KR20050004089A

KR20050004089A - 전력 관리 토폴로지

Info

Publication number: KR20050004089A
Application number: KR1020040051380A
Authority: KR
Inventors: 콘스탄틴부쿠르; 블라드미하일포페스쿠-스탄에스티; 마리안니쿨라에; 대릴네스
Original assignee: 오투 마이크로, 인코포레이티드
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2005-01-12
Also published as: TWI260850B; JP3917608B2; TW200518418A; US20040178766A1; CN1578047A; CN1330070C; US8120312B2; US20080231117A1; EP1494332A2; US7348760B2; TWM262918U; US7791314B2; KR100677966B1; EP1494332A3; EP1494332B1; JP2005027496A; US20100327813A1

Abstract

하나의 실시 형태에 따른 웨이크 업 회로는 비교 회로 및 출력 결정 회로를 포함한다. 상기 비교 회로는 하나의 경로를 통하여 배터리에 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호 및 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하여 상기 첫 번째 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 형성될 수 있다. 상기 출력 결정 회로는 적어도 비교 출력 신호 및 선택 회로로부터 선택 신호를 수신하도록 형성되고, 상기 출력 결정 회로는 비교 출력 신호 및 선택 신호 중의 어느 하나를 스위치에 제공하여 스위치의 상태를 제어하고, 상기 스위치는 상기 하나의 경로에 연결된다.

Description

전력 관리 토폴로지{Power Management Topologies}

본 발명은 전력 관리 시스템, 특히 전자 장치를 위한 다양한 전력 관리 토폴로지에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2003년 8월 29일에 출원된 미국 출원 일련 번호 10/652,110의 일부 계속 출원이며, 상기 10/652,100 출원 자체가 2003년 2월 11일에 출원된 미국 출원 일련 번호 10/364,228에 대한 일부 계속 출원이며, 상기 출원들에 기술된 내용은 참조로서 본 발명에 결합되고, 그리고 2003년 7월 3일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 60/484,635에 대한 출원일 확보에 대한 이익(the benefit of the filing date)을 주장한다. 그리고 상기 출원에 대한 기술은 본 명세서에서 참조로서 결합된다. 2003년 8월 29일에 출원된 미국 출원 일련 번호 10/652,110은 또한 2001년 9월 21일에 출원된 미국 출원 일련 번호 09/960,453의 일부 계속 출원이며, 상기 출원에 개시된 내용은 참조로서 본 명세서에 결합되고, 2000년 9월21일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 60/234,442의 출원일 확보의 이익(the benefit of the filing date)을 주장하고, 상기 출원에 개시된 내용은 참조로서 본 명세서에 결합된다.

다양한 휴대용 전자 장치는 다양한 전원(power sources)으로부터의 전력을 감시하고, 제어하고, 그리고 전송하여 상기 전자 장치의 시스템 부하에게 전력을 공급하는 전력 공급 시스템을 구비하고 있다. 상기 전원은 일반적으로 고정된 출력 ACDC 어댑터 및 하나 또는 그 이상의 충전 배터리를 포함한다. 상기 전력 공급 시스템은 전력 변환 블록을 포함하고, 예를 들어 DC/DC 변환 장치(DC to DC converter)는 ACDC 어댑터에 의하여 공급된 고정 DC 전압을 미세하게 제어된 가변적인(variable) 출력 DC 전압으로 변환하여 배터리를 충전시킨다.

상기 전력 공급 시스템은 ACDC 어댑터 또는 호스트 배터리(host battery) 중의 어느 하나로부터 시스템에 전력을 공급하도록 작동하고 그리고 만약 적당한 조건이 충족되는 경우라면 배터리를 충전시킨다. 상기와 같은 경우, 전형적으로 ACDC 어댑터를 시스템에게 선택적으로 연결하기 위한 ACDC 전원 스위치(source switch), 호스트 배터리를 시스템에게 선택적으로 연결하기 위한 배터리 스위치 및 충전을 위하여 호스트 배터리를 DC/DC 변환기의 출력에게 연결할 수 있는 충전 스위치가 존재한다. 전력이 ACDC 어댑터로부터 시스템에 공급되는 경우, 상기 ACDC 전원 스위치는 닫히고, 상기 배터리 스위치는 열리며, 그리고 상기 충전 스위치는 열리거나 또는 닫힐 수 있다. 이와 대조적으로, 전력이 배터리로부터 시스템에 공급되는 경우, 상기 배터리 스위치는 닫히고, 상기 ACDC 전원 스위치 및 상기 충전 스위치는 열린다.

배터리를 최대 작동 전압까지 충전할 수 있도록 하기 위하여, ACDC 어댑터의 출력 전압은 배터리의 최대 작동 전압보다 더 높게(대개 적어도 1 내지 2 볼트 더 높게) 선택되어야 한다. ACDC 어댑터의 출력 전압은 고정된 값을 가지는 반면, 배터리의 출력 전압은 큰 범위에서 변하므로(충전 상태에 의존하여) 어떤 일정한 시간에서 ACDC 어댑터 및 배터리는 시스템 부하에게 전력을 공급하기 위하여 병렬로 연결될 수 없다. 상기와 같은 전압 차이는 보다 높은 전압 전원(ACDC 어댑터)으로부터 보다 낮은 전압전원(배터리)으로 바람직하지 못한 상호-전류 흐름을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 시스템의 일시적인 높은 전력 수요를 감당할 수 있도록 하기 위하여, 상기 ACDC 어댑터는 전형적으로 필요 이상으로 커져야 하고, 이것은 전력공급 시스템의 비용을 현저하게 증가시키게 된다.

추가적으로, ACDC 어댑터의 출력 전압이 고정되어 있으므로, 상기 어댑터의 출력 전압은 미세한 충전 전압 및 전류 제어를 수반하는 배터리의 충전을 위하여 사용될 수 없다. 상기와 같은 경우, DC/DC 변환기에 의하여 실행되는 두 번째 변환 단계(a second power conversion step)가 필수적이다. 상기와 같은 두 번째 전력 변환 단계는 추가적인 비용 상승을 유발시키고 전력 공급 시스템의 전체적인 효율성을 감소시킨다.

따라서, 단지 하나의 전력 변환만으로 제어 가능한 DC 출력을 시스템 부하 및 배터리에게 제공할 수 있거나, 또는 제어 가능한 DC 전원 및 배터리가 병렬로 연결되어 시스템 부하에게 공급될 수 있거나 또는 상기와 같은 두 가지 특징을 모두 가능하도록 하는 전력 관리 토폴로지가 이 분야에서 요구된다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 가능한 DC 전원(controllable DC power source) 및 전력 관리 제어 회로를 포함하는 전력 공급 토폴로지를 가지는 전자 장치에 대한 고-수준 블록 다이어그램을 도시한 것이다.

도 1의 아래쪽에 도시된 표는 각각의 공급 모드에서 스위치의 상태를 나타낸다.

표 180

공급모드(supply mode)	스위치(SW1)	스위치(SW1)
충전이 없는 DC에 의한 전력(Power by DC no charge)	ON ↑	OFF	181
충전이 있는 DC에 의한 전력(Power by DC charge)	ON ↑	ON ↓	183
버퍼 배터리	ON ↑	ON↑	185
배터리에 의한 전력(Power by battery)	OFF	ON ↑

도 2는 도 1에 따른 전자 장치의 전력 공급 토폴로지에 대한 한 가지 실시 예를 고-수준 블록 다이어그램으로 도시한 것으로서, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터가 된다.

도 2의 아래쪽에 도시된 표 180 및 표 190은 각각의 공급 모드에서 스위치의 상태를 나타낸다.

표 180

공급 모드	스위치(SW1)	스위치(SW2)
충전이 없는 DC에 의한 전력	ON ↑	OFF
충전이 있는 DC에 의한 전력	ON↑	ON↓
버퍼 배터리	ON↑	ON↑
배터리에 의한 전력	OFF	ON↑

표 190

공급 모드	스위치(SW1)	스위치(SW2)
충전이 없는 DC에 의한 전력	ON↑	OFF
충전이 있는 DC에 의한 전력	ON↑	ON↓
버퍼 배터리	이용 가능하지 않음
배터리에 의한 전력	OFF	ON↑

도 3은 도 1에 따른 전자 장치의 전력 공급 토폴로지에 대한 또 다른 실시 예를 고-수준 블록 다이어그램으로 도시한 것으로서, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 고정 출력 어댑터로부터 전력을 공급받을 수 있는 DC/ DC 변환기(a DC to DC converter)가 된다.

도 3의 아래쪽의 표 180은 아래와 같은 상태를 나타낸다.

표 180

공급 모드	스위치(SW1)	스위치(SW2)
충전이 없는 DC에 의한 전력	ON↑	OFF
충전이 있는 DC에 의한 전력	ON↑	ON↓
버퍼 배터리	ON↑	ON↑
배터리에 의한 전력	OFF	ON↑

도 4는 도 2의 전력 공급 토폴로지의 한 가지 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터이고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 상기 전력 공급 시스템은 어댑터 센스 저항, 시스템 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 5는 도 2의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 어댑터 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 6은 도 2의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 시스템 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 7은 도 2의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 어댑터 센스 저항 및 상기 배터리 전원을 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 8은 도 2의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 제어 가능한 어댑터가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 DC/DC 변환기의 출력 부위에서 시스템 센스 저항 및 다수 개의 배터리를 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 9는 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 DC/DC 변환기의 출력 부위의 DC/DC 변환기 센스 저항, 시스템 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 10은 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 DC/DC 변환기의 출력 부위에 위치하는 DC/DC 변환기 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 11은 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 시스템 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 12는 도 3의 전력 공급 토폴로지에 대한 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 어댑터 센스 저항 및 상기 배터리 전원을 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 13은 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 시스템 센스 저항 및 상기 배터리 전원은 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 14는 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 DC/DC 변환기의 출력 부위에 설치된 DC/DC 변환기 센스 저항 및 상기 배터리 전원은 위한 하나의 배터리 센스 저항을 포함한다.

