KR100774460B1 - 승압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 전압을 증폭시켜 원하는 전압의 전원을 구성하는 딕슨 차지 펌프 구조의 승압 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 다이오드와 커패시터로 이루어진 복수의 단위 증폭부를 상이한 위상의 구동 클럭을 제공하면서 병렬 배치하여 그 출력들이 단일 출력 커패시터를 충전하도록 구성함으로써, 병렬 연결된 복수 단위 증폭부들의 상이한 동작 시점에따라 상기 출력 커패시터가 지속적으로 충전되어 부하에 의한 전압 감소 및 충방전 동작에 의한 리플 발생을 크게 줄이는 효과가 있다.

Description

승압 장치{CHARGE PUMP APPARATUS}

도 1은 일반적인 딕슨 승압 장치의 구조를 보인 구성도.

도 2는 딕슨 승압 장치의 동작 방식을 보인 회로도.

도 3은 본 발명 일 실시예의 구조를 보인 회로도.

도 4는 본 발명 일 실시예의 동작 방식을 보인 회로도.

도 5는 본 발명 다른 실시예의 구조를 보인 회로도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

C100: 제 1승압 커패시터 C200: 출력 커패시터

C300: 제 2승압 커패시터 D100~D400: 경로 설정 다이오드

CP1~CPN: 단위 승압회로 Cout: 출력 커패시터

본 발명은 직류 전압을 증폭시켜 원하는 전압의 전원을 구성하는 딕슨 차지 펌프 구조의 승압 장치에 관한 것이다.

다양한 전자 기기들의 발달에 따라 점차 낮은 전원 전압으로 더 오랜 시간, 더 많은 작업을 수행할 수 있도록 하는 저전압 기술이 날로 등장하고 있으며, 이러 한 저전압 기술을 이용하여 기본적인 제어 및 칩간 신호 전달은 저전압으로 실시하면서 고전압이 필요한 부분은 낮은 레벨의 전원 전압을 증폭시켜 사용하도록 하는 설계 방법이 일반화 되었다.

이렇게 저전압 전원을 이용하여 고전압을 생성하는 승압장치는 통신 장비, 계측장비, 제어 장비는 물론이고 최근 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 멀티미디어 관련 제품이나 평면 패널 디스플레이에도 폭넓게 사용되고 있는데, 멀티미디어 저장 수단의 종류가 증가하고 이를 복조하기위한 코덱 부분의 크기가 커지며 평면 패널 디스플레이의 해상도가 증가하면서 그 중요성이 더욱 강조되고 있다.

상기와 같이 낮은 전원 전압을 증폭하여 원하는 고전압 전원을 생성하는 DC-DC 변환 장치는 오래전부터 다양한 종류가 제안되었는데, 그 중에서 구조가 간단하고 원하는 수준의 고전압을 용이하게 생성할 수 있는 것들 중 하나로 딕슨 차지 펌프(Dickson Charge Pump) 구조가 있다.

도 1은 일반적인 딕슨 차지펌프 구조를 사용한 승압 장치의 개념적 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 다이오드와 승압 커패시터로 이루어진 단위 구조들이 다단으로 연결되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 인접한 단위 구조들의 승압 커패시터에 제공하는 클럭의 위상을 상반되도록 설정(ck1과 ck2 참조)하면 각각의 승압 커패시터들(C1~CN)이 충방전을 반복하면서 점차 증가되는 전압을 다이오드들(D1~DN+1)을 통해 연결된 인접 승압 커패시터들로 전달하면서 증폭이 실시되며, 이렇게 각 인접 승압 커패시터들에 의해 서로 더해진 출력을 부하로 전달하기 위해 최종단에 충전이 이루어지는 출력 커패시터(CN+1)가 위치한다. 이때, 상기 승압 커 패시터들(C1~CN)의 방전 전압 방향은 각각 연결되는 다이오드(D1~DN+1)가 고정하도록 하여 결과적으로 승압이 가능하도록 한다. 즉, 딕슨 차지펌프 구조는 다이오드와 커패시터의 단위 구조들이 추가될 수록 상기 커패시터에 인가되는 전압의 크기만큼 증가된 출력을 제공하게 되어, 원하는 출력 전압을 쉽게 설정할 수 있다. 이때, 상기 각 커패시터들(C1~CN)에 제공되는 클럭은 전원을 스위칭하여 생성하는 것이 일반적이다.

