KR101742760B1 - 직류-직류 변환기 - Google Patents

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정동훈
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Abstract

본 발명은 저면적으로 구현 가능하면서도 높은 효율을 나타내는 직류-직류 변환기를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력 전압을 공급하는 전력 공급부; 출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터; 상기 인덕터의 양단에 연결되어 피드백 전압을 생성하는 에뮬레이터(emulator); 및 상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로, 시간 영역(time domain) 제어를 통해 상기 전력 공급부를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.

Description

직류-직류 변환기{DC-DC CONVERTER}
본 발명은 직류-직류 변환기에 관한 것이다.
스위칭 레귤레이터는 인덕터 또는 커패시터와 같은 에너지 저장 장치를 이용하여 에너지를 변환하는 장치이다. 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)는 이러한 스위칭 레귤레이터에 적절한 피드백(feedback)을 시켜줌으로써, 입력 직류 전압을 감압 또는 승압하여 원하는 직류 전압으로 출력한다.
일 예의 직류-직류 변환기는 인덕터를 포함하며, 인덕터에 에너지를 저장하는 단계와 커패시터 부하로 방전하는 단계 사이를 왕복하며 동작한다. 이 때 왕복 사이클 동안 인덕터에 흐르는 전류가 0으로 떨어지는지 여부에 따라, 0으로 떨어지지 않는 연속 모드(Continuous Current Mode, CCM) 및 0 이하로 떨어지는 구간이 존재하는 불연속 모드(Discontinuous Current Mode, DCM)으로 구분된다.
본 발명은 저면적으로 구현 가능하면서도 빠른 과도 응답(transient response)을 나타내는 직류-직류 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 불연속 모드에서 동작을 용이하게 하도록 구현한 직류-직류 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 입력 전압을 공급하는 전력 공급부; 출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터; 상기 인덕터의 양단에 연결되어 피드백 전압을 생성하는 에뮬레이터(emulator); 및 상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로, 시간 영역(time domain) 제어를 통해 상기 전력 공급부를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급부는 입력 전압을 공급하며, 펄스 폭 변조 신호에 따라 입력 전압의 펄스 폭을 조절하고, 상기 펄스 폭 변조 신호는 상기 제어 회로에 의해 상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로 생성될 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 출력 전압 및 기 설정된 기준 전압 사이의 오차를 증폭시키는 오차 정정(error correction) 회로; 및 상기 피드백 전압, 상기 기준 전압 및 상기 오차 정정 회로에서 증폭된 오차를 기반으로 상기 전력 공급부를 피드 포워드(feed forward) 제어하는 피드 포워드 회로를 포함할 수 있다.
상기 오차 정정 회로는, 입력되는 기준 클록 신호를 상기 출력 전압을 기반으로 지연시키는 출력 전압 제어 지연 라인; 입력되는 기준 클록 신호를 상기 기준 전압을 기반으로 지연시키는 기준 전압 제어 지연 라인; 및 상기 출력 전압 제어 지연 라인 및 상기 기준 전압 제어 지연 라인의 출력을 입력받는 시간 증폭기(time amplifier)를 포함할 수 있다.
상기 피드 포워드 회로는, 상기 시간 영역 증폭기에서 증폭된 신호를 상기 피드백 전압, 및 상기 기준 전압을 기반으로 지연시키는 전압 제어 지연 라인을 포함할 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 피드 포워드 회로의 출력을 기반으로 상기 펄스폭 변조 신호를 생성하는 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.
상기 피드백 전압은 상기 인덕터에 흐르는 전류와 리플(ripple)의 시작 시점 및 종료 시점이 동일할 수 있다.
