KR102258143B1 - 전자 장치의 충전 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 전자 장치의 배터리를 충전하기 위한 충전 회로에 관한 것으로, 외부 전원이 입력되는 인터페이스와 일측이 직렬로 연결되는 제1스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제2스위칭 소자; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 병렬로 연결되는 제3스위칭 소자; 상기 제3스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제4스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 상기 제3스위칭 소자의 타측 사이에 위치하는 플라잉 캐패시터; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터의 타측과 병렬로 연결되는 노이즈 제거부; 및 상기 제1스위칭 소자, 상기 제2스위칭 소자, 상기 제3스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 상기 배터리의 충전 기능을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 다양한 실시예가 가능하다.

Description

전자 장치의 충전 회로{CHARGING CIRCUIT FOR ELECTRONIC DEVICE}
본 발명의 다양한 실시예는 전력 손실을 줄여 충전 효율을 향상시킬 수 있는전자장치의충전회로에관한것이다.
최근 정보통신 기술과 반도체 기술 등의 눈부신 발전에 힘입어 휴대용 전자 장치의 보급과 이용이 급속도로 증가하고 있으며, 현대인의 필수품이 되고 있다. 이러한 전자 장치는 사용자들이 필요로 하는 다양한 기능을 제공하고 있다. 예를 들어, 전자 장치는 이동 통신 기능, 근거리 무선 통신 기능, 방송 수신 기능, 인터넷 접속 기능 등과 같은 다양한 기능을 제공하고 있다.
전자 장치가 다양한 기능을 제공함에 따라 배터리의 사용 시간에 대한 관심이 증가되고 있다. 전자 장치의 사용 시간을 늘리기 위해 고용량 배터리를 제공하는 전자 장치들이 증가하고 있다. 배터리의 용량이 증가함에 따라 배터리의 충전 시간 역시 증가할 수 있다.
하지만, 종래의 전자 장치는 배터리의 충전 시간을 감소시키기 위해 고 전류의 충전 방식을 제공하고 있다. 하지만, 고 전류의 충전을 위해서는 내부의 부품의 용량 및 크기가 증가될 수 있다. 또한, 고 전류의 충전 방식은 충전 효율이 좋지 못하며, 발열로 인한 제품 수명이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들은 전력 손실을 최소화하여 충전 효율을 증가 시킬 수 있는 전자 장치의 충전 회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배터리를 충전하기 위한 충전 회로는 외부 전원이 입력되는 인터페이스와 일측이 직렬로 연결되는 제1스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제2스위칭 소자; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 병렬로 연결되는 제3스위칭 소자; 상기 제3스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제4스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 상기 제3스위칭 소자의 타측 사이에 위치하는 플라잉 캐패시터; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터의 타측과 병렬로 연결되는 노이즈 제거부; 및 상기 제1스위칭 소자, 상기 제2스위칭 소자, 상기 제3스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 상기 배터리의 충전 기능을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 배터리; 및 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로를 포함하되, 상기 충전 회로는 외부 전원이 입력되는 인터페이스와 일측이 직렬로 연결되는 제1스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제2스위칭 소자; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 병렬로 연결되는 제3스위칭 소자; 상기 제3스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제4스위칭 소자; 상기 제1스위칭 소자의 타측과 상기 제3스위칭 소자의 타측 사이에 위치하는 플라잉 캐패시터; 상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 인덕터; 및 상기 제1스위칭 소자, 상기 제2스위칭 소자, 상기 제3스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 상기 배터리의 충전 기능을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 충전 회로는 충전 시 전력 손실을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 충전 회로는 고전압 또는 고전류 충전 시 전력 손실을 최소화하여 발열 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치를 포함하는 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 도 3의 제어 회로의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 모드인 경우 충전 회로의 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 OTG 모드인 경우 충전 회로의 등가 회로를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것이 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들은 다양하게 변경될 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기 위해 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등이 존재하지 않는 것으로 제한하지는 않는다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는 A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, "제 1", "제2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들이 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 명백하게 정의하지 않은 용어는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 통신 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 통신 기능 을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 통신 기능 을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른, 전자 장치 101을 포함하는 네트워크 환경 100를 도시한다.
상기 도 1을 참조하면, 전자 장치 101는 버스 110, 프로세서 120, 메모리 130, 입출력 인터페이스 140, 디스플레이 150, 통신 인터페이스 160 및 충전 제어 모듈 170을 포함할 수 있다.
상기 버스 110는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고, 전술한 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지)을 전달하는 회로일 수 있다.
상기 프로세서 120는, 예를 들면, 상기 버스 110를 통해 전술한 다른 구성요소들(예: 상기 메모리 130, 상기 입출력 인터페이스 140, 상기 디스플레이 150, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈 170 등)로부터 명령을 수신하여, 수신된 명령을 해독하고, 해독된 명령에 따른 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
상기 메모리 130는, 상기 프로세서 120 또는 다른 구성요소들(예: 상기 입출력 인터페이스 140, 상기 디스플레이 150, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈 170 등)로부터 수신되거나 상기 프로세서 120 또는 다른 구성요소들에 의해 생성된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메모리 130는, 예를 들면, 커널 131, 미들웨어 132, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface) 133 또는 어플리케이션 134 등의 프로그래밍 모듈들을 포함할 수 있다. 전술한 각각의 프로그래밍 모듈들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 커널 131은 나머지 다른 프로그래밍 모듈들, 예를 들면, 상기 미들웨어 132, 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 상기 버스 110, 상기 프로세서 120 또는 상기 메모리 130 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 상기 커널 131은 상기 미들웨어 132, 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134에서 상기 전자 장치 101의 개별 구성요소에 접근하여 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
상기 미들웨어 132는 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134이 상기 커널 131과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어 132는 상기 어플리케이션 134로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 상기 어플리케이션 134 중 적어도 하나의 어플리케이션에 상기 전자 장치 101의 시스템 리소스(예: 상기 버스 110, 상기 프로세서 120 또는 상기 메모리 130 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)을 수행할 수 있다.
