KR101922034B1 - 과전압 보호를 가진 전력 관리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다른 요건들 사이에서, 호스트 전력원, 외부 전력원, 및 호스트 전력원과 내부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 스위치를 이용하여 과전압 보호가 가능한 내부 공급 레일을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 스위치는 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 표시할 때의 호스트 전력원과 호스트 전력원의 유효성 표시가 무효한 호스트 전력원을 표시하고 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 표시할 때의 외부 전력원을 이용하는 내부 공급 레일을 제공할 수 있다.

Description

과전압 보호를 가진 전력 관리{POWER MANAGEMENT WITH OVER VOLTAGE PROTECTION}
많은 휴대용 장치들은 다양한 기능을 제공하는 외부 포트를 요구한다. 증가하는 사이즈의 압박(예를 들어, 휴대용 장치의 전체 사이즈의 감소)은 외부 포트가 증가하는 다양한 기능들을 수용하도록 강요한다. 예를 들어, 이러한 포트들과 상호작용하는 칩 또는 회로는, 무엇보다도, 휴대용 장치의 충전, 데이터 통신, 멀티미디어 인터페이스, 공장 테스트(factory test) 능력 등을 관리 또는 제공할 것이 요구될 수 있다.
추가된 기능에 덧붙여, 이러한 칩 또는 회로는 과전압 상태(예를 들어, 2개의 외부 소스가 단락되어 28볼트 이상과 같이 높은 전압을 생성할 수 있음) 뿐만 아니라 무전지 상태(no-battery conditions, 예를 들어,공장 테스트 동안 장치 내에 전지가 존재하지 않는 상태)를 관리할 것이 요구될 수 있다.
본 발명은 과전압 보호가 가능한 내부 공급 레일을 제공하는 전력 관리 회로, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 무엇보다도, 호스트 전력원, 외부 전력원, 및 호스트 전력원과 내부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 스위치를 이용하여 과전압 보호가 가능한 내부 공급 레일을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 스위치는 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 표시할 때의 호스트 전력원과 호스트 전력원의 유효성 표시가 무효한 호스트 전력원을 표시하고 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 표시할 때의 외부 전력원을 이용하는 내부 공급 레일을 제공할 수 있다.
본 섹션은 본 특허 출원의 발명의 개요를 제공하며, 본 발명만의 특징을 상세하게 설명하려는 의도는 아니다. 자세한 설명은 본 특허 출원에 관한 상세한 설명에서 제공된다.
본 발명에 따르면, 과전압 상태로부터 내부 회로를 보호하기 위해, 과전압 상태에 대하여 외부 전력원을 모니터할 수 있다.
도면은 일정한 비율에 맞추어 그려지지는 않았고, 유사한 도면 부호는 상이한 도면에서 유사한 요소를 나타낸다. 서로 다른 접미어(suffixes)를 갖는 도면 부호는 유사한 요소의 다른 예를 표현한 것이다. 도면은 일반적으로 여기에서 논의되는 다양한 실시례를 예시 형식으로 도시하며, 그에 한정되지는 않는다.
도 1 내지 도 3은 전력 관리 회로의 일 실시예를 나타낸다.
도 4는 내부 공급 레일(VSUPPLY)에 대한 소스로서 외부 전력원(VEXT) 또는 호스트 전력원(VHOST) 을 선택하는 단계를 포함하는 방법을 나타낸다.
도 5는 호스트 전력원(VHOST), 외부 전력원(VEXT) , 및 내부 및 외부 전력 시퀀스(sequences)에 대한 과전압 보호(OVP) 상태 사이의 이행의 일 실시예를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 도 5의 실시예에 나타난 내부 및 외부 전력 시퀀스의 파형도를 나타내는 전력 시퀀스의 실시예를 나타낸다.
본 발명자는, 다른 무엇보다도, 호스트 전력원의 전력 및 외부 전력원의 전력 사이를 스위칭하는 내부 공급 레인을 제공하는 회로를 착안했다. 예를 들어, 외부 전력원의 품질은(예를 들어,안정성, 전압 레벨 등), 호스트 전력원으로부터 외부 전력원으로 내부 공급 레일을 전환하거나, 특정한 실시예에서, 내부 리셋 회로의 트리거의 가능성을 제거하거나, 또는 내부 회로를 고 전압에 노출시키기 전에 체크될 수 있다. 나아가, 회로는,일 실시예에서, 칩이 과전압 상태, 또는 전지가 방전되거나 전지가 없는 상태에서 동시에 또는 개별적으로 구동하도록 하거나, 일 실시예에서, 단일의 재사용가능한 블록 내의 정전기 방전(electrostatic discharge; ESD) 다이오드 또는 다른 장치의 다중 표준 및 위치를 감지할 수 있게 한다.
예를 들어, 호스트 전력원(예를 들어, 전지)은, 호스트 전력원이 외부 전력원보다 높은 전압(예를 들어, USB 버스 전압)을 갖는지 여부에 관계없이 디폴트 전압 공급원(default power supply)으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 호스트 전력원은 호스트 전력원의 전압이 문턱값(threshold, 예를 들어 3.1V 등)을 초과하는 한 선호될 수 있다. 일 실시예에서, 호스트 전력원이 무효(예를 들어, 전지가 없는 경우 등, 문턱값 이하일 때)이고, 외부 전력원이 수신되며 유효일 때, 내부 공급 레일은 외부 전력원을 사용하도록 할 수 있다. 그러나, 과전압 상태로부터 내부 회로를 보호하기 위해, 외부 전력원은 과전압 상태에 대하여 모니터 될 수 있으며, 과전압 상태가 존재하는 경우, 또는 외부 전력원의 개시 또는 감지시에 과전압 상태가 존재하지 않도록 하기 위해 외부 전력원을 클램핑 할 수 있다.
