KR20090065846A - 전력 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 증폭모듈로 동작전력을 공급하는 전력 공급장치에 관한 것으로서 인에이블 신호에 따라 배터리의 충전전력을 직류/직류 컨버터를 통해 전력 증폭모듈로 공급하고, 직류/직류 컨버터가 전력 증폭모듈로 전력을 공급할 때 전력 증폭모듈로 흐르는 전류를 검출하며, 검출한 전류에 따라 직류/직류 컨버터를 제어하여 전력 증폭모듈로 공급되는 전력을 조절한다.

전력증폭기, 전력 증폭모듈, 소모전력, 전력공급, 공급전류, 전류검출

Description

전력 공급장치{Power supply apparatus}

본 발명은 전력 증폭모듈(Power Amplifier Module)로 전력을 공급하는 전력 공급장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이동통신 단말기에 있어서, 소정의 송신신호를 증폭하는 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 검출한 전력만을 전력 증폭모듈로 공급함으로써 전력 증폭모듈이 필요로 하는 충분한 전력만을 공급하면서도 필요 없이 소모되는 전력을 최소한으로 줄일 수 있는 전력 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기는 사용자가 직접 휴대하는 것이다. 그러므로 사용자가 이동통신 단말기를 간편하게 휴대할 수 있도록 소형화 및 경량화하는 것이 바람직하다.

전자공학의 발달로 이동통신 단말기에 사용되는 많은 부품들이 소형화 및 경량화 되었다. 그러나 이동통신 단말기가 동작하도록 동작전력을 공급하는 배터리는 중량당 전력량의 향상이 크게 이루어지지 않고 있는 실정이다.

그러므로 이동통신 단말기의 소모전력을 줄여 배터리의 사용시간을 증가시키는 기술이 많이 개발되고 있다.

이동통신 단말기에서 전력 증폭모듈은 기지국으로 전송할 송신신호를 전력 증폭하는 것으로서 많은 전력을 사용하고 있다. 그러므로 이동통신 단말기에서는 기지국과 통신을 할 경우에만 전력 증폭모듈로 전력을 공급하여 동작시키고, 기지국과 통신을 수행하지 않을 경우에는 전력 증폭모듈로 전력을 공급하지 않도록 하여 필요 없이 전력이 손실되는 것을 방지하고 있다.

그러나 종래의 이동통신 단말기는 기지국과 통신을 할 경우에 전력 증폭모듈에서 필요로 하는 전력에 관계없이 배터리의 전력을 전력 증폭모듈로 공급하는 것으로서 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력 이상이 공급되고, 이로 인하여 제한된 배터리의 용량으로 동작시킬 수 있는 이동통신 단말기의 사용시간이 단축되었다.

그러므로 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 전력 증폭모듈에서 필요로 하는 전력을 검출하고, 검출한 전력에 따라 전력 증폭모듈로 요구되는 전력만을 공급하는 전력 공급장치를 제공한다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 전력 공급장치에 따르면, 직류/직류 컨버터를 구비하여 배터리의 충전전압을 직류/직류 컨버터가 전력 증폭모듈이 필요로 하는 직류전압으로 변환한 후 전력 증폭모듈로 공급한다.

그리고 직류/직류 컨버터가 전력 증폭모듈로 전력을 공급할 경우에 전력 증폭모듈로 흐르는 전류를 이용하여 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 검출한 전력을 직류/직류 컨버터를 전력 증폭모듈로 공급하게 제어한다.

