KR100693546B1

KR100693546B1 - 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치 및방법

Info

Publication number: KR100693546B1
Application number: KR1020040113806A
Authority: KR
Inventors: 박북성
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2007-03-14
Also published as: KR20060074695A

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기의 출력 모드에 따라 일련의 전원 스위칭을 수행하여, 그 전력 증폭기가 배터리 전원 또는 전력 관리용 IC나 LDO(Law Drop-Out) 레귤레이터 전원을 이용하도록 한 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기에 일련의 구동 전원을 공급하는데 있어, 그 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드(약전계 상태)인 경우에는 배터리 전원을 이용하도록 하고, 저전력 모드(강전계 상태)인 경우에는 전력 관리 회로인 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터 전원을 이용하도록 스위칭 동작을 수행함으로써, 전력 증폭기에서의 누설 전류 발생을 방지하여 배터리 손상을 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 배터리 수명을 연장시킬 수 있게 되며, 또한 오디오 잡음을 감소시킬 수 있게 되고, 나아가 강전계 상태에서 기존 전원(예컨대, 3.3V)에 비해 낮은 전원(예컨대, 3.0V 이하의 전원)을 이용함으로써, 단말기 전원이 오프되는 전압 레벨을 더욱 낮출 수 있어 배터리 사용 시간을 연장시킬 수 있게 된다.

이동통신 단말기, 전력 증폭기, 스위칭 회로, 배터리, 전력 관리용 IC, LDO 레귤레이터, 베이스밴드 프로세서, 전원 스위칭, 전계효과 트랜지스터, 다이오드

Description

이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치 및 방법{Apparatus And Method For Power Amplifier Power Consumption In The Mobile Communication Terminal}

도 1은 일반적인 이동통신 단말기에서 배터리 전원을 사용하는 어플리케이션들을 예시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치를 도시한 구성 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 동작을 도시한 순서도.

도 4는 도 2에 있어, 스위칭 회로부의 상세한 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 증폭기 출력 모드 확인 및 그 제어 회로부를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에서 전력 증폭기가 배터리 전원을 이용하는 경우와 전력 관리용 IC 또는 LDO 레귤레이터 전원을 이용하는 경우의 주파수 특성 그래프를 예시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전력 증폭기 20 : 배터리

30 : 전력 관리용 IC/LDO 레귤레이터 40 : 스위칭 회로부

50 : 베이스밴드 프로세서 51 : 커플러

52 : 검출 다이오드 53 : 증폭기

54 : 모드 확인 제어부

본 발명은 이동통신 단말기의 전력 증폭기에 관한 것으로, 특히 전력 증폭기의 출력 모드에 따라 일련의 전원 스위칭을 수행하여, 그 전력 증폭기가 배터리 전원 또는 전력 관리용 IC나 LDO(Law Drop-Out) 레귤레이터 전원을 이용하도록 한 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 이동통신 기술이 발전하면서 휴대폰, 인터넷폰, PDA 폰, CDMA/GSM/WCDMA 단말기 등과 같은 이동통신 단말기의 보급이 증가하고 있으며, 이러한 이동통신 단말기는 개인이 휴대용으로 사용하므로, 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 에너지를 저장해두는 충전식 배터리를 사용하여 단말기 내의 관련 어플리케이션들을 동작시키고 있다. 여기서, (가)는 배터리 전원을 사용하는 GSM+WCDMA 어플리케이션들을 도시하고 있으며, (나)는 배터리 전원을 사용하는 CDMA+WCDMA 어플리케이션들을 도시하고 있다.

그리고, 전술한 이동통신 단말기에서 배터리 전원은 거의 모든 부분에서 사용되며, 그 중에서 가장 많은 전력을 소비하는 부분은 이동통신을 위해서는 반드시 필요한 소자가 되는 전력 증폭기이다.

이와 관련하여, 종래의 이동통신 단말기에서 전력 증폭기 구동 전원은 모두 배터리에서 직접 전원을 인가하는 구동 방식을 구현하고 있는데, 이동통신 단말기가 약전계에 있는 경우 전력 증폭기는 최대 출력 모드로 작용(예컨대, CDMA 단말기의 경우 약 24dBm)하게 되며, 이와 함께 부가적으로 배경 조명 LCD, LCD, 멜로디 IC, 오디오 증폭기 등 다수의 어플리케이션이 동작할 경우 일시적으로 모든 구성 요소들이 배터리 전원을 사용하게 되므로, 배터리에 손상을 가할 만큼의 일종의 충격이 인가되어 단말기 배터리의 수명이 짧아지게 되고, 전력 증폭기에서 나타나는 누설 전류에도 영향을 주는 문제점이 있었다.

