KR102315230B1 - Usb c형 커넥터를 구비하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다른 전자 장치에 결합될 수 있는 전자 장치에 있어서, 제어 유닛, 스위칭 유닛 및 충전 변환 유닛을 포함하는 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치를 개시한다. 제어 유닛은 전자 장치와 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 따라 제1 제어신호를 출력하며, 제1 제어신호의 상태는 다른 전자 장치로부터 전자 장치로 전력을 공급하는지를 결정한다. 스위칭 유닛은 제어 유닛에 결합되고, 다른 전자 장치로부터 출력한 송전 전압을 전송받으며, 제1 제어신호의 상태에 따라 송전 전압 출력 여부를 결정한다. 충전 변환 유닛은 스위칭 유닛과 결합되고, 송전 전압을 목표 전압으로 변환시켜 전자 장치에 공급한다.

Description

USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE WITH USB Type-C CONNECTOR}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 특히 USB C형(USB Type-C) 커넥터(Connector)를 구비하는 전자 장치에 관한 것이다.
USB(Universal Serial Bus, USB) 인터페이스가 핫 스와핑 특성을 가지고 있고 안정적으로 전력을 출력할 수 있기 때문에, 스마트 휴대기기, MP3 워크맨, 셋톱박스 등과 같은 저전력을 요구하는 많은 전자 장치는 모두 직접 USB 커넥터를 통해 전력을 전송하고 전통적인 전원 잭(DC-Jack)을 생략하였다.
최근, USB 개발 조직에서는 USB 3.1 규격에 대해 신규 USB Type-C 커넥션 인터페이스를 개발하였고, 또한 USB Type-C 커넥션 인터페이스를 통해 태블릿, 노트북 내지 모니터 등과 같은 고전력을 요구하는 전자 장치에 충분한 전력을 제공하기 위해, 차세대 USB 전력 전송 규격(USB Power Delivery, USB PD)을 개발하여 고전력을 요구하는 전자 장치에 적용되도록 하였다.
USB PD 규격을 지원하는 전통적인 전자 장치는 5V 또는 20V 등과 같은 특정 전압을 지원할 수 있으나, 향후 전자 장치의 종류, 유형이 갈수록 많아짐에 따라, 특정 전압만 입력할 수 있는 전자 장치는 미래의 사용 요구에 부합하지 않는 것이 분명하다.
이를 감안하여, 본 발명은 종래의 전자 장치에 비해, 전압 변경 범위 내의 임의의 전압값이 입력될 수 있고 일부 특정 전압에 한정되지 않아 적용성 및 가용성이 높고, 미래의 사용 요구에 부합하는 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치에 따르면, USB C형 커넥터를 구비하는 다른 전자 장치에 결합될 수 있다. 전자 장치는 제어 유닛, 스위칭 유닛 및 충전 변환 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 전자 장치와 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹(handshaking) 결과에 따라 제1 제어신호를 출력하며, 제1 제어신호의 상태는 다른 전자 장치로부터 전자 장치로 전력을 공급하는지를 결정한다. 스위칭 유닛은 제어 유닛에 결합되고, 다른 전자 장치로부터 출력한 송전 전압을 전송받으며, 제1 제어신호의 상태에 따라 송전 전압 출력 여부를 결정하고, 제1 제어신호가 스위칭 유닛을 활성화시키는 상태일 때 송전 전압을 출력한다. 충전 변환 유닛은 스위칭 유닛에 결합되고, 송전 전압을 목표 전압으로 변환시켜 전자 장치에 공급한다.
일 실시예에서, 제어 유닛은 다른 전자 장치로부터 출력한 전력 전송 패킷(Power Delivery)을 전송받아 전력 공급 핸드셰이킹 결과를 결정한다.
일 실시예에서, 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 다른 전자 장치로부터 전력을 공급할 수 없다는 정보를 획득하게 되면, 제어 유닛으로부터 출력한 제1 제어신호는 스위칭 유닛을 비활성화시켜 스위칭 유닛이 송전 전압을 충전 변환 유닛에 출력할 수 없도록 하는 상태이다.
