KR101852065B1 - 차지펌프의 래치업을 방지하기 위한 전원공급장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

전원공급장치 및 전원공급방법이 개시된다. 본 발명은 펄스폭변조를 이용하여 내부전원공급부의 출력신호와 선택기준전압을 비교하고, 그 결과에 따라 펄스폭을 제어한다. 상기 펄스폭에 기초하여 상기 전원공급장치에서 차지펌프로 입력되는 유입전류량을 조절함으로써 래치업을 방지하는 전원공급장치 및 방법을 제공한다.

Description

차지펌프의 래치업을 방지하기 위한 전원공급장치 및 그 방법{POWER SUPPLY APPARATUS FOR LATCH-UP FREE CHARGE PUMP AND METHOD THERE-OF}

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차지펌프를 포함하는 전원공급장치에 대한 것이다.

일반적으로 전기, 전자기기에는 기기가 동작할 수 있도록 상용교류(AC) 전원을 직류전압으로 변환해주는 직류전원공급장치가 필요하다. 이러한 직류전원공급장치로 효율이 높으면서 소형경량인 스위칭모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply; 이하 SMPS)가 주로 사용되고 있다.

SMPS로부터 공급되는 직류전원은 전자장치 내에 위치한 각 시스템부품에 인가된다. 그런데 SMPS로부터 공급되는 전원은 5V, 3.3V, 12V 등으로 제한적이기 때문에 칩셋, 메모리 등의 부품에 요구되는 전압레벨을 생성하기 위해 전자장치의 전원공급장치 내에는 SMPS로부터 공급되는 직류전압을 인가받아 적당한 직류전압레벨로 승압하는 차지펌프가 마련되어 있다.

그런데 설계 오류 및 주위온도차와 같은 환경적인 요건 등으로 인하여 전류분배가 균등하게 이루어지지 않는 경우,예를 들면 피크전류(peak current)로 인한 래치업(Latch Up) 발생시 부품이 파손될 우려가 있다.

래치업(Latch-Up)은 회로에 원하지 않은 수백 [mA] 이상의 많은 전류가 흘러 회로가 파괴되는 현상이다. 예를 들면, CMOS 구조의 디바이스에서 서로 인접한 NMOS와 PMOS 사이에 기생적으로 PNPN접합(이를 사이리스터 구조라고도 한다)이 생성되고, 사이리스터 구조에 유입전류(Inrush Current)가 흐를 수 있다. 따라서 입력 및 출력전압이 정격전압을 초과하여 내부 디바이스에 유입전류(또는 누설전류)가 흐르거나 전원단자의 전압이 정격전압을 넘어가 내부 소자가 항복상태가 되는 경우, 큰 유입전류가 흐르게 되어 디바이스가 파괴될 수 있다. 이러한 래치업을 방지하기 위해 외장 쇼트키 다이오드를 연결하여 사용하고 있는 경우가 많으며, 집적회로 내부에 내장 쇼트키 다이오드를 적용하여 사용하기도 한다.

그러나 외장 쇼트키 다이오드를 사용할 경우에는 모듈이 원가가 증가하여 가격경쟁력이 떨어질 수 있고, 내장 쇼트키 다이오드를 사용할 경우에는 칩에서 차지하는 면적 때문에 칩 사이즈 경쟁력이 떨어질 수 있다. 따라서, 외장 쇼트키 다이오드 또는 내장 쇼트키 다이오드를 사용하지 않고 래치업을 방지할 수 있는 전원공급시스템이 필요하게 되었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 차지펌프 동작이 시작되는 순간의 피크전류에 의해 발생되는 래치업(Latch Up)을 방지할 수 있는 전원공급장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치는 공급전압으로부터 스위칭 동작에 의해 제1차전압과 궤환신호를 생성하는 제1차전압생성부 및 상기 궤환신호로부터 펄스를 생성하여 상기 스위칭 동작에 이용하는 펄스생성부를 포함하는 내부전원 공급부; 상기 제1차전압을 입력받아 제2차전압을 생성하는 차지펌프; 및 상기 차지펌프와 상기 내부전원 공급부 사이에 연결되고, 비교대상 신호를 선택기준전압과 비교하여 비교결과를 반영한 펄스폭변조 제어신호로 펄스폭변조를 제어하는 유입전류 제어기를 포함한다.

상기 유입전류 제어기는 제1인에이블 신호가 인가되면 상기 제1차전압과 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항연결로부터 분압하여 비교대상 신호로 출력하는 제1샘플링부; 기준전압 선택신호에 응답하여 상기 선택기준전압을 출력하는 기준전압 생성부; 및 상기 비교대상 신호와 상기 선택기준전압을 비교하여 상기 펄스폭변조 제어신호를 출력하는 제1비교부를 포함한다.

상기 펄스생성부는 상기 펄스폭변조 제어신호와 제2인에이블 신호에 응답하여 기울기(slope)를 조절한 구형파를 생성하는 구형파 생성부; 상기 제2인에이블 신호에 응답하여 상기 비교대상 신호 또는 상기 궤환신호를 구형파 비교신호로 출력하는 구형파 비교신호 생성부; 및 상기 구형파와 상기 구형파 비교신호를 비교하여 스위칭 펄스로 출력하는 제2비교부를 포함한다.

상기 구형파 생성부는 내부기준전압과 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항들로부터 분압하여 복수의 제2기준전압을 생성하는 제2생성블럭; 상기 제2생성블럭과 구형파 출력단자 사이에 연결되어, 복수의 상기 제2기준전압들 중 제2인에이블 신호에 의해 선택된 어느 하나의 신호에 응답하여 상기 접지 전압으로부터 풀-업시켜 제1파형을 생성하는 제1파형생성부; 및 상기 제2생성블럭과 구형파 출력단자사이에 연결되어, 상기 공급전압을 상기 내부전원 공급부의 클락신호에 따라 샘플링한 폴링신호에 응답하여 상기 구형파 출력단자 전압으로부터 풀-다운시켜 제2파형을 생성하는 제2파형생성부를 포함한다.

상기 제1파형생성부는 상기 복수의 제2기준전압 중 상기 펄스폭변조 제어신호에 의해 선택된 소프트 바이어스 신호 또는 기설정된 최대바이어스 신호를 상기 제2인에이블 신호에 응답하여 바이어스 신호로 출력하는 바이어스 회로; 상기 바이어스 신호에 응답하여 상기 구형파 출력단자 전압을 풀-업(pull-up)시키는 풀-업회로; 및 상기 구형파 출력단자와 상기 접지단자에 연결되어 상기 풀-업(pull-up)되는 신호를 저장하여 제1파형을 생성하는 저장부를 포함한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스위칭 동작에 의한 내부전원 공급부와 차지펌프를 포함하는 전원공급장치의 전원공급방법은 제1인에이블 신호가 인가되면 상기 내부전원 공급부에서 생성된 상기 제1차전압으로부터 제1샘플링신호를 생성하는 단계; 기준전압 선택신호에 응답하여 공급전압 단자와 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항 연결로부터 분압한 선택기준전압을 생성하는 단계; 상기 제1샘플링신호와 상기 선택기준전압을 비교하여 펄스폭 변조 제어신호로 출력하는 단계; 타이밍 컨트롤러에서 생성되어 상기 내부전원 공급부로 인가되는 복수의 기설정된 펄스폭을 가진 펄스들 중 상기 펄스폭 변조 제어신호에 따라 선택된 펄스를 스위칭펄스로 출력하는 단계; 상기 내부전원 공급부가 상기 스위칭펄스에 따라 상기 스위칭 동작하여 상기 차지펌프에 입력되는 유입전류량을 조절하는 단계; 및 상기 차지펌프가 제2차전압을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치 및 그 방법은 차지펌프의 입력신호와 선택기준전압을 비교한 결과를 반영하여 펄스폭을 제어함으로써 차지펌프로 입력되는 유입전류를 조절하여 래치업을 방지한다. 그 결과 외장 쇼트키 다이오드를 사용하지 않아도 되므로 모듈의 원가경쟁력을 확보할 수 있고, 내장 쇼트키 다이오드도 제거가능하여 칩 사이즈 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한 차지 펌핑시의 순간 피크 전류(peak current)를 줄여 컨택(contact)에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있으며, 동시에 전원 절약 효과를 가져올 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원공급장치를 구체적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유입전류 제어기를 상세히 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 유입전류 제어기의 동작을 나타낸 전압 대 시간 그래프이다.
도 5는 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다.
도 6은 본발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.
도 8은 본발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치를 나타낸 블럭도이다.
도 10은 도 9에 도시된 전원공급장치를 구체적으로 나타낸 블럭도이다.
도 11은 도 10에 도시된 펄스생성부의 내부구성을 나타낸 블럭도이다.
도 12는 도 11에 도시된 펄스생성부의 일실시예에 따른 내부구성을 나타낸 블럭도이다.
도 13은 도 11에 도시된 펄스생성부의 다른 실시예에 따른 내부구성을 나타낸 블럭도이다.
도 14는 본발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다.
도 15는 본발명의 다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.
도 17은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급방법에 대한 흐름도이다.
도 18은 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 파형 및 인가신호 타이밍도이다.
도 19는 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 출력신호 그래프이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치를 포함한 디스플레이장치의 블럭도이다.
도 21은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전원공급장치를 포함한 디스플레이장치의 블럭도이다.
도 22는 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치를 포함한 전자장치의 블럭도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 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.

