KR101134696B1 - 휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법 - Google Patents

휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법 관한 것으로서, 이와 같은 휴대단말기의 전원관리장치는, 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제1 레벨로 전환하는 제1 전압 조정부와; 상기 제1 전압 조정부 또는 상기 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제2 레벨로 전환하는 제2 전압 조정부 및; 상기 외부 전원 또는 상기 제1 전압 조정부의 출력을 상기 제2 전압 조정부로 스위칭하는 스위칭부를 포함하여 구성되어, 따라서, 휴대단말기의 출력전압의 범위를 확장하고 전원관리장치의 비용을 절감하는 효과가 있다.
전원관리장치, 직류직류 변환기, 저전압 강하 전압 조정기

Description

휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법{ELECTRIC POWER SOURCE MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD OF MOBILE TERMINAL}
도 1은 종래의 휴대단말기 전원관리장치의 구성을 보여주는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기 전원관리장치의 구성을 간략하게 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기 전원관리장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기 전원관리방법을 보여주는 순서도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
200, 300: 전원관리장치 230, 340: 스위칭부
220, 310: 제1 전압 조정부 250, 330: 제2 전압 조정부
260, 331: 감지부 240, 332: 제어부
본 발명은 휴대단말기에 관한 것으로서, 특히 휴대단말기의 전원에서 저전압 강하 전압 조정부의 입력을 자동으로 스위칭하는 휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대단말기는 기능이 다양해 지면서 1.2V, 1.4V, 1.8V, 2.5V, 2.6V 등의 직류전압들을 필요로 한다.
따라서, 휴대단말기의 전원관리장치(Power Management System, PMS)는 다수의 직류직류 변환기(DCDC Converter, DCDC)와 다수의 저전압 강하 전압 조정기(Low-DropOut Regulator, LDO)로 구성된다.
도 1은 종래의 휴대단말기의 전원관리장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 휴대단말기 전원관리장치(100)는 배터리(Battery, BATT)에서 전원을 공급받는다. 이에 따라 직류직류 변환기들(111, 112)은 1.8V 또는 1.4V와 같이 다소 낮은 전압을 출력하고, 저전압 강하 전압 조정기들(121 ~ 127)은 2.6V에서 3.0V와 같이 다소 높은 전압을 출력한다.
그러나 직류직류 변환기는 고가인 반면 전압을 변환하는 효율이 높고, 저전압 강하 전압 조정기는 저가인 반면 입출력되는 전압의 차가 크면 전압을 변환하는 효율이 낮다. 따라서, 입력전압과 출력전압의 차이가 크면 직류직류 변환기를 사용하고, 입력전압과 출력전압의 차이가 작으면 저전압 강하 전압 조정기를 사용한다.
즉, 동일한 입력전압을 강압할 때 출력전압이 낮으면 직류직류 변환기를 사용하고, 출력전압이 높으면 저전압 강하 전압 조정기를 사용한다.
그러나 종래의 전원관리장치는 소수의 직류직류 변환기와 다수의 저전압 강하 전압 조정기를 내장하고 있으므로 다소 낮은 전압을 정밀하게 출력할 경우, 고 가의 직류직류 변환기를 추가해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 휴대단말기의 전원관리장치에서 저전압 강하 전압 조정기의 입력을 스위칭함으로써, 직류직류 변환기를 대체할 수 있는 휴대단말기의 전원관리장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대단말기의 전원관리장치는, 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제1 레벨로 전환하는 제1 전압 조정부와; 상기 제1 전압 조정부 또는 상기 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제2 레벨로 전환하는 제2 전압 조정부 및; 상기 외부 전원 또는 상기 제1 전압 조정부의 출력을 상기 제2 전압 조정부로 스위칭하는 스위칭부를 포함하여 구성하고, 상기 제1 전압 조정부의 출력 레벨과 상기 제1 전압 조정부로부터 인가된 상기 제2 전압 조정부의 출력 레벨은 소정 범위 이내이다.
