KR20230159123A - 가변하는 출력 전압을 생성하는 직류-직류 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하여 출력단으로 출력하는 직류-직류 컨버터, 상기 출력 직류 전압의 피드백 전압을 피드백 전압 제어 신호에 따라 조정하여 상기 직류-직류 컨버터로 제공하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버, 상기 출력단의 부하 전류를 검출하여 상기 직류-직류 컨버터를 인에이블 시키는 전류 모니터, 그리고 상기 피드백 전압의 레벨을 제어하기 위한 상기 피드백 전압 제어 신호를 상기 DAC 드라이버에 제공하는 마이크로-컨트롤러 유닛을 포함하되, 상기 직류-직류 컨버터는 상기 피드백 전압 제어 신호에 따라 변화하는 상기 피드백 전압에 응답하여 가변되는 레벨의 상기 출력 직류 전압을 생성한다.

Description

가변하는 출력 전압을 생성하는 직류-직류 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치 및 그것의 동작 방법{POWER SUPPLY COMPRISING DC-DC CONVERTER SUPPLYING VARIABLE OUTPUT VOLTAGE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 전원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변하는 출력 전압을 생성하는 직류-직류 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)는 입력 전원 전압을 안정적인 레벨의 출력 직류 전압으로 변환하기 위한 장치이다. 직류-직류 컨버터를 통해서 승압하거나 강압하는 방식으로 다양한 전압 레벨의 직류 전압을 제공할 수 있다. 직류-직류 컨버터의 목적은 불안정한 입력 전압이나 노이즈와 같은 상황에서도 안정적인 출력 전압을 제공하는 것이다. 따라서, 직류-직류 컨버터의 출력 전압의 안정화를 위한 다양한 피드백 기술들이 적용되고 있다.
최근에 배터리 생산 라인이나 반도체 생산 라인과 같은 정밀한 온도나 습도의 관리가 필요한 분야에서 펠티에(Peltier) 소자에 대한 활용이 활발히 이루어지고 있다. 특히, 펠티에 소자를 활용하는 제습 장치에는 정밀한 구동 회로가 필요하다. 다양한 조건에서 저비용으로도 효과적인 동작을 보장할 수 있는 펠티에 소자의 전원 장치가 필요한 실정이다.
(1) 한국 공개특허공보 10-2020-0046741 (2020.05.07) (2) 한국 공개특허공보 10-2017-0100516 (2017.09.04)
본 발명의 목적은, 직류-직류 컨버터의 출력 전압을 사용자의 의도에 따라 자유롭게 가변할 수 있는 전원 공급 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하여 출력단으로 출력하는 직류-직류 컨버터, 상기 출력 직류 전압의 피드백 전압을 피드백 전압 제어 신호에 따라 조정하여 상기 직류-직류 컨버터로 제공하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버, 상기 출력단의 부하 전류를 검출하여 상기 직류-직류 컨버터를 인에이블(Enable)시키는 전류 모니터, 그리고 상기 피드백 전압의 레벨을 제어하기 위한 상기 피드백 전압 제어 신호를 상기 DAC 드라이버에 제공하는 마이크로-컨트롤러 유닛을 포함하되, 상기 직류-직류 컨버터는 상기 피드백 전압 제어 신호에 따라 변화하는 상기 피드백 전압에 응답하여 가변되는 레벨의 상기 출력 직류 전압을 생성한다.
이 실시 예에서, 상기 마이크로-컨트롤러 유닛은 상기 출력 직류 전압의 타깃 레벨에 대응하는 상기 피드백 전압 제어 신호를 생성하되, 상기 피드백 전압 제어 신호는 아날로그 레벨을 정의하는 데이터, 클록 신호, 그리고 로드 신호를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 전류 모니터는, 상기 출력단에 연결되는 션트 저항, 그리고 상기 션트 저항의 양단에 연결되는 전류 검출기를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 전류 검출기는 검출된 상기 부하 전류가 기준치를 초과하면, 상기 직류-직류 컨버터를 비활성화한다.