상기 출력 커패시터(CN+1)는 앞단의 승압 커패시터들(C1~CN)에 의해 순차적으로 증가된 전압으로 충전 동작이 실시되며 상기 출력 커패시터(CN+1)는 승압된 전압을 제공하는 전원으로 동작하여 연결된 부하에 전력을 제공하게 된다. 따라서, 상기 출력 커패시터(CN+1)는 상기 연결된 부하가 소모하는 전력을 충분히 제공할 수 있을 정도로 용량이 커야 하며, 목표 고전압을 유지할 수 있을 정도로 내전압이 높아야 한다.

그러나, 상기 출력 커패시터(CN+1)의 용량이 커질 경우, 상기 출력 커패시터(CN+1)를 충전시키는 앞단의 승압 커패시터들(C1~CN)의 용량도 커져야 하며, 이를 충전 및 방전하는 시간이 오래 걸리게 된다. 이렇게, 승압 커패시터들(C1~CN)의 충방전 시간이 오래 걸리면 상기 출력 커패시터(CN+1)의 전압 리플이 심하게 발생하게 된다. 그리고, 전압 내성이 크고 용량이 큰 커패시터는 부피 또한 크기 때문에 칩 공간이나 보드 공간의 점유가 커지기도 한다. 그렇다고, 이를 방지하기 위해 상기 승압 커패시터(C1~CN) 및 출력 커패시터(CN+1)의 용량을 줄이는 경우, 충방전 시간은 줄어들어 충방전에 따른 리플은 줄어들 수 있으나, 상기 출력 커패시터 (CN+1)가 유지할 수 있는 용량이 작기 때문에 상기 부하의 상태에 따라 상기 출력 커패시터(CN+1)의 출력 전압이 급하게 감소되는 전압 감소(voltage drop)가 발생하게 된다. 상기 출력 리플이나 급격한 전압 감소는 부하 소자나 부하 회로부가 정밀한 전원 전압을 필요로 하는 경우 심각한 신뢰성 문제를 야기할 수 있다.

상기와 같이 다이오드와 승압 커패시터로 이루어진 단위 구조를 다단 연결하여 원하는 출력 전압으로 승압하는 경우 발생하는 리플이나 전압감소를 감안한 본 발명 실시예의 목적은 다이오드와 커패시터로 이루어진 복수의 단위 증폭부를 상이한 위상의 구동 클럭을 제공하면서 병렬 배치하여 단일 출력 커패시터를 충전하도록 구성함으로써, 병렬 연결된 복수의 단위 증폭부들의 상이한 동작 시점에 따라 상기 출력 커패시터가 지속적으로 충전되도록 하여 부하에 의한 전압 감소 및 충방전에 의한 리플 발생을 줄일 수 있도록 한 승압 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예의 다른 목적은 출력 커패시터를 충전하는 다이오드와 커패시터로 이루어진 단위 증폭부를 병렬 배치하여 해당 단위 증폭부의 승압 커패시터 크기를 줄이거나 상기 출력 커패시터 크기를 증가시킬 수 있도록 함으로써, 충방전 속도를 증가시키거나 출력 커패시터의 부하 구동 용량을 증가시킬 수 있도록 한 승압 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예의 또다른 목적은 간단한 구조를 가진 딕슨 차지펌프 구조를 병렬 배치하도록 함으로써, 승압된 전압의 리플을 획기적으로 줄이고 부하에 의한 전압 강하 역시 획기적으로 줄여 민감한 부하 회로를 사용하는 경우 시스템 안정성 을 향상시킬 수 있도록 한 승압 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예의 또다른 목적은 칩 내부에 구현되는 승압회로를 병렬 구성하여 부하에 대해 제공하는 전압의 안정성을 높임으로써, 칩 외부 소자의 선택 범위를 넓히고 칩 내부 부하의 동작 안정성을 확보할 수 있도록 한 승압 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예의 또 다른 목적은 출력 커패시터를 충전하는 다이오드와 커패시터로 이루어진 단위 증폭부를 병렬 배치하여 해당 단위 증폭부의 승압 커패시터 크기에 따른 최종 출력단 특성의 민감성을 둔화시킴으로써, 상기 승압 커패시터의 누적 사용에 따른 용량 변화나 온도에 따른 용량 변화가 발생하더라도 출력단 특성을 효과적으로 유지할 수 있도록 한 승압 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 승압장치는 전압의 방향을 결정하는 복수의 다이오드들과; 일단이 상기 복수의 다이오드들 사이에 연결되고, 상기 전압을 스위칭한 구동 클럭이 타단에 인가되어 상기 구동 클럭에 의해 충전 및 방전되는 승압 커패시터로 이루어진 2개 이상의 단위 승압 회로부가 병렬로 연결된 승압 회로부와; 상기 단위 승압 회로부들의 출력이 공통 연결되어 충전하는 충전 커패시터를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 상이한 종류의 구동 클럭에 의해 충방전되는 두개 이상의 승압 커패시터와; 상기 승압 커패시터들의 방전 경로 및 인가 전압의 제공 경로를 결정하여 승압 경로를 구성하며, 상기 승압 경로가 적어도 2개 이상이 구성되도록 배치되는 복수의 다이오드와; 상기 복수의 다이오드에 의해 구성된 승압 경로의 종 단부들과 공통 연결되는 충전 커패시터를 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일부로 구성되는 일반적인 승압회로의 동작을 설명하기 위한 회로도로서, 도시한 바와 같이 인가되는 전원 전압(VIN)의 2배에 해당하는 승압된 출력 전압을 제공하는 딕슨 차지펌프 회로의 동작 과정을 보인 것이다.

