KR101419422B1 - 공진 전력 관리 아키텍쳐들 - Google Patents

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Abstract

모바일 디바이스의 공진 전력 관리의 다양한 실시예들이 개시된다. 일 실시예에서,모바일 디바이스는 공진 인버터, 복수개의 AC/DC 컨버터들, 복수개의 AC/DC 컨버터들로 공진 인버터로부터의 AC 전력을 전송(route)하도록 구성된 AC 버스를 포함하는 전력 관리 유닛(PMU)를 포함한다. 공진 인버터는 전력 소스로부터의 DC 전력을 AC전력 - AC/DC 컨버터들에 의해 모바일 디바이스의 부하들에 공급되는 DC 전력으로 변환되는 - 으로 변환한다. 다른 실시예에서, 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법은 모바일 디바이스의 PMU에 의해 모바일 디바이스의 동작 모드를 모니터하는 단계; 모바일 디바이스의 동작 모드 변경에 응답하여 PMU의 AC 전력 분배 네트워크의 공진 인버터의 출력 주파수를 조절하는 단계를 포함한다.

Description

공진 전력 관리 아키텍쳐들{RESONANT POWER MANAGEMENT ARCHITECTURES}
본 발명의 모바일 디바이스의 전력 관리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공진(resonant) 전력 관리에 관한 것이다.
많은 모바일 디바이스(mobile device)들은 디지털 플랫폼(digital platform)들의 전력 기능들을 통제하기 위해서 전력 관리 유닛(PMU : Power Management Unit)을 이용한다. 현재의 PMU 토폴로지(topology)들은 DC/DC 컨버터들 및 선형 또는 저전압 강하(LDO : low dropout) 레귤레이터들의 조합(mix)을 이용하여 직류 전력을 분산한다. 이런 PMU 토폴로지들을 이용하는 때에 에너지 손실은 시스템 전력 소모의 25%일 수 있다. 배터리 전력 공급 뿐만 아니라 모바일 디바이스의 성능은 이런 손실들에 의해 제한될 수 있다. PMU 상의 부하 요구(load demand)를 증가하는 것은 반대의 성능 효과들을 증폭할 수 있다.
본 발명의 모바일 디바이스의 공진(resonant) 전력 관리에 관한 것이다.
일 측면에 따라, 모바일 디바이스는
전력 소스;
AC 전력 분배 네트워크를 포함하는 전력 관리 유닛(PMU : Power Management Unit);를 포함하되, 상기 PMU는
상기 전력 소스로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 구성된 공진 인버터;
상기 PMU 내에 분배된 복수개의 AC/DC 컨버터들, AC/DC 컨버터들의 각각은 상기 공진 인버터로부터의 AC 전력을 상기 모바일 디바이스의 부하에 공급되는 DC 전력으로 변환하도록 구성된, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들; 및
상기 복수개의 AC/DC 컨버터들로 상기 공진 인버터로부터의 상기 AC 전력을 전송(route)하도록 구성된 AC 버스;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 PMU는 상기 모바일 디바이스의 동작 모드에 기반하여 상기 공진 인버터에 의해 제공되는 상기 AC 전력의 주파수 조절하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 PMU가 동작 모드로부터 절전 모드(sleep mode)로 진입할 때 상기 AC 전력의 상기 주파수는 감소된다.
바람직하게는, 상기 AC 전력의 상기 주파수는 약 2MHz에서 약 8 MHz까지의 범위에서 변화한다.
바람직하게는, 상기 AC 전력의 상기 주파수를 조절할 때 상기 공진 인버터는 상기 공진 인버터의 공진 회로 커패시턴스(capacitance)를 조절하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 공진 인버터는 상기 공진 인버터의 상기 공진 회로에 복수개의 스위치드 커패시터(switched capacitor)들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 PMU는 상기 전력 소스로부터의 DC 전력을 다상(polyphase) AC 전력으로 변환하도록 구성되는 복수개의 공진 인버터들을 포함하고, 상기 AC 버스는 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 정의된 그룹에 각각의 공진 인버터로부터의 AC 전력을 전송(route)하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 상기 그룹들은 상기 복수개의 공진 인버터들간의 로딩(loading) 균형을 유지하도록 정의된다.
바람직하게는, 상기 PMU 는 상기 부하에 공급되는 상기 DC 전력에서의 리플(ripple)을 줄이기 위해 적어도 하나의 AC/DC 컨버터의 출력에 결합된 선형 레귤레이터(linear regulator)를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들 중 적어도 하나는 상기 모바일 디바이스의 대응하는 부하를 상기 AC 버스로부터 격리(isolate)시키도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 모바일 디바이스는 모바일 폰(mobile phone) 또는 전자 태블릿(electronic tablet)이다.
일 측면에 따라, 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법이 제공되고, 상기 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법은
상기 모바일 디바이스의 전력 관리 유닛(PMU)에 의해, 상기 모바일 디바이스의 동작 모드(operating mode)를 모니터링(monitoring)하는 단계; 및
상기 모바일 디바이스의 상기 동작 모드의 변경에 응답하여 상기 PMU의 AC 전력 분배 네트워크의 공진 인버터의 출력 주파수를 조절하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 동작 모드에 있어서 상기 변경은 상기 모바일 디바이스가 절전 모드(sleep mode)로 진입하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 상기 공진 인버터의 상기 출력 주파수를 조절하는 단계는
상기 공진 인버터의 공진 회로의 공진 주파수를 변경하는 단계; 및
상기 공진 인버터의 스위칭 주파수를 조절하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 공진 회로 커패시턴스(resonant circuit capacitance)는 상기 공진 주파수를 변경하기 위해 조절된다.
바람직하게는, 공진 회로 인덕턴스(resonant circuit inductance)는 상기 공진 주파수를 변경하기 위해 조절된다.
바람직하게는, 상기 AC 전력 분배 네트워크의 복수개의 공진 인버터들 중 적어도 하나의 상기 출력 주파수는 상기 모바일 디바이스의 동작 모드에 변경에 응답하여 조절되지 않는다.
일 측면에 따라, 모바일 디바이스는
AC 전력 분배 네트워크를 포함하는 전력 관리 유닛(PMU : Power Management Unit);를 포함하되, 상기 PMU는
전력 소스로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 구성된 공진 인버터; 및
상기 PMU 내에 분배된 복수개의 AC/DC 컨버터들,AC/DC 컨버터들의 각각은 상기 공진 인버터로부터의 AC 전력을 상기 모바일 디바이스의 부하에 공급되는 DC 전력으로 변환하도록 구성된, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들을 포함하고,
상기 PMU는 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 적어도 일부의 DC 전력 출력을 모니터하도록, 및
상기 모니터된 DC 전력 출력에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 공진 인버터로부터의 상기 AC 전력을 조절하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 공진 인버터의 DC 오프셋(offset)이 조절된다.