상기 API 133는 상기 어플리케이션 134이 상기 커널 131 또는 상기 미들웨어 132에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 화상 처리 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션 134는 SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 달력 어플리케이션, 알람 어플리케이션, 건강 관리(health care) 어플리케이션(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정하는 어플리케이션) 또는 환경 정보 어플리케이션(예: 기압, 습도 또는 온도 정보 등을 제공하는 어플리케이션) 등을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 어플리케이션 134은 상기 전자 장치 101와 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104) 사이의 정보 교환과 관련된 어플리케이션일 수 있다. 상기 정보 교환과 관련된 어플리케이션은, 예를 들어, 상기 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 어플리케이션, 또는 상기 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 어플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 알림 전달 어플리케이션은 상기 전자 장치 101 의 다른 어플리케이션(예: SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 건강 관리 어플리케이션 또는 환경 정보 어플리케이션 등)에서 발생한 알림 정보를 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104)로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 알림 전달 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104)로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 장치 관리 어플리케이션은, 예를 들면, 상기 전자 장치 101와 통신하는 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104)의 적어도 일부에 대한 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는, 일부 구성 부품)의 턴온/턴오프 또는 디스플레이의 밝기(또는, 해상도) 조절), 상기 외부 전자 장치에서 동작하는 어플리케이션 또는 상기 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스)를 관리(예: 설치, 삭제 또는 업데이트)할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션 134은 상기 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104)의 속성(예: 전자 장치의 종류)에 따라 지정된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치가 MP3 플레이어인 경우, 상기 어플리케이션 134은 음악 재생과 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 유사하게, 외부 전자 장치가 모바일 의료기기인 경우, 상기 어플리케이션 134은 건강 관리와 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션 134은 전자 장치 101에 지정된 어플리케이션 또는 외부 전자 장치(예: 서버 106 또는 전자 장치 104)로부터 수신된 어플리케이션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입출력 인터페이스 140은, 입출력 장치(예: 센서, 키보드 또는 터치 스크린)를 통하여 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를, 예를 들면, 상기 버스 110를 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 충전 제어 모듈 170에 전달할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스 140은 터치 스크린을 통하여 입력된 사용자의 터치에 대한 데이터를 상기 프로세서 120로 제공할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스 140은, 예를 들면, 상기 버스 110을 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 충전 제어 모듈 170로부터 수신된 명령 또는 데이터를 상기 입출력 장치(예: 스피커 또는 디스플레이)를 통하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스 140은 상기 프로세서 120를 통하여 처리된 음성 데이터를 스피커를 통하여 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스 140은 충전 장치, 예를 들면, 여행용 어댑터(Travel Adaptor, TA), USB 충전기(예 : 노트북, 데스크 탑 등), 휴대용 배터리 충전기 등을 통해 입력된 외부 전원을 상기 충전 제어 모듈 170에 제공할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스 140은 OTG(On To Go) 기능을 제공 시 외부 저장 장치 예를 들어, USB 메모리, USB 외장 하드 등으로부터 입력되는 데이터를 예를 들면, 상기 버스 110를 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160에 전달할 수 있다. 또는, 상기 입출력 인터페이스 140은 예를 들면, 상기 버스 110을 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160등으로부터 수신되는 데이터 또는 명령을 외부 저장 장치에 전달할 수 있다.
상기 디스플레이 150은 사용자에게 각종 정보(예: 멀티미디어 데이터 또는 텍스트 데이터 등)을 표시할 수 있다.
상기 통신 인터페이스 160은 상기 전자 장치 101와 외부 장치(예: 전자 장치 104 또는 서버 106) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 인터페이스 160은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크 162에 연결되어 상기 외부 장치와 통신할 수 있다. 상기 무선 통신은, 예를 들어, Wifi(wireless fidelity), Wifi P2P, BT(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(global positioning system) 또는 cellular 통신(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들어, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 네트워크 162는 통신 네트워크(telecommunications network)일 수 있다. 상기 통신 네트워크 는 컴퓨터 네트워크(computer network), 인터넷(internet), 사물 인터넷(internet of things) 또는 전화망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치 101와 외부 장치 간의 통신을 위한 프로토콜(예: transport layer protocol, data link layer protocol 또는 physical layer protocol))은 어플리케이션 134, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스 133, 상기 미들웨어 132, 커널 131 또는 통신 인터페이스 160 중 적어도 하나에서 지원될 수 있다.
상기 충전 제어 모듈 170은, 배터리(미도시)의 충전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 충전 제어 모듈 170은, 외부 충전 장치 예를 들면, 여행용 어댑터(Travel Adaptor, TA), USB 충전기(예 : 노트북, 데스크 탑 등), 휴대용 배터리 충전기 등을 통해 입력된 외부 전원을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치 201의 블록도를 도시한다. 상기 전자 장치 201는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치 101의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 전자 장치 201는 하나 이상의 어플리케이션 프로세서(AP: application processor) 210, 통신 모듈 220, SIM(subscriber identification module) 카드 224, 메모리 230, 센서 모듈 240, 입력 장치 250, 디스플레이 260, 인터페이스 270, 오디오 모듈 280, 카메라 모듈 291, 전력관리 모듈 295, 배터리 296, 인디케이터 297 및 모터 298 를 포함할 수 있다.
상기 AP 210는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP 210에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP 210는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 AP 210는 GPU(graphic processing unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 모듈 220(예: 상기 통신 인터페이스 160)은 상기 전자 장치 201(예: 상기 전자 장치 101)와 네트워크를 통해 연결된 다른 전자 장치들(예: 전자 장치 104 또는 서버 106) 간의 통신에서 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 통신 모듈 220은 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227, NFC 모듈 228 및 RF(radio frequency) 모듈 229를 포함할 수 있다.
상기 셀룰러 모듈 221은 통신망(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등)을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈 221은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드 224)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 221은 상기 AP 210가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰러 모듈 221은 멀티 미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 221은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈 221은, 예를 들면, SoC로 구현될 수 있다. 도 2에서는 상기 셀룰러 모듈 221(예: 커뮤니케이션 프로세서), 상기 메모리 230 또는 상기 전력관리 모듈 295 등의 구성요소들이 상기 AP 210와 별개의 구성요소로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 상기 AP 210가 전술한 구성요소들의 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈 221)를 포함하도록 구현될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 AP 210 또는 상기 셀룰러 모듈 221(예: 커뮤니케이션 프로세서)은 각각에 연결된 비휘발성 메모리 또는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신한 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리할 수 있다. 또한, 상기 AP 210 또는 상기 셀룰러 모듈 221은 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신하거나 다른 구성요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
상기 Wifi 모듈 223, 상기 BT 모듈 225, 상기 GPS 모듈 227 또는 상기 NFC 모듈 228 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 도 2에서는 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227 또는 NFC 모듈 228이 각각 별개의 블록으로 도시되었으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227 또는 NFC 모듈 228 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227 또는 NFC 모듈 228 각각에 대응하는 프로세서들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈 221에 대응하는 커뮤니케이션 프로세서 및 Wifi 모듈 223에 대응하는 Wifi 프로세서)는 하나의 SoC로 구현될 수 있다.
