KR20140139560A - 전자기 간섭을 감소하기 위한 동기화 신호의 위상 천이 방법 - Google Patents

전자기 간섭을 감소하기 위한 동기화 신호의 위상 천이 방법 Download PDF

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Abstract

감소된 전자기 간섭(electromagnetic interference, EMI)을 가지는 전원 공급기가 개시된다. 이 전원 공급기는 공통의 기본 주파수를 가지는 스위칭 신호들에 의해 동작 중에 동기적으로 스위치되는 스위치드-모드 전원-공급 회로들을 구비하는 케스케이드 단(cascaded stages)들을 가진다. 전원 공급기와 연관된 EMI는 단 들 중 적어도 두 개 내에서 스위칭 신호 사이에 위상 천이를 설정함에 의해 감소된다.

Description

전자기 간섭을 감소하기 위한 동기화 신호의 위상 천이 방법{PHASE-SHIFTING A SYNCHRONIZATION SIGNAL TO REDUCE ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE}
기술된 실시예들은 전원 공급기와 연관된 전자기 간섭(EMI) 제어 기술에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 기술된 실시예들은 전원 공급기에 있어 캐스케이드 단(cascaded stage)들을 동기적으로 구동하기 위해 사용되는 스위칭 신호들 사이에 위상 천이를 도입함으로써, 전자기 간섭을 감소하기 위한 기술들에 관한 것이다.
스위치드-모드 전원 공급기(switched-mode power supplies)(종종 '스위칭 조절기(switching regulators)'라고도 칭함)는 높은 전원 변환 효율과 더 적은 트랜스포머 크기 및 무게를 조합하기 때문에 전자 디바이스에서 널리 사용되고 있다. 다른 유형의 전원 공급기에서와 마찬가지로, 스위치드-모드 전원 공급기는 전압 및 전류 특성들을 변환하면서 (전력 그리드(electrical power grid)와 같은) 소스에서 (전자 디바이스와 같은) 부하로 전력을 전달한다. 전형적으로, 스위치드-모드 전원 공급기는 입력 전압과는 상이한 조절 출력 전압을 제공한다.
스위치드-모드 전원 공급기에서, 출력 전류 또는 전압은 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 사용하여 전자 구성들 사이에서 (인덕터 또는 커패시터와 같은) 저장 소자를 스위칭 함으로써 조절된다. 예를 들어, 스위치드-모드 전원 공급기 내의 패스 트랜지스터(pass transistor)는 저유전손실(low-dissipation), 풀-온 및 풀-오프(full-on and full-off) 상태 사이에서 지속적으로 스위칭할 수 있으며, 고유전손실 전이 동안에는 아주 적은 시간을 소비함으로써, 이에 의해 전원 공급기의 동력 소모를 최소화할 수 있다. 온-오프 시간의 비율을 가변함으로서, 출력 전압이 조절될 수 있다.
그러나, 스위치드-모드 전원 공급기와 연관된 스위칭 전류는 전기적 잡음을 발생시킬 수 있다. 특히, 스위칭은 고-진폭, 고-주파수 에너지를 전형적으로 발생시킨다. 이들 에너지 일부는 로우-패스 필터를 이용하여 차단될 수 있는 반면, 전자기 간섭(electromagnetic inference, EMI)이 발생할 수 있다. 이와 같은 EMI는 이것이 전자 디바이스 내의 다른 부품들에 미치는 영향 및 EMI 규제사항 준수의 증가된 어려움으로 인해 스위치드-모드 전원 공급기를 포함하는 전자 디바이스 설계를 복잡하게 할 수 있다.
기술된 실시예는: 제1 스위칭 신호에 기반하여 제1 전력 신호를 출력하기 위한 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로; 및 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제2 스위칭 신호에 기반하여 제2 전력 신호를 출력하도록 구성된 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로를 갖는 전원 공급기를 포함하며, 여기서 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 가진다(즉, 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로 및 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 동기적으로 작동될 수 있음). 게다가, 전원 공급기는 위상값을 명시하는 정보를 저장하는 (프로그램 가능 레지스터(programmable register)와 같은) 저장 메커니즘을 포함할 수 있다. 전원 공급기는 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호 사이에 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 제1 스위칭 신호에 대한 제2 스위칭 신호의 위상 천이를 설정할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 제2 스위칭 신호에 대한 제1 스위칭 신호의 위상 천이를 설정할 수 있다. 이러한 위상 천이는 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로 및 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로의 동기적 작동에 연관된 전자기 간섭(EMI)을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 전원 공급기는 프로그램 가능 레지스터에 결합되고, 전원 공급기와 연관된 EMI를 모니터링하고, EMI 기준에 기반하여 저장된 정보를 조절하는 피드백 메커니즘을 추가로 포함한다.
