KR20070104251A - 조정기의 적응적 제어를 통한 배터리수명 연장방법 및 장치 - Google Patents

조정기의 적응적 제어를 통한 배터리수명 연장방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원공급시스템에 제공되는 배터리의 효율을 개선하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 조정될 입력전압이 폭넓게 변하는 시스템의 전압조정기 효율을 개선한다. 전압조정기의 구동제어회로에 사용되는 전압공급이 입력전압의 변동에 따라 변한다. 그러므로 조정기회로의 출력트랜지스터의 제어단자를 구동하는 회로에 사용되는 전압공급이 입력전압의 변동에 따라 변한다. 예를 들면, 입력전압레벨과 조정기 출력트랜지스터의 게이트를 제어하는 게이트구동 회로에 사용되는 전압레벨 사이에 반비례관계가 성립된다.
전압조정기, 배터리수명, 전압조정기효율, 적응, 정보처리시스템

Description

조정기의 적응적 제어를 통한 배터리수명 연장방법 및 장치{Method and Apparatus For Extending Battery Life By Adaptive Control of Regulators}
도 1은 배터리 전원공급부와 전압조정기를 가진 종래 정보처리시스템 구성도
도 2는 종래의 전압조정기의 구성도
도 3은 배터리 전원공급부와 전압조정기의 적응적 구동전압제어를 가진 정보처리시스템의 예시적 회로도
도 4는 본 발명에 따른 공급전압을 가진 전압조정기의 구성도
도 5는 구동전압제어를 적응적으로 설정하는 예시적 회로도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110. AC어댑터 140. 전압조정기
140. 충전조정기 300. 전원공급시스템
본 발명은 전압조정기의 제어기술에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 배터리수명을 연장시키는 전압조정기의 제어에 관한 것이다.
배터리가 지원되는 전원공급부가 다양한 용도로 사용되고 있다. 배터리 전원공급부는 시스템에서 사용되기 전에 조정(레귤레이트)되어야 한다. 배터리지원 전원시스템(100)에 전압조정기(Voltage regulator)를 사용하는 예시적인 시스템이 도 1에 도시된다. 도시된 바와 같이, AC전원이, 예를 들면, 공공(퍼블릭)의 AC전원 그리드에 결합될 수 있는 AC어댑터(110)로부터 얻어진다. 또한 배터리(120)가 배터리 전원을 제공하기 위해 구비된다. 종래에 알려진 바와 같이, 스위치(112,114 및 116) 및 충전조정기(130)가 구비되어, AC어댑터(110)로부터의 AC전원이나 배터리(120)로부터의 배터리전원 중에서 선택하여 공급레일 Vin(125)로 전원을 공급한다. 또한, 스위치는 배터리의 충전을 위해 제어된다. 예를 들면, AC 및 배터리 공급 전원시스템은 Luo 등에 의해 2005년 2월 16일자로 출원된 미국특허출원 제11/058,781호 "배터리시스템 내의 충전조정기 통합 시스템 및 방법"이 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전원공급레일 Vin(125)이 다수의 전압조정기(140)에 구비될 수 있다. 전형적으로, 레일 Vin(125)은 9 내지 20V 범위이다. 예를 들 면, AC어댑터(110)가 사용될 때, Vin(125)의 공칭 입력전압레벨은 19.5V이다. 그러나 전원공급시스템이 배터리에 의해 지원되면, 최소 입력전압레벨은 9V까지 내려간다. 전압조정기(140)는 레일 Vin(125)의 전압레벨을 프로세서, 칩셋, DDR(double data rate) 메모리 및 그래픽카드와 같은 배터리지원 전원시스템(100)의 부하에서 요구되는 필요한 전압으로 변환시킨다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 전압조정기(140)는 0.9 내지 5V 범위의 다수의 조정된 전원공급레일을 제공하도록 사용된다. 