KR20150131096A - 저 전력 및 동적 전압 분할기 및 모니터링 회로 - Google Patents

저 전력 및 동적 전압 분할기 및 모니터링 회로 Download PDF

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Abstract

서플라이 전압이 변할 때 그의 전압 분할기 체인들을 자동으로 그리고 동적으로 조정하는 전압 분할기 회로가 제공된다. 전압 분할기 회로는 서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들을 포함한다. 부가적으로, 제어 회로는 복수의 전압 분할기 브랜치들에 커플링되고, 미리 결정된 전압 범위 내에서 선택된 분할된 서플라이 전압을 유지하기 위해 상기 서플라이 전압을 자동으로 모니터링하고 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하도록 적응된다.

Description

저 전력 및 동적 전압 분할기 및 모니터링 회로{LOW POWER AND DYNAMIC VOLTAGE DIVIDER AND MONITORING CIRCUIT}
관련 출원들에 대한 상호참조
[0001] 이 출원은 2013년 3월 14일 출원된 미국 정식 출원 번호 제13/802,725호를 우선권으로 주장하며, 상기 미국 정식 출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 다양한 특징들은 전압 제어 및/또는 모니터링 회로들에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 서플라이 전압이 변할 때 파워 서플라이의 전압의 자동 측정들을 동적으로 조정하면서 이러한 파워 서플라이의 전압을 자동으로 측정하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
[0003] 휴대용 전자 디바이스들의 급증은 신뢰할 수 있는 휴대용 파워 서플라이들/소스들에 의존한다. 이러한 휴대용 전자 디바이스들에 대해 흔히 이용되는 파워 서플라이들은 예를 들어, 재충전 불가능한 그리고 재충전 가능한 배터리들, 배터리 셀들 등을 포함한다. 휴대용 전자 디바이스들은 모바일 전화, 무선 전화, 개인용 컴퓨팅 디바이스들, 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스들, 디지털 북 리더들, 디지털 태블릿들, 디지털 음악 재생기들 등을 포함(그러나 이것으로 제한되지 않음)한다. 휴대용 파워 서플라이들에 또한 의존할 수 있는 다른 타입들의 디바이스들은 자동차들 및/또는 자전거들과 같은 전기 및/또는 하이브리드 운송수단들을 포함한다.
[0004] 이러한 배터리 전력공급 디바이스들의 적절한 충전 및/또는 전력 관리는 종종 휴대용 파워 서플라이(예를 들어, 배터리들 등)의 전력 레벨의 정확한 모니터링에 의존한다. 휴대용 파워 서플라이 전압은 파워 서플라이 내의 전하, 온도 및/또는 로드 조건들에 의존하여 변동된다. 휴대용 파워 서플라이 전압은 종종 휴대용 파워 서플라이/소스(예를 들어, 배터리), 디바이스의 적절한 동작 등을 보호하기 위해 저전압 컷 오프(low voltage cut off)와 같은 다양한 기능들에 대해 모니터링된다. 이러한 모니터링 기능에 대한 몇몇 현재의 구현들은 통상적으로 휴대용 파워 서플라이(예를 들어, 배터리) 전압을 분할하기 위해 큰 레지스터 어레이를 이용한다. 이러한 큰 레지스터 어레이의 목적은 기준 밴드 갭 전압에 대한 비교를 허용하는 파워 서플라이 전압을 (예를 들어, 미리 정의된 범위 내로) 충분히 분할하여, 파워 서플라이의 실제 전압을 확인하는 것이다. 그러나 전력을 절감하면서 연속적인 전압 모니터링을 수행하는데 이용되는 큰 레지스터들은 종종 큰 풋프린트를 차지하게 되며, 이는 실리콘 다이를 이용하여 이러한 모니터링 기능을 구현할 때 바람직하지 않다. 대안적인 접근법에서, 저-전력 스위칭 커패시터 회로는 파워 서플라이의 전압을 모니터링/측정하는데 이용될 수 있지만, 이 접근법은 다수의 경우들에서 바람직하지 않고 및/또는 현실적이지 않은 클록 소스를 필요로 한다.
[0005] 그러므로, 종래 기술의 전압 분할기 구조들의 단점들을 극복하여 파워 서플라이의 전압들의 효율적인 측정/모니터링을 허용하는 전압 분할기 회로에 대한 필요성이 있다.
[0006] 전압 분할기 회로가 제공되며, 이 전압 분할기 회로는 복수의 전압 분할기 브랜치들 및 제어 브랜치를 포함한다. 복수의 전압 분할기 브랜치들은 서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 가질 수 있다. 제어 회로는 미리 결정된 전압 범위 내에서 선택된 분할된 서플라이 전압을 유지하기 위해 상기 서플라이 전압을 자동으로 모니터링하고 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하도록 적응될 수 있다.
[0007] 전압 분할기 브랜치들 각각은 상이한 분할된 서플라이 전압을 제공할 수 있고, 상기 선택된 분할된 서플라이 전압은 선택된 전압 분할기 브랜치에 대응한다. 각각의 전압 분할기 브랜치는 (a) 상기 제어 회로에 커플링되는 분할기 체인; 및/또는 (b) 상기 제어 회로에 커플링되는 제어 체인을 포함할 수 있으며, 제어 회로는 제어 체인 상에서 감지된 전압에 기초하여 분할기 체인을 활성화 및 탈활성화한다. 분할된 서플라이 전압은 분할기 체인으로부터 획득될 수 있다.
[0008] 일 예에서, 복수의 전압 분할기 브랜치들은, (a) 제 1 제어 체인 및 제 1 분할기 팩터의 제 1 분할기 체인을 갖는 제 1 전압 분할기 브랜치; (b) 제 2 제어 체인 및 제 2 분할기 팩터의 제 2 분할기 체인을 갖는 제 2 전압 분할기 브랜치 ― 상기 제 2 분할기 팩터는 상기 제 1 분할기 팩터보다 큼 ― ; 및/또는 (c) 제 3 제어 체인 및 제 3 분할기 팩터의 제 3 분할기 체인을 갖는 제 3 전압 분할기 브랜치를 포함하며 상기 제 3 분할기 팩터는 상기 제 2 분할기 팩터보다 크다. 제 2 전압 분할기 브랜치가 상기 제어 회로에 의해 선택될 때 상기 제 1 분할기 체인 및 제 3 분할기 체인은 디스에이블되고 상기 제 2 분할기 체인은 인에이블되는 반면에, 상기 제 1 제어 체인, 제 2 제어 체인, 및 제 3 제어 체인은 인에이블된다.