도 15는 도 3의 전력 공급 토폴로지의 또 다른 실시 예에 대한 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이며, 상기에서 제어 가능한 DC 전원은 DC/DC 변환기가 되고, 배터리 전원은 다수 개의 배터리를 포함하고, 그리고 전력 공급 시스템은 고정 어댑터의 출력 부위에 설치된 어댑터 센스 저항 및 각각의 배터리를 위한 센스 저항을 포함한다.

도 16은 웨이크 업 회로(a wake up circuit)를 가지는 전자 장치에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 것이며, 상기 웨이크 업 회로는 심각하게 방전된 배터리에 대한 충전 전류를 제어한다.

도 16의 아래쪽의 표 1680은 각각의 공급 모드에서 스위치의 상태를 나타낸다.

표 1680

공급 모드	스위치(SW1)	스위치(SW2A)
공급 모드	스위치(SW1)	스위치(SW2A1)	스위치(SW2A2)
충전이 없는 DC에 의한 전력	ON↑	OFF	OFF	181
충전이 있는 DC에 의한 전력	ON↑	ON	OFF	181
버퍼 배터리	ON↑	OFF	ON	185
배터리에 의한 전력	OFF	ON	ON	187

도 17은 도 16의 전력 관리 및 웨이크 업 회로의 보다 상세한 블록 다이어그램을 도시한 것이다.

본 발명의 이점은 아래와 같은 예시적인 실시 형태에 대한 설명으로서 명백해질 것이며, 상기 실시 형태에 대한 설명은 첨부된 도면과 관련하여 기술된다.

도 1은 시스템 부하(110)를 가지는 전자 장치(100)의 간략한 블록 다이어그램을 예시한 것으로서, 시스템 부하(110)는 제어 가능한 DC 전원(a controllable DC power source)(104), 배터리(a battery)(105) 또는 병렬로 연결된 양쪽 모두에 의하여 전력을 공급받을 수 있고, 필요한 경우 상기 병렬 연결에 의한 전력 공급은 본 명세서에서 추가적으로 상세하게 설명된다. 다양한 전력 공급 모드에서스위치(SW1, SW2)의 위치를 나타내는 테이블(180)이 또한 제시되어 있다. 한 가지 실시 예로서, 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되는 것처럼 제어 가능한 DC 전원(104)은 제어 가능한 어댑터, 예를 들어 ACDC 어댑터가 되고, 상기 어댑터는 시스템 부하(110) 및 배터리(105)에 대한 전력을 전달하기 위하여 필요한 유일한 전력 변환을 제공한다. 상기와 같은 경우, 다른 전력 공급 시스템에서 전형적으로 이용되는 추가적인 전력 변환 단계(예를 들어, 미세하게 제어된 출력을 충전을 위한 배터리에게 제공하기 위한 DC/DC 변환기)를 위한 필요성은 상기와 같은 실시 예에서 방지된다.

전자 장치(100)는 예를 들어 랩탑 컴퓨터, 셀 폰, PDA(personal digital assistant), 전력 도구(power tool), 전자적 동력 차량(electric powered vehicle) 등과 같이 이 분야에서 공지된 임의의 다양한 장치가 될 수 있다. 다양한 실시 예를 참조하여 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되는 것처럼 제어 가능한 DC 전원(104)은 제어 가능한 어댑터 또는 DC/DC 변환기로부터 이용할 수 있는 것과 같은 동적으로 제어 가능한 DC 출력을 제공한다. 제어 가능한 DC 전원(104)은 전자 장치(100)로부터 분리되거나 또는 결합될 수 있다. 배터리(105)는 하나의 배터리 또는 다수 개의 배터리를 포함한다. 배터리는 리튬-이온, 니켈-카드뮴, 니켈-금속 수소화물 배터리 등과 같은 다양한 형태의 충전 배터리가 될 수 있다.

제어 가능한 DC 전원(104)은 하나의 스위치(SW1) 및 하나의 경로(path)(114)를 통하여 노드(116)에 선택적으로 연결될 수 있다. 배터리(105)는 다른 스위치(SW2) 및 다른 경로(118)를 통하여 노드(116)에게 선택적으로 연결될 수 있다. 시스템 부하(110)는 경로(121)를 통하여 노드(116)에게 추가적으로 연결될 수 있다.

일반적으로, 본 발명에 따른 전력 관리 제어 회로(130)는 다양한 조건 아래에서 각각의 전원(104, 105)으로부터 시스템 부하(110)로 향하는 그리고 서로 서로에 대한(예를 들어 배터리 충전과 같은) 전력을 감시하고, 제어하고 그리고 전달한다. 전력 관리 제어 회로(130)는 경로(141)를 따라 다양한 입력 신호를 수신할 수 있다. 상기 입력 신호는 다양한 부하 조건, 공급 조건 및/또는 명령 신호 등 여러 가지 신호가 될 수 있다. 배터리(105)의 공급 조건은 배터리(105)의 출력 전압 레벨 또는 출력 전류 레벨과 같은 전력 조건이 될 수 있다. 유사하게, 제어 가능한 DC 전원(104)의 공급 조건은 전원(104)의 출력 전류 레벨 또는 출력 전압 레벨과 같은 전력 조건일 수 있다. 시스템 부하(110)의 부하 조건은 임의의 특정한 순간에 요구되는 전압 레벨 또는 요구되는 전류 레벨과 같은 전력 조건이 될 수 있다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 입력 신호를 전력 관리 제어 회로(130)에 제공하는 다양한 방법을 인식할 것이다. 예를 들어, 전류 센스 저항이 각각의 전력 경로(114, 118, 121)에 직렬로 연결되어 각각의 경로에 따른 전류 레벨을 나타내는 신호를 제공할 수 있다.

일반적으로, 전력 관리 제어 회로(130)는 경로(133)에 따른 출력 제어 신호를 통하여 제어 가능한 DC 전원(104)의 출력 매개 변수, 예를 들어 출력 전압 레벨과 같은 것을 동적으로 조절할 수 있고 그리고 경로(20)를 따른 출력 제어 신호를 통하여 스위치(SW1, SW2)의 상태를 제어하는 것에 의하여 다수 개의 전력 공급 모드 가운데 어느 것을 선택할 수 있다.

유리한 점으로서, 하나의 실시 예에 있어서, 전력 관리 제어 회로(130)는 표 180에서 구체적으로 열거된 것과 같은 전력 공급 모드(185)를 선택할 수 있고, 상기 모드(185)는 제어 가능한 DC 전원(104) 및 배터리(105)가 병렬로 연결되어 양쪽 모두가 전력을 시스템 부하(110)에 공급하는 것이 가능하도록 한다. 제어 가능한 DC 전원(104)과 배터리(105)를 병렬로 연결하는 경우 발생하는 문제점은 상기 두 개의 전원(104, 105) 사이의 전압 레벨의 차이가 보다 높은 전압 전원으로부터 보다 낮은 전압 전원으로 불필요한 상호 전류 흐름을 발생시킨다는 것이다.

상기와 같은 바람직하지 않은 상호 전류 흐름은 단방향(unidirectional) 및 선택적인 단방향 스위치에 의하여 방지될 수 있고, 상기 단방향 스위치는 전류가 하나의 방향으로 흐르는 것을 허용을 하지만 다른 방향으로 흐르는 것을 방지한다. 예를 들어, 한 스위치(SW2)는 선택적으로 단방향 스위치가 되고 그리고 다른 스위치(SW1)는 단방향 스위치가 될 수 있으며, 상기 상태는 본 명세서에서 더욱 상세하게 설명되고 버퍼 배터리 공급 모드(185)로서 허용 전류 흐름을 나타내는 표 180에서 화살표로서 표시되어 있다. 추가적으로, 한 스위치(SW2)는 양방향 방전 스위치를 포함할 수 있고, 상기에서 제어 가능한 DC 전원(104)과 배터리(105) 사이의 바람직하지 않은 상호 전류 흐름은 제어 가능한 DC 전원(104)의 전압 레벨을 유지하는 것에 의하여 제어되고, 상기 전압 레벨의 유지는 예를 들어 충전 상태에 따라서 배터리 전압이 변하는 경우 배터리(105)의 전압 레벨의 허용 범위 내에서 이루어진다.

만약 경로(141)를 통하여 수신된 명령 신호(command signal)에 의하여 지시된다면 상기 병렬 공급 모드(185)가 선택될 수 있다. 상기 공급 모드(185)는 또한 전력 위기 상태에 반응하여 선택될 수 있다. 상기와 같은 전력 위기 상태는 시스템 부하(110)가 개별적으로 제어 가능한 DC 전원(104)으로 이용 가능한 최대 전력을 초과하고 그리고 개별적으로 배터리(105)로부터 이용 가능한 최대 전력을 초과하는 부하 요구를 가지는 경우에 발생할 수 있다. 그러나 전체적으로, 전원은 필요한 기간 동안 시스템 부하(110)의 부하 요구를 충족시킬 수 있을 만큼 충분한 전력을 제공할 수도 있다. 그러므로, 제어 가능한 DC 전원(104)은 위와 같은 상황에 대처하기 위하여 너무 크게 만들어질 필요는 없을 것이다.