더 나아가, 전원 공급기는 직렬 및/또는 병렬의 부가적 단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급기는 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전력 신호를 출력하는 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로를 포함할 수 있으며, 여기서 제3 스위칭 신호는 기본 주파수를 갖는다. 이러한 예에서, 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적인 정보를 저장할 수 있으며, 전원 공급기는 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호와 제3 스위칭 신호 사이에 다른 위상값에 대응하는 다른 위상 천이를 설정할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로는 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로로 전기적으로 결합될 수 있으며, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전원 신호를 출력할 수 있다. 이러한 예에서, 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적인 정보를 저장할 수 있으며, 전원 공급기는 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호와 제3 스위칭 신호 사이에 다른 위상값에 대응하는 다른 위상 천이를 설정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 저장 메커니즘 및 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되는 (탭 지연선(tapped delay line)과 같은) 프로그램 가능 지연선(programmable delay line)이 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호 사이에 위상 천이를 설정할 수 있다.
제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 플라이백 컨버터(flyback converter)를 포함할 수 있으며, 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 벅 컨버터(buck converter)를 포함할 수 있음을 유의한다.
다른 실시예는 전원 공급기를 포함하는 전자 디바이스를 제공한다.
다른 실시예는 전원 공급기에 의해 수행될 수 있는 전력 신호를 제공하기 위한 방법을 제공한다. 작동 도중에, 전원 공급기는 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로를 이용하여 제1 스위칭 신호에 기반하여 중간 전력 신호를 출력한다. 그런 다음, 전원 공급기는 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호 사이에 위상값에 대응되는 위상 천이를 설정하기 위하여, 위상값을 명시하는 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호에 대한 제2 스위칭 신호의 위상을 변경하며, 여기서 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 갖는다. 게다가, 전원 공급기는 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로를 이용하여 제2 스위칭 신호에 기반하여 전력 신호를 제공한다.
<도 1>
도 1은 본 기재의 실시예에 따른 전원 공급기를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 2>
도 2는 본 기재의 실시예에 따른 도 1의 전원 공급기 내의 위상 동기 루프(PLL)를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 3>
도 3은 본 기재의 실시예에 따른 도 1의 전원 공급기 내의 위상 동기 루프를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 4>
도 4는 본 기재의 실시예에 따른 도 2 또는 도 3의 위상 동기 루프 내의 탭 지연선을 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 5>
도 5는 본 기재의 실시예에 따른 도 2 또는 도 3의 위상 동기 루프 내의 탭 지연선을 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 6>
도 6은 본 기재의 실시예에 따른 전원 공급기를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 7>
도 7은 본 기재의 실시예에 따른 전원 공급기를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 8>
도 8은 본 기재의 실시예에 따른 도 1, 도 6 또는 도 7의 전원 공급기를 포함하는 전자 디바이스를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
<도 9>
도 9는 본 기재의 실시예에 따른 전력 신호를 제공하기 위한 방법을 도시하는 흐름도를 제공한다.
도면을 통틀어 유사한 참조 번호들이 대응 부품을 지칭함을 유의한다. 또한, 동일한 부품의 복수개의 경우는 줄표(dash)로 공통의 접두부에서 경우의 번호를 분리하여 구분한다.
도 1은 캐스케이드 단들을 포함하는 전원 공급기(100)를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다. 특히, 전원 공급기(100)는: (선택적 클럭 회로(128) 및/또는 스위칭 제어기(134-1)에 의해 제공될 수 있는) 스위칭 신호(114)에 기반하여 입력 전력 신호(108)를 수신하고 전력 신호(112)를 출력하는 스위치드-모드 전원-공급 회로(110); 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)에 전기적으로 결합되고, (전력 신호(112)에서 유래될 수 있는) 적어도 스위칭 신호(120-1)에 기반하여 전력 신호(118)를 출력하는 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)를 포함하고, 여기서, 스위칭 신호(114) 및 스위칭 신호(120-1)는 (100 ㎑와 같은) 공통의 기본 주파수를 가진다(즉, 스위치드-모드 전원-공급 회로(110) 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 동기적으로 작동할 수 있음). 캐스케이드 단들의 동기적 작동은 전원 공급기(100)와 연관된 전자기 간섭(EMI)이 예측 가능하도록 보장할 수 있다. 이는 이와 같은 전기적 잡음이 전원 공급기(100)를 포함하는 (도 8의 전자 디바이스(800)와 같은) 전자 디바이스 및 시스템 내에서 필터링되는 것을 허용할 수 있다.