도 1에 도시된 조정기의 개수와, 타입 및 출력전압레벨은 단지 예시적인 것이고 유저의 애플리케이션이나 필요에 따라 달라질 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 방법에 사용될 수 있는 예시적인 타입의 조정기는 MOSFET가 전원제어 스위치로 사용되는 일반적인 스위칭 전압조정기이다. 예시적인 실시예에서, 전압조정기는 "버크(Buck)" 전압조정기일 수 있다. 버크 또는 "스텝다운" 전압조정기는 일반적으로 입력전압보다 낮은 출력전압을 가진 조정기이다. 예시적인 전압조정기는 Intersil ISL8850A, Maxim MAX8743 , 및 텍사스 인스트루먼트 TPS51116과 같은 컨트롤러를 사용한다. 예시적인 전압조정기는 두 보조 +5V 전원공급 전압이 구동회로를 지원하고 컨트롤러의 회로동작을 제어하기 위해 필요하다는 공통적인 특징을 가진다. 이 두 개의 전원공급 전압 중, VCC 또는 AVDD로 불리는 +5V 공급전압은 RC필터 후단에 위치한다. 그러나 본 발명의 개념은 다른 다양한 종류의 조정기에 적용될 수 있고, 여기서 설명된 조정기는 단지 예시적인 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전압조정기는 조정되고 있는 전원회로입력 Vin뿐만 아니라 전원공급입력을 받는다. 그러므로 예를 들면, 도시된 바와 같이, Vdd 공 급입력(142)이 사용되고 Vdd 이후의 RC필터에 의해 필터된 Vcc 공급입력(144)도 사용될 수 있다. 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, Vdd 공급입력(142)은 MOSFET 게이트구동회로용 전원으로 기능하고, Vcc 공급입력(144)은 조정기 내의 아날로그 및/또는 디지털 제어회로용 전원으로 기능할 수 있다.
도 2는 조정기(140)의 한 응용을 보여준다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조정기(140)는 조정기IC(210), 전원 MOSFET(220,222) 및 조정기 시스템 출력(230)을 구비할 수 있다. 전원공급레일 Vin(125), Vdd(142) 및 Vcc(144)는 도시된 바와 같이, 조정기IC(210)에 제공된다. MOSFET(220,222)는 각각 게이트구동출력(221,223)에 의해 제어된다. MOSFET(220)의 소스와 MOSFET(222)의 드레인은 또한 도시된 바와 같이 조정기IC(210)의 LX핀(225)에서 접속된다. OUT핀(226)은 조정기가 정상적으로 작동되는지를 판단하기 위해 출력전압을 검출하고, 정상적으로 작동되지 않으면 컨트롤러 내의 제어회로에 의해 보호동작이 수행된다. FB핀(228)은 전압디바이더(도시안됨)를 통해 제어유닛으로 피드백을 제공한다. 제어유닛은 피드백신호를 미리 설정된 기준전압과 비교하여 하이(High)측 스위칭 MOSFET(220)와 로우(Low)측 MOSFET에 대한 온타임 길이(듀레이션)를 판단한다. 예시적인 전압조정기(140)는 MAXIM MAX8550 전압조정기IC를 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 구동회로(240)는 게이트구동출력전압을 제공하기 위해 구비될 수 있다. 제어유닛(250)은 OUT(226) AND FB(228) 핀들의 신호에 따라 적절하게 구동유닛(240)을 제어하기 위한 제어신호를 제공할 수 있다. Vdd 공급(142)이 구동유닛(240)의 전원으로 구비되고, Vdd상의 RC필터 후단의 Vcc 공급(144)이 제어유닛(250)용 전원으로 구비될 수 있다.
