 2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-온이 되면서 일정한 정착 시간 동안 출력 전압(BUCK_OUT)이 상승하게 된다. 종래의 DC-DC 벅 컨버터의 경우, 긴 정착 시간이 소요되기 때문에 고속 웨이크-업 동작이 어렵다.3 is a timing diagram illustrating an operation of a conventional DC-DC converter. Referring to Figure 3, when the operation mode (Operation region) is switched to the standby mode (Stand-by region), the buck converter circuit 100 is turned off as the power enable signal (DCDC_PEN) is turned-off, The first switching signal HIGH_S and the second switching signal LOW_S are both turned off, and the output voltage BUCK_OUT gradually decreases due to a leakage current. When the standby mode (Stand-by region) is switched to the operation mode (Operation region), the first switching signal (HIGH_S) and the second switching signal (LOW_S) is turned on and the output voltage (BUCK_OUT) for a certain settling time is will rise In the case of a conventional DC-DC buck converter, a high-speed wake-up operation is difficult because a long settling time is required.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 연속모드 동작시 타이밍도이다. 동작 모드(Operation region) 이후에 대기 모드(Stand-by region)로 전환되면, 벅 컨버터 회로(100)가 턴-오프 되면서, 파워 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프 되고, 제 1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제 2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-오프 되고, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-온 된다. 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)는 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)의 턴-온 시점에 턴-온 되고, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)는 일정시간(제1 연속 모드 대기 구간)(△tc1)이후에 턴-온 된다. 제1 연속 모드 대기 구간(△tc1)은 레귤레이터(225)의 정착 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 대기모드(Stand-by region)에서 동작모드(Operation region)로 전환되면, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 된다. 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)는 일정시간(제2 연속 모드 대기 구간)(△tc2)이후에 턴-오프 된다. 제2 연속 모드 대기 구간(△tc2)은 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 그리하여, 도 3과 같은 기존의 동작에 비하여, 벅 컨버터 회로(100)는 신속한 웨이크-업이 가능하며, 대기 모드에서는 낮은 대기전력으로 동작하게 된다.4 is a timing diagram illustrating a continuous mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention. When the operation mode is switched to the standby mode (Stand-by region) after the operation mode (Stand-by region), as the buck converter circuit 100 is turned off, the power enable signal (DCDC_PEN) is turned off, the first switching signal ( HIGH_S) and the second switching signal LOW_S are turned off, and the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned on. The regulator enable signal FW_REG_EN is turned on at the turn-on time of the standby mode signal STAND_BY_MODE, and the switch enable signal FW_SW_EN turns on after a predetermined time (the first continuous mode standby period) Δtc1 - come The first continuous mode standby period Δtc1 may be set in consideration of the settling time of the regulator 225 . When the standby mode (Stand-by region) is switched to the operation mode (Operation region), the standby mode signal (STAND_BY_MODE) is turned off. The regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned off after a predetermined time (second continuous mode standby period Δtc2). The second continuous mode standby period Δtc2 may be set in consideration of the settling time of the buck converter circuit 100 . Thus, compared to the conventional operation as shown in FIG. 3 , the buck converter circuit 100 can wake-up quickly and operates with low standby power in the standby mode.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 불연속 모드 동작시 타이밍도이다. 동작모드(Operation region) 이후에 대기모드(Stand-by region)로 전환되면, 벅 컨버터 회로(100)가 턴-오프 되면서 전력 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프 되고, 제 1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제 2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-오프 되고, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-온 된다. 컨트롤러(220)를 통해 출력 전압(BUCK_OUT)과 기준 값(예: REF_OUT)을 비교하여, 출력 전압(BUCK_OUT)이 기준 값 이하로 감소하게 되면 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되고, 일정 시간(불연속 모드 대기 구간)(△tdc1)이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 된다. 