일반기술

유기 발광소자 디스플레이 작동을 위한 고효율 전하 펌프 회로 설계를 사용한 저소비전력 직류-직류 변환기 제작

전하펌프의 스위치 트랜지스터에서 발생하는 전압강하로 인한 전력 소모를 피할 수 없고 높은 전압과 큰 전류를 출력하는 구조에서는 전력 손실이 더욱 커져 효율이 감소하기 때문에 이 문제를 해결하기 위하여 스위치 트랜지스터의 전력 손실을 최소로 하는 고효율의 전하펌프 회로를 제안하고, 제안한 고효율 전하펌프 회로를 사용하여 유기발광소자 디스플레이 응용기기에 적합한 저소비 전력 직류-직류 변환기 설계 방법을 제안한다.평판 디스플레이 구동 칩 내부의 디지털 회로 부분은 저전압 회로로 구성되어 칩의 공급 전압인 3V 정도의 전압으로 동작하지만, 유기발광소자 패널을 구동하는 데이터 구동회로와 스캔 구동회로의 아날로그 출력단은 고전압 회로로 이루어져 있으며 디스플레이 패널의 특성에 따라서 10 - 20 V 정도의 전압이 인가되고 있다. 따라서 3V 정도의 공급 전원 전압을 입력으로 받아 데이터 구동회로와 스캔 구동회로의 출력단에 필요한 고전압을 발생시키는 직류-직류 변환기가 필요하게 된다. 특히 휴대용 기기에 사용되는 만큼 저소비전력, 고효율 설계 기술이 요구된다. 직류-직류 변환기는 스위칭 방식과 전하펌프 방식으로 나눌 수 있다. 이 중 전력 효율이 높은 전하펌프 방식의 직류-직류변환기가 휴대용 기기용 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있다. 전하펌프 방식의 직류-직류 변환기에서 전하 펌프로는 딕슨 구조가 널리 사용되었지만 이 전하펌프는 스위치 트랜지스터의 다이오드 구조로 인한 문턱전압 손실이 발생하는 단점을 가지고 있다. 또한 개선된 딕슨 전하펌프 구조는 각 단에서의 문턱전압 손실은 줄일 수 있으나 마지막 단에서의 문턱전압 손실은 피할 수 없다. 전하펌프의 스위치 트랜지스터에서 발생하는 전압강하로 인한 전력 소모를 피할 수 없고 높은 전압과 큰 전류를 출력하는 구조에서는 전력 손실이 더욱 커져 효율이 감소하였다. 본 발명에서는 스위치 트랜지스터의 전력 손실을 최소로 하는 고효율의 전하펌프 회로를 제안하고, 제안한 고효율 전하펌프 회로를 사용하여 모바일용 디스플레이 응용기기에 적합한 저소비 전력 직류-직류 변환기 설계 방법을 제안한다.