[0009] 일 예시적인 구현들에서, 상기 분할기 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는 분할기 체인을 갖는다. 상기 분할기 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그 트랜지스터의 드레인에 커플링될 수 있고, 상기 분할기 체인 내의 제 1 트랜지스터의 드레인은 상기 분할기 체인 내의 다음 트랜지스터의 소스에 커플링된다.
[0010] 제어 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는다. 일 예에서, 제어 체인은 (a) 직렬로 커플링되는 트랜지스터들의 저항 체인 ― 각각의 트랜지스터의 게이트는 그의 드레인에 커플링됨 ― ; 및/또는 (b) 직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는 모니터링 체인을 포함할 수 있고, 상기 저항 체인 내의 최초 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트는 상기 모니터링 체인 내의 대응하는 트랜지스터의 게이트에 커플링된다. 상기 트랜지스터들의 저항 체인은 상기 분할기 체인과 동등한 수의 직렬의 트랜지스터들을 가질 수 있다.
[0011] 일 예에서, 제어 회로는 서플라이 전압이 변할 때 전압 분할기 브랜치를 동적으로 및/또는 자동으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하도록 동작할 수 있다. 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 것은 인에이블된 제어 체인을 유지하면서 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 것을 포함할 수 있다.
[0012] 유사하게, 전압 분할기 회로를 동작하는 방법이 제공된다. 제 1 전압 분할기 브랜치가 서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들로부터 선택된다. 서플라이 전압이 이어서 모니터링된다. 제 2 전압 분할기 브랜치는 미리-결정된 전압 범위 내에서 상기 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 상기 서플라이 전압이 변할 때 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 동적으로 선택된다. 상기 제 1 전압 분할기 브랜치는 상기 제 2 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 탈활성화될 수 있다. 일 예에서, 상기 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 단계는 인에이블되는 제어 체인을 유지하면서 제 1 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 단계를 포함한다.
[0013] 일 예에서, 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 각각은, (a) 분할기 체인; 및/또는 (b) 상기 제어 체인 상에서 감지된 전압에 기초하여 상기 분할기 체인이 활성화 또는 탈활성화되게 하는 제어 체인을 포함할 수 있다. 분할된 서플라이 전압은 상기 분할기 체인으로부터 획득될 수 있다.
[0014] 일 예에서, 복수의 전압 분할기 브랜치들은, (a) 제 1 제어 체인 및 제 1 분할기 팩터의 제 1 분할기 체인을 갖는 제 1 전압 분할기 브랜치; (b) 제 2 제어 체인 및 제 2 분할기 팩터의 제 2 분할기 체인을 갖는 제 2 전압 분할기 브랜치 ― 상기 제 2 분할기 팩터는 상기 제 1 분할기 팩터보다 큼 ― ; 및/또는 (c) 제 3 제어 체인 및 제 3 분할기 팩터의 제 3 분할기 체인을 갖는 제 3 전압 분할기 브랜치를 포함할 수 있고, 상기 제 3 분할기 팩터는 상기 제 2 분할기 팩터보다 크다. 제 2 전압 분할기 브랜치가 상기 제어 회로에 의해 선택될 때 상기 제 1 분할기 체인 및 제 3 분할기 체인은 디스에이블되고 상기 제 2 분할기 체인은 인에이블되는 반면에, 상기 제 1 제어 체인, 제 2 제어 체인, 및 제 3 제어 체인은 인에이블된다.
[0015] 몇몇 구현들에서, 상기 분할기 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는 분할기 체인을 갖는다. 상기 분할기 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그 트랜지스터의 드레인에 커플링되고, 상기 분할기 체인 내의 제 1 트랜지스터의 드레인은 상기 분할기 체인 내의 다음 트랜지스터의 소스에 커플링된다.
[0016] 몇몇 구현들에서, 제어 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는다. 예를 들어, 상기 제어 체인은, (a) 직렬로 커플링되는 트랜지스터들의 저항 체인 ― 상기 저항 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그의 드레인에 커플링됨 ― ; 및/또는 (b) 직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는 모니터링 체인을 포함할 수 있고 상기 저항 체인 내의 최초 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트는 상기 모니터링 체인 내의 대응하는 트랜지스터의 게이트에 커플링된다. 상기 트랜지스터들의 저항 체인은 상기 레지스터 체인과 동등한 수의 직렬의 트랜지스터들을 가질 수 있다.
[0017] 도 1은 감지된 서플라이 전압 레벨(VDD)에 의존하여 전압 분할기 체인들 간에 자동으로 스위칭하는 예시적인 전압 분할기 회로를 예시한다.
[0018] 도 2는 감지된 서플라이 전압 레벨에 의존하여 전압 분할기 브랜치들 간에 자동으로 스위칭하는 다른 예시적인 전압 분할기 회로를 예시한다.
[0019] 도 3은 서플라이 전압(VDD)이 2Vgs보다 크지만 3Vgs 미만일 때 도 2의 전압 분할기 회로의 동작을 예시한다.
[0020] 도 4는 서플라이 전압(VDD)이 3Vgs보다 크지만 4Vgs 미만일 때 도 2의 전압 분할기 회로의 동작을 예시한다.
[0021] 도 5는 감지된 서플라이 전압에 의존하여 전압 분할기 브랜치들의 하나 또는 그 초과의 제어 브랜치들을 자동으로 인에이블하는 예시적인 전압 모니터링 제어 회로에 대한 로직 회로를 예시한다.