바람직하게는, 상기 PMU는 추가하여 그것의 대응하는 DC 전력 출력에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 AC/DC 컨버터의 스위칭을 조절하도록 구성된다.
본 발명에 따른 공진 전력 관리 아키텍쳐들에 의하면 모바일 디바이스의 전력 손실 및 발열을 줄이는 효과가 있다.
본 발명에 따른 공진 전력 관리 아키텍쳐에 의하면, 모바일 디바이스의 동작 모드를 모니터하여 동작 모드 변경에 응답하여 공진 인버터의 출력 주파수를 높이거나 낮추도록 조절함으로써 전력 효율을 높이는 효과가 있다.
본 발명의 다양한 측면들은 다음의 도면들을 참고로 하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면들에 컴포넌트(component)들은 반드시 일정한 비율로 그릴 필요는 없고, 대신 본 발명의 원리들을 명확하게 예시하기 위한 것을 강조한다. 거기다가, 도면들에서 같은 참조 번호들은 여러 도면들에서 대응하는 부분들을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전력 관리 유닛(PMU)를 포함하는 모바일 디바이스의 개략적인 블럭도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 1 의 PMU에서의 AC 전력 분산 네트워크들 예제들의 개략적인 블럭도이다.
도 3 은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 2 의 AC 전력 분산 네트워크에서의 공진 인버터(inverter)들 예제들의 그래프 표현들을 묘사한다.
도 4 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 2 의 AC 전력 분산 네트워크에서의 AC/DC 컨버터들 예제들의 그래프 표현들을 묘사한다.
도 5-6 은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 1 의 PMU에 의해 이행되는 전력 관리 서비스들 예제들을 예시하는 흐름도들이다.
도 1 을 참고로 하여, 배터리 또는 다른 재충전가능한(rechargeable) 전력 소스와 같은 자립(self-contained) 전력 소스(121)를 포함하는, 한정되는 것은 아니지만, 모바일 폰, PDA(Personal Digital Assistant), 랩탑 컴퓨터, 전자 태블릿, 또는 다른 전자 디바이스와 같은 모바일 디바이스(100)의 개략적인 블럭도이다. 모바일 디바이스(100)는 예를 들어 로컬 인터페이스(109)에 결합되는 프로세서(103)(예,시스템 프로세서) 및 메모리(106)를 가지는 적어도 하나의 프로세서 회로 또는 시스템-온-칩(SoC : System-On-Chip)을 포함한다. 프로세서(103)는 복수개의 프로세서들(103)를 나타낼 수 있고 그리고 메모리(106)는 각각 병렬 처리(processing) 회로들에서 동작하는 복수개의 메모리(106)들을 나타낼 수 있다. 모바일 디바이스(100)는 이해될 수 있는 바와 같이 모바일 디바이스(100)의 기능들을 이행하기 위해 다른 컴포넌트(예, 키패드들, 디스플레이들, 스피커들, 마이크로폰들, 증폭기들, 인터페이스들, 스위치들, 안테나들 등)들을 포함한다. 로컬 인터페이스(109)는 이해될 수 있는 바와 같이 첨부하는 어드레스/제어 버스 또는 다른 버스 구조(structure)를 가진 예를 들어 데이터 버스를 포함할 수 있다.
메모리(106)에 저장된 것은 프로세서(103)에 의해 실행가능한 데이터 및 여러 컴포넌트들이다. 특별히, 메모리(106)에 저장되고 그리고 프로세서(103)에 의해 실행가능한 것은 디바이스 애플리케이션(device application)들(112) 및 모바일 디바이스(110)에 의해 이행될 수 있는 잠재적인 다른 애플리케이션들이다. 추가하여, 동작 시스템(115)은 메모리(106)에 저장될 수 있고 그리고 프로세서(103)에 의해 실행가능하다. 또한 메모리(106)에 저장되는 것은 데이터 스토어(118) 및 다른 데이터일 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이 메모리(106)에 저장되고 그리고 프로세서(103)에 의해 실행가능한 다른 애플리케이션들이 있는 것은 이해된다. 본원에서 논의되는 다른 컴포넌트들은 소프트웨어 형태로 실행될 수 있어서 많은 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나는 예를 들어, C, C++, C#, Objective C, 자바(Java), 자바 스크립트, 펄(Perl), PHP, 비쥬얼 베이직(Visual Basic), 파이썬(Python), 루비(Ruby), 델파이(Delphi),플래쉬(Flash),또는 다른 프로그래밍 언어들과 같은 것이 채용될 수 있다.
모바일 디바이스(100)의 전력 기능들 및 그것의 컴포넌트들을 관리하는 전력 관리 유닛(PMU)을 모바일 디바이스(100)는 또한 포함한다. PMU(130)는 개별 집적 회로일 수 있거나 또는 SoC의 부분으로 포함될 수 있다. PMU(130)는 양자 모두 내부 인터페이스(internal interface)(139)에 결합되는 마이크로컨트롤러(133) 및 메모리(136)을 가지는 적어도 하나의 프로세서 회로를 포함한다. 마이크로컨트롤러(133)는 복수개의 마이크로컨트롤러(133)들을 나타낼 수 있고 그리고 메모리(136)는 각각 병렬 처리 회로들에서 동작하는 복수개의 메모리(136)들을 나타낼 수 있다. 추가하여 PMU(130)는 예를 들어, 공진 인버터(142), 하나 이상의 AC/DC 컨버터(alternating current to direct current)(들)(145), 전력 소스(즉, 배터리) 충전기(들)(148), 실시간 클럭, A/D(analog-to-digital) 컨버터(들), 및/또는 내부 인터페이스(139)에 결합된 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 내부 인터페이스(139)는 이해될 수 있는 바와 같이 첨부하는 어드레스/제어 버스, 시리얼 버스(serial bus) 또는 다른 버스 구조(structure)를 가진 예를 들어 데이터 버스를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 모바일 디바이스(100)는 PMU(130)에 백업 전력을 공급하기 위해 백업 배터리를 포함할 수 있다.
메모리(136)에 저장된 것은 마이크로컨트롤러(133)에 의해 실행가능한 데이터와 몇몇 컴포넌트들이다. 특별히, 메모리(136)에 저장되고 마이크로 프로세서(133)에 의해 실행가능한 것은 PMU(130)의 진단(157) 및 다른 애플리케이션들(160) 뿐만 아니라 모바일 디바이스(100)의 전력관리(154)를 위한 서비스들이다. 또한 메모리(136)에 저장된 것은 데이터 스토어(data store) 및 다른 데이터일 수 있다. 메모리(136)는 PMU(130)에 접속가능하고, PMU에 외부에 있는 메모리를 포함할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이 메모리(136)에 저장되고 그리고 마이크로컨트롤러(133)에 의해 실행가능한 다른 애플리케이션들이 있을 수 있는 것을 이해될 것이다. 본원에서 논의되는 임의 컴포넌트가 소프트웨어 형태로 이행될 수 있는 곳에서 많은 프로그래밍 언어들 중 임의 하나가 채용될 수 있다.