상기와 같은 병렬 전원 공급 모드(185)에서, 유리한 점으로서 전력 관리 제어 회로(130)는 스위치들(SW1 및 SW2)의 상태를 제어하는 것에 의하여 제어 가능한 DC 전원(104)과 배터리 전원(105) 사이의 상호 전도를 방지한다. 한 스위치(SW2)는 선택적으로 단방향 스위치가 될 수 있고 그리고 다른 스위치(SW1)는 단방향 스위치가 될 수 있다. 즉, 하나의 스위치(SW2)는 선택된 전력 공급 모드에 따라 단지 닫혀진 경우에만 하나의 방향으로만 전류의 흐름을 허용하거나 또는 상기 스위치(SW2)는 열린 상태로 될 수 있다. 시스템 부하(110)가 단지 제어 가능한 DC 전원(104)에 의해서만 전력을 공급받고(그러므로 다른 스위치(SW1)는 닫힌 상태가 된다) 그리고 어떤 충전도 발생하지 않는(전력 공급 모드(181)) 경우 상기 스위치(SW2)는 열린 상태로 될 수 있다.

상기 스위치(SW2)는 첫 번째 방전 닫힌 위치(a first discharging closedposition)를 가질 수 있고 상기 위치에서 전류는 일반적으로 배터리로부터 흐르는 것만 허용된다. 예를 들어, 위와 같은 첫 번째 방전 닫힌 위치에서, 전류는 배터리(105)로부터 시스템 부하(110)로 흐르는 것이 허용되지만, 그러나 전류는 제어 가능한 DC 전원(104)으로 배터리(105)를 향하여 흐르지 못하도록 방지된다. 추가적으로, 하나의 스위치(SW2)는 또한 두 번째 충전 닫힌 위치(a second charging closed position)를 가질 수 있고, 상기 위치에서 전류는 단지 배터리로 흐르도록 허용된다. 예를 들어, 상기와 같은 두 번째 충전 닫힌 위치에서 전류는 단지 제어 가능한 DC 전원(104)으로부터 배터리(105)를 향하여 흐르도록 허용되고 그리고 배터리(105)로부터 시스템 부하(110)로 흐르는 것이 방지된다. 다른 스위치(SW1)는 닫힌 경우에 단지 제어 가능한 DC 전원(104)으로부터 노드(116)로 전류가 흐르도록 허용하는 단방향 스위치가 될 수 있다.

따라서, 제어 가능한 DC 전원(104)과 배터리(105) 양쪽 모두 시스템 부하(110)에 대하여 전력을 공급하는 병렬 전력 공급 모두(185)에서, 하나의 스위치(SW2)는 첫 번째 방전 위치에서 닫히고 그리고 다른 스위치(SW1)는 닫힌 상태로 될 수 있다. 이로 인하여 배터리는 시스템 부하(110)에 대하여 전류를 공급하지만 그러나, 제어 가능한 DC 전원(104)으로부터 배터리(105)로 불필요한 상호 전류가 흐르는 것이 하나의 스위치(SW2)에 의하여 방지된다. 추가적으로, 배터리(105)로부터 DC 전원(104)으로 불필요한 상호 전류가 흐르는 것이 다른 단방향 스위치(SW1)에 의하여 방지된다.

이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 선택적으로 단방향 스위치가 실행될수 있도록 하는 다양한 방법을 생각할 수 있을 것이다. 예를 들어, 서로에 대하여 직렬로 연결된 한 쌍의 스위치, 그리고 각각의 스위치에 대하여 병렬로 연결된 관련 쌍의 다이오드가 이용될 수 있을 것이다. 특정한 다이오드는 하나의 방향으로 전류가 흐르는 것을 차단하는 한편, 닫힌 스위치는 양 방향으로 전류가 흐르는 것을 허용할 수 있다.

유리한 점으로서, 전력 관리 제어 회로(130)는 또 다른 전력 공급 모드(181 또는 183)를 선택할 수 있고, 상기 모드에서 제어 가능한 DC 전원(104)은 시스템 부하(110)에 대하여 전력을 공급한다. 상기와 같은 실시 예에 있어서 배터리(105)는 충전되거나(표 180의 공급 모드 183) 또는 충전되지 않을(표 180의 공급 모드 181) 수 있다. 상기와 같은 전력 공급 모두에서, 경로(114)를 통하여 전력 관리 회로(130)로 향하는 입력 신호 중의 하나는 시스템 부하(110)의 전력 수요, 예를 들어 전압 수요, 전류 수요 등과 같은 것들을 나타낼 수 있다. 유리한 점으로서, 전력 관리 제어 회로(130)는 상기와 같은 신호에 반응할 수 있고 그에 따라 출력 매개 변수, 예를 들어 제어 가능한 DC 전원(104)의 출력 전압 레벨, 출력 전류 레벨과 같은 것들을 조절하여 시스템 부하(110)의 요구를 따를 수 있다. 하나의 실시 예에서, 전력 관리 회로(130)는 제어 가능한 DC 전원(104)의 출력 전압 레벨을 조절하여 시스템 부하(110)의 전압 수요의 미리 결정된 한계 범위 내에 존재하도록 한다. 상기와 같은 경우, 전력 손실 및 소실은 제한된다.

도 2를 살펴보면, 도 1의 제어 가능한 DC 전원(104)은 제어 가능한 어댑터(104a)가 될 수 있다. 유리한 점으로서, 상기와 같은 실시 예에서, 시스템부하(110)에 대하여 그리고 충전을 위하여 배터리(105)에 대하여 전력을 공급하기 위하여 필요한 단지 하나의 전력 변환 단계(예를 들어, 제어 어댑터(controller adapter)에 대한 입력 전압으로부터 제어 가능한 출력 DC 전압으로 변환)만이 존재한다. 상기와 같은 경우, 추가적인 전력 변환 단계(예를 들어, DC/DC 변환기로부터 충전을 위하여 배터리에 대한 변환 단계)가 방지되어 전력 효율성이 향상된다. 도 2의 실시 형태에 있어서, 이미 상세히 언급한 버퍼 배터리 공급 모드는 요구되는 전력 공급 시스템의 필요에 따라 이용 가능한 경우(표 180)와 이용 가능하지 않은 경우(표 190)가 있을 수 있다.

제어 가능한 어댑터(140a)와 다른, 도 2의 전력 공급 시스템의 다른 구성 요소는 도 1의 구성 요소와 유사하고, 그리고 상기와 같은 경우 유사하게 도면 부호가 표시되어 있다. 그러므로, 상기와 같은 구성 요소의 임의의 반복적인 설명은 명확성을 위하여 본 명세서에서 생략된다. 제어 가능한 어댑터(104a)는 추가적으로 제어 가능한 ACDC 어댑터가 될 수 있고, 상기 ACDC 어댑터는 공지의 AC 전압을 수신하여 전력 관리 제어 회로(130)로부터 경로(133)를 따라 제어 신호에 반응하여 제어 가능한 DC 전압 레벨로 변환한다. 전력 관리 제어 회로(130)에 의하여 제어될 수 있는 제어 가능한 어댑터(104a)의 매개 변수는 제한되지 않는 예로서 출력 전압, 최대 출력 전력, 최대 출력 전류, 작동 개시 시간(start-up time), 작동 개시 형태(profile) 등을 포함한다. 제어 가능한 어댑터(104a)의 출력 전압은 전력 관리 제어 회로(130)에 의하여 제어되면서 동적으로 조절될 수 있다.

도 3을 살펴보면, 도 1의 제어 가능한 DC 전원은 경로(114)에 연결된 DC/DC변환기(104b)(DC to DC converter)가 될 수 있다. 또한 스위치(SW1) 및 고정 어댑터(fixed adapter)(302)가 경로(114)에 연결된다. 스위치(SW1)는 DC/DC 변환기(104b)와 노드(116) 사이의 경로(114)에 연결되는 것으로 예시되어 있다. 대안으로, 스위치(SW1)가 경로(114)를 따라서 고정 어댑터(302)와 DC/DC 변환기(104b) 사이에 연결될 수 있고, 상기와 같은 형태는 도 9 내지 15의 실시 형태에서 보다 자세히 설명된다.

도 3의 실시 형태에서, 도 2에서 예시된 것과 같은 하나의 전력 변환과는 달리 두 개의 전력 변환이 만들어진다. 즉, 고정 어댑터(302) 및 DC/DC 변환기(104b)의 전력 변환이 만들어진다. 도 3의 실시 형태는 전력 공급 시스템이 버퍼 배터리 공급 모드(185)에서 작동이 가능하도록 하며, 예를 들어 배터리(105) 및 제어 가능한 DC 전원(104b)이 위에서 상세하게 설명한 것처럼 전력을 시스템 부하(110)에게 동시에 공급하도록 한다. DC/DC 변환기(104b) 및 고정 어댑터(302)와 다른, 도 3의 전력 공급 시스템의 다른 구성 요소는 도 1의 구성 요소와 유사하고, 그리고 상기와 같은 경우 유사하게 도면 부호가 표시된다. 이에 따라, 상기와 같은 구성 요소의 임의의 반복적인 설명은 명확성을 위하여 본 명세서에서 생략된다.

