KR20030019149A

KR20030019149A - 휴대 오디오 기기용 충전기

Info

Publication number: KR20030019149A
Application number: KR1020020050865A
Authority: KR
Inventors: 무라마츠도시히코
Original assignee: 야마하 가부시키가이샤
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US20030042868A1; HK1052097A1; JP2003079061A; CN1407777A; KR100606380B1; CN1187945C; US6788026B2; TW567683B

Abstract

충전기는 휴대 전화기 등의 휴대 오디오 기기(10)에 내장된 배터리를 충전하는데 사용되며, 커넥터(214) 및 이 커넥터를 통해 휴대 오디오 기기의 배터리의 충전 동작을 수행하는 회로 블록(211)을 포함한다. 회로 블록은 커넥터를 통해 휴대 오디오 기기로부터 전송되는 오디오 신호의 디지털화를 확보하는 디지털 파워 앰프(206)를 포함한다. 충전기는 디지털 파워 앰프에 의해 증폭된 디지털 오디오 신호에 기초하여 음을 발생하는 스피커(30A, 30B)에 접속될 수 있다. 디지털 파워 앰프가 소비 전력의 효율이 좋아 동작중에 매우 작은 양의 열을 발생시키므로, 충전기는 상당히 소형화될 수 있고, 휴대 오디오 기기의 배터리용 충전 동작중에 고음질의 오디오 신호의 재생을 확보할 수 있다.

Description

휴대 오디오 기기용 충전기{BATTERY CHARGER FOR PORTABLE AUDIO DEVICES}

본 발명은 휴대 전화기 등의 휴대 오디오 기기에 내장되는 베터리를 충전하기 위한 충전기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 휴대 오디오 기기 및 충전기를 포함하는 오디오 시스템에 관한 것이다.

지금까지, 하이파이(hi-fi)(또는 고충실도) 오디오 신호의 재생에 사용하기 위해 앰프를 내장하는 휴대 전화기(예를 들면, 셀룰러폰) 등의 휴대 오디오 기기에 충전기는 설계되지 않고 개발되지 않았다. 오디오 시스템의 구성요소로서 휴대 오디오 기기가 사용될 수 있다. 도 9는 휴대 오디오 기기를 내장하는 오디오 시스템의 통상적인 예를 도시한다. 구체적으로, 도 9의 오디오 시스템은 휴대 오디오 기기(1)에 앰프(도시하지 않음)를 내장한 스피커(2A 및 2B)를 함께 접속함으로써 구성되어 있다. 이들 스피커(2A 및 2B)는 스피커 코드(3)에 의해 함께 접속되고, 휴대 오디오 기기(1)는 아날로그 오디오 신호 코드(4)에 의해 스피커(2A)에 접속되어 있다. 또한, 스피커(2B)는 그 음량을 조절하기 위한 음량 제어를 한다. 또한, 휴대 오디오 기기(1)와 스피커(2A) 모두가 전원 코드(5)를 통해 AC/DC 변환 전원 어댑터(6)에 접속되어 있다.

일본국 특개평 제10-313257호 공보에는 휴대 전화기용 라디오 수신 기능을 갖는 충전기가 개시되어 있다. 이 충전기는 확성기를 가지고 있어 라디오 음의 확성 기능을 제공한다. 일본국 특개평 제2000-286929호 공보에는 충전하면서 통화가 가능한 휴대 전화기용 충전기가 개시되어 있다.

도 9에 도시된 바와 같이 휴대 오디오 기기를 내장하는 오디오 시스템을 구성하기 위해서, 휴대 오디오 기기(1)와 앰프를 내장하는 스피커(2A) 모두는 독립적으로 전원이 필요하다. 따라서, 오디오 시스템은 코드를 사용하는 응급적인 외관을 가져 콤팩트하지 않을 수 있다. 즉, 이 오디오 시스템은 포괄적인 조작성이 부족하다.

또한, 유저가 실내 AC 전원을 사용하여 휴대 오디오 기기의 배터리를 충전하면서 스피커로부터 음악을 듣고 있는 상황에서는 전술한 오디오 시스템을 사용하기가 곤란할 수 있다.

일본국 특개평 제10-313257호 공보에 개시된 충전기는 라디오를 내장하는 휴대 전화기로부터 주어진 아날로그 오디오 신호가 충전기에 내장된 리니어 앰프(linear amplifier)에 의해 증폭되는 전제하에 설계되어 있다. 여기서, 리니어 앰프의 전력 증폭 효율은 통상 20% 내지 25%가 되어, (0.5 W 내지 1.0 W) ×2 채널의 출력을 발생시키기 위해서 1.7 W 내지 2.3 W의 소비 전력을 필요로 하는데 반하여, 85% 내지 70%의 잔류 전력은 앰프에 열을 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 앰프의 충분한 방열 또는 열 발산을 확보하기 위해 배터리에 방열판 또는 방열 공간이 필요하다. 이것은 충전기의 소형화 및 앰프 출력을 증가시키는데 문제가 된다.