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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치를 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 전원공급장치(1000)는 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200), 유입전류 제어기(300) 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다.

내부전원 공급부(100)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 인가되는 클락(SMPS_CK)과 펄스에 응답하여 스위칭 동작을 함으로써 펄스의 폭(width)에 따라 유입전류의 흐름이 제어되는 장치이다. 내부전원 공급부(100)는 공급전압(VDD)을 입력으로 하여 제1차전압을 생성한다. 이때 생성되는 제1차전압은 고전압(Positive Voltage) 및 부전압(Negative Voltage)을 포함한다. 설명의 편의를 위하여 제1차고전압을 VSP, 제1차부전압을 VSN이라고 하자. 본 발명에서 이용되는 내부전원 공급부(100)는 스위칭모드 전원공급부(Switching Mode Power Supply ; SMPS라고 한다)를 예로 들어 설명하나 실시예에 따라 펄스폭 변조방식을 이용한 경우로 다양하게 구현될 수 있다.

차지펌프(charge pump, 200)는 타이밍 컨트롤러(400)에서 인가되는 클락신호(CP_CK)에 응답하여 충전단계(또는 충전동작)와 방전단계(또는 방전동작)을 반복적으로 수행함으로써 제1차전압을 승압하여 제2차전압을 출력한다. 이때 생성되는 제2차전압은 고전압(Positive Voltage) 및 부전압(Negative Voltage)을 포함한다. 설명의 편의를 위하여 생성되는 제2차고전압을 VGH, 제2차부전압을 VGL이라고 하자. 상기 차지펌프는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

유입전류 제어기(300)는 내부전원 공급부(100)에서 출력되어 차지펌프(200)로 입력되는 제1차전압(VSP)을 입력받고, 선택기준전압(VREF_SEL)과 비교하여 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 인가한다.

타이밍 컨트롤러(400)는 펄스폭을 달리하는 기설정된 복수의 펄스를 내부전원 공급부(100)로 인가하는데, 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 응답하여 상기 복수의 펄스(Pul1,Pul2) 중 어느 하나가 내부전원 공급부에 스위칭 펄스(LSW)로 이용되어 차지펌프(100)에 입력되는 유입전류량을 조절한다.

도 2는 도 1에 도시된 전원공급장치를 구체적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 전원공급장치(1000)은 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200), 유입전류 제어기(300), 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 1과의 차이점을 위주로 설명한다.

내부전원 공급부(100)는 제1차전압생성부(150) 및 펄스생성부(500)를 포함하고, 제1차전압생성부(150)는 제1스위칭소자(101), 인덕터(102) 및 부하회로(103)를 포함한다.

내부전원 공급부(100)는 다음과 같이 동작한다. 펄스생성부(500)에서 발행된 스위칭 펄스(LSW)는 제1스위칭소자(101)의 제어단자에 인가된다. 제1스위칭소자(101)가 온(ON)되면 공급전압(VDD)으로부터 인덕터(102)로 에너지가 축적된다. 제1스위칭소자(101)가 오프(OFF)되면 인덕터(102)에 축적되었던 에너지가 부하(103)에 방출된다. 이러한 동작이 일정한 주기를 가지고 반복되면 제1차전압(VSP 및 VSN)이 생성된다. 또한 상기 제1차전압을 분압한 궤환신호(FB_VM)를 펄스생성부(500)로 인가하여 스위칭 펄스(LSW)를 생성하는데 반영시킨다.

유입전류 제어기(300)는 샘플링부(310), 기준전압 생성부(320) 및 비교부(350)를 포함한다.

유입전류 제어기(300)에 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되지 않을 때에는 펄스생성부(500)는 제1차전압생성부(150)에 연결된 궤환신호(FB_VM)를 기초로 기설정된 임의의 스위칭펄스(LSW)를 제1차전압생성부(150)에 인가한다. 그러나 유입전류 제어기(300)에 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면, 유입전류 제어기(300)는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)를 생성한다. 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 펄스폭이 각각 다르게 기설정된 제1펄스(Pul1) 및 제2펄스(Pul2) 중 어느 하나를 선택하여 상기 펄스생성부(500)로 인가시킨다. 상기 펄스생성부(500)로 인가된 상기 펄스는 펄스폭변조를 통해 차지펌프(200)에 공급되는 유입전류량을 조절하기 위한 스위칭 펄스(LSW)로 생성된다.

차지펌프(charge pump, 200)는 내부전원 공급부(100)에서 상기 제어된 펄스에 의해 제어된 제1차전압(VSP 및 VSN)을 승압하여 제2차전압(VGH 및 VGL)을 출력한다. 이때 차지펌프(200)는 상기 스위칭펄스(LSW)에 의해 제1차전압이 기설정된 최대 출력에 도달하기 전에 동작 인에이블 되어 제2차전압을 생성한다. 이하 유입전류 제어기(300)의 구성 및 동작에 대해서는 도 3에서 보다 상세히 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 유입전류 제어기(300)를 상세히 도시한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 유입전류 제어기(300)는 제1샘플링부(310), 기준전압 생성부(320) 및 제1비교부(350)를 포함한다.

제1샘플링부(310)는 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면 상기 제1차전압과 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항들로부터 분압하여 비교대상 신호(S_VSP)로 출력한다. 제1샘플링부(310)는 제1차전압 출력단자(VSP 또는 VSN)와 접지단자(GND) 사이에 연결되고, 제2스위칭소자(311) 및 복수의 저항을 포함한다. 샘플링부(310)는 제1인에이블 신호(REF_EN)가 제2스위칭소자(311)의 제어단자에 인가되면, 내부전원 공급부(100)에서 출력되어 차지펌프회로(200)로 입력되는 제1차전압을 분압(divide)하여 비교대상 신호(S_VSP)를 출력한다.

이때 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 입력되는 제1차전압(VSP)을 그대로 비교대상 신호로 쓸 수도 있고, 비교하는 선택기준전압(VREF_SEL) 레벨에 상응하여 분압(divide)하여 쓸 수도 있다.

기준전압 생성부(320)는 기준전압 선택신호(SEL)에 응답하여 선택기준전압(VREF_SEL)을 출력한다. 기준전압 생성부(320)는 제1차전압을 검출하기 위한 복수의 제1기준전압(VREF_SEL_n)을 생성하고, 제1생성블럭(330)과 선택블럭(340)을 포함한다.

제1생성블럭(330)은 공급전압(VDD) 단자와 접지단자(GND) 사이에 연결된 복수의 저항연결로부터 분압하여 복수의 제1기준전압(VREF_SEL_n)들을 생성한다. 예를 들어 목표가 되는 기준치를 2가지 경우로 설정하였다고 가정하면, 제1생성블럭은 제1 목표 기준치를 가진 기준전압1(VREF_SEL1)과 제2목표 기준치를 가진 기준전압2(VREF_SEL2)을 생성한다. 이때 상기 목표 기준치는 실시예에 따라 둘 이상으로 다양하게 설정할 수 있다.

선택블럭(340)은 기준전압 선택신호(SEL)에 응답하여 복수의 제1기준전압(VREF_SEL_n)들 중 어느 하나를 상기 선택기준전압(VREF_SEL)으로 출력하고, 각각의 상기 기준전압 출력단자에 연결된 복수의 스위칭소자(SEL_SW1,SEL_SW2)를 포함한다. 스위칭소자(SEL_SW)는 생성블럭(330)에서 생성된 제1기준전압이 둘 이상인 경우, 기준전압 선택신호(SEL)에 상응하여 어느 하나의 선택기준전압(VREF_SEL)을 출력한다. 상기 예에서 기준전압 선택신호(SEL)는 기준전압1(VREF_SEL1) 또는 기준전압2(VREF_SEL2)를 선택하여 선택기준전압(VREF_SEL)으로 출력한다. 상기 스위칭 소자(SEL_SW)는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

제1비교부(350)는 비교기를 포함한다. 제1비교부(350)는 샘플링된 신호(S_VSP)와 상기 선택기준전압(VREF_SEL)을 입력받아 비교한다. 제1비교부(350)는 비교대상 신호(S_VSP)와 선택기준전압(VREF_SEL)보다 낮은 경우 로우(Low)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다. 그러나 비교대상 신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 높은 경우, 제1비교부(350)는 하이(High)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다.