일 실시예에서, 전자 장치는 시스템 전원 유닛 및 스위칭 선택 유닛을 더 포함하며, 시스템 전원 유닛은 충전 변환 유닛에 결합되고, 다른 전자 장치로부터 전자 장치로 전력을 공급할 때, 목표 전압이 시스템 전원 유닛에 전송하게 된다. 스위칭 선택 유닛은 충전 변환 유닛 및 제어 유닛에 결합되고, 제어 유닛은 전자 장치와 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 따라 제2 제어신호를 더 출력하며, 제2 제어신호의 상태는 전자 장치로부터 다른 전자 장치로 전력을 공급하는지를 결정하고, 시스템 전원 유닛은 제1 전압을 제공하며, 충전 변환 유닛은 제1 전압을 스위칭 선택 유닛에 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 선택 유닛의 내전압은 송전 전압보다 크거나 같다.
일 실시예에서, 시스템 전원 유닛은 스위칭 선택 유닛에 제2 전압을 제공할 수 있고, 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 다른 전자 장치가 수전할 수 있다는 정보를 획득하게 되면, 제어 유닛으로부터 출력한 제2 제어신호는 스위칭 선택 유닛을 활성화시켜 스위칭 선택 유닛이 제2 제어신호에 따라 제1 전압 또는 제2 전압을 출력하여 다른 전자 장치에 공급하도록 하는 상태이다.
일 실시예에서, 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 다른 전자 장치가 수전할 수 없다는 정보를 획득하게 되면, 제어 유닛으로부터 출력한 제2 제어신호는 스위칭 선택 유닛을 비활성화시켜 스위칭 선택 유닛이 제2 제어신호에 따라 전압을 출력하여 다른 전자 장치에 공급하지 않도록 하는 상태이다.
일 실시예에서, 스위칭 선택 유닛의 내전압은 제1 전압 및 제2 전압보다 크거나 같다.
일 실시예에서, 제1 전압은 제2 전압보다 크며, 제1 전압은 전자 장치와 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹에 의해 획득한 다른 전자 장치에 대한 급속 충전 전압이고, 제2 전압은 다른 전자 장치에 대한 정상 충전 전압이다.
일 실시예에서, 제1 제어신호가 스위칭 유닛을 활성화시켜 송전 전압을 출력하도록 하는 상태일 때, 제2 제어신호는 스위칭 선택 유닛을 비활성화시켜 전압을 출력하여 다른 전자 장치에 공급하지 않도록 하는 상태이다.
일 실시예에서, 송전 전압은 5V 내지 20V 범위 내의 어느 한 전압이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치는 다른 전자 장치와 데어터 및 신호를 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 다른 전자 장치로부터 전송한 특정되지 않은 송전 전압을 전송받아 원하는 목표 전압으로 변환시킴으로써 전력을 전자 장치의 시스템에 제공할 수 있으므로, 종래의 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치에 비해, 본 발명에 따른 전자 장치는 일부 특정 전압에 한정되지 않아 적용성 및 가용성이 높고, 미래의 사용 요구에 부합한다.
일부 실시예에서, 본 발명에 따른 전자 장치는 다른 전자 장치에 대해 낮은 제2 전압으로 일반적인 충전 기능을 수행하거나, 높은 제1 전압으로 충전시켜 급속 충전을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 모식도이다.
이하, 관련 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치를 설명하는데, 동일한 소자에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명하기로 한다.
하기 실시예에서 언급한 USB C형(USB Type-C, USB-C라고도 함) 커넥터는 USB 전력 전송 규격(USB PD)에 부합하고, USB 2.0 Type-C, USB 3.0 Type-C 또는 USB 3.1 Type-C 커넥션 인터페이스이거나 다른 유형의 USB Type-C 커넥션 인터페이스일 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 기능 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전자 장치(1) 및 전자 장치(2)는 예를 들어 노트북, 표시 스크린, 휴대폰, 보조 배터리, 태블릿, 데스크톱, 위성 내비케이션, 또는 USB TYPE-C 커넥터를 구비하는 다른 전자기기일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)는 USB PD를 지원하는 USB Type-C 커넥터(커넥션 인터페이스)에 의해 서로 연결된다. 구체적으로, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)는 모두 USB PD 규격에 부합하는 전자기기이고, 접속선(3)(USB TYPE-C 접속선)에 의해 서로 결합된다. 그 중, 접속선(3)의 양단에는 각각 USB Type-C 커넥터 플러그(미도시)가 구비될 수 있고, 두개의 커넥터 플러그는 전자 장치(1, 2)의 USB Type-C 커넥터 리셉터클(10, 20)에 대응되게 연결(삽입)될 수 있다. 물론, USB Type-C 커넥터 리셉터클(10, 20) 및 USB Type-C 커넥터 플러그는 모두 USB PD 규격을 지원한다. USB Type-C 커넥터 플러그의 컨피규레이션 채널 핀(Configuration Channel pin, CC pin)이 USB Type-C 커넥터 리셉터클(10, 20)의 다른 컨피규레이션 채널 핀을 감지하게 되면, 전자 장치(2)가 커넥터의 다른 핀을 통해 전자 장치(1)에 전력을 공급할 수 있거나, 또는 전자 장치(1)가 커넥터의 다른 핀을 통해 전자 장치(2)에 전력을 공급할 수 있다. 물론, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)는 USB Type-C 커넥터의 다른 핀을 통해 데어터, 파일 또는 신호를 전송할 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전자 장치(1)는 스위칭 유닛(11), 충전 변환 유닛(12) 및 제어 유닛(13)을 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 전자 장치(1)는 스위칭 선택 유닛(14) 및 시스템 전원 유닛(15)을 더 포함할 수 있다.