도시한 바와 같이, 승압 커패시터(C10)의 일측에 전원 전압(VIN) 및 접지 전압 레벨을 교번하는 클럭을 제공하면서, 상기 승압 커패시터(C10)의 방전 방향을 다이오드들(D10, D20)이 한정하면, 상기 다이오드(D10)로 제공되는 전원 전압(VIN)에 상기 승압 커패시터(C10)가 방전하는 전압이 더해져서 상기 출력 커패시터(C20)를 2배의 전원 전압(VIN)으로 충전하게 된다.

도 2a는 승압 커패시터(C10)의 일측 전극에 접지 전위가 제공되는 경우를 보인 것으로, 상기 첫번째 다이오드(D10)를 통해 전원 전압(VIN)이 상기 승압 커패시터(C10)를 충전하게 되며, 도 2b는 상기 승압 커패시터(C10)의 일측 전극에 전원 전압(VIN)이 제공되는 후속 동작 주기를 보인 것으로, 상기 승압 커패시터(C10)에 충전된 전압이 방전되면 상기 첫번째 다이오드(D1)를 통해 제공되는 전원 전압(VIN)이 2배 크기로 승압되어 두번째 다이오드(D20)를 통해 출력 커패시터(C20)를 충전시킨다. 따라서, 상기 출력 커패시터(C20)에 충전되는 전위는 약 2VIN이 된다(실제로는 상기 다이오드의 문턱 전압에 의해 약간 줄어들게 되지만 여기서는 이를 무시하고 설명하도록 한다).

즉, 상기 출력 커패시터(C20)의 충전 파형은 상기 승압 커패시터(C10)를 동작시키는 구동 전압 클럭에 의해 그 리플 주기가 결정되고, 상기 승압 커패시터(C10)의 용량과 상기 충전 커패시터(C20)의 용량에 따라 리플 폭이 결정된다. 그리고, 상기 출력 커패시터(C20)에 부하가 연결되면, 상기 부하에 의한 전력 소모에 따라 상기 출력 커패시터(C20)에 충전된 전하가 방전되게 되므로 그 방전 정도에 따라 충전된 전압이 일정 수준 낮아지게되는 전압강하(Voltage drop)가 발생할 수 있다. 만일, 상기 부하가 정밀한 전원 전압을 요구하는 경우라면 심각한 신뢰성 문제를 야기할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 제 일실시예를 도시한 도 3과 같이 상기 도 2의 구조를 변경하면, 상기 설명한 부하에 의한 전압 감소 및 리플 발생을 대폭 줄일 수 있게 된다. 도시된 도 3의 구조는 전원 전압의 2배로 출력 전압을 승압하는 승압장치의 예를 보인 것이다. 딕슨 차지펌프 회로를 병렬로 배치하는 것이 기본이므로 구성이 용이한 장점이 있으며, 동일한 종류의 다이오드 및 커패시터를 구성하면 되기 때문에 설계 및 적용이 용이하다.