또한, 전술한 충전기는 아날로그 오디오 신호를 입력하도록 설계되어 있다. 따라서, 휴대 전화기의 전원 전압이 전기에너지의 변환을 목적으로 감소되면, 아날로그 오디오 신호의 진폭은 대응하여 감소되어 휴대 전화기기 고음질을 제공할 수 없게 된다.

비교적 큰 앰프의 소비 전력 때문에, 충분한 충전 전력을 확보하여 단기간에 배터리를 충전하기 위해서는, 다음 조치를 채용할 필요가 있다.

(ⅰ) 전원 회로의 크기 및 충전기의 크기를 증가시킴;

(ⅱ) 앰프에서 소비되는 전력을 감소시키기 위해서 소 출력 앰프를 사용함.

일본국 특개평 제2000-286929호 공보에 개시된 충전기는 휴대 전화기를 사용한 통화를 목적으로 스피커 및 소 출력 리니어 앰프를 내장한다. 따라서, 이 충전기는 작은 앰프 출력을 제공하고 아날로그 신호에만 기초하여 동작하기 때문에 디지털 오디오 신호에 기초한 고음질의 실현에 적합하지 않다.

본 발명의 목적은, 스피커에 의해 오디오 신호의 재생을 허용하면서 실내 AC 전원을 사용하여 휴대 전화기 등의 휴대 오디오 기기의 배터리를 충전할 수 있는 충전기를 내장한 오디오 시스템을 제공하는 것이다.

충전기는, 휴대 전화기 등의 휴대 오디오 기기에 내장된 배터리를 충전하는데 사용되며, 커넥터 및 이 커넥터를 통해 휴대 오디오 기기의 배터리와 충전 동작을 수행하기 위한 회로 블록을 포함한다. 회로 블록은 커넥터를 통해 휴대 오디오 기기로부터 전송된 오디오 신호의 디지털화를 확보하는 디지털 파워 앰프를 포함한다. 충전기는 디지털 파워 앰프에 의해 증폭된 디지털 오디오 신호에 기초하여 음을 생성하는 스피커에 접속될 수 있다. 디지털 파워 앰프가 소비 전력의 효율이 좋아 동작중에 매우 작은 양의 열을 발생시키므로, 충전기는 상당히 소형화 될 수 있고, 휴대 오디오 기기의 배터리의 충전 동작 중에 고품질의 오디오 신호의 재생을 확실히 확보할 수 있다.

상기에서, 충전기는 휴대 오디오 기기에 대한 신호의 전송에 사용하기 위해 적어도 하나의 차징 단자 및 복수의 단자를 포함하는 16핀 커넥터를 사용한다. 또한, 셀렉터가 충전기에 설치되어 사용자가 신호의 전송에 소망의 단자를 수동으로 선택할 수 있게 한다. 디지털 파워 앰프는, 예를 들면, PCM/PWM 컨버터, 펄스 폭 변조기, 파워 드라이버, 및 스위칭 트랜지스터를 사용하여 구성될 수 있다.

오디오 시스템은 휴대 오디오 기기 및 충전기를 사용하여 구성될 수 있다. 여기서, 충전기는 휴대 오디오 기기에 대해 충전 동작과 재생 동작 모두를 위해 단지 단일 전원이 필요하다.

도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 의한 휴대 오디오 기기 및 충전기를 내장하는 오디오 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 도 1에 도시된 충전기에 장착된 휴대 오디오 기기의 내부 구성을 도식적으로 나타내는 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 충전기의 베이스 유닛에 배열된 수형 16핀 커넥터의 외관을 나타내는 도면,

도 4는 휴대 오디오 기기의 AC/DC 변환 전원 어댑터와 디지털 오디오 회로의 접속시 충전기의 베이스 유닛에 설치된 디지털 파워 앰프의 내부 구성을 나타내는 블록도,

도 5는 도 4에 도시된 디지털 파워 앰프의 내부에 배열되는 PCM/PWM 컨버터와 펄스 폭 변조기에 의해 실현되는 구체적인 구성의 일례를 나타내는 도면,

도 6은 도 4에 도시된 디지털 파워 앰프의 내부에 배열되는 PCM/PWM 컨버터와 펄스 폭 변조기에 의해 실현되는 구체적인 구성의 다른 예를 나타내는 도면,