DC/DC 변환기(104b)는 전력 관리 제어 회로(130)로부터 경로(303)를 따라 전달되는 임의의 다양한 제어 신호에 의하여 제어되는 임의의 다양한 변환기가 될 수 있다. 하나의 실시 형태로서, DC/DC 변환기(104b)는 이 분야에서 공지된 것으로 상부 스위치(a high side switch), 하부 스위치(a low side switch) 및 LC 필터를 가지는 벅 변환기(a buck converter)가 될 수 있다. 전력 관리 회로(130)로부터의제어 신호는 펄스 폭 변조(a pulse width modulated : PWM) 신호가 될 수 있다. 상기 PWM 신호의 폭은 "스위치-ON" 상태(상부 스위치 ON 그리고 하부 스위치 OFF) 및 "스위치 OFF" 상태(상부 스위치 OFF 그리고 하부 스위치 ON) 상태의 지속(duration)을 제어하고 그리고 이에 따라 DC/DC 변환기(104b)의 출력 전압 및 전류 레벨을 제어한다.

도 4 내지 도 8을 살펴보면, 본 발명에 따른 다양한 전력 공급 시스템의 다양한 실시 형태가 예시되어 있고, 상기 전력 공급 시스템은 제어 가능한 DC 전원(104)으로서 제어 가능한 어댑터(104a) 및 두 개의 배터리(배터리 A 및 B)를 가지고 있다. 상기와 같은 경우, 도 4 내지 도 8의 실시 형태는 제어 가능한 어댑터(104a)로 인하여 하나의 전력 변환을 가지면서 전력을 시스템 부하(110) 및 배터리(105)에게 제공한다. 상기 하나의 단계 전력 변환 실시 형태는 이미 상세하게 설명된 버퍼 배터리 전원 공급 모드와 독립적으로 또는 함께 사용되어 배터리 및 제어 가능한 DC 전원 양쪽 모두가 전력을 시스템 부하(110)에게 공급하는 것이 가능하도록 한다.

이와 대조적으로, 본 명세서에서 상세히 설명되는 것처럼 도 9 내지 도 15는 제어 가능한 DC 전원(104)으로서 제어 가능한 DC/DC 변환기(104b) 및 두 개의 배터리(배터리 A 및 B)를 가지는 추가적인 실시 형태와 관련된다. 그러므로 도 9 내지 도 15의 실시 형태는 고정 어댑터(302) 및 DC/DC 변환기(104b)로 인하여 적어도 두 개의 전력 변환을 가진다.

도 4의 실시 형태는 도 1과 도 2와 관련하여 이미 상세하게 설명된 모든 기능을 가질 수 있다. 그러나, 도 4의 실시 형태는 배터리 및 제어 가능한 DC 전원 양쪽 모두가 시스템 부하(110)에 병렬로 연결되어 전력을 제공하는 것을 가능하도록 하는 이미 상세하게 설명한 버퍼 배터리 전력 공급 모드를 가질 수도 또는 가지지 않을 수도 있다. 예를 들어, 특정 전력 공급 시스템은 단지 한 단계의 전력 공급 변환만을 필요로 하고 그리고 버퍼 배터리 전력 공급 모드와는 관련되지 않는다.

도 4의 몇 가지 구성 장치는 도 2의 구성 장치와 유사하고, 상기와 같은 경우 유사하게 도면 부호가 표시되어 있다. 따라서, 반복적인 구성 요소의 기능에 대한 임의의 반복적인 설명은 명확성을 위하여 본 명세서에서 생략된다. 일반적으로, 제어 가능한 ACDC 어댑터(104a), 배터리 A 또는 배터리 B 중의 어느 하나 또는 이들의 조합은 전력 관리 제어 회로(130)에 의하여 제어되는 임의의 시간에 시스템 부하(110)에 전력을 공급할 수 있다. 시스템 부하(110)는 노드(116)에서 보이는 경로(121)를 통하여 전력을 공급받는다. 제어 가능한 어댑터(104a)는 스위치(SW1) 및 경로(114)를 통하여 노드(116)에 선택적으로 연결될 수 있다. 배터리 A는 스위치(SW2A) 및 경로(118a)를 통하여 노드(116)에게 선택적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 배터리 B는 스위치(SW2B) 및 경로(118b)를 통하여 노드(116)에 선택적으로 연결될 수 있다. 스위치(SW1)는 독립형의 외부 스위치가 될 수 있다. 이미 설명한 것처럼 스위치(SW1)는 또한 단방향 스위치가 될 수 있다. 스위치(SW2A 및 SW2B)는 독립형 스위치가 되거나 또는 각각의 배터리 팩(10a, 11a) 내에 삽입될 수 있고, 예를 들어 확장 배터리 수명 접속 수단(extended battery life approach)으로서 삽입될 수 있다. 배터리 팩 내에 삽입된 전력 스위치를 사용하는 것은 전력 스위치의 수 및 관련 전력 소실(dissipation)을 감소시킬 수 있다. 이미 설명한 것처럼, 스위치(SW2A, SW2B)는 또한 선택적으로 단방향 스위치가 될 수 있다.

이미 암시된 것처럼, 전력 관리 제어 회로(130)는 다양한 경로를 따라서 다양한 입력 신호를 수신할 수 있다. 도 4의 실시 형태에서, 어댑터 센스 저항(4), 시스템 센스 저항(3), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)은 각각의 전력 경로를 따른 전류 레벨을 나타내는 입력 신호를 전력 관리 제어 회로(130)에게 제공한다. 예를 들어, 어댑터 센스 저항(4)은 제어 가능한 어댑터(104a)로부터 경로(114)를 따라서 전류 흐름을 나타내는 데이터 신호를 제공한다. 시스템 센스 저항(3)은 임의의 전원의 조합으로부터 경로(121)를 따라서 시스템 부하(110)로 향하는 전류 흐름을 나타내는 데이터 신호를 제공한다. 배터리 A 센스 저항(7)은 경로(118a)를 따라서 배터리 A로부터 또는 배터리 A로 향하는 전류 흐름을 나타내는 데이터 신호를 제공한다. 마지막으로, 배터리 B 센스 저항(5)은 경로(118b)를 따라서 배터리 B로부터 또는 배터리 B로 향하는 전류 흐름을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.

추가적으로, 배터리 A(VFB_A), 배터리 B(VFB_B) 및 시스템 부하(VFB_SYS)의 전압 레벨을 나타내는 입력 신호는 또한 전력 관리 제어 회로(130)에게 입력될 수 있다. 더욱이, 예를 들어 명령 및 데이터 신호와 같은 입력 신호는 호스트 버스(22)를 통하여 호스트 전력 관리 장치(PMU)(12)로부터 전력 관리 회로(130)에게 입력될 수 있다. PMU(12)는 이 분야에서 공지된 형태로 다양한 전력 관리루틴(routine)을 실행하도록 형성된다. 상기와 같은 PMU(12)로부터의 입력 신호는 제한되지 않는 예로서 충전 전류, 충전 전압, 어댑터 제어 프리셋 전압(adapter controlled preset voltage), 어댑터 전력 제한(adapter power limit), 어댑터 존재(adapter presence), 배터리 존재, 과-전압, 초과-온도, 과-전류 충전 또는 어댑터, 어댑터(104a) 또는 시스템(110)에 대한 과-전력 등과 같은 많은 경고 신호를 포함한다. 호스트 버스(22)는 임의의 수의 연결선(wires)을 가지고 그리고 아날로그 및 디지털 명령 신호의 임의의 조합을 실행한다. 예를 들어, 만약 PMU(12)가 SMBus 프로토콜 루틴을 실행하도록 형성되어 있다면 호스트 버스(22)는 SMBus가 될 수 있다. PMU(12)는 분리된 구성 장치가 되거나 또는 전자 장치(100)의 보다 복잡한 프로세서 내에 삽입될 수 있다.

추가적으로, 배터리 A 및 배터리 B를 위한 배터리 버스(24)는 전력 관리 제어 회로(130)에 대한 추가적인 정보를 제공할 수 있다. 위와 같은 버스(24)에 의하여 제공된 상기와 같은 정보는 제한되지 않은 예로서 예를 들어 충전 전류, 충전 전압, 배터리 존재, 과-전압, 초과-온도 또는 과-전류와 같은 수많은 경고 신호와 같은 다양한 매개 변수를 나타낼 수 있다.

전력 관리 제어 회로(130)를 살펴보면, 상기 회로(130)는 호스트 인터페이스(13), 다수 개의 전류 센스 증폭 장치(14, 15, 17, 18), 관련 제어 및 데이터 경로 및 결정 회로(decision circuit)(16)를 포함할 수 있다. 결정 회로(16)는 추가적으로 선택 회로(selector circuit)(409)를 포함하고, 상기 결정 회로(16)는 버스(20)를 통하여 일련의 첫 번째 출력 신호를 제공하여 스위치(SW1,SW2A, SW2B)의 상태를 제어한다. 결정 회로(16)는 또한 제어 회로(411)를 포함하고, 상기 제어 회로(411)는 경로(133)를 통하여 일련의 두 번째 출력 신호를 제공하여 제어 가능한 어댑터(104a)의 출력 매개 변수를 제어한다.

호스트 인터페이스(13)는 PMU(12)로부터 일련의 입력 신호를 수신하고 그리고 변환된 일련의 신호를 내부 신호 버스(23)를 통하여 결정 회로(16)로 출력하도록 형성된다. 결정 회로(16)에 제공된 상기와 같은 신호는 배터리 A, 배터리 B, 제어 가능한 어댑터(104a) 및 시스템 부하(110)를 위한 전압 및 전류 제한을 포함할 수 있다. 호스트 인터페이스(13)는 PMU(12)로부터 아날로그 또는 디지털 신호를 수신할 수 있다.