도 4는 도 2에 도시된 유입전류 제어기(300)의 동작을 나타낸 전압시간 그래프이다.

예컨대, 도 4에서 제1비교부(350)는 비교대상 신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 낮은 경우 로우(Low)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다. 한편 제1비교부(350)는 비교대상 신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 높은 경우 하이(High)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다.

예를 들어 제1기준전압(VREF_SEL1)이 선택기준전압(VREF_SEL)으로 제1비교부(350)에 입력되면, 제1비교부(350)는 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1)를 출력한다. 한편 제2기준전압(VREF_SEL2)이 선택기준전압(VREF_SEL)으로 제1비교부(350)에 입력되면, 제1비교부(350)는 제2펄스폭변조 제어신호(Pul_CON2)를 출력한다. 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1 또는 Pul_CON2)는 내부전원 공급부(100) 내의 펄스폭변조 제어부(500)로 인가된다. 이때 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 기준전압 선택신호(SEL)에 따라 결정된다.

펄스폭변조 제어부(500)는 수신된 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 하이(High)이면 제1펄스(Pul1)를 펄스생성부(500)로 인가한다. 그러나 수신된 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 로우(Low)이면 제1펄스(Pul1)와 다른 펄스폭을 가진 제2펄스(Pul2)를 펄스생성부(500)로 인가한다.

그 결과 제1펄스(Pul1) 또는 제2펄스(Pul2)의 소프트펄스 구간에서 내부전원 공급부(100)의 제1차전압(VSP 및 VSN)이 서서히 생성되고, 피크전류(peak current)를 방지하기 위해 소프트펄스구간의 앞단에서 차지펌프에 클락신호(CP_Sig)가 인가된다. 클락신호(CP_Sig)가 인가되어 동작인에이블되면 차지펌프(200)에 유입전류(Inrush Current)가 서서히 입력되고, 래치업이 방지되어 정상적으로 전압변환되어 제2차전압(VGH 및 VGL)을 생성한다. 이때 소프트 펄스(soft pulse)라 함은 기설정된 범위내 최대펄스폭(Max_width)보다 작은 펄스폭을 가지는 경우를 말한다. 즉, 내부전원 공급부(100)에서 제1차전압(VSP 및 VSN)이 생성되고 차지펌프(200)에서 제2차전압(VGH 및 VGL)이 생성될 때, 제1차전압이 생성되기 시작하는 시점부터 제2차전압이 안정화될 때까지의 시점이다.

상술한 펄스폭변조 제어에 기초하여 유입전류를 제어하는 동작은 도 5에서 상세히 설명된다.

도 5는 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다.

도 5에서 내부전원 공급부(100)와 차지펌프(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 발생된 각각 다른 주파수의 클락(SMPS_CK, CP_CK)을 인가받는다.

먼저 유입전류 제어기(300)는 인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면 내부전원 공급부(100)에서 출력되는 제1차전압(VSP)을 분기하여 샘플링(Sampling)하고, 선택기준전압(VREF_SEL)과 비교대상 신호(S_VSP)의 레벨을 비교한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 기설정되어 펄스폭을 달리하는 제1펄스(Pul1, 예를 들어 소프트 펄스폭 PW1, 최대펄스폭 PW_Max)과 제2펄스(Pul2, 예를 들어 소프트 펄스폭 PW2, 최대펄스폭 PW_Max)을 생성한다. 타이밍 컨트롤러(400)가 내부전원 공급부(100)로 상기 제1펄스(Pul1)와 제2펄스(Pul2)를 각각 인가하면, 펄스생성부(500)는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 기초하여 상기 제1펄스(Pul1) 또는 제2펄스(Pul2)를 선택하여 제1스위칭소자(101)의 제어단자로 인가한다. 그 결과 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 내부전원 공급부(100) 내 스위칭동작을 제어함으로써, 소프트펄스에서 내부전원 공급부(100)의 제1차전압(VSP,VSN)이 생성되는 도중에 차지펌프(200)가 인에이블되어 동작(Charge Pump Operation Period)한다. 즉, 내부전원 공급부(100) 내에서 최대펄스폭(PW_Max)을 가진 펄스(LSW)가 제1스위칭소자(101)의 제어단자에 인가되기 전에 차지펌프(200)를 동작시키고, 유입전류의 양도 서서히 증가하기 때문에, 차지펌프(200)에 순간적으로 많은 양의 전류가 유입되지 않아 래치업(Latch Up)이 방지된다.

이때 목표 기준치를 가진 기준전압이 둘(VREF_SEL1, VREF_SEL2)인 경우 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1,Pul_CON2)는 각각의 기준전압(VREF)에 상응하여 생성될 수 있다. 이에 따라 차지펌프 동작을 위한 인에이블 신호(CP_Sig)도 각각 CP Sig1 또는 CP Sig2로 달라진다. 다만 펄스폭, 기준전압의 갯수, 기준전압의 레벨이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 실시예에 따라 더 다양하게 구현될 수 있다.

도 6은 본발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 전원공급장치(1100)는 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200), 유입전류 제어기(300'), 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

유입전류 제어기(300')는 도 2와 달리 제1차전압 중 부전압(VSN)을 입력신호로 사용할 수도 있다. 즉, 유입전류 제어기(300')에 인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면, 내부전원 공급부(100)에서 발생된 제1차전압의 부전압(VSN)을 입력신호로 하여 샘플링(S_VSN)하고, 선택기준전압(VREF_SEL)과 비교한다. 그 비교결과를 내부전원 공급부(100)의 펄스생성부(500)로 인가하여 차지펌프(200)에서의 유입전류량을 제어할 수 있다. 이때 유입전류 제어기(300')의 동작은 도 3에 도시된 원리와 동일하다.

도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.

도 7을 참조하면, 전원공급장치(1200)는 내부전원 공급부(100), 차지펌프회로(200), 유입전류 제어기(500), 및 타이밍 컨트롤러(400')를 포함한다. 설명의 편의를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

유입전류 제어기(500)는 비교대상 신호(S_VSP)와 선택기준전압(VREF_SEL)을 비교하여 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)를 생성한다. 유입전류 제어기(500)의 동작은 도 3에 도시된 원리와 동일하다. 다만, 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 도 1 내지 도 3의 실시예처럼 펄스생성부(500)로 인가되는 것이 아니라, 타이밍 컨트롤러(400')로 인가된다.

즉, 타이밍 컨트롤러(400')는 둘 이상의 기 설정된 펄스폭에 대한 정보를 저장하고 있다가 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 인가되면 이에 상응하는 펄스폭을 가진 펄스(Pul)를 내부전원 공급부(400)로 내보낸다.

그 결과 상기 펄스(Pul)는 펄스생성부(500)를 거친 스위칭펄스(LSW)로 내부전원 공급부(100)에 인가되면서 제1차전압(VSP 및 VSN)이 서서히 형성되고, 상기 스위칭펄스(LSW)의 소프트 펄스 구간 앞 단에서 차지펌프(200)에 차지펌프 인에이블 신호(CP_Sig)가 인가된다. 이후 차지펌프(200)에 유입전류가 서서히 입력되고, 래치업이 방지되어 정상적으로 부스트업 동작하여 제2차전압을 생성한다.

도 8은 본발명의 또 다른 일실시예에 따른 전원공급방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 공급전압(VDD)이 입력되면, 펄스폭변조를 이용한 내부전원 공급부(100)는 이를 승압된 제1차전압(VSP)으로 생성한다. 상기 제1차전압(VSP)은 차지펌프(200)를 거쳐 보다 높은 고전압, 제2차전압(VGH)으로 생성된다. 이 때 부전압은 상기 과정에서 부차적으로 생성된다.(GND,VSN 또는 VGL). 상기 펄스폭변조를 이용한 내부전원 공급부(100)는 스위칭모드 전원공급장치(SMPS)일 수 있으나 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 또한 차지펌프(200)도 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

이때 제1차전압이 펄스폭변조를 이용한 내부전원 공급부(100)에서 생성되어 차지펌프(200)로 입력될 때 이를 분기한다(S10). 분기된 제1차전압은 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면 샘플링된다(S11). 이때 샘플링 단계는 입력되는 제1차전압을 그대로 샘플링할 수도 있고, 선택기준전압(VREF_SEL)에 상응하여 분압(divide)을 통해 전압 변환하여 샘플링할 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 또한 상기 제1차전압은 고전압(VSP) 또는 부전압(VSN)을 이용할 수 있다.