제어 유닛(13)은 스위칭 유닛(11)에 결합되고, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)의 전력 공급 핸드셰이킹(handshaking) 결과에 따라 제1 제어신호(CS1)를 출력할 수 있다. 여기서, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)가 접속선(3)에 의해 결합되고 제어 유닛(13)이 전자 장치(2)로부터 출력한 전력 전송(Power Delivery) 패킷을 전송받아 전력 공급 핸드셰이킹 결과를 결정하면, 스위칭 유닛(11)은 USB Type-C 커넥터를 통해 전자 장치(2)로부터 출력한 송전 전압(Vin)을 전송받을 수 있고, 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제1 제어신호(CS1)의 상태에 따라 전자 장치(2)로부터 송전 전압(Vin)을 출력하여 전자 장치(1)에 공급할 수 있는지를 결정할 수 있으며, 제1 제어신호(CS1)가 스위칭 유닛(11)을 활성화시키는 상태일 때 송전 전압(Vin)을 출력할 수 있다. 여기서, 송전 전압(Vin)은 전압 변경 범위 내의 어느 한 전압일 수 있다.
충전 변환 유닛(12)은 스위칭 유닛(11)과 결합되고, 시스템 전원 유닛(15)은 충전 변환 유닛(12) 및 스위칭 선택 유닛(14)에 결합된다. 충전 변환 유닛(12)은 송전 전압(Vin)을 목표 전압(Vt)으로 변환시키고 시스템 전원 유닛(15)에 입력시켜 전자 장치(1)의 시스템이 사용하도록 한다. 여기서, 목표 전압(Vt)은 전자 장치(1)의 시스템이 원하는 직류 전압(예컨대 전자 장치(1)의 작동 전압)일 수 있고, 시스템 전원 유닛(15)은 예를 들어 전지(팩) 또는 IC 칩을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 목표 전압(Vt)은 전자 장치(1)의 시스템에 제공될 뿐만 아니라, 시스템 전원 유닛(15)의 전기 저장 유닛(예컨대 전지)을 충전시킬 수도 있다. 일부 실시예에서, 목표 전압(Vt)은 예를 들어 8V이거나 다른 전압일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어 유닛(13)은 스위칭 선택 유닛(14)과 결합되고 전자 장치(2)와의 전력 공급 핸드셰이킹(Handshaking) 결과에 따라 제1 제어신호(CS1)의 상태를 결정할 수 있으며, 제1 제어신호(CS1)의 상태는 스위칭 유닛(11)으로부터 송전 전압(Vin)을 출력하는지를 결정한다. 다시 말해, 핸드셰이킹 결과에 의해 발생한 제1 제어신호(CS1)의 상태는 전자 장치(2)로부터 전자 장치(1)로 전력을 공급할 수 있는지를 결정하기 위한 것이다. 여기서 “핸드셰이킹”이란 두개의 전자 장치 또는 시스템이 정보를 교환하기 전에 동일한 핸드셰이크 프로토콜(Handshake Protocol)에 따라 통신해야 하고, 사전에 결정된 제어 신호 또는 제어 문자열의 조작 과정을 통해 연결의 구축, 연결의 차단 또는 데이터 및 상태의 교환 등을 구현하는 것을 의미한다. 다시 말해, 두개의 전자 장치 또는 시스템은 통신 연결을 구축하고 전송을 수행하기 전에, 반드시 먼저 핸드셰이킹을 수행하고 서로 확인되어야만 데어터 또는 전력을 전송하기 시작할 수 있다.