조정기(140)의 전원효율은 다른 것들 중에서도 MOSFET 전도손실에 의존한다. 특히 MOSFET(222)의 드레인-소스저항 Rds(on)는 전체 전원시스템의 효율에 큰 영향을 미치고, 이에 따라 이러한 시스템에 사용되는 배터리의 수명에도 영향을 미친다. 전원시스템, 특히 전압조정기의 효율을 개선하는 방법을 제공하는 것이 요구되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리지원 전원시스템은, CPU전압레일, 시스템 전압레일, 칩셋 전압레일, 메모리 전압레일, 그래픽카드 전압레일 등과 같은 다양한 시스템 출력전압을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 출력전압은 자주 정보처리시스템에서 사용된다. 정보의 가치와 효용이 날로 증가하면서, 개인들과 기업들은 정보를 처리하고 저장하는 부가적인 방법들을 모색하고 있다. 유저들이 이용할 수 있는 옵션은 정보처리시스템이다. 정보처리시스템은 일반적으로 비즈니스, 개인용무, 또는 다른 용도의 정보 또는 데이터를 처리하고, 컴파일하고, 저장하고, 및/또는 통신하여, 유저들이 정보를 가치있게 이용하도록 한다. 기술과 정보를 처리하고자 하는 수요와 요구가 서로 다른 유저들 또는 어플리케이션 간에 다양하게 변하므로, 정보처리 시스템 역시 어떤 정보를 처리하는지, 정보를 어떻게 처리하는지, 얼마나 많은 정보를 처리하고, 저장하고, 통신할 것인지, 그리고 어떻게 신속하고 효율적으로 정보를 처리하고, 저장하고, 통신할 것인지에 따라 다양하게 변한다. 정보처리시스템이 다양하게 변하면, 정보처리시스템은 특정 유저 또는 금융거래 처리, 항공편 예약, 기업 데이터 저장, 또는 글로벌 통신과 같은 특정 용도에 적합하게 컨피규레이션되거나 범용화되어야 한다. 또한, 정보처리시스템은 정보를 처리하고, 저장하고, 통신하기 위해 구성된 다양한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 컴퓨터시스템, 데이터저장시스템, 및 네트워킹시스템을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전원시스템에 공급되는 배터리의 효율을 개선하는 방법과 시스템을 개시하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 조정되어야 할 입력전압이 폭넓게 변하는 시스템에서 전압조정기의 효율을 개선하기 위한 방법과 시스템이 제공된다. 본 발명에서, 전압조정기의 구동제어회로에 사용되는 전압공급은 입력전압의 변동에 따라 변동된다. 그러므로 조정기 회로의 MOSFET의 제어단자-게이트를 구동하는 회로에 사용되는 전압공급은 입력전압의 변동에 따라 변동된다. 예를 들면, 입력전압레벨과, 조정기 MOSFET의 게이트를 제어하는 게이트구동회로에 사용되는 전압레벨은 반비례 관계를 갖도록 설정될 수 있다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 전압조정기를 가지며 배터리가 지원되는 전원시스템에서 배터리소스의 수명을 연장시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 조정될 제1 전압공급을 제공하는데, 제1 전압공급은 적어도 때때로 배터리 소스로부터 발생된다. 또한, 제1 전원이 인가되는 전압조정기가 구비되며, 적어도 부분적으로 제1 전원의 전압레벨에 따라 변동되는 가변적인 출력구동제어전압이 발생된다. 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 출력구동제어전압을 변동시키는 것은 배터리의 수명을 연장시킨다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전압조정기의 출력구동제어전압을 제어하는 방법이 제공된다. 