KR102259137B1 - Multi input power manager - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다중 입력 전력 관리기는 외부로부터 제1 내지 제n (단, n은 1보다 큰 자연수) 전력들 각각을 수신하고, 제1 내지 제n 전력들을 기반으로 제1 내지 제n 노드들의 전압들을 각각 제1 내지 제n 기준 전압들로 제어하는 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들, 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들 각각의 제어에 따라 제1 내지 제n 전력들 각각을 저장하도록 구성되고, 제1 내지 제n 노드들과 각각 연결되는 제1 내지 제n 입력 캐패시터들, 제1 내지 제n 노드들 각각과 연결되고, 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들에 응답하여, 제1 내지 제n 입력 캐패시터들 각각에 저장된 전력을 출력 전력으로써 출력하도록 구성되는 제1 내지 제n 전송 스위치들, 및 제1 노드의 제1 기준 전압에 도달한 경우, 제1 노드와 연결된 제1 스위치가 턴-온되도록 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하는 전송 스위치 제어 회로를 포함한다.The multi-input power manager according to the present invention receives each of the first to nth (where n is a natural number greater than 1) powers from the outside, and voltages of the first to nth nodes based on the first to nth powers. to store each of the first to nth powers according to the control of each of the first to nth maximum power follower circuits and the first to nth maximum power follower circuits, respectively, for controlling them to the first to nth reference voltages. first to n-th input capacitors configured and respectively connected to the first to n-th nodes, respectively connected to the first to n-th nodes, and in response to the first to n-th transmission switching signals, the first first to n-th transfer switches configured to output the power stored in each of the to n-th input capacitors as output power, and when the first reference voltage of the first node is reached, the first switch connected to the first node is and a transmit switch control circuit activating the first transmit switching signal to be turned on.
Description
본 발명은 전력 하베스팅 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 입력 전력 관리기에 관한 것이다.The present invention relates to a power harvesting system, and more particularly, to a multi-input power manager.
최근 전자 장치가 소형화됨에 따라, 전자 장치에 포함된 배터리 수명 또는 배터리 용량이 문제가 되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는, 에너지 하베스팅 전력 변환 시스템이 개발되고 있다. 에너지 하베스팅 전력 변환 시스템은 무선 센서 네트워크 등과 같은 다양한 소형 또는 저전력 응용 환경에서, 배터리 사용 시간 증가 또는 배터리-리스(battery-less) 시스템을 구현하기 위하여 사용된다. 에너지 하베스팅 전력 변환 시스템에서, 최대 출력 전력은 가장 큰 이슈이다. 즉, 부하에서 요구되는 에너지를 지속적으로 전달하거나 또는 에너지 저장 장치에 최대 에너지를 저장하기 위하여, 공급 가능한 에너지 용량을 최대화하기 위하여 최대 전력 추종(MPPT) 기술이 사용된다.Recently, as electronic devices are miniaturized, battery life or battery capacity included in electronic devices has become a problem. In order to solve this problem, recently, an energy harvesting power conversion system has been developed. The energy harvesting power conversion system is used in various small or low-power application environments, such as wireless sensor networks, to increase battery usage time or to implement a battery-less system. In an energy harvesting power conversion system, the maximum output power is the biggest issue. That is, in order to continuously deliver the energy required by the load or to store the maximum energy in the energy storage device, the maximum power tracking (MPPT) technology is used to maximize the energy capacity that can be supplied.
특히, 다중 입력 소스 구조는 복수의 에너지 소스원으로부터 에너지를 수신하기 때문에, 복수의 에너지 소스원들 각각으로부터의 에너지를 합할 경우, 큰 전력을 출력할 수 있다. 그러나, 각 에너지 소스원으로부터 수신되는 에너지를 동시에 출력할 경우, 각 에너지 소스원마다 별도의 전력 변환 장치가 요구된다. 별도의 전력 변환 장치들은 큰 면적이 요구되기 때문에, 다중 입력 소스 구조가 소형 장치에 적용되기 어렵다. In particular, since the multi-input source structure receives energy from a plurality of energy source sources, a large amount of power may be output when the energy from each of the plurality of energy source sources is summed. However, when the energy received from each energy source is simultaneously output, a separate power conversion device is required for each energy source. Since separate power conversion devices require a large area, it is difficult to apply a multi-input source structure to a small device.
본 발명의 목적은 다중 입력 전력을 효율적으로 사용하기 위한 다중 입력 전력 관리기를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a multi-input power manager for efficiently using multi-input power.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 전력 관리기는 외부로부터 제1 내지 제n (단, n은 1보다 큰 자연수) 전력들 각각을 수신하고, 상기 제1 내지 제n 전력들을 기반으로 제1 내지 제n 노드들의 전압들을 각각 제1 내지 제n 기준 전압들로 제어하는 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들, 상기 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들 각각의 제어에 따라 상기 제1 내지 제n 전력들 각각을 저장하도록 구성되고, 상기 제1 내지 제n 노드들 각각과 연결되는 제1 내지 제n 입력 캐패시터들, 상기 제1 내지 제n 노드들 각각과 연결되고, 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들에 응답하여, 상기 제1 내지 제n 입력 캐패시터들 각각에 저장된 전력을 출력 전력으로써 출력하도록 구성되는 제1 내지 제n 전송 스위치들, 및 상기 제1 노드의 제1 기준 전압에 도달한 경우, 상기 제1 노드와 연결된 상기 제1 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하는 전송 스위치 제어 회로를 포함한다.The multi-input power manager according to an embodiment of the present invention receives each of the first to nth (where n is a natural number greater than 1) powers from the outside, and first to nth powers based on the first to nth powers. First to nth maximum power follower circuits for controlling voltages of n nodes as first to nth reference voltages, respectively, and the first to nth maximum power following circuits according to control of each of the first to nth maximum power follower circuits first to n-th input capacitors configured to store power, respectively, connected to each of the first to n-th nodes, respectively, connected to each of the first to n-th nodes, and first to n-th transmission switching first to nth transfer switches configured to output power stored in each of the first to nth input capacitors as output power in response to signals, and when a first reference voltage of the first node is reached , a transfer switch control circuit activating the first transfer switching signal so that the first transfer switch connected to the first node is turned on.
실시 예로서, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호가 활성화된 경우, 상기 제2 내지 제n 전송 스위치들이 턴-오프되도록 상기 제2 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 비활성화한다.In an embodiment, when the first transfer switching signal is activated, the transfer switch control circuit inactivates the second to n-th transfer switching signals so that the second to n-th transfer switches are turned off.
실시 예로서, 상기 턴-온된 제1 전송 스위치와 연결된 상기 제1 노드의 전압이 제1 최소 전압에 도달한 경우, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위치가 턴-오프되도록 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화한다.In an embodiment, when the voltage of the first node connected to the turned-on first transfer switch reaches a first minimum voltage, the transfer switch control circuit is configured to turn off the first transfer switch so that the first transfer switch is turned off. Deactivate the switching signal.
실시 예로서, 상기 제1 전송 스위치가 턴-오프된 이후에, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제2 내지 제n 노드들 중 대응하는 기준 전압에 도달한 전압을 갖는 노드와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 생성한다. In an embodiment, after the first transfer switch is turned off, the transfer switch control circuit may turn on a transfer switch connected to a node having a voltage reaching a corresponding reference voltage among the second to n-th nodes. The first to n-th transmission switching signals are generated to be turned on.
실시 예로서, 상기 제1 최대 전력 추종 회로는 상기 제1 전력을 수신하고, 상기 수신된 제1 전력을 기반으로 상기 제1 기준 전압을 결정하는 제1 전압 비율 제어기, 상기 제1 전압 비율 제어기의 제어에 따라 상기 제1 전력을 충전하도록 구성되는 제1 내부 캐패시터, 상기 제1 내부 캐패시터 및 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 기준 전압 및 상기 제1 내부 캐패시터의 전압을 비교하도록 구성되는 제1 비교기, 및 상기 제1 비교기의 비교 결과를 기반으로 상기 제1 내부 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 제어 회로를 포함한다.In an embodiment, the first maximum power tracking circuit includes a first voltage ratio controller configured to receive the first power, and determine the first reference voltage based on the received first power, and the first voltage ratio controller. A first internal capacitor configured to charge the first power according to a control, a first switch connected between the first internal capacitor and the first node, the first reference voltage, and a voltage of the first internal capacitor are compared a first comparator configured to: and a first control circuit configured to control the first internal switch based on a comparison result of the first comparator.
실시 예로서, 상기 제1 내지 제n 기준 전압들 각각은 서로 다르다.In an embodiment, each of the first to nth reference voltages is different from each other.
실시 예로서, 상기 제1 내지 제n 전력들 중 적어도 둘 이상은 동일한 전력 소스로부터 제공되는 전력이고, 상기 제1 내지 제n 기준 전압들 중 적어도 둘 이상은 서로 동일하다.In an embodiment, at least two or more of the first to n-th powers are provided from the same power source, and at least two or more of the first to n-th reference voltages are equal to each other.
실시 예로서, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하고, 소정의 시간의 경과한 이후에, 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화한다.In an embodiment, the transfer switch control circuit activates the first transfer switching signal and deactivates the first transfer switching signal after a predetermined time elapses.
실시 예로서, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하고, 상기 제2 내지 제n 노드 중 어느 하나가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우, 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화한다.In an embodiment, the transmission switch control circuit activates the first transmission switching signal and deactivates the first transmission switching signal when any one of the second to n-th nodes reaches a corresponding reference voltage.