그러나, 전원 공급기(100) 내의 스위치드-모드 전원-공급 회로(110) 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)의 동기적 작동은 전자기 간섭의 진폭을 증가시킬 수 있다. 이는 스위칭 신호(114)와 스위칭 신호(120-1) (도 1의 삽도에 도시됨) 사이에 위상 천이(124)를 도입함으로서 해결할 수 있다(즉, 전자기 간섭 진폭 또는 전력이 감소될 수 있음). 상세하게는, 전원 공급기(100)는 위상값을 특정하는 정보를 저장하는 (프로그램 가능 레지스터와 같은) 저장 메커니즘(122)을 포함할 수 있다. 전원 공급기(100)는 저장된 정보에 기반하여 스위칭 신호(114)와 스위칭 신호(120-1) 사이에, 위상값에 대응하도록 위상 천이(124)를 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 스위칭 신호(114)에 대하여 스위칭 신호(120-1)의 위상 천이(124)를 설정할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)는 스위칭 신호(120-1)에 대하여 스위칭 신호(114)의 위상 천이(124)를 설정한다.
전원 공급기(100) 내에 다양한 전원-공급 회로들이 사용될 수 있는 반면, 도 1에 도시된 바와 같이, 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)는 절연형 플라이백 컨버터를 포함할 수 있으며, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 비-절연형 벅 컨버터를 포함할 수 있다. 전원 공급기(100)의 작동 중에, (배터리, 또는 전력 그리드에 의해 제공되는 가정용 교류 전력에 전기적으로 결합된 풀-브릿지 정류기 또는 하프 브릿지 정류기와 같은) 소스로부터의 입력 전력 신호(108)는, (예컨대, 스위칭 신호(114)에 응답하여 스위칭 제어기(134-1)에 의해 출력된 신호를 이용하여) 스위칭 신호(114)에 기반하여 (전계 효과 트랜지스터 또는 FET와 같은) 스위치(132-1)에 의해 교번적 형태로 스위치드-모드 전원-공급 회로(110) 내의 트랜스포머(130)의 일차 권선에 전기적으로 결합된다. 그런 후에, 트랜스포머(130)의 이차 권선과 병렬 상태인 다이오드 및 캐패시터는 캐패시터 상에 트랜스포머(130)에 의해 출력된 첨두전압(peak voltage) (및, 좀 더 일반적으로는, 에너지)을 저장한다. 전력 신호(112)와 연관된 이 전압은 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)로 입력된다.
스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 감압 직류-직류 변환기이다. 스위칭 신호(120)(이하 기술된 바와 같이, 이는 트랜스포머(130)의 이차 권선 상의 전압에 응답하여 스위칭 제어기(134-2)에 의해 출력될 수 있음)에 기반하여, (FET들과 같은) 스위치들(132-2 및 132-3)은 스위치드-모드 전원-공급 회로(110) 내의 캐패시터 상의 전압을 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1) 내의 인덕터에 교번적으로 전기적으로 결합하여, 에너지를 저장하고, 그런 다음 전력 신호(118)를 출력함으로서 (컴퓨터 시스템과 같은) 부하 내로 인덕터를 방전한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 전력 신호(118)와 연관된 전압은 다음의 하나이다: 1 V, 1.8 V, 3.3 V, 5 V, 8 V, 및 12 V.
주지된 바와 같이, 하나의 예시적인 실시예에서, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1) 내의 스위칭 제어기(134-2)는 (다이오드에 의한 정류 이전에) 트랜스포머(130)의 이차 권선 상의 전압을 모니터링하며, 이 전압을 이용하여 하나 이상의 동기 스위칭 신호(120)를 결정한다. 특히, 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)의 스위칭 시간은 모니터링되는 전압 내의 (방형파 스위칭 신호(114)와 연관된 에지(edge)와 같은) 에지에 있을 수 있으며, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 저장 메커니즘(122) 내에 저장된 정보를 이용하여 이러한 에지에 대하여 위상 천이(124)를 설정할 수 있다. 일부 실시예에서, 스위치(132-3)는 다이오드에 의해 대체되었으며, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)의 작동은 스위칭 신호(120-1)에 의해 제어됨을 유의한다(즉, 스위칭 신호(120-2)가 필요치 않을 수 있음).
일부 실시예에서, 전원 공급기(100)는 저장 메커니즘(122)에 결합된 선택적 피드백 메커니즘(126)을 추가로 포함하며, 이는 전원 공급기(100)와 연관된 EMI를 모니터링하고, (150 ㎑ 및 30 ㎒ 사이의 EMI에서 적어도 5-15 dB㎶ 감소와 같은) EMI 기준에 기반하여 저장된 정보를 조절한다. 예를 들어, 선택적 피드백 메커니즘(126)은 하나 이상의 주파수대역에서 전원 공급기(100)에 의해 생성된 EMI를 모니터링하는 안테나 및 수신기를 포함할 수 있다. 이와 동시에, 제어 로직(136)은 일정 범위의 값에 걸쳐 위상 천이(124)를 스윕(sweep)하는 신호를 출력(또는 명령어를 제공)한다. (명료성을 위해, 전원 공급기(100) 내의 제어 로직(136)과 다른 부품들간의 전기적 연결은 도시되지 않음을 유의한다.) 더 나아가, 선택적 피드백 메커니즘(126)은 최소 EMI를 가지는 위상 천이(124)(및, 따라서, 위상값)를 선택 또는 고르는 위상-값 최적화 기술을 실행할 수 있다. 그런다음, 제어 로직(136) 또는 선택적 피드백 메커니즘(126)은 저장 메커니즘(122) 내의 저장된 정보를 업데이트할 수 있다.