이 실시 예에서, 상기 직류-직류 컨버터와 상기 전류 모니터 사이에는 저역 필터링을 위한 인덕터가 더 포함된다.
이 실시 예에서, 상기 인덕터와 상기 전류 모니터 사이에는 상기 출력 직류 전압을 분배하여 상기 피드백 전압으로 제공하기 위한 전압 분배 저항을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는, 피드백 전압을 참조하여 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 출력단으로 전달하는 직류-직류 컨버터, 피드백 전압 제어 신호에 따라 가변하는 상기 피드백 전압을 상기 직류-직류 컨버터로 제공하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버, 그리고 상기 출력단의 부하 전류에 따라 상기 직류-직류 컨버터를 활성화하는 전류 모니터를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 직류-직류 컨버터의 상기 출력 전압을 상기 피드백 전압으로 생성하기 위한 전압 분배기를 더 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버에 상기 출력 전압의 타깃 레벨에 대응하는 상기 피드백 전압 제어 신호를 제공하는 마이크로-컨트롤러 유닛을 더 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 피드백 전압 제어 신호는 상기 피드백 전압의 아날로그 레벨을 정의하는 데이터, 클록 신호, 그리고 로드 신호 중 적어도 하나를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 전류 모니터는, 상기 출력단에 연결되는 션트 저항, 그리고 상기 션트 저항의 양단에 연결되어 상기 부하 전류를 검출하는 전류 검출기를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 직류-직류 컨버터와 상기 전류 모니터 사이에는 저역 필터링을 위한 인덕터가 더 포함된다.
본 발명의 실시 예에 따른 펠티에를 구동하기 위한 직류 전원을 제공하는 직류-직류 컨버터의 동작 방법은, 마이크로-컨트롤러 유닛이 상기 직류-직류 컨버터의 피드백 전압의 레벨을 조정하기 위한 피드백 전압 제어 신호를 생성하는 단계, 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버가 상기 피드백 전압 제어 신호에 따라 상기 직류-직류 컨버터에 제공될 아날로그 형태의 상기 피드백 전압을 생성하는 단계, 그리고 상기 직류-직류 컨버터가 상기 피드백 전압에 따라 입력 전압을 상기 펠티에에 제공될 출력 전압으로 생성하는 단계를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 직류-직류 컨버터의 출력단에 흐르는 부하 전류를 검출하는 단계를 더 포함한다.
이 실시 예에서, 검출된 상기 부하 전류의 크기가 기준치를 초과하면, 상기 직류-직류 컨버터를 턴오프하는 단계를 더 포함한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 직류-직류 컨버터의 출력을 저비용의 소자들을 활용하여 용이하게 가변시킬 수 있는 전원 공급 장치 및 그것의 동작 방법을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 주요 동작을 간략히 보여주는 회로도이다.
도 3은 도 2의 전원 공급 장치의 동작을 간략히 보여주는 타이밍도이다.
도 4는 도 2의 전원 공급 장치를 구현한 회로를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전원 공급 장치(100)는 직류-직류(DC-DC) 컨버터(110), 전류 모니터(120), 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버(130), 그리고 마이크로-컨트롤러 유닛(MCU, 140)를 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(110)는 입력 전압(VIN)의 레벨을 조정하여 출력 전압(VOUT)으로 출력한다. DC-DC 컨버터(110)는 예를 들면 24V의 입력 전압(VIN)을 강하시켜 0V 이상 10V 이하의 직류 출력 전압(VOUT)으로 생성할 수 있다. 특히, DC-DC 컨버터(110)는 전류 모니터(120)로부터 제공되는 인에이블 신호(EN)에 응답하여 활성화 또는 비활성화된다. 예를 들면, DC-DC 컨버터(110)는 인에이블 신호(EN)가 활성화 상태에서는 직류-직류 변환을 수행하여 출력 전압(VOUT)을 생성하지만, 인에이블 신호(EN)가 비활성화되면 출력 전압(VOUT)의 생성을 중지할 수 있다. 더불어, DC-DC 컨버터(110)는 가변 피드백 전압(VA_FB)에 응답하여 출력 전압(VA_FB)을 조정한다.