상기 RF 모듈 229는 데이터의 송수신, 예를 들면, RF 신호의 송수신을 할 수 있다. 상기 RF 모듈 229는, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter) 또는 LNA(low noise amplifier) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF 모듈 229는 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 도 2에서는 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227 및 NFC 모듈 228이 하나의 RF 모듈 229을 서로 공유하는 것으로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈 221, Wifi 모듈 223, BT 모듈 225, GPS 모듈 227 또는 NFC 모듈 228 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호의 송수신을 수행할 수 있다.
상기 SIM 카드 225_1~N는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치 201의 특정 위치에 형성된 슬롯 224_1~N에 삽입될 수 있다. 상기 SIM 카드 225_1~N는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
상기 메모리 230(예: 상기 메모리 130)는 내장 메모리 232 또는 외장 메모리 234를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리 232는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등) 또는 비휘발성 메모리(non-volatile Memory, 예를 들면, OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, NAND flash memory, NOR flash memory 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 내장 메모리 232는 Solid State Drive (SSD)일 수 있다. 상기 외장 메모리 234는 flash drive, 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital) 또는 Memory Stick 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리 234는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치 201과 기능적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치 201는 하드 드라이브와 같은 저장 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 모듈 240은 물리량을 계측하거나 전자 장치 201의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈 240은, 예를 들면, 제스처 센서 240A, 자이로 센서 240B, 기압 센서 240C, 마그네틱 센서 240D, 가속도 센서 240E, 그립 센서 240F, 근접 센서 240G, color 센서 240H(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서 240I, 온/습도 센서 240J, 조도 센서 240K 또는 UV(ultra violet) 센서 240M 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 센서 모듈 240은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor, 미도시), EMG 센서(electromyography sensor, 미도시), EEG 센서(electroencephalogram sensor, 미도시), ECG 센서(electrocardiogram sensor, 미도시), IR(infra red) 센서(미도시), 홍채 센서(미도시) 또는 지문 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈 240은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 장치 250은 터치 패널(touch panel) 252, (디지털) 펜 센서(pen sensor) 254, 키(key) 256 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치 258를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널 252은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널 252은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식의 경우, 물리적 접촉 또는 근접 인식이 가능하다. 상기 터치 패널 252은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 터치 패널 252은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
상기 (디지털) 펜 센서 254는, 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 키 256는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파(ultrasonic) 입력 장치 258는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치 201에서 마이크(예: 마이크 288)로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치 201는 상기 통신 모듈 220를 이용하여 이와 연결된 외부 장치(예: 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.
상기 디스플레이 모듈 260(예: 상기 디스플레이 150)은 패널 262, 홀로그램 장치 264 또는 프로젝터 266을 포함할 수 있다. 상기 패널 262은, 예를 들면, LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등일 수 있다. 상기 패널 262은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널 262은 상기 터치 패널 252과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치 264은 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터 266는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치 201의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 모듈 260은 상기 패널 262, 상기 홀로그램 장치 264, 또는 프로젝터 266를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스 270는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface) 272, USB(universal serial bus) 274, 광 인터페이스(optical interface) 276 또는 D-sub(D-subminiature) 278를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 270는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스 160에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 인터페이스 270는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure Digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 270는, 예를 들면, 충전 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 USB 274는 충전 및 데이터 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 USB 274는 OTG 인터페이스로 사용될 수도 있다.
상기 오디오 모듈 280은 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈 280의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스 140에 포함될 수 있다. 상기 오디오 모듈 280은, 예를 들면, 스피커 282, 리시버 284, 이어폰 286 또는 마이크 288 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
상기 카메라 모듈 291은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈(미도시), ISP(image signal processor, 미도시) 또는 플래쉬 (flash, 미도시)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 모듈 295은 상기 전자 장치 201의 전력을 관리할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 전력 관리 모듈 295은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit) 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다.
상기 PMIC는, 예를 들면, 집적회로 또는 SoC 반도체 내에 탑재될 수 있다. 충전 방식은 유선과 무선으로 구분될 수 있다. 상기 충전 IC는 배터리를 충전시킬 수 있으며, 충전기로부터의 과전압 또는 과전류 유입을 방지할 수 있다. 또한, 상기 충전 IC는 OTG 기능 활성화 시 배터리 296의 전원을 외부 저장 장치에 제공할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 상기 충전 IC는 유선 충전 방식 또는 무선 충전 방식 중 적어도 하나를 위한 충전 IC를 포함할 수 있다. 무선 충전 방식으로는, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등이 있으며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로 또는 정류기 등의 회로가 추가될 수 있다.
상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리 296의 잔량, 충전 중 전압, 전류 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리 296는 전기를 저장 또는 생성할 수 있고, 그 저장 또는 생성된 전기를 이용하여 상기 전자 장치 201에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리 296는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터 297는 상기 전자 장치 201 혹은 그 일부(예: 상기 AP 210)의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터 298는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치 201는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting) 또는 미디어 플로우(media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 본 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 다양한 실시예에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 다양한 실시예에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 시스템을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 시스템은 외부 전원 10, 인덕터 20, 충전 제어 모듈 30, 전력 제어 모듈 40, 배터리 50 및 노이즈 제거부 60를 포함할 수 있다.
상기 외부 전원 10은 배터리 50를 충전하기 위한 전력 공급원으로, 외부 충전 장치 예를 들어, 여행용 충전기(TA), USB 충전기, 휴대용 배터리 충전기 등이 될 수 있다.
상기 인덕터 20은 에너지를 저장 및 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 인덕터 20은 스위칭 주기(swithching cycle)의 온(On) 주기 동안 에너지를 저장하고, 오프(Off) 주기 동안 저장된 에너지를 방출할 수 있다.
상기 충전 제어 모듈 30은 배터리 50의 충전 기능 또는 OTG 기능을 제어할 수 있다. 상기 충전 제어 모듈 30은 4 개의 스위치 및 플라잉(Flying) 캐패시터를 이용하여 3 레벨(0, Vin/2, Vin)의 스위칭 노드 전압을 가질 수 있다.