이 방법은 전압조정기에 의해 조정될 제1 전압공급을 제공하는 단계와, 제어유닛전압을 전압조정기의 제어회로의 적어도 일부에 대한 제어유닛전원으로 사용하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 구동유닛 전압을 전압조정기의 구동 회로의 적어도 일부에 대한 구동유닛 전원으로 사용하고, 구동회로는 전압조정기의 출력트랜지스터를 제어하는 구동신호를 제어하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한 구동유닛의 전압레벨이 적어도 부분적으로 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 구동유닛 전압을 변화시키는 단계와, 전압조정기로부터 조정된 출력전압을 제공하는 단계를 더 포함한다. 전압조정기의 효율은 구동유닛 전압에 의존한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 정보처리시스템이 제공된다. 이 정보처리시스템은 적어도 때때로 배터리 소스로부터 발생되는 제1 전압공급을 포함하는데, 이 제1 전압공급은 가변적인 전압레벨을 가진다. 이 시스템은 또한 제1 전압에 접속된 전압조정기를 포함하는데, 이 전압조정기는 제1 전압을 조정하여 전압조정 기 출력전압을 제공한다. 시스템은 또한 제2 전압공급을 포함하는데, 이 제2 전압공급은 적어도 전압조정기의 제어회로의 일부에 의해 사용된다. 이 시스템은 또한 가변적 제3 전압공급을 포함하는데, 이것은 전압조정기의 구동회로의 적어도 일부에 의해 사용되고, 구동회로는 전압조정기의 출력트랜지스터의 제어단자에 접속된 제어신호를 제공한다. 가변적 제3 전압공급의 전압레벨은 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 변한다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 정보처리시스템에 사용되는 배터리지원 전원공급시스템(300)의 예시적 구성도이다. 본 발명에서 정보처리시스템은 기업, 과학, 제어 또는 다른 목적으로 정보, 지식 또는 데이터를 컴퓨팅, 분류, 처리, 전송, 수신, 검색, 발생, 스위칭, 저장, 디스플레이, 매니페스트, 검출, 기록, 재생, 조작, 또는 이용하는 수단(instrumentality) 또는 수단들의 집합을 포함한다. 예를 들면, 정보처리시스템은 퍼스널 컴퓨터, 네트워크 저장장치, 또는 기타의 적절한 장치일 수 있고, 그 규격이나 형태, 성능, 기능 및 가격은 다양할 수 있다. 정보처리시스템은 RAM, CPU나 하드웨어나 소프트웨어 제어로직과 같은 하나 이상의 처리자원, ROM 및/또는 다른 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 정보처리시스템의 부가적인 구성으로서 하나 이상의 디스크 구동, 키보드, 마우스 및 비디오디스플레이와 같은 다양한 입출력장치, 및 외부기기와 통신하기 위한 적어도 하나 이상의 네트워크 포트를 구비할 수 있다. 정보처리시스템은 다양한 하드웨어 구성품간의 통신을 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 버스를 포함할 수 있다.
도 3의 배터리지원 전원공급 시스템(300)은 전압조정기에 인가되는 입력전압이 광범위하게 변동되더라도, 종래의 시스템에 비해 전압조정효율을 개선함으로써 개선된 배터리수명을 제공한다. 여기서, 전압조정기의 구동제어회로에 사용되는 전압공급(Vdd)은 입력전압 Vin의 변동에 따라 변한다. 일예에 따르면, 입력전압레벨과, 조정기 출력 트랜지스터의 게이트를 제어하는 게이트구동 회로에 사용되는 전압공급(Vdd) 사이의 관계를 반비례관계를 갖도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 조정기 출력트랜지스터 MOSFET 전도손실을 개선함으로써 개선된 배터리 수명을 제공한다. 