또한, 전력 증폭기와 오디오 증폭기가 동시에 배터리 전원을 사용하는 경우 전력 증폭기가 최대 출력 모드로 작용할 때에 주로 발생하는 오디오 잡음을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 이동통신 단말기에서 전력 증폭기에 구동 전원을 공급하는데 있어, 그 전력 증폭기 출력 모드에 일련의 스위칭 동작을 수행하게 함으로써, 고전력 모드(약전계 상태)인 경우에는 배터리 전원이 공급되도록 하고, 저전력 모드(강전계 상태)인 경우에 는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터 전원이 공급되도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이동통신 단말기에서 전력 증폭기 출력 모드에 따라 배터리 전원 또는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터 전원을 이용하게 함으로써, 전력 증폭기에서의 누설 전류 발생을 방지하여 배터리 손상을 줄이고, 또한 오디오 잡음을 감소시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동통신 단말기의 강전계 상태에서 기존 전원(예컨대, 3.3V)에 비해 낮은 전원(예컨대, 3.0V 이하의 전원)을 이용하게 함으로써, 단말기 전원이 오프되는 전압 레벨을 더욱 낮춰서 배터리 사용 시간을 연장시키는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 배터리와, 그 배터리의 전원을 전압 강하시켜 낮은 전원으로 출력하는 전원 관리 회로인 전력 관리용 IC나 LDO(Low Drop-Out) 레귤레이터, 그리고 전력 증폭기를 구비하는 이동통신 단말기에 있어서, 상기 전력 증폭기의 출력 모드가 고전력 모드인 경우 상기 배터리에서 출력되는 전원이 전력 증폭기에 직접 공급되도록 하고, 상기 전력 증폭기의 출력 모드가 저전력 모드인 경우 상기 전원 관리 회로에서 출력되는 전원이 전력 증폭기에 공급되도록 하는 일련의 전원 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로부를 포함하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치를 구현하는데 있다.

또한, 상술한 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치는, 상기 이동통신 단말기의 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 결과에 따라 상기 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하는 모드 확인 및 제어 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모드 확인 및 제어 회로부는, 베이스밴드 프로세서로 구현함으로써 수신 전계강도를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하고, 그 출력 모드 확인 결과에 스위칭 회로부를 제어하되, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 배터리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 주고, 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 내부 관리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모드 확인 및 제어 회로부는, 단말기 수신 경로 상의 저잡음 증폭기와 수신 SAW 필터 사이에 구비되는 커플러와; 상기 커플러를 통해 추출된 수신 신호를 DC 레벨 값으로 전환시켜 주는 검출 다이오드와; 상기 검출 다이오드에 의해 DC 레벨 값으로 전환된 수신 신호 레벨 값을 출력 모드 확인이 가능하도록 일정 레벨 증폭시켜 주는 증폭기와; 상기 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호 레벨을 기준 레벨과 비교하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 배터리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 배터리 전원이 전력 증폭기로 공급되도록 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하고, 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 내부 관리 전원 인이에블 신호를 발생시켜 내부 전원 관리 회로의 전원이 전력 증폭기로 공급되도록 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하는 모드 확인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스위칭 회로부는, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 내부 관리 전원 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 전원 관리 회로로부터 출력되는 전원이 전력 증폭기의 전원 입력 단자로 공급되도록 연결하는 제1스위칭 회로와; 모드 확인 및 제어 회로부로부터 배터리 전원 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 상기 배터리로부터 출력되는 전원이 전력 증폭기의 전원 입력 단자로 공급되도록 연결하는 제2스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1스위칭 회로는, 전원 관리 회로의 전원 출력단과 드레인 단자가 연결되고, 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 소스 단자가 연결되며, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 게이트 단자를 통해 소정의 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 해당되는 전원 스위칭 동작을 수행하는 전계효과 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 하며, 상기 제2스위칭 회로는, 배터리의 전원 출력단과 드레인 단자가 연결되고, 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 소스 단자가 연결되며, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 게이트 단자를 통해 소정의 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 해당되는 전원 스위칭 동작을 수행하는 전계효과 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전계효과 트랜지스터는, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 트랜지스터 내부에 역방향 누설 전류를 방지하기 위한 다이오드가 추가로 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 배터리와, 그 배터리의 전원을 전압 강하시켜 낮은 전원으로 출력하는 전원 관리 회로인 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터, 그리고 전력 증폭기를 구비하고 있는 이동통신 단말기에 있어서, 이동통신 단말기에서 전력 증폭기의 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하는 과정과; 상기 전력 증폭기 출력 모드에 따라 그 전력 증폭기에 배터리에서 출력되는 전원을 연결하거나, 상기 전원 관리 회로에서 출력되는 전원을 연결하는 전원 스위칭 동작을 수행하는 과정과; 상기 전원 스위칭 동작에 따라 연결되는 배터리 전원 또는 전원 관리 회로의 전원을 전력 증폭기에서 공급받아 구동하는 과정을 포함하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법을 제공하는데 있다.