[0022] 도 6은 전압 분할기 브랜치 내의 분할기 체인을 자동으로 활성화/탈활성화하는 다양한 로직 회로들을 예시한다.
[0023] 도 7a는 제 1 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로의 인에이블(enablement)을 예시하는 표이다.
[0024] 도 7b는 제 2 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로의 인에이블을 예시하는 표이다.
[0025] 도 7c는 제 3 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로의 인에이블을 예시하는 표이다.
[0026] 도 8은 휴대용 전력 소스로부터 서플라이 전압(VDD)을 예시하는 그래프이다.
[0027] 도 9는 도 8의 서플라이 전압(VDD)의 함수로서 체인 분할 전압을 모니터링하는 분할기 브랜치를 예시하는 그래프이다.
[0028] 도 10은 다양한 분할기 브랜치들이 활성화되고 탈활성화될 때 전압 분할기 회로에 의해 이용되는 총 전류를 예시하는 그래프이다.
[0029] 도 11은 서플라이 전압이 변할 때 범위 내에서 분할된 서플라이 전압을 유지하기 위해 상이한 분할기 브랜치들이 어떻게 활성화/탈활성화되는지를 예시한다.
[0030] 도 12는 전압 분할기 브랜치를 자동으로 그리고 동적으로 선택하기 위한 방법을 예시한다.
[0031] 도 13은 측정된 전압을 제공하기 위해 복수의 분할된 전압 입력들 간에 선택하는 전압 선택기 회로의 예를 예시한다.
[0032] 본 명세서에서 제시된 예시들은 몇몇 인스턴스들에서, 임의의 특정한 돌출부들, 열 소산 피처들 또는 전자 디바이스들의 실제 뷰들이 아니라, 본 개시에 관련된 다양한 양상들을 설명하도록 이용되는 이상적인 표현들일 뿐이다. 부가적으로 도면들에서 공통적인 엘리먼트들은 동일한 번호 지정을 보유할 수 있다.
개요
[0033] 서플라이 전압이 변할 때 그의 전압 분할기 체인들을 자동으로 그리고 동적으로 조정하는 전압 분할기 회로가 제공된다. 전압 분할기 회로는 서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들을 포함한다. 부가적으로, 제어 회로는 복수의 전압 분할기 브랜치들에 커플링되고 서플라이 전압이 변할 때 원하는 전압 범위 내에서 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 서플라이 전압을 자동으로 모니터링하고 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하도록 적응된다.
예시적인 자동 전압 분할기 회로
[0034] 도 1은 감지된 서플라이 전압 레벨(VDD)에 의존하여 전압 분할기 체인들 간에 자동으로 스위칭하는 예시적인 전압 분할기 회로를 예시한다. 휴대용 파워 서플라이(114)는 종종 전력 싱크(118)로서 본 명세서에서 지칭되는 하나 또는 그 초과의 디바이스에 전력을 공급하는데 이용된다. 전력 싱크(118)는 전기 전력으로 동작하는 프로세싱 회로, 트랜시버 회로, 메모리 디바이스, 저장 디바이스, 디스플레이 디바이스 등과 같은 하나 또는 그 초과의 전자 컴포넌트 또는 디바이스일 수 있다. 적절한 동작을 위해, 전력 싱크(118)는 특정한 전압 범위 내의 휴대용 파워 서플라이(114)로부터의 서플라이 전압(VDD)을 예상한다. 그러나 (서플라이 전압(VDD) 또는 소스 전압으로 지칭되는) 휴대용 파워 서플라이(114)의 전압 레벨은 그것이 고갈될 때 변한다
[0035] 서플라이 전압 레벨이 변할 때(예를 들어, 서플라이 전압(VDD)이 고갈될 때) 그것을 정확하게 측정하기 위해, 전압 분할기 회로(103)는 휴대용 파워 서플라이(114)와, 휴대용 파워 서플라이(114)로부터의 전력을 소모하는 전력 싱크(118) 간에 배치된다. 전압 분할기 회로(103)의 목적은 휴대용 파워 서플라이(114)로부터의 서플라이 전압(VDD)이 시간이 지남에 따라 변하거나 강하(drop)하더라도 주어진 범위 내에서 유지되는 측정된 서플라이 전압(Vmeasured)(115)을 제공하는 것이다.
[0036] 전압 분할기 회로(103)는, 서플라이 전압(VDD)이 시간이 지남에 따라 변하거나 강하할 때 원하는 전압 범위 내에서 측정된 서플라이 전압(Vmeasured)(115)을 유지하도록 인에이블 또는 디스에이블되는 복수의 분할기 브랜치들(102, 104 및 106)을 포함할 수 있다. 이러한 전압 분할기 회로(103)의 목적은 파워 서플라이의 실제 전압을 확인하도록 기준 밴드 갭 전압에 대한 비교를 허용하는 파워 서플라이 전압(VDD)을 (예를 들어, 미리 정의된 범위 내로) 충분히 분할하는 것이다. 서플라이 전압(VDD)이 강하할 때 단지 하나의 전압 디바이저(voltage divisor)가 이용되는 경우, 분할된 서플라이 전압은 기준 밴드 갭 전압에 대한 정확한 비교에 대해 너무 작게 될 수 있다. 결과적으로 전압 분할기 회로(103)는 서플라이 전압(VDD)이 변할 때 전압 분할기 값(디바이저)을 자동으로 조정한다(예를 들어, 파워 서플라이(114)가 충전되면 증가시키거나 휴대용 파워 서플라이(114)가 방전되는 강하시킴).