바람직하게, 상기 제1 전압 조정부는 적어도 하나 이상의 제1 전압 조정기(DCDC Converter, DCDC)로 구성된다.
바람직하게, 상기 스위칭부는 적어도 하나 이상의 스위치로 구성된다.
바람직하게, 상기 제2 전압 조정부는 적어도 하나 이상의 저전압 강하 조정기(Low-DropOut Regulator, LDO)로 구성된다.
바람직하게, 상기 제2 전압 조정부는 상기 제2 전압 조정부의 출력을 입력받아 기 설정된 기준 전압과 비교하는 감지부 및; 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하고, 상기 감지부의 비교값에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대단말기의 전원관리방법은, 제1 전압 조정부의 출력을 제2 전압 조정부에 입력하는 과정과; 상기 제2 전압 조정부의 출력을 기 설정된 기준 전압과 비교하는 과정 및; 상기 비교값에 따라 상기 제2 전압 조정부의 입력을 자동 스위칭하는 과정을 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 입력하는 과정은 제1 전압 조정부와 외부전원의 출력 중 제1 전압 조정부의 출력으로 스위칭하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 비교하는 과정은 상기 제2 전압 조정부의 출력을 감시하는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 전원관리장치의 구성을 간략하게 보여주는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전원관리장치(Power Management System, PMS)(200)는 다수의 직류직류 변환기로 구성된 제1 전압 조정부(220)와, 배터 리(210)와, 상기 제1 전압 조정부(220)와 배터리(210)의 출력을 스위칭하는 스위칭부(230)와, 상기 스위칭 된 출력을 강압하는 다수의 저전압 강하 전압 조정기로 구성된 제2 전압 조정부(250)와, 상기 제2 전압 조정부(250)의 출력을 감지하여 기 설정된 기준 전압값과 비교하는 감지부(260) 및 상기 비교값에 따라 상기 스위칭부(230)의 스위칭을 제어하는 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 휴대단말기의 전원관리장치의 동작은 다음과 같다.
우선, 스위칭부(230)는 배터리(210) 출력과 제1 전압조정부(220)의 출력을 제어부(240)에 의해 스위칭한다.
그러면, 제2 전압 조정부(250)는 상기 스위칭 된 출력을 직류직류 변환하여 강압하여 출력하면, 감지부(260)는 기 설정된 기준 전압값과 출력값을 비교하여, 상기 비교값을 제어부(240)로 전달하면, 상기 제어부(240)는 상기 비교값에 의해 상기 스위칭부(230)의 스위칭을 제어한다.
예를 들어, 스위칭부(230)는 3.7V의 배터리(210) 출력과 1.8V의 제1 전압 조정부(220)의 출력을 입력받는다고 하자. 이때 휴대단말기에서 낮은 전압이 필요없는 경우, 상기 스위칭부(230)는 3.7V의 배터리 전압으로 스위칭하여 제2 전압 조정부(250) 입력하면, 상기 제2 전압 조정부(250)는 2.6V 내지 3.0V의 안정적인 직류전압을 출력한다. 그러나 상기 휴대단말기에서 1.2V 정도의 낮은 직류전압이 필요하여 직류직류 변환기를 추가할 상황인 경우, 상기 스위칭부(230)는 상기 1.8V의 제1 전압 조정부(220)를 출력으로 스위칭하면, 상기 출력을 입력받은 상기 제2 전 압 조정부(250)는 안정적인 1.2V를 출력한다.
즉, 3.7V의 배터리 전압을 입력받은 제2 전압 조정부(250)가 1.2V의 전압을 출력하기 위해 2.5V의 전압을 강압해야하는 반면, 1.8V의 제1 전압 조정부(220)의 출력 전압이 입력되면 0.6V의 전압만을 강압하면 되므로 제2 전압 조정부(250)는 안정적이고 낮은 직류전압을 출력할 수 있어 상기 휴대단말기의 전원관리장치(200)에서 직류직류 변환기처럼 동작할 수 있다.