도 1은 전자 장치를 위한 전력 관리 회로(100)의 실시예를 나타낸다. 상기 전력 관리 회로(100)는 스위치(105) 및 과전압 보호 회로(110)를 포함한다. 일 실시예에서, 과전압 보호 회로(110)는 외부 전력원으로부터 전압(VEXT)을 수신할 수 있으며(예를 들어, 범용 직렬 버스(USB) 또는 다른 버스 또는 외부 전압원 등으로부터의 전압), 조절된 전압(VREG, 예를 들어, 3.3V의 정전압등)을 제공할 수 있다. 스위치(105)는 예를 들어, 조절된 전압(VREG) 또는 호스트 전력원의 전압(VHOST, 예를 들어 전지, 또는 다른 내부 또는 호스트 전력원 등)등을 포함하는 다중 소스들로부터 전력을 수신할 수 있으며, 상기 수신된 전압을 이용하여 내부 공급 레일(VSUPPLY)을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 스위치(105)는 호스트 전력원 및 외부 전력원 각각의 유효성 표시(VHOST _ DET 및 VEXT _ DET)를 수신할 수 있으며, 다른 일 실시예에서는, 다음을 이용하여 내부 공급 레일(VSUPPLY)을 제공할 수 있다.
(1) 호스트 전력원의 유효성 표시(VHOST _ DET)가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때(예를 들어, VHOST _ DET이 하이(high)일 때, 등) 호스트 전력원의 전압(VHOST); 및
(2) 호스트 전력원의 유효성 표시(VHOST _ DET)가 무효인 호스트 전력원을 가리키고 (예를 들어, VHOST _ DET이 로우(low)일 때, 등), 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때(예를 들어, VEXT _ DET이 하이(high)일 때, 등), 외부 전력원(VEXT, 예를 들어, 정전압(VREG) 등)의 전압.
도 2는 전력 관리 회로(200)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 전력 관리 회로(200)는 과전압 보호 회로(110), 외부 전력원 감지 회로(130), 및 호스트 전력원 감지 회로(135)를 포함한다. 일 실시예에서, 과전압 보호 회로(110)는 클램프 회로(111, 예를 들어 4V 클램프 회로 등), 조절된 전압(VREG, 예를 들어 3.3V 등)을 제공할 수 있는 전압 조정기(120), 밴드갭 기준 전압(VBG, 예를 들어 1.2V 등)을 제공하는 밴드갭 기준 회로(121), 과전압 감지 회로(125), 및 전압 클램프 스위치(112, 예를 들어 MOSFET 등과 같은 트랜지스터)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 과전압 감지 회로(125)는 외부 전력원의 전압(VEXT) 및 내부 공급 레일(VSUPPLY)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 전력원의 전압(VEXT)이 문턱값만큼 상기 내부 공급 레일(VSUPPLY)을 초과하는 경우, 과전압 감지 회로(125)는 과전압 상태 표시(OVP _ DET)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 문턱값은 전압 분배기를 사용하여 설정될 수 있으며, 과전압 감지 회로(125)는 비교기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전압 클램프 제어 회로(115)를 이용하여 전압 클램프 스위치(112)를 제어할 수 있다. 과전압 클램프 제어 회로(115)는 감지된 과전압 상태 표시(OVP _ DET) 또는 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)를 수신할 수 있으며, 상기 수신된 표시들을 이용하여 전압 클램프 스위치(112)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
일 실시예에서, 클램프 회로(111)는 전자 장치의 하나 또는 그 이상의 다른 구성 요소들을 보호하기 위해 외부 전력원의 전압(VEXT)을 특정한 값(예를 들어, 4V 등)으로 클램핑 할 수 있다. 나아가, 다른 일 실시예에서, 예를 들어, 과전압 상태가 존재하지 않도록 확실히하기 위해, 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)가 처음으로 수신될 때, 클램프 회로(111)는 외부 전력원의 전압(VEXT)을 특정 시간 주기로 클램핑 할 수 있다.
일 실시예에서, 외부 전력원 감지 회로(130)는 예를 들어, 외부 전력원의 전압(VEXT) 또는 외부 전력원의 전압(VEXT)의 대표값(예를 들어, 전압 분배기 등을 사용)을 예를 들어, VBG 등과 같은 기준 전압과 비교하여, 외부 전력원의 전압(VEXT)의 유효함을 확인할 수 있고, 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)를 제공할 수 있다. 특정한 실시예에서, 유효하기 위해, VEXT는 특정 시간 주기 동안(예를 들어, 16us 등) 기준 전압보다 높아야한다.
일 실시예에서, 외부 전력원 감지 회로(130)에 대한 전술한 바와 유사하게, 호스트 전력원 감지 회로(135)는 호스트 전력원의 전압(VHOST)의 유효성을 확인할 수 있고, 호스트 전력원 유효성 표시(VHOST _ DET)를 제공할 수 있다.
