KR101897633B1

KR101897633B1 - 전자 디바이스의 스킨 온도를 제어하기 위한 회로들 및 방법들

Info

Publication number: KR101897633B1
Application number: KR1020167024643A
Authority: KR
Inventors: 크리스찬 지. 스포크; 지오반니 가르시아; 샤디 하와이니; 토드 알. 스톤
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2018-09-12
Also published as: CN105960619B; EP3105834B1; JP2017506869A; US9641014B2; CN105960619A; EP3105834A1; WO2015123394A1; BR112016018334B1; BR112016018334A2; JP6636439B2; US20150229155A1; KR20160122765A

Abstract

본 개시는 전자 디바이스의 스킨 온도를 제어하기 위한 회로들 및 방법들을 포함한다. 일 실시예에서, 열 센서는 핸드헬드 전자 디바이스의 케이스 상에 구성된다. 열 센서는 전류 제한 회로를 갖는 배터리 충전기에 커플링된다. 케이스의 감지된 온도가 임계치를 초과하여 증가하는 경우, 전류 제한은 배터리 충전기의 전류을 감소시키도록 감소된다.

Description

전자 디바이스의 스킨 온도를 제어하기 위한 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS FOR CONTROLLING SKIN TEMPERATURE OF AN ELECTRONIC DEVICE}

관련 출원

[0001] 본 개시는 2014년 2월 12일 출원된 미국 정식 출원 번호 제14/179,403호를 우선권으로 주장하며, 그의 내용은 모든 목적을 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.

[0002] 본 개시는 전자 회로들 및 방법들에 관한 것으로서, 특히 전자 디바이스의 스킨 온도를 제어하기 위한 회로들 및 방법들에 관한 것이다.

[0003] 핸드헬드 모바일 디바이스들의 집적 회로들은 계속 증가하는 양의 전력을 소모한다. 모바일 디바이스들이 더욱 강력해짐에 따라, 배터리 용량들은 일관된 양의 실행 시간을 제공하도록 증가해야 한다. 디바이스들을 통한 전력은 열을 생성하고 높은 전류로 디바이스들을 충전하는 것은 이 열을 증가시킨다. 일부 경우들에서, 모바일 디바이스에 의해 생성된 열의 양은 맨 피부로 디바이스의 표면을 터치할 수 있는 사용자에게 불쾌하거나 심지어 위험할 수 있다. 다수의 디바이스 제조자들은 이들 디바이스들의 케이스(또는 스킨) 온도를 제한하는 열 규격들을 세팅한다. 그러나 성능의 대가 없이 이를 열 규격들을 충족하는 것이 직면하는 난제이다.

[0004] 예를 들어, 때때로, 열 규격들 내에 셀룰러 스마트폰의 스킨 온도를 유지하는 고속 배터리 충전 솔루션을 고객들에게 제공하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 충전 성능을 최대화하기 위해 폰의 스킨 온도를 정확히 레귤레이팅하는 것이 난제이다.

[0005] 본 개시는 모바일 디바이스의 스킨 온도를 제어하기 위한 회로들 및 방법들을 포함한다. 일 실시예에서, 열 센서는 핸드헬드 전자 디바이스의 케이스 상에 구성된다. 열 센서는 전류 제한 회로를 갖는 배터리 충전기에 커플링된다. 케이스의 감지된 온도가 임계치를 초과하여 증가하는 경우, 전류 제한은 배터리 충전기의 전류을 감소시키도록 감소된다.

[0006] 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 개시의 성질 및 이점의 더 나은 이해를 제공한다.

[0007] 도 1은 일 실시예에 따른 전자 디바이스를 예시한다.
[0008] 도 2는 일 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 회로를 예시한다.
[0009] 도 3은 일 실시예에 따라 배터리 충전기의 전류 제한을 조정하기 위한 예시적인 회로를 예시한다.
[0010] 도 4는 다른 실시예에 따라 배터리 충전기의 전류 제한을 조정하기 위한 예시적인 회로를 예시한다.
[0011] 도 5a는 일 실시예에 따른 알고리즘을 예시하는 플롯이다.
[0012] 도 5b는 일 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하는 프로세스를 예시한다.
[0013] 도 6은 일 실시예에 따라 모바일 디바이스에서 집적 회로의 예시적인 구성을 예시한다.
[0014] 도 7은 다른 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 회로를 예시한다.
[0015] 도 8은 다른 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 예시적인 온도 센서 회로 및 배터리 충전기 회로를 예시한다.

[0016] 본 개시는 전자 디바이스들의 온도를 제어하는 것에 관한 것이다. 하기의 설명에서, 설명을 위해, 다수의 예들 및 특정 세부사항들이 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나 청구항들에서 표현되는 바와 같은 본 개시는 이들 예들 단독으로 또는 아래에서 설명되는 다른 특징들과 결합하여 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 본원에서 설명되는 특징들 및 개념들의 변형들 및 등가물들을 더 포함할 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.