이때, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되는 시간은 내부 회로의 동작 시간과 추가적인 딜레이가 반영된 시간이다. 대기모드(Stand-by region)에서 동작모드(Operation region)로 전환되면, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 되고, 일정 시간(△tdc2) 이후 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_REG_EN)도 턴-오프가 된다. 일정 시간(△tdc2)은 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 그리하여, 종래의 방법에 비해서 고속의 웨이크-업이 가능하다. 또한, 불연속 모드로 동작하는 고속 웨이크-업 회로(200)는 대기 모드에서 소모되는 전력을 저감시키고, 연속 모드에 비해서도 더 낮은 전력으로 동작할 수 있다.5 is a timing diagram illustrating a discontinuous mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention. When the operation mode is switched to the standby mode (Stand-by region) after the operation mode (Stand-by region), the buck converter circuit 100 is turned off while the power enable signal (DCDC_PEN) is turned off, the first switching signal (HIGH_S) ) and the second switching signal LOW_S are turned off, and the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned on. By comparing the output voltage BUCK_OUT and a reference value (eg, REF_OUT) through the controller 220 , when the output voltage BUCK_OUT decreases below the reference value, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on and constant After a time (discontinuous mode standby period) (Δtdc1), the switch enable signal FW_SW_EN is turned on. In this case, the turn-on time of the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN is a time in which the operation time of the internal circuit and the additional delay are reflected. When the standby mode is switched from the standby mode to the operation region, the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off, and after a predetermined time Δtdc2, the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal are turned off. (FW_REG_EN) is also turned off. The predetermined time Δtdc2 may be set in consideration of the settling time of the buck converter circuit 100 . Thus, faster wake-up is possible compared to the conventional method. In addition, the high-speed wake-up circuit 200 operating in the discontinuous mode may reduce power consumed in the standby mode and may operate with lower power compared to the continuous mode.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 스위칭 모드 동작시 타이밍도이다. 동작 모드(Operation region) 이후에 대기 모드(Stand-by region)로 전환되면, 벅 컨버터 회로(100)가 턴-오프 되면서 파워 인에이블 신호(DCDC_PEN)가 턴-오프 되고, 제 1 스위칭 신호(HIGH_S)와 제 2 스위칭 신호(LOW_S)가 턴-오프 되고, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-온이 된다. 6 is a timing diagram illustrating a switching mode operation of a DC-DC converter for high-speed wake-up according to an embodiment of the present invention. When the operation mode is switched to the standby mode after the operation region, the buck converter circuit 100 is turned off and the power enable signal DCDC_PEN is turned off, and the first switching signal HIGH_S ) and the second switching signal LOW_S are turned off, and the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned on.

컨트롤러(220)를 통해 클락 신호(32K_CLK)의 상승 엣지에 따라 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되고, 일정시간(스위칭 모드 대기 구간)(△ts1)이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 된다. 이때, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되는 시간은 내부 회로의 일정시간 딜레이가 반영된 시간이다. 대기모드(Stand-by region)에서 동작모드(Operation region)로 전환되면, 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 되고, 일정시간(△ts2) 이후 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)와 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)도 턴-오프 된다. 일정시간(△ts2)은 벅 컨버터 회로(100)의 정착 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 그리하여, 종래의 방법에 비해서 고속의 웨이크-업이 가능하다. 또한, 불연속 모드로 동작하는 고속 웨이크-업 회로(200)는 대기 모드에서 소모되는 전력을 저감시키고, 연속 모드에 비해서도 더 낮은 전력으로 동작할 수 있다. 