구체적으로, 전자 장치(1)와 전자 장치(2)는 모두 USB PD 규격에 부합하는 전자기기이므로, 양자가 USB Type-C 커넥터에 의해 전기적으로 연결되고 통신을 구축하거나 전력을 전송하기 전에, 두개의 전자 장치(1, 2)는 먼저 핸드셰이킹을 수행하여 핸드셰이킹 결과에 따라 이후 진행해야 할 동작을 결정한다. 일부 실시예에서, 전력 공급 핸드셰이킹을 수행한 후, 전자 장치(1)의 제어 유닛(13)이 전자 장치(2)로부터 전력을 공급할 수 있음을 알게 되면(또한 전자 장치(2)가 공급할 수 있는 전압을 알게 됨), 출력한 제1 제어신호(CS1)는 스위칭 유닛(11)을 활성화시켜 스위칭 유닛(11)이 송전 전압(Vin)을 충전 변환 유닛(12)에 출력할 수 있도록 하고, 충전 변환 유닛(12)을 통해 송전 전압(Vin)을 전자 장치(1)가 원하는 목표 전압(Vt)으로 변환시켜 시스템 전원 유닛(15)에 제공될 수 있도록 한다. 물론, 전력 공급 핸드셰이킹을 수행한 후, 전자 장치(1)가 전자 장치(2)로부터 전력을 공급할 수 없음을 알게 되면, 출력한 제1 제어신호(CS1)는 스위칭 유닛(11)을 비활성화시켜 스위칭 유닛(11)이 송전 전압(Vin)을 충전 변환 유닛(12)에 출력할 수 없도록 한다. 일부 실시예에서, 송전 전압(Vin)은 예를 들어 5V, 9V, 10.5V, 12V, 13.8V, 15V, 18V, 20V 또는 다른 전압일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 본 실시예의 스위칭 유닛(11)이 견딜 수 있는 전압은 어떤 전압 변경 범위, 예를 들어 5V 내지 20V 범위 내의 어느 한 전압일 수 있으나, 특정한 값에 한정되지 않는다. 따라서, 기존의 특정 전압을 입력하는 일부 전자 장치에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, USB Type-C 충전 규격에서 규정한 5V 또는 20V 등과 같은 특정값에 한정되지 않아 그 적용성 및 가용성이 매우 높다.
전술한 스위칭 유닛(11)은 예를 들어 직류 파워 스위치(DC Power switch)를 포함할 수 있고, 충전 변환 유닛(12)은 충전 IC(Charge IC)와, 어떤 전압 변경 범위 내의 임의의 전압을 목표 전압(Vt)으로 승압/강압시킨 후 출력할 수 있는 승압/강압 회로를 포함할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예의 충전 변환 유닛(12)은 가변형 전압 변환 유닛로서 일반적인 고정형 승압 또는 강압 회로만 있는 것이 아니라, 입력 전압에 따라 충전 IC를 통해 자동적으로 목표 전압(Vt)보다 낮은 송전 전압(Vin)을 목표 전압(Vt)으로 상승시키거나, 목표 전압(Vt)보다 높은 송전 전압(Vin)을 목표 전압(Vt)으로 낮추어 전자 장치(1)에 공급할 수 있다. 또한, 제어 유닛(13)은 제어 하드웨어(예컨대 제어칩), 소프트웨어 및/또는 펌웨어(Firmware) 등을 포함하여 전자 장치(2)의 제어기와 핸드셰이킹을 수행한 후 대응되는 제어 동작이 발생되도록 할 수 있다. 또한, 전술한 소자 이외에, 전자 장치(1)는 물론 처리 유닛(CPU 포함), 표시 스크린, 애플리케이션, 메모리, 키보드, 터치패널, 그래픽카드 및/또는 케이스, … 등과 같은 다른 소자 또는 유닛(도 1에 미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이 외에도, 본 실시예의 충전 변환 유닛(12)은 제1 전압(V1)을 더 출력하여 스위칭 선택 유닛(14)으로 전송할 수 있고, 시스템 전원 유닛(15)은 제2 전압(V2)을 더 출력하여 스위칭 선택 유닛(14)으로 전송할 수 있으며, 스위칭 선택 유닛(14)은 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제2 제어신호(CS2)의 상태에 따라 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 출력하여 전자 장치(2)에 공급하는지를 결정할 수 있다. 그 중, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)은 모두 시스템 전원 유닛(15)으로부터 출력한 것이고, 제1 전압(V1)이 제2 전압(V2)보다 높다. 