This paper is about Buck-Boost DC-DC converter for extending the range of a battery’s voltage. In order to increase a high efficiency in all battery voltage range, Buck-Boost mode is eliminated. The proposed structure uses single-boundary peak and valley current control method. So, the Buck-Boost DC-DC converter operates either Buck mode or Boost mode. In addition, an Inverter-Based-Comparator was used to be operated more quickly, when inductor current sensing voltage Vsen met error voltage Vc. This chip was implemented in a 0.18um CMOS process and achieved 92.89% peak efficiency at 3MHz switching frequency and 3A load current.
본 논문은 Inductor와 Capacitor를 이용한 Non-Inverting Buck-Boost DC-DC Converter에 관한 것이다.
기존의 voltage mode의 단점을 극복하기 위해 Hysteretic mode로 동작시킨 것이 Triple-Boundary Hysteretic Control이다. 안정적인 동작을 하지만 Buck-Boost mode로 동작하는 영역에서는 효율이 급격하게 떨어지고, frequency locking circuit이 추가적으로 들어가게 되어 logic이 복잡하다. 이러한 점을 해결하기 위해 나온 방법이 Dual-Boundary Peak and Valley Current Control이다. 이 방법의 문제점은 battery 전압과 output 전압이 비슷한 지점에서 PFM으로 동작을 하여 ripple이 굉장히 커지게 되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 나온 최종 구조가 Single-Boundary Peak and Valley Current Control이다. 이 방법은 Buck mode와 Boost mode만으로 동작시켜 배터리 전 영역에서 높은 효율을 달성할 수 있다. Battery 전압과 Output전압이 비슷한 지점에서는 Buck mode와 Boost mode가 번갈아가면서 동작을 하게 된다. 그리고 구조가 간단하여 system적으로 복잡성이 없고, transient response 또한 빠르게 가져갈 수 있다.
제안하는 Single-Boundary Peak and Valley Current Control은 가장 simple한 시스템으로 battery 전압 전 영역에서의 높은 효율과 빠른 transient response를 구현할 수 있다.