도 3은 전력 관리 회로(300)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 전력 관리 회로(300)는 클램프 회로(111), 전압 클램프 스위치(112), 전압 클램프 제어 회로, 전압 조정기(120), 밴드갭 기준 회로(121), 과전압 감지 회로(125), 외부 전력원 감지 회로(130), 및 호스트 전력원 감지 회로(135)를 포함한다.
일 실시예에서, 전압 클램프 제어 회로는 발진기(116), 카운터(117), 및 차지 펌프(charge pump, 118, 예를 들어 더블링(doubling) 차지 펌프)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발진기(116)는 조절된 전압(VREG, 예를 들어, 3.3V 또는 V3P3) 및 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 외부 전력원의 유효성 표시(VEXT _ DET)가 유효한 외부 전력원(VEXT)을 가리킬 때, 발진기는 인에이블(enabled)되고, 카운터(117)는 특정 시간 주기 동안 카운팅을 시작할 수 있으며, 차지 펌프(118)은 램프 업(ramp up)할 수 있다. 일 실시예에서, 차지 펌프(118)는 전압 클램프 스위치(112)를 제어하고, 클램프 회로(111)가 단락되는 시점을 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 카운터(117)는 과전압 상태 표시(OVP _ DET)를 수신할 수 있으며, 만약 과전압 상태가 존재한다면, 차지 펌프(118)는 전압 클램프 스위치(112)를 열고 과전압 상태로부터 보호하기 위해 외부 전력원을 클램핑 할 수 있다. 일 실시예에서, 호스트 전력원의 전압(VHOST)이 내부 공급 레일(VSUPPLY)로 이용되는 경우에도, 외부 전력원의 전압(VEXT)은 클램핑 될 수 있다.
일 실시예에서. 과전압 감지 회로(125), 외부 전력원 감지 회로(130), 및 호스트 전력원 감지 회로(135)는 특정 전압을 다른 기준 전압과 비교하여 유효한 전압원 또는 과전압 상태를 감지할 수 있는 비교기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유효한 밴드갭 기준 전압(VBG)이 감지될 때, 밴드갭 기준 회로(131)는 외부 전력원 감지 회로(130)를 인에이블 시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 전력 관리 회로(300)는 전력 선택 스위치(예를 들어, 2-to-1 스위치), 디지털 코어(예를 들어, 내부 공급에 의해 구동됨), 및 하나 또는 그 이상의 아날로그 기준 회로(예를 들어, 내부 공급에 의해 구동됨) 또는 전압 분배기(예를 들어, 다양한 기준 전압을 제공하기 위한)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 호스트 전력원의 전압(VHOST)은 설정된 전력 공급 일 수 있다. 외부 전력원의 전압(VEXT)이 접지로부터 증가됨에 따라, 클램프 회로(111) 및 하나 또는 그 이상의 조정기는 인에이블 될 수 있으며, 조절된 전압(VREG)이 제공될 수 있다. 특정 실시예에서, 클램프 회로(111) 및 하나 또는 그 이상의 조정기는 자동일 수 있다.
일 실시예에서, 밴드갭 기준 회로(121)는 조절된 전압 공급원의 램프(ramp)에 의해 인에이블 될 수 있다. 밴드갭 전압(VBG)이 "좋음", 또는 유효로 결정되는 경우, 하나 또는 그 이상의 비교기는 인에이블 되어 외부 전력원의 전압(VEXT)이 구동할 수 있을 정도로 충분히 높은지(예를 들어, 약 3.1V 등) 감지한다. 다른 실시예에서, 외부 전력원의 전압(VEXT)이 안정적인지 등을, 적어도 1회 이상 체크할 수 있다. 외부 전력원의 전압(VEXT)이 유효한 것으로 결정될 때, 호스트 전력원의 전압(VHOST)은 예를 들어, 발진기(116)에 의해 결정된 것과 같은 적어도 하나 이상의 클록 사이클(예를 들어, 미리 설정된 수의 클록 사이클, 프로그래밍 가능한 클록 사이클 등)후에 감지될 수 있다.
일 실시예에서, 만약 호스트 전력원의 전압(VHOST)이 감지되거나 유효하면, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 호스트 전력원의 전압(VHOST)을 이용할 수 있다. 만약 호스트 전력원의 전압(VHOST)이 감지되지 않거나 무효하면, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 조절된 전압(VREG)을 이용할 수 있다. 특정 실시예에서, 클램프 회로(111)는 일시적인 전력 공급원이며, 전체를 구동하기 위해 충분한 전력을 제공하기 위한 것은 아니다. 일 실시예에서, 클램프 회로(111)는 예를 들어, 외부 전압원으로부터 직접 전력을 제공하는 스위치(112)를 사용하여 단락될 수 있다.
다른 경우에는, 전력 관리 회로(33)는 내부 회로가 작동하기에 충분한 전압을 가지고 있는지 여부를 결정하기 전에 신호(예를 들어, 인에이블 과전압 보호(over voltage protection; OVP) 감지 신호와 같은 논리 신호)를 기다릴 수 있다. 일 실시예에서, 신호는 디지털 코어로부터 제공될 수 있다(예를 들어, 내부 공급원으로부터 공급되고, 외부 전력원(VEXT)의 유효성 신호의 오프에 따름)
일 실시예에서, 외부 전력원(VEXT)의 유효성 신호가 한번 수신되면, 과전압 보호 회로(110)는 능동적으로 과전압 상태에 대해 모니터한다. 만약 상기 상태가 존재하지 않는다면, 클램프 회로(111)는 단락되고 내부 회로는 전체 기능으로 작동될 수 있다.