만약 PMU(12)가 디지털 신호를 제공한다면, 호스터 인터페이스는 SMBus 또는 I2C 인터페이스와 같은 임의의 다양한 디지털 인터페이스가 될 수 있다. 상기와 같은 실시 예에 있어서, 멀티플렉서(a multiplexer : MUX) 및 디지털 아날로그 변환기(DAC)가 또한 인터페이스(13)에 설치되어 디지털을 아날로그 신호로 변환시키고 그리고 결정 회로(16)에 대하여 적당한 수의 아날로그 신호를 제공할 수 있다. 상기 MUX는 부분적으로 결정 회로(16)에 제공된 신호의 수에 따라 임의의 수의 채널을 가질 수 있다.

센스 저항이 전형적으로 매우 작기 때문에 다수 개의 전류 센스 증폭기(14, 15, 16, 17)는 각각의 센스 저항(3, 4, 5, 7)을 증폭한다. 예를 들어, 센스 증폭기(14)는 시스템 센스 저항(3) 사이의 전압 강하를 증폭하고 경로(121)에 따른 전류 흐름을 나타내는 ISYS 신호를 제공한다. 센스 증폭기(15)는 어댑터 센스저항(4) 사이의 전압 강하를 증폭하고 경로(114)에 따른 전류 흐름을 나타내는 IAD 신호를 제공한다. 센스 증폭기(17)는 배터리 B 센스 저항(5) 사이의 전압 강하를 증폭하고 그리고 경로(118b) 따른 전류 흐름을 나타내는 ICDB 신호를 제공한다. 마지막으로, 센스 증폭기(18)는 배터리 A 센스 저항(7) 사이의 전압 강하를 증폭하고 그리고 경로(118a)에 따른 전류 흐름을 나타내는 ICDA 신호를 제공한다.

각각의 센스 증폭기(14, 15, 17, 18)로부터의 ISYS, IAD, ICDB 및 ICDA 신호는 다음 단계로 결정 회로(16)에 제공될 수 있고, 그리고 특히 결정 회로(16)의 제어 회로(411) 부분에 제공될 수 있다. 추가적으로, 시스템 부하(110)의 전압 레벨을 나타내는 VFB_SYS 신호, 배터리 B의 전압 레벨을 나타내는 VFB_B 신호 및 배터리 A의 전압 레벨을 나타내는 VFB_A 신호가 또한 결정 회로(16)에 제공될 수 있고, 그리고 특히 결정 회로(16)의 제어 회로(411) 부분에 제공될 수 있다.

제어 회로(411)는 상기와 같은 입력 신호 ISYS, IAD, ICDB, ICDA, VFB_SYS, VFB_B 및 VFB_A를 수신하고 그리고 상기와 같은 신호들을 다양한 문턱 레벨, 예를 들어 PMU(12)에 의하여 제공된 문턱 레벨과 비교한다. 상기와 같은 비교에 기초하여, 제어 회로(411)는 일련의 첫 번째 출력 신호를 제공하여 어댑터 제어 버스(133)를 통하여 어댑터(104a)의 출력 매개 변수, 예를 들어 출력 전압 레벨을 제어한다.

전력 공급 시스템이 도 1 및 도 2를 관련하여 이미 상세하게 언급한 작업을 포함하는 다양한 작업을 실행하기 위하여 상기 첫 번째 일련의 출력 신호는 제어 가능한 어댑터(104a)의 하나 또는 그 이상의 출력 매개 변수를 제어한다. 추가적으로, 상기와 같은 작업은 또한 제한되는 않은 예로서 아래와 같은 것들 중 적어도 하나를 포함한다:

- 어댑터의 최대 출력 전류 레벨까지 또는 시스템 부하(110)의 전력 공급 한계까지 모든 필요한 어댑터 전류를 제공하는 것, 그리고 만약 필요하다면 충전 전류를 제공하여 배터리 전원(105)을 충전하는 것;

- 어댑터(104a)의 최대 출력 전류 레벨과 시스템 부하(110)의 필요한 전류 사이의 차이까지 충전 모드 과정에서 배터리(105)에 전달되는 전체 충전 전류를 제한하는 것;

- 최대 충전 전압 레벨이 임의의 배터리에 대하여 도달되지 않는 동안 각각의 배터리(배터리 A 및 배터리 B)에 대하여 최대 충전 전류를 제공하는 것;

- 최대 충전 전압이 임의의 배터리에 대하여 도달되지 않는 동안 가장 낮은 전압 배터리에 대하여 최대 충전 전류까지 제공하는 것;

- 배터리가 존재하지 않거나 또는 충전 요구가 수신되지 않는 경우 일련의 최대 공급 전압을 시스템 부하(110)에 대하여 제공하는 것.

이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 결정 회로(16)의 제어 회로(411) 부분의 상기와 같은 기능이 단지 하드웨어만을 통하여, 단지 소프트웨어만을 통하여 또는 그들의 조합을 통하여 이루어질 수 있는 다양한 방법을 인지하고 있을 것이다. 예를 들어, 하드웨어의 경우 제어 회로(411)는 다수 개의 에러 증폭기를 포함하여 신호 ISYS, IAD, ICDB, ICDA, VFB-SYS, VFB_B 및 VFB_A를 각각의 감시된 매개 변수를 위한 관련된 최대 문턱 레벨과 비교할 수 있다. 상기 다수 개의 에러 증폭기는 아날로그 "유선-OR(wired-OR)" 토폴로지로서 형성되어 먼저 관련 최대 전력 레벨을 초과하는 것을 탐지하는 에러 증폭기는 제어 가능한 어댑터(104a)에 대한 명령 신호를 제어할 수 있다. 이때에는 적당한 출력 신호가 제어 가능한 어댑터(104a)에게 전송될 수 있고, 예를 들어 만약 최대 문턱 한계가 도달되었다면 어댑터(104a)의 출력 전력 매개 변수가 감소시킬 수 있다.

선택 출력 버스(selector out bur)(20)를 통하여 결정 회로(16)에 의하여 제공된 두 번째 일련의 출력 신호는 스위치들의(SW1, SW2A, SW2B) 상태를 제어하여 전력 공급 시스템이 다양한 공급 모드를 가질 수 있도록 한다. 상기와 같은 두 번째 일련의 출력 신호는 결정 회로(16)의 선택 회로(409)에 의해 제공될 수 있다. 결과적으로, 전력 전원(어댑터(104a), 배터리 A 및 배터리 B)을 시스템 부하(110) 및 서로 서로(예를 들어 충전 과정)에 대하여 연결하는 다양한 전력 경로는 실질적인 전력 공급 조건, 이벤트 및 PMU(12)로부터의 요구에 의하여 발생한다. 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어가 특별한 처리 알고리즘에 따라 결정 회로(16)의 선택 회로(409) 부분에 대한 다양한 입력 신호를 처리하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 알고리즘은 적당한 작동 신호(driving signal)를 결정하여 스위치(SW1, SW2A, SW2B)의 ON 및 OFF 상태를 작동 할 수 있어야 하고, 이는 제한되지 않는 예로서 아래와 같은 작업 중의 적어도 하나를 포함하는 다양한 작업을 실행할 수 있도록 하기 위함이다:

- 적어도 하나의 전원(ACDC 어댑터(104a), 배터리 A, 배터리 B)이 존재하는한 시스템 부하(110)에 대한 전력 공급이 차단되지 않는 것을 보장하는 것;

- PMU(12)에 의하여 요구되는 경우 적당한 하나의 배터리 또는 여러 개의 배터리를 충전 경로에 연결하는 것;

- PMU(12)에 의하여 요구되는 경우 적당한 하나의 배터리 또는 여러 개의 배터리를 방전 경로에 연결하여 시스템 부하(110)에 대하여 전력을 공급하는 것;

- 다수 개의 배터리가 병렬로 연결되고 그리고 ACDC 어댑터와 배터리 사이에 병렬 공급 모드가 되는 경우 배터리 사이의 상호 전도를 방지하는 것;

- 전원 연결/단절, 단락 회로 및 그와 같은 전력 위기 사건을 독립적으로 해결하는 것; 및

- 호스트 PMU(12)가 적당한 제어 신호를 보내는 것을 실패하는 경우 독립적으로 그리고 안전하게 전력 공급 시스템을 관리하는 것.

상기와 같은 작업, 특히 둘 또는 그 이상의 배터리에 의존하는 상기와 같은 작업을 실행하기 위하여(예를 들어 배터리 사이의 상호 전도를 방지하는 것), 2003년 2월 11일에 출원된 US 특허 출원 번호 10/364,228이 참조가 되어야 하며, 상기 특허 출원에서 개시된 내용은 참조로서 본 명세서에 결합되고, 상기 출원은 본 발명에 따른 전력 공급 시스템의 일부로서 이용될 수 있는 선택 회로에 대하여 설명한다.

도 5 내지 8을 살펴보면, 도 1 및 도 2의 발명에 따른 전력 공급 시스템의 다양한 추가적인 실시 예가 예시되어 있고, 상기 실시 예는 어댑터(104a) 및 두 개의 배터리(배터리 A 및 B)를 가지고 있다. 일반적으로, 도 5 내지 8의 실시 형태와 도 4와 관련하여 위에서 상세하게 설명된 실시 형태 사이의 주요한 차이는 다양한 전력 경로를 따라 이용되는 센스 저항의 수가 다르다는 점이다. 달리 말하면, 실시 형태의 기능은 도 4와 관련하여 기술된 실시 형태와 유사하며, 다만 만약 보다 작은 수의 센스 저항이 이용된다면 결정 회로는 입력 전류 신호의 수만큼 수신하지 않는다는 점에서 차이가 난다. 도 5의 실시 형태는 어댑터 센스 저항(4), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다. 도 6의 실시 형태는 시스템 센스 저항(3), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다. 도 7의 실시 형태는 어댑터 센스 저항(4) 및 경로(118)를 따라 전류 흐름을 감지하는 하나의 배터리 센스 저항(5)을 가진다. 마지막으로, 도 8의 실시 형태는 시스템 센스 저항(3) 및 경로(118)를 따라 전류 흐름을 감지하는 하나의 배터리 센스 저항(5)을 가진다.