공급전압에서 적어도 하나의 제1기준전압(VREF_SEL_n)을 생성하고(S12), 기준전압 선택신호(SEL)에 따라 상기 제1기준전압(VREF_SEL_n) 중 어느 하나를 선택기준전압(VREF_SEL)으로 출력한다(S13).

비교대상 신호(S_VSP 또는 S_VSN)와 선택기준전압(VREF_SEL)의 레벨을 각각 비교하여, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)를 출력한다. 만약 상기 샘플링된 비교대상 신호(S_VSP 또는 S_VSN)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 낮은 레벨을 갖는 경우 로우(LOW)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력하고, 비교대상 신호(S_VSP 또는 S_VSN)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 높은 레벨을 갖는 경우 하이(HIGH)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다(S14).

펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 따라 내부전원공급장치(100)는 펄스폭을 제어한다(S15). 펄스폭 제어는 일실시예에서, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 로우(Low)인 경우, 타이밍 컨트롤러(400)에서 발생된 제1펄스(Pul1)를 선택하고, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 하이(High)인 경우, 타이밍 컨트롤러(400)에서 발생된 제2펄스(Pul2)를 선택할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 로우(Low)인 경우, 타이밍 컨트롤러(400')에서 기설정된 제1펄스(Pul1)를 선택하여 내부전원 공급부(100)로 인가하고, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 하이(High)인 경우, 타이밍 컨트롤러(400')에서 기설정된 제2펄스(Pul2)를 선택하여 내부전원 공급부(100)로 인가할 수 있다.

상술한 각각의 실시예에서 출력된 스위칭펄스(LSW)에 의해 차지 펌프(200)에는 유입전류량이 조절된다(S16). 즉, 차지펌프(200)에 차지펌프 인에이블 신호(CP_Sig)가 소프트펄스 구간의 앞단부터 인가되어, 유입전류량이 서서히 늘어나서 피크전류에 의한 래치업없이 제2차전압(VGH 및 VGL)을 생성할 수 있다(S17).

도 9는 본발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치를 나타낸 블럭도이다.

도 9를 참조하면, 전원공급장치(2000)는 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200), 유입전류 제어기(300) 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

내부전원 공급부(100)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 인가되는 클락(SMPS_CK)에 응답하여 스위칭 동작을 함으로써 펄스의 폭(width)에 따라 유입전류의 흐름이 제어되는 장치이다. 내부전원 공급부(100)는 제1차전압생성부(150) 및 펄스생성부(500)를 포함한다.

제1차전압생성부는(150)는 공급전압(VDD)을 입력으로 하여 제1차전압(VSP, VSN) 및 궤환신호(FB_VM)를 생성한다. 이때 생성되는 제1차전압은 고전압(Positive Voltage) 및 부전압(Negative Voltage)을 포함한다. 펄스생성부(500)는 궤환신호(FB_VM) 및 내부전원 공급부 클락신호(SMPS_CK)를 입력받아 스위칭 펄스(LSW)를 생성하여 다시 제1차전압생성부(150)로 인가한다.

유입전류 제어기(300)는 내부전원 공급부(100)에서 출력되어 차지펌프(200)로 입력되는 제1차전압(VSP) 및 제1인에이블 신호(RER_EN)를 입력받아 선택기준전압(VREF_SEL)과 비교하여 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON) 및 비교대상 신호(S_VSP)를 출력하여 내부전원 공급부(100)로 인가한다. 이때 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 구형파의 기울기와 관련된 소프트 바이어스 신호(Sig1)를 선택하는 신호로서 펄스생성부(500)에 인가되어 펄스의 폭을 조절한다.

차지펌프(charge pump, 200)는 내부전원 공급부(100)에서 상기 제어된 펄스에 의해 제어된 제1차전압(VSP 및 VSN)을 승압하여 제2차전압(VGH 및 VGL)을 출력한다. 이때 차지펌프(200)는 상기 스위칭펄스(LSW)에 의해 제1차전압이 기설정된 최대 출력에 도달하기 전에 동작 인에이블 되어 제2차전압을 생성한다.

도 10는 도 9에 도시된 전원공급장치를 구체적으로 나타낸 블럭도이다.

도 10를 참조하면, 전원공급장치(2000)은 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200), 유입전류 제어기(300) 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 9과의 차이점을 위주로 설명한다.

내부전원 공급부(100)는 제1차전압생성부(150) 및 펄스생성부(500)를 포함한다. 제1차전압생성부(150)는 제1스위칭소자(101), 인덕터(102), 및 부하회로(103)를 포함한다. 내부전원 공급부(100)는 다음과 같이 동작한다. 펄스생성부(500)에서 발행된 스위칭 펄스(LSW)는 제1스위칭소자(101)의 제어단자에 인가된다. 제1스위칭소자(101)가 온(ON)되면 공급전압(VDD)으로부터 인덕터(102)로 에너지가 축적된다. 제1스위칭소자(101)가 오프(OFF)되면 인덕터(102)에 축적되었던 에너지가 부하(103)에 방출된다. 이러한 동작이 일정한 주기를 가지고 반복되면(LSW) 제1차전압인 VSP 및 VSN이 생성된다. 또한 상기 제1차전압을 분압한 궤환신호(FB_VM)를 펄스생성부(500)로 인가하여 스위칭 펄스(LSW)를 생성하는데 반영시킨다.

유입전류 제어기(300)는 샘플링부(310), 기준전압 생성부(320) 및 제1비교부(350)를 포함한다.

유입전류 제어기(300)에 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되지 않을 때에는 내부전원 공급부의 펄스생성부(500)는 제1차전압생성부(150)에 연결된 궤환신호(FB_VM)를 기초로 기설정된 임의의 스위칭펄스(LSW)를 제1차전압생성부(150)에 인가한다. 그러나 유입전류 제어기(300)에 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면, 유입전류 제어기(300)는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)를 생성한다. 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 구형파의 기울기와 관련된 소프트 바이어스 신호(Sig1)를 선택하는 신호로서 펄스생성부(500)에 인가되어 펄스의 폭을 조절한다. 소프트 바이어스 신호(Sig1)는 제2기준전압신호(VREF_1_SELECTION 또는 VREF_2_SELECTION)에 기초한 신호이다.

펄스생성부(500)는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation)를 통해 차지펌프(200)에 공급되는 유입전류량을 조절하기 위한 스위칭 펄스(LSW)를 생성한다. 이하 펄스생성부(500)의 동작원리는 도 11에서 상세히 설명하기로 한다.

도 11은 도 10에 도시된 펄스생성부의 내부구성을 나타낸 블럭도이다.

도 11을 참조하면, 펄스생성기(500)는 구형파 생성부(SAW Generator, 550), 구형파 비교신호 생성부(MUX,560) 및 제2비교부(502)를 포함한다.

구형파 생성부(SAW Generator, 550)는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)와 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 응답하여 기울기(slope)를 조절한 구형파(SAW_PULSE)를 생성한다. 이때 구형파 생성에는 내부전원 공급부의 클락신호(SMPS_CK), 내부기준전압(VREF_SMPS) 및 공급전압(VDD)가 이용될 수 있다.

구형파 비교신호 생성부(MUX,560)는 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 응답하여 비교대상 신호(S_VSP) 또는 궤환신호(FB_VM)를 구형파 비교신호(COMP_REF)로 출력한다.

제2비교부(502)는 비반전단자(+)에 구형파(SAW_PULSE)를, 반전단자(-)에 구형파 비교신호(COMP_REF)를 입력받아 비교한 후 그 결과(COMP_OUT)를 스위칭펄스(LSW)로 출력한다.

이때 제2비교부(502)는 실시예에 따라 인버터(501)를 더 포함할 수 있다. 인버터(501)는 제1차전압생성부(150)의 스위칭에 적합하도록 제2비교부(502)의 결과(COMP_OUT)를 반전시켜 스위칭펄스(LSW)로 출력한다.

이하 펄스생성부(500)의 구성 및 동작원리는 도 12 내지 도 15에서 상세히 설명하기로 한다.

도 12는 도 11에 도시된 펄스생성부의 일실시예에 따른 내부구성을 나타낸 블럭도이다.

도 12을 참조하면, 펄스생성부(500)는 구형파 생성부(SAW Generator, 550), 구형파 비교신호 생성부(560) 및 제2비교부(502)를 포함한다.

구형파 생성부(SAW Generator, 550)는 제2생성블럭(510), 제1파형생성부(520) 및 제2파형생성부(530)를 포함한다.

제2생성블럭(510)은 내부기준전압(VREF_SMPS)와 접지단자(GND)사이에 연결된 복수의 저항들로부터 분압하여 복수의 제2기준전압을 생성한다. 이때 제2기준전압은 소프트 바이어스 신호(Sig1)의 기초신호(VREF1 또는 VREF2), 최대바이어스 신호(Sig2) 또는 구형파 리셋기준(SAW_CMP_CMP)일 수 있다.