도 6은 32KHz의 클락 신호가 인가되는 경우의 예를 나타내나, 클락 신호의 주파수는 실시예에 따라 변경될 수 있다.The regulator enable signal FW_REG_EN is turned on according to the rising edge of the clock signal 32K_CLK through the controller 220, and the switch enable signal FW_SW_EN is turn-on. In this case, the turn-on time of the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN is a time in which a predetermined time delay of the internal circuit is reflected. When the standby mode is switched from the standby mode (Stand-by region) to the operation mode (Operation region), the standby mode signal (STAND_BY_MODE) is turned off, and after a predetermined time (Δts2), the switch enable signal (FW_SW_EN) and the regulator enable signal (FW_REG_EN) is also turned off. The predetermined time Δts2 may be set in consideration of the settling time of the buck converter circuit 100 . Thus, faster wake-up is possible compared to the conventional method. In addition, the high-speed wake-up circuit 200 operating in the discontinuous mode may reduce power consumed in the standby mode and may operate with lower power compared to the continuous mode. 6 shows an example of a case in which a clock signal of 32 KHz is applied, but the frequency of the clock signal may be changed according to an embodiment.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 고속 웨이크-업 직류-직류 변환기의 동작 방법의 예를 나타내는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, S705 단계에서, 저전력 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 컨트롤러(220)에서 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-온 된다. 이후 고속 웨이크-업 회로(200)의 동작 모드에 따라 고속 웨이크-업 회로(200)는 다른 방식으로 동작할 수 있다. S710 단계 내지 S713 단계는 연속 모드의 동작 방법, S720 단계 내지 S725 단계는 불연속 모드의 동작 방법, S730 단계 내지 S735 단계는 스위칭 모드의 동작 방법을 나타낸다. 모드 신호(FW_MODE<N:0>)에 따라 동작 모드가 결정될 수 있다.7 is a flowchart illustrating an example of a method of operating a low-power high-speed wake-up DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , in step S705 , the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned on in the controller 220 of the DC-DC converter for low-power and high-speed wake-up. Thereafter, the fast wake-up circuit 200 may operate in a different manner according to the operation mode of the fast wake-up circuit 200 . Steps S710 to S713 indicate an operation method in a continuous mode, operations S720 to S725 indicate an operation method in a discontinuous mode, and operations S730 to S735 indicate an operation method in a switching mode. An operation mode may be determined according to the mode signal FW_MODE<N:0>.

연속 모드의 경우, S710 단계에서 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 연속 모드를 지시하도록 설정된다. S711 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온되면서 레귤레이터(225)를 통해 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)이 출력된다. 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되면서 제2 기준 전압 공급부(210)로부터 출력된 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)은 기준 전압 스위치(215)를 통해 레귤레이터(225)에 입력된다. 즉, 기준 전압 스위치(215)는 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)을 기준 전압(REF_OUT)으로서 출력한다. S712 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되고 일정시간(제1 연속 모드 대기 구간) 이후, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되면서 하향 변환된 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)이 리텐션 스위치(230)를 통해 출력단의 출력 전압(BUCK_OUT)으로서 출력된다. S713 단계에서, 컨트롤러(220)에 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 될 때까지 S712 단계가 유지한다. In the case of the continuous mode, the mode signal FW_MODE<N:0> is set to indicate the continuous mode in step S710. In step S711 , the second reference voltage FW_BGR_OUT is output through the regulator 225 while the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on. As the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the second reference voltage FW_BGR_OUT output from the second reference voltage supply unit 210 is input to the regulator 225 through the reference voltage switch 215 . That is, the reference voltage switch 215 outputs the second reference voltage FW_BGR_OUT as the reference voltage REF_OUT. In step S712, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on and after a predetermined time (the first continuous mode standby period), the switch enable signal FW_SW_EN is turned on and the down-converted second reference voltage FW_BGR_OUT It is output as the output voltage BUCK_OUT of the output terminal through the retention switch 230 . In step S713, step S712 is maintained until the standby mode signal STAND_BY_MODE to the controller 220 is turned off.