도 9 내지 도 15를 살펴보면, 도 1 및 3의 발명에 따른 전력 공급 시스템의 다양한 추가적인 실시 형태가 예시되어 있고, 상기 시스템은 제어 가능한 DC 전원(104)으로서 DC/DC 변환기(104b), 고정 어댑터(302) 및 배터리 전원(105)으로서 두 개의 배터리(배터리 A 및 B)를 가진다. 일반적으로, 도 9 내지 15의 실시 형태와 도 1 및 3과 관련하여 이미 상세하게 설명된 실시 형태 사이의 주요 차이는 다양한 전력 경로를 따라 이용되는 센스 저항의 수 및 위치가 다르다는 점에 있다.

도 9의 실시 형태는 DC/DC 변환기 센스 저항(4), 시스템 센스 저항(3), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다. 도 10의 실시 형태는DC/DC 변환기 센스 저항(4), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다. 도 11의 실시 형태는 시스템 센스 저항(3), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다. 도 12의 실시 형태는 어댑터 센스 저항(4) 및 경로(118)를 따라서 전류 흐름을 감지하는 하나의 배터리 센스 저항(5)을 가진다. 도 13의 실시 형태는 하나의 시스템 센스 저항(3) 및 경로(118)를 따르는 전류 흐름을 감지하는 하나의 배터리 센스 저항(5)을 가진다. 도 14의 실시 형태는 DC/DC 변환기(104b)의 출력 경로를 따라 직렬로 연결된 하나의 DC/DC 변환기 센스 저항(3) 및 하나의 배터리 센스 저항(5)을 가진다. 마지막으로 도 15의 실시 형태는 고정 어댑터(302)의 출력 및 DC/DC 변환기(104b)에 대하여 입력 지점에서 연결된 하나의 어댑터 센스 저항(4), 배터리 A 센스 저항(7) 및 배터리 B 센스 저항(5)을 가진다.

몇 가지 실시 예에서, 하나 또는 그 이상의 배터리가 심하게 방전될 수 있다. 즉, 심하게 방전된 배터리의 출력 전압 레벨은 배터리 및/또는 시스템의 적당한 작동을 위하여 필요한 최소 전압 레벨보다 더 작을 수 있다. 상기와 같은 심하게 방전된 배터리를 충전시키는 경우, 웨이크 업 배터리 충전 전류 레벨이 배터리에게 제공될 수 있다. 상기와 같은 웨이크 업 배터리 충전 전류 레벨은 전형적으로 정상적인 충전 전류와 비교할 때 상대적으로 작은 값, 예를 들어 하나의 실시 예로서 정상 충전 전류의 약 10%가 된다. 웨이크 업 배터리 충전 전압 레벨은 또한 정상적인 충전 전압 레벨에 비하여 상대적으로 작은 값이 된다. 배터리 출력 전압 레벨이 웨이크 업 문턱 레벨보다 높은 값으로 상승할 때, 그때에는 정상 충전 전류 및 전압 레벨이 전달된다. 그렇지 않으면, 만약 정상적인 충전 전류가 심하게 방전된 배터리에게 제공된다면 배터리의 저하(degeneration)가 발생할 수 있다.

몇몇 배터리 공급 토폴로지에서, 배터리 및 시스템 부하는 서로 다른 전원에 의하여 공급될 수 있고 이로 인하여 예를 들어 DC/DC 변환기와 같은 하나의 전원이 심하게 방전된 배터리에 대하여 감소된 충전 전류 및 전압을 제공하는 한편, ACDC 어댑터와 같은 다른 전원이 시스템 부하에 대하여 상대적으로 보다 높은 전류 및 전압 레벨을 공급하는 것을 가능하도록 한다. 충전을 위하여 전력을 시스템 부하(110) 및 배터리(105) 양쪽 모두에게 제공할 수 있는(표 180의 공급 모드(183)와 같이) 하나의 전원(예를 들어 제어 가능한 DC 전원(104))을 가지는 도 1의 실시 형태에 따른 배터리 공급 토폴로지에서, 시스템 부하(110)에 대하여 필요한 전압 레벨을 제공하는 한편 배터리(105)에게 웨이크 업 충전 전류를 제공하기 위한 대체적인 방법을 가지는 것이 유리하다.

도 16을 살펴보면, 제어 가능한 DC 전원(104) 및 배터리 A를 가지는 전자 기기(1600)의 또 다른 실시 형태가 예시되어 있고, 상기 전원(104) 및 배터리 A는 각각 개별적으로 또는 함께 시스템 부하(110)에 대하여 전력을 제공한다. 도 16은 도 1에서 이미 상세하게 설명된 유사한 도면 부호를 사용하여 표시된 유사한 구성 요소를 가지고 있으며 따라서 상기와 같은 구성 요소의 임의의 반복적인 설명은 명확성을 위하여 본 명세서에서 생략된다. 명확성을 위하여 단지 하나의 배터리, 배터리 A 및 관련된 선택적인 단방향 스위치(SW2A)가 도 16의 실시 형태에서 예시되어 있다. 물론, 배터리 A와 병렬로 연결되는 추가적인 배터리 및 추가적인 관련 단방향 스위치가 또한 이용될 수 있다.

도 16의 실시 형태에서, 배터리 A를 위한 선택적인 단방향 스위치(SW2A)가 스위치들(SW2A1, SW2A2)을 이용하여 실행될 수 있고, 상기 스위치들(SW2A1, SW2A2)은 각각의 개별적인 스위치와 병렬로 연결된 다이오드(D1, D2)를 가진다. 닫혀진 상태에서 각각의 개별적인 스위치들(SW2A1, SW2A2)은 양방향으로 전류 흐름을 허용하는 양방향성이 될 수 있다. 그러나, 스위치들(SW2A1, SW2A2) 중 어느 하나가 열리고 그리고 다른 하나가 닫히는 경우, 스위치(SW2A)는 선택적인 단방향 스위치로서 기능을 하여 열린 스위치와 병렬로 연결된 몸체 다이오드(D1 또는 D2)를 이용하여 전류가 하나의 방향으로 흐르는 것은 허용하지만 반대 방향으로 흐르는 것은 차단한다.

예를 들어, 표 1680에서 상세하게 설명된 것처럼, 충전 공급 모드(183) 과정에서 하나의 스위치(SW2A1)는 ON 상태가 되고 다른 스위치(SW2A2)는 OFF 상태가 될 수 있다. 그러므로, 전원(104)으로부터 배터리 A로 향하는 충전 전류는 닫힌 스위치(SW2A1) 및 열린 스위치(SW2A2)와 병렬로 연결된 다이오드(D2)를 통하여 흐를 수 있게 되어 배터리를 충전시킨다. 그러나, 배터리 A로부터 시스템 부하(110)로 향하는 역방향의 전류 흐름은 상기와 같은 충전 공급 모드(183)에서 다이오드(D2)에 의하여 차단된다.

유리한 점으로서, 전력 관리 회로(1630)는 웨이크 업 회로(1608)를 포함할 수 있다. 상기 웨이크 업 회로(1608)는 다양한 입력 및/또는 명령 신호에 반응하여 경로(20)를 따라서 선택적인 단방향 스위치(SW2A)에 대하여 제어 신호를 제공할 수 있다. 웨이크 업 회로(1608)에 의하여 제공된 제어 신호는 웨이크 업 충전 조건 또는 정상 충전 조건을 나타낼 수 있다. 웨이크 업 충전 조건 신호에 반응하여, 선택적인 단방향 스위치(SW2A)는 단지 웨이크 업 충전 전류만이 배터리 A를 향하여 흐르도록 할 수 있다. 정상적인 충전 조건 신호에 반응하여, 선택적인 단방향 스위치(SW2A)는 정상 충전 전류가 배터리 A를 향하여 흐르도록 할 수 있다.

도 17을 살펴보면, 도 16의 전력 관리 제어 회로(1630) 및 웨이크 업 회로(1608)의 상세한 형태가 제시되어 있다. 명확성을 위하여, 단지 도 16의 선택적인 단방향 스위치(SW2A)의 하나의 스위치(SW2A1)만이 제시되어 있다. 웨이크 업 회로(1608)는 비교 회로(comparison circuit)(1718) 및 출력 결정 회로(1612)를 포함할 수 있다. 비교 회로(1718)는 에러 증폭기(1610)를 포함할 수 있다. 시스템이 표 1680에서 상세하게 설명된 것과 같은 충전 공급 모드(183)에 있는 경우 에러 증폭기(1610)는 반전 입력 단자(inverting input terminal)에서 배터리 A에 제공된 순간적인 충전 전류 레벨을 나타내는 ICDA 신호를 수신할 수 있다. 상기 ICDA 신호는 경로(1706)를 통하여 센스 증폭기(17)에 의하여 제공될 수 있다. 센스 증폭기(17)는 단자(1702)에 연결된 비-반전 입력을 가질 수 있고 그리고 단자(1704)에 연결된 반전 입력을 가질 수 있다. 도체(conductors)가 배터리 A 센스 저항(7)을 가로질러 연결되고 그리고 단자(1702, 1704)에 연결되어 충전 공급 모드에서 배터리 A에 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 입력을 충전 증폭기(17)에게 제공할 수 있다.