[0017] 도 1은 일 실시예에 따른 전자 디바이스를 예시한다. 전자 디바이스(100)는, 예를 들어, 사용자들이 디바이스의 케이스의 외부 표면과 물리적으로 접촉하게 되는 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 다른 형태의 디바이스와 같은 모바일 디바이스일 수 있다. 본 발명의 특징들 및 이점들은, 케이스의 온도가 인간 손과 접촉하기에 불쾌하거나 위험한 온도에 대응할 수 있는 임계치를 초과하지 않게 되도록 핸드헬드 모바일 디바이스와 같은 전자 디바이스의 스킨 온도를 제어하는 것을 포함한다.

[0018] 전자 디바이스(100)는 전력 관리 회로들, 데이터 프로세서들, 통신 회로들 및 인터페이스 전자기기들과 같은 열 생성 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 하나 또는 그 초과의 회로 보드들(PCB들)(101)은 배터리(102)를 충전하기 위한 배터리 충전기(110), PMIC(power management integrated circuit)(111), 애플리케이션 프로세서(112), 라디오 주파수 통신 회로(113)(예를 들어, RF 송신기 및/또는 수신기) 및 디스플레이(103)를 구동하기 위한 디스플레이 회로(114)를 포함할 수 있다. 이들 디바이스들 중 하나 또는 그 초과는 디바이스의 다양한 동작 모드들 동안 상당한 열을 생성할 수 있다. 열은 디바이스의 케이스를 통해 외부로 방사되고 이용자에 의한 접촉에 대해 해롭거나 바람직하지 않은 지점으로 케이스의 온도를 증가시킬 수 있다. 케이스의 외부 표면의 온도는 종종 스킨 온도로서 지칭된다.

[0019] 본 발명의 실시예들은 스킨 온도를 제어하기 위해 케이스의 온도를 감지하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 열 센서 회로들("온도 센서들(Temp Sensors)")(150)을 포함한다. 열 센서 회로들은 또한 예를 들어, 열 센서들, 온도 센서 회로들 또는 온도(temp) 센서들로서 지칭된다. 일 실시예에서, 열 센서(150)는 케이스의 내부 표면 상에 구성되지만, 대안적인 등가의 실시예들에서, 열 센서는 스킨 온도를 감지하기 위한 다른 방식들로 구성될 수 있다. 이 예에서, 열 센서(150)는 배터리 충전기의 전류를 제어하도록 배터리 충전기 회로(110)에 커플링된다. 예를 들어, 배터리 충전기(110)는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 외부 소스로부터 전력을 수신하고, 예를 들어, 배터리(102) 또는 PMIC(111), 프로세서(112), RF 회로들(113), 및 디스플레이 회로들(114)과 같은 다운스트림 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다. 본 개시의 실시예들은 열 센서(150)를 이용하여 스킨 온도를 감지하고 전압과 같은 신호들을 배터리 충전기(110)에 커플링하여 배터리 충전기의 최대 전류를 제어하는 전류 제한을 세팅할 수 있다. 전류 제한을 감소시키는 것은 예를 들어, 배터리(150) 또는 PMIC(111) 및 다운스트림 컴포넌트로 흐르는 최대 전류를 감소시키고 스킨 온도를 감소시키도록 배터리 충전기(150)의 전력 소산을 감소시킬 수 있다.

[0020] 도 2는 일 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 회로를 예시한다. 이 예는 예시적인 모바일 전자 디바이스의 전력 분배를 예시한다. 배터리 충전기(210)는 배터리(215)를 충전하도록 외부 전력 소스로부터 전력을 수신하고 및/또는 PMIC(211) 및 다운스트림 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다. 이 예에서, 배터리 충전기(210)는 전력(예를 들어, 전압 및 전류)을 PMIC(211)에 제공한다. 일부 실시예들에서, 배터리 충전기(210)는 PMIC(211)의 부분으로서 포함될 수 있다. PMIC(211)는 하나 또는 그 초과의 프로세서들(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 그래픽 프로세서), RF 회로들, 또는 디스플레이 회로들에 전력을 제공하도록 다수의 스위칭 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 디스플레이 회로들(214)은 예를 들어, 부스트 전압 변환기, 스위칭 전력 공급기들, 레귤레이터들 및/또는 전자 디바이스 디스플레이를 구동하기 위한 구동기 회로들을 포함할 수 있다.