불연속 모드의 경우, S720 단계에서 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 불연속 모드를 지시하도록 설정된다. S721 단계에서, 컨트롤러(220)는 출력 전압(BUCK_OUT)과 기준 값(예: 기준 전압(REF_OUT))을 비교한다. 출력 전압(BUCK_OUT)이 기준 값 이하로 감소하면, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 된다. S722 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되면서 제2 기준 전압 공급부(210)의 출력인 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)은 기준 전압 스위치(215)를 통해 레귤레이터(225)에 입력되고, 레귤레이터(225)는 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)을 변환하여 출력 전압(FW_OUT)을 출력한다. S723 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되고 일정시간(불연속 모드 대기 구간) 이후, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되면서 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)이 리텐션 스위치(230)를 통해 출력단으로 출력된다. S724 단계에서, 일정시간 이후 컨트롤러(220)의 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-오프 되고, 출력 전압(BUCK_OUT)은 부하 전류(load current)에 따라 감소하게 된다. S725 단계에서, 컨트롤러(220)는 출력 전압(BUCK_OUT)과 기준 값(예: 기준 전압(REF_OUT))을 비교하여 반복 동작을 진행한다. 반복은 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 될 때까지 수행된다.In the case of the discontinuous mode, the mode signal FW_MODE<N:0> is set to indicate the discontinuous mode in step S720. In step S721 , the controller 220 compares the output voltage BUCK_OUT with a reference value (eg, the reference voltage REF_OUT). When the output voltage BUCK_OUT decreases below the reference value, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on. In step S722 , as the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the second reference voltage FW_BGR_OUT that is the output of the second reference voltage supply unit 210 is input to the regulator 225 through the reference voltage switch 215 and , the regulator 225 converts the second reference voltage FW_BGR_OUT to output the output voltage FW_OUT. In step S723, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on and after a predetermined time (discontinuous mode standby period), the switch enable signal FW_SW_EN is turned on and the second reference voltage FW_BGR_OUT is changed to the retention switch ( 230) through the output terminal. In step S724, after a predetermined time, the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN of the controller 220 are turned off, and the output voltage BUCK_OUT decreases according to the load current. . In step S725 , the controller 220 compares the output voltage BUCK_OUT with a reference value (eg, the reference voltage REF_OUT) and repeats the operation. The repetition is performed until the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off.

스위칭 모드의 경우, S730 단계에서 모드 신호(FW_MODE<N:0>)가 스위칭 모드를 지시하도록 설정된다. S731 단계에서, 컨트롤러(220)는 클락 신호(32K_CLK)를 입력으로 하여, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)를 일정 시간 동안 턴-온 시킨다. S732 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되면 제2 기준 전압 공급부(210)로부터 제공되는 제2 기준 전압(FW_BGR_OUT)은 기준 전압 스위치(215)를 통해 레귤레이터(225)에 입력되고, 레귤레이터(225)는 제2 기준 전압을 변환하여 출력 전압(FW_OUT)으로서 출력한다. S733 단계에서, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)가 턴-온 되고 일정시간 이후, 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-온 되면서 리텐션 스위치(230)를 통해 변환된 제2 기준 전압이 출력 전압(BUCK_OUT)으로서 출력된다. S734 단계에서, 일정시간 이후, 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN) 및 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)가 턴-오프 되고, 출력 전압(BUCK_OUT)은 부하 전류(load current)에 따라 감소하게 된다. S735 단계에서, 컨트롤러(220)는 클락 신호(32K_CLK)를 통해 레귤레이터 인에이블 신호(FW_REG_EN)와 스위치 인에이블 신호(FW_SW_EN)의 턴-온 및 턴-오프 반복 동작을 수행한다. 이는 대기 모드 신호(STAND_BY_MODE)가 턴-오프 될 때까지 반복된다.In the case of the switching mode, the mode signal FW_MODE<N:0> is set to indicate the switching mode in step S730. In step S731 , the controller 220 turns on the regulator enable signal FW_REG_EN for a predetermined time by receiving the clock signal 32K_CLK as an input. In step S732 , when the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on, the second reference voltage FW_BGR_OUT provided from the second reference voltage supply unit 210 is input to the regulator 225 through the reference voltage switch 215 and , the regulator 225 converts the second reference voltage and outputs it as the output voltage FW_OUT. In step S733, the regulator enable signal FW_REG_EN is turned on and after a predetermined time, the switch enable signal FW_SW_EN is turned on and the second reference voltage converted through the retention switch 230 is converted to the output voltage ( BUCK_OUT). In step S734, after a predetermined time, the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN are turned off, and the output voltage BUCK_OUT decreases according to the load current. In step S735 , the controller 220 repeatedly performs turn-on and turn-off operations of the regulator enable signal FW_REG_EN and the switch enable signal FW_SW_EN through the clock signal 32K_CLK. This is repeated until the standby mode signal STAND_BY_MODE is turned off.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.This embodiment and the drawings attached to this specification merely clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and those skilled in the art can easily infer within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all possible modifications and specific embodiments are included in the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (20)

전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치로서,
입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 DC 전압을 출력단으로 출력하는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로;