좀 더 상세히는, MOSFET Rds(on)에서 초래되는 MOSFET 전도손실은 MOSFET 구동전압(Vgs)에 비례한다. 또한, 전형적으로 전원회로 MOSFET 및 MOSFET 구동회로는, 최대 Vin 전압(후술하는 실시예에서는 대략 20V), 게이트구동전압레벨, 구동속도 및 다른 기생성분으로부터 초래되는 최대 드레인-소스전압(Vds) 스트레스를 수용하도록 설계된다. 대체로, Vds는 전원회로 입력전압 Vin에 의해 크게 영향을 받는다. 그러나 최대 Vin 전압이 언제나 사용되지는 않는다. 특히, 배터리 소스를 사용할 때, Vin 전압은 배터리방전 라이프사이클 동안 변동되고, 최대 Vin 보다 상당히 밑으로, 전술한 예의 경우에는 대략 9V 이하로 떨어질 수 있다. 이러한 상황에서, 낮아진 Vin은 MOSFET를 최대 Vds 전압스트레스 레벨로 유지하면서 전압조정기의 출력 MOSFET의 게이트전압이 증가되도록 할 수 있다. 이에 따라, 게이트전압구동레벨의 증가는 MOSFET Rds(on)을 감소시키고, 이는 더 작은 MOSFET 전도손실을 초래하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
전술한 기술사상은 도 3 내지 도 5를 참조하여 좀 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리지원 전원공급시스템(300)은 도 1의 시스템과 동일한 많은 구성요소를 구비하며 동일한 구성요소는 동일한 번호를 부여한다. 전원공급시스템(300)은 도 1의 시스템과, 가변 Vdd 전압공급을 구비한다는 점에서 다르다. 특히, Vcc 전압공급(144)은 종래의 것과 유사하게 설정전압레벨로서 구비된다. 그러나 Vdd 전압공급(342)이 Vin(125) 전압레벨에 따라 변동되는 적응적 전압(adaptive voltage)으로서 구비된다. 일예로서, Vin(125)이 20부터 9V까지 변하면, Vdd 전압공급(342)은 반비례하여 5 내지 10V로 변한다. Vdd 전압공급(342)의 전압레벨을 제어하기 위해, 적응적 전압레벨회로(350)가 구비된다. 적응적 전압레벨회로(350)는 Vin(125) 라인에 연결된 입력(355)을 받을 수 있다. 적응적 전압레벨회로(350)는 Vdd 전압공급(342)의 레벨이 Vin(125)의 전압레벨에 따라 변하는 방식으로 가변적인 Vdd 전압공급(342)을 출력으로 제공하도록 설계된다.
도 4는 분리된 Vdd 및 Vcc 공급전압을 받는 전압조정기(140)를 보여준다. 가변 Vdd 전압공급(342)이 조정기IC(210)의 구동유닛을 지원하도록 구비된다. 전술한 예시적인 전압을 사용하면, Vin(125)의 전압레벨이 20 내지 9V로 변함에 따라, 구동회로(240)에 공급전압으로 제공되는 Vdd 전압공급(342)의 전압레벨은 각각 5 내지 10V로 변한다. 구동회로는 MOSFET(220,222)의 게이트 구동전압을 제공하는 다양한 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 구동회로는 제어로직과, Vdd 레일에서 작동되는 구동스테이지를 포함할 수 있다. 증가된 Vdd공급을 제공함으로써, 증가된 구동전압이 MOSFET게이트구동 트랜지스터에 제공되고, MOSFET Rds(on)는 게이트제어구 동전압이 증가되면 감소되므로, MOSFET 전도손실은 따라서 감소될 것이다.
전술한 바와 같이, 조정기IC(210)로 사용되는 예시적인 전압조정기로는, Intersil ISL88550A, Maxim MAX8743 및 텍사스 인스트루먼트사의 TPS51116를 들 수 있다. 그러나 다양한 다른 조정기가 사용될 수 있다. 또한, Vdd가 구동유닛에 전원공급을 제공하는 것으로 설명하였으나, 구동유닛은 또한 비가변적 Vcc전원공급을 받아서, 양 전압레일이 조정기 컨트롤러에 제공될 수 있다. 본 발명 사상은 게이트구동 제어전압레일이 Vin 레벨에 따라 변하도록 된 구성에서는 유리하게 적용될 수 있을 것이다.