그러므로 본 발명의 전력 공급장치는 배터리와, 소정의 신호를 증폭하는 전력 증폭모듈과, 상기 배터리의 충전전압을 변환하여 상기 전력 증폭모듈로 공급하는 직류/직류 컨버터와, 상기 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 검출한 전력을 상기 직류/직류 컨버터가 상기 전력 증폭모듈로 공급하게 제어하는 전력 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 전력 제어부는 상기 직류/직류 컨버터로부터 상기 전력 증폭모듈로 공급되는 전류를 전압으로 검출하는 저항과, 상기 저항이 검출하는 전압을 증폭한 후 상기 직류/직류 컨버터로 출력하는 상기 직류/직류 컨버터가 상기 전력 증폭모듈로 출력하는 전력을 제어하는 증폭기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 전력 공급장치는 상기 증폭기의 출력 전압을 분압하여 상기 전력 증폭모듈로 출력하는 분압 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전력 공급장치는 상기 직류/직류 컨버터에서 출력되는 전압을 안정화시켜 상기 전력 증폭모듈로 공급하기 위한 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 직류/직류 컨버터는 상기 전력 증폭모듈을 동작시킬 경우에 발생하는 인에이블 신호에 따라 동작하여 상기 전력 증폭모듈로 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전력 공급장치는 전력 증폭모듈로 공급되는 전류를 이용하여 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 그 필요로 하는 전력만을 전력 증폭모듈로 공급함으로써 전력 증폭모듈에 필요로 하는 충분한 전력을 공급하면서 소모전력을 최대한으로 줄여 제한된 배터리의 충전전력으로 이동통신 단말기의 사용시간을 증가시킬 수 있다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 일반적인 전력 공급장치의 구성을 보인 회로도이다. 여기서, 부호 BAT1는 미리 소정의 전력을 충전시켜 두고, 그 충전시킨 전력을 공급하는 배터리이다.

부호 100은 전력 스위칭부이다. 상기 전력 스위칭부(100)는 상기 배터리(BAT1)가 피모스 트랜지스터(MT1)의 소스에 접속되고, 또한 상기 배터리(BAT1)가 저항(R1)을 통해 모스 트랜지스터(MT1)의 게이트와 엔모스 트랜지스터(MT2)의 드레인에 공통 접속되어 엔모스 트랜지스터(MT2)의 게이트에는 인에이블 신호(EN)가 인가되게 접속되고, 엔모스 트랜지스터(MT2)의 소스는 접지에 연결된다. 그리고 상기 피모스 트랜지스터(MT1)의 드레인은 접지 커패시터(C1)에 접속되어 그 접속점에서 전력 증폭모듈로 전력이 공급되게 구성하였다.

이와 같이 구성된 전력 공급장치는 소정의 송신신호를 전력 증폭모듈로 증폭하여 송신할 경우에 인에이블 신호(EN)가 엔모스 트랜지스터(MT2)의 바이어스 전압 이상의 레벨을 가지고 입력된다.

그러면, 엔모스 트랜지스터(MT2)가 도통상태로 되고, 배터리(BAT1)에서 스위칭부(100)의 저항(R1) 및 엔모스 트랜지스터(MT2)를 통해 접지로 전류가 흐르게 되므로 피모스 트랜지스터(MT1)에 바이어스 전압이 걸려 도통상태로 된다.

이와 같이 피모스 트랜지스터(MT1)가 도통 상태로 되면, 배터리(BAT1)의 충전전력이 피모스 트랜지스터(MT1)의 소스로 입력되어 드레인으로 출력된다. 상기 피모스 트랜지스터(MT1)의 드레인으로 출력된 전력은 접지 커패시터(C1)에 의해 안 정화된 후 전력 증폭모듈로 공급되어 전력 증폭모듈이 정상으로 동작하게 된다.

그리고 전력 증폭모듈을 동작시키지 않을 경우에는 인에이블 신호(EN)가 입력되지 않는다. 그러면, 엔모스 트랜지스터(MT2)가 차단상태로 되고, 피모스 트랜지스터(MT1)가 차단상태로 되어 배터리(BAT1)의 충전전력이 전력 증폭모듈로 공급되지 않게 된다.

이러한 전력 공급장치는 전력공급모듈이 송신신호를 증폭하여 송신할 경우에만 인에이블 신호(EN)에 따라 전력공급모듈로 전력을 공급하여 동작시키고, 전력공급모듈이 송신신호를 증폭하지 않을 경우에는 인에이블 신호(EN)가 입력되지 않아 전력 증폭모듈로 전력을 공급하지 않도록 함으로써 필요 없이 배터리(BAT1)의 전력이 소모되지 않도록 하고 있다.

그러나 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력에 관계없이 배터리(BAT1)의 충전전력을 전력 증폭모듈로 공급함으로써 전력 증폭모듈에 필요로 하는 전력 이상의 전력이 전력 증폭모듈로 공급되어 필요 없이 많은 전력이 소모되게 된다.