일반적으로 DC-DC 컨버터(110)는 피드백 전압(Feedback voltage)에 따라 출력 전압을 안정화시킨다. 예를 들면, 피드백 전압이 기준 레벨보다 높은 경우, DC-DC 컨버터(110)는 출력 전압(VOUT)의 강압시킬 것이다. 반면, 피드백 전압이 기준 레벨보다 낮은 경우, DC-DC 컨버터(110)는 출력 전압(VOUT)의 승압하기 위한 내부 동작을 수행한다. 이때, 피드백 전압은 출력 전압(VOUT)이나 출력 전압을 분배하는 방식으로 생성된다. 하지만, 본 발명에서는 피드백 전압은 DAC 드라이버(130)로부터 제공되는 가변 피드백 전압(VA_FB)으로 제공된다. 따라서, DC-DC 컨버터(110)는 사용자의 의도에 따라 조정되는 가변 피드백 전압(VA_FB)에 따라 레벨 조정이 가능한 출력 전압(VOUT)을 생성할 수 있다. DC-DC 컨버터(110)는 피드백 전압을 출력 전압(VOUT)의 안정화 동작에 사용하고, 인에이블 신호(EN)에 의해서 턴온 또는 턴오프되는 제반 DC-DC 컨버터 디바이스나 칩들로 구현될 수 있다.
전류 모니터(120)는 DC-DC 컨버터(110)의 출력단에 흐르는 부하 전류(IL)를 모니터링한다. 전류 모니터(120)는 부하 전류(IL)가 기준치를 초과하는 경우, 회로 보호를 위해 DC-DC 컨버터(110)를 턴오프시키기 위해 인에이블 신호(EN)를 비활성화한다. 전류 모니터(120)는 션트 저항(Shunt resistor) 또는 변류기와 같은 소자들을 사용하여 구성될 수 있다.
DAC 드라이버(130)는 MCU(140)로부터 제공되는 논리 신호인 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 응답하여 아날로그 신호인 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. DAC 드라이버(130)는 MCU(140)에서 제공되는 코드 형태의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 따라 대응하는 전압 레벨을 갖는 아날로그 형태의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 DC-DC 컨버터(110)로 전달한다. 예를 들면, DAC 드라이버(130)는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 따라 0V 내지 5V 범위의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성할 수 있다.
MCU(140)는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 생성하여 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성하는 DAC 드라이버(130)를 제어한다. 예를 들면, MCU(140)는 사용자가 입력한 레벨로 DC-DC 컨버터(110)의 출력 전압(VOUT)을 조정하기 위해 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 생성할 수 있다. 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 결정되면, DAC 드라이버(130)의 가변 피드백 전압(VA_FB)의 레벨이 결정되고, 따라서, DC-DC 컨버터(110)의 출력 전압(VOUT)이 결정된다.
이상의 설명에 따르면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 고정 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터(110)를 사용하여 가변되는 출력 전압(VOUT)을 제공할 수 있다. 이러한 구성을 통해서 펠티에 소자를 구동하기 위한 저비용이면서 고신뢰도의 전원 공급 장치(100)를 구현할 수 있다.
도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 주요 동작을 간략히 보여주는 회로도이다. 도 2를 참조하면, 전류 모니터(120)는 부하 전류(IL)의 크기에 따라 DC-DC 컨버터(110)를 인에이블(Enable)/디스에이블(Disable)시킨다. 그리고 DAC 드라이버(130)는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 따라 가변 피드백 전압(VA_FB)을 DC-DC 컨버터(110)에 피드백 전압(FB)으로 제공한다.