도 7a는 모드_1에 대한 워드 클록 신호(WCK)를 도시하는 도면,

도 7b는 모드_1에 대한 비트 클록 신호(BCK)를 도시하는 도면,

도 7c는 모드_1에 대한 데이터 요소가 배열된 디지털 오디오 신호(SDI)를 도시하는 도면,

도 7d는 모드_2에 대한 워드 클록 신호(WCK)를 도시하는 도면,

도 7e는 모드_2에 대한 비트 클록 신호(BCK)를 도시하는 도면,

도 7f는 모드_2에 대한 데이터 요소가 배열된 디지털 오디오 신호(SDI)를 도시하는 도면,

도 7g는 모드_3에 대한 워드 클록 신호(WCK)를 도시하는 도면,

도 7h는 모드_3에 대한 비트 클록 신호(BCK)를 도시하는 도면,

도 7i는 모드_3에 대한 데이터 요소가 배열된 디지털 오디오 신호(SDI)를 도시하는 도면,

도 8은 휴대 오디오 기기에 사용하는 디지털 파워 앰프와 범용 리니어 앰프에 대한 소비 전력의 특성을 나타내는 그래프,

도 9는 휴대 오디오 기기를 내장하는 오디오 시스템을 실현하는 단순화된 레이아웃이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 휴대 오디오 기기20 : 휴대 오디오 기기용 충전기

30A, 30B : 스피커40 : AC/DC 변환 전원 어댑터

200 : 충전기 베이스 유닛202 : 커넥터 인터페이스

204 : 전자 볼륨206 : 디지털 파워 앰프

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예를 들어 보다 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 의한 휴대 오디오 기기와 충전기를 내장하는 오디오 시스템의 전체 구성을 도시한다. 구체적으로, 도 1의 오디오 시스템은, 휴대 정보 기기(예를 들면, PDA 기기)와 휴대 전화기(예를 들면, 셀룰러폰) 등의 휴대 오디오 기기(10), 휴대 오디오 기기(10)에 내장된 배터리를 충전하는 충전기(20), 및 충전기(20)와 접속 가능한 한 쌍의 스피커(30A 및 30B)를 포함하고 있다.

충전기(20)의 베이스 유닛(200)에는 실내 AC 전원에 기초하여 동작하여 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 변환 전원 어댑터(40)가 전원 공급 코드(42)와 커넥터(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다.

구체적으로, 충전기(20)의 베이스 유닛(200)은 AC/DC 변환 전원 어댑터(40)로부터 주어지는 DC 전원 전압을 소정 레벨을 갖는 DC 전압으로 조절하는 전원 레귤레이터(201), 커넥터 인터페이스(I/F)(202), 전자 볼륨(204), 및 디지털 파워 앰프(206)를 포함하고 있다.

휴대 오디오 기기(10)는 커넥터(도시하지 않음)를 통해 충전기(20)의 베이스 유닛(200)에 접속된다. 또한, 스피커(30A 및 30B)가 외부에 배열되어 커넥터(도시하지 않음)를 통해 충전기(20)의 베이스 유닛(200)에 접속되어 있다.

도 1의 오디오 시스템에서, AC/DC 변환 전원 어댑터(40)는 100 V의 실내 AC 전원 전압을 5.5 V 정도의 DC 전압으로 변환하여, 충전기(20)의 베이스 유닛(200)으로 공급된다. 이 충전기(20)의 베이스 유닛(200)은 휴대 오디오 기기(10)에 그 충전 전압 출력으로서 DC 전압을 공급한다. 따라서, 충전기(20)로부터 출력된 DC 전압은 휴대 오디오 기기(10)에 내장된 배터리를 충전하는데 사용된다.

AC/DC 변환 전원 어댑터(40)로부터 주어진 DC 전압은 전원 레귤레이터(201)로 공급되어, DC 전압을 커넥터 인터페이스(202), 전자 볼륨(204), 및 디지털 파워 앰프(206)를 동작시키는데 적합한 소정 전압으로 차례로 변환한다. 대개, 전원 레귤레이터(201)는 4.5 V 내지 5.5 V의 소정 범위의 DC 전압을 출력한다. 커넥터 인터페이스(202)는 휴대 오디오 기기(10)의 단일 커넥터에 접속되어, 휴대 오디오 기기(10)로부터 디지털 오디오 신호 및 제어 신호(참조 부호 ‘50’으로 지정)를 수신한다. 이들 신호는 전자 볼륨(204)으로 전송된다.

전자 볼륨(204)은 디지털 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여, 휴대 오디오 기기(10)로부터 공급된 제어 신호에 기초하여 적절한 음량으로 조절한다. 또한, 음량 조절은 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 볼륨 제어 신호(53)를 사용하여 실현될 수 있다.

디지털 파워 앰프(206)는 전자 볼륨(204)으로부터 출력된 아날로그 신호를 스피커(30A 및 30B)를 구동시키기 충분한 레벨까지 공급한다. 증폭된 아날로그 신호는 스피커(30A 및 30B)로 공급된다.

디지털 파워 앰프(206)로서, 본 실시예는 대략 2.5 W 출력과 80% 내지 90% 범위의 효율의 고효율 유형의 앰프를 사용하여 그 열을 억제하고 있다.

따라서, 앰프의 발열에 기인한 크기에 제약을 고려하지 않고도 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 크기를 자유롭게 결정할 수 있다.

본 실시예는 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 외부에 스피커(30A 및 30B)를 배열한다. 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 치수가 어느 정도 증가될 수 있으면, 베이스 유닛(200)에 스피커(30A 및 30B)를 내장할 수 있다.