[0021] 이 예에서, 열 센서(250)는 전자 디바이스의 케이스(200)(또는 스킨)의 내부 표면(202) 상에 배열된다. 열 센서(250)는 동작 동안 열을 생성하는 전자 컴포넌트 부근에 배치될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 동작 동안 상당한 열을 생성할 수 있는 배터리 충전기, PMIC, 프로세서, RF 회로들, 또는 디스플레이 회로들(또는 아래에서 설명되는 바와 같이 이들의 결합들)의 위치 부근에 열 센서를 포지셔닝할 수 있다. 예를 들어, 회로 보드는 전자 디바이스의 케이스 내부의 특정 위치에 배터리 충전기 회로(210)를 포지셔닝할 수 있다. 이에 따라, 배터리 충전기 회로(210)에 의해 생성된 열은 케이스의 내부 표면 쪽으로 방사될 수 있어서, 예를 들어 배터리 충전기 집적 회로 부근의 디바이스 상의 특정 위치에 핫 스팟(hot spot)을 생성할 수 있다. 배터리 충전기 IC와 내부 표면 사이에서, 열은 예를 들어, PCB, 열 스프레더, 전자-자기 간섭 실드, 배터리, 디스플레이 또는 다른 물질들 또는 컴포넌트들과 같이 케이스 내부의 하나 또는 그 초과의 다른 물질들을 통해 방사될 수 있다. 본 개시의 실시예들은 배터리 충전기 집적 회로 부근의 온도를 감지하고 전류 제한을 변경함으로써 배터리 충전기의 전력 소산을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 케이스 온도가 임계치를 초과하여 증가하는 경우, 전류 제한은 전력 소산을 감소시키고 배터리 충전기 부근의 스킨 온도를 감소시키도록 감소될 수 있고, 그리하여 핫 스팟을 제거한다. 배터리 충전기 IC들은 때때로 전체 시스템에 전력을 제공하는데 이용되어서, 그것은 예를 들어, 배터리 충전기의 열 제어를 구현하는데 유리하게 될 수 있다.

[0022] 도 3은 일 실시예에 따라 배터리 충전기의 전류 제한을 조정하기 위한 예시적인 회로를 예시한다. 이 예에서, 열 센서(350)는 가변 온도 의존 저항을 갖는 서미스터(351)를 포함한다. 서미스터의 일 단자는 접지에 커플링되고 서미스터의 제 2 단자는 전압 분할기를 형성하도록 레지스터(352)를 통해 기준 전압(예를 들어, V_bias)에 커플링된다. 이에 따라, 서미스터의 온도가 변함에 따라, 서미스터의 변하는 저항은 전압 분할기 상의 전압을 변화시킨다. 열 센서(350)로부터의 전압은 배터리 충전기 집적 회로(310)의 입력(예를 들어, 패키지 핀)에 커플링된다. 배터리 충전기(310)는 열 센서(350)의 제 2 단자에 커플링되는 제 1 입력 및 기준 전압에 커플링되는 제 2 입력을 갖는 비교기 회로(320)를 포함한다. 이 예에서, 기준 전압은 기준 전압(V_bias)과 접지 간에 구성되는 레지스터(311) 및 레지스터(312)를 포함하는 제 2 레지스터 분할기에 의해 생성된다. 레지스터들(311, 312 및 352) 및 서미스터(351)의 저항들은, 열 센서(350)에 의해 감지되는 케이스(예를 들어, 폰 케이스)의 온도가 임계치를 충족할 때, 열 센서로부터의 전압은 비교기(320)의 다른 입력에서 기준 전압 위로 증가하게 하도록(이는 비교기로 하여금 상태를 변하게 함) 구성된다. 이 예에서, 비교기(320)의 출력은, 비교기 출력 신호를 수신하고 (예를 들어, 배터리 충전기에 대한 최대 입력 전류를 감소시키도록) 배터리 충전기(310)의 입력 전류 제한을 변화시키는 입력 전류 제어 회로(330)에 커플링된다. 입력 전류 제한이 여기서 도시되지만, 다른 실시예들은 예를 들어, 출력 전류 제한을 조정할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

[0023] 일 실시예에서, 비교기(320)의 입력에 제공되는 기준 전압은 프로그래밍 가능할 수 있다. 예를 들어, 일 예에서, 레지스터(311) 또는 레지스터(312)(또는 둘 다)는 분할기 비(divider ratio)를 조정하고 기준 전압을 변화시키도록 프로그래밍 가능할 수 있다. 이에 따라, 비교기(320)가 전류 제한의 변화를 유발하는 임계치는 수정될 수 있다. 그러므로 열 센서가 전류 제한의 변화를 트리거하는 온도는 프로그래밍 가능할 수 있다.