따라서, 저장 메커니즘(122) 내에 저장된 정보는 정적이거나 동적일 수 있다. 더 나아가, 일부 실시예에서, 위상값은 프로그램 가능하며, 다시 말해, 위상 천이(124)의 임의의 값이 저장될 수 있다.위상값은 디지털 표현을 가질 수 있으며, 이산값 또는 이산값들의 임의의 세트로 한정될 수 있음을 유의한다.
저장된 정보에 기반하여 스위칭 신호(114)에 대해 스위칭 신호(들)(120)의 위상 천이(124)를 설정하기 위해 다양한 기술 및 회로들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 신호(114 및 120-1)는 위상 동기 루프(PLL)를 이용해 생성될 수 있다. 따라서, 선택적 클럭 회로(128) 및/또는 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)는 위상 동기 루프를 포함할 수 있다. 위상 동기 루프는 (전압-제어 발진기 또는 VCO와 같은) 제어 발진기의 입력 클럭 신호와 피드백 클럭 신호 사이의 위상차에 기반한 폐루프 주파수-제어 시스템이다.
위상 천이(124)를 설정하기 위해, 위상 동기 루프의 입력 또는 출력 중 어느 하나가 지연될 수 있다. 전자의 경우는 도 2에 도시되어 있으며, 즉, 위상 동기 루프(200)를 도시하는 블록 다이어그램이 제공된다. 후자의 경우는 도 3에 도시되어 있으며, 즉 위상 동기 루프(300)를 도시하는 블록 다이어그램이 제공된다. 도 2가 도시용으로 사용된다. 도 2에서, 지역-클럭 발생기(local-clock generator)는 내부 발진기를 런오프(runs off)하는 프로그램 가능 클럭 발생기일 수 있음을 유의한다. 이러한 지역-클럭 발생기는 최적의 클럭 주파수를 위해 프로그램될 수 있다. 외부 클럭(fin)이 상실되면, 위상 동기 루프(200)는 지역-클럭 발생기를 런오프할 수 있다. 그러나, 위상 동기 루프(200)는 사용이 가능한 경우 외부 클럭으로 스위치해 되돌아 갈 수 있다.
더 나아가, 위상 동기 루프(200)의 주요 블럭 또는 부품들은 위상 검출기, 충전 펌프, 루프 필터, VCO 및 분주기 카운터들(A, B 및 C)이다. 위상 검출 블록은 참조 블록 또는 부품 및 피드백 클럭 입력들 사이의 위상 및 주파수를 검출할 수 있으며, 피드백 주파수가 기준 주파수(fREF)에 뒤처지거나 앞서가는지 여부에 기반하여 '상(up)' 또는 '하(down)' 신호를 생성할 수 있다. 이는 VCO가 좀 더 높은 또는 좀 더 낮은 주파수에서 작동할 필요가 있는지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 '상' 또는 '하' 출력들은 그 다음에 충전 펌프 내로 피드된다. 충전 펌프가 '상' 신호를 수신하면, 전류가 루프 필터 내로 구동될 수 있다. 대안적으로, 충전 펌프가 '하' 신호를 수신하면, 전류가 루프 필터로부터 회수될 수 있다.
루프 필터는 이들 신호들을 제어 전압으로 변환할 수 있고, 이는 VCO를 바이어스하기 위해 사용된다. 이러한 제어 전압에 기반하여, VCO는 좀 더 높은 또는 좀 더 낮은 주파수에서 발진할 수 있다. VCO는 기준 클럭 및 피드백 클럭이 동일한 위상 및 주파수를 갖게 되면 안정화할 수 있다.
게다가, 분주기 카운터(B)는 VCO주파수를 입력 기준 주파수 상위로 증가시키기 위해 피드백 루프 내로 삽입될 수 있다. VCO 주파수는 카운터(B)의 카운트 값 곱하기 fREF와 동일함을 유의한다. 더 나아가, 위상 검출 블럭 또는 부품 입력 기준 클럭은 fREF를 카운터(A)의 카운트 값으로 나눈 것과 동일할 수 있으며, 출력 주파수 fOUT는 VCO의 주파수(fVCO)를 카운터(C)의 카운트 값으로 나눈 것과 동일할 수 있다.
