KR20100102989A - 휴대용 기기 - Google Patents

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KR20100102989A KR1020090021334A KR20090021334A KR20100102989A KR 20100102989 A KR20100102989 A KR 20100102989A KR 1020090021334 A KR1020090021334 A KR 1020090021334A KR 20090021334 A KR20090021334 A KR 20090021334A KR 20100102989 A KR20100102989 A KR 20100102989A
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Abstract

본 발명은 휴대용 기기를 공개한다. 이 장치는 특정의 기능을 수행하는 시스템, 충전지 전류에 의해 충전되고, 상기 시스템으로 전원을 공급하는 충전지, 외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받아 상기 시스템으로 시스템 전류를 공급하고, 상기 시스템 전류와 비례하여 증가하는 비례 전류를 출력하는 시스템 전원 공급부, 및 상기 외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받고, 상기 비례 전류에 비례하여 감소하는 상기 충전지 전류를 상기 충전지로 공급하는 충전지 전원 공급부를 구비하는 전원 관리 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 기기{Potable apparatus}
본 발명은 휴대용 기기에 관한 것으로, 특히 휴대용 기기의 시스템 전원 공급과 휴대용 기기의 배터리 충전을 동시에 효율적으로 할 수 있는 전원 관리 회로를 구비하는 휴대용 기기에 관한 것이다.
최근들어 이동통신 단말기, MP3 플레이어, 및 휴대용 멀티미디어 플레이어(PMP : Portable Multimedia Player)등 많은 휴대용 기기들이 이용되고 있다. 이들 휴대용 기기들은 USB 포트를 이용하여 컴퓨터와 상호 접속한다.
USB는 컴퓨터 관련 업체들에 의해 개발된 컴퓨터 주변장치의 접속 표준으로서, 컴퓨터의 전원이 켜져 있는 상태에서 상기 휴대용 기기들이 연결되면 컴퓨터가 이를 자동으로 인식하며, 빠른 속도로 인하여 널리 이용되고 있다. 또한, USB는 일반 스펙에서는 500mA, 저전력 스펙에서는 100mA의 전류를 공급할 수 있으므로, 전원 공급 장치로도 이용된다. 따라서, 휴대용 기기들은 일반적으로 상기 휴대용 기기들이 USB 포트에 연결될 경우에 상기 USB 포트로 공급되는 전원을 상기 휴대용 기기로 공급하면서, 휴대용 기기들에 내장된 배터리를 충전시키는 전원 관리 회로를 구비한다.
본 발명의 목적은 시스템 전원 공급과 배터리 충전을 동시에 효율적으로 할 수 있는 전원 관리 회로를 구비하는 휴대용 기기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기는 특정의 기능을 수행하는 시스템, 충전지 전류에 의해 충전되고, 상기 시스템으로 전원을 공급하는 충전지, 외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받아 상기 시스템으로 시스템 전류를 공급하고, 상기 시스템 전류와 비례하여 증가하는 비례 전류를 출력하는 시스템 전원 공급부, 및 상기 외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받고, 상기 비례 전류에 비례하여 감소하는 상기 충전지 전류를 상기 충전지로 공급하는 충전지 전원 공급부를 구비하는 전원 관리 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로는 상기 외부로부터 입력되는 전원이 인가되는 입력 단자, 상기 시스템과 연결되고, 상기 시스템 전류가 출력되는 시스템 출력 단자, 감지 저항과 연결되고, 상기 비례 전류가 인가되는 감지 단자, 및 상기 충전지와 연결되고, 상기 충전지 전류가 출력되는 충전지 출력 단자를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 시스템 전원 공급부는 기준 전압에 응답하여 상기 시스템 출력 단자의 전압을 소정의 제1 전압으로 유지하고, 상기 기준 전압 및 상기 시스템 출력 단자의 전압 에 응답하여 제1 신호를 출력하는 제1 제어부, 및 상기 입력 단자와 직접적으로 연결되고, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 시스템 출력 단자를 통하여 상기 시스템으로 상기 시스템 전류를 공급하고, 상기 감지 단자로 상기 비례 전류를 출력하는 제1 전류 미러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 시스템 전원 공급부의 상기 제1 제어부는 상기 시스템 출력 단자와 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 시스템 출력 단자의 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 디바이더, 및 반전 단자로 상기 기준 전압이 인가되고, 비반전 단자로 상기 