[0024] 도 4는 다른 실시예에 따라 배터리 충전기의 전류 제한을 조정하기 위한 예시적인 회로를 예시한다. 이 예에서, 열 센서(450)의 서미스터(451) 및 레지스터(452)는 배터리 충전기 IC(410) 상의 ADC(analog-to-digital converter)(411)의 입력에 커플링된다. ADC(411)의 다른 입력은 기준 전압에 커플링된다. ADC(411)는 열 센서(450)로부터 전압을 수신하고 전압을 전압의 디지털 표현(예를 들어, 디지털 비트들)으로 변환한다. ADC(411)의 출력은 디지털 비교기(412)에 커플링될 수 있다. 디지털 비교기(412)는 ADC(411)로부터 열 센서 전압의 디지털 표현 및 임계치의 디지털 표현을 수신한다. 도 3의 회로와 유사하게, 열 센서 전압이 특정 임계치를 충족할 때, 디지털화된 전압은 디지털 임계치 위로 증가하고 디지털 비교기(412)는 입력 전류 제한을 변화시키도록 입력 전류 제어 회로(430)에 대한 출력 신호를 생성한다. 이에 따라, 케이스 상의 온도가 임계치까지 증가할 때, 배터리 충전기의 최대 입력 전류는 케이스의 온도를 감소시키도록 감소된다.

[0025] 도 3 및 도 4의 위의 회로들이 열 센서와 배터리 충전기 간의 커플링 전압으로서 예시되지만, 다른 실시예들은 열 센서로부터 배터리 충전기로 온도 정보를 통신하도록 전류를 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 도 3 및 도 4가 입력 전류를 제한하는 예를 예시하지만, 다른 실시예들은 출력 전류를 제한할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 열 센서를 배터리 충전기에 커플링하는 일 예시적인 실시예의 하나의 이점은, 온도를 제어하기 위해 소프트웨어가 요구되지 않을 수 있다는 점이다. 예를 들어, 배터리가 충전되는 동안 모바일 디바이스가 턴 오프되는 경우, 배터리 충전기의 전류는, 사용자가 디바이스를 집어야 하는 경우 부상을 유발할 수 있는, 디바이스 케이스 상의 바람직하지 않은 핫 스팟들을 유발할 수 있다. 그러나 열 센서가 케이스 온도를 측정하고, 온도가 너무 높을 때 배터리 충전기의 전류를 감소시키도록 구성되는 경우, 열 제어는 운영 체제 또는 다른 소프트웨어 애플리케이션과 같은 시스템 소프트웨어에 대한 필요성 없이 유리하게 구현될 수 있다.

[0026] 도 5a는 일 실시예에 따른 알고리즘을 예시하는 플롯이다. 일 실시예에서, 디바이스는, 디바이스가 미리-정의된 최대 온도 외부에서 결코 동작하지 않는다는 것을 보장하기 위해 온도 제한들을 세팅할 수 있다. 이 예에서, 시스템은 케이스의 감지된 온도에 기초하여 전류 제한을 위 그리고 아래로 조정함으로써 일정한 케이스(또는 스킨) 온도를 유지하도록 시도한다. 예를 들어, 플롯들(501 및 502)에서 예시된 바와 같이, 초기에, 전류 제한은 높게 세팅될 수 있고, 케이스 온도는 시간 기간(t1)에 걸쳐 증가하기 시작한다. 케이스의 온도가 Tc(최대 온도(Tmax)와 최소 온도(Tmin)에 의해 정의된 윈도우 내의 중심 온도) 위로 증가할 때, 전류 제한들이 감소된다. 이 예에서, 온도는 t2 동안 새로운 전류 제한 값에서 계속 증가한다. 이에 따라, 전류 제한은 재차 감소된다. 온도는, 온도가 Tmin 아래로 강하할 때까지 t3 동안 감소하기 시작한다. 일 실시예에서, 제 1 감소 이후, 부가적인 감소는 타이머 만료(예를 들어, 2초) 이후 발생한다. 온도가 Tmin 아래로 강하한 이후, 전류 제한은 증가될 수 있으며, 이는 재차 온도가 증가하게 한다. 이러한 방식으로, 알고리즘은 온도가 예를 들어, Tmax 위로 증가하지 않는다는 것을 보장할 수 있다.