각각 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 동기화 지연의 목적을 위해, 지연 회로는 카운터 A 이전 또는 카운터 C 이후에 추가될 수 있으며, 즉 지연 회로는 입력 클럭에 또는 출력 클럭에 도입될 수 있다. 위상 동기 루프(도 3에 도시)의 출력을 지연하는 것은 위상 천이(124)(도1)와 연관된 출력 내의 외란을 감소시키거나 제거할 수 있다.
도 2 및 도 3의 지연 회로를 실행하기 위해 다양한 기술들 및 회로들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 가능 지연선이 사용될 수 있다. 프로그램 가능 지연선의 실시예들이 도 4 및 도 5에 도시되어 있으며, 이는 프로그램 가능 지연선(400) 및 프로그램 가능 지연선(500)을 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다. 프로그램 가능 지연선은 저장 메커니즘(122)(도 1) 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)(도 1) 또는 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)(도 1)에 전기적으로 결합될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 저장 메커니즘은 8-비트 레지스터를 포함할 수 있으며, 다중화기는 위상 천이(124)(도 1)를 위한 적절한 수의 고정된 이산 게이트 지연기들(fixed discrete gate delays)을 선택하기 위해 (디지탈 값과 같은) 저장된 정보를 사용할 수 있다. 고정된 게이트 지연기들은 전원 공급기 내의 스위칭 신호의 단일 클럭 주기 내에 최대 256개의 지연기가 삽입될 수 있도록 클럭 주파수에 기반하여 선택될 수 있음에 유의한다. 대안적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 저장 메커니즘은 8-비트 레지스터를 포함할 수 있으며, 프로그램 가능 지연선(500)은 라인 디코더를 이용하여 (디지털 값과 같은) 저장된 정보를 256개의 선택가능한 게이트 지연기들로 디코딩할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 하나의 예시적인 실시예에서, 제어 로직(136)은 스위치드-모드 전원-공급 회로(110) 및/또는 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)에 신호(또는 명령어)를 제공하며, 이는 EMI-감소 모드 동안에 위상 천이(124)의 설정을 가능케 하거나 허용한다. 예를 들어, 제어 로직(136)은 EMI 규정-준수 테스트 동안에 위상 천이(124)의 설정을 가능케 하거나 허용할 수 있다. 순차적으로, 제어 로직(136)은 전원 공급기(100)의 정상 작동 동안에 위상 천이(124)를 디스에이블(disable)할 수 있다(즉, 위상 천이(124)가 0이 될 수 있음).
전원 공급기는 직렬 및/또는 병렬의 추가적 단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 전원 공급기(600)를 도시하는 블록 다이어그램를 제공하고 있으며, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-2)가 스위치드-모드 전원-공급 회로(110)에 전기적으로 결합되어 있다. 이러한 추가적인 스위치드-모드 전원-공급 회로는 (도 1의 스위칭 신호(120)의 경우와 같은) 스위칭 신호에 기반하여 전력 신호(610)를 출력하며, 이는 기본 주파수를 가진다. 본 예에서, 저장 메커니즘(122)은 다른 위상값을 특정하는 추가적 정보를 저장할 수 있으며; 전원 공급기(600)는 저장된 정보에 기반하여 스위칭 신호(114) 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-2) 내의 스위칭 신호 사이에 다른 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 전원 공급기(700)가 도시된 블록 다이어그램이 제공되며, 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-3)는 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-1)에 전기적으로 결합할 수 있으며, (도 1의 스위칭 신호(120)의 경우와 같은) 스위칭 신호에 기반하여 전력 신호(710)를 출력할 수 있으며, 이는 기본 주파수를 가진다. 본 예에서, 저장 메커니즘(122)은 또 다른 위상값을 특정하는 부가적 정보를 저장할 수 있으며, 전원 공급기(700)는 저장된 정보에 기반하여 스위칭 신호(114) 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-3) 내의 스위칭 신호 사이에 다른 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정할 수 있다.
일반적으로, 위상 천이(124)(도 1), 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-2) 내의 위상 천이 및 스위치드-모드 전원-공급 회로(116-3) 내의 위상 천이는 각자 상이할 수 있으며, 즉, (스위치드-모드 전원-공급 회로(110)와 같은 하나를 제외하고) 전원 공급기의 실시예들 내의 단들 각각은 각자만의 연관된 위상 천이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 개의 케스케이드 단들 사이의 위상 천이는 90°, 180° 또는 270°이다.
전원 공급기의 일 실시예는 전자 디바이스 내에서 사용될 수 있다.이는 도 8에 도시되어 있으며, 전원 공급기(810)와 같은 전원 공급기의 일 실시예를 포함하는 전자 디바이스(800)를 도시하는 블록 다이어그램를 제공한다.