메모리(106 및 136)는 휘발성(volatile) 및 비휘발성(nonvolatile) 및 데이터 저장 컴포넌트들을 포함하는 것으로 본원에서 정의된다. 휘발성 컴포넌트들은 전력 손실(loss of power)시에 데이터 값들이 유지되지 않는 것들이다. 비휘발성 컴포넌트들은 전력 손실시에 데이터가 유지되는 것들이다. 따라서, 메모리(106 및 136)는 예를 들어 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), 하드 디스크 드라이브들, 고체-상태(solid state) 드라이브들, USB 플래쉬 드라이브들, 메모리 카드 리더를 통해 액세스되는 메모리 카드들, 광 디스크 드라이브를 통해 액세스되는 광 디스크(optical disc)들, 및/또는 다른 메모리 컴포넌트들 또는 이런 메모리 컴포넌트들의 임의의 두개이상의 조합을 포함할 수 있다. 추가하여, RAM는 예를 들어, SRAM(static random access memory), DRAM(dynamic random access memory), 또는 MRAM(magnetic random access memory) 및 다른 이런 디바이스들을 포함할 수 있다. ROM는 예를 들어 PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 또는 다른 유사한 메모리 디바이스를 포함할 수 있다.
PMU(130)는 예를 들어 전력 사용량(power usage) 및 전력 소스 전하(power source charge) 모니터링(monitoring), 전력 소스 충전(power source charging), 전력 분배 제어, 실시간 클럭 레큐레이팅(real-time clock regulating), 모바일 디바이스(100) 컴포넌트 및/또는 모바일 디바이스(100) 자체의 대기모드(standby), 최대 절전모드(hibernate), 절전모드(sleep) 및 셧다운(shutdown)과 같은 전력 절약 기능들을 제어하는 관리 기능들을 조정할 수 있다. 추가하여, PMU(130)는 예를 들어,모바일 디바이스(100)의 적응적인 전력 관리, 상위 레벨 상태 명령들을 통한 프로세서(103)와 통신, 전력 공급 타입들의 식별, 진단을 위한 PMU(130)의 자가-테스팅(self-testing) 등과 같은 다른 기능 및 특징들을 실행할 수 있다. 기능들의 이행을 위해 서비스들은 마이크로컨트롤러(133)에 의해 실행될 수 있다.
이제 도 2a를 참고하여, PMU(130)의 AC 전력 분산 네트워크(200)의 일 예가 도시된다. AC 전력 분산 네트워크(200)는 전력 소스(예,배터리)로부터 DC 전력을 AC 버스(203)를 통해 하나 이상의 AC/DC(alternating current to direct current) 컨버터(145)들로 제공되는 AC 전력으로 변환하는 공진 인버터(resonant inverter)(142)를 포함한다. 예를 들어, 공진 인버터(142)는 하나이상의 AC/DC 컨버터(145)들에 준 정현파(quasi-sinusoidal) AC 전압을 제공할 수 있다. 준 정현파AC 전압을 제공하는 것은 AC 전력 분산 네트워크(200)로부터 노이즈(noise) 및 간섭(interference)를 줄일 수 있다. AC/DC 컨버터(145)들은 AC 버스(203)로부터의 AC 전력을 모바일 디바이스(100)에 하나이상의 부하(들)에 제공되는 DC 전력으로 변환한다. 도 2 의 AC 버스(203)는 AC/DC 컨버터(145)들의 각각에 브랜치(branch)들을 가지는 메인 트레이스(main trace)로서 묘사되었지만, 이해될 수 있는 다른 구성들이 이용될 수 있다. 예를 들어, AC/DC 컨버터(145)들은 PMU(130)내 다른 위치들에 그룹화될 수 있다. 개별 트레이스들은 그룹내 AC/DC 컨버터(145)들의 각각에 브랜치들을 가지는 그룹으로 전송(route)되도록 할 수 있다. 거기다가, AC 버스(203)의 트레이스들 및 브랜치들은 모바일 디바이스(100)의 동작 동안에 설계된 전류 플로우(current flow)들에 기반한 전압 강하(voltage drop)를 줄이거나 또는 최소화하기 위해 크기를 바꿀 수 있다. 어떤 실시예들에서, AC 버스(203)의 일부 또는 전부는 PMU(130)에 다른 회로들과 간섭을 줄이기 위해서 차폐(shield)될 수 있다. 단일 공진 인버터(142) 및 AC/DC 컨버터들을 이용함으로써, AC 전력 분배 네트워크(200)는 복수 DC 출력들이 제공되는 동안 단일 인덕터를 가지고 이행될 수 있다.
어떤 실시예(implementation)들에서는, AC 전력 분배 네트워크(200)는 전력 소스(121)로부터의 DC 전력을 두개이상의 위상들을 가지는 다상(polyphase) AC 전력으로 변환하도록 구성되는 복수개의 공진 인버터(142)들을 포함한다. 다음 도 2b를 참고하여, 두개의 공진 인버터(142)들을 가지는 AC 전력 분배 네트워크(200)의 일 예가 도시된다. 각 공진 인버터(142)는 전력 소스(121)로부터의 DC 전력을 같은 주파수에, 두 AC 출력들간에 위상차(phase difference)를 가지는 AC 전력으로 변환한다. 각 공진 인버터(142)로부터의 AC 전력은 하나이상의 AC/DC 컨버터(145)들의 다른 그룹들에 제공된다. 공진 인버터(142)들의 AC 출력들 간의 위상차를 제어함으로써 전력 소스(121)상의 전류 요구는 평활(smooth)해질 수 있고, 그럼으로써 전력 소스(121)에 의해 보여지는 피크 전류 레벨들(및 발열(heating))을 줄일 수 있다. 각 공진 인버터(142)들에 의해 공급되는 AC/DC 컨버터(145)들은 공진 인버터(142)들의 로딩(loading) 균형을 유지하기 위해 그룹화될 수 있다.