도시된 구조를 상세히 살펴보면, 우선 전원 전압(VIN)을 한 방향으로 제공하는 제 1다이오드(D100)와, 상기 제 1다이오드(D100)의 캐소드 전극과 일측이 연결되고 타측은 제 1전원 클럭(CK10)에 의해 구동되는 제 1승압 커패시터(C100)와, 상기 제1승압 커패시터(C100)의 방전 전압과 상기 제 1다이오드(D100)에 의해 제공된 전원 전압(VIN)이 합산된 전압이 한 방향으로 흐르도록 하는 제 2다이오드(D200)로 제 1승압 경로를 구성한다. 그리고, 동일한 방식으로 전원 전압(VIN)을 한 방향으 로 제공하는 제 3다이오드(D300), 상기 제3다이오드(D300)의 캐소드 전극과 일측이 연결되며 타측은 제 2전원 클럭(CK20)에 의해 구동되는 제 2승압 커패시터(C300)와, 상기 제 2승압 커패시터(C300)의 방전 전압과 상기 제 3다이오드(D300)에 의해 제공된 전원 전압(VIN)을 더한 전압이 한 방향으로 흐르도록 하는 제 4다이오드(D400)로 제 2승압 경로를 구성한다.

상기 제 1승압 경로와 제 2승압 경로의 출력을 단일한(혹은 복수로 구성되는) 출력 커패시터(C200)의 충전단과 연결하고 상기 출력 커패시터(C200)의 기준단은 접지시킨다. 상기 충전단에서 상기 복수의 승압 경로들에 의한 충전 및 부하 연결에 의한 방전이 실시된다.

상기 각각의 승압 경로를 구성하는 다이오드들과 승압 커패시터의 세트를 단위 승압회로부라 한다면, 이러한 단위 승압 회로부들은 2개 이상 병렬로 연결될 수 있는데, 복수로 연결될 수록 출력 전압의 리플이 줄어들고 부하에 의한 전압 강하는 줄어들 수 있으나, 차지하는 부피가 커지고 소자의 수가 증가하게 되므로 출력 품질과 단위 승압 회로들의 수는 트레이드 오프의 관계가 될 수 있다.

도 4는 상기 도 3에 도시한 본 발명 일 실시예의 동작 과정을 보인 회로도 및 동작 설명으로서, 도시한 바와 같이 상기 상이한 승압 경로들에 형성된 승압 커패시터들(C100, C300)에 제공되는 전원 클럭(CK10, CK20)은 180°위상차, 즉 상반되는 동작 시점을 가지는 것이 바람직하며 클럭의 듀티비는 50%인 것이 바람직하다. 비록, 도시된 예는 목표 출력 전압으로 전원 전압의 2배를 이용하고 있으나, 상기 전원 클럭(CK10, CK20)으로 제공되는 전압의 크기를 동일하게 조절하거나, 전 압을 조절할 수 있는 소자를 추가하거나, 혹은 상기 문턱 전압에 의해 전압을 조절할 수 있는 다이오드의 수를 변경하는 것으로 다양한 출력 전압을 결정할 수 있으므로, 이러한 변형들은 모두 본 발명의 일 실시예에 포함되는 것으로 판단되어야 한다는데 주의한다.

그리고, 상기 도시된 일 실시예는 약 2배정도의 승압을 위한 구성이므로 하나의 승압 경로에 하나의 승압 커패시터가 구성되어 있으나, 상기 다이오드와 승압 커패시터로 이루어지는 단위 승압 회로부가 다단연결되어 전원 전압을 n배 할 수 있는 회로도 동일한 병렬 방식으로 구성할 수 있다. 이 경우, 단일 승압 경로에서 다단 연결된 단위 승압 회로부에 포함된 승압 커패시터에 제공되는 전원 클럭은 인접한 승압 커패시터마다 상이한 위상(180°위상차를 가진 클럭의 교번 연결이 바람직함)이 제공되어야 하며, 상이한 승압 경로에서 대응되는 위치의 승압 커패시터들에도 상이한 위상(180°위상차를 가진 클럭의 교번 연결이 바람직함)이 제공되어야 한다.