[0037] 이 예에서, 각각의 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)는 레지스터 체인(108), 제어 체인 회로(110) 및 선택기 회로(116)를 포함할 수 있다. 각각의 분할기 브랜치(102, 104 및 106)는 상이한 팩터로 휴대용 파워 서플라이(114)(예를 들어, 배터리 등)로부터의 서플라이 전압(VDD)을 분할하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 분할기 브랜치(102)는 제 1 분할된 서플라이 전압(Vm-A)을 제공하도록 제 1 팩터(NxVdrop)로 서플라이 전압(VDD)을 분할할 수 있다(여기서 Vdrop은 대응하는 레지스터 체인(108)의 엘리먼트들과 연관되는 전압 강하이고, N은 이러한 레지스터 체인에서 전압 강하 또는 엘리먼트들의 수임). 이 예에서, 제 1 분할된 서플라이 전압(Vm-A)은 VDD/(NxVdrop)와 동일할 수 있다. 유사하게, 제 2 전압 분할기 브랜치(104)는 제 2 분할된 서플라이 전압(Vm-B)을 제공하도록 제 2 팩터((N+1)xVdrop)로 서플라이 전압(VDD)을 분할할 수 있다(여기서 Vdrop은 대응하는 레지스터 체인(108)의 엘리먼트들과 연관되는 전압 강하이고, N은 이러한 레지스터 체인에서의 전압 강하 또는 엘리먼트들의 수임). 이 예에서, 제 2 분할된 서플라이 전압(Vm-B)은 VDD/((N+1)xVdrop)와 동일할 수 있다. 마찬가지로, 부가적인 전압 분할기 브랜치(106)는 분할된 서플라이 전압(Vm_i)을 제공하도록 (N+k)xVdrop와 같은 다른 팩터로 서플라이 전압(VDD)을 분할할 수 있다(여기서 k는 양 또는 음의 정수임). 이 예에서, 분할된 서플라이 전압(Vm-i)은 VDD/((N+k)xVdrop))와 동일하다.
[0038] 각각의 레지스터 체인(108)은 서플라이 전압(VDD)의 분할을 달성하도록 일련의 저항 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 서플라이 전압(VDD)이 분할되는 팩터는, 각각의 엘리먼트가 Vdrop의 디바이저를 고려하는 각각의 레지스터 체인 내의 엘리먼트들(예를 들어, 트랜지스터들)의 수에 의존한다. 저항 엘리먼트들은 휴대용 파워 서플라이(114)로부터 드로잉(draw)되는 전류를 최소화하도록 비교적 높은 임피던스를 가질 수 있다.
[0039] 각각의 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)의 제어 체인 회로(110)는 단지 하나의 브랜치만이 임의의 한 시간에 활성화되도록 각각의 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)가 활성화(인에이블) 또는 탈활성화(디스에이블)되어야 할 때를 결정하도록 역할할 수 있다. 제어 체인 회로(110)로부터의 노드 전압(V_Node x)은 특정한 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)를 언제 활성화 또는 탈활성화할지 결정하는 전압 모니터링 제어 회로(112)에 제공된다. 분할된 서플라이 전압(Vm_A, Vm_B, Vm_i)은 각각의 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)의 레지스터 체인(108)으로부터 전압 선택기 회로(113)로 제공된다. 전압 모니터링 제어 회로(112)는 측정된 전압(Vmeasured)(115)(이에 의존하여 분할기 브랜치(102, 104, 및 106)가 현재 활성화됨)으로서 분할된 서플라이 전압들(Vm_A, Vm_B, Vm_i) 중 하나를 선택한다. 이는 서플라이 전압이 변할 때 특정한 전압 범위 내에서 측정된 전압(Vmeasured)(115)을 유지하도록 허용한다.
[0040] 레지스터 체인들(102, 104 및 106) 각각은 감지된 서플라이 전압(VDD) 레벨에 의존하여 그의 대응하는 제어 체인 회로(110) 및 전압 모니터링 제어 회로(112)에 의해 자동으로 활성화되거나 탈활성화될 수 있다. 예를 들어, 각각의 분할기 브랜치(102, 104 및 106)의 선택기 회로(116)는 각각의 분할기 브랜치(102, 104 및 106)를 선택 및/또는 선택해제하도록 전압 모니터링 제어 회로(112)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 전압 분할기 브랜치가 한 번에 활성이 되고 활성의 전압 분할기 브랜치는 측정된 전압(Vmeasured)(115)이 원하는 전압 범위 내에 있도록 선택된다.
[0041] 제어 체인 회로(들)(110) 및/또는 전압 모니터링 제어 회로(112)는 서플라이 전압(VDD)이 시간이 지남에 따라 변할 때 적절한 전압 브랜치 분할기 브랜치를 동적으로 그리고 자동으로 선택한다. 예를 들어, 제어 체인 회로(들)(110) 및/또는 전압 모니터링 제어 회로(112)는 미리 결정된 전압 범위(예를 들어, 임계 범위) 내에서 측정된 전압(Vmeasured)(115)을 유지하도록 전압 분할기 브랜치(102, 104 또는 106)를 선택하게 동적으로 동작할 수 있다.