도 2는 배터리를 충전하기 위해서 충전기(20)에 장착된 휴대 오디오 기기(10)의 단면 구조를 도식적으로 나타낸다. 여기서, 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는 디지털 오디오 회로(100)는 휴대 오디오 기기(10)의 바닥부에 배열된 오목한 형상을 갖는 암형(female type) 16핀 커넥터(102)의 핀에 접속되어 있다.

전원 레귤레이터(201), 커넥터 인터페이스(202), 및 디지털 파워 앰프(206) 등의 내부 부품 뿐만 아니라 회로 블록(211)(DC 충전 회로 포함)과 셀렉터(212)(도1에 도시되지 않음)가 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 인쇄 회로 기판(210)에 탑재되어 있다.

또한, 셀렉터(212)를 동작시키데 사용되는 셀렉터 스위치(213)가 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 한측에 배열된다. 또한, AC/DC 변환 전원 어댑터(40)에 접속하기 위한 커넥터(215) 및 외부 스피커의 입력 단자에 접속된 케이블(도시되지 않음)에 접속하기 위한 스피커 커넥터(216)가 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 다른 측에 배열되어 있다.

충전 모드에서, 휴대 오디오 기기(10)가 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 탑재부(200A)에 탑재된다. 탑재부(200A)는 휴대 오디오 기기(10)의 바닥부에 배열된 암형 16핀 커넥터(102)에 접속된 수형(male type) 16핀 커넥터(214)를 제공한다. 도 3은 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 탑재부(200A)에 배열된 수형 16핀 커넥터(214)의 외부 구조를 도시한다. 커넥터(214)의 최우측에는 원형 결합 홀(240 및 241)이 배열되고, 커넥터(214)의 중앙부에는 16핀이 2열로 배열되어 있다. 이들 핀은 휴대 오디오 기기(10)에 대해 배터리 충전 및 신호 전송에 사용된다.

이제, 커넥터(214)의 16핀 중에서 선택된 몇 개의 핀(220, 223-225, 227, 및 232)을 상세히 설명한다. 즉, 상부 최좌측 핀(220)은 양극 전원 단자에 해당하고, 상부 최우측 핀(227)과 하부 핀(232)은 음극 전원 단자에 해당한다. 또한, 핀(223 내지 225)은 휴대 오디오 기기(10)로부터 충전기(20)로의 소정 신호의 전송에 사용하기 위한 단자에 해당한다. 구체적으로, 핀(223)은 워드 클록(WCK) 신호를 전송하는데 사용되고, 핀(224)은 비트 클록 신호(BCK) L을 전송하는데 사용되고, 핀(225)은 디지털 오디오 신호를 나타내는 시리얼 데이터-인(data-in)(SDI) 신호를 전송하는데 사용된다. 상기에서, 워드 클록 신호(WCK)와 비트 클록 신호(BCK) 모두는 동기 신호이다.

핀(220 및 227)은 휴대 오디오 기기(10)의 배터리를 충전하는데 사용되는 충전 단자에 해당한다.

암형 16핀 커넥터(102)에 장착된 가이드 핀(도시되지 않음)은 휴대 오디오 기기(10)가 충전기(20)의 베이스 유닛(200)의 탑재부(200A)에 탑재되어 있을 때 결합 홀(240 및 241)에 삽입되어, 휴대 오디오 기기(10)의 암형 16핀 커넥터(102)가 베이스 유닛(200)의 수형 16핀 커넥터(214)로 적절히 안내되어 결합된다.

셀렉터(212) 및 셀렉터 스위치(213)는 수형 16핀 커넥터(214)의 복수 단자중에서 신호 전송에 사용하는 소망 단자를 선택하는데 사용된다. 즉, 이들은 선택된 단자를 베이스 유닛(200)에 배열된 회로 블록(211)의 소정 입력 단자에 접속되게 하는 단자 셀렉터로서 기능한다.

예를 들면, 셀렉터 스위치(213)를 조작함으로써, 셀렉터(212)는 디지털 오디오 신호와 동기 신호 등의 제어 신호의 전송을 허용하는 소정 단자를 임의로 선택할 수 있다. 이 때문에 충전기(20)의 베이스 유닛(200)이 각종 휴대 오디오 기기에 대응할 수 있다. 즉, 본 실시예의 충전기(20)는 각종 휴대 오디오 기기와 접속성 또는 호환성을 가지고 있다.

다음에, 도 4를 참조하여 충전기(20)의 베이스 유닛(200)에 설치된 디지털파워 앰프(206)의 내부 구성이 설명된다. 디지털 파워 앰프(206)는, PCM/PWM 컨버터(2000)(‘PCM’은 ‘펄스 코드 변조(Pulse-Code Modulation)’를 의미하고, ‘PWM’은 ‘펄스 폭 변조(Pulse-Width Modulation)’를 의미함), 펄스 폭 변조기(2001), 및 파워 드라이버(2002) 뿐만 아니라, 양의 전원 전압(+Vdd)을 공급받는 소스를 갖는 스위칭 트랜지스터(2003), 및 음의 전원 전압(-Vdd)을 공급받는 소스를 갖는 스위칭 트랜지스터(2004)를 포함하고 있다.