이제, 180°위상차의 전원 클럭이 제공되는 단위 승압 회로의 병렬 연결로 이루어진 도 4에 도시한 실시예의 구체적인 동작을 설명하도록 한다. 상반된 위상차를 가지는 경우이므로 동작은 2개의 구간으로 구분될 수 있다.

먼저, 도 4a는 하단부에 구성된 제 1승압 경로 상의 제 1승압 커패시터(C100)에는 접지 전위가 연결되어 해당 승압 커패시터(C100)는 충전되는 중이고, 상단부에 구성된 제 2승압 경로 상의 제 2승압 커패시터(C300)에는 전원 전위(VIN)가 연결되어 해당 승압 커패시터(C300)는 방전되는 중인 경우, 상기 제 1승압 경로 는 상기 출력 커패시터(C200)를 충전시키지 못하지만, 상기 제 2승압 경로의 제 2승압 커패시터(C300)는 상기 출력 커패시터(C200)를 충전시키게 된다.

그리고, 도 4b와 같이 동작 구간이 변하여 하단부에 구성된 제 1승압 경로 상의 제 1승압 커패시터(C100)에 전원 전위(VIN)가 연결되면 해당 승압 커패시터(C100)는 방전되면서 상기 출력 커패시터(C200)를 승압된 전압으로 충전하게 되고, 이때, 상단부에 구성된 제 2승압 경로 상의 제 2승압 커패시터(C300)에는 접지 전위가 연결되어 해당 승압 커패시터(C300)가 충전되게 된다. 이렇게 상기 도 4a와 도 4b의 동작 구간이 교번되면, 상기 충전 커패시터(C200)는 모든 동작 구간에서 항상 충전이 실시되게 되어 출력 리플의 폭이 획기적으로 줄어들게 되며, 충분한 충전 전압이 인가되게 되므로 부하에 의한 전압 강하 폭 역시 크게 줄어들게 된다.

상기 충전 커패시터(C200)의 용량은 상기 승압 커패시터들(C100, C300)보다는 커야 하며, 상기 승압 커패시터들(C100, C300)의 용량은 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 부하의 종류와 크기, 상황들에 따라서 상기 용량들은 제한되지 않고 변경될 수도 있다는데 주의한다.

상기 설명한 구성에서 사용되는 상기 승압 커패시터들(C100, C300)의 용량은 일반적인 딕슨 차지펌프를 구성하는 단일 승압 경로 상의 승압 커패시터들보다는 선택폭이 넓어지게 된다.

즉, 상기 승압 커패시터들(C100, C300)의 용량이 일반적인 딕슨 차지펌프를 이루는 승압 커패시터들보다 다소 작은 경우라도 한번의 동작 주기에서 각각 한번씩 출력 커패시터(C200)를 충전해 주기 때문에 출력 커패시터(C200)에 충전되는 전 하량은 일반 딕슨 차지 펌프 구조에 비해 더 많게 되어 전압 강하가 방지되며, 상기 승압 커패시터들(C100, C300)의 충전 및 방전 시간은 작아진 용량만큼 줄어들기 때문에 리플을 크게 줄일 수 있다.

만일, 상기 승압 커패시터들(C100, C300)의 용량이 일반적인 딕슨 차지펌프를 이루는 승압 커패시터들보다 다소 큰 경우라도 한번의 동작 주기에서 각각 한번씩 충전되기 때문에 충방전 시간이 다소 길어진다 할지라도 출력 커패시터(C200)는 반주기마다 상이한 승압 경로를 통한 충전이 지속되므로 출력 리플은 일반 딕슨 차지펌프 구조에 비해 줄어든 상태를 유지하며, 상기 출력 커패시터(C200)를 충전하는 전하량은 증가된 용량만큼 더욱 증가하여 부하에 의한 전압 강하 폭을 더 줄일 수 있게 된다.