상기 에뮬레이터는, 상기 피드백 전압을 기반으로 상기 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 시점을 감지하는 불연속 모드 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 불연속 모드 감지부는, 상기 피드백 전압이 출력되는 노드와 용량 결합(capacitive coupling)된 불연속 모드 감지 노드; 및 상기 불연속 모드 감지 노드와 접지 노드 사이에 연결된 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는, 입력 전압을 공급하며, 펄스 폭 변조 신호에 따라 입력 전압의 펄스 폭을 조절하는 전력 공급부; 출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터; 상기 인덕터와 병렬로 연결되어 인덕터에 흐르는 전류와 리플(ripple)의 시작 시점 및 종료 시점이 동일한 피드백 전압 및 불연속 모드 감지 전압을 생성하는 에뮬레이터; 및 상기 출력 전압, 및 상기 불연속 모드 감지 전압을 기반으로, 시간 영역(time domain) 제어를 통해 상기 펄스 폭 변조 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 에뮬레이터는 직렬로 연결된 저항 및 제1 커패시터, 그리고 상기 저항 및 상기 제1 커패시터 사이의 피드백 전압 노드에 연결된 제2 커패시터를 포함하고, 상기 피드백 전압은 상기 피드백 전압 노드에서 출력되고, 상기 불연속 모드 감지 전압은 상기 피드백 전압 노드와 상기 제2 커패시터로 용량 결합된 불연속 모드 감지 노드에서 출력될 수 있다.
상기 에뮬레이터는 상기 불연속 모드 감지 노드 및 접지 노드 사이에 연결된 제1 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제1 트랜지스터는 기 설정된 주기마다 상기 불연속 모드 감지 노드를 접지 전압으로 방전시킬 수 있다.
상기 제어 회로는, 입력되는 기준 클록 신호를 상기 출력 전압을 기반으로 지연시키는 제1 전압 제어 지연 라인; 상기 기준 클록 신호를 기 설정된 기준 전압을 기반으로 지연시키는 제2 전압 제어 지연 라인; 및 상기 제1 및 제2 전압 제어 지연 라인의 출력을 입력받으며, 위상 검출기(phase detector)를 포함하여 위상 비교를 수행하고, 비교 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
상기 직류-직류 변환기는 상기 인덕터와 병렬로 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제어 회로는 불연속 모드 제어 회로를 더 포함하고, 상기 불연속 모드 제어 회로는 상기 에뮬레이터를 통해 상기 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 것이 감지됨에 따라, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 링잉(ringing)을 방지하도록 상기 제2 트랜지스터를 제어하는 클록 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 저면적으로 구현 가능하면서도 빠른 과도 응답(transient response)을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 불연속 모드에서 동작을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에 포함되는 제어 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 제어 회로의 일부 구성을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용되는 시간 증폭기(time amplifier)의 예시적인 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용되는 전압 제어 지연 라인(voltage controlled delay line)을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 전압 제어 지연 라인의 입력 전압당 이득(gain)을 나타내는 그래프이다.
도 7 내지 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용되는 신호 발생부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기의 각 노드 전압 및 코일 전류와 신호 발생부에 의해 발생한 신호들의 변화를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기의 출력단에 연결된 부하에 흐르는 전류에 따른 효율을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면 부호가 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다", 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'되는 것의 의미는 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되거나, 또 다른 구성요소를 매개로 하여 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미이다.
본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 출력단의 커패시터와 직렬로 연결된 ESR(Equivalent Series Resistor)이 낮은 상태에서의 동작을 위해 인덕터의 양단에 연결된 에뮬레이터를 사용할 수 있다. 또한, 에뮬레이터는 낮은 부하 전류에서 불연속 모드의 동작을 지원하도록 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 시점을 감지할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 시간 영역(time domain) 제어 방식을 사용함으로써 설계의 복잡도 및 구현 면적을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기(100)는 전력 공급부(110), 인덕터(L), 에뮬레이터(120), 및 제어 회로(130)를 포함할 수 있다.
전력 공급부(110)는 입력 전압을 공급하며, 직류 전압을 공급한다. 전력 공급부(110)는 펄스폭 변조 신호(PWM_P, PWM_N)에 따라 인덕터(L)에 공급되는 입력 전압의 크기(VX)를 조절할 수 있다.
인덕터(L)는 출력 전압(Vout)이 출력되는 출력단과 전력 공급부(110) 사이에 연결될 수 있다. 인덕터(L)는 이에 제한되지 않으며, 에너지를 충전시키고 방전시킬 수 있는 다른 요소로 대체될 수 있다.