스위칭 트랜지스터(2003 및 2004)의 드레인은 ‘외부’스피커(30A 또는 30B)에 접속되는 접속점에 함께 접속되어 있다.

디지털 파워 앰프(206)는 수형 16핀 커넥터(214)를 통해 휴대 오디오 기기(10)의 디지털 오디오 회로(100)에 접속되어 있다.

셀렉터 스위치(213)가 조작되면, 선택 신호를 출력하여 디지털 오디오 회로(100)로부터 디지털 파워 앰프(206)로의 신호의 전송에 사용하는 단자(또는 단자들)를 선택한다.

휴대 오디오 기기(10)의 배터리가 충전되면, AC/DC 변환 전원 어댑터(40)는 전원을 디지털 파워 앰프(206)의 내부 회로에 공급한다. 또한, 이것은 수형 16핀 커넥터(214)를 통해 휴대 오디오 기기(10)에 충전 전압도 공급한다. 따라서, 휴대 오디오 기기(10)의 배터리는 공급되는 충전 전압하에서 충전되고 있다. 또한, 디지털 오디오 회로(100)와 디지털 파워 앰프(206) 모두가 활성화되어, 휴대 오디오 기기(10)가 수형 16핀 커넥터(214)를 통해 디지털 파워 앰프(206)로 디지털 오디오 신호를 전송할 수 있다.

디지털 파워 앰프(206)에서, PCM/PWM 컨버터(2000) 및 펄스 폭 변조기(2001)는 서로 협력하여 디지털 오디오 신호를 펄스 폭 변조(PWM) 신호로 변환하고, 이것이 파워 드라이버(2002)로 전송된다. PWM 신호에 기초하여, 파워 드라이버(2002)는 스위칭 트랜지스터(2003 및 2004)를 구동시켜, 전력 증폭된 오디오 신호를 스피커(30A 또는 30B)로 출력한다.

설명의 편의상, 도 4는 단지 하나의 계통의 파워 드라이버, 스위칭 트랜지스터, 및 스피커를 도시한다. 물론, 다른 계통의 파워 드라이버, 스위칭 트랜지스터, 및 스피커가 제공되지만 도 4에 도시된 것과 유사하므로, 상세한 설명은 생략하고 있다.

다음에, 도 5를 참조하여 PCM/PWM 컨버터(2000) 및 펄스 폭 변조기(2001)에 의해 실현되는 구체적 구성의 일례가 설명된다. 즉, PCM/PWM 컨버터(2000) 및 펄스 폭 변조기(2001)의 조합이 D/A(digital-to-analog) 변환기(2010), 삼각파 신호를 발생하기 위한 삼각파 발생 회로(2011), 및 비교기(2012)의 조합에 의해 실현된다.

D/A 변환기(2010)에는, 워드 클록 신호(WCK)(즉, 동기 신호), 비트 클록 신호(BCK), 및 디지털 오디오 신호(SDI)가 공급된다. 구체적으로, D/A 변환기(2010)는 비트 클록 신호(BCK)에 동기하여 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)를 수신한다. 따라서, D/A 변환기(2010)는 워드 클록 신호(WCK)에 동기하여 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)를 아날로그 오디오 신호로 변환한다.

각종 모드, 즉, 모드_1, 모드_2, 및 모드_3에 대한 워드 클록 신호(WCK), 비트 클록 신호(BCK), 및 디지털 오디오 신호(SDI)간의 관계의 예가 도 7a 내지 도 7i에 도시되어 있다.

구체적으로, 도 7a 내지 도 7c는 모드_1(즉, ‘WCK 후방 로드 모드’)에 대한 워드 클록 신호(WCK), 비트 클록 신호(BCK), 및 디지털 오디오 신호(SDI)간의 관계의 예를 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 워드 클록 신호(WCK)는 그 레벨을 교대로 변화시켜, 시간 경과에 따라 고 레벨 구간과 저 레벨 구간이 교대로 발생하는데, 고 레벨 구간은 좌채널(Lch)에 해당하고, 저 레벨 구간은 우채널(Rch)에 해당한다. 각 채널에 대해, 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)의 24 데이터 요소(즉, D23, D22, D21, …D01, D00)가 비트 클록 신호(BCK)의 펄스에 동기하여 워드 클록 신호(WCK)의 하강 엣지(trailing edge)로부터 후방에 로딩하는 방식으로 배열된다.

도 7d 내지 도 7f는 모드_2(즉, ‘WCK 전방 로드 모드’)에 대한 워드 클록 신호(WCK), 비트 클록 신호(BCK), 및 디지털 오디오 신호(SDI)간의 관계의 예를 도시한다. 각 채널에 대해, 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)의 24 데이터 요소(즉, D23, D22, D21, …D01, D00)가 비트 클록 신호(BCK)의 펄스에 동기하여 워드 클록 신호(WCK)의 상승 엣지(leading edge)로부터 전방에 로딩하는 방식으로 배열된다.