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터 회로로 공급하는 제1 기준 전압 공급부; 및
상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계되고, 상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드일 때 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 제2 기준 전압 공급부;
레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 제1 기준 전압 또는 상기 제2 기준 전압 중 하나를 기준 전압으로서 출력하는 기준 전압 스위치;
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드임을 지시하는 대기 모드 신호에 기반하여 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 스위치 인에이블 신호를 출력하는 컨트롤러;
상기 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 기준 전압을 하향 변환하여 출력 전압을 출력하는 레귤레이터; 및
스위치 인에이블 신호에 기반하여 상기 출력 전압을 상기 출력단으로 출력하는 리텐션 스위치를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 벅 컨버터 회로가 상기 대기 모드로 전환되면, 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시키고, 상기 제1 타이밍으로부터 제1 연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
A DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device, comprising:
a buck converter circuit that outputs an output DC voltage of a level lower than the input DC voltage to an output stage;
a first reference voltage supply unit for supplying a first reference voltage to the buck converter circuit when the state of the buck converter circuit is an operation mode; and
a second reference voltage supply unit designed to operate with lower power than the first reference voltage supply unit and supplying a second reference voltage to the output terminal when the state of the buck converter circuit is a standby mode;
a reference voltage switch outputting one of the first reference voltage and the second reference voltage as a reference voltage based on a regulator enable signal;
a controller outputting the regulator enable signal and the switch enable signal based on a standby mode signal indicating that the state of the buck converter circuit is a standby mode;
a regulator for outputting an output voltage by down-converting the reference voltage based on the regulator enable signal; and
A retention switch for outputting the output voltage to the output terminal based on a switch enable signal,
When the buck converter circuit is switched to the standby mode, the controller turns on the regulator enable signal at a first timing, and at a second timing after a first continuous mode standby period from the first timing, the switch DC-DC converter, characterized in that it turns on the enable signal.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 대기 모드 신호가 턴-오프 되는 제3 타이밍으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후의 제4 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호 및 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
According to claim 1,
The controller is
When the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the switch enable signal and the DC-DC converter, characterized in that turning off the regulator enable signal.
 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 출력단의 전압이 기준 값 이하인 경우 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키고,
상기 제1 타이밍으로부터 불연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
According to claim 1,
The controller is
When the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the regulator enable signal is turned on for a predetermined time at a first timing when the voltage of the output terminal is less than or equal to a reference value;
DC-DC converter according to claim 1, wherein the switch enable signal is turned on for a predetermined time at a second timing after the discontinuous mode standby period from the first timing.
 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 클락 신호의 상승 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키고,
상기 상승 타이밍으로부터 스위칭 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
According to claim 1,
The controller is
When the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the regulator enable signal is turned on for a predetermined time at the rising timing of the clock signal,
DC-DC converter according to claim 1, wherein the switch enable signal is turned on for a predetermined time at a second timing after the switching mode standby period from the rising timing.
 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치의 동작 방법으로서,
벅 컨버터(Buck Converter) 회로로 입력된 입력 DC 전압 보다 낮은 레벨의 출력 DC 전압을 출력단으로 출력하는 단계;
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 동작 모드일 때 제1 기준 전압 공급부로부터 출력되는 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터로 공급하는 단계; 및
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드일 때 상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계된 제2 기준 전압 공급부로부터 출력되는 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 단계를 포함하고,
상기 제1 기준 전압을 상기 벅 컨버터로 공급하는 단계는 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프 시킴으로써 상기 제1 기준 전압 공급부로부터 출력되는 상기 제1 기준 전압을 기준 전압으로서 출력하는 단계를 포함하고,
상기 제2 기준 전압을 상기 출력단으로 공급하는 단계는 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시킴으로써 상기 제2 기준 전압 공급부로부터 출력된 상기 제2 기준 전압을 기준 전압으로서 출력하는 단계를 포함하고,
상기 제2 기준 전압을 출력하는 단계는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 대기 모드임을 지시하는 대기 모드 신호에 기반하여 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계;
상기 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 기준 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 단계; 및
스위치 인에이블 신호에 기반하여 상기 출력 전압을 상기 출력단으로 출력하는 단계를 포함하고,
상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는,
상기 벅 컨버터 회로가 상기 대기 모드로 전환되면, 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시키는 단계; 및
상기 제1 타이밍으로부터 제1 연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치의 동작 방법.