[0042] 도 2는 감지된 서플라이 전압 레벨(VDD)에 의존하여 전압 분할기 브랜치들 간에 자동으로 스위칭하는 다른 예시적인 전압 분할기 회로를 예시한다. 이 예에서, 각각의 분할기 브랜치(202, 204 및 206 및 208)는 분할기 체인(210, 214, 218, 및 222) 및 제어 체인(212, 216, 220, 및 224)을 각각 포함한다. 각각의 분할기 체인(210, 214, 218, 및 222)은 서플라이 전압(VDD)의 분할을 달성하기 위해 일련의 트랜지스터들(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터)을 포함할 수 있다. 분할된 서플라이 전압(Vm_x)은 분할기 체인들(210, 214, 218, 및 222) 각각에서 마지막 트랜지스터와 마지막에서 2번째 트랜지스터 간에 측정될 수 있다. 분할된 서플라이 전압들(Vm_A, Vm_B, Vm_C, Vm_i) 중 하나는 이어서 측정된 전압(115)으로서 선택될 수 있으며 이에 기초하여 분할기 브랜치가 현재 선택된다. 서플라이 전압(VDD)이 분할되는 팩터는 각각의 분할기 체인(210, 214, 218, 및 222)에서 트랜지스터들의 수에 의존하며, 여기서 각각의 트랜지스터는 Vgs의 디바이저(즉, 각각의 트랜지스터에 대한 게이트-소스 전압)를 참작한다. 분할기 체인들(210, 214, 218, 및 222) 각각은 감지된 서플라이 전압(VDD) 레벨의 의존하여 그의 대응하는 제어 체인(212, 216, 220, 및 224)에 의해 자동으로 활성화 또는 탈활성화될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 예시된 바와 같이, 제 1 분할기 브랜치(202)는 대략 3xVgs 분할기 팩터를 제공하기 위해 직렬로 된 셋(3)의 트랜지스터들을 갖는 제 1 분할기 체인(210)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제 2 분할기 브랜치(204)는 대략 4xVgs 분할기 팩터를 제공하기 위해 직렬로 된 넷(4)의 트랜지스터들을 갖는 제 2 분할기 체인(214)을 포함할 수 있다. 유사하게, 그 각각의 분할기 체인들에서 더 많거나 및/또는 더 적은 트랜지스터들을 갖는 부가적인 분할기 브랜치들(206 및 208)이 제공될 수 있다. 각각의 분할기 체인(210, 214, 218, 및 222)에 대해, 트랜지스터들은 직렬로 커플링되고, 각각의 트랜지스터의 게이트는 드레인에 커플링되고, 제 1 트랜지스터의 드레인은 다음 트랜지스터의 소스에 커플링된다. 결과적으로, 알려진 기준 게이트-소스 전압 강하(Vgs)는 레지스터 체인 내의 각각의 트랜지스터에 걸쳐 존재한다. 각각의 분할기 체인(예를 들어, 전압들(Vm-A, Vm-B, Vm-i))에 대한 분할된 서플라이 전압은 각각의 분할기 체인에서 마지막 트랜지스터와 마지막에서 2번째 트랜지스터 간에서 취해진다. 단지 하나의 분할기 체인(210, 214, 218, 및 222)만이 임의의 한 시간에 선택될 수 있기 때문에, 현재 선택된 분할기 체인 만이 분할된 서플라이 전압을 가질 수 있다는 것에 주의한다. 분할된 서플라이 전압들(Vm_A, Vm_B, Vm_C, Vm_i)은 이어서 측정된 전압(Vmeasured)으로서 현재 선택된 분할기 브랜치의 분할된 서플라이 전압을 제공하도록 전압 모니터링 제어 회로에 의해 제어되는 전압 선택기 회로(예를 들어, 멀티플렉서)에 송신된다.
[0043] 각각의 분할기 브랜치(202, 204 및 206 및 208)에 대한 제어 체인(212, 216, 220, 및 224)은 분할기 브랜치들(202, 204 및 206 및 208) 간에 자동으로 스위칭하는 회로를 포함할 수 있다. 도 3에서 예시된 바와 같이, 각각의 분할기 브랜치(202, 204 및 206 및 208)의 분할기 체인은 휴대용 파워 서플라이(318)에 대한 서플라이 전압(VDD)의 값에 의존하여 (인에이블 신호에 의해) 턴 온 또는 오프될 수 있다.
[0044] 제어 체인들은 분할기 브랜치(및/또는 분할기 체인)를 자동으로 그리고 동적으로 활성화 및 탈활성화(예를 들어, 선택 또는 선택해제)하도록 구성된다. 도 3에서 예시된 바와 같이, 제 1 제어 체인(212)은 제 1 저항 체인(308) 및 제 1 모니터링 체인(310)을 포함할 수 있고, 제 2 제어 체인(216)은 제 2 저항 체인(314) 및 제 2 모니터링 체인(316)을 포함할 수 있다. 제 1 저항 체인(308)은 직렬로 커플링되는 3개의 트랜지스터들(M2a, M2b, 및 M2c)을 포함할 수 있고, 각각의 트랜지스터의 게이트는 드레인에 커플링되고, 제 1 트랜지스터의 드레인은 다음 트랜지스터의 소스에 커플링되는 식이다. 제 1 모니터링 체인(310)은 제 1 모니터링 체인(310) 내의 대응하는 트랜지스터들의 게이트에 커플링되는 제 1 저항 체인(308) 내의 최초 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트에 직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는다. 제 1 저항 체인(308)은 또한 제 1 인에이블 신호(Enable_A)에 의해 활성화/탈활성화(예를 들어, 폐쇄 또는 개방)되는 스위치를 포함하는 반면에, 제 1 모니터링 체인(310)은 제 1 인에이블 신호(Enable_A)에 의해 또한 활성화/탈활성화되는 전류 소스를 포함한다. 제 2 저항 체인(314) 및 제 2 모니터링 체인(316)은 유사하게 제 2 인에이블 신호(Enable_B)를 이용하여 스위치 및/또는 전류 소스에 의해 자동으로 및/또는 동적으로 인에이블/디스에이블된다. 분할기 체인들(210/214) 및 저항 체인들(308/314)의 각각의 트랜지스터는 게이트-소스 전압 강하(Vgs)를 갖는다. 예를 들어, 전압 강하(Vgs)는 체인을 통해 흐르는 특정한 전류(예를 들어, 10nA)일 수 있다. 따라서, 각각의 분할기 체인 및 저항 체인에서 트랜지스터들의 수는 알려진 전압 디바이저를 정의하도록 역할한다.
[0045] 서플라이 전압(VDD)이 3xVgs 미만인 경우, (제 1 저항 체인(308)의) 트랜지스터들(M2a, M2b, 및/또는 M2c)에서의 전류는 10nA(nano-amps) 미만이고, (즉, 10nA 미만의) 동일한 전류가 (제 1 모니터링 체인(310) 내의) 트랜지스터들(M3a 및 M3b)로 미러(mirror)링된다. 제 1 분할기 브랜치(202)의 노드 A가 "로우(low)"로 풀링될 때, 제 1 분할기 체인(210)은 활성일 것이고, 잔여 분할기 체인들(214, 218, 및 222)은 비활성일 것이다.