그러나 만약 제2 전압 조정부(250)의 이상동작으로 인해 1.4V 가량의 전압이 출력된다면 전원에 민감한 휴대단말기의 내부 소자들이 오동작을 발생시킬 수 있다.
따라서, 0.2V 내지 0.4V 정도의 공차(Tolerance)가 있는 전압값이 설정된 감지부(260)는 상기 제2 전압 조정부(250)의 출력 전압을 기 설정된 기준 전압값과 비교한다.
바람직하게 기준 전압값은 상기 제2 전압 조정부(250)에 기 설정된 출력 전압값이다.
만약, 상기 감지부(260)에서 상기 비교값이 상기 공차보다 높거나 낮다은 이상 출력으로 판단되면, 이를 제어부(240)로 전송하고, 이에 따라 상기 제어부(240)는 상기 스위칭부(230)의 입력을 차단하도록 한다.
즉, 상기 제어부(240)는 상기 스위칭부(230)를 전기적으로 오픈(Open)시킴으로써, 휴대단말기의 내부소자들을 이상 출력에서 보호한다.
또한, 상기 제2 전압 조정부(250)는 3.7V의 배터리 전압을 입력받아 전원관 리장치(200)의 저전압 강하 전압 안정기로 동작할 수 있다. 이때에도 상기 감지부(260) 및 제어부(240)는 상술한 바와 같이 동일하게 동작한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 전원관리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원관리장치(300)는 외부전원인 배터리 전압을 입력받아 강압하여 출력하는 제1 전압 조정부(310)와, 상기 배터리 전압을 입력받아 강압하여 출력하는 전압 조정부(320)와, 상기 배터리 전압 또는 상기 제1 전압 조정부의 출력을 스위칭하는 스위칭부(340)와, 상기 스위칭부(340)의 출력을 입력받아 강압하여 출력하는 제2 전압 조정부(330)로 구성된다.
상기 제1 전압 조정부(310)는 하나 이상의 직류직류 변환기(DCDC Converter)로 구성되어 상기 배터리 전압을 직류직류 변환하고 정밀하게 강압하여 출력하고, 상기 전압 조정부(320)는 하나 이상의 저전압 강하 전압 조정기(Low-DropOut Regulator)로 구성되어 상기 배터리 전압을 직류직류 변환하여 강압하여 출력한다.
또한, 상기 스위칭부(340)는 상기 배터리 전압과 상기 제1 전압 조정부(310)의 출력을 입력받아 스위칭하고, 상기 제2 전압 조정부(330)는 상기 스위칭 된 전압을 입력받아 출력한다.
여기서, 상기 제2 전압 조정부(330)는 상기 제2 전압 조정부(330)의 출력을 입력받아 기 설정된 전압과 비교하는 감지부(331) 및 상기 감지부(331)의 비교값에 따라 상기 스위칭부(340)의 스위칭을 제어하는 제어부(332)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 휴대단말기의 PMS의 동작은 다음과 같다.
우선, 스위칭부(340)는 제1 전압 조정부(330)의 출력전압 및 배터리의 출력전압을 입력받고, 상기 제1 전압 조정부(330)의 출력으로 스위칭한다.
그러면, 상기 제2 전압 조정부(330)는 상기 제1 전압 조정부(330)의 출력을 입력받아 1.2 내지 3.0V의 직류전압으로 강압하여 출력한다.
그러나 만약 상기 제2 전압 조정부(330)의 출력이 너무 낮거나 혹은 너무 높게 출력된다면, 전원에 민감한 휴대단말기의 내부 소자들이 오동작을 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 제2 전압 조정부(330)에 설정된 전압값에서 0.2V 내지 0.4V 정도의 공차(Tolerance)가 있는 기준 전압값이 설정된 감지부(331)는 상기 제2 전압조정부(330)의 출력전압을 기 설정된 기준 전압값과 비교하여 상기 비교값을 제어부(332)로 전송한다.
이때 상기 제어부(332)는 상기 비교값이 과전압이라고 판단하면 상기 스위칭부(340)의 동작을 즉시 중지시킨다.