가변 Vdd 전압공급(342)은 입력전압과 관련되는 출력전압을 생성하는 다양한 회로에 의해 다양한 방법으로 발생될 수 있다. Vdd와 Vin의 특정한 관계는 디지털회로나 아날로그회로 또는 혼합된 디지털-아날로그회로와 같은 다양한 접근방법에 의해 수행될 수 있다. 그러므로 적응적 전압레벨회로(350)는 단지 예시적인 것이다. 전술한 바와 같이, Vin 전압과 Vdd 전압의 관계는 반비례관계인 것이 바람직하다. 예를 들면, 적응적 전압레벨회로(350)의 출력전압은 그 출력전압에 따라 선형적으로 또는 비선형적으로 변할 수 있다. 또한, 적응적 전압레벨회로(350)의 출력전압은 Vin(125)의 전압레일에 부분적으로 기초하여 바람직한 전압레벨이 선택되는 몇 가지 미리 설정된 증분 출력전압레벨을 가질 수 있다. 또한, 적응적 전압레벨회로(350)가 입력(355)으로 전압 Vin(125)을 받는 것으로 도시된다. 그러나 적응적 전압레벨회로(350)는, 적어도 부분적으로 Vin(125)의 현재 상태를 나타내는 약간의 입력전압(예를 들면 제어신호)만을 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어신호는 AC어댑 터가 사용되는지 여부 또는 배터리전원이 사용되는지 및 배터리의 현재 상태를 반영할 수 있다. 그러므로 본 발명은 가변적 Vdd 전압공급(342)이 어떻게 발생되는가에 의존하는 것이 아니라, 좀 더 넓은 의미에서, 출력트랜지스터의 제어단자(예를 들면, MOSFET의 게이트)에 제공되는 전압레벨이 Vin(125) 전원공급의 약간의 상태나 조건에 적어도 부분적으로 기초하여 변할 수 있으면 단지 바람직할 것이다. 예를 들면, 적응적 전압레벨회로(350)로서 사용되는 회로가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 입력(355)은 대략 9 내지 20V로 변하는 입력을 받고, 가변적 Vdd 전압공급(342)으로 제공되는 대응하는 출력은 각각 10 내지 5V 사이에서 변한다. 적응적 전압레벨회로는 저항 Ra, Rb, Rc, Rd 및 Re, 콘덴서 Ca 및 트랜지스터 510과 520이 도 5에서와 같이 구성된다. 전술한 바와 같이, 다른 많은 회로와 방법들이 가변적 Vdd 전압공급(342)을 발생하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 비록 적응적 전압레벨회로(350)가 도 3에서 조정기의 외부에 배치되는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 적응적 전압레벨회로(350)가 조정기(140) 내에 직접 일체로 내장될 수 있다. 조정기(140) 내에 적응적 전압레벨회로(350)를 포함하는 실시예는 조정기IC(210) 내에 일체화된 적응적 전압조정회로(350)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 조정기IC(210)에 구비된 Vin(125)공급은 조정기IC(210) 내에서 가변적 Vdd 전압공급(342)을 내부에서 발생하도록 사용될 수 있다. 이 점에 있어서, Vdd 전압은 단지 그 전압레벨이 Vin 전압레벨에 따라 조절가능한 가변 트랜지스터 제어단자 구동제어신호를 제공하기 위해 사용되는 내부 전압일 수 있다.
그러므로 전술한 바와 같이, 조정기 전원스위치 구동제어신호용 가변제어전 압을 제공함으로써 좀 더 효율적인 시스템을 달성할 수 있다. 일 실시예에서, AC어댑터가 19.5V의 Vin 전압 및 5V의 일정한 공급전압 Vdd이 제공되면, 조정기 MOSFET의 드레인-소스전압 Vds(max)는 26.5V에 도달하는 반면, 10V Vds(max)의 배터리 전원은 대략 17V가 된다. 시스템이 10V 배터리 전원공급에 의해 지원될 때 Vdd 공급전압이 10V 상승하면 MOSFET 전도손실은 감소되어, 1.2V/10A 출력의 조정기에서 효율은 대략 2%정도 증가된다. 이러한 효율의 증가는 배터리 방전수명을 연장시키고, 전원의 일산을 감소시키고, 냉각의 요구정도를 감소시킨다. 그러므로 조정기의 공급전압레벨을 분리시켜서 MOSFET 게이트 구동신호를 제어하는 조정기시스템 내의 적어도 일부의 회로가 조정기에 의해 조정되어야 할 Vin 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨에서 작동되도록 하는 것이 유리하다.