상기 전력 증폭기의 출력 모드를 확인하는 과정은, 베이스밴드 프로세서에서 수신 전계강도를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드를 확인하되, 상기 전력 증폭기가 동작하지 않는 아이들 상태나 슬립 상태에서는 수신 전계강도를 체크하지 않는 것을 특징으로 하며, 또한 베이스밴드 프로세서에서 수신 전계강도를 체크하여, 그 수신 전계강도가 강전계로 확인되는 경우에는 전력 증폭기 출력 모드를 저전력 모드로 판단하고, 수신 전계강도가 약전계로 확인되는 경우에는 전력 증폭기 출력 모드를 고전력 모드로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전력 증폭기의 출력 모드를 확인하는 과정은, 단말기 수신 경로 상의 저잡음 증폭기와 수신 SAW 필터 사이에 구비된 커플러를 통해 수신 신호를 추출하여 DC 레벨 값으로 전환시키는 단계와; 상기 DC 레벨 값으로 전환된 수신 신호 레벨 값을 출력 모드 확인이 가능하도록 일정 레벨 증폭시킨 후에 기준 레벨과 비교하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전력 증폭기 출력 모드에 따라 전원 스위칭 동작을 수행하는 과정은, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 상기 전력 증폭기에 배터리에서 출력되는 전원이 직접 공급되도록 상기 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 상기 배터리의 전원 출력 단자를 스위칭 연결하는 것을 특징으로 하며, 전력 증폭기 출력 모드가 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우 상기 전력 증폭기에 전원 관리 회로에서 출력되는 전원이 공급되도록 상기 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 상기 전원 관리 회로의 전원 출력 단자를 스위칭 연결하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 이동통신 단말기의 전력 증폭기 외부에 별도의 자동 스위칭 회로를 구현하고, 그 스위칭 회로를 이용하여 전력 증폭기의 출력이 고전력 모드(약전계 상태)일 경우와 저전력 모드일 경우(강전계 상태)로 구분하여 자동으로 전원 스위칭을 수행함으로써 전력 증폭기 전원 안정화를 이루고자 하는데, 이때, 스위칭 회로는 전력 증폭기의 출력이 고전력 모드인 경우에는 전력 증폭기 최대 출력을 위해 배터리 전원을 직접 공급받아 이용하도록 스위칭하고, 저전력 모드인 경우에는 배터리 손상을 최소화하기 위해 단말기 내부에서 소정의 전원 관리를 수행하는 전력 관리용 IC 또는 LDO(Low Drop-Out, 저전압강하) 레귤레이터를 통해 전원을 공급받아 이용하도록 스위칭하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장 치를 도시한 구성 블록도로서, 단말기 송신 경로 상에 구성된 전력 증폭기(10)는 스위칭 회로부(40)의 전원 스위칭 동작에 따라 배터리(20)의 전원을 직접 공급받거나, 전원 관리 회로가 되는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원을 공급받는 구조를 가지며, 이때 스위칭 회로부(40)는 베이스밴드 프로세서(50)(CDMA/WCDMA 단말기 등에서는 MSM 칩셋이 베이스밴드 프로세서의 기능을 수행함)의 제어에 따라 전원 스위칭 동작을 수행한다.