따라서, 단일 승압 경로 구조를 가진 딕슨 차지 펌프 구조는 연결되는 승압 커패시터의 용량에 따라 출력이 민감하게 반응(승압 커패시터들 간의 편차에 의해서도 출력 특성이 변화될 수 있음)했지만, 상기 설명한 병렬 승압 경로 구조는 승압 커패시터의 용량에 둔감해지므로 설계 및 양산이 용이하고 사용에 따른 커패시터의 용량 변화 및 온도 편차에 따른 용량 변화가 발생하더라도 신뢰성이 향상된다.

상기 설명한 승압 회로부는 승압된 전압을 필요로 하는 부하가 구현된 칩의 내부에 구성되는 경우가 많은데, 도시된 경우, 다이오드에 해당하는 부분만 칩 내부에 집적되고, 상기 커패시터들은 칩 외부에 주변소자로서 구성되는 것이 일반적이다. 따라서, 동일한 규격의 다이오드들만 칩 내부에 구성되면 되기 때문에 설계 변경에 의한 설계 난이도 증가는 발생하지 않으며, 다이오드들이 차지하는 칩의 면적도 비교적 작기 때문에 큰 무리없이 본 발명을 칩 내부에 적용할 수 있다. 그리고, 칩 외부에 장착하는 커패시터들의 경우, 상기 설명한 특성들에 의해 비교적 넓은 범위에서 자유롭게 선택될 수 있으며, 특히 부하의 종류에 따라 상기 승압 커패시터들의 용량을 결정하는 것으로 승압된 출력의 특성을 임의적으로 조절할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 구조를 보인 것으로, 전원 전압(VIN)의 2배를 얻고자 하는 단위 승압 회로부(CPN)를 복수의 다이오드들(DDNa, DDNb)과 승압 커패시터(CCN)로 구성한 후 이들을 병렬로 N개 연결하고, 이들의 출력을 출력 커패시터(Cout)과 연결하여 해당 커패시터를 충전하는 것으로 출력 전압의 리플과 전압강하를 방지하도록 한 것이다.

이때, 상기 인접하는 단위 승압 회로부(CP1~CPN)들의 각 승압 커패시터들(CC1~CCN)에 제공되는 구동 전압 클럭(CKa, CKb)은 서로 위상이 상이하며, 180°위상차를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 승압 커패시터들과 다이오드들로 단위 승압 회로부를 구성하는 경우, 인접하는 승압 커패시터들에 제공되는 구동 전압 클럭 역시 서로 위상이 180°차이를 가지도록 구성하는 것이 설계 편의 상 바람직하다. 그러나, 예를 들어 단위 승압 회로부(CP1~CPN)를 3개로 구성하고, 각 구동 전압 클럭을 120°차이를 가지도록 하며, 각 구동 클럭의 듀티비를 1/3으로 한다면 3개 동작 단계를 통해 출력 커패시터를 단계별로 충전할 수도 있다.

상기 구동 전압 클럭(CKa, CKb)의 고전위 레벨과 단위 승압 회로부(CP1~CPN) 에 제공되는 전원 전압(VIN)은 같은 레벨인 것이 바람직하지만, 상이할 수도 있으며, 이 경우라도 상기 구동 전압 클럭들(CKa, CKb)은 서로 동일한 주파수와 레벨을 가지는 것이 리플없는 충전을 위해 바람직하다.

