내장된 전하 펌프를 이용한 고효율 다중레벨 D급 오디오 증폭기

Abstract

최근 모바일기기의 오디오 증폭기는 스피커에 큰 전력을 전달해주는 방향으로의 요구가 커지고 있다. 이와 같은 요구에는 단순히 배터리 전압이 아닌 추가적인 부스트 컨버터를 통과한 증폭된 전압을 class-D 증폭기를 통해 소리를 전달하는 방식이 쓰이는데 이는 2단 변환이 필요하므로 필연적으로 낮은 효율을 가질 수 밖에 없다. 또한 큰 전력을 공급하기 위해서 높은 전압을 스위칭하면서 생기는 EMI문제 또한 이 방법을 큰 전력을 공급하는데 사용하기 어렵다. 다중 레벨 방식의 class-D 증폭기는 위의 문제를 잘 해결하지만 그 레벨을 외부 전원에서 공급을 해주어야 한다는 점에 큰 문제점이 있다. 이 논문에서는 한 개의 캐패시터를 이용해서 배터리 전압의 2배를 만들어 내기 때문에 높은 전력을 스피커에 전달할 수 있고, 2단 변환 과정을 거치지 않으므로 높은 효율을 가질 수 있다. 또한 다중 레벨 방식을 가짐으로 EMI문제가 적다. 또한 추가적인 부스트 컨버터가 필요하지 않으므로 추가적인 컨트롤러 설계의 복잡성이 현저히 낮아지며 인덕터와 같은 패시브 소자를 사용하지 않아도 되므로 생산 단가 또한 낮다.