실시 예로서, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화한 이 후에, 상기 어느 하나의 노드와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록, 상기 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 생성한다.In an embodiment, the transfer switch control circuit generates the first to n-th transfer switching signals so that the transfer switch connected to the one node is turned on after inactivating the first transfer switching signal.
실시 예로서, 상기 제1 내지 제n 기준 전압들 각각은 상기 제1 내지 제n 전력들 각각이 최대 전력이 되는 전압을 가리킨다.In an embodiment, each of the first to nth reference voltages indicates a voltage at which each of the first to nth powers becomes a maximum power.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 전력 관리기는 제1 전력을 수신하여 상기 제1 전력의 최대 전력을 추종하는 제1 최대 전력 추종 회로, 상기 제1 최대 전력 추종 회로의 제어에 따라 상기 제1 전력을 저장하는 제1 입력 캐패시터, 제1 전송 스위칭 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제1 입력 캐패시터 및 출력 노드 사이에 연결된 제1 전송 스위치, 제2 전력을 수신하여 상기 제2 전력의 최대 전력을 추종하는 제2 최대 전력 추종 회로, 상기 제2 최대 전력 추종 회로의 제어에 따라 상기 제2 전력을 저장하는 제2 입력 캐패시터, 제2 전송 스위칭 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제2 입력 캐패시터 및 상기 출력 노드 사이에 연결된 제2 전송 스위치, 및 상기 제1 최대 전력 추종 회로로부터의 제1 기준 전압 및 상기 제1 입력 캐패시터의 전압의 비교 결과 및 상기 제2 최대 전력 추종 회로로부터의 제2 기준 전압 및 상기 제2 입력 캐패시터의 전압의 비교 결과를 기반으로 상기 제1 및 제2 전송 스위칭 신호들을 생성하는 전송 스위치 제어 회로를 포함하되, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 및 제2 입력 캐패시터들의 전압들 중 어느 하나가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우, 상기 어느 하나의 입력 캐패시터와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 및 제2 전송 스위칭 신호를 활성화한다.The multi-input power manager according to an embodiment of the present invention receives the first power and follows the maximum power of the first power, a first maximum power tracking circuit, and the first power according to the control of the first maximum power tracking circuit. a first input capacitor storing a first transmission switch operating in response to a first transmission switching signal, a first transmission switch connected between the first input capacitor and an output node, receiving a second power to follow the maximum power of the second power a second maximum power tracking circuit, a second input capacitor storing the second power according to the control of the second maximum power tracking circuit, operating in response to a second transmission switching signal, the second input capacitor and the output a second transfer switch connected between nodes, and a result of comparing the first reference voltage from the first maximum power tracking circuit and the voltage of the first input capacitor and the second reference voltage from the second maximum power tracking circuit and the and a transfer switch control circuit generating the first and second transfer switching signals based on a result of comparing voltages of the second input capacitor, wherein the transfer switch control circuit comprises one of the voltages of the first and second input capacitors. When any one reaches a corresponding reference voltage, the first and second transfer switching signals are activated so that the transfer switch connected to the one input capacitor is turned on.
실시 예로서, 상기 제1 및 제2 기준 전압들은 서로 다르다.In an embodiment, the first and second reference voltages are different from each other.
실시 예로서, 상기 제1 최대 전력 추종 회로는 상기 제1 전력을 수신하고, 수신된 제1 전력이 최대 전력이 되는 상기 제1 기준 전압을 결정하는 제1 전압 비율 제어기, 상기 제1 전압 비율 제어기로부터의 전력을 충전하는 제1 내부 캐패시터, 상기 제1 내부 캐패시터 및 상기 제1 입력 캐패시터 사이에 연결된 제1 스위치, 상기 제1 기준 전압 및 상기 제1 내부 캐패시터의 전압을 비교하는 제1 비교기, 및 상기 제1 비교기의 결과를 기반으로 상기 제1 스위치를 제어하는 제1 제어 회로를 포함한다.In an embodiment, the first maximum power tracking circuit includes a first voltage ratio controller that receives the first power and determines the first reference voltage at which the received first power becomes a maximum power, the first voltage ratio controller a first internal capacitor for charging power from, a first switch coupled between the first internal capacitor and the first input capacitor, a first comparator for comparing the first reference voltage and the voltage of the first internal capacitor, and and a first control circuit for controlling the first switch based on a result of the first comparator.
실시 예로서, 상기 제2 최대 전력 추종 회로는 상기 제2 전력을 수신하고, 수신된 제2 전력이 최대 전력이 되는 상기 제2 기준 전압을 결정하는 제2 전압 비율 제어기, 상기 제2 전압 비율 제어기로부터의 전력을 충전하는 제2 내부 캐패시터, 상기 제2 내부 캐패시터 및 상기 제2 입력 캐패시터 사이에 연결된 제2 스위치, 상기 제2 기준 전압 및 상기 제2 내부 캐패시터의 전압을 비교하는 제2 비교기, 및 상기 제2 비교기의 결과를 기반으로 상기 제2 스위치를 제어하는 제2 제어 회로를 포함한다.In an embodiment, the second maximum power tracking circuit includes a second voltage ratio controller that receives the second power and determines the second reference voltage at which the received second power becomes a maximum power, the second voltage ratio controller a second internal capacitor charging power from a second internal capacitor, a second switch coupled between the second internal capacitor and the second input capacitor, a second comparator comparing the second reference voltage and the voltage of the second internal capacitor, and and a second control circuit for controlling the second switch based on a result of the second comparator.
본 발명에 따르면, 다중 입력 전력 관리기는 다중 입력 전력들을 타임 인터리빙 방식으로 출력함으로써, 다중 전력 소스들 각각으로부터 전력을 낭비 없이 사용할 수 있고, 하나의 전력 변환기를 사용하여 복수의 전력 소스들 각각으로부터의 전력을 효율적으로 사용할 수 있다. 따라서 향상된 효율 및 감소된 비용을 갖는 다중 입력 전력 관리기가 제공된다.According to the present invention, the multi-input power manager can use power from each of the multiple power sources without wasting by outputting the multiple input powers in a time interleaving manner, and use one power converter to generate power from each of the multiple power sources. Power can be used efficiently. Thus, a multi-input power manager with improved efficiency and reduced cost is provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 다중 입력 전력 관리 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 다중 입력 전력 관리기를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 최대 전력 추종 회로를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 전력 전송 회로를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 전송 스위치 제어 회로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 동작을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 7은 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8는 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 도 1의 전력 변환기를 예시적으로 보여주는 회로도이다.1 is a block diagram illustrating an energy multi-input power management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed diagram illustrating the multi-input power manager of FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram illustrating a first maximum power tracking circuit of FIG. 2 .
FIG. 4 is a diagram illustrating in detail the power transmission circuit of FIG. 2 .
FIG. 5 is a diagram exemplarily showing the transfer switch control circuit of FIG. 4 .
FIG. 6 is an exemplary graph for explaining the operation of the multi-input power manager of FIG. 2 .
7 is a graph for explaining another embodiment of the multi-input power manager of FIG. 2 .
FIG. 8 is a graph for explaining another embodiment of the multi-input power manager of FIG. 2 .
FIG. 9 is a circuit diagram exemplarily showing the power converter of FIG. 1 .
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 상세하게 설명된다. 이하의 설명에서, 상세한 구성들 및 구조들과 같은 세부적인 사항들은 단순히 본 발명의 실시 예들의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된다. 그러므로 본 발명의 기술적 사상 및 범위로부터의 벗어남 없이 본문에 기재된 실시 예들의 변형들은 당업자에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 잘 알려진 기능들 및 구조들에 대한 설명들은 명확성 및 간결성을 위하여 생략된다. 본문에서 사용된 용어들은 본 발명의 기능들을 고려하여 정의된 용어들이며, 특정 기능에 한정되지 않는다. 용어들의 정의는 상세한 설명에 기재된 사항을 기반으로 결정될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, details such as detailed configurations and structures are simply provided to help the general understanding of the embodiments of the present invention. Therefore, variations of the embodiments described herein can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Moreover, descriptions of well-known functions and structures are omitted for clarity and brevity. The terms used herein are terms defined in consideration of the functions of the present invention, and are not limited to specific functions. Definitions of terms may be determined based on matters described in the detailed description.
