Design of a PWM DC-DC Boost Converter with Adaptive Dead-Time Control Using a CMOS 0.18um Process

CMOS 0.18um 공정을 이용한 Dead-Time 적응제어 기능을 갖는 PWM DC-DC Boost 변환기 설계

  • Hwang, In-Ho (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Yoon, Eun-Jung (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Park, Jong-Tae (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Yu, Chong-Gun (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon)
  • Published : 2012.10.26

Abstract

Since the non-overlapping gate driver used in conventional DC-DC boost converters generates fixed dead-times, the converters suffer from the body-diode conduction loss or the charge-sharing loss. To reduce the efficiency degradation due to these losses, this paper presents a PWM DC-DC boost converter with adaptive dead-time control. In light loads, power switching is also employed to increase the efficiency. The designed DC-DC boost converter can thus achieve high efficiency at wide current range. The proposed DC-DC boost converter has 3.3V output from a 2.5V input with 0.18um technology. It operates at 500KHz and has a maximum power efficiency of 97.8%.

기존의 DC-DC Boost 변환기에 사용되는 일반적인 non-overlapping gate driver는 dead-time이 고정되어 있기 때문에 body-diode conduction loss 또는 charge-sharing loss가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 loss에 의한 효율 감소를 줄이기 위해 dead-time 적응제어 기능을 갖는 PWM DC-DC Boost 변환기를 설계하였다. 또한, 부하전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 power switching 회로를 사용하였다. 그 결과 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 DC-DC Boost 변환기는 CMOS 0.18um공정으로 설계하였다. 2.5V의 입력전압을 받아서 3.3V의 출력전압을 얻는다. 스위칭 주파수는 500kHz이며, 최대효율은 97.8%이다.

Keywords