[0046] 서플라이 전압(VDD)이 (도 4에서 예시된 바와 같이) 3xVg 보다 큰 경우, 제 1 분할기 체인(210)은 비활성일 것이고, (제 2 저항 체인(314) 내의) 트랜지스터들(M5a, M5b, M5c, 및/또는 M5d)에서의 전류는 10nA 미만이고, (즉, 10nA 미만의) 동일한 전류가 (제 2 모니터링 체인(316) 내의) 트랜지스터들(M6a 및 M6b)로 미러링된다. 제 2 분할기 브랜치(204)의 노드 B가 "로우(low)"로 풀링될 때, 제 2 분할기 체인(214)은 활성일 것이고, 잔여 분할기 체인들(210, 218, 및 222)은 비활성일 것이다.
[0047] 동일한 방식으로, 서플라이 전압(VDD)이 최대 충전으로부터 로우 충전으로 또는 로우 충전으로부터 최대 충전으로 변할 때, 적절한 분할기 브랜치는 자동으로 및/또는 동적으로 활성화되는 반면에, 나머지들은 탈활성화된다.
[0048] 전압 모니터링 제어 회로(112)(도 1)는 전류 소스/서플라이 전압 레벨에 의존하여 각각의 분할기 브랜치(202, 204, 206, 및 208)를 활성화 또는 탈활성화하도록 역할할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레지스터 체인(210)에 대한 스위치(226) 및 제어 체인(212)에 대한 전류 소스들(228)은 노드 A(230)의 전압 레벨에 기초하여 제 1 분할기 브랜치(202)를 활성화 또는 탈활성화하도록 역할할 수 있다. 유사하게, 노드 B, 노드 C, 노드 i 등의 전압 레벨들은 분할기 브랜치들(204, 206 및/또는 208)을 활성화 또는 탈활성화하는데 이용될 수 있다. 따라서, 전압 모니터링 제어 회로(112)는 적절한 체인들을 인에이블 또는 디스에이블하도록 노드 A, 노드 B, 노드 C, 및/또는 노드 i에서의 전압 레벨을 이용할 수 있다. 전압 모니터링 제어 회로(112)(도 1)는 다양한 방식들로 구현될 수 있다.
[0049] 도 5는 감지된 서플라이 전압에 의존하여 전압 분할기 브랜치들의 하나 또는 그 초과의 제어 브랜치들을 자동으로 인에이블하는 예시적인 전압 모니터링 제어 회로에 대한 로직 회로를 예시한다. 분할기 브랜치들 표기들 및 그의 대응하는 입력 및 출력들의 다이어그램(501)은 로직 회로(500)에 대한 기준을 위해 도시된다. 여기서 각각의 제어 브랜치(도 2 참조)의 "노드" 지점에서 전압 레벨은 하이(1) 또는 로우(0) 중 어느 하나로서 해석되고 다음 최저 분할기 브랜치의 인에이블 값(예를 들어, 하이 또는 로우)과 함께 AND 게이트에 대한 입력으로서 이용된다. 로직 회로(500)는 직렬로 커플링되는 복수의 AND 게이트들(506, 510, 514, 및 518)을 포함하며, AND 게이트의 출력은 다음 AND 게이트에 대한 입력으로서 역할한다. 제 2 분할기 브랜치(i-1)에 대한 전압 레벨(Node_i-1) 및 제 1 분할기 브랜치(i)에 대한 선택 신호(Sel_i)(예를 들어, 하이 또는 로우)는 각각 인버터들(502 및 504)에 의해 인버팅되고 제 1 AND 게이트(506)에 대한 입력들로서 역할한다. 인버팅된 선택 신호(Sel_i)는 제 2 브랜치(i-1)의 제어 체인에 대한 인에이블 신호(Enable_i-1)로서 역할한다. 제 1 AND 게이트(506)의 출력은 제 3 브랜치(i-2)의 제어 브랜치에 대한 제어 신호(Enable_i-2)로서 역할한다. 제 3 분할기 브랜치(i-2)에 대한 전압 레벨(Node_i-2)은 인버터(508)에 의해 인버팅되고 제 1 AND 게이트(506)로부터의 출력과 함께 제 2 AND 게이트(510)에 대한 입력으로서 역할한다. 이 프로세스는 부가적인 분할기 브랜치들의 제어 체인들에 대한 인에이블 신호들(Enable_C, Enable_ B, Enable_A)을 획득하기 위해 상이한 분할기 브랜치들에 대한 부가적인 노드 전압들로 반복된다.
[0050] 도 6은 다음 최저 분할기 브랜치(즉, 다음 최저 디바이저를 갖는 분할기 브랜치)의 인에이블 상태, 다음 최저 분할기 브랜치의 "노드" 지점에서의 전압 레벨 및 현재 분할기 브랜치에 대한 "노드" 지점에 대한 전압 레벨에 기초하여 분할기 브랜치 내에서 분할기 체인을 자동으로 선택(활성화/탈활성화)하는 다양한 로직 회로들을 예시한다. 도 6에서 예시된 입력들 및 출력들은 분할기 브랜치들의 다이어그램(501)에 대응한다. 예를 들어, Select_C 신호는 (더 낮은 디바이저를 갖는 다음 분할기 브랜치 내의) Node_B의 값을 인버팅함으로써 생성된다. 이어서, 인버팅된 Node_B 값 및 Enable_B 신호 값은 NAND 연산되고, 그 결과는 Select_C 신호를 획득하도록 인버팅된 Node_C 전압과 AND 연산된다.
[0051] "노드" 지점(예를 들어, Node-A, Node-B, Node-C 등)에서의 전압은 아날로그 전압이라고 것에 주의한다. CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 로직 디바이스에 대한 입력(예를 들어, AND, NAND, 인버터 등에 대한 CMOS 로직 게이트 입력)으로서 이용될 때, 전압 레벨은 로직 입력을 역할한다. 예를 들어, 전압 레벨이 1/2 초과의 CMOS 로직 회로 서플라이일 때, 로직 1 또는 하이로 간주되고, 전압 레벨이 1/2 미만의 CMOS 로직 회로 서플라이일 때, 로직 0 또는 로우로 간주된다.