A method of operating a DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device, comprising:
outputting an output DC voltage of a level lower than the input DC voltage input to the buck converter circuit to an output terminal;
supplying a first reference voltage output from a first reference voltage supply unit to the buck converter when the state of the buck converter circuit is an operation mode; and
and supplying a second reference voltage output from a second reference voltage supply unit designed to operate with lower power than the first reference voltage supply unit to the output terminal when the state of the buck converter circuit is a standby mode,
The step of supplying the first reference voltage to the buck converter comprises outputting the first reference voltage output from the first reference voltage supply unit as a reference voltage by turning off a regulator enable signal,
The supplying of the second reference voltage to the output terminal includes outputting the second reference voltage output from the second reference voltage supply unit as a reference voltage by turning on the regulator enable signal,
Outputting the second reference voltage comprises:
outputting the regulator enable signal and the switch enable signal based on a standby mode signal indicating that the state of the buck converter circuit is a standby mode;
converting the reference voltage based on the regulator enable signal to output an output voltage; and
outputting the output voltage to the output terminal based on a switch enable signal;
The step of outputting the regulator enable signal and the switch enable signal comprises:
turning on the regulator enable signal at a first timing when the buck converter circuit is switched to the standby mode; and
and turning on the switch enable signal at a second timing after the first continuous mode standby period from the first timing.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 대기 모드 신호가 턴-오프 되는 제3 타이밍으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후의 제4 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호 및 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치의 동작 방법.
9. The method of claim 8,
The step of outputting the regulator enable signal and the switch enable signal comprises:
When the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode, the switch enable signal and the DC-DC converter operating method, characterized in that it further comprises the step of turning off the regulator enable signal.
 제8항에 있어서,
상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 출력단의 전압이 기준 값 이하인 경우 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계; 및
상기 제1 타이밍으로부터 불연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치의 동작 방법.
9. The method of claim 8,
The step of outputting the regulator enable signal and the switch enable signal comprises:
turning on the regulator enable signal for a predetermined time at a first timing when the voltage of the output terminal is less than or equal to a reference value when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode; and
and turning on the switch enable signal for a predetermined time at a second timing after the discontinuous mode standby period from the first timing.
 제8항에 있어서,
상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 상기 스위치 인에이블 신호를 출력하는 단계는,
상기 벅 컨버터 회로의 상태가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 클락 신호의 상승 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계; 및
상기 상승 타이밍으로부터 스위칭 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치의 동작 방법.
9. The method of claim 8,
The step of outputting the regulator enable signal and the switch enable signal comprises:
turning on the regulator enable signal for a predetermined time at a rising timing of a clock signal when the state of the buck converter circuit is switched from the standby mode to the operation mode; and
and turning on the switch enable signal for a predetermined time at a second timing after the switching mode standby period from the rising timing.