일부 실시예에서, 제1 전압(V1)은 예를 들어 9V, 또는 제2 전압(V2)(예컨대 5V)보다 높은 다른 직류 전압일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 전술한 충전 변환 유닛(12)은 송전 전압(Vin)을 목표 전압(Vt)으로 변환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 전압(V1)을 스위칭 선택 유닛(14)에 출력할 수도 있고, 시스템 전원 유닛(15)은 제2 전압(V2)을 스위칭 선택 유닛(14)에 출력할 수 있으며, 제어 유닛(13)은 전자 장치(1)와 전자 장치(2)의 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 따라 제2 제어신호(CS2)를 출력할 수 있고, 제2 제어신호(CS2)의 상태는 전자 장치(1)로부터 전자 장치(2)로 전력을 공급할 수 있는지를 결정할 수 있다. 전자 장치(1)가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 전자 장치(2)가 수전할 수 있다는 정보를 획득하게 되면, 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 활성화시켜 스위칭 선택 유닛(14)이 제2 제어신호(CS2)에 따라 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 출력하여 전자 장치(2)에 공급하도록 하는 상태이고, 전자 장치(1)가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 전자 장치(2)가 수전할 수 없다는 정보를 획득하게 되면, 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 비활성화시켜 스위칭 선택 유닛(14)이 제2 제어신호(CS2)에 따라 전압을 출력하여 전자 장치(2)에 공급하지 않도록 하는 상태이다. 여기서, 스위칭 선택 유닛(14)은 예를 들어 두개의 직류 파워 스위치를 포함할 수 있으며, 제2 제어신호(CS2)는 하나의 직류 파워 스위치가 턴 온(turn on)되도록 두개의 직류 파워 스위치에 입력되어 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 중 하나가 턴 온된 해당 직류 파워 스위치에 의해 전자 장치(2)에 출력될 수 있도록 하거나, 또는 스위칭 선택 유닛(14)이 전자 장치(2)에 전력을 공급할 수 없도록 두개의 직류 파워 스위치를 턴 오프시킬 수도 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이 전자 장치(1)와 전자 장치(2)가 연결되고 통신을 구축하거나 전력을 전송하기 전에, 두개의 전자 장치(1, 2)는 먼저 전력 공급 핸드셰이킹을 수행하여 이후 진행해야 할 동작을 결정한다. 일부 실시예에서, 전력 공급 핸드셰이킹을 수행한 후, 전자 장치(1)의 제어 유닛(13)이 전자 장치(2)에서 전력 공급이 필요한 것을 알게 되고 또한 핸드셰이킹 과정에서 공급해야 할 전압(송전 전압이 너무 높으면 전자 장치(2)가 소각될 수 있음)을 알게 되면, 제2 제어신호(CS2)를 출력하여 스위칭 선택 유닛(14)이 전자 장치(2)에 대한 충전에 적합한 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 전자 장치(2)에 출력하도록 제어할 수 있다. 따라서, 충전 변환 유닛(12)은 어떤 전압 변경 범위(예컨대 5V 내지 20V 사이)의 전압을 전자 장치(1)가 원하는 목표 전압(Vt)으로 상승시키거나 하강시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2 전압(V2)보다 높은 제1 전압(V1)을 스위칭 선택 유닛(14)에 출력하여 전자 장치(2)에 대한 급속 충전을 달성할 수 있다.
예를 들면, 일부 실시예에서 전자 장치(2)에 대한 정상 충전 전압은 예를 들어 5V이고, 전자 장치(1)의 제어 유닛(13)이 핸드셰이킹을 통해 전자 장치(2)가 단지 5V의 충전 전압을 견딜 수 있음을 알게 되면, 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 활성화시켜 제2 전압(V2)(5V)을 전자 장치(2)에 출력하여 상기 전자장치(2)를 충전(정상 충전)시킬 수 있고, 다른 실시예에서 전자 장치(2)에 대한 정상 충전 전압은 예를 들어 5V이고, 제어 유닛(13)이 핸드셰이킹을 통해 전자 장치(2)가 5V(예컨대 9V)보다 높은 충전 전압을 견딜 수 있음을 알게 되면, 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 활성화시켜 5V보다 높은 제1 전압(V1)(예컨대 9V)을 전자 장치(2)에 출력하여 전자 장치(2)를 급속 충전시킬 수 있다. 여기서, 급속 충전하는 제1 전압(V1)은 전자 장치(2)의 요구 또는 견딜 수 있는 전압에 따라 결정될 수 있고, 전술한 9V에 한정되지 않는다.