[0052] 일 예로서, 최고 분할기 브랜치는 인에이블 회로(도 5) 및 선택 회로(도 6)가 주어진 전압 서플라이(VDD) 레벨에 대하여 분할기 브랜치의 올바른 레지스터 체인을 동작시키고 탐색하도록 허용하기 위해 초기에 디폴트로서 선택될 수 있다.
[0053] 도 13은 측정된 전압을 제공하도록 복수의 분할된 서플라이 전압 입력들 간에 선택하는 전압 선택기 회로(1302)의 예를 예시한다. 선택기 회로(1302)는 도 1의 전압 선택기 회로(113)의 일 예이다. 복수의 분할된 서플라이 전압들(Vm_A, Vm_B, Vm_C, ..., Vm_i)은 (예를 들어, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4에서 예시된 바와 같이) 대응하는 복수의 전압 분할기 브랜치들로부터 획득될 수 있다. 이 예에서, 멀티플렉서(1304)는 분할된 서플라이 전압 입력들을 수신하고 전압 모니터링 제어 회로로부터 활성 선택 신호(예를 들어, Sel_A, Sel_B, Sel_C, … Sel_i)에 기초하여 하나를 선택한다. 예를 들어, 분할기 체인을 자동으로 선택(활성화/탈활성화)하는데 이용되는, 도 6의 다양한 로직 회로들로부터의 후속 출력들은 또한 측정된 전압(Vmeasured)으로서 분할된 서플라이 전압(Vm_A, Vm_B, Vm_C, ..., 또는 Vm_i)을 선택하는데 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 현재 선택된 분할기 체인에 대응하는 분할된 서플라이 전압은 측정된 전압으로서 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 측정된 전압(Vmeasured)은 서플라이 전압이 변할 때조차 미리 결정된 전압 범위 내에서 유지될 수 있다. 전압 모니터링 제어 회로(112)는 현재(지금) 선택된 분할기 브랜치에 대한 디바이저 팩터를 인지하며, 이에 따라 휴대용 파워 서플라이(114)에 대한 정확한 전압 레벨을 계산할 수 있다는 것에 주의한다.
[0054] 도 7a는 제 1 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로들의 인에이블(enablement)을 예시하는 표이다. 이 표는 도 1 내지 도 6에서 예시된 회로들로부터 구성될 수 있다. 6x브랜치가 분할기 브랜치로서 현재 선택될 때, 5x브랜치, 7x브랜치, 및 8x브랜치에 대한 제어 회로가 인에이블된다. 몇 개의 분할기 브랜치들만이 예시되지만, 부가적인 분할기 브랜치들(예를 들어, 8x 분할기 브랜치 초과 및/또는 3x 분할기 브랜치 미만)이 이용될 수 있다는 것이 주의되어야 한다.
[0055] 도 7b는 제 2 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로들의 인에이블을 예시하는 표이다. 7x브랜치가 분할기 브랜치로서 현재 선택될 때, 브랜치들(6x브랜치, 7x브랜치, 및 8x브랜치)에 대한 제어 회로들이 인에이블된다.
[0056] 도 7c는 제 3 분할기 브랜치의 선택 및 복수의 다른 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로들의 인에이블을 예시하는 표이다. 5x브랜치가 현재 분할기 브랜치로서 선택될 때, 브랜치들(4x브랜치, 6x브랜치, 7x브랜치, 및 8x브랜치)에 대한 제어 회로들은 인에이블된다.
[0057] 도 7a, 도 7b 및 도 7c로부터, 특정한 분할기 브랜치가 선택될 때, 다음 최저 디바이저 팩터를 갖는 분할기 브랜치에 대한 제어 회로들이 인에이블된다는 것이 인지될 수 있다. 또한, 특정한 분할기 브랜치에 대해, 더 높은 디바이저 팩터들을 갖는 분할기 브랜치들에 대한 제어 회로들이 또한 인에이블된다는 것이 또한 인지될 수 있다.
[0058] 도 8은 휴대용 전력 소스로부터의 서플라이 전압(VDD)을 예시하는 그래프(802)이다. 앞서 논의된 바와 같이, 파워 서플라이에 의해 제공되는 서플라이 전압(VDD)은 시간이 지나면 감소할 수 있다.
[0059] 도 9는 도 8의 서플라이 전압(VDD)의 함수로서 분할기 브랜치 모니터링 체인 출력을 예시하는 그래프(902)이다. 이 그래프(902)는, 서플라이 전압(VDD)이 변할 때, 상이한 분할기 브랜치들이 인에이블 및 디스에이블되고, (예를 들어, 도 2의 노드 A, 노드 B, 노드, C, 노드 i 등으로부터) 인에이블된 분할기 브랜치 모니터링 체인 노드 전압은 선택된 분할기 브랜치에 따라 변동된다는 것을 예시한다.
[0060] 그래프(902)에서, 분할기 브랜치들은 "1/3", "1/4", "1/5", "1/6", "1/7"로서 표시되지만, 도 2, 도 3 및/또는 도 4의 "3x", "4x", 5x", 6x", 및 "7x" 분할기 브랜치들에 각각 대응한다. 예를 들어, 서플라이 전압(VDD)이 약 3.5V보다 더 클 때, 7x 분할기 브랜치는 도 9의 "1/7" 라벨에 의해 표시된 바와 같이 활성이다. 7x 분할기 브랜치는 분할된 서플라이 전압(Vm-7x)이 대략 0.5V가 되도록 칠(7)의 팩터로 서플라이 전압(예를 들어, 3.5V)을 분할한다. 디바이저가 감소할 때 각각의 브랜치에 대한 분할된 전압은 변하고, 측정된 전압(Vmeasured)은 수용 가능한 전압 범위(예를 들어, 440mV 내지 590mV) 내에서 유지된다는 것에 주의한다. 따라서, 미리 결정된 전압 범위의 일 예는 440mV 및 590mV이지만, 다수의 다른 범위들이 본 명세서에서 고려된다.