이하의 도면들 또는 상세한 설명에서의 모듈들은 도면에 도시되거나 또는 상세한 설명에 기재된 구성 요소 이외에 다른 것들과 연결될 수 있다. 모듈들 또는 구성 요소들 사이의 연결은 각각 직접적 또는 비직접적일 수 있다. 모듈들 또는 구성 요소들 사이의 연결은 각각 통신에 의한 연결이거나 또는 물리적인 접속일 수 있다.Modules in the following drawings or detailed description may be connected to other elements other than those shown in the drawings or described in the detailed description. The connections between modules or components may be direct or non-direct, respectively. A connection between modules or components may be a connection by communication or a physical connection, respectively.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 다중 입력 전력 관리 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 다중 입력 전력 관리 시스템(100)은 복수의 전력 소스들(101~10n), 다중 입력 전력 관리기(110), 전력 변환기(120), 및 전력 저장소(130)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram illustrating an energy multi-input power management system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the multi-input
복수의 전력 소스들(101~10n)은 각각 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전력 소스들(101~10n) 각각은 태양광, 진동, 회전력, 열 등과 같은 물리적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 출력할 수 있다. 즉, 복수의 전력 소스들(101~10n) 각각은 서로 동일한 에너지원이거나 또는 서로 다른 에너지원일 수 있다. 예시적으로, 복수의 전력 소스들(101~10n) 각각은 태양광 셀, 압전 소자, 태양열 전지, 소형 발전기 등과 같은 전원 생성기일 수 있다.The plurality of
다중 입력 전력 관리기(110)(Multi-Input Power Manager)는 제1 내지 제N 전력 소스들(101~10n)로부터 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 수신하고, 수신된 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 관리하여, 전력 변환기(120)로 출력 전력(PWR_out)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다중 입력 전력 관리기(110)는 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn) 각각을 서로 다른 에너지 저장소들(예를 들어, 캐패시터)에 각각 저장하고, 타임 인터리빙 방식으로 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 출력 전력(PWR_out)으로써 출력할 수 있다.The
좀 더 상세한 예로서, 다중 입력 전력 관리기(110)는 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn) 각각을 서로 다른 에너지 저장소들(예를 들어, 캐패시터)에 각각 저장하고, 각 에너지 저장소의 전압이 기준 전압에 도달하는 순서대로 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 출력 전력(PWR_out)으로써 출력할 수 있다. 즉, 다중 입력 전력 관리기(110)는 복수의 전력 소스들(101~10n)로부터의 전력들(PWR1~PWRn)을 낭비하지 않고, 출력 전력(PWR_out)을 제공할 수 있다.As a more detailed example, the
전력 변환기(120)는 다중 입력 전력 관리기(110)로부터 출력 전력(PWR_out)을 수신하고, 수신된 출력 전력(PWR_out)을 변환하여 변환 전력(PWR_con)을 출력할 수 있다. 전력 변환기(120)는 DC-to-DC 컨버터, AC-to-DC 컨버터, DC-to-AC 컨터버 등과 같은 다양한 전력 변환 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
전력 저장소(130)는 변환 전력(PWR_con)을 수신하고, 수신된 변환 전력(PWR_con)을 저장할 수 있다. 전력 저장소(130)는 배터리, 캐패시터 등과 같은 전력 저장 매체를 포함할 수 있다.The
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 복수의 입력 전력들을 타임 인터리빙 방식으로 출력함으로써, 복수의 전력 소스들 각각으로부터 전력을 낭비 없이 사용할 수 있다. As described above, the
도 2는 도 1의 다중 입력 전력 관리기를 상세하게 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 다중 입력 전력 관리기(110)는 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn), 제1 내지 제n 입력 캐패시터들(CIN1~CINn), 및 전력 전송 회로(111)를 포함한다.FIG. 2 is a detailed diagram illustrating the multi-input power manager of FIG. 1 . 1 and 2 , the
제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn)(Maximum Power Point Tracking) 각각은 제1 내지 제n 전력 소스들(101~10n)로부터 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)을 각각 수신하고 수신된 전력들이 각각 최대가 되도록 제1 내지 제n 노드들(N1~Nn)의 전압을 제어할 수 있다. 예시적으로, 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn)은 제1 내지 제n 노드들(N1~Nn)의 전압들이 각각 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn)이 되도록 제1 내지 제n 입력 캐패시터들(CIN1~CINn)로 제1 내지 제N 전력들(PWR1~PWRn)을 저장할 수 있다. 예시적으로, 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn) 각각은 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn) 각각이 최대 전력으로 제공될 수 있는 전압 레벨을 가리킬 수 있다.Each of the first to n-th maximum power tracking circuits MPPT1 to MPPTn (Maximum Power Point Tracking) receives first to n-th powers PWR1 to PWRn from the first to n-
전력 전송 회로(111)는 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn)로부터 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn)을 수신하고, 수신된 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn) 및 제1 내지 제n 노드들(N1~Nn)의 전압을 기반으로, 제1 내지 제n 입력 캐패시터들(CIN1~CINn) 중 어느 하나에 저장된 전력을 출력 전력(PWR_out)으로써 출력할 수 있다. 예시적으로, 전력 전송 회로(111)는 타임 인터리빙 방식을 기반으로 제1 내지 제n 입력 캐패시터들(CIN1~CINn)에 저장된 전력들을 연속적으로 출력할 수 있다. The
도 3은 도 2의 제1 최대 전력 추종 회로를 보여주는 도면이다. 예시적으로, 도 3을 참조하여, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)가 설명되나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT2~MPPTn) 또한, 도 3에 도시된 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)의 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a first maximum power tracking circuit of FIG. 2 . Illustratively, with reference to FIG. 3 , the first maximum power tracking circuit MPPT1 is described, but the scope of the present invention is not limited thereto. The second to nth maximum power follower circuits MPPT2 to MPPTn may also have a structure similar to that of the first maximum power follower circuit MPPT1 illustrated in FIG. 3 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)는 제1 전압 비율 제어기(VRC1), 제1 비교기(COMP1), 제1 제어 회로(CC1), 및 제1 내부 캐패시터(CS1)를 포함한다.2 and 3 , the first maximum power tracking circuit MPPT1 includes a first voltage ratio controller VRC1 , a first comparator COMP1 , a first control circuit CC1 , and a first internal capacitor CS1 . ) is included.
제1 전압 비율 제어기(VRC1; Voltage Ratio Controller)는 제1 전원 소스(101)와 대응되는 제1 기준 전압(VR1)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 소스(101)의 종류, 또는 제1 전원 소스(101)와 제1 전압 비율 제어기(VRC) 사이의 임피던스와 같은 요인에 의해, 제1 전력(PWR1)을 최대로 제공할 수 있는 전압 레벨이 바뀔 수 있다. 제1 전압 비율 제어기(VRC)는 제1 전력(PWR1)이 최대로 제공될 수 있는 제1 기준 전압(VR1)을 결정할 수 있다.A first voltage ratio controller (VRC1) may generate a first reference voltage VR1 corresponding to the
제1 비교기(COMP1)는 제1 전압 비율 제어기(VRC1)로부터 제1 기준 전압(VR1)을 수신하고, 수신된 제1 기준 전압(VR1) 및 제1 내부 캐패시터(CS1)의 전압(VS1)을 비교할 수 있다. 제1 비교기(COMP1)는 비교 결과를 제1 제어 회로(CC1)로 제공할 수 있다.The first comparator COMP1 receives the first reference voltage VR1 from the first voltage ratio controller VRC1 and compares the received first reference voltage VR1 and the voltage VS1 of the first internal capacitor CS1. can be compared. The first comparator COMP1 may provide the comparison result to the first control circuit CC1 .
제1 제어 회로(CC1)는 제1 비교기(COMP1)로부터의 비교 결과에 응답하여, 제1 내부 스위치(SSW1)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 내부 캐패시터(SC1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)보다 높은 경우, 제1 스위치 신호(SS1)을 사용하여 제1 제어 회로(CC1)는 제1 내부 스위치(SSW1)를 턴-오프시키고, 제1 내부 캐패시터(CS1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)보다 낮은 경우, 제1 제어 회로(CC1)는 제1 내부 스위치(SSW1)를 턴-온시킬 수 있다. 제1 제어 회로(CC1)의 스위칭 제어 동작에 의해 제1 노드(N1)의 전압(즉, 제1 입력 캐패시터(CIN1)의 충전 전압)은 제1 기준 전압(VR1)까지 상승할 수 있다.The first control circuit CC1 may control the first internal switch SSW1 in response to the comparison result from the first comparator COMP1 . For example, when the voltage of the first internal capacitor SC1 is higher than the first reference voltage VR1 , the first control circuit CC1 uses the first switch signal SS1 to control the first internal switch SSW1 . is turned off, and when the voltage of the first internal capacitor CS1 is lower than the first reference voltage VR1 , the first control circuit CC1 may turn on the first internal switch SSW1 . The voltage of the first node N1 (ie, the charging voltage of the first input capacitor CIN1 ) may increase to the first reference voltage VR1 by the switching control operation of the first control circuit CC1 .
상술된 바와 같이, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)는 입력된 제1 전력(PWR1)이 최대 전력으로써 공급될 수 있도록, 제1 입력 캐패시터(CIN1)의 충전 전압을 조절할 수 있다. 예시적으로, 도 3을 참조하여 설명된 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)는 예시적인 것이며, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)는 잘 알려진 다양한 알고리즘을 기반으로 구현될 수 있다. As described above, the first maximum power tracking circuit MPPT1 may adjust the charging voltage of the first input capacitor CIN1 so that the input first power PWR1 may be supplied as the maximum power. Exemplarily, the first maximum power tracking circuit MPPT1 described with reference to FIG. 3 is exemplary, and the first maximum power tracking circuit MPPT1 may be implemented based on various well-known algorithms.
도 4는 도 2의 전력 전송 회로를 상세하게 보여주는 도면이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 전력 전송 회로(111)는 전송 스위치 제어 회로(TSCC) 및 제1 내지 제N 전송 스위치들(TSW1~TSWn)을 포함한다.FIG. 4 is a diagram illustrating in detail the power transmission circuit of FIG. 2 . 2 and 4 , the
제1 내지 제N 전송 스위치들(TSW1~TSWn) 각각은 제1 내지 제N 노드들(N1~Nn)과 연결된다. 제1 내지 제N 전송 스위치들(TSW1~TSWn) 각각은 스위치 제어 회로(TSCC)의 제어에 따라 동작할 수 있다.Each of the first to Nth transfer switches TSW1 to TSWn is connected to the first to Nth nodes N1 to Nn. Each of the first to Nth transfer switches TSW1 to TSWn may operate under the control of the switch control circuit TSCC.