전술한 바와 같이, Vin(125) 공급의 전압레벨과 Vdd(342) 공급의 전압레벨 사이에 MOSFET(220,222)에 제공된 구동전압이 Vin(125)의 입력전압에 따라서 동일하게 변하는 관계가 설정된다. Vin(125)과 게이트제어라인(221,223)에 대한 MOSFET 구동전압의 특별한 관계는 MOSFET(220,222)의 특성과, Vin(125)의 특정한 범위, 및 시스템에서 사용되는 배터리의 타입/특성에 따라 선택된다. 일 실시예에서, 회로는 구동전압과 Vin 전압레벨의 관계는 유저가 프로그램가능하게 구성된다. 이러한 특성은 적응적 전압레벨회로가 전술한 바와 같이 조정기 컨트롤러에 일체로 내장될 경우에 특히 유용하다.
전술한 실시예에서, 가변 Vdd 전압공급은 MOSFET(220,222) 양자에 대한 구동제어전압을 발생시키는데 이용될 수 있다. 다양한 조정기회로가 얼마간의 MOSFET 를 포함한다. 그러므로 본 발명은 Vin 전압레벨과 관련된 단일 MOSFET의 구동제어전압을 조정하거나, 두 개 이상의 MOSFET의 구동제어전압을 조절함으로써 이용될 수 있다. 또한 MOSFET 중의 적어도 일부의 구동전압이 조정되더라도 본 발명의 일부의 효과를 달성할 수 있을 것이다. 이러한 방법에서는 하나 이상의 MOSFET는 본 발명 사상을 이용하는 반면 다른 하나 이상의 MOSFET는 이용하지 않는다. 도 4에 따른 시스템의 예에서, MOSFET 전도손실은 MOSFET(222)의 Rds(on)에 의해 지배된다. 그러므로 MOSFET(222)의 구동제어는 Vin(125)과의 관계에 따라 변하지만 MOSFET(220)의 구동제어는 조절될 수 있거나, 그 반대로 작동되도록 설계될 수 있다. 본 발명은 MOSFET 출력디바이스와 게이트 구동제어신호의 전압레벨에 영향을 주는 Vdd 공급조절에 대하여 설명되었다. 그러나 조절가능 구동제어의 개념은 다른 출력디바이스에도 사용될 수 있다. 예를 들면, Vin의 레벨에 따라 전원 바이폴라트랜지스터의 제어단자의 전압레벨이 조절되는 바이폴라 출력디바이스가 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 시스템의 모든 조정기가 가변적 Vdd 전압공급에 관한 본 발명의 사상을 유리하게 이용하는 것으로 설명되었다. 그러나 조정기의 일부의 부분집합이 가변 Vdd 전압공급을 이용하기만 해도 더 높은 효율을 얻을 수 있다. 그러므로 시스템 조정기의 일부는 가변 Vdd 공급을 이용하고, 일부는 이용하지 않을 수 있다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었으나, 본 발명은 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 가능 할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 조정되어야 할 입력전압이 폭넓게 변하는 시스템에서 전압조정기의 효율을 개선하기 위한 방법과 시스템이 제공된다.