분배 전압이 인가되고, 상기 제1 신호를 출력하는 제1 연산 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 시스템 전원 공급부의 상기 제1 전류 미러부는 상기 입력 단자와 상기 시스템 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 시스템 전류를 공급하는 제1 PMOS 트랜지스터, 및 상기 입력 단자와 상기 감지 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 비례 전류를 공급하는 제2 PMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 충전지 전원 공급부는 전류 제어 전압에 응답하여 상기 감지 단자의 전압을 소정의 제2 전압으로 유지하고, 상기 전류 제어 전압 및 상기 감지 단자의 전압에 응답하여 제2 신호를 출력하는 제2 제어부, 및 상기 입력 단자와 직접적으로 연결 되고, 상기 제2 신호 및 상기 비례 전류에 응답하여 상기 감지 단자로 상기 비례 전류에 비례하여 감소하는 감지 전류를 출력하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 충전지 전류를 상기 충전지 출력 단자로 출력하는 제2 전류 미러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 충전지 전원 공급부의 상기 제2 제어부는 반전 입력 단자로 상기 전류 제어 전압이 인가되고, 상기 감지 단자의 전압이 비반전 입력 단자로 인가되고, 상기 제2 신호를 출력하는 제2 연산 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로의 상기 충전지 전원 공급부의 상기 제2 전류 미러부는 상기 입력 단자와 상기 감지 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 감지 전류를 공급하는 제3 PMOS 트랜지스터, 및 상기 입력 단자와 상기 충전지 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 충전지 전류를 공급하는 제4 PMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기의 상기 전원 관리 회로는 상기 충전지 출력 단자와 상기 시스템 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 충전지로부터 출력되는 전류를 상기 시스템 출력 단자로 공급하는 스위치부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 기기는 상기 외부로부터 공급되는 전원은 USB 포트로부터 공급되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로는 시스템으로 안정적인 전원을 공급할 수 있음과 동시에, 충전지로도 보다 많은 전류를 공급할 수 있어 외부로부터 공급되는 전원을 효율적으로 관리할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전원 관리 회로(100)를 구비하는 휴대용 기기(1)의 실시예가 USB 포트(USB)에 연결된 경우를 나타내는 것으로, 휴대용 기기(1)는 전원 관리 회로(100), 시스템(200), 및 충전지(300)를 구비하여 구성될 수 있으며, 전원 관리 회로(100)는 시스템 전원 공급부(110), 충전지 전원 공급부(120), 및 스위치부(130)를 구비하여 구성될 수 있다. 도 1에서 USB는 USB 포트를, IN은 USB 포트(USB)로부터 출력되는 전원이 인가되는 입력 단자를, OUT은 시스템(200)과 연결되어 시스템(200)으로 전원을 공급하는 시스템 출력 단자를, Isense는 감지 저항(Rsense)과 연결되고, 상기 시스템(200)으로 공급되는 전류의 크기를 감지하는 감지 단자를, BAT는 충전지(300)로 전원을 공급하는 충전지 출력 단자를 각각 나타낸다.
도 1에 나타낸 블럭들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.
USB 포트(USB)는 D+, D-, VBUS, 및 GND의 4개의 단자를 구비한다. USB 포트(USB)는 VBUS 단자를 통하여 휴대용 기기로 전원을 공급한다. D+ 및 D-는 디퍼렌 셜 신호(differential signal) 단자를 나타낸다. 도시하지는 않았지만, USB 포트(USB)는 상기 디퍼렌셜 신호 단자(D+ 및 D-)를 통하여 휴대용 기기의 컨트롤러(미도시)와 데이터를 주고 받는다.
시스템(200)은 휴대용 기기(1)에 따른 특정의 기능(예를 들면, 데이터를 저장하고 출력하거나, 영상 또는 음성을 재생하는 등)을 수행한다. 충전지(300)는 충전지 전원 공급부(120)로부터 출력되는 충전지 전류를 인가받아 충전하고, 필요한 경우(예를 들면, 휴대용 기기(1)가 USB 포트(USB)로부터 분리되거나, 또는 시스템(200)이 USB 포트(USB)로부터 공급되는 전류 이상의 전류를 필요로 하는 경우)에 상기 시스템(200)으로 전원을 공급한다.
전원 관리 회로(100)는 USB 포트(USB)의 VBUS 단자로 출력되는 전원을 시스템(200)으로 공급함과 동시에 상기 전원을 이용하여 충전지(300)를 충전한다.