제1파형생성부(520)는 바이어스 선택회로(522), 풀-업회로(524) 및 저장부(525)를 포함한다. 제1파형생성부(520)는 제2생성블럭(510)과 구형파 출력단자(551) 사이에 연결되어, 복수의 상기 제2기준전압들 중 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 의해 선택된 어느 하나를 구형파 기초신호(SAW_REF)로 하고, 구형파 기초신호(SAW_REF)에 따른 바이어스 신호(BIAS)에 응답하여 상기 접지 전압으로부터 풀-업(pull-up)시켜 제1파형(Rising)을 생성한다.

바이어스 선택회로(522)는 복수의 제2기준전압 중 상기 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 의해 선택된 소프트 바이어스 신호(Sig1) 또는 기설정된 최대바이어스 신호(Sig2)를 상기 제2인에이블 신호(MAX_PUSEL_EN)에 응답하여 구형파 기초신호(SAW_REF)로 출력한다.

예를 들면 제2인에이블 신호(MAX_PUSEL_EN)가 로우(LOW)일 때(최대 펄스폭이 인에이블되지 않을 때)에는 소프트 바이어스 신호(Sig1)를 구형파 기초신호(SAW_REF)로 출력하고, 하이(High)일 때(최대 펄스폭이 인에이블 될 때)에는 최대바이어스 신호(Sig2)를 구형파 기초신호(SAW_REF)로 출력한다. 이때 소프트 바이어스 신호(Sig1)는 제2생성블럭(510)에서 생성된 복수의 제2기준전압(VREF1 및 VREF2) 중 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 의해 선택된 신호이다. 최대바이어스 신호(Sig2)는 제2생성블럭(510)에서 생성된 복수의 제2기준전압(VREF1 및 VREF2) 중 기설정된 어느 하나일 수 있다.

바이어스 선택회로(522)는 바이어스 신호(BIAS)의 안정된 출력을 위하여 안정화 회로(523)를 더 포함할 수 있다. 안정화 회로(523)는 구형파 기초신호(SAW_REF)를 바이어스 신호(BIAS)로 출력하는 버퍼일 수 있으나 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

풀-업회로(524)는 공급전압(VDD) 단자와 구형파 출력단자(x) 사이에 연결되고, 상기 바이어스 신호(BIAS)에 응답하여 상기 구형파 출력단자(x) 전압을 풀-업(pull-up)시킨다. 풀-업회로(524)는 스위칭소자로서 PMOS일 수 있으나 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

저장부(525)는 구형파 출력단자(x)와 접지단자(GND) 사이에 연결되어 상기 풀-업(pull-up)되는 신호를 저장하여 제1파형을 생성한다. 생성된 제1파형은 구형파의 라이징(Rising) 파형일 수 있다.

제2파형생성부(530)는 제2샘플링부 및 풀-다운회로(533)를 포함한다.

제2샘플링부는 비교기(531) 및 래치회로(532)을 포함한다. 제2샘플링부는 공급전압(VDD)단자와 구형파 출력단자(x) 사이에 연결되어, 래치회로(532)를 리셋(reset)시킨 후 상기 공급전압을 상기 내부전원 공급부의 클락신호(SMPS_CK)에 따라 샘플링한 폴링신호(f_SAW)를 출력한다. 이때 래치회로(532)는 비교기(531)를 더 포함하여 구형파 출력단자(x)에서 궤환된 구형파(SAW PULSE)와 기설정된 구형파리셋기준(SAW_CMP_REF)을 비교하여 리셋신호를 생성한다.

풀-다운회로(533)는 구형파 출력단자(x)와 접지단자(GND) 사이에 연결되고, 폴링신호(f_SAW)에 응답하여 상기 구형파 출력단자(x) 전압을 풀-다운(pull-up)시킨다. 풀-업회로(524)는 스위칭소자로서 NMOS일 수 있으나 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

구형파 비교신호 생성부(560)는 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 응답하여 소프트펄스구간(제2인에이블 신호가 인에이블되지 않는 구간, MAX_PULSE_EN가 로우(LOW)인 때)에서는 상기 비교대상 신호(S-VSP)를 상기 구형파 비교신호로 출력하고, 최대펄스구간(제2인에이블 신호가 인에이블되는 구간, MAX_PULSE_EN가 하이(High)인 때)에서는 상기 궤환신호(FB_VM)를 상기 구형파 비교신호(COMP_REF)로 출력한다.

제2비교부(502)는 비반전단자(+)에 구형파(SAW_PULSE)를, 반전단자(-)에 구형파 비교신호(COMP_REF)를 입력받아 비교한 후 그 결과(COMP_OUT)를 스위칭펄스(LSW)로 출력한다.

이때 제2비교부(502)는 실시예에 따라 인버터(501)를 더 포함할 수 있다. 인버터(501)는 제1차전압생성부(150)의 스위칭에 적합하도록 제2비교부(502)의 결과(COMP_OUT)를 반전시켜 스위칭펄스(LSW)로 출력한다.

그 결과 소프트 바이어스 신호(Sig1)가 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 응답하여 선택되면, 이에 상응하여 구형파의 기울기를 결정하는 바이어스 신호(BIAS)가 출력된다.

예를 들어, 바이어스 신호(BIAS)신호가 높을수록 제1파형의 기울기가 커진다. 제1파형의 기울기가 커지면, 구형파(SAW_PULSE)가 구형파 비교신호(COMP_REF)와 비교된 후 출력되는 비교결과신호(COMP_OUT)는 펄스폭이 더 커진다. 그 결과, 스위칭펄스(LSW)는 비교결과신호(COMP_OUT)가 반전되어 펄스폭이 더 작아지게 된다. 반대로, 바이어스 신호(BIAS)는 레벨이 낮을수록 제1파형의 기울기가 작아진다. 제1파형의 기울기가 작아지면, 구형파(SAW_PULSE)가 구형파 비교신호(COMP_REF)와 비교된 후 출력되는 비교결과신호(COMP_OUT)는 펄스폭이 더 작아진다. 결국 스위칭펄스(LSW)는 비교결과신호가 반전되어 펄스폭이 더 커지게 된다.

펄스생성부(500)는 상기와 같은 원리로 펄스폭변조를 제어하여 내부전원 공급부의 제1스위칭소자(101)에 인가되는 스위칭펄스(LSW)를 생성한다. 상기 스위칭펄스(LSW)에 의하여 내부전원 공급부(100)에서 차지펌프(200)로 유입되는 유입전류량이 제어되고, 그 결과 순간 피크 전류(peak current)를 줄여 래치업이 방지된다.

도 13은 도 11에 도시된 펄스생성부의 다른 실시예에 따른 내부구성을 나타낸 블럭도이다.

도 13을 참조하면, 펄스생성부(500)는 구형파 생성부(SAW Generator, 550), 구형파 비교신호 생성부(MUX,560) 및 제2비교부(502)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 12와의 차이점을 위주로 설명한다.

제1파형생성부(520)는 바이어스 선택회로(522), 풀-업회로(524) 및 저장부(525)를 포함한다. 제1파형생성부(520)는 제2생성블럭(510)과 구형파 출력단자(551) 사이에 연결되어, 복수의 상기 제2기준전압들 중 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 의해 선택된 어느 하나의 신호에 응답하여 상기 접지 전압으로부터 풀-업(pull-up)시켜 제1파형(Rising)을 생성한다.

바이어스 선택회로(522)는 소프트 바이어스 신호(Sig1) 또는 최대바이어스 신호(Sig2)를 상기 제2인에이블 신호(MAX_PUSEL_EN)에 응답하여 바이어스 신호(BIAS)로 출력한다. 이때 소프트 바이어스 신호(Sig1)는 제2생성블럭(510)에서 생성된 복수의 제2기준전압(VREF1 및 VREF2) 중 제1회로(521)에서 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 의해 선택된 신호이다.

도 13에 도시된 제1파형생성부(520)는 도 12에 도시된 바와 달리, 최대바이어스 신호(Sig2)를 생성하는 제2회로(540)를 더 포함한다.

제2회로(540)는 제2생성블럭(510)에서 생성된 복수의 제2기준전압 중 레벨선택신호(REF_SEL)에 의해 선택된 최대바이어스 신호(Sig2)를 출력한다. 이때 레벨선택신호(REF_SEL)는 N(이때 N은 2이상의 자연수) 비트(bit)로 이루어진 신호로서, 제2생성블럭의 전체전압을 N개로 나눈 각각의 전압으로 생성하여 상기 복수의 전압 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제2회로(540)는 디코더(541) 및 레벨쉬프터(542)를 포함할 수 있으나 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

바이어스 선택회로(522)는 바이어스 신호(BIAS)의 안정된 출력을 위하여 안정화 회로(523)를 더 포함할 수 있다. 안정화 회로(523)는 버퍼를 포함한다.