[0027] 도 5b는 일 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하는 프로세스를 예시한다. 510에서, 케이스 상에 구성된 열 센서 회로는 온도를 감지할 수 있다. 511에서, 온도에 대응하는 전자 신호는 511에서 케이스 온도가 제 1 온도(예를 들어, Tc)보다 큰지를 결정하도록 회로에 의해 프로세싱된다. 케이스 온도가 너무 높은 경우, 전류 제한은 513에서 감소되고 프로세스는 510으로 리턴한다. 케이스 온도가 제 1 온도 미만인 경우, 회로는 케이스 온도가 512에서 제 2 온도(예를 들어, Tmin)보다 낮은지를 결정할 수 있다. 케이스 온도가 제 2 온도보다 낮은 경우, 전류 제한은 514에서 증가될 수 있고, 프로세스는 510으로 리턴한다. 그렇지 않으면, 프로세스는 케이스 온도를 계속 모니터링하도록 510으로 리턴한다. 위의 알고리즘이 소프트웨어, (예를 들어, 위에서 설명되는 기준들, 디지털 임계치들 또는 레지스터들을 재구성하는) 디지털 하드웨어, 또는 (예를 들어, 윈도우 비교기를 이용함)아날로그 하드웨어로 구현될 수 있다.

[0028] 도 6은 일 실시예에 따라 모바일 디바이스에서 집적 회로의 예시적인 구성을 예시한다. 이 예는 애플리케이션 프로세서 IC(610), 배터리 충전기(611) 및 RFIC(612)가 핸드헬드 디바이스의 케이스 내부에서 어떻게 구성될 수 있는지를 예시한다. 디바이스는 유리 디스플레이(601) 및 케이스(630)를 포함하는 외부 표면을 포함할 수 있다. 이 예에서, 배터리(602)는 디스플레이(601)의 내부 표면 상에 구성된다. 프로세서(610), 배터리 충전기(611) 및 RFIC(612)는 배터리(602)의 상위 표면 상에 배치될 수 있는 회로 보드(603) 상에 배열될 수 있다. EMI(Electro-magnetic interference) 실딩(shielding)(613A-C)은 각각의 IC 위에 배치될 수 있고, 하나 또는 그 초과의 열 스프레더들(620)은 예를 들어, 케이스(630)의 내부 표면과 EMI 층 간에 배치될 수 있다. 이 예에서, 배터리는 디스플레이의 외부 층으로 전달되는 열의 양을 감소시키는 열 싱크로서 작용할 수 있다. 그러나 핫 스팟들은 IC들 부근의 위치들에서 케이스(630) 상에서 발생할 수 있다. 이 예에서, 하나 또는 그 초과의 열 센서들(650A-C)은 케이스의 온도를 감지하고 최대 온도 아래로 각각의 위치를 유지하기 위해 열 스프레더들(620)의 상위 표면과 케이스(630)의 내부 표면 간에 배열된다. 위의 구성은 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 케이스 온도를 감지하고 제어하는 이점들을 예시하는 단지 하나의 예시적인 구성일 뿐이란 것이 이해될 것이다.

[0029] 도 7은 다른 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 회로를 예시한다. 도 6의 예에서 예시된 바와 같이, 전자 디바이스의 다수의 IC들은 상이한 동작 모드들 동안 케이스의 외부 표면 상에서 열을 생성하고 핫 스팟들을 유발할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 동안, 배터리 충전기는 핫 스팟들을 생성할 수 있고, 집중적인 데이터 프로세싱 동안, 프로세서는 핫 스팟들을 생성할 수 있고, 광범위한 무선 송신 및 수신 동안, RF 회로들은 핫 스팟들을 생성할 수 있고, 디스플레이 인터페이스의 활성 이용 동안, 디스플레이 회로들은 핫 스팟들을 생성할 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에서, 다수의 열 센서들(750-754)은 상이한 위치들(예를 들어, 상이한 열 생성 IC들 부근)에서 케이스(701)의 온도를 감지하도록 배열되고 예를 들어, 시스템 전력을 감소시키도록 모니터링될 수 있다. 이 예에서, 멀티플렉서(MUX)는 최고 온도를 갖는 열 센서를 선택하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 배터리 충전기(710)는 MUX(760)의 선택 입력을 변화시킴으로써 각각의 열 센서로부터의 전압을 반복적으로 감지할 수 있다. 특정한 열 센서로부터의 특정한 전압이 임계치 위로 증가할 때, 배터리 충전기(710)는 온도를 제어하기 위한 입력으로서 특정한 열 센서를 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 특정한 열 센서 전압이 임계치를 초과할 때, 배터리 충전기는 연장된 시간 기간 동안 열 센서로부터의 전압을 모니터링할 수 있지만, 예를 들어 다른 열 센서들 중 하나가 임계치를 또한 초과하지 않는다는 것을 보장하기 위해 다른 열 센서들을 통해 주기적으로 반복할 수 있다. 배터리 충전기(710)가 PMIC(711), 프로세서(712), RFIC(713), 및 디스플레이 회로(714)에 전력을 제공하기 때문에, 배터리 충전기(710)로부터의 열 기여를 감소시키는 것은 예를 들어, 케이스에서 열의 어그리게이트(aggregate)를 감소시키고 온도를 낮출 것이다.