어떤 실시예들에서, AC/DC 컨버터(145)(예, 고 부하 애플리케이션에 공급하는)는 다른 위상 편이(phase shift)들을 가지는 복수개의 공진 인버터(142)들로부터 다상 AC 전력을 수신할 수 있다. 다른 실시예들에서, 공진 인버터(142)들은 상이한 주파수들에서 AC 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 만약 일 그룹의 AC/DC 컨버터(145)들와 연관된 모바일 디바이스 부하들이 절전 모드 또는 감소된 전력 모드로 진입되었다면, 해당 그룹에 AC 전력을 제공하는 공진 인버터(142)는 모바일 디바이스 부하들에 반대 영향을 주지 아니하면서 손실들을 줄이기 위해서 더 낮은 주파수(예, 500kHz)에서 동작할 수 있다. 다른 공진 인버터(142)는 대응하는 부하들의 정상 동작(normal operation)동안에 더 높은 주파수에서 그 그룹의 AC/DC 컨버터(145)들에 공급할 수 있다. 공진 인버터(142)의 더 낮은 주파수는 PMU(130)내 다른 회로들과 간섭에 감소뿐만 아니라 감소된 손실 및 발열의 결과를 초래할 수 있다.
도 3(a) 및 3(b)를 참고하여, DC 전력을 하프-브리지(half-bridge) 인버터(303)를 이용하여 AC 전력으로 변환하기 위해 사용될 수 있는 공진 인버터(142)들 예제들의 그래프 표현들이 도시된다. 하프-브리지 인버터들은 최소량의 컴포넌트를 가지고 이행될 수 있는 간단한 디자인(design)을 제공한다. 이해될 수 있는 것처럼, 다른 공진 인버터 이행들(예,풀-브리지 인버터(full-bridge inverter))이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 공진 회로(306)에 대응하는 공진 주파수에서 공진 회로(306)(예, CP 및 LP )에 교류 DC 전압(사각파(square wave))을 제공하기 위해서 하프-브리지 인버터(303)의 스위칭(switching)은 PMU(130)에 의해 제어된다. 공진 회로(306)의 결과로 초래된 출력은 준 정현파(quasi-sinusoidal) AC 출력을 제공한다. AC 전압 진폭은 전력 소스(121)에 근거하고 그리고 하프-브리지 인버터(303)의 스위칭을 통하여 제어될 수 있다. 도 3(a)에 예시된 바와 같이, 공진 인버터(142)의 AC 출력은 접지 포텐셜(ground potential)에 대하여 교호(alternate)될 수 있다. 다른 실시예들에서, AC 출력은 제어가능한 DC 오프셋(offset) 양에 의해 편이될 수 있다. 예를 들어, 공진 인버터(142b)의 AC 출력은 도 3(b)에 예시된 바와 같이 전력 소스(121) 전압 레벨에 의해 편이될 수 있다. 이 방식에서, 두배 전력 공급 전압 레벨까지에서 피크 전압 레벨들을 생산하고 따라서 공진 인버터(142)에 승압 용량(boost capability)을 제공하는 것이 가능하다. 어떤 실시예들에서, 선형 레귤레이터(linear regulator) 또는 다른 적절한 회로가 DC 오프셋 양을 제어하기 위해서 사용될 수 있다.
어떤 실시예들에서, AC 전력의 주파수는 약 200kHz로부터 약 10MHz 또는 이상까지 범위내에 있을 수 있다. 약 2MHz로부터 약 8MHz까지의 범위내에서 동작함으로써 AC 전력 분배 네트워크 컴포넌트의 크기는 줄어들 수 있다. 이것은 원하는 동작 주파수를 결정하기 위해서 AC 전력 분배 네트워크에 스위칭 손실들과 균형된다. 공진 인버터(142)의 출력 주파수는 공진 회로(306)(예, CP 및 LP )의 공진 주파수 및 인버터(303)의 스위칭에 의해 제어된다. 만약 공진 회로(306)이 고정된 커패시턴스(capacitance) 및 인덕턴스(inductance) 요소들을 포함한다면, 그러면 공진 인버터(142)의 주파수는 공진 회로(306)를 여기(excite)시키기 위한 하프-브리지 인버터(303)의 적절한 스위칭 그리고 CP 및 LP 에 기반하여 고정된다. 만약 공진 회로(306)가 가변 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 포함한다면, 그러면 공진 인버터(142)의 주파수는 공진 회로(306)의 공진 주파수를 변경함으로써 그리고 그에 맞춰 하프-브리지 인버터(303)의 스위칭을 변화함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 커패시터( CP )는 복수개의 스위치드 커패시터(switched capacitor) 들을 나타낼 수 있다. 회로내에 스위치드된(또는 연결된) 이런 커패시터들을 제어함으로써, 공진 주파수는 계단 방식(step-wise fashion)으로 변화될 수 있다. 인덕터( LP )는 또한 탭드(tapped)(또는 가변) 인덕터를 나타낼 수 있다. 공진 회로(306)에 인덕턴스의 양을 제어함으로써 공진 주파수는 변화될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 공진 회로(306)를 여기시키기 위한 하프-브리지 인버터(303)의 스위칭에 따라 커패시턴스 및 인덕턴스 양자 모두가 변화될 수 있다.
AC 전력 분배 네트워크(200)(도 2a 및 2b)는 공진 인버터(142)로부터의 AC 전력을 모바일 디바이스(100)의 하나이상의 부하들에 공급되는 DC 전력으로 변환하도록 구성되는 AC/DC 컨버터(145)들을 포함한다. AC/DC 컨버터(145)들은 예로 무손실 스위치드-커패시터 전력 컨버터(lossless switched-capacitor power converter)들을 포함할 수 있다. 도 4(a)는 스위칭(SW1)을 통해 커패시터 전압(Vc )을 제어함으로써 AC 버스(203)(도 2a 및 2b)로부터 획득된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 간단한 무손실 스위치드-커패시터 전력 컨버터(145a)를 예시한다. 도 4(b)에 예시된 바와 같이, AC 버스(203)상에서의 AC 전압( VAC )(403)이 커패시터 전압( VC )(406)와 일치할때, 전력이 AC/DC 컨버터(145a)에 연결된 부하에 공급되는 동안 커패시터 충전( IIN )을 허용하는 스위칭 디바이스(SW1)(예,트랜지스터(transistor))는 턴-온 된다. Vc(406)가 기준 전압 (VR )(409)에 다다를 때, 스위칭 디바이스(SW1)는 턴-오프되고 그리고 커패시터는 연결된 부하에 전력을 공급한다. 부하의 동작 밴드(operational band) 내에서 커패시터 전압을 유지하기 위해서 그 싸이클 반복한다. 이해될 수 있는 바와 같이, AC 전력이 더 높은 주파수에서 공급될 때 VC(406)는 더 작은 변동(variation)를 보인다. 어떤 실시예들에서는, 싸이클 당 스위치를 두번 턴-온 함으로써 추가적인 충전 용량을 제공하기 위해 준 정현파 AC 전력은 정류될 수 있다. 모바일 디바이스(100)에 의해 큰 전압 변동이 용인되어서 모바일 디바이스가 절전 모드 또는 최대 절전모드에 있을 때는 더 낮은 주파수가 사용될 수 있다. 감소된 스위칭은 또한 PMU(130)(도 2a 및 2b)에서 손실 및 발열을 줄일 수 있다. PMU(130)에서 AC 전력 분배 네트워크(200)을 이용함으로써, 90% 또는 그 이상의 총 효율이 달성될 수 있다.