여기서, 전력 증폭기(10)는 강전계(저전력 모드)와 약전계(고전력 모드)에서 서로 다른 전력 소모를 나타내는데, 그 특성상 약전계에서는 최대 전력을 사용하고, 강전계에서는 각 상황에 맞는 전력을 소모하게 되며, 저전력 모드일 경우에는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원을 공급받아 이용하는 반면, 고전력 모드일 경우에는 배터리(20)의 전원을 공급받아 이용하게 된다. 그리고, 저전력 모드 즉, 강전계 상태에서 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)가 공급하는 3.0V 이하의 전원을 이용함에 따라 이동통신 단말기 전원이 오프(phone dead)되는 전압 레벨(기존의 경우 3.3~3.4V가 컷오프 전압이었음)을 더욱 낮출 수 있어 배터리(20)의 사용 시간 증대가 가능해 진다.

그리고, 베이스밴드 프로세서(50)는 수신 전계강도(Rx sensitivity)를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 결과에 따라 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드로 확인되는 경우에는 배터리(20)의 전원이 전력 증폭기(10)로 직접 공급되도록 스위칭 회로부(40)를 제어하고, 저전력 모드로 확인되는 경우에는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 회로부(40)를 제어한다.

이때, 스위칭 회로부(40)는 베이스밴드 프로세서(50)의 제어에 따라 배터리(20)의 전원 출력 단자를 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자로 연결하거나, 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원 출력 단자를 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자로 연결해 주는 스위칭 동작을 수행한다.

이와 같은 구성을 갖는 전력 증폭기 전원 안정화 장치의 동작을 첨부한 도면 도 3에 도시한 동작 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베이스밴드 프로세서(50)는 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 수신 전계강도를 체크하여(스텝 S31), 전력 증폭기 출력 모드를 확인하게 되는데(스텝 S32), 이때, 아이들(idle) 상태나 슬립(sleep) 상태에서는 전력 증폭기(10)가 동작하지 않으므로 수신 전계강도를 체크하지 않고, 대기 상태나 통화 상태 등과 같이 전력 증폭기(10)가 동작할 때에 수신 전계강도를 체크하게 된다.

그리고, 베이스밴드 프로세서(50)는 수신 전계강도를 체크한 결과에 따라 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드(high power mode)인지, 저전력 모드(low power mode)인지 확인하게 되는데, 예를 들어, 수신 전계강도가 '16dBm' 보다 큰 것으로 체크되면 고전력 모드로 판단하고, 수신 전계강도가 '16dBm' 이하인 것으로 체크되면 저전력 모드로 판단할 수 있을 것이다.

만약, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 베이스밴드 프로세서(50)는 배터리(20)의 전원이 연결되도록 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 제어하여 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자에 배터리(20)의 전원 출력 단 자를 연결함으로써(스텝 S33), 그 전력 증폭기(10)에 배터리 전원을 공급하게 된다(스텝 S34).

하지만, 전력 증폭기 출력 모드가 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우 베이스밴드 프로세서(50)는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원이 연결되도록 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 제어하여 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자에 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원 출력 단자를 연결함으로써(스텝 S35), 그 전력 증폭기(10)에 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터 전원을 공급하게 된다(스텝 S36).

또한, 본 발명에 따른 전력 증폭기 전원 안정화 장치에 있어서, 스위칭 회로부(40)에 대하여 첨부한 도면 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 그 스위칭 회로부(40)는 두 개의 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, Q1, Q2)를 이용하여 구현하게 된다.

여기서, 제1전계효과 트랜지스터(Q1)는 베이스밴드 프로세서(50)로부터 내부 관리 전원 인에이블 신호가 되는 LDO 인에이블 신호(LDO_EN)(또는 전력 관리용 IC 인에이블(PM_EN))가 입력되는 경우에 온(ON) 되어 전력 관리용 IC 또는 LDO 레귤레이터(30)로부터 출력되는 전원(PA)이 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자(Vcc)로 공급되도록 하는 스위칭 동작을 수행하며, 제2전계효과 트랜지스터(Q2)는 베이스밴드 프로세서(50)로부터 배터리 전원 인에이블 신호(VBATT_EN)가 입력되는 경우에 온(ON) 되어 배터리(20)로부터 출력되는 전원(VBATT)이 전력 증폭기(10)의 전원 입력 단자(Vcc)로 공급되도록 하는 스위칭 동작을 수행한다. 즉, 제1전계효과 트랜지스 터(Q1)와 제2전계효과 트랜지스터(Q2)는 아래의 표 1과 같이 온/오프(ON/OFF) 된다.