[0030] 도 8은 다른 실시예에 따라 케이스 온도를 제어하기 위한 예시적인 온도 센서 회로 및 배터리 충전기 회로를 예시한다. 이 예는 위에서 설명된 바와 같이 배터리 충전기(810), 제어기(805) 및 다른 시스템 전자기기들을 에워싸는 케이스(801)를 포함하는 핸드헬드 모바일 디바이스(800)를 도시한다. 케이스(801)는 예를 들어, USB 케이블과 같은 케이블을 수용하기 위한 소켓(804)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 소켓(804)에 의해 수용되는 USB 케이블은 전력 공급 전압(VBUS), 접지(GND), 및 2개의 데이터 라인들(D+ 및 D-)을 포함한다. USB 포트에 연결되는 케이블은 전력 및 데이터를 디바이스(800)에 제공할 수 있는 반면에, USB 전력 어댑터(예를 들어, 벽 어댑터)에 연결되는 케이블은 전력 및 접지를 공급할 수 있다. 이 예에서, VBUS, GND, D+, 및 D-는, 직렬 데이터 버스(SDA 및 SCL)를 통해 배터리 충전기(801) 또는 다른 시스템 전자기기에 정보를 통신할 수 있는 제어기(805)에 커플링된다. 다른 실시예들에서, 배터리 충전기는 USB 검출을 내부적으로 수행할 수 있다. 애플리케이션 프로세서가 D+ 및 D-에 연결될 수 있고, Vbus는 예를 들어, 단지 PMIC 및 배터리 충전기에 연결될 수 있다.

[0031] VBUS는, 예를 들어, 리튬이온 배터리(803)를 충전하거나 또는 다운스트림 컴포넌트들에 전력을 제공하거나 또는 둘 다를 수행하도록 VBUS로부터의 전압 및 전류를 이용하는 배터리 충전기(810)에 의해 수신된다. 열 센서(850)는 케이스(801)의 온도를 감지하고 배터리 충전기(810)의 전류를 제한하도록 구성된다. 이 예에서, 배터리 충전기(810)는 스위칭 제어기(811), 전계 효과 트랜지스터(FET)(812), 및 FET(813)를 포함하며, 이는 스위칭 레귤레이터를 형성하도록 인덕터(814) 및 커패시터(815)에 커플링된다. 전류가 DCIN 핀을 지나 스위칭 노드(SW)로 흘러, 인덕터(814)를 통과한다. 배터리 충전 모드에서, 전류는 CSIN을 지나, 전류 감지 레지스터(816)를 통과하여 CSOUT으로 그리고 배터리(803)로 흐른다. 레지스터(816)에 걸쳐 CSIN과 CSOUT 간의 전압 차이는 출력 전류에 관련되고, 전류 제어 모드에서 FET들(812 및 813)을 구동하는 PWM 신호를 제어하는데 이용될 수 있다. CSOUT 상의 전압은 배터리 전압이고, 예를 들어, 전압 제어 모드에서 FET들 및 PWM 신호들을 제어하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전력 제어 스위치(817)는 예를 들어, 배터리(803)로부터의 전력을 시스템 컴포넌트들에 제공하도록 작동될 수 있다.

[0032] 열 센서(850)에 의해 생성된 전압은 배터리 충전기(810)의 열 입력(Thermal_In)에 커플링된다. 열 센서(850)로부터의 전압은 입력 회로, 비교 회로 및 선택적 MUX 회로(820)에 의해 수신된다. 회로(820)는 조정 가능 기준(822), 전류 검출기(823) 및 비교 회로(824)를 포함하는 전류 제한 회로(821)에 대한 증가/감소 신호들을 생성할 수 있다. 전류 검출기(823)는 예를 들어, 스위칭 레귤레이터의 입력 또는 출력 전류를 감지할 수 있다. 비활성일 때, 감지된 전류는 기준(822) 아래일 수 있다. 감지된 전류가 기준(822) 위로 증가하는 경우, 비교 회로의 출력은 상태를 변화시키고 감지된 전류의 부가적인 증가들을 방지하고 그리하여 감지된 전류에 대한 최대를 세팅하도록 PWM 신호 및 FET들을 제어한다. 상이한 구현들에서, 조정 가능 기준(822) 및 전류 검출기(823)의 출력들은 예를 들어, 전압들 또는 전류들일 수 있다.

[0033] 일부 구현들에서, 하드웨어 또는 소프트웨어 알고리즘은 기준(822)의 조정을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 알고리즘(890)은, 예를 들어 회로(820)로부터 증가/감소 신호를 수신하고 기준(822)을 조정하는 디지털 제어 유닛(830)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 알고리즘(890)은 802에서 예시된 바와 같이 프로세서 또는 PMIC에 의해 구현될 수 있고, 제어 신호들은 제어기(805)를 통해 배터리 충전기(810)와 프로세서/PMIC 간에 통신될 수 있다.