AC 전력 분배 네트워크(200)의 이용은 모바일 디바이스(100)의 부하에 공급되는 음(negative)의 DC 전압을 또한 감안할 수 있다. 예를 들어, 만약 공진 인버터(142)에 의해 공급되는 AC 전력이 제로(zero) 볼트근처에서 교호된다면, AC/DC 컨버터(145)의 스위칭 디바이스(SW1)는 음의 커패시터 전압(Vc)을 유지하기 위해서 스위칭 될 수 있고 그런 다음 그것은 연결된 부하에 공급된다. 복수의 AC/DC 컨버터(145)들의 이용은 복수 레벨의 DC 전압들이 모바일 디바이스(100)의 상이한 부하들에 공급되도록 허용한다. 추가하여, AC/DC 컨버터(145)들에 의해 다양한 부하들에 음(negative) 및 양(positive) DC 전압들의 조합이 제공될 수 있다. AC/DC 컨버터(145)들에 의해 제공되는 부하 레귤레이션의 로컬 포인트(local point)는 DC 전압이 분배 네트워크의 다른 로딩(loading)에 의해 영향 받지 아니하면서 미리 정의된 기준내에서 유지되는 것을 허용한다. 예를 들어, DC 전력은 예를 들어 다른 부하들과 무관하게 5% 전압 변동(voltage variation)을 유지하기 위해서 레귤레이트 될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 낮은 노이즈 컨텐츠(content)가 공급되는 부하(예, 무선 주파수(RF : radio frequency) 모듈들)를 위해 요망되어서 선형 레귤레이터(linear regulator)가 AC/DC 컨버터(145)의 출력에 포함될 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 부하상의 전압이 제로(zero)로 감압(decay)되도록 허용하는 미리 정의된 조건들이 충족되거나 또는 기준이 만족된 때 PMU(130)는 부하에 공급되는 DC 전압을 제거한다. 도 4(a)의 스위치드-커패시터 전력 컨버터(145a)는 부하 전압을 제로로 유도하도록 사용될 수 있다. AC 버스(203)상의 AC 전압이 제로(zero)(전압 파형의 하향방향의 기울기를 따라서)로 돌아갈 때 스위칭 디바이스(SW1)을 턴-온함으로써, 빠르게 부하의 전원을 끊기 위해서 부하 전압은 끌어 내려질 수 있다. AC 전압이 제로에 도달할 때, SW1은 턴-오프된다. 추출된 에너지는 AC버스(203)에 회귀 공급되어 그것은 재생 방식(regenerative fashion)의 다른 AC/DC 컨버터(145)들에 의해 이용될 수 있다.
AC/DC 컨버터(145)는 또한 복수개의 공진 인버터(142)들로부터 다상 AC 전력을 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, AC 버스(203)가 복수개의 위상(예, 두개, 세개 또는 그 이상)을 포함하고, 그것의 각각은 상이한 위상 편이(예, 180도 위상차, 120도 위상차 등)를 가진 공진 인버터(142)에 의해 AC 전력에 공급된다. AC/DC 컨버터(145)는 스위칭 디바이스를 통하여 AC 버스(203) 위상들의 각각에 연결될 것이다. 스위칭 디바이스들은 커패시터 전압(VC)을 충전하기 위해 각 위상에 연속적으로 연결되도록 제어될 수 있다. 이 방식에서, AC/DC 컨버터(145)의 전류 용량(current capability)들은 높은 부하 애플리케이션들을 위해 증가될 수 있다. 이 구성은 또한 AC/DC 컨버터(145)의 출력 리플(ripple)을 줄일 수 있다.
다른 실시예들에서, 다상 AC 전력의 상이한 위상들을 공급하는 공진 인버터(142)들에 연결된 복수개의 AC/DC 컨버터(145)들은 단일 부하에 공급할 수 있다. 각 AC/DC 컨버터(145)는 출력 연결에서 다이오드(diode)를 포함할 수 있다. 가장 높은 커패시터 전압(VC)을 가진 AC/DC 컨버터(145)는 다이오드를 통하여 부하 전류를 공급할 것이다. VC 가 다른 AC/DC 컨버터(145)의 커패시터 전압(VC)이하로 떨어질 때 부하에 공급되는 전력은 AC/DC 컨버터(145)로부터 스위칭될 것이다.
AC/DC 컨버터(145)들은 AC 버스(203)로부터의 출력들 및 다른 AC/DC 컨버터(145)로부터 격리시키도록 구성될 수 있다. 도 4(c)는 출력 격리(isolation)을 가진 무손실 스위치드-커패시터(lossless switched-capacitor) 전력 컨버터(145b)의 일 예를 예시한다. AC/DC 컨버터(145b)는 AC버스(도 2a 및2b)로부터 획득된 AC 전력을 스위칭 디바이스 (SW1 및 SW2)의 스위칭을 통하여 커패시터 전압(VC)을 제어함으로써 DC 전력으로 변환한다. 두개(또는 이상의) 커패시터들이 SW1 및 SW2 사이에 연결된다. SW1가 제 1 커패시터에 연결되는 동안, 부하는 SW2를 통하여 제 2 커패시터로부터 DC 전력을 공급받게 된다. 제 1 커패시터가 충전된때, SW2가 제 1 커패시터로 스위칭 되기 전에 SW1는 뉴럴 위치(neural position)에 스위칭 될 수 있다. SW2 가 제 2 커패시터로부터 제 1 커패시터로 스위칭된 후에, 도 4(a)에 관하여 논의된 것처럼, SW1 는 제 2 커패시터에 뉴럴 위치로부터 충전되도록 스위칭될 수 있다. 이 스위칭은 제 2 커패시터가 충전되었을때 반복된다. 이 방식에서, AC 전력 분배 네트워크(200)(도 2a 및 2b)의 나머지와 직접 연결없이 두개의 커패시터들로부터 DC 전력이 부하에 공급된다.