상기 충전 제어 모듈 30은 제어 회로 310, 제1스위칭 소자 320a, 제2스위칭 소자 330a, 제3스위칭 소자 330b, 제4스위칭 소자 320b, 플라잉(Flying) 캐패시터 340, 배터리 스위칭 소자 350을 포함할 수 있다.
상기 제어 회로 310은 입력 전압 Vin, 입력 전류 Iin, 플라잉 캐패시터의 양극 전압 Vfly+, 플라잉 캐패시터의 음극 전압 Vfly-, 출력 전압Vo, 부하(load) 전류 IL,배터리 전류 Ibat 또는 배터리 전압 Vbat을 센싱하고, 센싱된 정보들을 이용하여 제1스위칭 소자 320a, 제2스위칭 소자 330a, 제3스위칭 소자 330b, 제4스위칭 소자 320b 또는 배터리 스위칭 소자350의 온/오프(On/Off)를 제어하여 배터리 50를 충전하고 전력 제어 모듈 40에 전력을 전달할 수 있다. 또는, 상기 제어 회로 310은 배터리 50의 전원이 외부 전원 10(Vin)으로 전달되도록 제어할 수 있다.
상기 제1스위칭 소자 320a, 상기 제2스위칭 소자 330a, 상기 제3스위칭 소자 330b 및 상기 제4스위칭 소자 320b는 스위칭 주기에 따라 온/오프될 수 있다.
상기 제1스위칭 소자 320a는 일측이 외부 전원 Vin 이 입력되는 입력 단자와 직렬로 연결되고, 제2스위칭 소자 330a의 일측은 제1스위칭 소자 320a의 타측과 직렬 연결될 수 있다. 상기 제3스위칭 소자 330b의 일측은 제2스위칭 소자 330a의 타측과 병렬 연결되며, 상기 제4스위칭 소자 320b의 일측은 제3스위칭 소자 330b의 타측과 직렬 연결되고, 제4스위칭 소자 320b의 타측은 접지될 수 있다.
상기 플라잉(Flying) 캐패시터 340의 일측(양극)은 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a 사이에 연결되고, 타측(음극)은 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b 사이에 연결될 수 있다.
상기 배터리 스위칭 소자 350은 배터리 50에 충전 전류의 공급을 온/오프할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 스위칭 소자 350은 배터리 50가 완충된 경우 충전 전류가 배터리 50에 공급되지 않도록 오프될 수 있다. 상기 배터리 50의 전원이 일정 수준 이하인 경우 배터리 50의 충전을 위하여 온될 수 있다. 또는, 상기 배터리 스위칭 소자 350은 OTG 모드(OTG 기능 활성화) 시 배터리 50의 전원이 외부 저장 장치로 공급되도록 온될 수 있다. 상기 배터리 스위칭 소자350은 배터리 50의 전압이 낮을 경우 예를들어, 배터리 50의 전압이 3.6 V 이하인 경우 전력 제어 모듈 40에 일정한 전압을 공급하기 위해 선형영역에서 동작할 수 있다.
상기 전력 제어 모듈 40은 배터리 50 또는 충전 제어 모듈 30로부터 전원을 공급 받으며, 공급받은 전원을 전자 장치의 각 부품들에 공급할 수 있다.
상기 배터리 50은 전기를 저장할 수 있고, 그 저장된 전기를 이용하여 전자 장치의 각 부품에 전원을 공급할 수 있다. 또는, OTG 모드 시 상기 배터리 50은 외부 저장 장치에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리 50는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery), 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 제거부 60은 충전 제어 모듈 30의 출력 전원 Vo에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 상기 도 3에서는 노이즈 제거부 60가 저항 R1 및 캐패시터 Co로 구성되어 있으나, 이는 일예일 뿐, 본 발명의 다양한 실시예들을 한정하지는 않는다.
상술한 구성을 가지는 충전 제어 모듈 30에서, 충전 모드 시 스위칭 노드 전압 VSWN과 인덕터 20에 인가되는 인덕터 전압 VIND은 제1스위칭 소자 320a 내지 제4스위칭 소자 320b 및 배터리 스위칭 소자 350의 온/오프 조건에 따라 아래와 같은 값을 갖을 수 있다.
1) 320a on, 330a on, 320b off, 330b off, 350 on ; VSWN=Vin,VIND=Vin-VBAT
2) 320a on, 330a off, 320b off, 330b on, 350 on ; VSWN=Vin-VFLY,VIND=Vin-VFLY-VBAT
3) 320a on, 330a off, 320b off, 330b off, 350 on ; VSWN=VBAT,VIND=0
4) 320a off, 330a on, 320b on, 330b off, 350 on ; VSWN=VFLY,VIND=VFLY-VBAT
5) 320a off, 330a on, 320b off, 330b off, 350 on ; VSWN=VBAT,VIND=0
6) 320a off, 330a off, 320b on, 330b on, 350 on ; VSWN=0,VIND=-VBAT
7) 320a off, 330a off, 320b off, 330b off, 350 on ; VSWN=VBAT,VIND=0
8) 320a on, 330a on, 320b off, 330b off, 350 off ; VSWN=Vin,VIND=Vin-Vo
9) 320a on, 330a off, 320b off, 330b on, 350 off ; VSWN=Vin-VFLY,VIND=Vin-VFLY-Vo
10) 320a on, 330a off, 320b off, 330b off, 350 off ; VSWN=Vo,VIND=0
11) 320a off, 330a on, 320b on, 330b off, 350 off ; VSWN=VFLY,VIND=VFLY-Vo
12) 320a off, 330a on, 320b off, 330b off, 350 off ; VSWN=Vo,VIND=0
13) 320a off, 330a off, 320b on, 330b on, 350 off ; VSWN=0,VIND=-Vo
14) 320a off, 330a off, 320b off, 330b off, 350 off ; VSWN=Vo,VIND=0
15) 320a on, 330a on, 320b off, 330b off, 350 Linear; VSWN=Vin,VIND=Vin-Vo
16) 320a on, 330a off, 320b off, 330b on, 350 Linear; VSWN=Vin-VFLY,VIND=Vin-VFLY-Vo
17) 320a on, 330a off, 320b off, 330b off, 350 Linear; VSWN=Vo,VIND=0
18) 320a off, 330a on, 320b on, 330b off, 350 Linear; VSWN=VFLY,VIND=VFLY-Vo
19) 320a off, 330a on, 320b off, 330b off, 350 Linear; VSWN=Vo,VIND=0
20) 320a off, 330a off, 320b on, 330b on, 350 Linear; VSWN=0,VIND=-Vo
21) 320a off, 330a off, 320b off, 330b off, 350 off ; VSWN=Vo,VIND=0
상기 OTG 모드로 동작하는 경우 배터리 스위칭 소자 350가 온 상태이므로, 상기 충전 제어 모듈 30은 1) 번 내지 7)번 중 어느 하나의 스위칭 노드 전압 VSWN및 인덕터 전압 VIND으로 동작할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 제어 회로 310는 플라잉 캐패시터 340의 전압 안정화를 위하여, 정상 상태에서 배터리 스위칭 소자 350가 온 상태인 경우 한 스위칭 주기(switching cycle) 동안 2)번 및 4)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어하고, 상기 배터리 스위칭 소자 350가 오프 상태인 경우 한 스위칭 주기(switching cycle) 동안 9)번 및 11)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어하며, 배터리 스위칭 소자 350이 선형 상태인 경우 한 스위칭 주기 동안 16)번 및 18)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어할 수 있다.