특히 유의해야 할 것은, USB Type-C 커넥터의 전력 전송핀은 단일 핀이기 때문에, 상술한 바와 같이 전자 장치(2)가 전자 장치(1)를 충전시키거나 전자 장치(1)가 전자 장치(2)를 충전시키는 것 중의 하나만 선택할 수 있다. 따라서, 제어 유닛(13)이 제1 제어신호(CS1)를 출력하여 송전 전압(Vin)이 출력되도록 스위칭 유닛(11)을 활성화시키는 경우에, 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 비활성화시켜 전자 장치(2)에 그 어떤 전압도 출력되지 않도록 하거나, 또는 반대로 제어 유닛(13)이 제1 제어신호(CS1)를 출력하여 송전 전압(Vin)이 출력되지 않도록 스위칭 유닛(11)을 비활성화시키는 경우, 제어 유닛(13)으로부터 출력한 제2 제어신호(CS2)는 스위칭 선택 유닛(14)을 활성화시켜 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 출력하여 전자 장치(2)에 공급할 수 있는데, 이는 전력 공급 핸드셰이킹의 실제 상황에 따라 정해진다.
본 실시예의 스위칭 선택 유닛(14)의 내전압은 송전 전압(Vin)의 전압 변경 범위 내의 어느 한 전압(예를 들면 20V 또는 20V 이상, 예컨대 30V의 전압을 견뎌야 함)보다 크거나 같아야 하는데, 이는 실제 적용에 있어서 스위칭 유닛(11)의 출력 회선이 충전 변환 유닛(12)이 제1 전압(V1)을 출력하는 회선과 연결되어 있어 전자 장치(1)를 충전시킬 때 스위칭 유닛(11)으로부터 출력한 송전 전압(Vin) 또한 스위칭 선택 유닛(14)에 전송될 수 있으므로, 스위칭 선택 유닛(14)이 스위칭 유닛(11)과 마찬가지로 높은 DC 전압(내압 정도는 적어도 송전 전압(Vin)과 같아야 함)을 견딜 수 있어야 하기 때문이다. 또한, 스위칭 선택 유닛(14)의 내전압은 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)보다 크거나 같아야 한다. 따라서, 스위칭 선택 유닛(14)은 스위칭 유닛(11)과 동일하게 높은 송전 전압(Vin), 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 인해 소각되는 것이 방지되도록 높은 직류 전압을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 본 실시예에 따른 전자 장치(1)의 제어 유닛(13)은 전술한 전력 전송 기능 이외에도, USB 3.1 gen2와 디스플레이 포트(Display port, DP)의 표시 신호 전송 기능을 동시에 지원할 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예에 따른 전자 장치(1)는 (USB Type-C) 접속선(3) 및 USB Type-C 커넥터에 의해 전자 장치(2)에 결합되고, 전자 장치(2)와 데어터, 신호를 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 장치(2)로부터 전송한 특정되지 않은 송전 전압(Vin)을 전송받고 직류 목표 전압(Vt)으로 변환시켜 시스템이 사용하도록 할 수 있으므로, 종래의 USB Type-C 커넥터를 구비하는 전자 장치에 비해 본 실시예에 따른 전자 장치(1)는 Type c 규격의 5V 또는 20V 등과 같은 특정한 값에 한정되지 않아 적용성 및 가용성이 높고, 미래의 사용 요구에 부합한다. 또한, 일부 실시예에서 전자 장치(1)는 전자 장치(2)에 대해 낮은 정상 충전 전압, 즉 제2 전압(V2)으로 일반적인 충전 기능을 수행하거나, 높은 급속 충전 전압, 즉 제1 전압(V1)으로 충전시켜 급속 충전을 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 모식도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자 장치(1)는 예를 들어 USB TYPE-C 커넥터를 구비하는 노트북이고, 전자 장치(2)는 예를 들어 USB TYPE-C 커넥터를 구비하는 표시 스크린이며, 양자는 (USB Type C) 접속선(3)에 의해 서로 연결된다. 그 중, 접속선(3)의 양단에는 각각 USB Type-C 커넥터 플러그(30)(도 2에서 전자 장치(2)를 연결시키는 커넥터 플러그 미도시)가 구비될 수 있고, 두개의 커넥터 플러그(30)는 전자 장치(1, 2)의 USB Type-C 커넥터 리셉터클(10)(도 2에서 전자 장치(2)의 커넥터 리셉터클 미도시)에 대응되게 연결되어 신호 또는 전력을 전송할 수 있다. 또한, 전자 장치(2)는 매전에 연결되는 전원 플러그(4)를 더 구비하여 전자 장치(2)에 필요한 전력이 제공되도록 한다.