PMU(130)(도 1, 2a 및 2b)는 AC 전력 분배 네트워크(200)을 위해 모니터링 및 제어 기능들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 공진 인버터(들)(142)에 의해 제공되는 AC 전력의 주파수는 모바일 디바이스(100)(도 1)의 동작 모드에 기반하여 조절될 수 있다. PMU(130)는 모바일 디바이스(100)의 시스템 상태 명령들, 차단(interrupt)들, 전력 사용량등을 모니터하기 위해 구성될 수 있고, 그리고 모바일 디바이스(100)의 동작 모드 변경에 응답하여 AC 전력 분배 네트워크(200)의 하나이상의 공진 인버터(들)(142)의 출력 주파수를 조절한다. PMU(130)의 마이크로컨트롤러(133)(도1)는 PMU(130)의 전력 기능들을 관리하는 전력 관리 서비스(154)를 실행할 수 있다.
도 5를 참고하여, 모바일 디바이스(100)의 동작에 기반하여 AC 전력 분배 네트워크(200)의 동작을 제어하는 예를 예시하는 흐름도(500)가 도시된다. 블럭(503)에서, PMU(130)는 모바일 디바이스(100)의 동작 모드를 모니터한다. 예를 들어, 전력 관리 서비스(154)는 동작 모드에 변경을 표시하는 디바이스(도1)의 동작에서 차단들, 시스템 상태 명령들, 및/또는 다른 변경들을 모니터하도록 구성될 수 있다. PMU(130)에 의해 모니터되는 다른 감지된 차단들, 전력 사용량 레벨들, 전류 플로우들, 및 다른 정보와 같은 동작 모드에서 변경을 판정하기 위해 다른 정보가 또한 전력 관리 서비스(154)에 의해 사용될 수 있다. 만약 PMU(130)(도1)에 의해 블럭(506)에서 동작모드에서의 변경이 감지되면, PMU(130)는 블럭(509)에서 하나이상의 공진 인버터(들)(142)의 출력 주파수를 조절한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 공진 인버터(들)(142) 공진회로(306)(도3)의 커패시턴스 및/또는 인덕턴스는 공진 주파수를 변화하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 스위치드 커패시터 네트워크를 이용하여 공진회로(306)의 안으로 또는 공진회로의 밖으로 커패시턴스가 스위칭 되고/되거나 탭드(tapped) 인덕터를 이용하여 인덕턴스가 변화될 수 있다. 추가하여, 인버터(도 3의 하프-브리지 인버터(303))의 스위칭 제어는 관련된 공진 주파수를 위해서 또한 조절될 수 있다.
모든 공진 인버터(142)들의 주파수들은 같은 방식으로 변경되거나 또는 공진 인버터(142)들이 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스(100)이 최대 절전모드에 진입할 때, 공진 인버터(142)들의 모두는 전력 손실을 줄이기 위해서 소정의 주파수에서 동작할 수 있다. 다른 경우들에서, 예를 들어 슬립 모드 동안에 실행되는 모니터 기능들 때문에 일부 공진 인버터(142)들은 다른 공진 인버터(142)들과는 다른 상이한 주파수들에서 동작하여서 모바일 디바이스(100)는 상이한 레벨들의 절전 모드를 포함할 수 있다. 저 전력 모드에서, 공진 주파수에서의 진동(oscillation)을 유지하고 그리고 출력 전압을 유지하기 위해서 인버터는 공진 주파수의 더 낮은 조화 주파수(harmonic frequency)(예, 1/2,1/3,등)에서 동작될 수 있다.
다른 실시예들에서, PMU(130)는 모바일 디바이스(100)의 동작을 모니터하고 그리고 예상되는 부하 변경들에 적어도 부분적으로 기반하여 AC 전력 분배 네트워크(200)의 동작을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 6을 참조하여, 모바일 디바이스(100)에서 예상되는 부하 변경들에 기반하여 AC 전력 분배 네트워크(200)의 동작을 제어하는 일 예를 예시하는 흐름도(600)이 도시된다. 블럭(603)에서 시작하는 모바일 디바이스(100)의 동작은 PMU(130)에 의해 모니터된다. 예를 들어, PMU(130)는 모바일 디바이스(100)의 애플리케이션 프로세서(130)에 의해 실행되는 동작들, 전류 부하 레벨들 등을 모니터할 수 있다. 블럭(606)에서, PMU(130)에 의해 실행되는 전력 관리 서비스(154)는 모바일 디바이스(100)의 모니터된 동작에 적어도 부분적으로 기반하여 부하 변경을 예상한다. 부하의 예상되는 증가 또는 감소는 모바일 디바이스(100)의 이전 동작으로부터 학습되어 미리 정의된 조건(condition)들 및/또는 패턴들의 셋(set)들에 기반될 수 있다. 공진 인버터(들)(142) 및 AC/DC 컨버터(들)(145)의 동작은 예상되는 부하 변경에 기반하여 보상하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 공진 인버터(142)의 출력 전압은 바이어스 될 수 있고/있거나 부하에 예상되는 증가에 응답하여(또는 예견하에서) 공진 인버터(142)의 출력 주파수는 증가될 수 있다. 예를 들어 증가된 부하 요구에 따른 전압 강하를 보상하기 위해서 더 높은 커패시터 전압(VC) 및 그에 따른 더 높은 출력 전압을 제공하도록 AC/DC 컨버터(145)의 스위칭은 또한 조절될 수 있다.
AC/DC 컨버터(들)(145)의 DC 출력을 모니터함으로써 공진 인버터(들)(142) 및/또는 AC/DC 컨버터(들)(145)를 위해 PMU(130)는 능동 피드백(feedback)을 또한 제공할 수 있다. 예를 들어, AC/DC 컨버터(145)에 부착된 부하를 위해 적절한 DC출력을 보장하기 위해서 전력 관리 서비스(154)는 공진 인버터(142) 및/또는 AC/DC 컨버터(145)의 동작을 조절할 수 있다. 예를 들어, 만약 DC출력 전압이 너무 낮다고 판정되면, 전력 관리 서비스(154)는 부하를 위해 적절한 DC 전력을 제공하기 위해서 AC/DC 컨버터(145)의 스위칭(예,기준 전압(reference voltage(VR) 레벨을 조절함으로써)을 조절할 수 있다. 추가하여, 적절한 DC 전력이 가용가능한 것을 보장하기 위해서 공진 인버터(142)의 동작이 또한 조절될 수 있다. 예를 들어, AC/DC 스위칭이 피크 근처에서 일어나도록 하기 위해서 공진 인버터(142)의 전압 크기(또는 피크)를 조절함으로써, 추가적인 전류 용량(current capability)이 제공될 수 있다. 공진 인버터(142) 주파수는 출력상의 리플(ripple)을 줄이기 위해서 조절(예, 증가)될 수 있다. AC/DC 컨버터(145)에서 스위치가 턴-온되는 시간을 줄임으로써, 리플 전류는 감소될 수 있다. 공급 공진 인버터(142)의 동작을 조절하여 전력 관리 서비스(154)는 복수개의 AC/DC 컨버터(145)들의 출력상에 결과를 차지하도록 구성될 수 있다. 이런 능동 피드백 제어는 AC 버스(203)에 따라 전압 강하의 결과를 줄일 수 있고, 부하 레귤레이션의 지점에 의해 과도 전류(transient) 성능을 개선할 수 있다.