상기 제어 회로 310는 플라잉 캐패시터 340의 충전 또는 방전을 위하여, 과도 상태에서, 배터리 스위칭 소자 350가 온 상태인 경우 한 스위칭 주기(switching cycle) 동안 2)번 및 4)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어하고, 상기 배터리 스위칭 소자 350가 오프 상태인 경우 한 스위칭 주기(switching cycle) 동안 9)번 및 11)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어하며, 배터리 스위칭 소자 350이 선형 상태인 경우 한 스위칭 주기 동안 16)번 및 18)번의 스위칭 노드 전압이 동일한 횟수를 가지도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 회로 310은 제1스위칭 소자 320a및 제2스위칭 소자 330a의 온/오프 제어 단자에 반대 위상을 가지는 펄스파를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제어 회로 310은 제1스위칭 소자 320a 및 제4스위칭 소자 320b의 온/오프와, 제2스위칭 소자 330a 및 제3스위칭 소자 330b의 온/오프를 상호 보완적으로 제어할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 3의 제어 회로의 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 다른 제어 회로 310는 모드 선택부 311, OTG 부스트 루프 312, 충전 제어 루프 313, 다중화부(Multiplexer) 314, 제1변조 회로 315, 제2변조회로 316 및 플라잉 전압 제어 회로317를 포함할 수 있다.
상기 모드 선택부 311는 충전 제어 모듈 30이 충전 모드 또는 OTG 모드로 구동되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 모드 선택부 311은 외부 충전 장치의 연결이 감지되는 경우 충전 제어 루프 313을 활성화하고, 외부 저장 장치의 연결이 감지되는 경우 OTG 부스트 루프 312를 활성화할 수 있다.
상기 충전 제어 루프 313는 충전 제어 모듈 30의 충전 모드를 제어할 수 있다. 상기 충전 제어 루프 313는 정전압(Constant Voltage :CV) 충전 제어 루프, 정전류(Constant Current) 충전 제어 루프, 입력 전류 제어 루프, 온도 보상 루프, 시스템 전압(Vsys) 제어 루프, 입력 전압 제어 루프를 포함할 수 있다.
상기 OTG 부스트 루프 312는 충전 제어 모듈 30의 OTG 모드를 제어할 수 있다.
상기 다중화부(Multiplexer) 314는 다중의 입력 신호들 중 조건에 맞는 입력 신호를 선택하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 다중화부 314는 OTG 모드 활성화 시 OTG 부스트 루프 312를 선택하고, 충전 모드 활성화 시 충전 제어 루프 313를 선택할 수 있다.
상기 제1변조 회로 315은 상기 제1스위칭 소자 320a 및 상기 제4스위칭 소자 320b의 온/오프를 제어할 수 있다. 상기 제1변조 회로 315은 제1비교기 315a, 제1게이트 드라이버(Gate Driver) 315b 및 제1신호 발생기 318를 포함할 수 있다.
상기 제1비교기 315a는 비반전 단자(+)에 입력되는 다중화부 314의 출력 신호(Vc) 및 피드백 신호(후술하는 제4비교기 317b의 출력 신호(Vcf))의 차(Vc1 = Vc - Vcf : 충전 모드) 또는 합(Vc1 = Vc + Vcf : OTG 부스트 모드)와, 반전 입력 단자(-)에 입력되는 제1위상의 펄스파 신호(VR1)를 비교할 수 있다. 상기 제1위상의 펄스파 신호(VR1)는 두 개의 경사를 가지는 듀얼 엣지 램프(Dual-edge Ramp) 신호 이며, 제1신호 발생기 318를 통해 공급될 수 있다.
상기 제1게이트 드라이버 315b는 제1비교기 315a의 출력 신호를 전송 받아 제1스위칭 소자 320 a 및 제4스위칭 소자 320b의 온/오프를 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1게이트 드라이버 315b는 제1스위칭 소자 320a 및 제4스위칭 소자 320b의 온/오프를 상호 보완적으로(complementarily) 제어할 수 있다.
상기제2변조 회로 316은 상기 제2스위칭 소자 330a 및 상기 제3스위칭 소자 330b의 온/오프를 제어할 수 있다. 상기 제2변조 회로 316은 제2비교기 316a, 제2게이트 드라이버 316b 및 제2신호 발생기 319를 포함할 수 있다.
상기 제2비교기 316a는 비반전 단자(+)에 입력되는 다중화부 314의 출력 신호(Vc) 및 피드백 신호(후술하는 제4비교기 317b의 출력 신호(Vcf)의 합(Vc2 = Vc + Vcf : 충전 모드) 또는 차(Vc2 = Vc - Vcf : OTG 부스트 모드)과, 반전 입력 단자(-)에 입력되는 제2위상의 펄스파 신호(VR2)를 비교할 수 있다. 상기 제2위상의 펄스파 신호(VR2)는 두 개의 경사를 가지는 듀얼 엣지 램프(Dual-edge Ramp) 신호 이며, 제2신호 발생기 319를 통해 공급될 수 있다.