에러 증폭기(1610)는 또한 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 신호를 비-반전 입력에서 수신할 수 있다. 상기 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨은고정된 또는 프로그래밍이 가능한 전류 레벨이 될 수 있어 다양한 배터리 크기, 형태 및 충전 상태를 나타낼 수 있다. 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 상기와 같은 신호는 PMU 호스트 인터페이스(13)를 통하여 호스트 PMU(12)를 포함하는 다양한 전원들에 의해 제공될 수 있다. 이때 에러 증폭기(1610)는 순간적인 충전 전류 레벨을 나타내는 신호를 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 신호 ICDA와 비교하고 그리고 비교 출력 신호를 출력 결정 회로(1612)에 제공한다.

웨이크 업 회로(1608)의 출력 결정 회로(1612)는 비교 회로(1718)로부터 비교 출력 신호 및 경로(1714)를 통하여 제공되는 선택 회로(409)로부터의 선택 신호를 포함하는 다양한 입력 및/또는 명령 신호를 수신한다. 출력 결정 회로(1612)는 비교 출력 신호 또는 선택 신호 중의 어느 하나를 스위치(SW2A1)의 제어 단자에 제공하여 스위치(SW2A1)의 전도 상태를 제어할 수 있다. 출력 결정 회로(1612)는 이 분야에서 공지된 다양한 논리 회로를 포함하여 필요한 기능을 제공할 수 있다.

출력 결정 회로(1612)가 비교 회로(1718)로부터 비교 출력 신호를 스위치(SW2A1)에게 제공하는 경우, 스위치(SW2A1)는 상기 신호에 반응하여 배터리 A에게 제공된 충전 전류 레벨을 웨이크 업 전류 레벨로 제한한다. 하나의 실시 형태에서, 스위치(SW2A1)는 웨이크 업 충전 전류 레벨과 동일하게 배터리 A에게 일정한 전류를 제공할 수 있다. 상기 비교 출력 신호는 아날로그 신호가 될 수 있고 그리고 스위치(SW2A1)는 상기 아날로그 신호에 반응하여 중간적인 전도 상태가 될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바에 따라, "중간적인 전도 상태(intermediate conduction state)"는 적어도 어는 정도 스위치의 하나의 단자에서 다른 단자로 흐르는 전류를 제한하는 상태를 의미한다. 상기와 같은 경우, 배터리 A가 심하게 방전되는 경우 중간적인 전도 상태에 있는 스위치(SW2A1)는 배터리 A에 제공된 전류를 웨이크 업 전류 레벨로 제한할 수 있다. 하나의 실시 형태로서, 스위치(SW2A1)가 비교 회로(1718)로부터 비교 출력 신호를 제공받는 경우 스위치(SW2A1)는 에러 증폭기 제어 저항(an error amplifier controlled resistor)처럼 행동할 수 있다.

스위치(SW2A1)는 다양한 아날로그 신호를 수신하는 임의의 다양한 트랜지스터가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위치는 출력 결정 회로(1612)로부터 전압 아날로그 신호를 수신하는 게이트 단자를 가지는 예시된 것과 같은 전계 효과 트랜지스터(a field effect transistor)가 될 수 있다. 이 경우에는 상기와 같은 전압 아날로그 신호의 값은 상기와 같은 실시 예에서 다른 두 개의 단자 또는 전원과 드레인 단자(drain terminal) 사이에 흐르는 전류를 제어한다. 스위치(1612)는 또한 출력 결정 회로(1612)로부터 전류 아날로그 신호를 수신하는 베이스 단자를 가지는 쌍극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor)로서 기능을 할 수 있다. 이때에는 상기와 같은 전류 아날로그 신호의 값은 상기와 같은 실시 예에서 다른 두 개의 단자 또는 컬렉터 및 이미터 단자 사이에 흐르는 전류를 제어한다.

출력 결정 회로(1612)가 선택 출력 신호(selector output signal)를 제공하는 경우, 스위치(SW2A1)는 상기 신호에 반응하여 ON 또는 OFF 상태 중의 어느 하나가 된다. 상기 선택 회로(selector circuit)에 의하여 제공된 신호는 디지털 신호가 될 수 있으며 만약 상기 디지털 신호 값이 1이라면 스위치(SW2A1)는 ON 상태가 되고, 만약 상기 디지털 신호 값이 0이라면 스위치(SW2A1)는 OFF 상태가 되는 방식으로 작동할 수 있다. 스위치(SW2A1)가 선택 출력 신호에 반응하여 ON 상태인 경우, 스위치(SW2A1)는 완전 전도 상태(a full conduction state)가 될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바에 따라, "완전 전도 상태(a full conduction state)"는 스위치의 하나의 단자로부터 다른 단자로 흐르는 전류를 감지할 수 있을 정도로 제한하지 않는 상태를 의미한다. 그러므로, 스위치(SW2A1)가 선택 출력 신호에 반응하여 ON 상태가 된다면, 이때에는 정상적인 충전 전류 레벨이 배터리 A에게 제공된다. 그러므로, 배터리 A가 심하게 방전되고 그리고 이로 인하여 충전 전류가 웨이크 업 충전 전류 레벨로 제한될 수 있는 경우 비교 출력 신호, 예를 들어 하나의 실시 형태로서 아날로그 신호가 스위치(SW2A1)를 제어하기 위하여 이용될 수 있다. 추가적으로, 선택 출력 신호, 예를 들어 하나의 실시 형태로서 디지털 신호가 스위치(SW2A1)를 제어하고 배터리 A에 대하여 보다 높은 정상 충전 전류 레벨을 제공하기 위하여 제공될 수 있다.

출력 결정 회로(1612)는 또한 버스(1614)를 따라서 추가적인 입력 및/또는 명령 신호를 수신할 수 있다. 상기와 같은 신호는 호스트 인터페이스(13)를 경유하여 호스트 PMU(12) 및 전력 관리 제어 회로(1630)를 포함하는 다수의 공급원(source)에 의하여 제공될 수 있거나 또는 전력 관리 제어 회로(1630)로부터 외부적으로 설정될 수 있다. 버스(1614)를 따라 수신된 하나의 상기와 같은 신호는 허가 신호(enabling signal)가 될 수 있다. 상기 허가 신호가 예를 들어 디지털 값 1과 같은 첫 번째 상태에 있다면, 출력 결정 회로(1612)는 비교 회로(1718)로부터 비교 출력 신호가 스위치(SW2A1)에 제공되는 것을 허용할 수 있다. 만약 상기허가 신호가 예를 들어 디지털 값 0과 같은 두 번째 상태에 있다면, 출력 결정 회로(1612)는 이때에는 선택 출력 신호(swA2)를 스위치(SW2A1)에 제공할 수 있다.

버스(1614)를 통하여 출력 결정 회로(1612)에 의하여 수신될 수 있는 또 다른 신호는 웨이크 업 충전 과정에서 최대 충전 전압을 나타내는 배터리 전압 신호가 된다. 상기와 같은 배터리 전압 신호가 배터리의 전압 레벨이 웨이크 업 충전 과정에서 문턱 전압 레벨을 초과한다는 것을 지시한다면, 이때에는 출력 결정 회로(1612)는 비교 출력 신호가 아니라 선택 출력 신호를 스위치(SW2A1)에 제공하는 것에 의하여 웨이크 업 충전을 중지할 수 있다.

버스(1614)를 통하여 출력 결정 회로(1612)에 의하여 수신될 수 있는 또 다른 신호는 최대 웨이크 업 충전 시간 신호가 된다. 만약 상기와 같은 신호가 배터리가 최대 시간 간격보다 더 긴 시간동안 웨이크 업 충전 전류를 제공받았다는 것을 나타낸다면, 이때에는 출력 결정 회로(1612)는 스위치(SW2A1)에 대하여 선택 출력 신호를 제공하는 것에 의하여 웨이크 업 충전을 중지할 수 있다. 다른 신호가 또한 출력 결정 회로(1612)에 제공되어 추가적인 기능을 제공할 수 있다.

하나의 실시 형태로서, 한 예로서 하나의 경로를 통하여 배터리에 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호 및 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하고 상기 첫 번째 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 적합하게 형성된 비교 회로를 포함하는 웨이크 업 회로가 제공된다. 상기 웨이크 업 회로는 또한 적어도 비교 출력 신호 및 하나의 선택 회로로부터 선택 신호를 수신하기에 적합한 출력 결정 회로를 포함할 수 있고, 상기출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 선택 신호 중의 하나를 스위치에게 제공하여 스위치의 상태를 제어하고, 상기 스위치는 상기 하나의 경로에 연결된다.

또 다른 실시 형태로서, 위에서 상세하게 설명된 실시 형태에 따른 웨이크 업 회로를 포함하는 장치가 제공된다.

또 다른 실시 형태로서, 하기의 요소들을 포함하는 장치가 제공된다:

제어 가능한 DC 전원에게 연결되도록 형성된 첫 번째 경로; 배터리에 연결되도록 형성된 두 번째 경로; 시스템 부하에 연결되도록 형성된 세 번째 경로, 상기에서 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 경로는 공통 노드에 연결되고; 상기 공통 노드를 통하여 제어 가능한 DC 전원이 시스템 부하에 선택적으로 연결되도록 허용하는 상기 첫 번째 경로에 연결된 첫 번째 스위치; 상기 배터리가 상기 공통 노드에게 선택적으로 연결되도록 허용하는 상기 두 번째 경로에 연결된 두 번째 스위치; 및 비교 회로 및 출력 결정 회로를 포함하는 웨이크 업 회로.