 전자 기기의 고속 웨이크-업을 위한 직류-직류 변환 장치로서,
입력 DC 전압을 공급하는 전원;
상기 전원에 연결된 제1 스위치;
상기 제1 스위치와 연결된 제2 스위치;
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 사이의 단자에 연결된 인덕터;
상기 인덕터의 타단에 연결된 커패시터; 및
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 스위칭 신호를 출력하는 스위칭 신호 생성부;
현재 모드가 동작 모드일 때 제1 기준 전압을 상기 스위칭 신호 생성부로 공급하는 제1 기준 전압 공급부;
상기 제1 기준 전압 공급부 보다 낮은 전력으로 동작하도록 설계되고, 현재 모드가 대기 모드일 때 제2 기준 전압을 출력단으로 공급하는 제2 기준 전압 공급부;
레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 제1 기준 전압 또는 상기 제2 기준 전압 중 하나를 기준 전압으로서 출력하는 기준 전압 스위치;
상기 현재 모드가 대기 모드임을 지시하는 대기 모드 신호에 기반하여 상기 레귤레이터 인에이블 신호 및 스위치 인에이블 신호를 출력하는 컨트롤러;
상기 레귤레이터 인에이블 신호에 기반하여 상기 기준 전압을 하향 변환하여 출력 전압을 출력하는 레귤레이터; 및
스위치 인에이블 신호에 기반하여 상기 출력 전압을 상기 출력단으로 출력하는 리텐션 스위치를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 현재 모드가 상기 대기 모드로 전환되면, 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-온 시키고, 상기 제1 타이밍으로부터 제1 연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 턴-온 시키고,
상기 현재 모드가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 대기 모드 신호가 턴-오프 되는 제3 타이밍으로부터 제2 연속 모드 대기 구간 이후의 제4 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호 및 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 턴-오프 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
A DC-DC converter for high-speed wake-up of an electronic device, comprising:
a power supply supplying the input DC voltage;
a first switch connected to the power source;
a second switch connected to the first switch;
an inductor connected to a terminal between the first switch and the second switch;
a capacitor connected to the other end of the inductor; and
a switching signal generator outputting a switching signal to the first switch and the second switch;
a first reference voltage supply unit for supplying a first reference voltage to the switching signal generator when the current mode is an operation mode;
a second reference voltage supply unit designed to operate at a lower power than that of the first reference voltage supply unit and supplying a second reference voltage to an output terminal when the current mode is a standby mode;
a reference voltage switch outputting one of the first reference voltage and the second reference voltage as a reference voltage based on a regulator enable signal;
a controller outputting the regulator enable signal and the switch enable signal based on a standby mode signal indicating that the current mode is a standby mode;
a regulator for outputting an output voltage by down-converting the reference voltage based on the regulator enable signal; and
A retention switch for outputting the output voltage to the output terminal based on a switch enable signal,
The controller is
When the current mode is switched to the standby mode, the regulator enable signal is turned on at a first timing, and the switch enable signal is turned on at a second timing after the first continuous mode standby period from the first timing - Bring it on,
When the current mode is switched from the standby mode to the operation mode, the switch enable signal and the regulator enable signal at a fourth timing after a second continuous mode standby period from a third timing at which the standby mode signal is turned off DC-DC converter, characterized in that the signal is turned off.
 삭제delete 삭제delete 제16항에 있어서,
상기 현재 모드가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 상기 출력단의 전압이 기준 값 이하인 경우 제1 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키고, 상기 제1 타이밍으로부터 불연속 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.
17. The method of claim 16,
When the current mode is switched from the standby mode to the operation mode, the regulator enable signal is turned on for a predetermined time at a first timing when the voltage of the output terminal is less than or equal to a reference value, and the discontinuous mode standby from the first timing DC-DC converter, characterized in that the switch enable signal is turned on for a predetermined time at a second timing after the section.
 제16항에 있어서,
상기 현재 모드가 상기 대기 모드로부터 상기 동작 모드로 전환되면, 클락 신호의 상승 타이밍에 상기 레귤레이터 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키고, 상기 상승 타이밍으로부터 스위칭 모드 대기 구간 이후의 제2 타이밍에 상기 스위치 인에이블 신호를 일정 시간 동안 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 변환 장치.17. The method of claim 16,
When the current mode is switched from the standby mode to the operation mode, the regulator enable signal is turned on for a predetermined time at the rising timing of the clock signal, and at a second timing after the switching mode standby period from the rising timing. DC-DC converter, characterized in that the switch enable signal is turned on for a predetermined time.
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Title
유성목, "고효율 3중 모드 DC-DC 벅 변환기 설계", 공학석사학위논문, 인천대학교 대학원, 전자공학과(2011.12.31.)

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