제어 모드	트랜지스터 상태
제어 모드	Q1	Q2
저전력 모드	ON	OFF
고전력 모드	OFF	ON
아이들/슬립 모드	OFF	OFF

그리고, 베이스밴드 프로세서(50)는 수신 전계강도를 체크하여 확인되는 전력 증폭기 출력 모드에 따라 전력 증폭기(10)로 공급되는 전원에 대한 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 제어하게 되는데, 전력 증폭기 출력 모드가 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 LDO 인에이블 신호(LDO_EN)(또는 전력 관리용 IC 인에이블 단자(PM_EN))를 발생시켜 스위칭 회로부(40)의 제1전계효과 트랜지스터(Q1)로 출력함으로써 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 동작을 제어하고, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 배터리 전원 인에이블 신호(VBATT_EN)를 발생시켜 스위칭 회로부(40)의 제2전계효과 트랜지스터(Q2)로 출력함으로써 배터리(20)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 동작을 제어한다.

또한, 본 발명에서 스위칭 회로부(40)를 구성하는 각 전계효과 트랜지스터(Q1, Q2)는 내부 즉, 드레인 단자(D)와 소스 단자(S) 사이에 다이오드를 추가함으로써, 배터리 손상을 줄 수 있는 역방향 누설 전류를 방지하게 된다.

한편, 상술한 실시예에서는 베이스밴드 프로세서(50)에서 수신 전계강도를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 결과에 따라 스위칭 회로부(40)를 제어하고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 첨부한 도면 도 5에 도시한 바와 같은 구성을 통해 전력 증폭기 출력 모드를 확인하고, 그 결과에 따라 스위칭 회로부(40)를 제어할 수 있을 것인데, 이를 위한 모드 확인 및 제어 회로 구성은 단말기 수신 경로 상의 저잡음 증폭기와 수신 SAW 필터(Rx SAW Filter) 사이에 구비되는 커플러(Couple)(51)와, 그 커플러(51)를 통해 추출된 수신 신호를 DC 레벨 값으로 전환시켜 주는 검출 다이오드(52)와, 검출 다이오드(52)에 의해 DC 레벨 값으로 전환된 수신 신호 레벨 값을 출력 모드 확인이 가능하도록 일정 레벨 증폭시켜 주는 증폭기(53)와, 그 증폭기(53)에 의해 증폭된 수신 신호 레벨을 기준 레벨과 비교하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 출력 모드 확인 결과에 따라 스위칭 회로부(40)를 제어하는 모드 확인 제어부(54)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 모드 확인 제어부(54)는 베이스밴드 프로세서(50)와 마찬가지로 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드로 확인되는 경우에는 배터리(20)의 전원이 전력 증폭기(10)로 직접 공급되도록 스위칭 회로부(40)를 제어하고, 저전력 모드로 확인되는 경우에는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 회로부(40)를 제어한다.

즉, 모드 확인 제어부(54)는 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 배터리 전원 인에이블 신호(VBATT_EN)를 발생시켜 스위칭 회로부(40)의 제2전계효과 트랜지스터(Q2)를 온 시킴으로써 배터리(20)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 동작을 제어하게 되고, 반대로, 전력 증폭기 출력 모드가 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 LDO 인에이블 신호(LDO_EN)(또는 전력 관리용 IC 인에이블 단자(PM_EN))를 발생시켜 스위칭 회로부(40)의 제1전계효과 트랜지스터(Q1)를 온 시킴으로써 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터(30)의 전원이 전력 증폭기(10)로 공급되도록 스위칭 동작을 제어하게 된다.