전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 내지 제N 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn)로부터 제1 내지 제N 기준 전압들(VR1~VRn)을 수신하고, 수신된 제1 내지 제N 기준 전압들(VR1~VRn) 및 제1 내지 제N 노드들(N1~Nn)의 전압들을 각각 비교하고, 비교 결과를 기반으로, 제1 내지 제N 전송 스위치들(TSW1~TSWn)을 제어하기 위한 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들(TSS1~TSSn)을 출력할 수 있다.The transmission switch control circuit TSCC receives the first to Nth reference voltages VR1 to VRn from the first to Nth maximum power tracking circuits MPPT1 to MPPTn, and the received first to Nth reference voltages. first to compare voltages of the VR1 to VRn and the first to Nth nodes N1 to Nn, respectively, and based on the comparison result, first to Nth transfer switches TSW1 to
예를 들어, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 먼저 도달할 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 입력 캐패시터(CIN1)에 저장된 전력이 출력 전력(PWR_out)으로써 출력되도록 제1 전송 스위치(TSW1)를 턴-온시킬 수 있다.For example, the voltage of the first node N1 may first reach the first reference voltage VR1. In this case, the transfer switch control circuit TSCC may turn on the first transfer switch TSW1 so that the power stored in the first input capacitor CIN1 is output as the output power PWR_out.
예시적으로, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태를 유지하는 동안, 다른 전송 스위치들(예를 들어, 제2 내지 제n 전송 스위치들(TSW2~TSWn))은 턴-오프 상태를 유지할 수 있다.Exemplarily, while the first transfer switch TSW1 maintains the turn-on state, other transfer switches (eg, the second to n-th transfer switches TSW2 to TSWn) are turned off. can keep
예시적으로, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 노드(N1)의 전력이 일정 레벨로 떨어진 경우,(예를 들어, 미리 정해진 최소 레벨로 떨어진 경우) 제1 전송 스위치(TSW1)를 턴-오프할 수 있다. 이후, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 대응하는 기준 전압에 도달한 노드와 대응되는 전송 스위치를 턴-온시킬 수 있다. For example, when the power of the first node N1 falls to a predetermined level (eg, when the power of the first node N1 falls to a predetermined minimum level), the transfer switch control circuit TSCC turns the first transfer switch TSW1 - can be off Thereafter, the transfer switch control circuit TSCC may turn on a node that has reached a corresponding reference voltage and a corresponding transfer switch.
좀 더 상세한 예로서, 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPTn) 각각은 제1 내지 제n 전력들(PWR1~PWRn)이 최대가 되도록 제1 내지 제n 노드들(N1~Nn)의 전압들을 제어할 것이다. 이 때, 전력 소스의 종류 또는 특성 및 제1 내지 제n 입력 캐패시터들(CIN1~CINn)의 용량에 따라, 제1 내지 제n 노드들(N1~Nn) 각각의 전압이 기준 전압이 도달하는 시간이 다를 수 있다.As a more detailed example, each of the first to n-th maximum power tracking circuits MPPT1 to MPPTn includes the first to n-th nodes N1 to Nn such that the first to n-th powers PWR1 to PWRn are maximum. ) will control the voltages. At this time, according to the type or characteristic of the power source and the capacity of the first to nth input capacitors CIN1 to CINn, the time at which the voltage of each of the first to nth nodes N1 to Nn reaches the reference voltage This can be different.
전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 내지 제N 노드들(N1~Nn)의 전압들 및 제1 내지 제N 기준 전압들(VR1~VRn) 각각에 대한 비교 결과를 기반으로 가장 먼저 기준 전압에 도달한 노드와 연결된 입력 캐패시터의 전력이 전력 변환기(120)로 출력될 수 있도록, 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들(TSS1~TSSn)을 제어할 수 있다.The transfer switch control circuit TSCC is the first to the reference voltage based on the comparison result for the voltages of the first to Nth nodes N1 to Nn and the first to Nth reference voltages VR1 to VRn, respectively. The first to nth transmission switching signals TSS1 to TSSn may be controlled so that the power of the input capacitor connected to the reached node may be output to the
이 때, 하나의 스위치가 턴-온된 경우, 나머지 스위치들은 턴-오프 상태를 유지할 것이다. 예를 들어, 제1 노드(N1)의 전압이 목표 전압(즉, 제1 기준 전압(VR1))에 먼저 도달할 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 '로직 하이'로 출력할 수 있다. 로직 하이의 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)에 응답하여, 제1 전송 스위치(TSW1)는 턴-온되고, 제1 입력 캐패시터(CIN1)에 저장된 전력은 제1 전송 스위치(TSW1)를 통해 전력 변환기(120)로 제공될 수 있다. 이 때, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태인 동안, 제2 노드(N2)의 전압이 제2 기준 전압(VR2)에 도달할 수 있다. 이 경우, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태이므로, 제2 전송 스위치(TSW2)는 턴-오프 상태를 유지할 것이다. 이 후, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-오프된 이후에, 제2 전송 스위치(TSW2)가 턴-온될 수 있다.At this time, when one switch is turned on, the other switches will maintain a turned-off state. For example, the voltage of the first node N1 may first reach the target voltage (ie, the first reference voltage VR1 ). In this case, the transfer switch control circuit TSCC may output the first transfer switching signal TSS1 as 'logic high'. In response to the first transmission switching signal TSS1 having a logic high, the first transmission switch TSW1 is turned on, and the power stored in the first input capacitor CIN1 is transferred to a power converter through the first transmission switch TSW1 (120) may be provided. At this time, while the first transfer switch TSW1 is in the turned-on state, the voltage of the second node N2 may reach the second reference voltage VR2 . In this case, since the first transfer switch TSW1 is in the turned-on state, the second transfer switch TSW2 will maintain the turn-off state. Thereafter, after the first transfer switch TSW1 is turned off, the second transfer switch TSW2 may be turned on.
예시적으로, 제1 노드(N1)의 전압이 최소 전압 이하로 떨어지는 경우, 또는 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온된 시점으로부터 소정의 시간(predetermined time)이 경과한 경우, 또는 다른 노드들 중 어느 하나의 노드가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우에 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-오프될 수 있다.Exemplarily, when the voltage of the first node N1 falls below the minimum voltage, or when a predetermined time has elapsed from the time when the first transfer switch TSW1 is turned on, or other nodes When any one node reaches a corresponding reference voltage, the first transfer switch TSW1 may be turned off.
예시적으로, 어느 하나의 스위치가 턴-온되는 동안 어느 하나의 스위치를 통해 제공되는 전력량은 대응하는 캐패시터에 충전되는 전력량보다 많을 수 있다. 즉, 대응하는 캐패시터에 충전되는 속도보다 전력이 전력 변환기(120)로 제공되는 속도가 빠를 수 있다.For example, while any one switch is turned on, the amount of power provided through any one switch may be greater than the amount of power charged in the corresponding capacitor. That is, the rate at which power is provided to the
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 별도의 최대 전력 추종 회로를 통해 복수의 전력들 각각을 수신하여 저장하고, 저장된 전력의 전압 레벨이 대응하는 기준 전압에 도달하는 순서를 기반으로 전력 변환기(120)로 제공할 수 있다. 따라서, 다중 입력 전력 시스템에서, 하나의 전력 변환기를 사용하여, 복수의 전력들에 대한 낭비 없이 복수의 전력들이 모두 사용될 수 있다. 따라서, 향상된 효율을 갖는 전력 시스템이 제공된다.As described above, the
도 5는 도 4의 전송 스위치 제어 회로를 예시적으로 보여주는 도면이다. 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 내지 제N 비교기들(CP1~CPn) 및 타임-인터리브 제어기(TIC)를 포함한다. 제1 내지 제N 비교기들(CP1~CPn) 각각은 제1 내지 제N 기준 전압들(VR1~VRn) 및 제1 내지 제N 노드들(N1~Nn)의 전압을 수신하고, 수신된 전압들을 비교하고, 비교 결과를 출력할 수 있다.FIG. 5 is a diagram exemplarily showing the transfer switch control circuit of FIG. 4 . The transmission switch control circuit TSCC includes first to Nth comparators CP1 to CPn and a time-interleave controller TIC. Each of the first to Nth comparators CP1 to CPn receives the first to Nth reference voltages VR1 to VRn and the voltages of the first to Nth nodes N1 to Nn, and converts the received voltages to Compare and output the comparison result.
타임-인터리브 제어기(TIC)는 제1 내지 제N 비교기들(CP1~CPn) 각각으로부터 비교 결과를 수신하고, 수신된 비교 결과를 기반으로 제1 내지 제N 전송 스위치 신호들(TSS1~TSSn)을 출력할 수 있다. 예시적으로, 타임-인터리브 제어기(TIC)는 앞서 설명된 본 발명의 실시 예에 따라 제1 내지 제N 전송 스위치 신호들(TSS1~TSSn)을 출력할 수 있다. The time-interleave controller (TIC) receives a comparison result from each of the first to Nth comparators CP1 to CPn, and generates the first to Nth transmission switch signals TSS1 to TSSn based on the received comparison result. can be printed out. For example, the time-interleave controller TIC may output the first to Nth transmission switch signals TSS1 to TSSn according to the embodiment of the present invention described above.