DC-DC 컨버터(110)는 입력단(IN)으로 입력 전압(VIN)을 수신한다. 그리고 DC-DC 컨버터(110)는 입력 전압(VIN)을 피드백 입력단(FB)으로 제공되는 가변 피드백 전압(VA_FB)을 사용하여 가변되는 레벨의 출력 전압(VOUT)으로 생성한다. 더불어, DC-DC 컨버터(110)는 인에이블 입력단으로 제공되는 전류 모니터(120)에서 전달되는 인에이블 신호(EN)를 수신한다. DC-DC 컨버터(110)는 인에이블 신호(EN)가 활성화(또는, 로직 하이)되면, 출력 전압(VOUT)의 생성 동작을 지속한다. 반면, DC-DC 컨버터(110)는 인에이블 신호(EN)가 비활성화(또는, 로직 로우)되면, 출력 전압(VOUT)을 차단할 수 있다. 만일, 전류 모니터(120)의 전류 검출기(122)에서 감지된 부하 전류(IL)의 크기가 기준치를 초과하는 경우, 인에이블 신호(EN)는 비활성화(또는, 로직 로우)된다. 그러면, DC-DC 컨버터(110)는 부하 장치를 보호하기 위해 출력 전압(VOUT)을 차단할 수 있다.
DC-DC 컨버터(110)의 출력단(OUT)을 통해서 흐르는 부하 전류(IL)는 저역 필터(LPF) 역할을 위한 인덕터(L)를 경유한다. 그리고 인덕터(L)를 경유한 부하 전류(IL)는 전류 모니터(120)의 션트 저항(R_shunt)과 전류 검출기(122)에 의해서 모니터링된다.
전류 모니터(120)는 션트 저항(R_shunt)과 전류 검출기(122)를 포함할 수 있다. 션트 저항(R_shunt)은 출력단에 흐르는 부하 전류의 대부분을 통과시킬 수 있는 저항치를 가질 수 있다. 전류 검출기(122)는 션트 저항(R_shunt)의 크기, 션트 저항(R_shunt)의 양단 전압, 그리고 전류 검출기(122) 내부의 저항을 이용하여 부하 전류(IL)의 크기를 검출할 수 있다. 그리고 전류 검출기(122)는 검출된 부하 전류(IL)의 크기가 기준치를 초과하는 경우, 인에이블 신호(EN)를 비활성화시킨다. 그러면, DC-DC 컨버터(110)가 비활성화되고 출력 전압(VOUT)은 차단될 수 있다.
DAC 드라이버(130)는 MCU(140, 미도시)로부터 제공되는 디지털 신호인 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 응답하여 아날로그 신호인 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. 피드백 제어 신호(FB_CTRL)는 복수 비트의 코드들(DI)과 클록 신호(CLK), 컨펌 신호(LD)를 포함할 수 있다. MCU(140)는 가변하는 출력 전압(VOUT)을 위해 타깃 전압에 대응하는 복수 비트의 코드들(DI)을 클록 신호(CLK)에 동기하여 DAC 드라이버(130)에 입력한다. MCU(140)는 복수 비트의 코드들(DI)의 입력이 완료되면 컨펌 신호(LD)를 전달하는 방식으로 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 DAC 드라이버(130)에 입력할 수 있다.
DAC 드라이버(130)는 MCU(140)에서 제공되는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 따라 대응하는 전압 레벨을 갖는 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. 예를 들면, 가변 피드백 전압(VA_FB)은 0V 내지 5V 범위에서 가변될 수 있다. DAC 드라이버(130)에서 출력하는 가변 피드백 전압(VA_FB)은 저항(R3)을 통해서 DC-DC 컨버터(110)의 피드백 입력단(FB)에 전달된다. DAC 드라이버(130)의 구동 능력에 따라 DC-DC 컨버터(110)의 피드백 입력단(FB)에는 저항들(R1, R2)에 의해서 분배되는 피드백 전압(VFB)은 실질적으로 가변 피드백 전압(VA_FB)으로 설정될 것이다.