다른 실시예에서, 외부 전력원(VEXT)은 디폴트 전압 공급원이거나, 또는 시스템(300)은 외부 전력원(VEXT) 또는 호스트 전력원(VHOST)으로 프로그래밍 가능한 디폴트 전압 공급원을 제공할 수 있다.
도 4는 외부 전력원(VEXT) 또는 호스트 전력원(VHOST)을 내부 공급 레일(VSUPPLY)로 선택하는 단계를 포함하는 방법(400)의 일 실시예를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 외부 전력원(VEXT)은 버스 전압(VBUS)을 포함할 수 있으며, 조절된 전압(VREG)은 3.3V의 조절된 전압(V3P3)을 포함할 수 있으며, 호스트 전력원(VHOST)은 전지 소스(VBAT)를 포함할 수 있다.
단계 401에서, VBUS는 접지로부터 램핑할 수 있으며, 단계 402에서, VBUS는 클램핑되고 전압 조정기가 인에이블 될 수 있다. 단계 403에서, 밴드갭 유효가 결정된다. 만약 밴드갭이 유효하지 않다면, 프로세스는 단계 403으로 돌아간다. 만약 밴드갭이 유효하다면, 이 후 단계 404에서, VBUS 감지가 인에이블 되어 외부 전력원의 유효성을 결정한다. 단계 405에서, 만약 VBUS가 설정된 시간 주기 동안 유효하다면(예를 들어, 16us 등), 이 후 단계 406에서, 전지 소스의 유효성이 결정된다.
단계 407에서, VBAT의 유효성이 결정된다. 만약 VBAT이 유효하다면, 이 후 단계 408에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT을 이용하고, VBUS는 클램핑 된다. 만약 VBAT이 유효하지 않다면, 이 후 단계 415에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBUS를 이용하며, 클램핑이 적용될 수 있다.
단계 409에서, 만약 VBUS가 임의의 시간 주기 동안 유효하다면(예를 들어, 대략 1ms 등), 이 후 단계 410에서, 과전압 감지가 인에이블 된다. 단계 409에서, 만약 VBUS가 임의의 시간 주기 동안 유효하지 않다면(예를 들어, 대략 1ms 등), 프로세스는 단계 408로 돌아가고, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT을 이용하는 상태를 유지할 수 있고, VBUS는 클램핑되는 상태를 유지할 수 있다.
단계 411에서, 만약 과전압 보호 상태가 선택된 시간 주기 내에서(예를 들어, 16us) 감지되면, 이 후 프로세스는 단계 408로 돌아갈 수 있으며, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT을 이용하는 상태를 유지할 수 있고, VBUS는 클램핑되는 상태를 유지할 수 있다. 단계 411에서, 만약 과전압 보호 상태가 선택된 시간 주기 내에서(예를 들어, 16us) 감지되지 않는다면, 이 후 단계 412에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT을 이용하는 상태를 유지할 수 있고, VBUS클램프는 제거되거나 단락될 수 있다.
단계 413에서, VBUS에 대한 과전압 보호 상태가 감지된다. 만약 과전압 보호상태가 감지되면, 프로세스는 단계 408로 돌아갈 수 있고, 클램프가 적용된다. 만약 과전압 보호 상태가 감지되지 않으면, 클램프는 단락된 상태를 유지할 수 있고, VBUS에 대한 과전압 보호 상태는 계속하여 모니터될 수 있다.
단계 414에서, 만약 VBAT의 유효가 유지되지 않으면, 이 후 단계 419에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBUS를 이용할 수 있고, 클램프는 단락될 수 있다.
단계 414에서 VBAT의 유효성이 결정된다. 만약 VBAT이 유효하면, 프로세서는 단계 412로 돌아갈 수 있고, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT를 이용하고, 클램프는 단락을 유지할 수 있다. 만약 VBAT가 유효하지 않으면, 이 후 단계 419에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBUS를 이용할 수 있고, 클램프는 단락을 유지할 수 있다.
단계 415에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBUS를 이용할 수 있고, 클램프가 적용될 수 있다. 단계 416에서, 만약 VBUS가 선택된 시간 주기 동안 유효하다면(예를 들어, 1ms 등), 이 후 단계 417에서, 과전압 감지가 인에이블 된다. 단계 416에서, 만약 VBUS가 선택된 시간 주기 동안 유효하지 않다면(예를 들어, 1ms 등), 프로세스는 단계 415로 돌아갈 수 있다.
단계 418에서, 만약 과전압 보호 상태가 선택된 시간 주기 내에서 감지되지 않는다면(예를 들어, 16us), 이 후 단계 419에서, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBUS를 이용할 수 있고, 클램프는 단락될 수 있다. 단계 418에서, 만약 과전압 보호 상태가 선택된 시간 주기 내에서 감지된다면(예를 들어, 16us), 프로세스는 단계 415로 돌아갈 수 있다.
