에너지 균형을 이루는 커패시터를 사용한 Li-ion 배터리용 다중 경로 하이 스텝다운 컨버터

Abstract

최근 모바일 기기의 크기가 소형화됨에 따라 반도체 공정의 크기가 scale down이 되고 있다. 뿐만 아니라 동일한 크기라고 하더라도 더 많은 기능을 고속으로 이용하도록 칩의 집적화가 이루어지고 있다. 이에 따라 모바일 기기에서 요구하는 전압 레벨은 낮아지고 전류의 레벨은 증가하고 있는 추세이다. 출력 전압이 낮아질수록 출력 전력은 낮아지고, 출력 전압이 높아질수록 전력 손실은 증가하기 때문에 기존의 구조를 사용할 경우 변환기의 효율을 높게 얻기 어렵다. 특히 출력 전류가 높아질수록 인덕터의 기생 저항 성분에서의 열 발생 문제와 전력 손실이 상당해지는데 이를 해결하기 위해 크기가 큰 인덕터를 사용할 경우 PCB면적을 크게 차지하기 때문에 비효율 적이다. 본 논문에서 제안하는 직류-직류 변환기는 에너지 균형을 이루는 커패시터를 사용하여 인덕터에 흐르는 전류를 분산시킬수 있다. 인덕터에서의 전류 레벨을 낮출수 있기 때문에 기존의 구조가 가지는 열 발생문제와 전력 손실 문제를 향상시킬 수 있다. 또한, 낮은 출력 전압 범위에서도 전반적으로 높은 효율을 가질 수 있다