상술한 전원 공급 장치(100)에서는 본 발명을 위한 필수 구성들의 기능을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 여기에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 즉, 상술한 구성들은 동일 또는 유사한 기능들을 갖는 소자나 장치들로 구현 가능할 것이다.
도 3은 도 2의 전원 공급 장치의 동작을 간략히 보여주는 타이밍도이다. 도 3을 참조하면, MCU(140)에 의해서 제어되는 가변 피드백 전압(VA_FB)에 따라 DC-DC 컨버터(110)의 출력 전압(VOUT)도 가변될 수 있다.
t0 시점부터 t1 시점에서는 이전에 입력된 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 대응하는 가변 피드백 전압(VA_FB)과 출력 전압(VOUT)의 레벨이 유지되는 것으로 가정하기로 한다. 즉, t0 시점 이전에 MCU(140)에 의해서 제공된 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 의해서 t0 시점에서는 'FB_0' 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)과 그에 대응하는 'VO_3' 레벨의 출력 전압(VOUT)이 생성되고 있다.
t1 시점에서 t2 시점까지, MCU(140)에 의해서 '00111100'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 입력되었다고 가정하자. 그리고 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 DAC 드라이버(130)에 로드하는 컨펌 신호(또는 로드 신호, 미도시)가 입력되면, DAC 드라이버(130)는 '00111100'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 대응하는 아날로그 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. 즉, t2 시점에서 DAC 드라이버(130)는 'FB_2' 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성할 것이다. 그러면, 'FB_2' 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)에 응답하여 DC-DC 컨버터(110)는 출력 전압(VOUT)의 레벨을 'VO_1' 크기로 강하시킬 것이다. 'VO_1' 크기의 출력 전압(VOUT)은 새로운 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 입력되는 t4 시점까지 유지될 수 있다.
t3 시점에서 t4 시점까지, MCU(140)에 의해서 '00000010'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 입력된다. 그리고 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 DAC 드라이버(130)에 로드하는 컨펌 신호(예를 들면, LD)가 입력되면, DAC 드라이버(130)는 '00000010'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 대응하는 아날로그 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. 즉, t4 시점에서 DAC 드라이버(130)는 'FB_1' 크기의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성할 것이다. 이어서 'FB_1' 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)에 응답하여 DC-DC 컨버터(110)는 출력 전압(VOUT)의 레벨을 'VO_2' 크기로 상승시킬 것이다. 'VO_2' 크기의 출력 전압(VOUT)은 새로운 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 입력되는 t6 시점까지 유지될 수 있다.
t5 시점에서 t6 시점까지, MCU(140)에 의해서 '10000000'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)가 입력된다. 그리고 피드백 제어 신호(FB_CTRL)를 DAC 드라이버(130)에 로드하는 컨펌 신호(예를 들면, LD)가 입력되면, DAC 드라이버(130)는 '10000000'의 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 대응하는 아날로그 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성한다. 즉, t6 시점에서 DAC 드라이버(130)는 'FB_3' 크기의 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성할 것이다. 이어서 'FB_3' 레벨의 가변 피드백 전압(VA_FB)에 응답하여 DC-DC 컨버터(110)는 출력 전압(VOUT)의 레벨을 'VO_0' 크기로 하강시킬 것이다.
이상에서는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)와 그에 대응하는 가변 피드백 전압(VA_FB)을 생성하는 DAC 드라이버(130), 그리고 가변 피드백 전압(VA_FB)에 따라 출력 전압(VOUT)의 레벨을 가변하는 DC-DC 컨버터(110)의 동작이 설명되었다. 피드백 제어 신호(FB_CTRL)는 디지털 신호 또는 코드 형태로 MCU(140)로부터 DAC 드라이버(130)로 제공될 수 있다.