상기 제2게이트 드라이버 316b는 제2비교기 316a의 출력 신호를 전송 받아 제2스위칭 소자 330 a 및 제3스위칭 소자 330b의 온/오프를 제어할 수 있다. 이때, 상기 제2게이트 드라이버 316b는 제2스위칭 소자 330 a 및 제3스위칭 소자 330b의 온/오프를 상호 보완적으로(complementarily) 제어할 수 있다.
상기 제1비교기 315a에 입력되는 펄스파 신호(VR1)및 상기 제2비교기 316a에 입력되는 펄스파 신호(VR2)는 반대(180 도) 위상을 가질 수 있다.
상기 플라잉 전압 제어 회로317은 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원의 반(Vin/2)이 되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라잉 전압 제어 회로 317은 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2을 초과하는 경우 제1스위칭 소자 320a의 온 시간을 줄이고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간을 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 충전보다 방전을 더 오래할 수 있다. 이와 반대로, 상기 플라잉 전압 제어 회로 317은 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2 미만인 경우 제1스위칭 소자 320a의 온 시간을 증가시키고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간을 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 방전보다 충전을 더 오래할 수 있다.
상기 플라잉 전압 제어 회로 317는 제3비교기 317a, 제4비교기 317b 및 전압 분배 회로 317c를 포함할 수 있다.
상기 제3비교기 317a는 플라잉 캐패시터 340의 양극 전압(+)과 음극 전압(-)을 비교할 수 있다. 제3비교기 317a의 출력은 제4비교기 317b의 비반전 입력 단자(+)에 입력될 수 있다.
상기 전압 분배 회로 317c는 외부 전원 Vin을 1/2로 분배할 수 있다. 상기 전압 분배 회로 317c는 동일한 값을 가지는 2개의 저항이 직렬로 연결될 수 있다. 직렬 연결된 2개의 저항이 동일한 값을 가짐에 따라 외부 전원은 1/2로 분배될 수 있다. 이와 같이 분배된 전압은 상기 제4비교기 317b의 반전 입력 단자(-)에 입력될 수 있다.
상기 제4비교기 317b의 출력 신호는 제1비교기 315a 및 제2비교기 316a의 비반전 입력 단자와 연결되어 피드백을 제공할 수 있다.
상술한 구성을 통해 본 발명의 다양한 실시예는 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압을 Vin/2로 유지하며, 스위칭 노드 전압 VSWN전압 역시 Vin/2로 유지할 수 있다. 이와 같이 스위칭 노드 전압 VSWN전압이 Vin/2로 줄어듬에 따라 종래의 충전 회로에 비하여, 인덕터 20의 크기를 1/4로 줄일 수 있으며, 스위칭 소자들 예를 들어, 제1스위칭 소자 320a 내지 제4스위치 소자 330b에 인가되는 전압이 Vin/2로 줄어듬에 따라 전력 손실이 감소되며, 발열을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 모드인 경우 충전 회로의 등가 회로를 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 충전 모드가 활성화되는 경우 예를 들어, 외부 충전 장치가 연결되는 경우 충전 제어 루프 313는 제1비교기 315a 및 제2비교기 316a의 비반전 단자(+)에 제어 신호(Vc1, Vc2)를 각각 제공할 수 있다. 상기 제1스위칭 소자 320a 내지 제4스위칭 소자 320b는 제어 신호 Vc1 및 Vc2 에 의해 온/오프가 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a가 온일 경우, 제4스위칭 소자 320b 및 제3스위칭 소자 330b가 오프인 경우, 스위칭 노드 전압 VSWN은 외부 전원의 전압 Vin이 될 수 있다. 상기 플라잉 캐패시터 340의 전압 Vfly은 변화가 없으며, 인덕터 20은 Vin으로 충전될 수 있다. 이때, 상기 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b에 걸리는 전압의 합이 Vin이므로 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b의 기생 임피던스가 같을 경우, 상기 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될수 있다.
다른 예로, 제1스위칭 소자 320a가 온이고, 제2스위칭 소자 330a가 오프이고, 제4스위칭 소자320b가 오프이며, 제3스위칭 소자 330b가 온인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 외부 전원의 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly 이 될 수 있다. 이때, 플라잉 캐패시터 340은 부하 전류 IL만큼 충전될 수 있다. 입력 전압 Vin은 플라잉 캐패시터 340과 인덕터 20를 함께 충전할 수 있다. 상기 제2스위칭 소자 330a에 걸리는 전압은 플라잉 캐패시터 전압 Vfly, 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 입력 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 될 수 있다. 상기 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 Vin/2로 제어되면, 제2스위칭 소자 330a와 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
다른 예로, 상기 제1스위칭 소자 320a가 오프, 제2스위칭 소자 330a가 온, 제4스위칭 소자 320b가 온, 제3스위칭 소자 330b가 오프인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 플라잉 캐패시터 전압 Vfly가 될 수 있다. 이때, 플라잉 캐패시터 340는 부하 전류 IL만큼 방전될 수 있다. 예를 들어, 플라잉 캐패시터 340에 저장된 에너지가 인덕터 20로 전달되어 출력될 수 있다. 상기 제1스위칭 소자 320a에는 입력 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 인가되고, 제3스위칭 소자 330b에는 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 인가될 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 Vin/2로 제어 되면, 상기 제1스위칭 소자 320a 및 제3스위칭 소자 330b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제1스위치 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a가 오프이고, 제4스위칭 소자 320b 및 제3스위칭 소자330b가 온인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 GND와 같아질 수 있다. 이때, 플라잉 캐패시터 전압 Vfly는 변하지 않으며, 인덕터 20에 저장된 에너지가 출력될 수 있다. 이때, 상기 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a에 인가되는 전압의 합이 Vin이므로 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a의 기생 임피던스가 동일할 경우, 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
상기 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2을 초과하는 경우 제4비교기 317b의 출력이 증가하여 제1스위칭 소자 320a의 온 시간은 감소하고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간은 증가할 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 충전보다 방전을 더 오래할 수 있다.
이와 반대로, 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2 미만인 경우 제4비교기 317b의 출력이 감소하여 제1스위칭 소자 320a의 온 시간은 증가하고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간은 감소할 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 방전보다 충전을 더 오래할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 회로는 한 스위칭 주기(switching cycle)에서 1) Vin, 2) Vin-Vfly, Vfly, 3) Vin-Vfly, Vfly, 4) GND가 인가되는 두 번의 스위칭이 발생하므로, 유효 스위칭 주파수(effective switching frequency)는 종래의 충전 회로 예를 들어, 벅 컨버터(Buck-converter)를 이용하는 충전 회로의 2배가 될 수 있다.