단계 420에서, VBUS에 대한 과전압 보호 상태가 감지된다. 만약 과전압 보호상태가 감지되면, 프로세스는 단계 415로 돌아갈 수 있고, 클램프가 적용된다. 만약 과전압 보호 상태가 감지되지 않으면, 클램프는 단락된 상태를 유지할 수 있고, VBUS에 대한 과전압 보호 상태는 계속하여 모니터될 수 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나 이상의 다른 프로세스 단계가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 만약 VBAT가 유효하면, 내부 공급 레일(VSUPPLY)은 VBAT를 이용할 수 이용할 수 있다.
도 5는 호스트 전력원(VBAT), 외부 전력원(VBUS), 및 내부 및 외부 전력 시퀀스(sequences)에 대한 과전압 보호(OVP) 상태 사이의 이행을 나타내는 상태도(500)의 일 실시예를 나타낸다. 예를 들어, "0/0/0"은 VBAT=0/VBUS=0/OVP=0을 나타내고, "0/1/0"은 VBAT=0/VBUS=1/OVP=0을 나타낸다.
도 6은 도 5의 실시예에 나타난 내부 전력 시퀀스(501)의 파형도를 나타내는 전력 시퀀스(600)의 실시예를 나타낸다. 도 6의 파형도는 호스트 전력원(VBAT) 파형도(601), 외부 전력원(VBUS) 파형도(602), 내부 공급 레일(PWRP _ INT) 파형도(603), 호스트 전력원 유효성 표시(VBAT _ DET) 파형도(604), 외부 전력원 유효성 표시(VBUS _ DET) 파형도(605), 및 과전압 상태 표시(OVP _ DET) 파형도(606)을 포함한다.
도 7은 도 5의 실시예에 나타난 외부 전력 시퀀스(502)의 파형도를 나타내는 전력 시퀀스(700)의 실시예를 나타낸다. 도 7의 파형도는 호스트 전력원(VBAT) 파형도(701), 외부 전력원(VBUS) 파형도(702), 내부 공급 레일(PWRP _ INT) 파형도(703), 호스트 전력원 유효성 표시(VBAT _ DET) 파형도(704), 외부 전력원 유효성 표시(VBUS _ DET) 파형도(705), 및 과전압 상태 표시(OVP _ DET) 파형도(706)을 포함한다.
추가적인 참조 및 실시예
일 실시예에서, 여기서 기술된 적어도 하나의 회로는 충전기 FETs를 포함하는 MUS 제품, 호스트 전력원(VHOST) 또는 외부 전력원(VEXT) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 수신하는 적어도 하나 이상의 다른 장치들, 또는 USB 포트와 같은 충전 부대 포트(charging accessory port)를 이용하는 제품에서 활용될 수 있다.
실시예 1에서, 전력 관리 회로는 호스트 전력원, 외부 전력원, 호스트 전력원의 유효성 표시, 및 외부 전력원의 유효성 표시를 수신할 수 있는 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 다음을 이용하여 내부 공급 레일을 제공할 수 있다:
(1) 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때, 호스트 전력원; 및
(2) 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 외부 전력원 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 외부 전력원.
일 실시예에서, 전력 관리 회로는 선택적으로 과전압 보호 회로를 포함하고, 상기 과전압 보호 회로는 과전압 상태를 감지할 수 있는 과전압 감지 회로 및 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지했을 때 외부 전력원을 클램핑하는 클램프 회로를 포함한다.
실시예 2에서, 실시예 1은 호스트 전력원의 유효성을 확인하고 호스트 전력원의 유효성 표시를 제공하는 호스트 전력원 감지 회로 및 외부 전력원의 유효성을 확인하고 외부 전력원의 유효성 표시를 제공하는 외부 전력원 감지 회로를 선택적으로 포함한다.
실시예 3에서, 실시예 1 또는 2 중 적어도 어느 하나의 클램프 회로는 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 초기 시간 주기 동안 선택적으로 클램프 회로를 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 선택적으로 포함한다.
실시예 4에서, 실시예 1 내지 3 중 적어도 어느 하나는 밴드갭 기준 전압을 제공하는 밴드갭 기준 회로를 선택적으로 포함하며, 실시예 1 내지 3 중 적어도 어느 하나의 호스트 전력원 감지 회로는 호스트 전력원의 값과 밴드갭 기준 전압을 이용하여 호스트 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 선택적으로 포함하며, 실시예 1 내지 3 중 적어도 어느 하나의 외부 전력원 감지 회로는 외부 전력원의 값과 밴드갭 기준 전압을 이용하여 외부 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 선택적으로 포함한다.
실시예 5에서, 실시예 1 내지 4 중 적어도 어느 하나는 조정된 외부 전력원을 제공할 수 있는 전압 조정기를 선택적으로 포함하며, 실시예 1 내지 4 중 적어도 어느 하나의 스위치는 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 조정된 외부 전력원을 이용하는 내부 공급 레일을 선택적으로 제공할 수 있다.
실시예 6에서, 실시예 1 내지 5 중 적어도 어느 하나의 스위치는 호스트 전력원을 수신하는 제1 입력, 외부 전력원을 수신하는 제2 입력, 호스트 전력원의 유효성 표시를 수신하는 제1 제어 입력, 외부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 제2 제어 입력, 및 내부 공급 레일은 제공하는 출력을 선택적으로 포함할 수 있다.