본 실시예는 하나의 접속선(3)을 통해 전자 장치(1)로부터 표시 신호를 제공하여 전자 장치(2)가 표시 기능을 수행하도록 할 뿐만 아니라, 동일한 접속선(3)을 통해 전자 장치(2)로부터 전자 장치(1)로 원하는 목표 전압(Vt)을 제공하여 전자 장치(1)(노트북)를 충전시킬 수도 있으므로, 전자 장치(2)는 전력 소비자이자 전력 공급자(전자 장치(1)에 전력 공급)이다. 이에 따라, 전자 장치(1, 2) 사이에서 표시 데어터를 전송하는 동시에 전자 장치(2)에 의해 전자 장치(1)를 충전시킬 수 있으므로, 시간을 절약할 뿐만 아니라 사용 효율성을 향상시킬 수 있고, 전자 장치(1)는 전통적인 전원선을 생략하여 선재를 통일화시킬 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치가 다른 전자 장치에 연결되는 모식도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자 장치(1)는 예를 들어 USB TYPE-C 커넥터를 구비하는 노트북이고, 전자 장치(2)는 예를 들어 USB TYPE-C 커넥터를 구비하는 휴대폰이며, 양자는 마찬가지로 접속선(3)에 의해 상호 연결된다. 본 실시예는 하나의 접속선(3)을 통해 전자 장치(1, 2) 사이에서 표시 데어터를 전송하는 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 접속선(3)을 통해 전자 장치(1)로부터 전자 장치(2)로 전력을 제공하여 전자 장치(2)를 충전시킬 수 있으므로, 전자 장치(1)는 수전자일 수도 있고 전력 공급자(전자 장치(2)에 전력 공급)일 수도 있다. 그 중, 전자 장치(1)로부터 제공한 전압은 제1 전압(V1)(급속 충전) 또는 제2 전압(V2)(일반 충전)일 수 있는데, 전자 장치(2)의 요구 및 규격에 따라 결정된다. 이에 따라, 전자 장치(1, 2) 사이에서 데어터를 전송하는 동시에 전자 장치(2)를 충전시킬 수 있어, 시간을 절약할 뿐만 아니라 사용 효율성을 향상시킬 수 있고, 전자 장치(2)는 전통적인 충전선을 생략하여 선재를 통일화시킬 수도 있다.
또한, 전자 장치(1)는 예를 들어 노트북일 때, 동일한 두개의 전자 장치(1)(노트북)가 접속선(3)에 의해 상호 연결되면, 종래의 노트북이 구현할 수 없는 상호 충전 기능(기존의 USB Type-C 커넥터를 구비하는 두개의 노트북은 상호 충전 기능을 지원하지 않음)을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치는 다른 전자 장치와 데어터 및 신호를 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 핸드셰이킹 결과에 의해 다른 전자 장치로부터 전송된 특정되지 않은 송전 전압을 전송받아 원하는 목표 전압으로 변환시킴으로써 전력을 전송하여 전자 장치의 시스템에 제공할 수 있으므로, 종래의 USB C형 커넥터를 구비하는 전자 장치에 비해, 본 발명에 따른 전자 장치는 어떤 특정 전압에 한정되지 않아 적용성 및 가용성이 높고, 미래의 사용 요구에 부합한다.
일부 실시예에서, 본 발명에 따른 전자 장치는 다른 전자 장치에 대해 낮은 제2 전압으로 일반적인 충전 기능을 수행하거나, 높은 제1 전압으로 충전시켜 급속 충전을 달성할 수 있다.
상기 내용은 예시에 불과하고, 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 정신과 범주에서 벗어나지 않고 실시한 등가적인 수정 또는 변경은 모두 하기 특허청구범위에 포함되어야 한다.