도 7g 내지 도 7i는 모드_3(즉, ‘IIS 포맷 모드’)에 대한 워드 클록 신호(WCK), 비트 클록 신호(BCK), 및 디지털 오디오 신호(SDI)간의 관계의 예를 도시한다. 각 채널에 대해, 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)의 24 데이터 요소(즉, D23, D22, D21, …D01, D00)가 비트 클록 신호(BCK)의 펄스에 동기하여 워드 클록신호(WCK)의 상승 엣지의 직후에 나타나는 펄스의 상승 엣지로부터 배열된다.

D/A 변환기(2010)는 디지털 오디오 신호(SDI)를 아날로그 신호로 변환하고, 이것이 비교기(2012)의 하나의 입력 단자로 공급된다. 따라서, 비교기는 아날로그 오디오 신호를 삼각파 발생 회로(2011)로부터 출력된 삼각파 신호와 비교하여, 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 생성한다. PWM 신호는 도 4에 도시된 파워 드라이버(2002)로 공급된다.

도 6은 PCM/PWM 컨버터(2000) 및 펄스 폭 변조기(2001)에 의해 실현되는 구체적 구성의 다른 예를 도시한다. 즉, PCM/PWM 컨버터(2000) 및 펄스 폭 변조기(2001)의 조합은 Δ∑모듈레이터(2020) 및 PDM/PWM 컨버터 회로(2021)(여기서 ‘PDM’은 ‘펄스 구간 변조(Pulse-Duration Modulation)’를 의미함)의 조합에 의해 실현된다.

도 6에서, Δ∑모듈레이터(2020)에는, 워드 클록 신호(WCK), 비트 클록 신호(BCK), 및 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)가 공급된다(도 7a 내지 도 7i 참조). 워드 클록 신호(WCK) 및 비트 클록 신호(BCK)에 동기하여, 24비트 디지털 오디오 신호(SDI)가 Δ∑모듈레이터(2020)에서 펄스 구간 변조(PDM)되어, 차례로 펄스 구간 변조된 오디오 신호를 PDM/PWM 컨버터 회로(2021)에 제공한다. 따라서, PDM/PWM 컨버터 회로(2021)는 펄스 구간 변조된 오디오 신호를 펄스 폭 변조(PWM) 신호로 변환한다.

다음에, 2.5 W 출력의 디지털 파워 앰프와 종래의 리니어 앰프 사이의 소비 전력의 비교 뿐만 아니라 휴대 오디오 기기의 충전기에 사용하기 위한 AC/DC 변환전원 어댑터의 전력 출력에 대해 설명된다. 도 8은 2.5 W 출력의 디지털 파워 앰프(본 실시예에서 채용)와 2.5 W 출력의 범용 리니어 앰프에 대한 소비 전력 특성을 나타낸다. 구체적으로, 곡선 P는 범용 리니어 앰프 특성을 나타내고, 곡선 Q는 디지털 파워 앰프 특성을 나타낸다.

도 8의 그래프로부터, 200 ㎃와 1 W 사이의 통상 사용 출력 범위에서, 디지털 파워 앰프의 소비 전력은 리니어 앰프의 소비 전력보다 최대 1/6배 작게 감소될 수 있다는 것을 명백히 알 수 있다.

통상적으로, 음악 재생 기능을 갖는 휴대 전화기는 휴대 오디오 기기로서 시장에서 판매되는데, 휴대 전화기의 충전기에 필요한 전력은 대략 다음과 같이 산출될 수 있다.

DC 4.9 V ×0.52 A = 2.55 W

전술한 2.5 W의 전력 출력은 도 8에 실선으로 표시된다. 이에 대해, ‘200 ㎽’출력 모드의 범용 리니어 앰프는 대략 1.9 W의 소비 전력을 필요하며, 이것은 충전기를 사용하는 2.55 W의 AC/DC 변환 전원 어댑터의 전력 출력의 70%에 이른다. 이것은 30% 전력만이 휴대 전화기 충전에 사용 가능하게 남는다는 것을 나타낸다.

‘500 ㎽’출력 모드의 범용 리니어 앰프는 큰 소비 전력이 필요하며, 이는 2.55 W의 AC/DC 변환 전원 어댑터의 전력 출력보다 크다. 즉, 음악을 재생하면서 휴대 전화기의 배터리를 충전하는 것이 불가능하게 된다. 이 때문에, 범용 리니어 앰프는 충전기의 전력 용량이 5 W 또는 그 이상으로 증가되지 않은 한 실제적인 사용을 보증할 수 없다.

소비된 전력과 앰프의 출력간의 에너지 차이는 열을 발생시켜, 앰프로부터 방열되거나 또는 발산되어야 한다. 따라서, 범용 리니어 앰프는 추가적으로 확보되어야 하는 방열판 또는 방열 공간 등의 방열 대책이 필요하다. 이것은 필연적으로 충전기의 베이스 유닛의 케이싱의 크기를 증가시킨다.