시스템 전원 공급부(110)는 USB 포트(USB)의 VBUS 단자로 출력되는 전원을 직접적으로 인가받아 휴대용 기기의 시스템(200)으로 소정의 시스템 전류를 가지는 전원을 공급한다. 또한, 시스템(200)으로 인가되는 전류에 대한 정보를 충전지 전원 공급부(120)로 출력한다. 예를 들면, 시스템 전원 공급부(110)는 시스템(200)으로 공급되는 전류와 비례하여 증가하는 크기를 가지는 비례 전류를 충전지 전원 공급부(120)로 출력하도록 구성될 수 있다.
충전지 전원 공급부(120)는 USB 포트(USB)의 VBUS 단자로 출력되는 전원을 직접적으로 인가받아 상기 시스템 전원 공급부(110)로부터 출력되는 상기 정보에 응답하여 휴대용 기기의 충전지(300)로 소정의 전류를 가지는 전원을 공급한다. 예 를 들면, 상술한 바와 같이 시스템 전원 공급부(110)가 시스템(200)으로 공급되는 전류와 비례하는 크기를 가지는 비례 전류를 충전지 전원 공급부(120)로 출력하는 경우에, 충전지 전원 공급부(120)는 상기 비례 전류의 크기에 비례하여 감소하는 크기를 가지는 충전지 전류를 상기 휴대용 기기의 충전지(300)로 공급하도록 구성될 수 있다.
또한, 충전지 전원 공급부(120)는 상기 시스템 전원 공급부(110)로부터 출력되는 상기 정보에 응답하여 스위치부(130)를 제어하기 위한 제어신호(con)를 추가적으로 출력하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 시스템 전원 공급부(110)가 상기 비례 전류를 충전지 전원 공급부(120)로 출력하는 경우에, 충전지 전원 공급부(120)는 상기 비례 전류의 크기가 소정의 크기 이상이 되면 상기 스위치(130)를 온 시키는 제어 신호(con)를 출력하도록 구성될 수 있다.
스위치(130)는 상기 충전지 전원 공급부(120)로부터 출력되는 제어신호(con)에 응답하여 온 오프되고, 상기 충전지(300)로부터 출력되는 소정의 전류를 가지는 전원을 상기 시스템(200)으로 공급한다.
도 1에서는 상기 스위치부(130)가 충전지 전원 공급부(120)로부터 출력되는 제어신호(con)에 응답하여 온 오프되는 경우를 예시하였으나, 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로(100)는 별도의 제어부(미도시)를 추가적으로 구비하고, 상기 제어부(미도시)가 상기 스위치부(130)를 제어하도록 구성될 수도 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 휴대용 기기(1)의 전원 관리 회로(100)의 실시예의 구성을 나타내는 것으로, 전원 관리 회로(100)는 시스템 전원 공급 부(110), 충전지 전원 공급부(120), 및 스위치부(130)를 구비하여 구성될 수 있다. 시스템 전원 공급회로(110)는 2개의 PMOS 트랜지스터들(Q1 및 Q2), 제1 연산 증폭기(OP1), 및 전압 디바이더(111)를 구비하여 구성될 수 있으며, 전압 디바이더(111)는 상기 시스템 출력 단자(OUT)와 접지 전압 사이에 연결된 저항들(R1 및 R2)을 구비하여 구성될 수 있다. 또한, 충전지 전원 공급부(120)는 2개의 PMOS 트랜지스터들(Q3 및 Q4), 및 제2 연산 증폭기(OP2)를 구비하여 구성될 수 있다. 또한, 스위치부(130)는 인버터(IV) 및 PMOS 트랜지스터(Q5)를 구비하여 구성될 수 있다. 도 2에서, IN, OUT, Isense, 및 BAT 각각은 도 1에서 설명한 것과 동일한 단자를 각각 나타낸다.
도 2에 나타낸 본 발명의 휴대용 기기(1)의 전원 관리 회로(100)의 구성 및 기능을 설명하면 다음과 같다.