[0034] 위의 설명은 특정 실시예들의 양상들이 어떻게 구현될 수 있는지에 관한 예들에 따라 본 개시의 다양한 실시예들을 예시한다. 위의 예들은 유일한 실시예들만으로 간주되어선 안 되며, 아래의 청구항에 의해 정의된 바와 같은 특정 실시예들의 유연성 및 이점들을 예시하도록 제시된다. 위의 개시 및 아래의 청구항들에 기초하여, 다른 어레인지먼트들, 실시예들, 구현들 및 등가물들이 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 이용될 수 있다.

Claims

장치로서,
내부, 상기 내부를 둘러싸는 내부 표면 및 상기 내부 표면의 반대 편인 외부 표면을 갖는 케이스;
상기 케이스의 내부의 배터리 충전기 회로 ― 상기 배터리 충전기 회로는 배터리를 충전하도록 구성되고, 상기 배터리 충전기 회로는 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 변경하도록 구성되는 전류 제한 회로를 포함함 ―; 및
상기 케이스의 상기 내부 표면과 직접 접촉하는, 상기 케이스의 내부의 열 센서 회로 ― 상기 열 센서 회로는 상기 배터리 및 상기 배터리 충전기 회로와 접촉하지 않음 ― 를 포함하고,
상기 열 센서 회로는 상기 케이스의 상기 내부 표면 상의 온도를 감지하고 그리고 상기 케이스의 상기 내부 표면 상의 온도가 임계치를 충족할 때 운영 체제에 의한 제어 없이 상기 배터리 충전기 회로의 상기 전류 제한 회로를 조정하도록 구성되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 서미스터(thermistor)를 포함하고,
상기 장치는, 상기 서미스터의 단자와 제 1 기준 전압 사이에 구성되는 저항기(resistor)를 더 포함하는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 센서 회로의 단자 상의 제 1 전압은 상기 내부 표면 상의 온도에 기초하여 변하고, 그리고
상기 제 1 전압은 상기 전류 제한 회로를 조정하도록 상기 배터리 충전기 회로의 단자에 커플링되는,
장치.
제 3 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로는,
상기 제 1 전압을 수신하기 위한 제 1 단자 및 제 2 기준 전압에 커플링되는 제 2 단자를 갖는 비교기를 더 포함하고,
상기 비교기는 상기 제 1 전압이 상기 제 2 기준 전압을 충족할 때 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 감소시키는,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 기준 전압은 프로그래밍 가능한,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 비교기는 히스테리시스(hysteresis)를 포함하는,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 기준 전압은 저항 분할기(resistor divider)에 의해 생성되는,
장치.
제 3 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로는,
상기 제 1 전압을 수신하기 위한 제 1 단자 및 제 2 기준 전압에 커플링되는 제 2 단자를 갖는 아날로그-투-디지털 변환기 ― 상기 아날로그-투-디지털 변환기는 상기 제 1 전압의 디지털 표현을 생성함 ―; 및
상기 제 1 전압의 디지털 표현 및 상기 임계치의 디지털 표현을 수신하기 위한 디지털 비교기를 더 포함하고,
상기 아날로그-투-디지털 변환기는, 상기 제 1 전압의 디지털 표현이 상기 임계치의 디지털 표현을 충족할 때 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 감소시키는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 임계치의 디지털 표현은 프로그래밍 가능한,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 상기 배터리 충전기 회로, 프로세서, RF 회로 및 디스플레이 회로 중 하나 부근에 로케이팅되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 복수의 열 센서 회로들이고, 그리고 상기 장치는 모바일 디바이스이고,
상기 모바일 디바이스는,
상기 모바일 디바이스의 상기 케이스의 내부에 구성되는 배터리;
상기 배터리 충전기 회로를 통해 전력을 수신하는 프로세서;
상기 배터리 충전기 회로를 통해 전력을 수신하는 RF 회로; 및
상기 전류 제한 회로를 조정하기 위해 상기 열 센서 회로들 중 최고 온도를 갖는 열 센서 회로를 선택하도록 상기 복수의 열 센서 회로들에 커플링되는 복수의 입력들을 갖는 멀티플렉서를 더 포함하고,
상기 복수의 열 센서 회로들은 상기 배터리 충전기 회로, 상기 프로세서 및 상기 RF 회로에 의해 상기 케이스의 상기 외부 표면에 생성되는 핫 스팟(hot spot)들의 온도를 제어하기 위해 적어도 상기 배터리 충전기 회로, 상기 프로세서 및 상기 RF 회로의 위치 부근에 구성되는,