실시예 7에서, 실시예 1 내지 6 중 적어도 어느 하나의 클램프 회로는 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지하지 않을 때, 클램프 회로를 선택적으로 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 선택적으로 포함한다.
실시예 8에서, 실시예 1 내지 7 중 적어도 어느 하나의 클램프 스위치는 선택적으로 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 실시예 1 내지 7 중 적어도 어느 하나의 클램프 회로는 발진기, 카운터 및 차지 펌프를 포함하는 클램프 제어 회로를 선택적으로 포함할 수 있고, 클램프 제어 회로는 감지된 과전압 상태 표시를 수신하고 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지한 상기 표시를 이용하여 클램프 스위치를 제어할 수 있다.
실시예 9에서, 전력 관리 방법은 호스트 및 외부 전력원의 유효성 표시들을 수신하는 단계, 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때, 호스트 전력원을 이용하여 내부 공급 레일을 제공하는 단계, 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 외부 전력원을 이용하여 내부 공급 레일을 제공하는 단계, 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지하는 단계, 및 외부 전력원에 대하여 과전압 상태가 감지되었을 때 클램프 회로를 이용하여 외부 전력원을 클램핑하는 단계를 포함한다.
실시예 10에서, 실시예 1 내지 9 중 적어도 어느 하나는 호스트 전력원의 유효성을 확인하고 호스트의 전력원 유효성 표시를 제공하는 단계 또는 외부 전력원의 유효성을 확인하고 외부 전력원의 유효성 표시를 제공하는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 11에서, 실시예 1 내지 10 중 적어도 어느 하나는 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 클램프 회로를 초기 시간 주기 동안 선택적으로 단락시키는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 12에서, 실시예 1 내지 11 중 적어도 어느 하나는 밴드갭 기준 전압을 제공하는 단계, 호스트 전력원의 값 및 밴드갭 기준 전압을 이용하여 호스트 전력원의 유효성을 확인하는 단계, 및 외부 전력원의 값 및 밴드갭 기준 전압을 이용하여 외부 전력원의 유효성을 확인하는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 13에서, 실시예 1 내지 12 중 적어도 어느 하나는 조절된 외부 전력원을 제공하는 단계를 선택적으로 포함하고, 실시예 1 내지 12 중 적어도 어느 하나의 내부 공급 레일을 제공하는 단계는 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 조절된 외부 전력원을 이용하는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 14에서, 실시예 1 내지 13 중 적어도 어느 하나는 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지하지 않을 때 클램프 회로를 선택적으로 단락시키는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 15에서, 실시예 1 내지 14 중 적어도 어느 하나는 외부 전력원에 대한 감지된 과전압 상태 표시를 수신하는 단계 및 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지한 표시를 이용하여 클램프 회로를 제어하는 단계를 선택적으로 포함한다.
실시예 16에서, 전력 관리 시스템은 전자 장치를 포함하며, 상기 전자 장치는 호스트 전력원, 외부 전력원을 수신하는 범용 직렬 버스(USB) 포트, 및 호스트 전력원, 외부 전력원, 호스트 전력원의 유효성 표시 및 외부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 스위치를 포함하며, 스위치는 (1)호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때, 호스트 전력원의 전압 및 (2)호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 외부 전력원의 전압을 이용하여 내부 공급 레일을 제공한다. 상기 전자 장치는 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지하는 과전압 감지 회로 및 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지하였을 때 외부 전력원을 클램핑하는 클램프 회로를 더 포함한다.
실시예 17에서, 실시예 1 내지 16 중 적어도 어느 하나는 호스트 전력원의 유효성을 확인하고 호스트 전력원 유효성 표시를 제공하는 호스트 전력원 감지 회로 또는 외부 전력원의 유효성을 확인하고 및 외부 전력원 유효성 표시를 제공하는 외부 전력원 감지 회로를 선택적으로 포함한다.
실시예 18에서, 실시예 1 내지 17 중 적어도 어느 하나의 클램프 회로는 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 초기 시간 주기 동안 선택적으로 클램프 회로를 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 선택적으로 포함한다.
실시예 19에서, 실시예 1 내지 18 중 적어도 어느 하나는 밴드갭 기준 전압을 제공하는 밴드갭 기준 회로를 선택적으로 포함하며, 호스트 전력원 감지 회로는 호스트 전력원의 값과 밴드갭 기준 전압을 이용하여 호스트 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 포함하며, 외부 전력원 감지 회로는 외부 전력원의 값과 밴드갭 기준 전압을 이용하여 외부 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 포함한다.
실시예 20에서, 실시예 1 내지 19 중 적어도 어느 하나의 클램프 회로는 과전압 감지 회로가 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지하지 않을 때, 클램프 회로를 선택적으로 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 선택적으로 포함한다.
실시예 21에서, 시스템 또는 장치는 실시예 1 내지 20 중 적어도 어느 하나의 부분 또는 부분의 조합을 포함하거나, 선택적으로 결합시켜, 실시예 1 내지 20의 적어도 어느 하나의 기능을 수행하는 수단 또는, 기계에 의해 수행될 때, 실시예 1 내지 20의 적어도 어느 하나의 기능을 수행하는 기계를 야기하는 지시를 포함하는 기계-해독가능한 매체를 포함할 수 있다.
