최근 웨어러블 디바이스 시장이 커짐에 따라 PMIC 수요가 늘어나고 있다. 웨어러블 디바이스를 위한 PMIC는 작은 면적과 높은 효율을 가져야 한다. 또한 PMIC의 출력은 여러 개의 부하를 구동해야 한다. 한 개의 DC-DC 변환기를 사용하고 여러 개의 LDO를 사용하여 여러 개의 부하를 구동할 수 있다. 하지만 LDO의 drop out 전압으로 인해 높은 효율을 유지하기 어렵다. 이에 따라 LDO를 사용하지 않고 하나의 DC-DC 변환기를 사용하여 여러 개의 부하를 구동할 수 있는 single-inductor multiple-output DC-DC 변환기에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 논문에서는 single-inductor multiple-output DC-DC 변환기의 다양한 구조를 소개하고 시분할 제어로 인해 큰 면적을 가진다는 한계를 개선하기 위해 하나의 보상회로를 사용하는 보상회로 공유기법을 제안한다. 제안하는 보상회로 공유기법은 하나의 보상회로를 사용함으로써 발생하는 오차증폭기의 출력 지연을 방지한다.
보상회로 공유기법을 적용한 single-inductor multiple-output DC-DC 변환기는 0.18um BCDMOS 공정을 기반으로 설계하였다. 변환기는 입력 전압 4.5~5.0[V]에서 동작하며 1.2~4.0[V]의 출력 전압을 갖는다. 변환기는 25~250[mA]의 부하 범위에서 동작한다. 1[MHz] 스위칭 주파수에서 부하가 200[mA]일 때 최대 효율 93.2[%]를 갖는다.