상기 충전 회로의 출력 전류는 배터리 50의 충전(예컨대, iBAT)에 이용되거나, 전력 제어 모듈 40에 제공(예컨대, iSYS)되어 전자 장치의 각 부품들에 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 종래의 충전 회로 예컨대 벅 컨버터 충전 회로에서 사용하던 방식과 동일하게 제어 신호(Vc)를 이용함에 따라 충전 제어 루프를 용이하게 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 OTG 모드인 경우 충전 회로의 등가 회로를 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, OTG 모드가 활성화되는 경우 예를 들어, 외부 저장 장치가 연결되는 경우 OTG 부스트 루프 312는 제1비교기 315a 및 제2비교기 316a의 비반전 단자(+)에 제어 신호(Vc1, Vc2)를 제공할 수 있다. 상기 제1스위칭 소자 320a 내지 제4스위칭 소자 320b는 스위칭 제어 신호 Vc1 및 Vc2 에 의해 온/오프가 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a가 온일 경우, 제4스위칭 소자 320b 및 제3스위칭 소자 330b가 오프인 경우, 스위칭 노드 전압 VSWN은 외부 전원의 전압 Vin이 될 수 있다. 상기 플라잉 캐패시터 340의 전압 Vfly은 외부 전원의 전압 Vin으로 변화가 없으며, 인덕터 20은 저장된 에너지가 Vin- Vbat 만큼 충전될 수 있다. 이때, 상기 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b에 걸리는 전압의 합이 Vin이므로 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b의 기생 임피던스가 같을 경우, 상기 제3스위칭 소자 330b 및 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될수 있다.
다른 예로, 제1스위칭 소자 320a가 온이고, 제2스위칭 소자 330a가 오프이고, 제4스위칭 소자320b가 오프이며, 제3스위칭 소자 330b가 온인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 외부 전원의 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly 이 될 수 있다. 이때, 플라잉 캐패시터 340은 부하 전류 IL만큼 방전될 수 있다. 상기 플라잉 캐패시터 340 및 인덕터 20가 함께 방전할 수 있다. 상기 제2스위칭 소자 330a에 걸리는 전압은 플라잉 캐패시터 전압 Vfly, 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 입력 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 될 수 있다. 상기 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 Vin/2로 제어되면, 제2스위칭 소자 330a와 제4스위칭 소자 320b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
다른 예로, 상기 제1스위칭 소자 320a가 오프, 제2스위칭 소자 330a가 온, 제4스위칭 소자 320b가 온, 제3스위칭 소자 330b가 오프인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 플라잉 캐패시터 전압 Vfly가 될 수 있다. 이때, 인덕터 20 및 플라잉 캐패시터 340은 충전될 수 있다. 상기 제1스위칭 소자 320a에는 입력 전압 Vin - 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 인가되고, 제3스위칭 소자 330b에는 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 인가될 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 전압 Vfly이 Vin/2로 제어 되면, 상기 제1스위칭 소자 320a 및 제3스위칭 소자 330b에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제1스위치 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a가 오프이고, 제4스위칭 소자 320b 및 제3스위칭 소자330b가 온인 경우 스위칭 노드 전압 VSWN은 GND와 같아질 수 있다. 이때, 플라잉 캐패시터 전압 Vfly는 변하지 않으며, 인덕터 20에 에너지가 충전(저장)될 수 있다. 이때, 상기 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a에 인가되는 전압의 합이 Vin이므로 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a의 기생 임피던스가 동일할 경우, 제1스위칭 소자 320a 및 제2스위칭 소자 330a에 인가되는 전압은 Vin/2로 제어될 수 있다.
상기 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2을 초과하는 경우 제4비교기 317b의 출력이 증가하여 제1스위칭 소자 320a의 온 시간은 증가하고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간은 감소할 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 충전보다 방전을 더 오래할 수 있다.
이와 반대로, 플라잉 캐패시터 340에 인가되는 전압이 외부 전원 Vin의 1/2 미만인 경우 제4비교기 317b의 출력이 감소하여 제1스위칭 소자 320a의 온 시간은 감소하고, 제2스위칭 소자 330a의 온 시간은 증가할 수 있다. 이때, 상기 플라잉 캐패시터 340은 방전보다 충전을 더 오래할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 회로는 한 스위칭 주기(switching cycle)에서 1) Vin, 2) Vin-Vfly, Vfly, 3) Vin-Vfly, Vfly, 3) GND가 인가되는 두 번의 스위칭이 발생하므로, 유효 스위칭 주파수(effective switching frequency)는 종래의 충전 회로 예를 들어, 벅 컨버터(Buck-converter)를 이용하는 충전 회로의 2배가 될 수 있다.
