This work presents two kinds of DC-DC converters using inductor-current-reduction techniques in power management ICs at mobile and wearable devices. As miniaturization into the forms of mobile and wearable devices is required, the size and capacity of batteries are lowers. Therefore, lifetime and heat dissipation of electric devices become important. Developed DC-DC converters which use inductor-current-reduction techniques based on dual-path structure have high efficiency by reducing conduction loss at large inductor DC resistance(DCR). The first, to achieve higher efficiency than conventional OLED Lamp drivers, the proposed OLED Lamp driver comprises a hybrid step-up topology using dual path and voltage inverting structures and OLED-current-regulation controller which regulates the OLED current at the voltage-conversion stage. The second, proposed buck-boost converter uses a dual path structure so that both buck and boost operations can be performed in one circuit configuration without changing the mode. Also, it exhibits the lowest inductor current level among previous buck-boost converters so that it has high efficiency. Proposed converters are fabricated using a 180-nm BCD process.
본 연구는 모바일 및 웨어러블 기기에서 사용되는 파워 관리 IC에서 효율을 증가시키기 위한 인덕터 전류 감소 기법을 이용한 두 가지의 DC-DC 컨버터를 제시한다. 전자기기들의 모바일 및 웨어러블 기기로의 소형화가 요구되면서 배터리의 크기 및 용량이 작아지고 따라서 전자기기의 발열 및 수명 문제가 중요해지고 있다. 개발된 DC-DC 컨버터들은 이중 경로 구조의 인덕터 전류 감소 기법을 사용하여 큰 크기를 갖는 인덕터의 기생 저항 (DCR)에서 발생하는 손실을 줄여 높은 효율을 갖는다. 동시에 파워 스위치에 흐르는 전류도 줄어들어 낮은 도통 손실을 갖는다. 개발한 웨어러블 OLED Lamp driver 의 경우, 이중 경로 구조와 전압 반전 구조를 이용한 고효율 컨버터 구조와, OLED 전류를 전압 변환 단계에서 직접 제어하는 방식을 이용하여 기존의 OLED Lamp driver 들보다 높은 효율을 갖는다. 두번째로 개발한 벅-부스트 컨버터는 이중 경로 구조를 사용하여 별도의 모드 변경없이 하나의 회로 구조에서 벅과 부스트가 모두 가능하다. 또한 모든 범위에서 기존의 벅-부스트보다 낮은 인덕터 전류를 갖기 때문에 높은 효율을 갖는다.