상기 비교 회로는 상기 두 번째 경로를 통하여 배터리에 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호 및 배터리의 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하고 상기 첫 번째 신호 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 만들어 질 수 있고, 상기 출력 결정 회로는 적어도 비교 출력 신호와 선택 회로로부터 선택 신호를 수신하도록 만들어지며, 상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호 중 어느 하나를 상기 두 번째 스위치에 제공하여 두 번째 스위치의 상태를 제어한다.

상기 전력 관리 제어 회로 및 웨이크 업 회로의 실시 형태에 대하여 기술된기능은 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 사용하여 실행될 수 있는 것으로 인식될 것이다. 만약 소프트웨어로 실행된다면, 프로세서 및 기계-판독 매체가 필요할 것이다. 상기 프로세서는 본 발명의 실시 형태에 의하여 요구되는 속도와 기능을 제공할 수 있는 임의의 형태의 프로세서가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 인텔사에 의하여 제작된 펜티엄 계열의 프로세서 또는 모토롤라사에 의하여 제작된 프로세서 계열이 될 수 있다. 기계-판독 가능한 매체는 프로세서에 의하여 실행되는 지시를 저장할 수 있는 임의의 매체를 포함한다. 상기와 같은 매체의 제한되지 않는 몇 가지 실시 예는 읽기만 가능한 메모리(ROM), 임의 접근 메모리(RAM), 프로그램 가능한 ROM(PROM), 삭제가 가능하고 프로그램이 가능한 ROM(EPROM), 전자적으로 삭제와 프로그램이 가능한 ROM(EEPROM), 동적 RAM(DRAM), 자기 디스크(예를 들어, 플로피 디스크 및 하드 드라이브), 광 디스크(예를 들어, CD-ROM) 및 디지털 정보를 저장할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함한다. 하나의 실시 형태로서, 상기 지시는 압축된 형태 및/또는 암호화된 형태로 상기 매체에 저장될 수 있다.

본 명세서에서 기술된 실시 형태는 본 발명을 이용하는 단지 몇 가지에 지나지 않으며 그리고 제한되지 않는 예시적인 방법으로 본 명세서에게 기술되었다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 매우 명백한 많은 다른 실시 형태가 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 실질적으로 벗어나지 않고 만들어 질 수 있다는 것은 자명한 것이다.

본 발명은 제어 가능한 DC 전원과 배터리가 병렬로 연결되어 시스템 부하에 대하여 전력을 공급하는 것을 가능하도록 한다. 그리고 상기와 같은 병렬 모드에서 전력을 공급하는 경우 적절한 단방향 스위치를 사용함으로서 두 개의 전원 사이에 전압 차이로 인하여 발생하는 상호 전류의 흐름을 방지한다. 이로 인하여 전체적인 전력 공급 시스템은 시스템 부하에 제공되어야할 전력을 고려하여 적당한 크기로 제작될 수 있으며 전체적인 제조 비용이 감소된다.

Claims

하나의 경로를 통하여 배터리에 제공되는 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호 및 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하고, 상기 첫 번째 신호 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 형성된 비교 회로; 및

적어도 상기 비교 출력 신호 및 선택 회로로부터의 선택 신호를 수신하도록 만들어진 출력 결정 회로를 포함하고,

상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호 중의 하나를 스위치에 제공하여, 상기 스위치의 상태를 제어하고, 상기 스위치는 상기 경로에 연결된 것을 특징으로 하는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 비교 출력 신호는 아날로그 신호를 포함하고, 상기 스위치는 상기 아날로그 신호에 반응하여 중간 전도 상태로 되어 상기 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 전류 레벨을 상기 배터리에 제공하는 웨이크 업 회로.
제2항에 있어서,

상기 아날로그 신호는 전압 신호를 포함하고, 상기 스위치는 상기 전압 신호를 수신하는 게이트 단자를 가지는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 선택 신호는 디지털 신호를 포함하고, 상기 스위치는 첫 번째 상태에서 상기 디지털 신호에 반응하여 완전 전도 상태에 있는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호에 추가하여 적어도 하나의 추가적인 입력 신호를 수신하고, 상기 적어도 하나의 추가적인 입력 신호는 허가 신호가 되고, 만약 상기 허가 신호가 첫 번째 상태에 있다면, 상기 출력 결정 회로는 상기 허가 신호에 반응하여 상기 비교 출력 신호를 상기 스위치에 제공하는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호에 추가하여 적어도 하나의 추가적인 입력 신호를 수신하고, 상기 적어도 하나의 추가적인 입력 신호는 배터리 전압 신호가 되고, 만약 상기 배터리 전압 신호가 문턱 전압 레벨보다 더 큰 상기 배터리의 전압 레벨을 나타낸다면, 상기 출력 결정 회로는 상기 배터리 전압 신호에 반응하여 상기 선택 출력 신호를 상기 스위치에 제공하는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호에 추가하여 적어도 하나의 추가적인 입력 신호를 수신하고, 상기 적어도 하나의 추가적인 입력 신호는 최대 웨이크 업 충전 시간 신호가 되고, 만약 상기 최대 웨이크 업 충전 신호가 최대 시간 간격을 초과하여 상기 비교 출력 신호를 제공하는 상기 출력 결정 회로의 연속적인 시간을 나타낸다면, 상기 출력 결정 회로는 상기 최대 웨이크 업 충전 시간 신호에 반응하여 상기 선택 출력 신호를 상기 스위치에 제공하는 웨이크 업 회로.
제1항에 있어서,

상기 비교 회로는 에러 증폭기를 포함하고, 상기 에러 증폭기는 상기 첫 번째 신호 및 상기 두 번째 신호를 수신하고, 상기 비교 출력 신호를 제공하는 웨이크 업 회로.
웨이크 업 회로를 포함하고,

상기 웨이크 업 회로는, 하나의 경로를 통하여 배터리에게 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호 및 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하여, 상기 첫 번째 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 형성된 비교 회로; 및 적어도 상기 비교 출력 신호 및 선택 회로로부터의 선택 신호를 수신하도록 형성된 출력 결정 회로를 포함하고,

상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호 중의 어느 하나를 스위치에게 제공하여 상기 스위치의 상태를 제어하고, 상기 스위치는 상기 경로에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서,

상기 비교 출력 신호는 아날로그 신호를 포함하고, 상기 스위치는 상기 아날로그 신호에 반응하여 중간 전도 상태가 되어 상기 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 전류 레벨을 상기 배터리에게 제공하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 아날로그 신호는 전압 신호를 포함하고, 상기 스위치는 상기 전압 신호를 수신하는 게이트 단자를 가지는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 장치.
제9항에 있어서,

상기 선택 신호는 디지털 신호를 포함하고, 상기 스위치는 첫 번째 상태에서 상기 디지털 신호에 반응하여 완전 전도 상태에 있는 장치.
첫 번째 신호를 스위치에 제공하고, 상기 스위치는 경로에 연결되고, 상기 경로는 배터리에 연결되고, 상기 스위치는 상기 첫 번째 신호에 반응하여 중간 전도 상태가 되어 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 전류 레벨을 상기 배터리에 제공하는 단계; 및

두 번째 신호를 상기 스위치에 제공하고, 상기 두 번째 신호가 첫 번째 상태에 있는 경우, 상기 스위치는 상기 두 번째 신호에 반응하여 완전 전도 상태가 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 첫 번째 신호는 아날로그 신호를 포함하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 아날로그 신호는 전압 신호를 포함하고, 상기 스위치는 상기 전압 신호를 수신하는 게이트 단자를 가지는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 두 번째 신호는 디지털 신호를 포함하는 방법.
제어 가능한 DC 전원에 연결되도록 형성된 첫 번째 경로;

배터리에 연결되도록 형성된 두 번째 경로;

시스템 부하에 연결되도록 형성된 세 번째 경로(여기에서, 상기 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 경로는 공통의 노드에 연결되어 있다);

상기 첫 번째 경로에 연결되어 상기 공통의 노드를 통하여 상기 제어 가능한 DC 전원이 상기 시스템 부하에 선택적으로 연결되도록 허용하는 첫 번째 스위치;

상기 두 번째 경로에 연결되어 상기 배터리를 상기 공통 노드에 선택적으로 연결되도록 허용하는 두 번째 스위치; 및

비교 회로 및 출력 결정 회로를 포함하는 웨이크 업 회로를 포함하고,

상기 비교 회로는 상기 두 번째 경로를 통하여 상기 배터리에 제공된 충전 전류 레벨을 나타내는 첫 번째 신호, 및 상기 배터리의 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 두 번째 신호를 수신하고, 상기 첫 번째 및 두 번째 신호에 반응하여 비교 출력 신호를 제공하도록 형성되고; 상기 출력 결정 회로는 적어도 상기 비교 출력 신호 및 선택 회로로부터의 선택 신호를 수신하도록 형성되고, 상기 출력 결정 회로는 상기 비교 출력 신호 및 상기 선택 신호 중의 어느 하나를 상기 두 번째 스위치에 제공하여 상기 두 번째 스위치의 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
제17항에 있어서,

상기 비교 출력 신호는 아날로그 신호를 포함하고, 상기 두 번째 스위치는 상기 아날로그 신호에 반응하여 중간 전도 상태가 되어 상기 미리 결정된 웨이크 업 전류 레벨을 나타내는 전류 레벨을 상기 배터리에 제공하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 아날로그 신호는 전압 신호를 포함하고, 상기 두 번째 스위치는 상기 전압 신호를 수신하는 게이트 단자를 가지는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 장치.
제17항에 있어서,

상기 선택 신호는 디지털 신호를 포함하고, 상기 두 번째 스위치는 첫 번째 상태에서 상기 디지털 신호에 반응하여 완전 전도 상태에 있는 장치.