Claims (20)

  1. 적어도 때때로 배터리소스로부터 발생되며 조정되어야 할 제1 전압공급을 제공하는 단계;
    제1 전압공급을 받는 전압조정기를 제공하는 단계; 및
    적어도 상기 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 부분적으로 변하는 가변 출력구동제어전압을 발생하는 단계를 포함하고,
    제1 전압공급의 전압레벨에 따라 출력구동제어 전압을 변화시키는 것은 배터리의 수명을 연장하는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 가진 배터리 지원 전원공급 시스템의 배터리수명 연장방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가변 출력구동제어 전압은 트랜지스터의 제어단자를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 트랜지스터의 전도손실은 출력구동제어전압을 변화시킴으로써 변화되어, 전압조정기의 효율이 출력구동제어전압을 변화시킴으로써 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 제1전압공급이 때때로 AC 전원소스로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 배터리 지원 전원공급 시스템은 적어도 부분적으로 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 변하는 복수개의 가변 출력구동제어볼트를 가진 복수개의 전압조정기로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 가변출력구동제어 전압은 제1 전압공급에 반비례하여 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 제1 전압공급은 때때로 AC 전원소스로부터 발생되고, 제1 전압공급이 AC 전원소스로부터 발생될 때보다 적어도 때때로 배터리 소스로부터 발생될 때, 가변출력구동제어전압이 더 큰 크기를 갖는 것을 특징을 방법.
  8. 전압조정기에 의해 조정될 제1 전업공급을 제공하는 단계,
    전압조정기의 제어회로의 적어도 일부에 제어유닛 전원공급으로서 제어유닛전압을 사용하는 단계,
    전압조정기의 구동회로의 적어도 일부에 구동유닛 전원공급으로서 제어유닛전압을 사용하고, 상기 구동회로는 전압조정기의 출력 트랜지스터를 제어하는 구동신호를 제어하는 단계,
    구동유닛전압레벨이 적어도 부분적으로 제 전압공급의 전압레벨에 따라 변하도록 구동유닛전압을 변화시키는 단계, 및
    전압조정기로부터 조정된 출력전압을 제공하는 단계로 구성되고,
    전압조정기의 효율이 구동유닛전압에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 전압조정기의 출력구동제어전압의 조절방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 구동유닛전압이 전압조정기의 전압조정기IC 외부에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 구동유닛전압이 전압조정기의 전압조정기IC 내에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 출력 트랜지스터의 전도손실은 구동유닛전압을 변화시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 구동유닛전압이 제1 전압공급의 전압레벨에 반비례하여 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 적어도 때때로 배터리소스로부터 발생되며 가변적인 전압레벨을 가지는 제1 전압공급과,
    상기 제1 전압공급에 접속되고 제1 전압을 조정하여 전압조정기 출력전압을 제공하는 전압조정기와,
    상기 전압조정기의 제어회로의 적어도 일부에 의해 이용되는 제 전압공급, 및
    전압조정기의 구동회로의 적어도 일부에 의해 이용되며, 이 구동회로는 전압조정기의 출력 트랜지스터의 제어단자에 접속되는 제어신호를 제공하는 가변 제3 전압공급을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 제1 전압공급은 또한 AC 전원소스로부터 ㅂ라생되는 것 을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  15. 제 13 항에 있어서, 복수의 전압조정기를 더 포함하고, 각각의 전압조정기는 제1 전압공급에 접속되고, 적어도 2개 이상의 전압조정기는 각각 전압조정기 구동회로에 의해 사용되는 가변 전압공급을 가지며, 가변전압공급의 전압레벨은 제1 전압공급에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  16. 제 13 항에 있어서, 전압조정기IC의 외부에 구비되는 전압레벨조정회로를 더 포함하고, 전압레벨조정회로는 가변적 제3 전압공급을 제3 출력으로 가지는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  17. 제 13 항에 있어서, 가변적 제3 전압공급은 전압조정기IC의 내부에서 발생되는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  18. 제 13 항에 있어서, 출력 트랜지스터는 제1 MOSFET 디바이스이고, MOSFET 디바이스의 MOSFET 전도손실은 가변적 제3 전압공급의 전압레벨의 변화에 따라 변하 는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 제2 MOSFET 디바이스를 더 포함하고, 제1 및 제2 MOSFET
    디바이스의 각각은 제1 전압공급의 전압레벨에 따라 변하는 가변적 게이트 제어신호를 받는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
  20. 제 13 항에 있어서, 제2 전압공급은 일정한 전압레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 정보처리시스템.
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