그러므로 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 그 필요로 하는 전력만을 배터리에서 전력 증폭모듈로 공급하여 전력소모를 줄이는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 전력 공급장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 회로도이다. 여기서, 부호 BAT11은 미리 소정의 전력을 충전시켜 두고, 그 충전시킨 전력 을 공급하는 배터리이다.

부호 200은 직류/직류 컨버터이다. 상기 직류/직류 컨버터(200)는 인에이블 신호(EN)가 입력될 경우에 상기 배터리(BAT11)에 충전되어 있던 직류전압을 전력 증폭모듈이 필요로 하는 직류전압의 레벨로 변환하여 전력 증폭모듈로 출력한다.

부호 C11은 커패시터이다. 상기 커패시터(C11)는 상기 직류/직류 컨버터(200)의 출력전력을 안정화시켜 전력 증폭모듈로 공급한다.

부호 210은 상기 직류/직류 컨버터(200)에서 상기 전력 증폭모듈로 공급되는 전류를 검출하는 전력 제어부이다. 상기 전력 제어부(210)는 상기 직류/직류 컨버터(200)와 상기 전력 증폭모듈의 사이에 전류 검출용 저항(R11)이 직렬 접속된다.

그리고 상기 저항(R11)의 양 단자가 증폭기(212)의 비반전 입력단자(+) 및 반전 입력단자(-)에 각기 접속되고, 증폭기(212)의 출력단자에는 분압용 저항(R12, R13)이 직렬 접속되어 분압용 저항(R12, R13)의 접속점이 상기 직류/직류 컨버터(200)의 제어단자에 접속된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 전력 증폭모듈을 동작시킬 경우에 직류/직류 컨버터(200)로 인에이블 신호(EN)가 입력된다.

그러면, 직류/직류 컨버터(200)는 배터리(BAT11)에 충전되어 있는 직류전압을 전력 증폭모듈이 필요로 하는 직류전압으로 변환한다. 상기 직류/직류 컨버터(200)가 변환한 직류전압은 커패시터(C11)에 충전되어 안정화된 후 전력 제어부(210)의 저항(R11)을 통해 전력 증폭모듈로 공급되어 전력 증폭모듈이 정상으로 동작하게 된다.

이와 같은 상태에서 직류/직류 컨버터(200)로부터 전력 증폭모듈로 흐르는 전류가 저항(R11)에서 전압으로 변환된다. 상기 저항(R11)의 양단 전압은 증폭기(212)로 입력되어 증폭되고, 증폭기(212)의 출력전압은 분압용 저항(R12, R13)에 의해 분압되어 직류/직류 컨버터(200)의 제어단자로 입력된다.

그러면, 직류/직류 컨버터(200)는 제어단자로 입력되는 전압 레벨에 따라 출력전력을 조절하여 전력 증폭모듈에 필요로 하는 전력만을 공급하게 된다.

예를 들면, 전력 증폭모듈로 공급되는 전류가 많을 경우에 저항(R11)의 양단 전압이 높아져 증폭기(212)의 출력전압이 높아지게 되고, 직류/직류 컨버터(200)의 제어단자로 입력되는 전압이 높아지게 된다. 그러면, 직류/직류 컨버터(200)는 전력 증폭모듈로 공급하는 전력을 증가시켜 전력 증폭모듈로 충분한 전력을 공급한다.

그리고 전력 증폭모듈로 공급되는 전류가 작을 경우에 전류 검출용 저항(R11)의 양단 전압이 낮아져 증폭기(212)의 출력전압이 낮아지게 되고, 직류/직류 컨버터(200)의 제어단자로 입력되는 전압이 낮아지게 된다. 그러면, 직류/직류 컨버터(200)는 전력 증폭모듈로 공급하는 전력을 감소시켜 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력만을 공급한다.

이러한 본 발명의 전력 공급장치와 도 1의 전력 공급장치를 사용하여 전력 증폭모듈로 전력을 공급할 경우에 소모전력을 측정하여 도 3에 도시된 도표와 같은 결과를 얻었다.

도 3에 도시된 바와 같이 전력 증폭모듈로 공급하는 전압을 4.0V, 3.8V, 3.6V. 3.4V. 3.2V 및 3.0V로 가변시키고, 전력 증폭모듈에서 출력되는 송신신호의 출력레벨이 19dBm, 15dBm, 10dBm, 8dBm, 5dBm 및 2dBm일 경우의 소모전력을 각기 측정하였다.

