DC-DC Boost Converter with Dead-Time Adaptive Control and Power Switching

Dead-Time 적응제어 기능과 Power Switching 기능을 갖는 DC-DC 부스트 변환기

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. A adaptive control method has been proposed to reduce these loses. In this method, however, occurrence of and overlapping time of two power transistors in CCM results in reduction of efficiency. In this paper, to overcome this problem a new adaptive control method in proposed, and a DC-DC boost converter with the proposed adaptive control and power switching has been designed in a 0.35um CMOS process. The designed converter outputs 3.3V from a input voltage of 2.5V. The switching frequency is 500kHz and the maximum power efficiency is 95.3% at a load current 150mA. The designed chip area is $1720um{\times}1280um$.

기존의 DC-DC 부스트 변환기에서 사용되는 non-overlapping gate driver는 dead-time이 고정되어 있기 때문에 body-diode conduction loss 또는 charge-sharing loss가 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 손실을 줄이기 위해 사용된 기존의 적응제어 방식의 경우는 CCM 동작 시 전력트랜지스터가 동시에 on이 되는 구간이 발생하여 시스템 효율이 감소하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문 에서는 이러한 문제점을 해결할 dead-time 적응제어 기능과 power switching 기능을 갖는 DC-DC 부스트 변환기를 설계 하였다. CMOS 0.35um 공정을 사용하였고, 2.5V 입력으로 3.3V의 출력전압을 얻으며, 스위칭 주파수는 500kHz 이다. 부하전류 150mA일 때 가장 높은 95.3%의 효율을 얻었다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1720um{\times}1280um$이다.