이제 방법의 실시예들에 대해 기술한다. 도 9는 전력 신호를 제공하기 위한 방법(900)을 도시하는 흐름도를 제공하며, 이는 (도 1 및 도 6 내지 도 7의 전원 공급기들 중 어느 하나와 같은) 전원 공급기에 의해 수행될 수 있다. 작동 중에, 전원 공급기는 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로를 이용하여 제1 스위칭 신호에 기반하여 중간 전력 신호를 출력한다(동작 910). 그런 후에, 전원 공급기는 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호 사이에 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정하기 위해, 위상값을 특정하는 저장된 정보에 기반하여 제1 스위칭 신호에 대한 제2 스위칭 신호의 위상을 변경하며(동작 912), 여기서 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 갖는다. 더 나아가, 전원 공급기는 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로를 사용하여 제2 스위칭 신호에 기반하여 전력 신호를 제공한다(동작 914).
방법(900)의 일부 실시예에서, 부가적인 또는 더 적은 수의 동작들이 있을 수 있다. 더 나아가, 동작들의 순서가 변경될 수 있으며/있거나 두개 이상의 동작들이 단일의 동작으로 통합될 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 일반적으로 전원 공급기들(100(도 1), 600(도 6), 및 700(도 7))의 기능들은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 내에 수행될 수 있다. 따라서, 전자 디바이스(800)는 하나 이상의 프로그램 모듈들 또는 (DRAM 또는 다른 유형의 휘발성 또는 비휘발성 컴퓨터-판독가능한 메모리와 같은) 선택적 메모리 서브시스템(812) 내에 저장된 명령어들의 세트들을 포함할 수 있으며, 이는 선택적 프로세싱 서브시스템(814)에 의해 실행될 수 있다. (일반적으로, 동기화 기술은 공지된 바와 같이 하드웨어에 좀 더 많이 그리고 소프트웨어에 좀 더 적게 구현되거나, 또는 하드웨어에 좀 더 적게 그리고 소프트웨어에 좀 더 많이 구현될 수 있다.) 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 컴퓨터-프로그램 메커니즘을 구성할 수 있음을 유의한다. 또한, 선택적 메모리 서브시스템(812) 내의 다양한 모듈 내의 명령어들은: 고-레벨 절차형 언어(procedural language), 객체-지향 프로그래밍 언어, 및/또는 어셈블리 또는 기계 언어내에 구현될 수 있다. 프로그래밍 언어는 컴파일링되거나 해석될 수 있으며, 즉, 프로세싱 서브시스템에 의해 수행되도록 구성가능하거나 구성될 수 있음을 유의한다.
전원 공급기들(100(도 1), 600(도 6), 및 700(도 7)) 내의 부품은 물론, 전자 디바이스(800)는 신호선, 링크들 또는 버스들에 의해 결합될 수 있다. 전기 통신을 도시를 위한 예로 사용하긴 했으나, 일반적으로, 이들 연결들은 신호 및/또는 데이터의 전기적, 광학적 또는 전기광학적 통신을 포함할 수 있다. 또한, 실시예들을 진행함에 있어, 일부 부품들이 다른 부품들에 직접 연결된 것으로 도시된 반면, 다른 부품들은 중간 부품들을 통해 연결된 것으로 도시된다. 각각의 예에서, 상호연결 또는 '결합'의 방법은 두개 이상의 회로 노드들 또는 단자들 사이에 소정의 원해지는 통신을 설정한다. 이러한 결합은 당업자가 이해할 수 있는 소정 수의 회로 구성들을 사용하여 종종 성취할 수 있다; 예를 들어, AC 결합 및/또는 DC 결합이 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 이들 회로들, 부품들 및 디바이스들의 기능은 하나 이상의: 응용 주문형 집적 회로들(ASICs), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGAs), 및/또는 하나 이상의 디지탈 신호 프로세서들(DSPs) 내에 구현될 수 있다. 더 나아가, 회로들 및 부품들은 임의의 아날로그 및/또는 디지탈 회로를 사용하여 구현될 수 있으며, 이는: 바이폴라, PMOS 및/또는 NMOS 게이트들 또는 트랜지스터들을 포함한다. 또한, 이들 실시예들에서의 신호들은 연속값을 갖는 아날로그 신호들 및/또는 대략적 이산값들을 갖는 디지털 신호들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 부품들 및 회로들은 단동적(single-ended)이거나 차동적(differential)일 수 있으며, 전원 공급기들은 유니폴라 또는 바이폴라일 수 있다.