본 발명은, 다른 요건들 사이에서, 호스트 전력원, 외부 전력원, 및 호스트 전력원과 내부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 스위치를 이용하여 과전압 보호가 가능한 내부 공급 레일을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 스위치는 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 표시할 때의 호스트 전력원과 호스트 전력원의 유효성 표시가 무효한 호스트 전력원을 표시하고 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 표시할 때의 외부 전력원을 이용하는 내부 공급 레일을 제공할 수 있다.
본 섹션은 본 특허 출원의 주제의 개요를 제공하며, 본 발명만의 특징을 상세하게 설명하려는 의도는 아니다. 자세한 설명은 본 특허 출원에 관한 상세한 설명에서 제공된다.
상술한 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 도면을 포함한다. 도면은 본 발명의 실시될 수 있는 특정 실시례를 도시함으로써 나타낸다. 본 실시례들은 "예"로도 표현되며, 그러한 예들은 기술되거나 도시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 도시되거나 설명된 요소만으로 예를 고려하였다. 더욱이, 본 발명자들은 도시되거나 설명된 요소(또는 하나 또는 그 이상의 측면)들의 조합 또는 치환을 사용하여 여기에 설명된 특정 예(또는 하나 또는 그 이상의 측면) 또는 다른 예(또는 하나 또는 그 이상의 측면)를 고려하였다.
이 문서에서 참조된 모든 간행물, 특허 및 특허 문서는 참조로서 개별적으로 포함되었을지라도, 그 전체가 참조로서 포함된다. 이 문서와 상기 참조 문서들 사이에 부합하지 않게 사용되는 경우, 포함된 참조 내에서 사용은 이 문서 규제 내에서 양립할 수 없는 모순에 대하여, 이 문서의 사용에 추가하여 고려되어야 한다.
이 문서에서, "하나"는 특허 문서에서 공통적으로 하나 또는 그 이상을 포함하며, "적어도 하나" 또는 "하나 또는 그 이상"과는 독립적으로 사용되었다. 이 문서에서, 따로 표시되지 않는 한 "또는"은 배타적이지 않은 또는, 즉 "A 또는 B"가 "A이고 B가 아닌 것", "B이고 A가 아닌 것", 및 "A이고 B인 것"을 포함한다.
방법 예는, 적어도 부분으로라도 기계 또는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 몇 예는 상술한 실시례에 기재된 방법을 실행하기 위한 전자 기기를 구성하기 위한 명령으로 인코딩 된 컴퓨터로 판독 가능한 수단(computer-readable medium) 또는 기계로 판독 가능한 수단(machine-readable medium)을 포함할 수 있다. 그러한 방법의 실행은 마이크로코드(microcode), 어셈블리 언어 코드(assembly language code), 하이-레벨(high-level) 언어 코드, 또는 그러한 것 들과 같은 코드를 포함할 수 있다. 그러한 코드는 다양한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 상품의 일부를 형성할 수 있다. 게다가, 일 실시례에서, 코드는 실행 중 또는 다른 때와 같은 때에 하나 또는 그 이상의 비-휘발성 유형의(non-volatile tangible) 컴퓨터로 판독 가능한 수단, 또는 비 일시적이고(non-transitory) 휘발성인 수단에 유형으로 저장될 수 있다. 이러한 유형의 컴퓨터로 판독 가능한 수단의 예는 하드 디스크, 이동식 자기 디스크(removable magnetic disks), 이동식 광학 디스크(removable optical disks, 예를 들어 디지털 비디오 디스크 및 콤팩트 디스크), 전자 카세트(magnetic cassettes), 메모리 카드 또는 스틱(memory cards or sticks), 램(RAMs), 롬(ROMs) 및 비슷한 것을 포함할 수 있다.
상술한 상세한 설명은 실제적이며, 한정적이지 않다. 예를 들어, 상술한 예(또는 하나 또는 그 이상의 측면)들 각각이 조합되어 사용될 수 있다. 다른 실시례는 당업자가 상세한 설명을 검토함으로써 사용될 수 있다. 본 발명의 기술적 특징을 빠르게 확인하기 위하여 요약이 제공되었으며, 청구항의 범위 또는 의미를 한정 또는 해석하기 위함이 아님이 이해되어야 할 것이다. 또한, 상세한 설명에서 개시된 사항을 합리화하기 위하여 다양한 특징들은 무리 지어질 수 있다. 청구되지 않은 개시된 특징이 어떤 청구항에 필수적이라는 것을 의도한 것으로 해석되어서는 안 된다. 그보다는, 개시된 특정한 실시례의 모든 특징보다 적게 발명의 주제가 놓여 있을 수 있다. 따라서, 뒤따르는 청구항은 상세한 설명의 일부로 포함되며, 각 청구항은 독립된 실시례이며, 그러한 실시례는 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 및 동일한 범위를 갖는 것과 함께 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 전력 관리 회로로서,
    스위치; 및
    과전압 보호 회로
    를 포함하고,
    상기 스위치는, 호스트 전력원, 외부 전력원, 호스트 전력원의 유효성 표시, 및 외부 전력원의 유효성 표시를 수신하도록 구성되며,
    상기 스위치는,
    (1) 상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때, 상기 호스트 전력원; 및
    (2) 상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 상기 외부 전력원
    을 이용하여 내부 공급 레일을 제공하도록 구성되고,
    상기 과전압 보호 회로는, 상기 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지하는 과전압 감지 회로 및 클램프 회로를 포함하고,
    상기 클램프 회로는,
    (1) 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 초기 시간 주기 동안 상기 외부 전력원을 클램핑하고,
    (2) 상기 과전압 감지 회로가 상기 외부 전력원에 대한 상기 과전압 상태를 감지한 때 상기 외부 전력원을 클램핑하도록 구성되는,
    전력 관리 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 전력원의 유효성을 확인하고 상기 호스트 전력원의 유효성 표시를 제공하는 호스트 전력원 감지 회로; 및
