[기술] 온도 및 공급 전압 변화에 무관하게... (#303)

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#303

온도 및 공급 전압 변화에 무관하게 일정한 크기의 전류를 생성하는 기술

BJT(Bipolar junction transistor)의 ∆VBE를 이용하여 양의 온도 계수를 구현하는 방식으로 CMOS의 문턱 이하 영역을 사용하여 적은 전력으로 BJT와 같은 동작을 수행
IPTAT과 ICTAT의 합으로는 보상될 수 없는 공정 변이 값을 비(ratio)를 통해 보상함으로써 온도에 대한 변화가 공정에 강인한 전류원을 얻을 수 있음
온도 변화에도 전류값이 일정하게 유지하기 위해 TCr=TCv가 동일하면 되면, 이를 위한 조건을 해결하는 것이 필요함 → 본 제안 기술은 이를 해결하기 위한 방안을 마련함

전류원 (current reference)
- 전류원 회로는 아날로그 집적 회로의 바이어스 회로에 사용되거나, 능동 부하로 널리 사용됨
- 특히, 대부분의 아날로그 집적회로가 전류원을 바탕으로 하는 바이어스 방식을 사용하고 있으므로 공정이나 환경 등의 변화에 무관한 전류원을 사용하는 것이 매우 중요함.
- 일반적으로, 전류원 회로를 구성하는 데 있어서, 주위 환경의 변화와 무관하게 항상 일정한 전류를 흐르게 할 수 있는 이상적인 전류원 회로는 구현하기가 용이하지 않은 문제가 있는데, 본 기술은 이를 해결할 수 있는 전류원을 제안함
공정 변화에 강인한 온도계수를 갖는 저항
- PVT variation (Process, Supply Voltage, Temperature) 에 강인한 Current Reference를 만드는 것이 목표
- Process, Temperature : 기존의 PTAT과 CTAT을 더하는 방법이 아닌 저항과 전압의 Ratio(비)를 사용하여 compensation 효과를 높이고, trimming을 필요로 하지 않음.
- Voltage : Fully Differential 구조를 사용하여 Supply Voltage에 강인하기 때문에 낮은 line sensitivity 를 가지고, 높은 PSRR 과 CMRR 을 가지며 추가적인 BGR(Bandgap Reference) 를 필요로 하지 않음.
- ○ CMOS의 Subthreshold region을 이용하여 Voltage를 생성하고, Ultra low power, small head room, low supply voltage를 가짐.

전력/전원 제어시스템 분야 시장 전망
- 글로벌 전력/전원 제어시스템 시장 규모는 2016년 5,240백만 달러를 형성하였으며, 매년 26.4%의 성장률로 2020년에는 12,365백만 달러 규모로 확대될 것으로 전망
- 한국 시장은 2017년 현재 약 600억원 규모로 세계 시장 대비 1% 수준이나, 향후 에너지저장장치 시장의 성장과 함께 전력/전원 제어 시스템의 시장도 크게 확대될 것으로 예상됨
파급 효과 및 활용 분야
- 전력/전원 제어시스템의 후방 산업은 에너지저장 시스템의 소재 및 부품 관련 산업으로 구성되며, 전방 산업으로는 에너지저장장치 시스템 산업, 설치산업, 전력산업이 주를 이루며, 그 외 에너지 서비스 산업 및 에너지 솔루션 산업에 적용 가능함