A single-inductor multiple-output (SIMO) DC-DC converter providing buck and boost outputs with a new control topology is presented. In the proposed switching sequence, which does not require any special blocks, energy delivery is always accomplished by flowing energy through an inductor, which leads to high conversion efficiency regardless of the balance between the buck and boost output loads. Furthermore, a freewheeling current feedback loop is only compensated instead of compensating multiple output loops, which minimizes the number of off-chip components and makes equivalent series resistance (ESR) of an output capacitor for loop compensation unnecessary. Therefore, power conversion efficiency, output voltage ripples, and area can be improved, minimized, and reduced, respectively. Implemented in 0.35-$\mu$m CMOS, the proposed SIMO DC-DC converter achieves high conversion efficiency regardless of the load balance between the outputs. The simulated maximum efficiency reaches 92 $\%$ under heavy loads.
새로운 제어 방법을 적용하여 벅과 부스트 출력을 제공하는 단일 인덕터 다 출력 직류-직류 변환기가 제안된다. 별도의 추가적인 회로가 필요 없는 제안된 방법에서는 입력 전원의 에너지는 인덕터 전류의 누적 현상 없이 항상 무손실의 인덕터를 통하여 출력 전원에 전달될 수 있다. 따라서 벅과 부스트 출력 전류 간 균형과 무관하게 고효율 특성을 달성할 수 있다. 뿐만 아니라, 다수의 출력 전압 루프를 보상해주는 대신 오직 단 하나의 프리휠링 전류 피드백 루프만 보상해 주면 되므로, 오프칩 소자의 개수가 최소화되고 루프 보상을 위한 출력 커패시터의 ESR이 불필요해지는 장점이 있다. 따라서 전력 전달 효율이 향상되고, 출력 전압 변동이 감소되며, 면적이 최소화될 수 있다. 제안된 회로는 비교기를 추가하고 제어 논리를 약간 수정해 주면 3개 이상의 출력을 제공하는 SIMO 직류-직류 변환기로 확장될 수 있다. 제안된 SIMO 직류-직류 변환기는 0.35-$\mu$m CMOS 공정으로 설계되었다. 시뮬레이션 결과를 통해 모드 변환이 일어나는 출력 전류 균형의 경계에서 변환 효율의 급작스런 감소가 발생하지 않는 다는 것을 확인 할 수 있다. 제안된 회로는 출력 전류가 높을 때 92 \%의 최대 변환 효율을 갖는다.