그 결과 최대바이어스 신호(Sig2)는 제1차전압(VSP) 또는 전원공급장치(2000)의 특성에 따라 보다 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 동작에 따라 다양하게 변화할 수 있는 열,온도 등의 물리적인 환경조건에 따라 제2회로(540) 및 이를 포함한 펄스생성부(500)는 구형파의 기울기를 조절하여 최대펄스폭(MAX_PULSE Width)를 재설정할 수 있는 이점이 있다.

도 14는 본발명의 다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다. 설명의 편의를 위하여 VREF1은 VREF2보다 큰 전압을 갖는다고 가정하자.

먼저 도 14(a)를 참조하면, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 구형파 기초신호(SAW_REF)를 VREF1으로 선택한 경우의 각각의 동작 신호타이밍도이다.

제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)가 로우(LOW)여서 소프트펄스구간인 경우 제1회로(521)는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON) 로우(LOW)가 인가될 때 VREF1을 선택한다. VREF1는 구형파 기초신호(SAW_REF)로서 안정화회로(523)를 거쳐 바이어스 신호(BIAS)로 생성된다. 내부전원 공급부(100)의 클락신호(SMPS_CK)에 따라 공급전압(VDD)이 래치회로(532)에서 샘플링되어 폴링신호(f_SAW)를 생성한다. 상기 바이어스 신호(BIAS)에 응답하여 풀-업회로(524) 및 저장부(525)는 제1파형(rising)을 생성하고, 상기 폴링신호(f_SAW)에 응답하여 풀-다운회로(533)가 제2파형(falling)을 생성하여 VREF1에 기초한 제1구형파(SAW_PULSE)가 생성된다. 상기 제1구형파(SAW_PULSE@VREF1)는 비반전단자(+)에, 제1구형파 비교신호(COMP_REF)는 반전단자(-)에 인가되어 제2비교부(502)에서 구형파 비교신호(COM_REF)와 비교된 후 제1비교결과신호(COMP_OUT1)를 출력한다. 즉, 제1구형파(SAW_PULSE)가 구형파 비교신호(COM_REF)보다 크면 하이(High), 제1구형파(SAW_PULSE)가 구형파 비교신호(COM_REF)보다 작으면 로우(LOW)를 제1비교결과신호(COMP_OUT1)로 출력하고, 제1비교결과신호(COMP_OUT1)는 인버터(501)를 거쳐 반전되어 제1스위칭펄스(LSW1)가 된다.

도 14(b)를 참조하면, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)가 구형파 기초신호(SAW_REF)를 VREF2으로 선택한 경우의 각각의 동작 신호타이밍도이다.

도 14(b)의 경우에도 도 14(a)와 같은 원리로 구형파(SAW_PULSE@VREF2)가 생성된다. 다만, VREF1보다 낮은 전압을 가지므로, 제2구형파(SAW_PULSE@VREF2)의 기울기가 제1 구형파(SAW_PULSE@VREF1)보다 더 완만하다. 제2구형파(SAW_PULSE@VREF2)에 기초하여 제2비교결과신호(COMP_OUT2) 및 제2스위칭펄스(LSW2)가 생성된다.

도 14(c)를 참조하면, 구형파 기초신호(SAW_REF)가 VREF1, VREF2으로 선택한 경우에 각각의 동작신호를 비교한 신호타이밍도이다.

먼저 구형파 기초신호(SAW_REF)를 비교하면 VREF1이 VREF2보다 크므로, 제1구형파의 기울기가 제2구형파의 기울기보다 크다. 상기 제1구형파 또는 제2구형파를 구형파 비교신호(COM_REF)와 비교하여 비교결과신호(COMP_OUT)를 출력한다. 즉, 구형파 비교신호(COM_REF)보다 크면 하이(High), 구형파(SAW_PULSE)가 구형파 비교신호(COM_REF)보다 작으면 로우(LOW)를 출력하는데, 제1구형파의 기울기가 제2구형파의 기울기보다 크므로 비교결과신호(COMP_OUT)의 펄스폭은 제1구형파의 경우가 제2구형파의 경우보다 크다. 상기 비교결과신호(COMP_OUT)는 인버터(501)를 거쳐 반전되어 스위칭펄스(LSW)가 되므로, 기울기가 가파를수록 펄스폭이 작은 스위칭펄스(LSW)가 생성되는 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이, 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 소프트펄스구간(제2인에이블 신호가 로우(LOW)일 때)에서 구형파의 기울기를 조절함으로써 스위칭펄스(LSW)의 폭을 조절한다.

도 15는 본발명의 다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 신호 타이밍도이다.

도 4 및 도 15를 참조하면, 내부전원 공급부(100)와 차지펌프(200)에는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 발생된 각각 다른 주파수의 클락(SMPS_CK, CP_CK)이 인가된다.

유입전류 제어기(300) 내 비교기(350)는 제1샘플링신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 낮은 경우 로우(Low)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다. 한편 비교기(350)는 제1샘플링신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL)보다 높은 경우 하이(High)를 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)로 출력한다.

예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기준전압(VREF_SEL1)이 선택기준전압(VREF_SEL)으로 제1비교부(350)에 입력되면, 제1비교부(350)는 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1)를 출력한다. (그러나 제2기준전압(VREF_SEL2)이 선택기준전압(VREF_SEL)으로 제1비교부(350)에 입력되면, 제1비교부(350)는 제2펄스폭변조 제어신호(Pul_CON2)를 출력한다) 상기 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1) (또는 제2펄스폭변조 제어신호(Pul_CON2))는 내부전원 공급부(100) 내의 펄스생성부(500)로 인가된다.

펄스생성부(500)는 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)가 로우(LOW)로 제2회로(522)에 입력되고 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1)가 제1회로(521)에 입력되면, 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1)가 로우(LOW)일 때는 제2기준전압들 중 VREF1을 선택하여 소프트 바이어스 신호(Sig1)로 출력하고, 이를 기초로 제1펄스폭(PW1)을 가진 스위칭 펄스(LSW1)를 출력한다. 한편 제1펄스폭변조 제어신호(Pul_CON1)가 하이(High)일 때는 제2기준전압들 중 VREF2을 선택하여 소프트 바이어스 신호(Sig1)로 출력하고, 이를 기초로 제2펄스폭(PW2)을 가진 스위칭 펄스(LSW2)를 출력한다.

펄스생성부(500)는 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)가 하이(High)로 제2회로(522)에 입력되면, 제2기준전압들 중 레벨선택신호(REF_SEL)에 의해 선택된 최대바이어스 신호(Sig2)를 출력하고, 이를 기초로 최대펄스폭(PW_MAX)을 가진 스위칭 펄스(LSW1 또는 LSW2)를 출력한다.

내부전원 공급부(100)는 상기 스위칭펄스에 따라 차지펌프(100)에 입력될 제1차전압(VSP,VSN) 및 유입전류를 생성한다. 유입전류가 차지펌프(200)로 서서히 인가되면, 차지펌프(200)는 최대펄스폭(PW_MAX)을 가진 스위칭 펄스(LSW)가 인가되기 전에 동작인에이블(Charge Pump Enable Signal)되어 순간적으로 많은 양의 전류가 유입되지 않아 래치업(Latch Up)이 방지된다. 상기 실시예에서는 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)의 상태에 따라 소프트 바이어스 신호(Sig1)가 2가지인 경우로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 펄스폭, 소프트 바이어스 신호의 기초전압의 개수, 기초전압의 레벨은 더 다양하게 구현될 수 있다.

도 16은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 전원공급장치의 블럭도이다.

도 16을 참조하면, 전원공급장치(2000)는 내부전원 공급부(100), 차지펌프(200) 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 9의 전원공급장치(2000)와의 차이점을 위주로 설명한다.

도 16에 도시된 전원공급장치(2000)는 도 9에 도시된 바와 달리 유입전류 제어기(300)를 포함하지 아니한다. 내부전원 공급부(100)는 제1차전압생성부(150) 및 펄스모듈(600)을 포함하는데 이때 펄스모듈(600)은 펄스생성부(500)와 제어신호생성부(SEL_Con,650)를 포함한다.

내부전원 공급부(100)는 제1차전압(VSP)을 차지펌프(200) 뿐만 아니라 펄스모듈(600)에 인가한다. 펄스모듈(600)은 상기 제1차전압(VSP)을 기초로 하여 제어신호생성부(650)에서 펄스폭변조를 제어하는 제어신호(SEL_Sig)를 생성한다. 펄스생성부(500)는 제어신호(SEL_Sig)에 응답하여 소프트 바이어스 신호(Sig1)를 생성하여 이에 상응하는 펄스폭(PW)을 가진 스위칭 펄스(LSW)를 생성한다. 이때 제어신호(SEL_Sig)는 2비트 이상의 신호로써 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

즉, 유입전류 제어기(300) 없이도 제1차전압을 기초로 내부전원 공급부(100)의 펄스폭변조를 제어함으로써 차지펌프(200)에 유입되는 유입전류량을 조절하는 전원공급장치(2000)가 제공된다.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급방법에 대한 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 스위칭 동작에 의한 내부전원 공급부(100)와 차지펌프(200)를 포함하는 전원공급장치의 전원공급방법은 다음과 같다.