예시적으로, 제1 내지 제N 비교기들(CP1~CPn)은 히스테리시스 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 비교기(CP1)는 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)보다 높은 경우, 로직 하이의 신호를 출력할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 로직 하이의 신호를 출력한 이후에, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)보다 낮은 제1 최소 전압이 될 때, 로직 로우의 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제1 비교기(CP1)는 히스테리시스 특성을 가질 수 있다. 제2 내지 제N 비교기들(CP2~CPn) 또한, 제1 비교기(CP1)와 유사한 특징을 가질 수 있다.For example, the first to Nth comparators CP1 to CPn may have a hysteresis characteristic. For example, the first comparator CP1 may output a logic high signal when the voltage of the first node N1 is higher than the first reference voltage VR1 . After outputting the logic high signal, the first comparator CP1 outputs a logic low signal when the voltage of the first node N1 becomes a first minimum voltage lower than the first reference voltage VR1. can That is, the first comparator CP1 may have a hysteresis characteristic. The second to Nth comparators CP2 to CPn may also have similar characteristics to the first comparator CP1 .
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 별도의 최대 전력 추종 회로를 통해 복수의 전력들 각각을 수신하여 저장하고, 저장된 전력의 전압 레벨이 대응하는 기준 전압에 도달하는 순서를 기반으로 전력 변환기(120)로 제공할 수 있다. 따라서, 다중 입력 전력 시스템에서, 하나의 전력 변환기를 사용하여, 복수의 전력들에 대한 낭비 없이 복수의 전력들이 모두 사용될 수 있다. 따라서, 향상된 효율을 갖는 전력 시스템이 제공된다.As described above, the
도 6은 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 동작을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 예시적으로, 도면의 간결성을 위하여, 각 그래프들은 도식화된다. 즉, 도 6에 도시된 그래프는 도식적인 것이며, 실제 전압 또는 신호의 파형은 도 6에 도시된 것과 다를 수 있다. FIG. 6 is an exemplary graph for explaining the operation of the multi-input power manager of FIG. 2 . Illustratively, for the sake of brevity of the drawings, each graph is plotted. That is, the graph shown in FIG. 6 is schematic, and the waveform of an actual voltage or signal may be different from that shown in FIG. 6 .
도 6에 도시된 그래프들의 X축들은 시간을 가리키고, Y축들은 각각 제1 노드(N1)의 전압, 제2 노드(N2)의 전압, 제3 노드(N3)의 전압 및 제1 내지 제3 전송 스위칭 신호들(TSS1, TSS2, TSS3)의 레벨을 가리킨다.In the graphs shown in FIG. 6 , X axes indicate time, and Y axes indicate the voltage of the first node N1 , the voltage of the second node N2 , the voltage of the third node N3 , and the first to third nodes, respectively. It indicates the level of the transmission switching signals TSS1, TSS2, and TSS3.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 제1 내지 제3 최대 전력 추종 회로들(MPPT1~MPPT3)은 제1 내지 제3 전력들(PWR1~PWR3)이 최대가 되도록 제1 내지 제3 노드들(N1~N3)의 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)는 제1 전력(PWR1)을 수신하여, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)이 되도록 제1 입력 캐패시터(CIN1)를 충전할 수 있다. 마찬가지로, 제2 및 제3 최대 전력 추종 회로들(MPPT2, MPPT3)은 각각 제2 및 제3 전력들(PWR2, PWR3)을 수신하여, 제2 및 제3 노드들(N2, N3)의 전압들이 제2 및 제3 기준 전압들(VR2, VR2)이 되도록 제2 및 제3 입력 캐패시터들(CIN2, CIN3)를 충전할 수 있다. 예시적으로, 앞서 설명된 바와 같이, 제1 내지 제3 기준 전압들(VR1~VR3)은 전력 소스의 종류 또는 특성에 따라 서로 다른 값일 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 6 , the first to third maximum power tracking circuits MPPT1 to MPPT3 operate at the first to third nodes N1 such that the first to third powers PWR1 to PWR3 become maximum. The voltage of ~N3) can be controlled. For example, as shown in FIG. 3 , the first maximum power tracking circuit MPPT1 receives the first power PWR1 so that the voltage of the first node N1 becomes the first reference voltage VR1 . The first input capacitor CIN1 may be charged. Similarly, the second and third maximum power tracking circuits MPPT2 and MPPT3 receive the second and third powers PWR2 and PWR3, respectively, so that the voltages of the second and third nodes N2 and N3 are The second and third input capacitors CIN2 and CIN3 may be charged to become the second and third reference voltages VR2 and VR2 . Exemplarily, as described above, the first to third reference voltages VR1 to VR3 may have different values according to the type or characteristic of the power source.
제1 시점(t1)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달할 수 있다. 이 경우, 앞서 설명된 바와 같이, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 입력 캐패시터(C1)로부터 제1 전송 스위치(TSW1)를 통해 전력이 전력 변환기(120)로 제공될 수 있도록, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화할 수 있다. 활성화된 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)에 응답하여, 제1 전송 스위치(TSW1)는 턴-온되고, 턴-온된 제1 전송 스위치(TSW1)를 통해 제1 입력 캐패시터(C1)의 전력이 전력 변환기(120)로 제공될 수 있다.At a first time point t1 , the voltage of the first node N1 may reach the first reference voltage VR1 . In this case, as described above, the transmission switch control circuit TSCC performs the first transmission so that power can be provided from the first input capacitor C1 through the first transmission switch TSW1 to the
예시적으로, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태인 동안, 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)에 의해 제1 입력 캐패시터(CIN1)에 충전되는 전력량보다 제1 전송 스위치(TSW1)를 통해 전력 변환기(120)로 제공되는 전력량이 더 많을 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태인 동안, 제1 노드(N1)의 전압은 낮아질 수 있다.Exemplarily, while the first transfer switch TSW1 is in the turned-on state, the first transfer switch TSW1 is set higher than the amount of power charged in the first input capacitor CIN1 by the first maximum power tracking circuit MPPT1. The amount of power provided to the
제2 시점(t2)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 최소 전압(VM1)까지 낮아질 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 비활성화하고, 비활성화된 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)에 응답하여, 제1 전송 스위치(TSW1)는 턴-오프된다. 예시적으로, 제1 최소 전압(VM1)은 제1 최대 전력 추종 회로(MPPT1)에 의해 미리 정해진 전압일 수 있다.At the second time point t2 , the voltage of the first node N1 may be lowered to the first minimum voltage VM1 . In this case, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the first transmission switching signal TSS1 , and in response to the deactivated first transmission switching signal TSS1 , the first transmission switch TSW1 is turned off. For example, the first minimum voltage VM1 may be a voltage predetermined by the first maximum power tracking circuit MPPT1 .
예시적으로, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 내지 제n 전송 스위치들(TSW1~TSWn)이 서로 중복되어 턴-온되지 않도록 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들(TSS1~TSSn)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 시점(t1)으로부터 제2 시점(t2)까지의 시간 동안 제3 노드(N3)의 전압이 제3 기준 전압(VR3)에 도달할 수 있다. 제1 시점(t1)으로부터 제2 시점(t2)까지의 시간 동안 제1 전송 스위치(TSW1)가 턴-온 상태이므로, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제3 전송 스위치(TSW3)가 턴-오프 상태를 유지하도록 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 활성화하지 않을 수 있다.For example, the transmission switch control circuit TSCC controls the first to n-th transmission switching signals TSS1 to TSSn so that the first to n-th transmission switches TSW1 to TSWn do not overlap each other and are not turned on. can do. For example, as shown in FIG. 6 , the voltage of the third node N3 may reach the third reference voltage VR3 during a period from a first time point t1 to a second time point t2 . . Since the first transfer switch TSW1 is turned on during the time from the first time point t1 to the second time point t2, the transfer switch control circuit TSCC indicates that the third transfer switch TSW3 is turned off. The third transmission switching signal TSS3 may not be activated to maintain the state.
제2 시점(t2)에서, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 턴-오프되었으므로, 제3 전송 스위치(TSW3)가 턴-온되도록 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 활성화할 수 있다. 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)는 제2 시점(t2)으로부터 제3 시점(t3)까지 활성화될 수 있다. 앞서 설명된 바와 유사하게, 제3 시점(t3)에서, 제3 노드(N3)의 전압은 제3 최소 전압(VM3)까지 낮아지고, 이에 응답하여, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 비활성화할 수 있다. 예시적으로, 제3 최소 전압(VM3)은 제3 최대 전력 추종 회로(MPPT3)에 의해 미리 정해진 전압일 수 있다.At the second time point t2 , since the first transmission switching signal TSS1 is turned off in the transmission switch control circuit TSCC, the third transmission switching signal TSS3 is turned on so that the third transmission switch TSW3 is turned on. can be activated. The third transmission switching signal TSS3 may be activated from the second time point t2 to the third time point t3 . Similarly as described above, at the third time point t3, the voltage of the third node N3 is lowered to the third minimum voltage VM3, and in response thereto, the transmission switch control circuit TSCC transmits the third transmission The switching signal TSS3 may be inactivated. For example, the third minimum voltage VM3 may be a voltage predetermined by the third maximum power tracking circuit MPPT3 .
이 후의 동작들은 앞서 설명된 바와 유사하게 동작한다. 예를 들어, 제2 시점(t2)으로부터 제3 시점(t3)까지의 시간 동안 제1 노드(N1)가 제1 기준 전압(VR1)에 도달할 수 있다. 이 구간에서 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 활성화 상태이므로, 제3 시점(t3)에서, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 비활성화되고, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 활성화된다.Subsequent operations operate similarly to those described above. For example, the first node N1 may reach the first reference voltage VR1 from the second time point t2 to the third time point t3 . Since the third transmission switching signal TSS3 is activated in this period, at a third time point t3 , the third transmission switching signal TSS3 is deactivated and the first transmission switching signal TSS1 is activated.