프로세서(103) 또는 마이크로프로세서(133) 각각에 의해 실행될 수 있는 많은 소프트웨어 컴포넌트들이 메모리(106 또는 136)에 저장된다. 이 관점에서, 용어 "실행가능한(executable)"는 프로세서(103) 및/또는 마이크로프로세서(133)에 의해 결국 운용될 수 있는 형태에 프로그램 파일을 의미한다. 실행가능한 프로그램들의 예제들은 예를 들어 메모리(106 또는 136)의 랜덤 액세스 영역(random access portion)에 실장 될 수 있는 형태에 기계 코드(machine code)로 번역되는 컴파일된 프로그램(compiled program) 그리고 프로세서(103) 또는 마이크로 프로세서(133)에 의해 운용되고, 메모리(106 또는 136)의 랜덤 액세스 영역에 실장 가능한 객체 코드(object code)와 같은 적절한 형태로 표현될 수 있는 소스 코드(source code) 그리고 프로세서(103) 또는 마이크로프로세서(133)에 의해 실행되도록 하기 위해서 메모리(106 또는 136)의 랜덤 액세스 영역에 명령들을 발생시키기 위한 다른 실행가능한 프로그램에 의해 해석될 수 있는 소스 코드 등 일 수 있다. 실행가능한 프로그램은 예를 들어 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), 하드 드라이브, 고체-상태(solid state) 드라이브, USB 플래쉬 드라이브,메모리 카드, CD(compact disk) 또는 DVD(digital versatile disc)와 같은 광 디스크(optical disc), 플로피 디스크(floppy disk), 자기 테이프(magnetic tape) 또는 다른 메모리 컴포넌트들을 포함하는 메모리(106 또는 136)의 임의 영역 또는 컴포넌트에 저장될 수 있다.
비록 전자 전력 관리 서비스(154) 및 본원에서 서술되는 다양한 시스템들이 상기에서 논의된 것처럼 범용 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 또는 코드로 내장될 수 있지만, 대안으로서 같은 것이 전용 하드웨어 또는 소프트웨어/범용 하드웨어 및 전용 하드웨어의 조합에 또한 내장될 수 있다. 전용 하드웨어에 구현된다면, 각각은 많은 기술들의 임의의 하나 또는 조합을 채용하는 회로 또는 상태 기계(state machine)으로 이행될 수 있다. 이러한 기술들은 하나이상의 데이터 신호들의 애플리케이션에 기초한 다양한 논리 기능들을 이행하기 위한 논리 게이트들을 가지는 이산 논리 회로들, 적절한 게이트들 또는 다른 컴포넌트들을 가지는 애플리케이션 특정 집적 회로들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이런 기술들은 일반적으로 당업자에 매우 주지하고 그리고 결과적으로 본원에서 상세하게 서술되지 않는다.
도 5-6의 흐름도들은 전력 관리 서비스(154) 영역들의 기능들 및 이행 동작을 보여준다. 소프트웨어로 구체화된다면, 각 블럭은 특정 로직 기능(들)을 이행하기 위한 프로그램 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 프로그램 명령들은 PMU(130)에 마이크로 컨트롤러(133) 또는 다른 시스템과 같은 적합한 실행 시스템에 의해 인식될 수 있는 수치 명령들을 포함하는 프로그램 언어 또는 기계 코드로 작성된 판독가능한 스테이트먼트(statement)들을 포함하는 소스 코드의 형태로 구체화될 수 있다. 기계 코드는 소스코드 등으로부터 변환될 수 있다. 하드웨어로 구체화된다면, 각 블럭은 특정 로직 기능(들)을 이행하기 위한 회로 또는 많은 상호연결된 회로를 나타낼 수 있다.
비록 도 5-6의 흐름도들은 특정 실행 순서를 보여주고 있지만, 실행 순서는 묘사된 것과는 달라 질수 있는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 두개 이상의 블럭들의 실행 순서는 도시된 순서에 대하여 뒤바뀔 수 있다. 또한 도 5-6에서 연속으로 도시된 두개 이상의 블럭들은 동시에 또는 부분적으로 동시에 실행될 수 있다. 추가하여, 어떤 실시예들에서는, 도 5-6에서 도시된 하나이상의 블럭들은 건너뛰거나 또는 생략될 수 있다. 추가하여, 임의 수의 카운터(counter)들, 상태 변수들, 경고 세마포어(warning semaphore)들이 증가된 활용, 과금(accounting), 성능 측정의 목적을 위해 또는 장애진단(troubleshooting) 지원등을 제공하기 위해 본원에서 서술된 논리 흐름들에 추가될 수 있다. 모든 이런 변화들이 본 발명의 영역내에 있는 것이 이해될 것이다.
또한, 소프트웨어 또는 코드로 구성되는 전력 관리 서비스(154)를 포함하는 본원에서 서술된 임의 논리, 서비스 또는 애플리케이션은 예를 들어 PMU(130)에 마이크로프로세서(133) 또는 다른 시스템과 같은 명령 실행 시스템에 의한 사용을 위해 또는 명령 실행 시스템에 연결하는 임의 비-임시적인 컴퓨터-판독 매체(non-transitory computer-readable medium)으로 구체화될 수 있다. 이런 감각에서, 로직(logic)은 예를 들어, 컴퓨터-판독 매체로부터 인출되고 그리고 명령 실행 시스템에 의해 실행될 수 있는 명령들 및 선언문(declaration)들을 포함하는 스테이트먼트들을 포함할 수 있다. 본 발명의 내용에서, " 컴퓨터-판독 가능 매체(computer-readable medium)"는 명령 실행 시스템에 의한 사용 또는 명령 실행 시스템과 연결에서 사용을 위하여 본원에서 서술된 로직 또는 애플리케이션을 수용, 저장 또는 유지할 수 있는 임의 매체일 수 있다. 컴퓨터-판독 가능 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선 또는 반도체 매체와 같은 많은 물리 매체 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 적합한 컴퓨터-판독 가능 매체의 더 많은 특정 예제들은 자기 테이프들, 자기 플로피 디스켓들, 자기 하드 드라이브, 메모리 카드들, 고체-상태 드라이브들, USB 플래쉬 드라이브들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 컴퓨터-판독 가능 매체는 예를 들어 SRAM(static random access memory), DRAM(dynamic random access memory), 또는 MRAM(magnetic random access memory)를 포함하는 RAM일 수 있다. 추가하여, 컴퓨터-판독 가능 매체는 ROM(read-only memory), PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 또는 다른 유사한 메모리 디바이스일 수 있다.