여기서, 피드백 제어 신호(FB_CTRL)의 입력 간격은 도시된 것보다 훨씬 짧게 설정될 수도 있다. 따라서, DC-DC 컨버터(110)의 출력 전압(VOUT) 레벨은 이산적인 형태로 변하기보다는 선형적으로 또는 연속적으로 변하는 형태를 가질 수도 있을 것이다.
도 4는 도 2의 전원 공급 장치를 구현한 회로를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, DC-DC 컨버터(110), 전류 검출기(122), 그리고 DAC 드라이버(130)는 일반적으로 사용되는 디바이스들을 사용하였다. 도시된 소자들이나 전압 레벨, 수치들은 예시에 불과하며 다양한 변경이 가능함은 잘 이해될 것이다.
DC-DC 컨버터(110)의 입력단(IN)에는 24V의 입력 전압(VIN)이 제공된다. 입력 커패시터들(C1, C2)을 통해 입력 전압(VIN)에 포함되는 교류 성분의 잡음이 제거될 수 있다. DC-DC 컨버터(110)의 인에이블 입력단(EN)에는 전류 검출기(122)로부터 전달되는 인에이블 신호(EN)가 입력된다. DC-DC 컨버터(110)의 출력단을 구성하는 부스트 단자(BS)에는 PH 단자 사이에는 커패시터(C3)가 연결되고, PH 단자와 접지 사이에는 다이오드(D)가 연결된다. 그리고 PH 단자에는 인덕터(L)의 일단이 연결되고, 피드백을 위한 저항들(R1, R2)은 인덕터(L)의 타단과 접지 사이에 연결된다.
전류 모니터(120)를 구성하는 션트 저항(R_shunt)이 인덕터(L)의 타단과 출력단(VOUT) 사이에 연결되고, 션트 저항(R_shunt)의 양단에는 전류 검출기(122)가 연결된다. 전류 검출기(122)는 션트 저항(R_shunt)의 양단으로부터 제공되는 신호들을 입력받아 얼라트 단자(ALERT)를 통해서 인에이블 신호(EN)를 출력한다.
DAC 드라이버(130)는 MCU(140, 미도시)에서 제공되는 피드백 제어 신호(FB_CTRL)에 응답하여 아날로그 출력 단자들(AO1~AO3) 어느 하나로 가변 피드백 전압(VA_FB)을 출력한다. 가변 피드백 전압(VA_FB)은 저항(R3)을 경유하여 DC-DC 컨버터(110)의 피드백 단자(FB)로 입력된다. 여기서, 피드백 제어 신호(FB_CTRL)는 클록 신호(CLK), 데이터(DAT), 그리고 로드 신호(DAC_LD1)를 포함할 수 있다. 클록 신호(CLK)는 DAC 드라이버(130)의 클록 입력 단자(CLK)에, 데이터(DAT)는 DAC 드라이버(130)의 데이터 입력 단자(DI)에, 그리고 로드 신호(DAC_LD1)는 DAC 드라이버(130)의 로드 입력 단자(LD)에 각각 입력된다. 로드 신호(DAC_LD1)는 도 2에서 설명된 컨펌 신호에 대응한다. 데이터(DAT)는 도 3의 타이밍도에서 도시된 코드들과 같은 형태로 입력될 수 있다.