제1 전송 스위칭 신호(TSS1)는 제3 시점(t3)으로부터 제4 시점(t4)까지 활성화 상태를 유지한다. 이 구간에서, 제2 노드(N2)의 전압이 제2 기준 전압(VR2)에 도달할 수 있고, 제3 노드(N3)의 전압이 제3 기준 전압(VR3)에 도달할 수 있다. 제4 시점(t4)에서, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 비활성화하고, 먼저 대응하는 기준 전압에 도달한 노드(즉, 제2 노드(N2))와 대응되는 스위칭 신호(즉, 제2 전송 스위칭 신호(TSS2))를 활성화할 것이다.The first transmission switching signal TSS1 maintains an activated state from the third time point t3 to the fourth time point t4 . During this period, the voltage of the second node N2 may reach the second reference voltage VR2 , and the voltage of the third node N3 may reach the third reference voltage VR3 . At a fourth time point t4 , the transfer switch control circuit TSCC deactivates the first transfer switching signal TSS1 and first corresponds to a node (ie, the second node N2 ) that has reached the corresponding reference voltage. The switching signal (ie, the second transmission switching signal TSS2) will be activated.
앞서 설명된 바와 유사하게, 제4 시점(t4)으로부터 제5 시점(t5)까지의 시간동안 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)가 활성화되고, 제5 시점(t5)으로부터 제6 시점(t6)까지의 시간동안 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 활성화되고, 제6 시점(t6)으로부터 제7 시점(t7)까지의 시간동안 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 활성화되고, 제7 시점(t7)으로부터 제8 시점(t8)까지의 시간동안 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)가 활성화된다.Similarly as described above, the second transmission switching signal TSS2 is activated for a time from the fourth time point t4 to the fifth time point t5, and from the fifth time point t5 to the sixth time point t6. The third transmission switching signal TSS3 is activated during the time of , the first transmission switching signal TSS1 is activated during the time from the sixth time point t6 to the seventh time point t7, and the seventh time point t7 The second transmission switching signal TSS2 is activated for a time from to the eighth time point t8.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 복수의 최대 전력 추종 회로들을 통해 복수의 전력 소스들로부터 복수의 전력들을 수신하고, 각 전력을 저장하는 캐패시터의 전압이 기준 전압에 도달하는 순서를 기반으로, 출력 전력을 출력할 수 있다. 따라서, 전력에 대한 낭비 없이 복수의 전력들을 사용할 수 있으므로, 향상된 효율을 갖는 다중 입력 전력 시스템이 제공된다.As described above, the
도 7은 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 도 7에 도시된 실시 예는 도 6에 도시된 실시 예와 달리, 미리 정해진 시간 동안 스위치를 턴-온하는 실시 예이다.7 is a graph for explaining another embodiment of the multi-input power manager of FIG. 2 . For concise description, detailed descriptions of the above-described components are omitted. The embodiment shown in FIG. 7 is an embodiment in which the switch is turned on for a predetermined time, unlike the embodiment shown in FIG. 6 .
예를 들어, 도 2 내지 도 7을 참조하면, 제11 시점(t11)에, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달할 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다. 이 때, 도 6의 실시 예와 달리, 도 7의 실시 예에서는 미리 정해진 시간 동안 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다. 즉, 도 6의 실시 예에서는 노드 전압이 최소 전압에 도달하는 경우 활성화된 스위칭 신호를 비활성화하는 반면에, 도 7의 실시 예에서는 미리 정해진 시간동안 스위칭 신호를 활성화한다.For example, referring to FIGS. 2 to 7 , at an eleventh time point t11 , the voltage of the first node N1 may reach the first reference voltage VR1 . In this case, the transfer switch control circuit TSCC activates the first transfer switching signal TSS1. At this time, unlike the embodiment of FIG. 6 , in the embodiment of FIG. 7 , the first transmission switching signal TSS1 is activated for a predetermined time. That is, in the embodiment of FIG. 6 , when the node voltage reaches the minimum voltage, the activated switching signal is deactivated, whereas in the embodiment of FIG. 7 , the switching signal is activated for a predetermined time.
제3 노드(N3)의 전압은 제11 시점(t11)으로부터 제12 시점(t12)까지의 시간 사이에 제3 기준 전압(VR3)에 도달할 수 있다. 앞서 설명된 바와 유사하게, 제12 시점(t12)에서, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 비활성화되고, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 활성화된다. 마찬가지로, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)는 제12 시점(t12)으로부터 제13 시점(t13)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 활성화된다.The voltage of the third node N3 may reach the third reference voltage VR3 between the eleventh time point t11 and the twelfth time point t12 . Similar to the above description, at a twelfth time point t12 , the first transmission switching signal TSS1 is deactivated and the third transmission switching signal TSS3 is activated. Similarly, the third transmission switching signal TSS3 is activated for a time (ie, a predetermined time) from the twelfth time point t12 to the thirteenth time point t13 .
이 후, 동작은 앞서 설명된 바와 유사하게 수행된다. 예를 들어, 제13 시점(t13)으로부터 제14 시점(t14)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 활성화되고, 제14 시점(t14)으로부터 제15 시점(t15)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 활성화되고, 제15 시점(t15)으로부터 제16 시점(t16)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)가 활성화되고, 제16 시점(t16)으로부터 제17 시점(t17)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 활성화되고, 제17 시점(t17)으로부터 제18 시점(t18)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)가 활성화되고, 제18 시점(t18)으로부터 제19 시점(t19)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)가 활성화되고, 제19 시점(t19)으로부터 제20 시점(t20)까지의 시간(즉, 미리 정해진 시간)동안 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)가 활성화된다.Thereafter, the operation is performed similarly to that described above. For example, the first transmission switching signal TSS1 is activated for a time (ie, a predetermined time) from a thirteenth time point t13 to a fourteenth time point t14, and a fifteenth time point from the fourteenth time point t14 The third transmission switching signal TSS3 is activated for a time up to t15 (ie, a predetermined time), and for a time (ie, a predetermined time) from the fifteenth time point t15 to the sixteenth time point t16. The second transmission switching signal TSS2 is activated, the first transmission switching signal TSS1 is activated for a time from the 16th time point t16 to the 17th time point t17 (ie, a predetermined time), and the 17th time point t16 is activated. The third transmission switching signal TSS3 is activated for a time (ie, a predetermined time) from the time point t17 to the 18th time point t18, and the time from the 18th time point t18 to the 19th time point t19 (that is, the first transmission switching signal TSS1 is activated for (ie, a predetermined time), and for a time (ie, a predetermined time) from the 19th time point t19 to the 20th time point t20 (ie, a predetermined time) TSS2) is activated.
상술된 바와 같이, 도 4에 도시된 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 복수의 최대 전력 추종 회로들을 통해 복수의 전력 소스들로부터 복수의 전력들을 수신하고, 각 전력을 저장하는 캐패시터의 전압이 기준 전압에 도달하는 순서를 기반으로, 출력 전력을 출력할 수 있다. 이 때, 다중 입력 전력 관리기(110)는 미리 정해진 시간동안 하나의 전력을 출력 전력으로써 출력할 수 있다. 따라서, 전력에 대한 낭비 없이 복수의 전력들을 사용할 수 있으므로, 향상된 효율을 갖는 다중 입력 전력 시스템이 제공된다.As described above, according to the embodiment shown in FIG. 4 , the
도 8는 도 2의 다중 입력 전력 관리기의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 도 8에 도시된 실시 예는 도 6 및 도 7에 도시된 실시 예들과 달리, 복수의 노드들 중 어느 하나의 노드가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우, 어느 하나의 노드와 대응되는 스위칭 신호를 활성화하는 실시 예이다.FIG. 8 is a graph for explaining another embodiment of the multi-input power manager of FIG. 2 . For concise description, detailed descriptions of the above-described components are omitted. Unlike the embodiments shown in FIGS. 6 and 7 , in the embodiment shown in FIG. 8 , when any one of a plurality of nodes reaches a corresponding reference voltage, a switching signal corresponding to any one node is provided. This is an example to activate.
예를 들어, 도 2 내지 도 8을 참조하면, 제31 시점(t31)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달할 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다. 이후 제32 시점(t32)에서, 제3 노드(N3)의 전압이 제3 기준 전압(VR3)에 도달할 수 있다. 이 경우, 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 바와 달리, 미리 정해진 시간 또는 최소 전압과 무관하게, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 비활성화하고, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 활성화한다. 제33 시점(t33)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 비활성화하고, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다. 이 후 동작은 유사하게 진행된다.For example, referring to FIGS. 2 to 8 , at a 31 st time point t31 , the voltage of the first node N1 may reach the first reference voltage VR1 . In this case, the transfer switch control circuit TSCC activates the first transfer switching signal TSS1. Thereafter, at a 32nd time point t32 , the voltage of the third node N3 may reach the third reference voltage VR3 . In this case, unlike described with reference to FIGS. 6 and 7 , the transfer switch control circuit TSCC deactivates the first transfer switching signal TSS1 irrespective of a predetermined time or the minimum voltage, and performs the third transfer switching Activate the signal TSS3. At the 33rd time point t33, the voltage of the first node N1 reaches the first reference voltage VR1, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the third transmission switching signal TSS3, The first transmission switching signal TSS1 is activated. After this, the operation proceeds in a similar manner.