장치.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 열 센서 회로들 중 제 1 열 센서 회로는 상기 배터리 충전기 회로와 제 1 내부 표면 위치 사이에 구성되고, 상기 복수의 열 센서 회로들 중 제 2 열 센서 회로는 상기 프로세서와 제 2 내부 표면 위치 사이에 구성되고, 그리고 상기 복수의 열 센서 회로들 중 제 3 열 센서 회로는 상기 RF 회로와 제 3 내부 표면 위치 사이에 구성되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로는 스위칭 레귤레이터를 포함하고, 그리고
상기 전류 제한 회로는,
상기 열 센서 회로에 커플링되는 입력 및 비교 회로에 커플링되는 출력을 갖는 조정 가능 기준(adjustable reference); 및
상기 스위칭 레귤레이터의 전류를 검출하기 위한 입력 및 상기 비교 회로에 커플링되는 출력을 갖는 전류 검출기를 포함하고,
상기 전류 검출기의 출력의 전압이 상기 조정 가능 기준의 출력의 전압을 충족할 때, 상기 비교 회로는 상기 스위칭 레귤레이터의 최대 듀티 사이클을 세팅하는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 상기 케이스 온도를 제어하기 위해 상기 배터리 충전기 회로, 프로세서, RF 회로, 전력 관리 집적 회로 및 디스플레이 회로 중 적어도 하나와 상기 케이스의 상기 내부 표면 사이에 구성되는,
장치.
방법으로서,
열 센서 회로를 이용하여 모바일 디바이스의 케이스의 내부 표면 상의 온도를 감지하는 단계 ― 상기 케이스는 내부, 상기 내부를 둘러싸는 상기 내부 표면 및 상기 내부 표면의 반대 편인 외부 표면을 갖고, 그리고 상기 열 센서 회로는 상기 케이스의 내부에 있고 그리고 상기 케이스의 상기 내부 표면과 직접 접촉함 ―; 및
상기 케이스의 상기 내부 표면 상의 온도가 임계치를 충족할 때 운영 체제에 의한 제어 없이 배터리 충전기 회로의 전류 제한 회로를 조정하는 단계를 포함하고,
상기 배터리 충전기 회로는 상기 케이스의 내부에 있고 그리고 배터리를 충전하도록 구성되며, 상기 배터리 충전기 회로는 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 변경하도록 구성되는 상기 전류 제한 회로를 포함하고, 그리고
상기 열 센서 회로는 상기 배터리 및 상기 배터리 충전기 회로와 접촉하지 않는,
방법.
제 15 항에 있어서,
상기 열 센서 회로의 단자 상의 제 1 전압은 상기 케이스 상의 온도에 기초하여 변하고, 그리고
상기 제 1 전압은 상기 전류 제한 회로를 조정하도록 상기 배터리 충전기 회로의 단자에 커플링되는,
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로에 의해, 상기 제 1 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 단계, 및 그에 따라, 상기 제 1 전압이 상기 제 2 기준 전압을 충족할 때 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 감소시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로에 의해, 상기 제 1 전압을 상기 제 1 전압의 디지털 표현으로 변환하는 단계;
상기 제 1 전압의 디지털 표현과 상기 임계치의 디지털 표현을 디지털 방식으로 비교하는 단계; 및
상기 제 1 전압의 디지털 표현이 상기 임계치의 디지털 표현을 충족할 때 상기 배터리 충전기 회로의 최대 전류를 감소시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제 18 항에 있어서,
상기 임계치의 디지털 표현은 프로그래밍 가능한,
방법.
제 15 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 상기 배터리 충전기 회로, 프로세서, RF 회로 및 디스플레이 회로 중 하나 부근에 로케이팅되는,
방법.
제 15 항에 있어서,
상기 열 센서 회로는 복수의 열 센서 회로들이고,
상기 방법은,
상기 전류 제한 회로를 조정하기 위해 상기 열 센서 회로들 중 최고 온도를 갖는 열 센서 회로를 결정하기 위해 복수의 열 센서 회로들 중 하나를 반복적으로 선택하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 열 센서 회로들은 적어도 상기 배터리 충전기 회로, 프로세서 및 RF 회로 부근에 구성되는,
방법.
제 15 항에 있어서,
상기 배터리 충전기 회로는 스위칭 레귤레이터를 포함하고,
상기 방법은,
감지된 온도에 기초하여 세팅된 기준을 전류 레귤레이터의 검출된 전류에 대해 비교하고, 그에 따라, 상기 검출된 전류가 상기 기준 위로 증가할 때 상기 스위칭 레귤레이터의 최대 듀티 사이클을 세팅하는 단계를 더 포함하는,
방법.