전력 증폭모듈로 공급하는 전압이 4.0V이고, 전력 증폭모듈에서 출력되는 송신신호의 출력레벨이 19dBm일 경우에 도 1의 전력 공급장치는 소모전력이 1.412W이고, 본 발명의 전력 공급장치는 소모전력이 1.164W였다. 따라서 본 발명이 도 1에 비하여 소모전력을 0.248W나 줄였고, 소모전력이 18％나 개선되었다.

전력 증폭모듈로 공급하는 전압이 4.0V이고, 전력 증폭모듈에서 출력되는 송신신호의 출력레벨이 2dBm일 경우에 도 1의 전력 공급장치는 소모전력이 0.9W이고, 본 발명의 전력 공급장치는 소모전력이 0.764W였다. 따라서 본 발명이 도 1에 비하여 소모전력을 0.136W나 줄였고, 소모전력이 15％나 개선되었다.

또한 전력 증폭모듈로 공급하는 전압이 3.0V이고, 전력 증폭모듈에서 출력되는 송신신호의 출력레벨이 19dBm일 경우에 도 1의 전력 공급장치는 소모전력이 1.047W이고, 본 발명의 전력 공급장치는 소모전력이 0.948W였다. 따라서 본 발명이 도 1에 비하여 소모전력을 0.099W나 줄였고, 소모전력이 9％나 개선되었다.

전력 증폭모듈로 공급하는 전압이 3.0V이고, 전력 증폭모듈에서 출력되는 송신신호의 출력레벨이 2dBm일 경우에 도 1의 전력 공급장치는 소모전력이 0.687W이고, 본 발명의 전력 공급장치는 소모전력이 0.579W였다. 따라서 본 발명이 도 1에 비하여 소모전력을 0.108W나 줄였고, 소모전력이 16％나 개선되었다.

이와 같이 본 발명의 전력 공급장치는 전력 증폭모듈로 전력을 공급하는 전체 전압 범위 및 전력 증폭모듈의 전체 출력레벨의 범위에서 모두 도 1에 도시된 전력공급장치에 비하여 전력소모가 감소되었음을 확인할 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 이동통신 단말기에 내장되어 배터리의 충전전력을 사용하는 전력 증폭모듈로 공급하는 전력을 전력 증폭모듈로 공급되는 전류 레벨에 따라 가변시킴으로써 소모전력을 줄일 수 있다.

도 1은 일반적인 전력 공급장치의 구성을 보인 회로도,

도 2는 본 발명의 전력 공급장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 회로도, 및

도 3은 일반적인 전력 공급장치와 본 발명의 전력 공급장치의 소모전력을 측정하여 비교한 도표이다.

Claims (5)

1. 배터리;

   소정의 신호를 증폭하는 전력 증폭모듈;

   상기 배터리의 충전전압을 변환하여 상기 전력 증폭모듈로 공급하는 직류/직류 컨버터; 및

   상기 전력 증폭모듈이 필요로 하는 전력을 검출하고, 검출한 전력을 상기 직류/직류 컨버터가 상기 전력 증폭모듈로 공급하게 제어하는 전력 제어부를 포함하여 구성된 전력 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어부는;

   상기 직류/직류 컨버터로부터 상기 전력 증폭모듈로 공급되는 전류를 전압으로 검출하는 전류 검출용 저항; 및

   상기 전류 검출용 저항이 검출하는 전압을 증폭한 후 상기 직류/직류 컨버터로 출력하는 상기 직류/직류 컨버터가 상기 전력 증폭모듈로 출력하는 전력을 제어하는 증폭기를 포함하여 구성된 전력 공급장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 증폭기의 출력 전압을 분압하여 상기 전력 증폭모듈로 출력하는 분압용 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 직류/직류 컨버터에서 출력되는 전압을 안정화시켜 상기 전력 증폭모듈로 공급하기 위한 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 직류/직류 컨버터는;

   상기 전력 증폭모듈을 동작시킬 경우에 발생하는 인에이블 신호에 따라 동작하여 상기 전력 증폭모듈로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.

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