에뮬레이터(120)는 인덕터(L)의 양단에 연결될 수 있다. 구체적으로, 에뮬레이터(120)는 인덕터(L)와 병렬로 연결되어, 인덕터에 흐르는 전류(IL)와 리플(ripple)이 비례하는 피드백 전압(VF)을 생성할 수 있다. 다시 말해, 피드백 전압(VF)은 인덕터 전류(IL)와 리플이 시작하는 시점 및 종료되는 시점이 동일할 수 있다.
도 1을 참조하면, 에뮬레이터(120)는 직렬로 연결된 저항(RSEN) 및 제1 커패시터(CSEN), 그리고 저항(RSEN) 및 제1 커패시터(CSEN) 사이이 피드백 전압(VF) 노드에 연결된 제2 커패시터(CDCM)을 포함하는 불연속 모드 감지부를 수 있다. 피드백 전압 노드에서는 피드백 전압(VF)이 출력된다. 그런데 피드백 전압(VF)으로는 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 것을 감지할 수 없어, 제2 커패시터(CDCM)를 통해 용량 결합된 불연속 모드 감지 노드에서 불연속 모드 감지 전압(VDCM)을 감지하여 이를 통해 인덕터에 흐르는 전류가 0이 됨을 감지한다(zero current detection). 에뮬레이터(120)는 불연속 노드 감지 노드 및 접지 노드 사이에 연결된 제1 트랜지스터(MDCM)를 더 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(MDCM)는 게이트단에 클록 신호(CLK_DCM)를 입력받으며, 이에 따라 기 설정된 주기마다 불연속 모드 감지 노드를 접지 전압으로 방전시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에 포함되는 제어 회로(130)를 나타내는 도면이며, 도 3은 일 실시예에 따른 제어 회로의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 제어 회로(130)는 오차 정정 회로(131) 및 피드 포워드 회로(132)를 포함한다. 오차 정정 회로(131)는 출력 전압(Vout) 및 기 설정된 기준 전압(VREF)사이의 오차를 증폭시키며, 피드 포워드 회로(132)는 기준 전압(VREF), 피드백 전압(VF), 및 오차 정정 회로(131)에서 증폭된 오차를 기반으로 전력 공급부(110)를 피드 포워드 제어(feed forward control)할 수 있다.
도 3을 참조하면, 오차 정정 회로(131)는 입력되는 기준 클록 신호(CLK_REF)를 각각 출력 전압(Vout)과 기준 전압(VREF)을 기반으로 지연시키는 2개의 전압 제어 지연 라인(Voltage Controlled Delay Line, VCDL), 그리고 상기 전압 제어 지연 라인(VCDL)의 출력을 입력받아 증폭시키는 시간 증폭기(time amplifier)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, 피드 포워드 회로(132)는 상기 시간 증폭기에서 증폭된 신호를 피드백 전압(VF), 기준 전압(VREF)을 기반으로 지연시키는 전압 제어 지연 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용될 수 있는 시간 증폭기가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 시간 증폭기는 이득(gain) 증가를 위한 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용될 수 있는 전압 제어 지연 라인이 도 5에 도시되어 있다. 전압 제어 지연 라인은, MOS 커패시터 소자를 이용하여 지연(delay)을 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 제어 지연 라인은, 트랜지스터 소자의 게이트 또는 드레인을 제어하는 방식이 아닌 출력단에 연결된 MOS 커패시터 소자를 조절하는 방식을 사용할 수 있다. 이로 인해, 출력단에 연결된 소자만 두꺼운 산화물층(thick-oxide)를 갖게 되며, 따라서 제어 로직에 높은 공급 전압을 사용하거나 전압 레벨 전환을 위한 레벨 시프터(shifter) 없이도 동작이 가능할 수 있다. 또한, 지연 라인의 공급 전압을 낮출 수 있다. 따라서, 동일한 지연 이득(delay gain)을 얻기 위한 전력 소모를 낮출 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 전압 제어 지연 라인의 입력 전압당 이득(gain)을 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 전압 제어 지연 라인은 입력되는 전압에 따라 이득이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 일정한 이득을 나타내는 전압 구간을 직류-직류 변환기에서의 사용 구간으로 사용할 수 있다.