    상기 외부 전력원의 유효성을 확인하고 상기 외부 전력원의 유효성 표시를 제공하는 외부 전력원 감지 회로를 더 포함하는 전력 관리 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램프 회로는, 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 그리고 상기 과전압 감지 회로가 상기 외부 전력원에 대해 과전압 상태가 존재하지 않음을 감지할 때, 상기 초기 시간 주기 이후에 선택적으로 상기 클램프 회로를 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 포함하는,
    전력 관리 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    밴드갭 기준 전압을 제공하는 밴드갭 기준 회로를 더 포함하며,
    상기 호스트 전력원 감지 회로는 상기 호스트 전력원의 값과 상기 밴드갭 기준 전압을 이용하여 상기 호스트 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 포함하고,
    상기 외부 전력원 감지 회로는 상기 외부 전력원의 값과 상기 밴드갭 기준 전압을 이용하여 상기 외부 전력원의 유효성을 확인할 수 있는 비교기를 포함하는,
    전력 관리 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    조절된 외부 전력원을 제공할 수 있는 전압 조정기를 더 포함하며,
    상기 스위치는 상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 상기 조절된 외부 전력원을 이용하여 상기 내부 공급 레일을 제공하는,
    전력 관리 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 호스트 전력원을 수신하는 제1 입력;
    상기 외부 전력원을 수신하는 제2 입력;
    상기 호스트 전력원의 유효성 표시를 수신하는 제1 제어 입력;
    상기 외부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 제2 제어 입력; 및
    상기 내부 공급 레일은 제공하는 출력을 포함하는,
    전력 관리 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 회로는,
    상기 과전압 감지 회로가 상기 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지하지 않은 때, 상기 클램프 회로를 선택적으로 단락시킬 수 있는 클램프 스위치를 포함하는,
    전력 관리 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 클램프 스위치는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 클램프 회로는 발진기, 카운터 및 차지 펌프를 포함하는 클램프 제어 회로를 포함하고,
    상기 클램프 제어 회로는 상기 외부 전력원에 대한 감지된 과전압 상태 표시를 수신하고 상기 외부 전력원에 대한 감지된 과전압 상태 표시를 이용하여 클램프 스위치를 제어하는,
    전력 관리 회로.
  9. 호스트 전력원의 유효성 표시 및 외부 전력원의 유효성 표시를 수신하는 단계;
    상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효한 호스트 전력원을 가리킬 때, 호스트 전력원을 이용하여 내부 공급 레일을 제공하는 단계;
    상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 외부 전력원을 이용하여 내부 공급 레일을 제공하는 단계;
    상기 외부 전력원에 대하여 과전압 상태를 감지하는 단계;
    상기 외부 전력원에 대하여 과전압 상태가 감지되었을 때 클램프 회로를 이용하여 상기 외부 전력원을 클램핑하는 단계; 및
    상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 상기 클램프 회로를 이용하여 초기 시간 주기 동안 상기 외부 전력원을 클램핑하는 단계
    를 포함하는 전력 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 호스트 전력원의 유효성을 확인하고 상기 호스트 전력원의 유효성 표시를 제공하는 단계; 및
    상기 외부 전력원의 유효성을 확인하고 상기 외부 전력원의 유효성 표시를 제공하는 단계를 포함하는 전력 관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때, 그리고 상기 과전압 감지 회로가 상기 외부 전력원에 대해 과전압 상태가 존재하지 않음을 감지할 때, 상기 초기 시간 주기 이후에 상기 클램프 회로를 선택적으로 단락시키는 단계를 포함하는 전력 관리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    하나는 밴드갭 기준 전압을 제공하는 단계;
    상기 호스트 전력원의 값 및 상기 밴드갭 기준 전압을 이용하여 상기 호스트 전력원의 유효성을 확인하는 단계; 및
    상기 외부 전력원의 값 및 상기 밴드갭 기준 전압을 이용하여 상기 외부 전력원의 유효성을 확인하는 단계를 포함하는 전력 관리 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    조절된 외부 전력원을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 내부 공급 레일을 제공하는 단계는,
    상기 호스트 전력원의 유효성 표시가 유효하지 않은 호스트 전력원을 가리키고, 상기 외부 전력원의 유효성 표시가 유효한 외부 전력원을 가리킬 때 상기 조절된 외부 전력원을 이용하는 단계를 포함하는,
    전력 관리 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 과전압 감지 회로가 상기 외부 전력원에 대한 과전압 상태를 감지하지 않은 때 클램프 회로를 선택적으로 단락시키는 단계를 포함하는 전력 관리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 외부 전력원에 대한 감지된 과전압 상태 표시를 수신하는 단계; 및
    상기 외부 전력원에 대한 감지된 과전압 상태 표시를 이용하여 상기 클램프 회로를 제어하는 단계를 포함하는 전력 관리 방법.
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