예를 들어, 제34 시점(t34)에서, 제3 노드(N3)의 전압이 제3 기준 전압(VR3)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 비활성화하고, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 활성화한다. 제35 시점(t35)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 비활성화하고, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다. 제36 시점(t36)에서, 제2 노드(N2)의 전압이 제2 기준 전압(VR2)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제 전송 스위칭 신호(TSS1)를 비활성화하고, 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)를 활성화한다. 제37 시점(t37)에서, 제3 노드(N3)의 전압이 제3 기준 전압(VR3)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제2 전송 스위칭 신호(TSS2)를 비활성화하고, 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 활성화한다. 제38 시점(t38)에서, 제1 노드(N1)의 전압이 제1 기준 전압(VR1)에 도달하고, 이에 따라 전송 스위치 제어 회로(TSCC)는 제3 전송 스위칭 신호(TSS3)를 비활성화하고, 제1 전송 스위칭 신호(TSS1)를 활성화한다.For example, at the 34th time point t34, the voltage of the third node N3 reaches the third reference voltage VR3, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC transmits the first transmission switching signal TSS1. inactivates and activates the third transmission switching signal TSS3. At the 35th time point t35, the voltage of the first node N1 reaches the first reference voltage VR1, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the third transmission switching signal TSS3, The first transmission switching signal TSS1 is activated. At the 36th time point t36, the voltage of the second node N2 reaches the second reference voltage VR2, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the second transmission switching signal TSS1, 2 Activate the transmission switching signal TSS2. At the 37th time point t37, the voltage of the third node N3 reaches the third reference voltage VR3, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the second transmission switching signal TSS2, The third transmission switching signal TSS3 is activated. At the 38th time point t38, the voltage of the first node N1 reaches the first reference voltage VR1, and accordingly, the transmission switch control circuit TSCC deactivates the third transmission switching signal TSS3, The first transmission switching signal TSS1 is activated.
상술된 바와 같이, 도 5의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 다중 입력 전력 관리기(110)는 복수의 최대 전력 추종 회로들을 통해 복수의 전력 소스들로부터 복수의 전력들을 수신하고, 각 전력을 저장하는 캐패시터의 전압이 기준 전압에 도달하는 순서를 기반으로, 출력 전력을 출력할 수 있다. 따라서, 전력에 대한 낭비 없이 복수의 전력들을 사용할 수 있으므로, 향상된 효율을 갖는 다중 입력 전력 시스템이 제공된다.As described above, according to the embodiment of FIG. 5 , the
예시적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 설명하기 위한 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6 내지 도 8에 도시된 그래프들은 도식화된 그래프들이며, 실제 전원 소스, 전력 환경, 시스템 구성에 따라, 그래프의 기울기, 형태, 파형 등은 다양하게 변형될 수 있다. Illustratively, the embodiments described with reference to FIGS. 6 to 8 are exemplary for clearly explaining the technical spirit of the present invention, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto. The graphs shown in FIGS. 6 to 8 are schematic graphs, and the slope, shape, and waveform of the graph may be variously modified according to an actual power source, power environment, and system configuration.
도 9는 도 1의 전력 변환기를 예시적으로 보여주는 회로도이다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 전력 변환기(120)는 인덕터(L), 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 제어 회로(121)를 포함할 수 있다.FIG. 9 is a circuit diagram exemplarily showing the power converter of FIG. 1 . 1 and 9 , the
인덕터(L)의 일단은 다중 입력 전력 관리기(110)로부터 출력 전력(PWR_out)을 수신하고, 타단은 제2 노드(N2)와 연결된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 일단은 제2 노드(N2)와 연결되고, 타단은 접지 단자와 연결되고, 게이트 전극은 제어 회로(121)로부터 제어 신호를 수신한다. 제2 트랜지스터(TR2)의 일단은 제2 노드(N2)와 연결되고, 타단은 전력 저장소(130)와 연결되고, 게이트 단자는 제어 회로(121)로부터 제어 신호를 수신한다. One end of the inductor L receives the output power PWR_out from the
전력 변환기(120)는 벅-컨버터와 같은 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(121)는 제1 트랜지스터(TR1)를 턴-온시킬 수 있다. 이 때, 제2 트랜지스터(TR2)는 턴-오프 상태이다. 제1 트랜지스터(TR1)가 턴-온된 경우, 다중 입력 전력 관리기(110)로부터의 출력 전력(PWR_out)은 인덕터(L)에 축적될 수 있다. 소정의 시간이 경과한 이후에, 제어 회로(121)는 제1 트랜지스터(TR1)를 턴-오프시키고, 제2 트랜지스터(TR2)를 턴-온 시킬 수 있다. 이 때, 인덕터(L)에 저장된 전력은 제2 트랜지스터(TR2)를 통해 변환 전력(PWR_con)으로써 전력 저장소(130)로 제공된다. The
예시적으로, 제2 노드(N2) 및 전력 저장소(130) 사이에 제2 트랜지스터(TR2) 대신 다이오드(D)가 연결될 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(TR1)가 턴-오프될 때, 인덕터(L)에 저장된 전력에 의해 제2 노드(N2) 전압이 상승하고, 이로 인하여, 다이오드(D)가 턴-온된다. 이 때, 인덕터(L)에 저장된 전력은 다이오드(D)를 통해 전력 저장소(130)로 제공될 수 있다.For example, the diode D may be connected between the second node N2 and the
예시적으로, 제어 회로(121)는 도 2에 도시된 전력 전송 회로(111)에 포함될 수 있다.For example, the
예시적으로, 도 9에 도시된 전력 변환기(120)는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 9에 도시된 전력 변환기(120)는 벅-컨버터(buck-converter)의 구조를 가지나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 전력 변환기(120)는 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, DC 쵸퍼 등과 같은 다양한 컨버터들을 포함할 수 있다.Illustratively, the
예시적으로, 다중 입력 전력 관리기(110) 및 전력 변환기(120)는 별도의 블록으로 도시되었으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다중 입력 전력 관리기(110) 및 전력 변환기(120)는 하나의 장치, 하나의 모듈, 또는 하나의 패키지로 구현될 수 있다.Illustratively, the
예시적으로, 도 3의 제1 제어 회로(CC1)(또는 다른 최대 전력 추종 회로들에 포함된 제어 회로들), 도 4의 전송 스위치 제어 회로(TSCC), 또는 도 5의 타임-인터리브 제어기(TIC)는 하나의 제어 로직 회로 또는 하나의 제어 로직 모듈로써 구현될 수 있다. Illustratively, the first control circuit CC1 of FIG. 3 (or control circuits included in other maximum power following circuits), the transfer switch control circuit TSCC of FIG. 4 , or the time-interleave controller of FIG. 5 TIC) may be implemented as one control logic circuit or one control logic module.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 타임 인터리빙 방식을 사용하여 복수의 전력 소스들로부터의 전력을 전력 저장소로 제공함으로써, 전력의 낭비 없이 효율적으로 복수의 전력 소스들로부터의 전력을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 컨버터만 사용되기 때문에, 전력 하베스팅 시스템의 소형화가 가능하다.As described above, according to an embodiment of the present invention, power from a plurality of power sources can be efficiently used without wasting power by providing power from a plurality of power sources to the power storage using a time interleaving method. can In addition, according to an embodiment of the present invention, since only one converter is used, it is possible to miniaturize the power harvesting system.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예들에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents of the present invention.
100: 다중 입력 전력 관리 시스템
101~10n: 제1 내지 제N 전력 소스들
110: 다중 입력 전력 관리기
MPPT1~MPPTn: 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들
COMP1~COMPn: 제1 내지 제n 비교기들
TSW1~TSWn: 제1 내지 제n 전송 스위치들
TSCC: 전송 스위치 제어 회로100: multi-input power management system
101 to 10n: first to Nth power sources
110: multi-input power manager
MPPT1 to MPPTn: first to nth maximum power following circuits
COMP1 to COMPn: first to nth comparators
TSW1 to TSWn: first to n-th transfer switches
TSCC: Transfer Switch Control Circuit
Claims (15)
상기 제1 내지 제n 최대 전력 추종 회로들 각각의 제어에 따라 상기 제1 내지 제n 전력들 각각을 저장하도록 구성되고, 상기 제1 내지 제n 노드들 각각과 연결되는 제1 내지 제n 입력 캐패시터들;
상기 제1 내지 제n 노드들 각각과 연결되고, 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들에 응답하여, 상기 제1 내지 제n 입력 캐패시터들 각각에 저장된 전력을 출력 전력으로써 출력하도록 구성되는 제1 내지 제n 전송 스위치들; 및
상기 제1 내지 제n 기준 전압들 각각 및 상기 제1 내지 제n 노드들 각각의 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라, 상기 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 생성하되, 상기 제1 노드의 제1 기준 전압에 도달한 경우, 상기 제1 노드와 연결된 상기 제1 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하는 전송 스위치 제어 회로를 포함하는 다중 입력 전력 관리기.Receive each of the first to n-th (where n is a natural number greater than 1) powers from the outside, and apply voltages of the first to n-th nodes based on the first to n-th powers, respectively first to nth maximum power tracking circuits controlling the voltages;
1st to nth input capacitors configured to store each of the first to nth powers according to the control of each of the first to nth maximum power tracking circuits, respectively, and connected to each of the first to nth nodes field;
first to nth nodes connected to each of the first to nth nodes and configured to output power stored in each of the first to nth input capacitors as output power in response to the first to nth transmission switching signals n-th transfer switches; and
Comparing each of the first to nth reference voltages and voltages of the first to nth nodes, and generating the first to nth transmission switching signals according to the comparison result, and a transfer switch control circuit activating the first transfer switching signal to turn on the first transfer switch connected to the first node when a first reference voltage is reached.
