Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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Design of a DC-DC Step-Down Converter for LED Backlight of Mobile Devices

휴대기기용 LED 백라이트를 위한 감압형 DC-DC 변환기 설계

  • Son, Hyun-Sik (Department of Nanoscience and Engineering, Inje University) ;
  • Lee, Min-Ji (Department of Nanoscience and Engineering, Inje University) ;
  • Park, Won-Kyoung (Department of Nanoscience and Engineering, Inje University) ;
  • Song, Han-Jung (Department of Nanoscience and Engineering, Inje University)
  • 손현식 (인제대학교 나노시스템공학과) ;
  • 이민지 (인제대학교 나노시스템공학과) ;
  • 박원경 (인제대학교 나노시스템공학과) ;
  • 송한정 (인제대학교 나노시스템공학과)
  • Received : 2013.11.15
  • Accepted : 2014.03.06
  • Published : 2014.03.31
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Abstract

In this paper, a step down converter for LED backlight of mobile application has been proposed. The converter which is operated with 4 MHz high switching frequency is capable of reducing mounting area of passive devices consists of a power stage and a control block. Circuit elements of the power stage are inductor, output capacitor, MOS transistors and feedback resistors. The control block consists of pulse width modulator, error amplifier and oscillator etc. Proposed step down converter has been designed and verified using a $0.35{\mu}m$ 1-poly 4-metal BCD process technology. Simulation results show that the output voltage is 1.8 V in 3.7 V input voltage, output current 100 mA which is larger than 25 ~ 50 mA in conventional 500 KHz driven converter when the duty ratio is 0.4.

본 논문에서는 휴대기기용 LED 백라이트를 위한 감압형 DC-DC 변환기를 제안한다. 제안하는 변환기는 4 MHz의 높은 주파수에서 동작하며, 이것은 파워 스테이지와 컨트롤 블록의 수동소자의 면적 감소효과를 가진다. 파워스테이지는 인덕터와 출력 커패시터, 파워트랜지스터, 피드백 저항으로 이루어지며, 컨트롤 블록은 펄스폭 변조기, 오차증폭기, 오실레이터 등으로 이루어진다. 회로는 $0.35{\mu}m$ 1-poly 4-metal BCD 공정을 사용하여 설계 검증 및 레이아웃 하였다. SPICE 모의 실험 결과 시비율이 0.4 이고, 입력전압이 3.7 V 일 때, 1.8 V의 출력 전압을 가지며, 출력전류는 100 mA를 가진다. 제안하는 회로는 기존의 25~50 mA보다 큰 출력을 나타내어 고휘도의 LED 센서 구동이 가능할 것으로 보이며, 4 MHz의 스위칭 주파수를 사용하여, 변환기의 실장 면적이 종래에 비하여 30 % 정도의 감소가능할 것으로 보인다.

Keywords

References

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