그리고, 상기 출력 커패시터(Cout)는 상기 위상이 상이한 구동 클럭(CKa, CKb)에 의해 모든 동작 주기에서 충전이 이루어지게 되므로 부하가 연결되어 출력 커패시터(Cout)에 충전된 전력이 방전되더라도 상기 단위 승압 회로부(CP1~CPN) 중 적어도 하나 이상은 충전 상태가 되기 때문에 리플이나 전압강하의 폭이 크게 줄어들게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 승압 장치는 다이오드와 커패시터로 이루어진 복수의 단위 증폭부를 상이한 위상의 구동 클럭을 제공하면서 병렬 배치하여 그 출력들이 상이한 동작 구간에서 단일 출력 커패시터를 충전하도록 구성함으로써, 병렬 연결된 복수 단위 증폭부들의 상이한 동작 시점에 의해 상기 출력 커패시터가 모든 동작 구간에서 충전되어 부하에 의한 전압 감소 및 충방전 동작에 의한 리플 발생을 크게 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 승압 장치는 출력 커패시터를 충전하는 다이오드와 커패시터로 이루어진 단위 증폭부를 병렬 배치하여 해당 단위 증폭부의 승압 커패시터 크기를 줄이거나 상기 출력 커패시터 크기를 증가시킬 수 있도록 함으로써, 충방전 속도를 증가시키거나 출력 커패시터의 부하 구동 용량을 설계자가 임의로 조절할 수 있어 효과적으로 부하 구동을 실현하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 승압 장치는 간단한 구조를 가진 딕슨 차지펌프 구조를 병렬 배치하도록 함으로써, 승압된 전압의 리플을 획기적으로 줄이고 부하에 의한 전압 강하 역시 획기적으로 줄여 전원에 민감한 부하 회로를 사용하는 경우 시스템 안정성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 승압 장치는 부하가 구현된 칩 내부에 승압회로의 일부 구조를 병렬 구성하여 집적시키고, 부하의 종류 및 동작 환경에 따라 칩 외부 소자를 선택하여 구성할 수 있도록 함으로써, 승압 및 출력 커패시터의 선택 범위를 넓히고 칩 내부 부하의 동작 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 승압 장치는 출력 커패시터를 충전하는 다이오드와 커패시터로 이루어진 단위 증폭부를 병렬 배치하여 해당 단위 증폭부의 승압 커패시터 크기에 따른 최종 출력단 특성의 민감성을 둔화시킴으로써, 상기 승압 커패시터의 누적 사용에 따른 용량 변화나 온도에 따른 용량 변화가 발생하더라도 출력단 특성을 효과적으로 유지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (11)

1. 전압의 방향을 결정하는 복수의 다이오드들과;

   일단이 상기 복수의 다이오드들 사이에 연결되고, 상기 전압을 스위칭한 구동 클럭이 타단에 인가되어 상기 구동 클럭에 의해 충전 및 방전되는 승압 커패시터로 이루어진 2개 이상의 단위 승압 회로부가 병렬로 연결된 승압 회로부와;

   상기 단위 승압 회로부들의 출력이 공통 연결되어 충전하는 충전 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단위 승압 회로부의 승압 커패시터에 제공되는 구동 클럭은 상기 다이오드에 제공되는 전압과 동일한 전압인 것을 특징으로 하는 승압 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단위 승압 회로부의 승압 커패시터에 제공되는 구동 클럭은 위상이 상이한 2종류 이상의 동일 전압 클럭인 것을 특징으로 하는 승압 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 구동 클럭은 위상이 180°상이하고 듀티비가 50%인 2종류의 클럭만을 이용하는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 단위 승압 회로부는 동일한 용량의 커패시터를 이용 하며, 상기 충전 커패시터 이하의 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 단위 승압 회로부 중 다이오드는 상기 충전 커패시터의 출력을 전원으로 동작하는 부하가 위치한 칩의 내부에 구성되고, 상기 승압 커패시터 및 충전 커패시터는 상기 칩의 외부에 구성되는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 단위 승압 회로부 및 충전 커패시터의 구조는 딕슨 차지 펌프 구조인 것을 특징으로 하는 승압 장치.
8. 상이한 종류의 구동 클럭에 의해 충방전되는 두개 이상의 승압 커패시터와;

   상기 승압 커패시터들의 방전 경로 및 인가 전압의 제공 경로를 결정하여 승압 경로를 구성하며, 상기 승압 경로가 적어도 2개 이상이 구성되도록 배치되는 복수의 다이오드와;

   상기 복수의 다이오드에 의해 구성된 승압 경로의 종단부들과 공통 연결되는 충전 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 개별 승압 경로 상에 구성된 승압 커패시터와 다이오드들의 구성은 딕슨 차지 펌프 구조인 것을 특징으로 하는 승압 장치.
10. 제 8항에 있어서, 상기 승압 경로 상에 형성된 승압 커패시터들에 제공되는 구동 클럭은 인접 승압 커패시터들에 제공되는 구동 클럭과 180°위상차이를 가지며, 상기 상이한 승압 경로 상의 동일 위치에 배치된 승압 커패시터들에 제공되는 구동 클럭은 서로 180°위상차이를 가지는 것을 특징으로 하는 승압 장치.
11. 제 8항에 있어서, 상기 충전 커패시터는 모든 동작 주기에서 지속적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 승압 장치.

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