하나 이상의 전술된 회로를 포함하는 집적회로 또는 집적회로의 부분의 설계 공정의 제작품은 예를 들어, 자기 테이프 또는 광학 또는 자기 디스크와 같은 컴퓨터-판독가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체는 데이터 구조 또는 집적회로 또는 집적회로의 부분으로 물리적으로 예시될 수 있는 회로를 표시하는 다른 정보로 부호화될 수 있다. 이러한 부호화에는 다양한 포맷이 사용될 수 있으나, 이들 데이터 구조들은: CIF(Caltech Intermediate Format), GDSII(Calma GDS II Stream Format) 또는 EDIF(Electronic Design Interchange Format) 내에 공통으로 기록된다. 집적회로 설계 분야의 당업자라면 전술된 유형의 계통도들(schematics) 및 대응 설명으로부터 이와 같은 데이터 구조들을 개발하며 컴퓨터-판독가능한 매체상에 데이터 구조들을 부호화할 수 있다. 집적회로 제조 분야의 당업자라면 여기 기술된 회로들을 하나 이상 포함하는 집적 회로를 제조하기 위해 이와같이 인코딩된 데이터를 이용할 수 있다.
전자 디바이스(800)는: 데스크톱 컴퓨터, 서버, 랩톱 컴퓨터, (MP3 플레이어와 같은) 미디어 플레이어, 가전 제품, 서브 노트북/넷북, 타블렛 컴퓨터, 스마트 폰, 셀룰러 전화, 네트워크 가전 제품, 셋톱 박스, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 장난감, 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 게임 콘솔, 디바이스 컨트롤러, 가전 제품 내의 계산 엔진, 소비자 전자 디바이스, 휴대용 컴퓨팅 디바이스 또는 휴대용 전자 디바이스, 개인용 전자 수첩(personal organizer), 및/또는 다른 전자 디바이스를 포함하는, 전원 공급기를 포함할 수 있는 다양한 디바이스 중 하나를 포함할 수 있다.
비록 전원 공급기들(100(도 1), 600(도 6), 및 700(도 7))을 설명하기 위해 특정 컴포넌트들을 사용했으나, 대안적인 실시예들에서, 상이한 컴포넌트들 및/또는 서브시스템들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급기의 일 실시예에서 두 개 단들을 위한 스위칭 신호 사이에 위상 천이(124)(도 1)는 물론, (±10 ㎑ 와 같은) 지터가 있을 수 있다. 게다가, 선택적 피드백 메커니즘(126)(도 1)이 전원 공급기(100)(도 1) 내와 상반되도록 전자 디바이스(800) 내에 포함될 수 있다. 또한, 저장 메커니즘(122)(도 1)은: 비휘발성 메모리, 저항기들의 어레이, 메모리 회로 및/또는 가변 연결(fusible link)을 포함할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 컴포넌트들은 도 1 내지 도 8에 존재하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원 공급기들(100(도 1, 600(도 6), 및 700(도 7)), 및 전자 디바이스(800)는 도 1 내지 도 8에 도시되지 않은 하나 이상의 추가적 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 전원 공급기가 집적회로 내에 구현될 수 있다. 또한, 별개의 컴포넌트들이 도 1 내지 도 8에 도시되었으나, 일부 실시예들에서, 주어진 컴포넌트의 일부 또는 전체가 하나 이상의 다른 컴포넌트들로 통합될 수 있고/있거나 컴포넌트들의 위치는 변경이 가능하다.
상기 기술내용에서, '일부 실시예들'을 언급하였다. '일부 실시예들'은 가능한 실시예들 모두의 서브세트를 기술하는 것이나, 항상 실시예들의 동일한 서브세트들을 명시하는 것은 아님을 유의한다.
상기 기술내용은 당업자로 하여금 본 개시내용을 제조 및 사용이 가능하도록 하기 위한 의도이며, 특정 응용 및 그 요구사항들의 문맥에 따라 제공된다. 또한, 본 발명의 실시예들의 상기 기술내용들은 다만 도시 및 설명의 목적으로만 제공된다. 이들은 전수적이거나 개시된 형태에 본 발명을 한정하도록 의도된 것이 아니다. 따라서, 많은 변형 및 변경이 당업자에게 분명해질 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어나지 않으면서 다른 실시예들과 응용들에 적용될 수 있다. 또한, 상기 실시예들의 논의는 본 발명을 제한하기 위함이 아니다. 따라서, 본 발명은 도시된실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기 기술된 원칙들 및 특징들에 일치하는 가장 넓은 범주에 따르는 것이다.