도 7 내지 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서 사용되는 신호 발생부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에 있어서 제어 회로는 피드 포워드 회로의 출력을 입력받으며, 위상 검출기를 포함하여 위상 비교를 수행하고, 비교 결과에 따라 제어 신호를 생성하는 신호 발생부를 포함할 수 있다. 또한 도 1을 참조하면, 직류-직류 변환기는 인덕터와 병렬로 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 불연속 모드 감지부에서 인덕터에 흐르는 전류가 0이 됨이 감지됨에 따라, 인덕터 전류의 링잉(ringing)을 방지하도록 제2 트랜지스터를 제어하는 클록 신호(CLK_RE)를 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기에서는 디텍션 윈도우(detection window)를 갖는 PD(Phase Detector)를 이용하여 비교기(comparator)를 구현할 수 있다. 이로 인해, 출력 전압이 일정한 주파수를 유지하도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기존의 아날로그 방식 비교기와 달리 디지털 제어 방식을 사용함으로써 디텍션 윈도우의 조절이 더 용이할 수 있다. 디텍션 윈도우에서 제어되는 비트의 초기값들은 0 또는 최대값이 아닌 중간값으로 설정될 수 있다.
도 8은 출력 신호 및 기준 신호를 비교하여 그 결과에 따라 발생되는 클록 신호들을 나타내며, 도 9는 도 7에 도시된 비교기에서 출력된 신호(PD_OUT1, PD_OUT2)에 따라 생성되는 펄스폭 변조 신호(PWM_OUT)를 나타낸다.
도 10은 도 7에 도시된 비교기로 인해 생성된 펄스 폭 변조 신호(PWM_OUT) 및 불연속 모드 감지부에서 생성된 신호(COMPout에) 따라 제어 신호를 발생하는 신호 발생부를 예시적으로 나타낸다. 불연속 모드에서, DCM_mode 신호는 하이 레벨로 유지된다. 연속 모드에서, DCM_mode 신호는 로우 레벨로 유지된다. 또한 연속 모드에서는, 인덕터 전류가 0이 되는 경우가 없기 때문에 제2 트랜지스터(MRE)는 항상 오프되어 있으며, 이를 제어하는 클록 신호(CLK_RE)도 하이 레벨로 유지된다. 또한, 연속 모드에서는 불연속 모드 감지가 불필요하기 때문에 용량 결합 방지를 위해 불연속 모드 감지 노드를 접지시켜야 한다. 따라서 제1 트랜지스터(MDCM)를 제어하는 클록 신호(CLK_DCM)이 하이 레벨로 유지될 수 있다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기의 각 노드 전압 및 인덕터 전류와 신호 발생부에 의해 발생한 신호들의 변화가 도시되어 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류-직류 변환기의 출력단에 연결된 부하에 흐르는 전류에 따른 효율을 나타내는 그래프이다. 도 12를 참조하면, 부하 전류가 낮은 상태에서 불연속 모드로 동작하는 동안 동작 효율이 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 직류-직류 변환기
110 : 전력 공급부
120 : 에뮬레이터
130 : 제어 회로

Claims (12)

  1. 입력 전압을 공급하는 전력 공급부;
    출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터;
    상기 인덕터의 양단에 연결되어 피드백 전압을 생성하는 에뮬레이터(emulator); 및
    상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로 상기 전력 공급부를 제어하는 제어 회로를 포함하며,
    상기 제어 회로는,
    상기 출력 전압 및 기 설정된 기준 전압 사이의 오차를 증폭시키는 오차 정정(error correction) 회로; 및
    상기 피드백 전압, 상기 기준 전압 및 상기 오차 정정 회로에서 증폭된 오차를 기반으로 상기 전력 공급부를 피드 포워드(feed forward) 제어하는 피드 포워드 회로를 포함하는 직류-직류 변환기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 입력 전압을 공급하며, 펄스 폭 변조 신호에 따라 입력 전압의 펄스 폭을 조절하고,
    상기 펄스 폭 변조 신호는 상기 제어 회로에 의해 상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로 생성되는 직류-직류 변환기.