이에 반해, 본 실시예는, ‘200 ㎽’출력 모드의 소비 전력이 단지 300 ㎽로, 이는 2.55 W 출력의 전력 공급원의 대략 12%인 디지털 파워 앰프를 사용한다. 즉, 전력 공급원의 출력의 잔존 88%는 휴대 전화기를 충전하는데 사용될 수 있다. 또한, ‘1 W’출력 모드의 디지털 파워 앰프의 소비 전력은 1.25 W로, 이는 전력 공급원의 2.55 W 출력의 대략 49%이다. 즉, 전력 공급원의 출력의 잔존 51%가 휴대 전화기를 충전하는데 사용될 수 있다.

또한, ‘2 W’출력 모드에서의 디지털 파워 앰프의 소비 전력은 2.55 W에 이르고, 이는 전력 공급원의 2.55 W 출력과 동일하다.

전술한 이점 때문에, 휴대 오디오 기기에 사용하는 특성 Q(도 8 참조)를 갖는 디지털 파워 앰프를 내장하는 충전기는, AC/DC 변환 전원 어댑터의 출력을 증가시키지 않고, 또 디지털 파워 앰프가 방열 대책이 필요하지 않기 때문에 충전기의 베이스 유닛의 케이싱의 크기를 증가시키지 않고, 음악 재생중에 휴대 오디오 기기(예를 들면, 휴대 전화기)의 충전 동작을 수행할 수 있는 콤팩트한 오디오 시스템을 구현할 수 있다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명은 아래에 설명하는 각종 효과 및 기술적 특징을 제공한다.

(1) 본 발명의 충전기는, 커넥터를 통해 충전기의 베이스 유닛에 접속되는 휴대 오디오 기기의 회로 블록으로 디지털 오디오 신호를 전송하는 능력을 제공한다. 따라서, 충전 동작중에, 휴대 오디오 기기는 비교적 낮은 소스 전압으로 디지털 오디오 신호를 확실히 재생할 수 있다. 여기서, 디지털-아날로그 변환의 개재없이 휴대 오디오 기기가 전송되는 디지털 오디오 신호를 직접 수신하기 때문에 음질을 저하시키지 않고 고음질을 확보할 수 있다. 또한, 소비된 전력의 감소에 관련하여 열 감소를 제공할 수 있다.

(2) 충전기의 베이스 유닛은, 커넥터를 통해 충전기에 설치되어 접속되는 휴대 오디오 기기로부터 주어진 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 파워 앰프를 제공한다. 충전 동작 중에, 디지털 파워 앰프는 휴대 오디오 기기의 회로 블록에 접속되어 디지털 오디오 신호를 재생한다. 따라서, 아날로그 또는 디지털 오디오 신호의 특성에 상관없이, 디지털화된 오디오 신호가 충전 동작중에 디지털 파워 앰프의 제공에 기인하는 재생에 확실히 사용된다. 이것은 오디오 신호의 재생에 사용하기 위한 전기의 보존에 기여한다. 따라서, 휴대 오디오 기기의 배터리에 대해 충분히 높은 충전 전력을 확보할 수 있다. 이것은, 디지털 파워 앰프가 소비 전력의 효율이 좋아 그 동작중에 작은 양의 열만을 발생시키기 때문이다.

(3) 그러므로, 본 발명의 충전기는, 실내 AC 전원의 사용에 의해 충전 동작 중에 휴대 오디오 기기가 오디오 신호에 의해 스피커를 구동하게 한다. 디지털 파워 앰프가 소비 전력의 효율이 좋아 동작 중에 매우 작은 양의 열을 발생하기 때문에, 종래에 비교적 큰 양의 열을 충전기로부터 방열하는데 필요했던 방열 공간 등의 방열 대책을 제공할 필요가 없다. 이 때문에, 그 제한 공간과 불충분한 방열 특성에 상관없이, 충전기의 베이스 유닛에 디지털 파워 앰프를 설치하는 것이 용이하다. 즉, 종래와 비교하여 전체의 충전기가 상당히 소형화될 수 있으므로, 휴대 오디오 기기 및 충전기를 내장하는 ‘콤팩트한’ 오디오 시스템을 설계하는 것이 가능하다.

(4) 적절한 커넥터가 충전기의 베이스 유닛에 배열될 수 있므므로, 사용자는 소망의 스피커에 접속될 있는 휴대 오디오 기기 및 충전기를 사용하여 소망의 오디오 시스템을 구성할 수 있다.

(5) 동일한 전원이 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작에 사용될 수 있다. 따라서, 오디오 시스템은 단일 전원에 의해 구동될 수 있다. 또한, 충전기는 소비 전력 효율이 좋은 디지털 파워 앰프를 사용하므로, 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작 사이를 공유하는 전력을 실현하기 위한 특별한 전력 제어 회로를 추가할 필요가 없다. 이는 충전기와 오디오 시스템의 회로 구성의 간략화에 기여한다.