본 발명에서 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작에 의해 전력 증폭기(10)에서 배터리 전원을 이용하는 경우와 전력 관리용 IC 또는 LDO 레귤레이터 전원을 이용하는 경우를 설명해 보면, 이는 첨부한 도면 도 6과 같은데, 도 6의 (가)는 전력 증폭기(10)에서 배터리 전원을 이용함에 따라 그 출력 모드가 고전력 모드(약 25dBm)일 때의 전력 증폭기 전압(Vcc) 변환에 따른 전류(Icc)와 주파수(WCDMA 대역) 간의 특성 그래프를 나타내고 있으며, 도 6의 (나)는 전력 증폭기(10)에서 전력 관리용 IC 또는 LDO 레귤레이터 전원을 이용함에 따라 그 출력 모드가 저전력 모드(약 16dBm)일 때의 전력 증폭기 전압(Vcc) 변화에 따른 전류(Icc)와 주파수(WCDMA 대역) 간의 특성 그래프를 나타낸다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있는데, 예를 들어, 상술한 실시예에서 전력 증폭기(10)의 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지를 판단하기 위한 기준 레벨 즉, 수신 전계강도를 '16dBm'을 기준으로 설명하였으나, 이는 전력 관리용IC나 LDO 레귤레이터(30)의 특성에서 보다 나은 레귤레이션 작용이나 전력 공급이 가능하다면 더 높은 범위까지 적용이 가능할 것이다.

나아가, 상술한 전력 증폭기 전원 안정화 회로는 단일 대역(Single Band)의 GSM/CDMA/WCDMA 전력 증폭기나, 듀얼 대역(Dual Band)의 GSM/DCS 전력 증폭기 또는 GSM850/PCS 전력 증폭기나, 트리 대역(Tri Band)의 DCS/AMPS/PCSA 전력 증폭기나, 쿼드 대역(Quad Band)의 GSM+WCDMA 전력 증폭기 또는 CDMA+WCDMA 전력 증폭기 등과 같은 모든 전력 증폭기를 이용하는 이동통신 단말기에 적용할 수 있을 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기에 일련의 구동 전원을 공급하는데 있어, 그 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드(약전계 상태)인 경우에는 배터리 전원을 이용하도록 하고, 저전력 모드(강전계 상태)인 경우에는 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터 전원을 이용하도록 스위칭 동작을 수행함으로써, 전력 증폭기에서의 누설 전류 발생을 방지하여 배터리 손상을 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 배터리 수명을 연장시킬 수 있게 되며, 또한 오디오 잡음을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 이동통신 단말기의 강전계 상태에서 기존 전원(예컨대, 3.3V)에 비해 낮은 전원(예컨대, 3.0V 이하의 전원)을 이용함으로써, 단말기 전원이 오프되는 전압 레벨을 더욱 낮출 수 있어 배터리 사용 시간을 연장시킬 수 있게 된다.

Claims

배터리와, 그 배터리의 전원을 전압 강하시켜 낮은 전원으로 출력하는 전원 관리 회로인 전력 관리용 IC나 LDO(Low Drop-Out) 레귤레이터, 그리고 전력 증폭기를 구비하는 이동통신 단말기에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력 모드가 고전력 모드인 경우 상기 배터리에서 출력되는 전원이 전력 증폭기에 직접 공급되도록 하고, 상기 전력 증폭기의 출력 모드가 저전력 모드인 경우 상기 전원 관리 회로에서 출력되는 전원이 전력 증폭기에 공급되도록 하는 일련의 전원 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 1항에 있어서,

상기 이동통신 단말기의 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 결과에 따라 상기 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하는 모드 확인 및 제어 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 2항에 있어서,

상기 모드 확인 및 제어 회로부는, 베이스밴드 프로세서로 구현함으로써 수 신 전계강도를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하고, 그 출력 모드 확인 결과에 스위칭 회로부를 제어하되, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 배터리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 주고, 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 내부 관리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 주는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 2항에 있어서,

상기 모드 확인 및 제어 회로부는, 단말기 수신 경로 상의 저잡음 증폭기와 수신 SAW 필터 사이에 구비되는 커플러와;

상기 커플러를 통해 추출된 수신 신호를 DC 레벨 값으로 전환시켜 주는 검출 다이오드와;

상기 검출 다이오드에 의해 DC 레벨 값으로 전환된 수신 신호 레벨 값을 출력 모드 확인이 가능하도록 일정 레벨 증폭시켜 주는 증폭기와;

상기 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호 레벨을 기준 레벨과 비교하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인한 후, 그 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 배터리 전원 인에이블 신호를 발생시켜 배터리 전원이 전력 증폭기로 공급되도록 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하고, 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우에는 내부 관리 전원 인이에블 신호 를 발생시켜 내부 전원 관리 회로의 전원이 전력 증폭기로 공급되도록 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 제어하는 모드 확인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제1항 또는 2항에 있어서,