본 발명의 상기-서술된 실시예들은 본 발명의 원리들의 명백한 이해를 위해 단지 개시된 것이 강조되어야 한다. 많은 변형들 및 개조들이 실질적으로 본 발명의 사상 및 원리들내에서 본 발명의 상기 서술된 실시예(들)로 만들어 질 수 있다. 본 개시, 본 발명 그리고 다음 청구항들에 의해 보호되는 영역내에서의 모든 이런 변형들 및 개조들은 본원에 포함될 것으로 의도된다.
비율들, 농도들, 양들 및 다른 수치 데이터는 범위 포맷(range format)으로 본원에서 표현될 수 있는 것이 언급되어야 한다. 이런 범위 포맷(range format)은 편의 및 명료함을 위해서 사용되고 따라서 단지 범위의 한계들로서 명확하게 열거되는 수치 값들을 포함할 뿐만 아니라 마치 각 수치값 및 서브-범위가 명확하게 열거되는 범위내에 수용되는 개별 수치 값들 또는 서브-범위들 모두를 또한 포함하는 융통성 있는 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%"의 범위는 약 0.1% 내지 약 5%의 명확하게 열거된 값들을 포함할 뿐만 아니라 표시된 범위 내에 개별 범위들(예 1%, 2%, 3%, 4%) 및 서브-범위들(예 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3% 및 4.4%)을 또한 포함한 것으로 해석되어야 한다. 용어"약(about)"는 수치 값들의 중요한 숫자들에 따른 통상적인 어림수(rounding)를 포함할 수 있다. 추가하여, 어구"about'x'to'y'"는 "about'x'to about'y'"를 포함한다.

Claims (15)

  1. 모바일 디바이스에 있어서,
    전력 소스;
    AC 전력 분배 네트워크를 포함하는 전력 관리 유닛(PMU : Power Management Unit);를 포함하되, 상기 PMU는
    상기 전력 소스로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 구성된 공진 인버터;
    상기 PMU 내에 분배된 복수개의 AC/DC 컨버터들, AC/DC 컨버터들의 각각은 상기 공진 인버터로부터의 AC 전력을 상기 모바일 디바이스의 부하에 공급되는 DC 전력으로 변환하도록 구성된, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들; 및
    상기 복수개의 AC/DC 컨버터들로 상기 공진 인버터로부터의 상기 AC 전력을 전송(route)하도록 구성된 AC 버스;를 포함하는, 모바일 디바이스.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 PMU는 상기 모바일 디바이스의 동작 모드에 기반하여 상기 공진 인버터에 의해 제공되는 상기 AC 전력의 주파수 조절하도록 구성된, 모바일 디바이스.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 PMU가 동작 모드로부터 절전 모드(sleep mode)로 진입할 때 상기 AC 전력의 상기 주파수는 감소되는, 모바일 디바이스.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 AC 전력의 상기 주파수는 약 2MHz에서 약 8 MHz까지의 범위에서 변화하는, 모바일 디바이스.
  5. 청구항 2 에 있어서,
    상기 AC 전력의 상기 주파수를 조절할 때 상기 공진 인버터는 상기 공진 인버터의 공진 회로 커패시턴스(capacitance)를 조절하도록 구성되는, 모바일 디바이스.
  6. 청구항 1 에 있어서,
    상기 공진 인버터는 상기 공진 인버터의 공진 회로에 복수개의 스위치드 커패시터(switched capacitor)들을 포함하는, 모바일 디바이스.
  7. 청구항 1 에 있어서,
    상기 PMU는 상기 전력 소스로부터의 DC 전력을 다상(polyphase) AC 전력으로 변환하도록 구성되는 복수개의 공진 인버터들을 포함하고, 상기 AC 버스는 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 정의된 그룹에 각각의 공진 인버터로부터의 AC 전력을 전송(route)하도록 구성된, 모바일 디바이스.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 상기 그룹들은 상기 복수개의 공진 인버터들간의 로딩(loading) 균형을 유지하도록 정의되는, 모바일 디바이스.
  9. 청구항 1 에 있어서,
    상기 PMU 는 상기 부하에 공급되는 상기 DC 전력에서의 리플(ripple)을 줄이기 위해 적어도 하나의 AC/DC 컨버터의 출력에 결합된 선형 레귤레이터(linear regulator)를 더 포함하는, 모바일 디바이스.
  10. 청구항 1 에 있어서,
    상기 복수개의 AC/DC 컨버터들 중 적어도 하나는 상기 모바일 디바이스의 대응하는 부하를 상기 AC 버스로부터 격리(isolate)시키도록 구성된, 모바일 디바이스.
  11. 청구항 1 에 있어서,
    상기 모바일 디바이스는 모바일 폰(mobile phone) 또는 전자 태블릿(electronic tablet)인, 모바일 디바이스.
  12. 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법에 있어서,
    상기 모바일 디바이스의 전력 관리 유닛(PMU)에 의해, 상기 모바일 디바이스의 동작 모드(operating mode)를 모니터링(monitoring)하는 단계; 및
    상기 모바일 디바이스의 상기 동작 모드의 변경에 응답하여 상기 PMU의 AC 전력 분배 네트워크의 공진 인버터의 출력 주파수를 조절하는 단계;를 포함하는, 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 동작 모드에 있어서 상기 변경은 상기 모바일 디바이스가 절전 모드(sleep mode)로 진입하는 것을 포함하는, 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법.
  14. 청구항 12 에 있어서,
    상기 공진 인버터의 상기 출력 주파수를 조절하는 단계는
    상기 공진 인버터의 공진 회로의 공진 주파수를 변경하는 단계; 및
    상기 공진 인버터의 스위칭 주파수를 조절하는 단계;를 포함하는, 모바일 디바이스의 전력 관리를 위한 방법.
  15. 모바일 디바이스에 있어서,
    AC 전력 분배 네트워크를 포함하는 전력 관리 유닛(PMU : Power Management Unit);를 포함하되, 상기 PMU는
    전력 소스로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 구성된 공진 인버터; 및
    상기 PMU 내에 분배된 복수개의 AC/DC 컨버터들,AC/DC 컨버터들의 각각은 상기 공진 인버터로부터의 AC 전력을 상기 모바일 디바이스의 부하에 공급되는 DC 전력으로 변환하도록 구성된, 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들을 포함하고,
    상기 PMU는 상기 복수개의 AC/DC 컨버터들의 적어도 일부의 DC 전력 출력을 모니터하도록, 및
    상기 모니터된 DC 전력 출력에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 공진 인버터로부터의 상기 AC 전력을 조절하도록 구성된, 모바일 디바이스.
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