시스템 전원 공급부(110)는 기준 전압(Vref)에 응답하여 상기 시스템 출력 단자(OUT)의 전압을 소정의 레벨로 만들어주고, 출력 신호를 출력하는 제1 연산 증폭기(OP1), 입력 단자(IN)와 시스템 출력 단자(OUT) 사이에 연결되고, 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호가 인가되는 게이트를 구비하는 제1 PMOS 트랜지스터(Q1), 및 상기 입력 단자(IN)와 감지 단자(Isense) 사이에 연결되고, 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호가 인가되는 게이트를 구비하는 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 구비하여 구성될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 시스템 전원 공급부(110)는 시스템 출력 단자(OUT)와 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 시스템 출력 단자(OUT)의 전압에 응답하여 분배 전압을 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력 단 자(+)로 출력하는 전압 디바이더(111)를 추가적으로 구비하여 구성될 수 있다.
시스템 전원 공급부(110)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제1 연산 증폭기(OP1)는 시스템 출력 단자(OUT)의 전압을 일정한 전압으로 유지하고, 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터들(Q1 및 Q2)의 게이트로 동일한 전압을 공급한다. 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력 단자(-)로는 소정의 레벨을 가지는 기준 전압(Vref)이 인가되고, 비반전 입력 단자(+)는 전압 디바이더(111)와 연결될 수 있다. 전압 디바이더(111)는 시스템 출력 단자(OUT)의 전압을 분배하여 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력 단자(+)로 출력한다. 또한, 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)는 입력 단자(IN)와 시스템 출력 단자(OUT) 사이에 연결되고, 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호가 게이트로 인가된다. 즉, 제1 연산 증폭기(OP1), 전압 디바이더(111) 및 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)는 궤환 회로를 구성하게 되고, 궤환 동작에 의해 시스템 출력 단자(OUT)의 전압은 소정의 레벨(예를 들면, 기준 전압(Vref)*(1+R1/R2)) 레벨)을 유지하게 된다. 상기 기준 전압(Vref)은 시스템(200)에 따라, 즉, 시스템(200)의 동작이 필요로 하는 전압의 크기에 따라 설정될 수 있다.
또한, 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)는 입력 단자(IN)를 통해 USB 포트(USB)로부터 인가되는 전원을 직접적으로 인가받아 시스템 출력 단자(OUT)를 통해 시스템(200)으로 소정의 시스템 전류를 가지는 전원을 공급한다.
제2 PMOS 트랜지스터(Q2)는 시스템(200)으로 공급되는 전원의 전류의 크기와 비례하여 증가하는 크기를 가지는 비례 전류를 충전지 전원 공급부(120)로 출력한 다. 즉, 제1 PMOS 트랜지스터(Q1) 및 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)의 소스로는 동일한 입력 단자(IN)의 전압이 인가되고, 게이트로는 동일한 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호가 인가된다. 따라서, 제1 PMOS 트랜지스터(Q1) 및 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)는 전류 미러로서 동작하게 되어 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류와 비례하는 비례 전류가 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르게 된다. 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류와 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류의 비는 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)와 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)의 크기의 비에 따라 결정된다. 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류가 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류의 (1/K)배(K≫1)의 전류가 되도록 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)보다 작게 설계할 수 있다.
제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 비례 전류는 충전지 전원 공급부(120)로 출력된다. 충전지 전원 공급부(120)로 출력된 상기 비례 전류는 감지 단자(Isense)를 통해 출력된다.
충전지 전원 공급부(120)는 전류 제어 전압(V_Ictrl)에 응답하여 감지 단자(Isense)의 전압을 소정의 전압으로 만들어주고, 출력 신호를 출력하는 제2 연산 증폭기(OP2), 입력 단자(IN)와 감지 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호가 인가되는 게이트를 구비하는 제3 PMOS 트랜지스터(Q3), 및 입력 단자(IN)와 충전지 출력 단자(BAT) 사이에 연결되고, 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호가 인가되는 게이트를 구비하는 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 구비하여 구성될 수 있다.