상기 스위칭 회로부는, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 내부 관리 전원 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 전원 관리 회로로부터 출력되는 전원이 전력 증폭기의 전원 입력 단자로 공급되도록 연결하는 제1스위칭 회로와;

모드 확인 및 제어 회로부로부터 배터리 전원 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 상기 배터리로부터 출력되는 전원이 전력 증폭기의 전원 입력 단자로 공급되도록 연결하는 제2스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제1스위칭 회로는, 전원 관리 회로의 전원 출력단과 드레인 단자가 연결되고, 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 소스 단자가 연결되며, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 게이트 단자를 통해 소정의 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 해당되는 전원 스위칭 동작을 수행하는 전계효과 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제2스위칭 회로는, 배터리의 전원 출력단과 드레인 단자가 연결되고, 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 소스 단자가 연결되며, 모드 확인 및 제어 회로부로부터 게이트 단자를 통해 소정의 인에이블 신호가 입력되는 경우에 온 되어 해당되는 전원 스위칭 동작을 수행하는 전계효과 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
제 6항 또는 7항에 있어서,

상기 전계효과 트랜지스터는, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 트랜지스터 내부에 역방향 누설 전류를 방지하기 위한 다이오드가 추가로 구현된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 장치.
배터리와, 그 배터리의 전원을 전압 강하시켜 낮은 전원으로 출력하는 전원 관리 회로인 전력 관리용 IC나 LDO 레귤레이터, 그리고 전력 증폭기를 구비하고 있는 이동통신 단말기에 있어서,

이동통신 단말기에서 전력 증폭기의 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하는 과정과;

상기 전력 증폭기 출력 모드에 따라 그 전력 증폭기에 배터리에서 출력되는 전원을 연결하거나, 상기 전원 관리 회로에서 출력되는 전원을 연결하는 전원 스위칭 동작을 수행하는 과정과;

상기 전원 스위칭 동작에 따라 연결되는 배터리 전원 또는 전원 관리 회로의 전원을 전력 증폭기에서 공급받아 구동하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.
제 9항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력 모드를 확인하는 과정은, 베이스밴드 프로세서에서 수신 전계강도를 체크하여 전력 증폭기 출력 모드를 확인하되, 상기 전력 증폭기가 동작하지 않는 아이들 상태나 슬립 상태에서는 수신 전계강도를 체크하지 않는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.
제 9항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력 모드를 확인하는 과정은, 베이스밴드 프로세서에서 수신 전계강도를 체크하여, 그 수신 전계강도가 강전계로 확인되는 경우에는 전력 증폭기 출력 모드를 저전력 모드로 판단하고, 수신 전계강도가 약전계로 확인되는 경우에는 전력 증폭기 출력 모드를 고전력 모드로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.
제 9항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력 모드를 확인하는 과정은, 단말기 수신 경로 상의 저잡음 증폭기와 수신 SAW 필터 사이에 구비된 커플러를 통해 수신 신호를 추출하여 DC 레벨 값으로 전환시키는 단계와;

상기 DC 레벨 값으로 전환된 수신 신호 레벨 값을 출력 모드 확인이 가능하도록 일정 레벨 증폭시킨 후에 기준 레벨과 비교하여 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인지, 저전력 모드인지 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.
제 9항에 있어서,

상기 전력 증폭기 출력 모드에 따라 전원 스위칭 동작을 수행하는 과정은, 전력 증폭기 출력 모드가 고전력 모드인 것으로 확인되는 경우 상기 전력 증폭기에 배터리에서 출력되는 전원이 직접 공급되도록 상기 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 상기 배터리의 전원 출력 단자를 스위칭 연결하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.
제 9항에 있어서,

상기 전력 증폭기 출력 모드에 따라 전원 스위칭 동작을 수행하는 과정은, 전력 증폭기 출력 모드가 저전력 모드인 것으로 확인되는 경우 상기 전력 증폭기에 전원 관리 회로에서 출력되는 전원이 공급되도록 상기 전력 증폭기의 전원 입력 단자와 상기 전원 관리 회로의 전원 출력 단자를 스위칭 연결하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에서의 전력 증폭기 전원 안정화 방법.