이상의 회로 구성을 통하여 본 발명의 전압 공급 장치(100)는 가변 피드백 전압(VA_FB)을 DC-DC 컨버터(110)에 제공함으로써 가변되는 출력 전압(VOUT)을 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(100)는 본 발명의 이점을 구현하기 위한 필수 구성들만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 여기에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 즉, 상술한 구성들은 동일 또는 유사한 기능들을 갖는 소자나 장치들로 구현 가능할 것이다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하여 출력단으로 출력하는 직류-직류 컨버터;
    상기 출력 직류 전압의 피드백 전압을 피드백 전압 제어 신호에 따라 조정하여 상기 직류-직류 컨버터로 제공하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버;
    상기 출력단의 부하 전류를 검출하여 상기 직류-직류 컨버터를 인에이블(Enable) 시키는 전류 모니터; 그리고
    상기 피드백 전압의 레벨을 제어하기 위한 상기 피드백 전압 제어 신호를 상기 DAC 드라이버에 제공하는 마이크로-컨트롤러 유닛을 포함하되,
    상기 직류-직류 컨버터는 상기 피드백 전압 제어 신호에 따라 변화하는 상기 피드백 전압에 응답하여 가변되는 레벨의 상기 출력 직류 전압을 생성하는 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로-컨트롤러 유닛은 상기 출력 직류 전압의 타깃 레벨에 대응하는 상기 피드백 전압 제어 신호를 생성하되,
    상기 피드백 전압 제어 신호는 상기 피드백 전압의 아날로그 레벨을 정의하는 데이터, 클록 신호, 그리고 로드 신호 중 적어도 하나를 포함하는 전원 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 모니터는:
    상기 출력단에 연결되는 션트 저항; 그리고
    상기 션트 저항의 양단에 연결되는 전류 검출기를 포함하는 전원 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전류 검출기는 검출된 상기 부하 전류가 기준치를 초과하면, 상기 직류-직류 컨버터를 비활성화하는 전원 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터와 상기 전류 모니터 사이에는 저역 필터링을 위한 인덕터가 더 포함되는 전원 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 전류 모니터 사이에는 상기 출력 직류 전압을 분배하여 상기 피드백 전압으로 제공하기 위한 전압 분배 저항을 더 포함하는 전원 공급 장치.
  7. 피드백 전압을 참조하여 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 출력단으로 전달하는 직류-직류 컨버터;
    피드백 전압 제어 신호에 따라 가변하는 상기 피드백 전압을 상기 직류-직류 컨버터로 제공하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버; 그리고
    상기 출력단의 부하 전류에 따라 상기 직류-직류 컨버터를 활성화하는 전류 모니터를 포함하는 전원 공급 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터의 상기 출력 전압을 상기 피드백 전압으로 생성하기 위한 전압 분배기를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버에 상기 출력 전압의 타깃 레벨에 대응하는 상기 피드백 전압 제어 신호를 제공하는 마이크로-컨트롤러 유닛을 더 포함하는 전원 공급 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 피드백 전압 제어 신호는 상기 피드백 전압의 아날로그 레벨을 정의하는 데이터, 클록 신호, 그리고 로드 신호 중 적어도 하나를 포함하는 전원 공급 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 전류 모니터는:
    상기 출력단에 연결되는 션트 저항; 그리고
    상기 션트 저항의 양단에 연결되어 상기 부하 전류를 검출하는 전류 검출기를 포함하는 전원 공급 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터와 상기 전류 모니터 사이에는 저역 필터링을 위한 인덕터가 더 포함되는 전원 공급 장치.
  13. 펠티에를 구동하기 위한 직류 전원을 제공하는 직류-직류 컨버터의 동작 방법에 있어서:
    마이크로-컨트롤러 유닛이 상기 직류-직류 컨버터의 피드백 전압의 레벨을 조정하기 위한 피드백 전압 제어 신호를 생성하는 단계;
    디지털-아날로그 컨버터(DAC) 드라이버가 상기 피드백 전압 제어 신호에 따라 상기 직류-직류 컨버터에 제공될 아날로그 형태의 상기 피드백 전압을 생성하는 단계; 그리고
    상기 직류-직류 컨버터가 상기 피드백 전압에 따라 입력 전압을 상기 펠티에에 제공될 출력 전압으로 생성하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터의 출력단에 흐르는 부하 전류를 검출하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    검출된 상기 부하 전류의 크기가 기준치를 초과하면, 상기 직류-직류 컨버터를 턴오프하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.



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