상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호가 활성화된 경우, 상기 제2 내지 제n 전송 스위치들이 턴-오프되도록 상기 제2 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 비활성화하는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
The transfer switch control circuit is configured to deactivate the second to n-th transfer switching signals so that the second to n-th transfer switches are turned off when the first transfer switching signal is activated.
상기 턴-온된 제1 전송 스위치와 연결된 상기 제1 노드의 전압이 제1 최소 전압에 도달한 경우, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위치가 턴-오프되도록 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화하는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
When the voltage of the first node connected to the turned-on first transfer switch reaches a first minimum voltage, the transfer switch control circuit deactivates the first transfer switching signal so that the first transfer switch is turned off multi-input power manager.
상기 제1 전송 스위치가 턴-오프된 이후에, 상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제2 내지 제n 노드들 중 대응하는 기준 전압에 도달한 전압을 갖는 노드와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 생성하는 다중 입력 전력 관리기.4. The method of claim 3,
After the first transfer switch is turned off, the transfer switch control circuit is configured such that a transfer switch connected to a node having a voltage reaching a corresponding reference voltage among the second to n-th nodes is turned on. A multi-input power manager that generates 1 through n th transmit switching signals.
상기 제1 최대 전력 추종 회로는
상기 제1 전력을 수신하고, 상기 수신된 제1 전력을 기반으로 상기 제1 기준 전압을 결정하는 제1 전압 비율 제어기;
상기 제1 전압 비율 제어기의 제어에 따라 상기 제1 전력을 충전하도록 구성되는 제1 내부 캐패시터;
상기 제1 내부 캐패시터 및 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제1 스위치;
상기 제1 기준 전압 및 상기 제1 내부 캐패시터의 전압을 비교하도록 구성되는 제1 비교기; 및
상기 제1 비교기의 비교 결과를 기반으로 상기 제1 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 제어 회로를 포함하는 다중 입력 전력 관리기. The method of claim 1,
The first maximum power tracking circuit is
a first voltage ratio controller that receives the first power and determines the first reference voltage based on the received first power;
a first internal capacitor configured to charge the first power under control of the first voltage ratio controller;
a first switch connected between the first internal capacitor and the first node;
a first comparator configured to compare the first reference voltage and a voltage of the first internal capacitor; and
and a first control circuit configured to control the first switch based on a comparison result of the first comparator.
상기 제1 내지 제n 기준 전압들 각각은 서로 다른 것을 특징으로 하는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
The multi-input power manager, characterized in that each of the first to nth reference voltages are different from each other.
상기 제1 내지 제n 전력들 중 적어도 둘 이상은 동일한 전력 소스로부터 제공되는 전력이고, 상기 제1 내지 제n 기준 전압들 중 적어도 둘 이상은 서로 동일한 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
At least two of the first to n-th powers are power provided from the same power source, and at least two of the first to n-th reference voltages are the same as each other.
상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하고, 소정의 시간의 경과한 이후에, 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화하는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
The transmission switch control circuit activates the first transmission switching signal, and after a predetermined time elapses, the multi-input power manager disables the first transmission switching signal.
상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 활성화하고, 상기 제2 내지 제n 노드 중 어느 하나가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우, 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화하는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
The transmission switch control circuit activates the first transmission switching signal, and when any one of the second to n-th nodes reaches a corresponding reference voltage, the multi-input power manager disables the first transmission switching signal.
상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 전송 스위칭 신호를 비활성화한 이 후에, 상기 어느 하나의 노드와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록, 상기 제1 내지 제n 전송 스위칭 신호들을 생성하는 다중 입력 전력 관리기.10. The method of claim 9,
The transmission switch control circuit generates the first to n-th transmission switching signals so that the transmission switch connected to the one node is turned on after the first transmission switching signal is deactivated.
상기 제1 내지 제n 기준 전압들 각각은 상기 제1 내지 제n 전력들 각각이 최대 전력이 되는 전압을 가리키는 다중 입력 전력 관리기.The method of claim 1,
Each of the first to nth reference voltages indicates a voltage at which each of the first to nth powers becomes a maximum power.
상기 제1 최대 전력 추종 회로의 제어에 따라 상기 제1 전력을 저장하는 제1 입력 캐패시터;
제1 전송 스위칭 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제1 입력 캐패시터 및 출력 노드 사이에 연결된 제1 전송 스위치;
제2 전력을 수신하여 상기 제2 전력의 최대 전력을 추종하는 제2 최대 전력 추종 회로;
상기 제2 최대 전력 추종 회로의 제어에 따라 상기 제2 전력을 저장하는 제2 입력 캐패시터;
제2 전송 스위칭 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제2 입력 캐패시터 및 상기 출력 노드 사이에 연결된 제2 전송 스위치; 및
상기 제1 최대 전력 추종 회로로부터의 제1 기준 전압 및 상기 제1 입력 캐패시터의 전압의 비교 결과 및 상기 제2 최대 전력 추종 회로로부터의 제2 기준 전압 및 상기 제2 입력 캐패시터의 전압의 비교 결과를 기반으로 상기 제1 및 제2 전송 스위칭 신호들을 생성하는 전송 스위치 제어 회로를 포함하되,
상기 전송 스위치 제어 회로는 상기 제1 및 제2 입력 캐패시터들의 전압들 중 어느 하나가 대응하는 기준 전압에 도달한 경우, 상기 어느 하나의 입력 캐패시터와 연결된 전송 스위치가 턴-온되도록 상기 제1 및 제2 전송 스위칭 신호를 활성화하는 다중 입력 전력 관리기.a first maximum power tracking circuit for receiving the first power and following the maximum power of the first power;
a first input capacitor configured to store the first power according to the control of the first maximum power tracking circuit;
a first transfer switch operative in response to a first transfer switching signal and coupled between the first input capacitor and an output node;
a second maximum power tracking circuit that receives the second power and follows the maximum power of the second power;
a second input capacitor configured to store the second power according to the control of the second maximum power tracking circuit;
a second transfer switch operative in response to a second transmit switching signal and coupled between the second input capacitor and the output node; and
A comparison result of a first reference voltage from the first maximum power tracking circuit and a voltage of the first input capacitor and a comparison result of a second reference voltage from the second maximum power tracking circuit and a voltage of the second input capacitor a transmission switch control circuit generating the first and second transmission switching signals based on the
The transfer switch control circuit is configured such that, when any one of the voltages of the first and second input capacitors reaches a corresponding reference voltage, the transfer switch connected to the one input capacitor is turned on so that the first and second input capacitors are turned on. 2 Multi-input power manager enabling transmit switching signals.
상기 제1 및 제2 기준 전압들은 서로 다른 것을 특징으로 하는 다중 입력 전력 관리기.13. The method of claim 12,
and the first and second reference voltages are different from each other.
상기 제1 최대 전력 추종 회로는,
상기 제1 전력을 수신하고, 수신된 제1 전력이 최대 전력이 되는 상기 제1 기준 전압을 결정하는 제1 전압 비율 제어기;
상기 제1 전압 비율 제어기로부터의 전력을 충전하는 제1 내부 캐패시터;
상기 제1 내부 캐패시터 및 상기 제1 입력 캐패시터 사이에 연결된 제1 스위치;
상기 제1 기준 전압 및 상기 제1 내부 캐패시터의 전압을 비교하는 제1 비교기; 및
상기 제1 비교기의 결과를 기반으로 상기 제1 스위치를 제어하는 제1 제어 회로를 포함하는 다중 입력 전력 관리기.13. The method of claim 12,
The first maximum power tracking circuit,
a first voltage ratio controller that receives the first power and determines the first reference voltage at which the received first power is a maximum power;
a first internal capacitor charging power from the first voltage ratio controller;
a first switch coupled between the first internal capacitor and the first input capacitor;
a first comparator comparing the first reference voltage and the voltage of the first internal capacitor; and
and a first control circuit for controlling the first switch based on a result of the first comparator.
상기 제2 최대 전력 추종 회로는,
상기 제2 전력을 수신하고, 수신된 제2 전력이 최대 전력이 되는 상기 제2 기준 전압을 결정하는 제2 전압 비율 제어기;
상기 제2 전압 비율 제어기로부터의 전력을 충전하는 제2 내부 캐패시터;
상기 제2 내부 캐패시터 및 상기 제2 입력 캐패시터 사이에 연결된 제2 스위치;
상기 제2 기준 전압 및 상기 제2 내부 캐패시터의 전압을 비교하는 제2 비교기; 및
상기 제2 비교기의 결과를 기반으로 상기 제2 스위치를 제어하는 제2 제어 회로를 포함하는 다중 입력 전력 관리기.
15. The method of claim 14,
The second maximum power tracking circuit,
a second voltage ratio controller that receives the second power and determines the second reference voltage at which the received second power becomes a maximum power;
a second internal capacitor charging power from the second voltage ratio controller;
a second switch coupled between the second internal capacitor and the second input capacitor;
a second comparator comparing the second reference voltage and the voltage of the second internal capacitor; and
and a second control circuit for controlling the second switch based on a result of the second comparator.
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