(6) 충전기는 휴대 오디오 기기와 충전기의 베이스 유닛이 접속되는 커넥터내의 신호의 전송에 사용하기 위한 복수의 단자중에서 사용자가 소망의 단자를 수동으로 선택하게 하는 셀렉터를 갖는다. 이것은 충전기의 접속성 또는 호환성을 제공하여 임의로 각종 휴대 오디오 기기에 접속될 수 있다.

(7) 충전기에의 디지털 파워 앰프의 제공에 기인하여, 비교적 낮은 소스 전압으로 고음질을 확실히 확보하는 것이 가능하다.

본 발명이 그 정신 또는 본질적 특성을 벗어나지 않고 각종 형식으로 실시될 수 있기 때문에, 본 실시예는 예시적이나 한정적이지 않고, 본 발명의 범위가 이들을 실시하는 설명보다 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되므로, 특허청구범위의 경계 및 범위내인 모든 변화, 또는 그 경계 및 범위내의 균등물이 특허청구범위에 의해 기꺼이 받아지도록 의도된다.

Claims

휴대 오디오 기기(10)에 내장된 배터리를 충전하는 충전기에 있어서,

상기 디지털 오디오 기기와의 접속성을 제공하는 커넥터(24); 및

상기 커넥터를 통해 상기 휴대 오디오 기기의 상기 배터리의 충전 동작을 수행하는 회로 블록(211)을 포함하고, 상기 회로 블록은 상기 커넥터를 통해 상기 휴대 오디오 기기로부터 전송되는 오디오 신호의 디지털화를 확보하는 디지털 파워 앰프(206)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제1항에 있어서, 상기 회로 블록은 상기 휴대 오디오 기기로부터 전송되는 오디오 신호를 재생할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제1항에 있어서, 상기 디지털 파워 앰프는 상기 휴대 오디오 기기로부터의 디지털화된 오디오 신호를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제1항에 있어서, 상기 회로 블록에서 처리된 신호를 출력하기 위한 적어도 하나의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제2항에 있어서, 상기 회로 블록에서 처리된 신호를 출력하기 위한 적어도하나의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제3항에 있어서, 상기 회로 블록에서 처리된 신호를 출력하기 위한 적어도 하나의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제1항에 있어서, 단일 전원(40)은 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작 모두에 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제2항에 있어서, 단일 전원(40)은 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작 모두에 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제3항에 있어서, 단일 전원(40)은 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작 모두에 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제1항에 있어서, 셀렉터(212, 213)를 더 포함하고, 상기 커넥터는 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작에 사용하는 충전 단자 뿐만 아니라 상기 휴대 오디오 기기에 대한 신호의 전송에 사용하는 복수의 단자를 가지고 있어, 상기 셀렉터가 상기 커넥터의 복수의 단자 중에서 소망의 단자를 선택하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제2항에 있어서, 셀렉터(212, 213)를 더 포함하고, 상기 커넥터는 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작에 사용하는 충전 단자 뿐만 아니라 상기 휴대 오디오 기기에 대한 신호의 전송에 사용하는 복수의 단자를 가지고 있어, 상기 셀렉터가 상기 커넥터의 복수의 단자 중에서 소망의 단자를 선택하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
제3항에 있어서, 셀렉터(212, 213)를 더 포함하고, 상기 커넥터는 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작에 사용하는 충전 단자 뿐만 아니라 상기 휴대 오디오 기기에 대한 신호의 전송에 사용하기 위한 복수의 단자를 가지고 있어, 상기 셀렉터가 상기 커넥터의 복수의 단자 중에서 소망의 단자를 선택하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 휴대 오디오 기기용 충전기.
오디오 시스템에 있어서,

휴대 오디오 기기(10);

상기 휴대 오디오 기기와의 접속성을 제공하는 커넥터(214), 및 상기 커넥터를 통해 상기 휴대 오디오 장치의 배터리의 충전 동작을 수행하고, 상기 휴대 오디오 장치로부터 전송되는 오디오 신호의 디지털화를 상기 커넥터를 통해 확보하는 디지털 파워 앰프(206)를 포함하는 회로 블록(211)을 포함하는 충전기(20, 200); 및

상기 디지털 파워 앰프에 의해 증폭된 디지털 오디오 신호를 스피커(30A,30B)로 출력하는 적어도 하나의 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템.
제13항에 있어서, 단일 전원(40)은 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작과 재생 동작 모두에 사용되는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템.
제13항에 있어서, 셀렉터(212, 213)를 더 포함하고, 상기 커넥터는 상기 휴대 오디오 기기의 충전 동작에 사용하는 충전 단자 뿐만 아니라 상기 휴대 오디오 기기에 대한 신호의 전송에 사용하는 복수의 단자를 가지고 있어, 상기 셀렉터가 상기 커넥터의 복수의 단자 중에서 소망의 단자를 선택하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템.