먼저 유입전류 제어기(300)에 제1인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면, 제1샘플링신호(S-VSP)가 생성된다(S100). 유입전류 제어기(300)는 공급전압(VDD)으로부터 선택기준전압(VREF_SEL)을 생성하여(S110) 상기 제1샘플링신호(S-VSP)와 선택기준전압(VREF_SEL)을 비교하여 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)를 생성한다(S120).

펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)는 내부전원 공급부(100)에 인가되고 내부전원 공급부(100)내 펄스생성부(500)는 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN) 및 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 응답하여 풀-업된 제1파형(rising)을 생성한다(S130). 이때 제1파형은 펄스폭변조 제어신호(Pul_CON)에 의해 선택된 소프트 바이어스 신호(Sig1)에 따라 기울기(slope)가 달라진다. 펄스생성부(500)는 내부전원 공급부의 클락신호(SMPS_CK)에 맞추어 상기 제1파형을 풀-다운한 제2파형(falling)을 생성함으로써(S140) 상기 제1파형과 제2파형이 합쳐진 구형파(SAW_PULSE)를 생성한다(S150).

한편 펄스생성부(500)는 유입전류량 제어의 미세한 조정을 위해 제2인에이블 신호(MAX_PULSE_EN)에 응답하여 비교대상 신호(S_VSP) 또는 궤환신호(FB_VM) 중 어느 하나를 구형파 비교신호(COMP_REF)로 출력한다(S160). 펄스생성부(500)는 상기 구형파(SAW_PULSE)와 구형파 비교신호(COMP_REF)를 비교하여 스위칭펄스(LSW)를 생성한다(S170). 이때 상기 구형파(SAW_PULSE)의 기울기에 따라 스위칭펄스(LSW)의 폭이 조절된다.

내부전원 공급부(100)는 스위칭펄스(LSW)에 응답하여 제1차전압(VSP,VSN) 및 유입전류를 생성하고(S180), 차지펌프(200)는 상기 제1차전압 및 유입전류에 따라 제2차전압을 생성한다(S190). 그 결과 조절된 유입전류량에 따라 차지펌프(200)가 최대펄스폭(PW_MAX)을 가진 스위칭펄스가 인가되기 전에 동작인에이블되므로 차지펌프의 래치업이 방지된다.

도 18은 본발명의 일 실시예에 따른 전원공급장치(1000)의 파형 및 인가신호 타이밍도이다.

도 18을 참조하면, 차지펌프(200)에 입력되는 유입전류를 제어하기 위해 펄스폭변조를 이용한 내부전원 공급부(100)의 동작시에 소프트펄스(soft pulse) 구간(A구간)에서 제1차전압(VSP) 레벨에 따라 펄스폭을 조정할 수 있게 하였다.

즉, 도 18(a)를 보면, 내부전원 공급부(100)에서 출력되는 제1차전압(VSP)을 샘플링한 비교대상 신호(S_VSP)가 선택기준전압(VREF_SEL) 이상이 되면, 차지펌프(200)가 인에이블(enable)되어 제2차전압(VGH, VGL)을 생성한다. 이때 펄스폭변조 제어를 통해 인덕터(102)에 저장되는 에너지를 제한하여 전원공급장치(1000)의 파워온(Power On)시에 발생가능한 피크 전류를 방지한다.

도 18(b)를 보면, 펄스(PULSE)의 경우 공급전압(VDD)을 소프트펄스폭으로 내부전원 공급부(100) 내 인덕터(102)의 에너지로 제어인가하여 제1차전압(VSP) 출력을 조금씩 높인다(A구간). 제1차전압(VSP) 출력이 일정수준 이상이 되면 유입전류 제어기(300) 또는 펄스생성기(500)에 의해 내부전원 공급부(100)는 소프트 펄스 구간(A 구간)에서 차지펌프(200)를 인에이블시켜 동작시키고 유입전류를 입력시킨다. 유입전류가 점차 증가하여 상기 인덕터(102)의 기설정된 전체에너지 범위가 되면(B 구간), 내부전원 공급부(100)는 기설정된 최대펄스폭(PW_Max)으로 유입전류를 더 증가시켜 차지펌프(200)에 인가함으로써 래치업을 방지한다. 이때 펄스폭은 설계상 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 19는 본발명의 일 실시예에 따른 전원공급장치의 출력신호 그래프이다.

도 19를 참조하면, 본발명의 일실시예에 따른 전원공급장치를 이용하여 공급전압으로부터 제1차전압(VSP, VSN) 및 제2차전압(VGH, VGL)을 생성했을 때 래치업이 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.

즉, 유입전류 제어기(300)에 인에이블 신호(REF_EN)가 인가되면, 제1차전압을 샘플링한 신호(S_VSP)와 선택기준전압(VREF_SEL)을 비교하여 결과를 반영한 펄스(LSW)가 내부전원 공급부(100)의 제1스위칭소자(101)의 제어단자에 인가되어 제1차전압(VSP)이 서서히 형성된다(Soft Pulse Start Point). 제1차전압(VSP)이 일정수준 이상이 되면 내부전원 공급부(100)는 소프트 펄스 구간의 앞단에서 차지펌프(200)를 인에이블시켜(Charge Pump Enable Start Point) 유입전류를 서서히 입력하고, 래치업 발생없이 정상적으로 부스트업(boost up)되어 제2차전압(VGH)이 생성된다. 같은 원리로 부전압(VSN, VGL)이 생성된다.

도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 전원공급장치를 포함한 디스플레이장치의 블럭도이다.

도 20을 참조하면, 디스플레이 장치(4000)는 패널(1), 소스드라이버(3), 게이트드라이버(2), 컨트롤러(4) 및 전원공급장치(1000)를 포함한다.

패널(1)은 복수의 데이터라인들, 복수의 게이트라인들 및 상기 복수의 데이터라인들과 상기 복수의 게이트라인들 사이에 접속된 복수의 픽셀들을 포함한다.

소스드라이버(3)는 컨트롤러(4)로부터 출력되는 제어신호들과 전원공급장치(1000)로부터 출력되는 전압에 응답하여 패널(110)에 구현된 복수의 데이터라인들(또는 소스라인들)을 구동하기 위해 아날로그 전압들을 출력한다.

게이트드라이버(2)는 컨틀롤러(4)로부터 출력되는 제어신호들과 전원공급장치(1000)로부터 출력되는 전압에 응답하여 소스드라이버(3)로부터 출력되는 상기 아날로그 전압들이 복수의 필셀에 공급될 수 있도록 패널(1)에 구현된 복수의 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)을 순차적으로 구동한다.

도 1 내지 도 17을 참조하여 설명한 전원공급장치(1000)는 컨트롤러(4)로부터 출력되는 신호에 응답하여 소스드라이버(3) 또는 게이트드라이버(2)로 승압된 전압(즉 제2차전압)을 공급할 수 있다.

컨트롤러(4)는 소스드라이버(2)의 복수의 데이터라인들과 게이트드라이버(2)의 복수의 게이트라인들의 동작타이밍을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤 신호들을 생성한다.

도 21은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전원공급장치를 포함한 디스플레이장치의 블럭도이다.

도 21을 참조하면, 디스플레이 장치(4000')는 패널(1) 및 디스플레이 드라이버(5)를 포함한다.

디스플레이 드라이버(5)는 소스드라이버(3'), 게이트드라이버(2'), 컨트롤러(4') 및 전원공급장치(1000)를 포함하는 것으로, 도시된 바와 같이 하나의 칩 또는 패키지에서 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

도 22는 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치를 포함한 전자장치의 블럭도이다.

도 22를 참조하면, 전자 장치(5000)는 전원공급장치(1000), CPU(5100), 메모리 장치(5200), 입출력인터페이스부(5300) 및 버스(5400)를 포함한다.

CPU(5100)는 버스(5400)를 통하여 전원공급장치(1000), 메모리 장치(5200) 및 입출력인터페이스부(5300) 사이에서 데이터의 교환을 제어할 수 있다.

메모리 장치(5300)는 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 다수의 비휘발성 메모리 셀들을 포함할 수 있다.