즉, 상기 제어부(332)는 상기 스위칭부(340)를 전기적으로 오픈(Open)시킴으로써, 휴대단말기의 내부소자들을 과전압에서 보호한다. 또한, 상기 비교값이 저전압인 경우에도 상기 제어부(332)는 스위칭부(340)는 동일하게 제어한다.
여기서, 상기 스위칭부(340)가 상기 배터리 출력을 스위칭하면, 상기 제2 전압 조정부(330)는 상기 전압 조정부(320)의 동작과 동일하게 동작한다.
한편, 상기 제2 전압 조정부(330)는 상기 배터리 출력을 입력받아, 상기 전압 조정부(320)와 동일하게 동작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 전원관리방법을 보여주는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 휴대단말기의 전원관리방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 휴대단말기에서 직류직류 변환기의 저전압 출력을 필요로 하는 경우, 제어부(240)는 스위칭부(230)를 제1 전압 조정부(220)의 출력으로 스위칭시킨다(S41).
바람직하게 상기 저전압은 2V 미만의 전압이다.
그러면, 제2 전압 조정부(250)는 상기 스위칭 된 출력을 입력받아 전압을 강하하여 출력한다(S42).
한편, 상기 제2 전압 조정부(250)가 출력하도록 설정된 전압값에서 0.2V 내지 0.4 정도의 공차(Tolerance)가 있는 기준 전압값이 설정된 감지부(260)는 상기 제2 전압 조정부(250)의 출력전압을 감지하여 기 설정된 기준 전압값과 비교하한다(S43).
그러면 상기 제어부(240)는 상기 비교값이 설정된 공차 이상 또는 이하라고 판단하면(S44), 상기 스위칭부(230)의 동작을 즉시 중지시킨다(S44).
즉, 상기 제어부(240)는 상기 스위칭부(230)를 전기적으로 오픈(Open)시킴으로써, 휴대단말기의 내부소자들을 과전압과 저전압에서 보호한다.
한편, 상기 비교값이 이상 전압이 아니라고 판단하면 현재 상태를 유지한다(S46).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대단말기의 전원관리장치 및 그 방법은, 휴대단말기의 전원관리장치에서 직류직류 변환기를 저가의 저전압 강하 전압 조정기로 대체하여 전원관리장치의 출력전압의 범위를 확장하고 전원관리장치의 비용을 절감하는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제1 레벨로 전환하는 제1 전압 조정부와;
    상기 제1 전압 조정부 또는 상기 외부 전원으로부터의 전원의 레벨을 제2 레벨로 전환하는 제2 전압 조정부;
    상기 제2 전압 조정부의 출력을 입력받아 기 설정된 전압과 비교하는 감지부;
    상기 외부 전원 또는 상기 제1 전압 조정부의 출력을 상기 제2 전압 조정부로 스위칭하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부의 스위칭을 제어하고, 상기 감지부의 비교값에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 전압 조정부의 출력 레벨과 상기 제1 전압 조정부로부터 인가된 상기 제2 전압 조정부의 출력 레벨은 소정 범위 이내인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원관리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전압 조정부는
    적어도 하나 이상의 제1 전압 조정기(DCDC Converter, DCDC)로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원관리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는
    적어도 하나 이상의 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원관리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2 전압 조정부는
    적어도 하나 이상의 저전압 강하 조정기(Low-DropOut Regulator, LDO)로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 전원관리장치.
  5. 삭제
  6. 외부 전원으로부터 전원의 레벨이 전환된 제1 전압 조정부의 출력을 제2 전압 조정부에 입력하는 과정과;
    상기 제2 전압 조정부의 출력을 기 설정된 기준 전압과 비교하는 과정 및;
    상기 비교값에 따라 상기 제2 전압 조정부의 입력을 자동 스위칭하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 전원관리방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 입력하는 과정은
    제1 전압 조정부와 외부전원의 출력 중 제1 전압 조정부의 출력으로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 전원관리방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 비교하는 과정은
    상기 제2 전압 조정부의 출력을 감시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 전원관리방법.
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