Claims (20)

  1. 전원 공급기로서,
    제1 스위칭 신호에 기반하여 제1 전력 신호를 출력하도록 구성된 제1 스위치드-모드 전원-공급(switched-mode power-supply) 회로;
    상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제2 스위칭 신호에 기반하여 제2 전력 신호를 출력하도록 구성되는 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제1 스위칭 신호 및 상기 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 가짐 - ; 및
    위상값을 명시하는 정보를 저장하도록 구성된 저장 메커니즘 - 상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위칭 신호 사이에 상기 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정하도록 구성됨 - 을 포함하는, 전원 공급기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 상기 제1 스위칭 신호에 대해 상기 제2 스위칭 신호의 상기 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전원 공급기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 상기 제2 스위칭 신호에 대해 상기 제1 스위칭 신호의 상기 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전원 공급기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저장 메커니즘은 프로그램 가능 레지스터(programmable register)를 포함하는, 전원 공급기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프로그램 가능 레지스터에 결합되고, 상기 전원 공급기와 연관된 전자기 간섭(electromagnetic interference, EMI)을 모니터링하며 EMI 기준에 기반하여 상기 저장된 정보를 조절하도록 구성되는 피드백(feedback) 메커니즘을 추가로 포함하는, 전원 공급기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되며, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전력 신호를 출력하도록 구성된 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제3 스위칭 신호는 상기 기본 주파수를 가짐 -를 추가로 포함하며,
    상기 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적 정보를 저장하도록 구성되고,
    상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제3 스위칭 신호 사이에 상기 다른 위상값에 대응하는 다른 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전원 공급기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되며, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전력 신호를 출력하도록 구성된 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제3 스위칭 신호는 상기 기본 주파수를 가짐 -를 추가로 포함하며,
    상기 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적 정보를 저장하도록 구성되고;
    상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제3 스위칭 신호 사이에 상기 다른 위상값에 대응하는 다른 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전원 공급기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 저장 메커니즘 및 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되며, 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위칭 신호 사이에 상기 위상 천이를 설정하도록 구성된 프로그램 가능 지연선(programmable delay line)을 추가로 포함하는, 전원 공급기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 플라이백 컨버터(flyback converter)를 포함하며,
    상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 벅 컨버터(buck converter)를 포함하는, 전원 공급기.
  10. 전원 공급기를 포함하는 전자 디바이스로서, 상기 전원 공급기는,
    제1 스위칭 신호에 기반하여 제1 전력 신호를 출력하도록 구성된 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로;
    상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제2 스위칭 신호에 기반하여 제2 전력 신호를 출력하도록 구성된 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제1 스위칭 신호 및 상기 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 가짐 - ; 및
    위상값을 명시하는 정보를 저장하도록 구성된 저장 메커니즘 - 상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위칭 신호 사이에, 상기 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정하도록 구성됨 -을 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 상기 제1 스위칭 신호에 대해 상기 제2 스위칭 신호의 상기 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 상기 제2 스위칭 신호에 대해 상기 제1 스위칭 신호의 상기 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  13. 제10항에 있어서, 상기 저장 메커니즘은 프로그램 가능 레지스터를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프로그램 가능 레지스터에 결합되고, 상기 전원 공급기와 연관된 EMI를 모니터링하고, EMI 기준에 기반하여 상기 저장된 정보를 조절하도록 구성되는 피드백 메커니즘을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전력 신호를 출력하도록 구성되는 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제3 스위칭 신호는 상기 기본 주파수를 가짐 -를 추가로 포함하고,
    상기 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적 정보를 저장하도록 구성되고,
    상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제3 스위칭 신호 사이에 상기 다른 위상값에 대응되는 다른 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 제3 스위칭 신호에 기반하여 제3 전력 신호를 출력하도록 구성되는 제3 스위치드-모드 전원-공급 회로 - 상기 제3 스위칭 신호는 상기 기본 주파수를 가짐-를 추가로 포함하고,
    상기 저장 메커니즘은 다른 위상값을 명시하는 부가적 정보를 저장하도록 구성되고,
    상기 전원 공급기는 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제3 스위칭 신호 사이에 상기 다른 위상값에 대응하는 다른 위상 천이를 설정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  17. 제10항에 있어서, 상기 저장 메커니즘 및 상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로에 전기적으로 결합되고, 상기 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위칭 신호 사이에 상기 위상 천이를 설정하도록 구성된 프로그램 동작이 가능한 지연선을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로는 플라이백 컨버터를 포함하며,
    상기 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로는 벅 컨버터를 포함하는, 전자 디바이스.
  19. 전력 신호를 제공하기 위한 방법으로서,
    제1 스위칭 신호에 기반하여 제1 스위치드-모드 전원-공급 회로를 이용하여 중간 전력 신호를 출력하는 단계;
    상기 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호 사이에 위상값에 대응하는 위상 천이를 설정하기 위해 상기 위상값을 명시하는 저장된 정보에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호에 대하여 상기 제2 스위칭 신호의 위상을 변경하는 단계 - 상기 제1 스위칭 신호 및 상기 제2 스위칭 신호는 공통의 기본 주파수를 가짐 - ; 및
    상기 제2 스위칭 신호에 기반하여 제2 스위치드-모드 전원-공급 회로를 이용하여 상기 전력 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 방법은 상기 전원 공급기와 연관된 EMI를 모니터링하고, EMI 기준에 기반하여 상기 저장된 정보를 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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