1, 2 : 전자 장치 10, 20 : (USB C형) 커넥터 리셉터클
11 : 스위칭 유닛 12 : 충전 변환 유닛
13 : 제어 유닛 14 : 스위칭 선택 유닛
15 : 시스템 전원 유닛 3 : 접속선
30 : USB Type-C 커넥터 플러그 4 : 전원 플러그
CS1 : 제1 제어신호 CS2 : 제2 제어신호
V1 : 제1 전압 V2 : 제2 전압
Vin : 송전 전압 Vt : 목표 전압

Claims (11)


  1. USB C형(USB Type-C) 커넥터를 구비하는 다른 전자 장치에 결합될 수 있는 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치와 상기 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹(handshaking) 결과에 따라 제1 제어신호를 출력하며, 상기 제1 제어신호의 상태에 따라 상기 다른 전자 장치로부터 상기 전자 장치로 전력을 공급하는지를 결정하는 제어 유닛;
    상기 제어 유닛에 결합되고, 상기 다른 전자 장치로부터 출력한 송전 전압을 전송받으며, 상기 제1 제어신호의 상태에 따라 상기 송전 전압 출력 여부를 결정하고, 상기 제1 제어신호가 상기 스위칭 유닛을 활성화시키는 상태일 때 상기 송전 전압을 출력하는 스위칭 유닛;
    상기 스위칭 유닛에 결합되고, 상기 송전 전압을 목표 전압으로 변환시켜 상기 전자 장치에 공급하는 충전 변환 유닛;
    상기 충전 변환 유닛에 결합되고, 상기 다른 전자 장치로부터 상기 전자 장치로 전력을 공급할 때 상기 목표 전압을 전송받는 시스템 전원 유닛; 및
    상기 충전 변환 유닛 및 상기 제어 유닛에 결합되며, 상기 제어 유닛이 상기 전자 장치와 상기 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 따라 제2 제어신호를 출력하고, 상기 제2 제어신호의 상태에 따라 상기 전자 장치로부터 상기 다른 전자 장치로 전력을 공급하는지를 결정하며, 상기 시스템 전원 유닛이 제1 전압을 제공하고, 상기 충전 변환 유닛으로부터 상기 제1 전압을 전송받는 스위칭 선택 유닛을 구비하고,
    상기 스위칭 선택 유닛의 내전압은 상기 송전 전압보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 다른 전자 장치로부터 출력한 전력 전송(Power Delivery) 패킷을 전송받아 전력 공급 핸드셰이킹 결과를 결정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 상기 다른 전자 장치로부터 전력을 공급할 수 없다는 정보를 획득하게 되면, 상기 제어 유닛으로부터 출력한 상기 제1 제어신호는 상기 스위칭 유닛을 비활성화시켜 상기 스위칭 유닛이 상기 송전 전압을 상기 충전 변환 유닛으로 출력할 수 없도록 하는 상태인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 전원 유닛은 제2 전압을 상기 스위칭 선택 유닛에 제공할 수 있고, 상기 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 상기 다른 전자 장치가 수전할 수 있다는 정보를 획득하게 되면, 상기 제어 유닛으로부터 출력한 상기 제2 제어신호는 상기 스위칭 선택 유닛을 활성화시켜 상기 스위칭 선택 유닛이 상기 제2 제어신호에 따라 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압을 출력하여 상기 다른 전자 장치에 공급하도록 하는 상태인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치가 전력 공급 핸드셰이킹 결과에 의해 상기 다른 전자 장치가 수전할 수 없다는 정보를 획득하게 되면, 상기 제어 유닛으로부터 출력한 상기 제2 제어신호는 상기 스위칭 선택 유닛을 비활성화시켜 상기 스위칭 선택 유닛이 상기 제2 제어신호에 따라 전압을 출력하여 상기 다른 전자 장치에 공급하지 않도록 하는 상태인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭 선택 유닛의 내전압은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 크며, 상기 제1 전압은 상기 전자 장치와 상기 다른 전자 장치의 전력 공급 핸드셰이킹에 의해 획득한 상기 다른 전자 장치에 대한 급속 충전 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 다른 전자 장치에 대한 정상 충전 전압인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어신호가 상기 스위칭 유닛을 활성화시켜 상기 송전 전압을 출력하도록 하는 상태일 때, 상기 제2 제어신호는 상기 스위칭 선택 유닛을 비활성화시켜 상기 다른 전자 장치에 전압을 공급하지 않도록 하는 상태인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 송전 전압은 5V 내지 20V 범위 내의 어느 한 전압인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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