  3. 삭제
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 오차 정정 회로는,
    입력되는 기준 클록 신호를 상기 출력 전압을 기반으로 지연시키는 출력 전압 제어 지연 라인;
    입력되는 기준 클록 신호를 상기 기준 전압을 기반으로 지연시키는 기준 전압 제어 지연 라인; 및
    상기 출력 전압 제어 지연 라인 및 상기 기준 전압 제어 지연 라인의 출력을 입력받는 시간 증폭기(time amplifier)를 포함하는 직류-직류 변환기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 피드 포워드 회로는,
    상기 시간 증폭기에서 증폭된 신호를 상기 피드백 전압, 및 상기 기준 전압을 기반으로 지연시키는 전압 제어 지연 라인을 포함하는 직류-직류 변환기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 피드 포워드 회로의 출력을 기반으로 상기 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 신호 발생부를 더 포함하는 직류-직류 변환기.
  7. 입력 전압을 공급하는 전력 공급부;
    출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터;
    상기 인덕터의 양단에 연결되어 피드백 전압을 생성하는 에뮬레이터(emulator); 및
    상기 출력 전압과 상기 피드백 전압을 기반으로 상기 전력 공급부를 제어하는 제어 회로를 포함하며,
    상기 피드백 전압의 리플(ripple)의 시작 시점 및 종료 시점은 상기 인덕터에 흐르는 전류의 리플의 시작 시점 및 종료 시점과 동일하고,
    상기 에뮬레이터는,
    상기 피드백 전압을 기반으로 상기 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 시점을 감지하는 불연속 모드 감지부를 더 포함하는 직류-직류 변환기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 불연속 모드 감지부는,
    상기 피드백 전압이 출력되는 노드와 용량 결합(capacitive coupling)된 불연속 모드 감지 노드; 및
    상기 불연속 모드 감지 노드와 접지 노드 사이에 연결된 트랜지스터를 포함하는 직류-직류 변환기.
  9. 입력 전압을 공급하며, 펄스 폭 변조 신호에 따라 입력 전압의 펄스 폭을 조절하는 전력 공급부;
    출력 전압이 출력되는 출력단과 상기 전력 공급부 사이에 연결된 인덕터;
    상기 인덕터와 병렬로 연결되어 피드백 전압 및 불연속 모드 감지 전압을 생성하는 에뮬레이터; 및
    상기 출력 전압, 및 상기 불연속 모드 감지 전압을 기반으로 상기 펄스 폭 변조 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 포함하며,
    상기 에뮬레이터는 직렬로 연결된 저항 및 제1 커패시터, 그리고 상기 저항 및 상기 제1 커패시터 사이의 피드백 전압 노드에 연결된 제2 커패시터를 포함하고,
    상기 피드백 전압은 상기 피드백 전압 노드에서 출력되고, 상기 불연속 모드 감지 전압은 상기 피드백 전압 노드와 상기 제2 커패시터로 용량 결합된 불연속 모드 감지 노드에서 출력되며, 상기 피드백 전압의 리플(ripple)의 시작 시점 및 종료 시점은 상기 인덕터에 흐르는 전류의 리플의 시작 시점 및 종료 시점과 동일한 직류-직류 변환기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 에뮬레이터는 상기 불연속 모드 감지 노드 및 접지 노드 사이에 연결된 제1 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 제1 트랜지스터는 기 설정된 주기마다 상기 불연속 모드 감지 노드를 접지 전압으로 방전시키는 직류-직류 변환기.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    입력되는 기준 클록 신호를 상기 출력 전압을 기반으로 지연시키는 제1 전압 제어 지연 라인;
    상기 기준 클록 신호를 기 설정된 기준 전압을 기반으로 지연시키는 제2 전압 제어 지연 라인; 및
    상기 제1 및 제2 전압 제어 지연 라인의 출력을 입력받으며, 위상 검출기(phase detector)를 포함하여 위상 비교를 수행하고, 비교 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 직류-직류 변환기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 직류-직류 변환기는 상기 인덕터와 병렬로 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 제어 회로는 불연속 모드 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 불연속 모드 제어 회로는 상기 에뮬레이터를 통해 상기 인덕터에 흐르는 전류가 0이 되는 것이 감지됨에 따라, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 링잉(ringing)을 방지하도록 상기 제2 트랜지스터를 제어하는 클록 신호를 발생시키는 직류-직류 변환기.
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