상기 충전 회로에 의해 부스트된 전류(iOTG)는 외부 저장 장치에 제공되어 OTG 기능을 이용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 종래의 충전 회로 예컨대 벅 컨버터 충전 회로에서 사용하던 방식과 동일하게 제어 신호(Vc)를 이용함에 따라 OTG 부스트 루프를 용이하게 구현할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서 210)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리 220가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서210에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 (sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 다양한 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성 요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실예들의 범위는 여기에서 설명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101, 104 : 전자 장치 110 : 버스
120 : 프로세서 130 : 메모리
131 : 커널 132 : 미들웨어
133 : 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)
134 : 어플리케이션 140 : 입출력 인터페이스
150 : 디스플레이 160 : 통신 인터페이스
162 : 네트워크 106 : 서버
201 : 전자 장치 210 : 어플리케이션 프로세서(AP)
225_1~N : SIM 카드 224_1~N : 슬롯
230 : 메모리
232 : 내장메모리 234 : 외장메모리
220 : 통신 모듈 221 : 셀룰러 모듈
223 : Wi-Fi 모듈 225 : BT 모듈
237 : GPS 모듈 228 : NFC 모듈
229 : RF 모듈 240 : 센서 모듈
240A :제스쳐 센서 240B : 자이로 센서
240C : 기압 센서 240D : 마그네틱 센서
240E : 가속도 센서 240F : 그립 센서
240G : 근접 센서 240H : RGB 센서
240I : 생체 센서 240J : 온/습도 센서
240K : 조도 센서 240M : UV 센서
250 : 입력 장치 252 : 터치 패널
254 : 펜 센서 256 : 키
258 : 초음파 입력장치 260 : 디스플레이 모듈
262 : 패널 264 : 홀로그램 장치
266 : 프로젝터 270 : 인터페이스
272 : HDMI 274 : USB
276 : 광인터페이스 278 : D-SUB
280 : 오디오 모듈 282 : 스피커
284 : 리시버 286 : 이어폰
288 : 마이크 291 : 카메라 모듈
295 : 전력 관리 모듈 296 : 배터리
297 : 인디케이터 298 : 모터
310 : 제어 회로 320a : 제1스위칭 소자
330a : 제2스위칭 소자 320b : 제3스위칭 소자
330b : 제4스위칭 소자 340 : 플라잉 캐패시터
350 : 배터리 스위칭 소자 20 : 인덕터
30 : 충전 제어 모듈 40 : 전력 제어 모듈
50 : 배터리

Claims (13)

  1. 전자 장치의 배터리를 충전하기 위한 충전 회로에 있어서,
    외부 전원이 입력되는 인터페이스와 일측이 직렬로 연결되는 제1스위칭 소자;
    상기 제1스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제2스위칭 소자;
    상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 연결되는 제3스위칭 소자;
    상기 제3스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제4스위칭 소자;
    상기 제1스위칭 소자의 타측과 상기 제3스위칭 소자의 타측 사이에 위치하는 플라잉 캐패시터;
    상기 제2스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자 사이의 노드와 연결되는 인덕터; 및
    제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는
    상기 제1스위칭 소자, 상기 제2스위칭 소자, 상기 제3스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 상기 배터리의 충전 기능을 제어하고,
    상기 플라잉 캐패시터에 인가되는 전압을 상기 외부 전원의 절반으로 유지하도록 제어하고,
    상기 노드에 인가되는 전압을 상기 외부 전원의 절반으로 유지하도록 제어하는 충전 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터의 타측과 상기 배터리 사이에 위치하는 배터리 스위칭 소자를 더 포함하며,
    상기 제어 회로는 상기 배터리 스위칭 소자를 더 제어하여, 상기 충전 기능 또는 OTG(On To Go) 기능을 제어하는 충전 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 제1스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제1변조 회로; 및
    상기 제2스위칭 소자 및 상기 제3스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제2변조 회로를 포함하는 충전 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 변조 회로는
    제1위상의 펄스파 신호를 출력하는 제1신호 발생기;
    제어 신호와 피드백 신호의 차 또는 합 신호와, 상기 제1위상의 펄스파 신호를 비교하는 제1비교기; 및
    상기 제1비교기의 출력 신호에 따라 상기 제1스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제1게이트 드라이버를 포함하고,
    상기 제2변조 회로는
    상기 제1위상과 반대 위상을 가지는 제2위상의 펄스파 신호를 출력하는 제2신호 발생기;
    제어 신호와 피드백 신호의 합 또는 차 신호와, 상기 제2위상의 펄스파 신호를 비교하는 제2비교기; 및
    상기 제2비교기의 출력 신호에 따라 상기 제2스위칭 소자 및 상기 제3스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제2게이트 드라이버를 포함하는 충전 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1게이트 드라이버는 상기 제1스위칭 소자와 상기 제4스위칭 소자를 상호 보완적(complementarily)으로 제어하고,
    상기 제2게이트 드라이버는 상기 제2스위칭 소자와 상기 제3스위칭 소자를 상호 보완적(complementarily)으로 제어하는 충전 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1위상의 펄스파 신호 및 상기 제2위상의 펄스파 신호는
    듀얼 엣지 램프 신호인 충전 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라잉 캐패시터에 인가되는 전압을 상기 외부 전원의 1/2로 제어하는 플라잉 전압 제어 회로를 더 포함하는 충전 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라잉 전압 제어 회로는
    상기 플라잉 캐패시터에 인가되는 전압이 상기 외부 전원의 1/2을 초과하는 경우 상기 제1스위칭 소자의 온 시간을 감소시키고, 상기 제2스위칭 소자의 온 시간을 증가시키는 충전 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 플라잉 전압 제어 회로는
    상기 플라잉 캐패시터에 인가되는 전압이 상기 외부 전원의 1/2 미만인 경우 상기 제1스위칭 소자의 온 시간을 증가시키고, 상기 제2스위칭 소자의 온 시간을 감소시키는 충전 회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 플라잉 전압 제어 회로는
    플라잉 캐패시터의 양극 전압과 음극 전압을 비교하는 제3비교기;
    상기 외부 전원을 1/2로 분배하는 전압 분배 회로;
    상기 제3비교기의 출력과 상기 전압 분배 회로의 출력을 비교하는 제4비교기를 포함하되,
    상기 제4비교기의 출력은 제1비교기 및 제2비교기의 비반전 입력 단자로 피드백되는 충전 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라잉 전압 제어 회로는
    충전 모드인 경우 상기 제1비교기에 네가티브 피드백을 제공하고, 상기 제2비교기에 포지티브 피드백을 제공하는 충전 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 플라잉 전압 제어 회로는
    OTG 모드인 경우 상기 제1비교기에 포지티브 피드백을 제공하고, 상기 제2비교기에 네가티브 피드백을 제공하는 충전 회로.
  13. 전자 장치에 있어서,
    배터리; 및
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로를 포함하되,
    상기 충전 회로는
    외부 전원이 입력되는 인터페이스와 일측이 직렬로 연결되는 제1스위칭 소자;
    상기 제1스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제2스위칭 소자;
    상기 제2스위칭 소자의 타측과 일측이 연결되는 제3스위칭 소자;
    상기 제3스위칭 소자의 타측과 일측이 직렬로 연결되는 제4스위칭 소자;
    상기 제1스위칭 소자의 타측과 상기 제3스위칭 소자의 타측 사이에 위치하는 플라잉 캐패시터;
    상기 제2스위칭 소자 및 상기 제 3 스위칭 소자 사이의 노드와 연결되는 인덕터; 및
    제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는
    상기 제1스위칭 소자, 상기 제2스위칭 소자, 상기 제3스위칭 소자 및 상기 제4스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 상기 배터리의 충전 기능을 제어하고,
    상기 플라잉 캐패시터에 인가되는 전압을 상기 외부 전원의 절반으로 유지하도록 제어하고,
    상기 노드에 인가되는 전압을 상기 외부 전원의 절반으로 유지하도록 제어하는 전자 장치.
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