상기 비휘발성 메모리 셀들 각각은 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), OUM(Ovonic Unified Memory)라고도 불리는 PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM: RRAM 또는 ReRAM), 나노튜브 RRAM(Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM: PoRAM), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory: NFGM), 홀로그래픽 메모리(holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Electronics Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)로 구현될 수 있다.

전자장치(5000)는 PC, 포터블 컴퓨터, 포터블 이동 통신 장치, 또는 CE(consumer equipment)일 수 있다.상기 포터블 이동 통신 장치는 이동 전화기, PDA, 또는 PMP를 포함한다. CE(consumer equipment)는 디지털 TV, 홈 오토메이션 장치, 또는 디지털 카메라일 수 있다. 또한 전자장치는 e-북(book), 게임기, 게임 컨트롤러, 네비게이터, 또는 전자 악기일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 내부전원 공급부
200 : 차지펌프
300,300' : 유입전류 제어기
310 : 제1샘플링부 320 : 기준전압 생성부 330 : 제1생성블럭
350 : 선택블럭
400,400' : 타이밍 컨트롤러
500 : 펄스생성부
501 : 제2비교부
510 : 제2생성블럭 520 : 제1파형생성블럭 530 : 제2파형생성블럭
521 : 제1회로 524 : 풀-업회로
533 : 풀-다운회로 540 : 제2회로
550 : 구형파 생성부
560 : 구형파 비교신호 생성부
1000,1100,1200,2000,2000' : 전원공급장치
4000 : 디스플레이장치
5000 : 전자장치

Claims (10)

1. 공급전압으로부터 스위칭 동작에 의해 제1차전압과 궤환신호를 생성하는 제1차전압생성부; 및 상기 궤환신호로부터 펄스를 생성하여 상기 스위칭 동작에 이용하는 펄스생성부를 포함하는 내부전원 공급부;
   상기 제1차전압을 입력받아 제2차전압을 생성하는 차지펌프; 및
   상기 차지펌프와 상기 내부전원 공급부 사이에 연결되고, 비교대상 신호를 선택기준전압과 비교하여 비교결과를 반영한 펄스폭변조 제어신호로 펄스폭변조를 제어하는 유입전류 제어기를 포함하고,
   상기 유입전류 제어기는 기준전압 선택신호에 응답하여 상기 선택기준전압을 출력하는 기준전압 생성부를 포함하며,
   상기 기준전압 생성부는
   공급전압 단자와 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항연결로부터 분압하여 복수의 제1기준전압들을 생성하는 제1생성블럭; 및
   상기 기준전압 선택신호에 응답하여 상기 복수의 제1기준전압들 중 어느 하나를 상기 선택기준전압으로 출력하는 선택블럭을 포함하는 전원공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유입전류 제어기는
   제1인에이블 신호가 인가되면 상기 제1차전압과 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항연결로부터 분압하여 비교대상 신호로 출력하는 제1샘플링부; 및
   상기 비교대상 신호와 상기 선택기준전압을 비교하여 상기 펄스폭변조 제어신호를 출력하는 제1비교부를 더 포함하는 전원공급장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   타이밍 컨트롤러로부터 복수의 기설정된 펄스폭을 가진 펄스들이 상기 내부전원 공급부로 인가되면, 상기 펄스폭변조 제어신호에 응답하여 상기 펄스들 중 어느 하나가 선택되는 전원공급장치.
5. 공급전압으로부터 스위칭 동작에 의해 제1차전압과 궤환신호를 생성하는 제1차전압생성부; 및 상기 궤환신호로부터 펄스를 생성하여 상기 스위칭 동작에 이용하는 펄스생성부를 포함하는 내부전원 공급부;
   상기 제1차전압을 입력받아 제2차전압을 생성하는 차지펌프; 및
   상기 차지펌프와 상기 내부전원 공급부 사이에 연결되고, 비교대상 신호를 선택기준전압과 비교하여 비교결과를 반영한 펄스폭변조 제어신호로 펄스폭변조를 제어하는 유입전류 제어기를 포함하고,
   상기 펄스생성부는
   상기 펄스폭변조 제어신호와 제2인에이블 신호에 응답하여 기울기(slope)를 조절한 구형파를 생성하는 구형파 생성부;
   상기 제2인에이블 신호에 응답하여 상기 비교대상 신호 또는 상기 궤환신호를 구형파 비교신호로서 출력하는 구형파 비교신호 생성부; 및
   상기 구형파와 상기 구형파 비교신호를 비교하여 스위칭 펄스로 출력하는 제2비교부를 포함하는 전원공급장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 구형파 생성부는
   내부기준전압과 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항들로부터 분압하여 복수의 제2기준전압을 생성하는 제2생성블럭;
   상기 제2생성블럭과 구형파 출력단자 사이에 연결되어, 복수의 상기 제2기준전압들 중 제2인에이블 신호에 의해 선택된 어느 하나의 신호에 응답하여 접지 전압으로부터 풀-업(pull-up)시켜 제1파형을 생성하는 제1파형생성부; 및
   상기 제2생성블럭과 상기 구형파 출력단자 사이에 연결되어, 상기 공급전압을 상기 내부전원 공급부의 클락신호에 따라 샘플링한 폴링신호에 응답하여 구형파 출력단자 전압으로부터 풀-다운(pull-down)시켜 제2파형을 생성하는 제2파형생성부를 포함하는 전원공급장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1파형생성부는
   상기 복수의 제2기준전압 중 상기 펄스폭변조 제어신호에 의해 선택된 소프트 바이어스 신호를 출력하는 제1회로;
   상기 복수의 제2기준전압 중 레벨선택신호에 의해 선택된 최대바이어스 신호를 출력하는 제2회로;
   상기 제2인에이블 신호에 응답하여 상기 소프트 바이어스 신호 또는 상기 최대바이어스 신호를 상기 바이어스 신호로 출력하는 바이어스 회로; 및
   상기 바이어스 신호에 응답하여 상기 접지전압을 풀-업(pull-up)시켜 상기 제1파형을 생성하는 풀-업회로를 포함하는 전원공급장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 제2파형생성부는
   상기 구형파와 기설정된 구형파리셋기준을 비교하여 리셋시킨 후 상기 공급전압을 상기 내부전원 공급부의 클락신호에 따라 샘플링한 폴링신호를 출력하는 제2샘플링부; 및
   상기 폴링신호에 응답하여 상기 구형파 출력단자 전압을 풀-다운(pull-up)시키는 풀-다운회로를 포함하는 전원공급장치.
9. 스위칭 동작에 의한 내부전원 공급부와 차지펌프를 포함하는 전원공급장치의 전원공급방법에 있어서,
   제1인에이블 신호가 인가되면 상기 내부전원 공급부에서 생성된 제1차전압으로부터 제1샘플링신호를 생성하는 단계;
   기준전압 선택신호에 응답하여 공급전압 단자와 접지단자 사이에 연결된 복수의 저항 연결로부터 분압한 선택기준전압을 생성하는 단계;
   상기 제1샘플링신호와 상기 선택기준전압을 비교하여 펄스폭 변조 제어신호로 출력하는 단계;
   타이밍 컨트롤러에서 생성되어 상기 내부전원 공급부로 인가되는 복수의 기설정된 펄스폭을 가진 펄스들 중 상기 펄스폭 변조 제어신호에 따라 선택된 펄스를 스위칭펄스로 출력하는 단계;
   상기 내부전원 공급부가 상기 스위칭펄스에 따라 상기 스위칭 동작하여 상기 차지펌프에 입력되는 유입전류량을 조절하는 단계; 및
   상기 차지펌프가 제2차전압을 생성하는 단계를 포함하는 전원공급방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 스위칭펄스로 출력하는 단계는
    내부기준전압으로부터 분압하여 복수의 기준전압을 생성하는 단계;
    상기 복수의 기준전압 중 상기 펄스폭변조 제어신호에 의해 선택된 소프트 바이어스 신호를 생성하는 단계;
    상기 복수의 기준전압 중 레벨선택신호에 의해 선택된 최대바이어스 신호를 생성하는 단계;
    제2인에이블 신호에 응답하여 상기 소프트 바이어스 신호 또는 상기 최대바이어스 신호를 바이어스 신호로 출력하는 단계; 및
    상기 바이어스 신호에 응답하여 접지전압을 풀-업(pull-up)시켜 제1파형을 생성하는 단계;
    상기 공급전압을 상기 내부전원 공급부의 클락신호에 따라 샘플링한 폴링신호에 응답하여 상기 제1파형을 풀-다운(pull-down)시켜 제2파형을 생성하여 구형파를 출력하는 단계;
    상기 제2인에이블 신호에 응답하여 비교대상 신호 또는 궤환신호 중 어느 하나를 구형파 비교신호로 출력하는 단계; 및
    상기 구형파와 상기 구형파 비교신호를 비교하여 상기 스위칭 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 전원공급방법.

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