충전지 전원 공급부(120)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제2 연산 증폭기(OP2)는 전류 제어 전압(V_Ictrl)에 응답하여 감지 단자(Isense)의 전압을 소정의 전압으로 만들어준다. 즉, 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력 단자로는 전류 제어 전압(V_Ictrl)이 인가되고, 비반전 입력 단자는 상기 감지 단자(Isense)와 연결될 수 있다. 또한, 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)는 입력 단자(IN)와 감지 단자(Isense) 사이에 연결되고, 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호가 인가될 수 있다. 따라서, 이 경우, 제2 연산 증폭기(OP2) 및 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)가 궤환 회로를 구성하며, 궤환 동작에 의해 제2 연산 증폭기(OP2)는 감지 단자(Isense)의 전압을 소정의 전압(예를 들면, 전류 제어 전압(V_Ictrl))으로 만들어준다. 상기 동작은 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로(100)가 시스템(200)으로 전원을 공급함과 동시에 충전지(300)를 충전하는 동안에만 이루어질 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 감지 단자(Isense)에는 소정의 감지 저항(Rsense)이 연결될 수 있으며, 상기 전류 제어 전압(V_Ictrl)의 크기는 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류가 상기 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류의 (1/K)배가 되도록 구성된 경우에, 상기 전류 제어 전압(V_Ictrl)은 ((USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류)/K * (감지 저항(Rsense)의 저항값)) 레벨, 또는 이보다 약간 낮은 레벨을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로(100)가 시스템(200)으로 전 원을 공급함과 동시에 충전지(300)를 충전하는 경우에는 감지 단자(Isense)의 전압이 소정의 전압 레벨로 유지되기 때문에, 상기 감지 저항(Rsense)은 정전류원과 동일한 기능을 한다.
제4 PMOS 트랜지스터(Q4)는 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)에 흐르는 전류에 비례하는 전류를 충전지 출력 단자(BAT)를 통해 충전지(300)로 공급한다. 즉, 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)와 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)의 소스로는 동일한 입력 단자(IN)의 전압이 인가되고, 게이트로는 동일한 제2 연산 증폭기(OP2)의 전압이 인가된다. 따라서, 제3 PMOS 트랜지스터(Q3) 및 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)는 전류 미러로서 동작하게 되어 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)를 통하여 흐르는 전류와 비례하여 증가하는 충전지 전류가 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 통하여 흐르게 된다. 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)를 통하여 흐르는 전류와 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 통하여 흐르는 전류의 비는 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)와 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)의 크기의 비에 따라 결정된다. 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)는 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)를 통하여 흐르는 전류가 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 통하여 흐르는 전류의 (1/K)배(K≫1)가 되도록 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)보다 작게 설계될 수 있다.
즉, 시스템(200)이 소모하는 전류가 0인 경우에는 제1 PMOS 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류도 0이고, 따라서, 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류도 0이다. 따라서, 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)를 통하여 흐르는 전류는 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류의 (1/K)배가 흐르게 되고, 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 통하여 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류가 흐르게 된다. 결 과적으로, 시스템(200)의 소모하는 전류가 0인 경우에는 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류를 모두 이용하여 충전지(300)를 충전할 수 있다.
시스템(200)이 소모하는 전류가 증가하게 되면, 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류도 증가하게 된다. 감지 단자(Isense)의 전압은 고정되어 있으므로, 감지 저항(Rsense)을 통하여 흐르는 전류는 고정된다. 따라서, 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통하여 흐르는 전류가 증가하게 되면 제3 PMOS 트랜지스터(Q3)를 통하여 흐르는 전류도 감소하게 되고, 결과적으로 제4 PMOS 트랜지스터(Q4)를 통하여 흐르는 전류, 즉, 충전지(300)를 충전하는 전류도 감소하게 된다. 즉, 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로는 시스템(200)이 소모하는 전류에 직접적으로 응답하여 충전지(300)를 충전하는 전류를 가변시키게 되므로, 시스템(200)으로 안정적인 전원을 공급함과 동시에 충전지(300)를 효율적으로 충전할 수 있게 된다.
시스템(200)이 소모하는 전류가 증가하여 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류 이상이 되는 경우, 즉, 시스템(200)이 USB 포트(USB)가 공급할 수 있는 최대 전류 이상을 필요로 하는 경우에는 제2 PMOS 트랜지스터(Q2)를 통해 흐르는 전류에 의해 감지 단자(Isense)의 전압이 전류 제어 전압(V_Ictrl)보다 커지게 된다. 따라서, 제2 연산 증폭기(OP2)는 하이 레벨의 신호를 출력하게 되므로, 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터(Q3 및 Q4)는 오프되어 충전지를 충전하지 않게 된다.
또한, 이 경우, 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호에 응답하여 스위치부(130)의 제5 PMOS 트랜지스터(Q5)가 온된다. 따라서, 시스템(200)이 필요로 하는 전류 중 부족한 부분을 충전지(300)를 이용하여 보충할 수 있게 된다.
상술한 실시예들의 휴대용 기기의 전원 관리 회로는 USB 포트로부터 전원을 인가받는 경우를 예를 들어 설명하였지만, USB 포트가 아닌 다른 경로, 또는 기타 전원 공급 장치를 통하여 전원을 인가받는 경우에도 적용이 가능하다.
따라서, 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로는 시스템으로 안정된 전원을 공급할 수 있으며, 시스템이 동작하지 않거나, 작은 전류를 소모하는 경우에는 보다 많은 전류를 충전지로 공급할 수 있다. 또한, 시스템이 요구하는 전류가 전원 공급 장치가 공급할 수 있는 최대 전류보다 많은 경우에도 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 전원 관리 회로를 구비하는 휴대용 기기의 실시예의 구성을 나타내는 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 휴대용 기기의 전원 관리 회로의 실시예의 구성을 나타내는 것이다.

Claims (10)

  1. 특정의 기능을 수행하는 시스템;
    충전지 전류에 의해 충전되고, 상기 시스템으로 전원을 공급하는 충전지;
    외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받아 상기 시스템으로 시스템 전류를 공급하고, 상기 시스템 전류와 비례하여 증가하는 비례 전류를 출력하는 시스템 전원 공급부, 및 상기 외부로부터 입력되는 전원을 직접적으로 인가받고, 상기 비례 전류에 비례하여 감소하는 상기 충전지 전류를 상기 충전지로 공급하는 충전지 전원 공급부를 구비하는 전원 관리 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는
    상기 외부로부터 입력되는 전원이 인가되는 입력 단자;
    상기 시스템과 연결되고, 상기 시스템 전류가 출력되는 시스템 출력 단자;
    감지 저항과 연결되고, 상기 비례 전류가 인가되는 감지 단자; 및
    상기 충전지와 연결되고, 상기 충전지 전류가 출력되는 충전지 출력 단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시스템 전원 공급부는
    기준 전압에 응답하여 상기 시스템 출력 단자의 전압을 소정의 제1 전압으로 유지하고, 상기 기준 전압 및 상기 시스템 출력 단자의 전압에 응답하여 제1 신호를 출력하는 제1 제어부; 및
    상기 입력 단자와 직접적으로 연결되고, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 시스템 출력 단자를 통하여 상기 시스템으로 상기 시스템 전류를 공급하고, 상기 감지 단자로 상기 비례 전류를 출력하는 제1 전류 미러부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 제어부는
    상기 시스템 출력 단자와 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 시스템 출력 단자의 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 디바이더; 및
    반전 단자로 상기 기준 전압이 인가되고, 비반전 단자로 상기 분배 전압이 인가되고, 상기 제1 신호를 출력하는 제1 연산 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 전류 미러부는
    상기 입력 단자와 상기 시스템 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 시스템 전류를 공급하는 제1 PMOS 트랜지스터; 및
    상기 입력 단자와 상기 감지 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 비례 전류를 공급하는 제2 PMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 충전지 전원 공급부는
    전류 제어 전압에 응답하여 상기 감지 단자의 전압을 소정의 제2 전압으로 유지하고, 상기 전류 제어 전압 및 상기 감지 단자의 전압에 응답하여 제2 신호를 출력하는 제2 제어부; 및
    상기 입력 단자와 직접적으로 연결되고, 상기 제2 신호 및 상기 비례 전류에 응답하여 상기 감지 단자로 상기 비례 전류에 비례하여 감소하는 감지 전류를 출력하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 충전지 전류를 상기 충전지 출력 단자로 출력하는 제2 전류 미러부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 제어부는
    반전 입력 단자로 상기 전류 제어 전압이 인가되고, 상기 감지 단자의 전압이 비반전 입력 단자로 인가되고, 상기 제2 신호를 출력하는 제2 연산 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 전류 미러부는
    상기 입력 단자와 상기 감지 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 감지 전류를 공급하는 제3 PMOS 트랜지스터; 및
    상기 입력 단자와 상기 충전지 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호가 인가되는 게이트를 구비하여 상기 충전지 전류를 공급하는 제4 PMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는
    상기 충전지 출력 단자와 상기 시스템 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 충전지로부터 출력되는 전류를 상기 시스템 출력 단자로 공급하는 스위치부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부로부터 공급되는 전원은 USB 포트로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
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