[0061] 여기서, 제 1 그래프 세그먼트(904)는 "3x" 분할기 브랜치(예를 들어, 도 2의 분할기 브랜치(202))의 분할된 서플라이 전압에 대응하고, 제 2 그래프 세그먼트(906)는 "4x" 분할기 브랜치(예를 들어, 도 2의 분할기 브랜치(204))의 분할된 서플라이 전압에 대응하고, 제 3 그래프 세그먼트(908)는 "5x" 분할기 브랜치(예를 들어, 도 2의 분할기 브랜치(206))의 분할된 서플라이 전압에 대응하고, 제 4 그래프 세그먼트(910)는 "6x" 분할기 브랜치의 분할된 서플라이 전압에 대응하고, 제 5 그래프 세그먼트(912)는 "7x" 분할기 브랜치의 분할된 서플라이 전압에 대응한다.
[0062] 도 10은 다양한 분할기 브랜치들이 활성화 및 탈활성화될 때 전압 분할기 회로에 의해 이용되는 총 전류를 예시하는 그래프(1002)이다. 서플라이 전압(VDD)이 감소하고, 상이한 전압 분할기 브랜치들이 활성화될 때, 전압 분할기 회로에 의해 드로잉되는 총 전류가 있다. 서플라이 전압(VDD)이 강하하고, 더 낮은 디바이저 값 브랜치들이 활성화될 때, 더 많은 양의 전류가 전압 분할기 회로에 의해 이용된다는 것이 인지될 수 있다. 이것은 바로, 도 7a 내지 도 7c에서 예시된 바와 같이 하위 분할기 브랜치들이 선택될 때, 상위 분할기 브랜치들에 대한 제어 체인들이 인에이블될 수 있기 때문이며, 이는 전압 분할기 회로에 의해 더 많은 전력이 소비되게 한다. 역으로, 서플라이 전압(VDD)이 더 높고 상위 디바이저 값 브랜치들이 활성화될 때, 상위 분할기 브랜치들에 대한 더 적은 제어 체인들이 인에이블되어, 더 적은 전력이 소비된다.
[0063] 도 11은 서플라이 전압이 변할 분할된 서플라이 전압을 범위 내에서 유지하기 위해 상이한 분할기 브랜치들이 어떻게 활성화/탈활성화되는지를 예시한다. 그래프들(1102, 1104, 1106, 1108 및 1110)은 서플라이 전압(VDD)이 변할 때 상이한 분할기 브랜치들에 대한 인에이블 신호(예를 들어, 도 2의 Enable_A, Enable_B, Enable_C, ..., Enable_i)의 동작을 예시한다. 인지될 바와 같이, 서플라이 전압(VDD)이 4볼트에서 1.5볼트로 감소할 때, 전압 분할기 회로는 전압 레벨을 자동으로 감지하고 인에이블 신호를 이용하여 상이한 분할기 브랜치들을 활성화한다. 복수의 분할기 브랜치들 각각에 대한 인에이블 신호는 도 2 내지 도 6에서 예시된다.
예시적인 전압 분할기 회로
[0064] 일 예에서, 복수의 전압 분할기 브랜치들 및 복수의 전압 분할기 브랜치들에 커플링되는 제어 회로를 포함하는 전압 분할기 회로가 제공된다. 복수의 전압 분할기 브랜치들은 서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 가질 수 있다. 제어 회로는 서플라이 전압을 자동으로 모니터링하고 미리 결정된 전압 범위 내에서 선택된 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 복수의 전압 분할기 브랜치들 중의 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 선택된 분할된 서플라이 전압은 선택된 전압 분할기 브랜치에 대응할 수 있다.
[0065] 제어 회로는 서플라이 전압이 변할 때(예를 들어, 시간이 지남에 걸쳐서 서플라이 전압이 고갈될 때 그것은 감소하거나, 또는 서플라이 전압이 재충전될 때 증가함), 동적으로 및/또는 자동으로 전압 분할기 브랜치를 선택할 수 있다. 전압 분할기 브랜치들 각각은 상이한 분할된 서플라이 전압을 제공하고 선택된 분할된 서플라이 전압은 선택된 전압 분할기 브랜치에 대응한다. 일 예에서, 제어 회로는 하나 또는 그 초과의 전압 분할기 브랜치들로부터 전압을 획득함으로써 간접적으로 서플라이 전압을 모니터링하고, 새로운 전압 분할기 브랜치가 선택되고 및/또는 인에이블되고 현재 (즉, 현재 선택된) 전압 분할기 브랜치가 선택해제되고 및/또는 디스에이블되어야 할 때 또는 그 경우를 확인하기 위해 이들 전압들을 이용한다. 예를 들어, 제어 회로는 분할된 서플라이 전압을 미리 결정된 전압 범위 내에서 유지하기 위해 전압 분할기 브랜치를 선택하도록 동작할 수 있다. 즉, 분할된 서플라이 전압은 선택된 전압 분할기 브랜치(예를 들어, 인에이블된 전압 분할기 체인)으로부터 취해진다. 제어 회로는 또한 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 것은 인에이블된 제어 체인을 유지하면서 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 것을 포함할 수 있다.
[0066] 일 예에서, 각각의 전압 분할기 브랜치는 (a) 제어 회로에 커플링되는 분할기 체인; 및/또는 (b) 제어 회로에 커플링되는 제어 체인을 포함할 수 있으며, 여기서 제어 회로는 제어 체인 상에서 감지된 전압에 기초하여 분할기 체인을 활성화 및 탈활성화한다. 분할기 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는다. 각각의 트랜지스터의 게이트는 그 트랜지스터의 드레인에 커플링되고, 제 1 트랜지스터의 드레인은 다음 트랜지스터의 소스에 커플링된다. 분할된 서플라이 전압은 분할기 체인으로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 분할된 서플라이 전압은 각각의 분할기 체인에서 마지막 트랜지스터와 마지막에서 2번째 트랜지스터 간에서 획득될 수 있다.
[0067] 일 예에서, 제어 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는다. 다른 예에서, 제어 체인은, (a) 직렬로 커플링된 트랜지스터의 저항 체인(저항 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그의 드레인에 커플링됨); 및/또는 (b) 직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는 모니터링 체인(저항 체인 내의 처음 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트는 모니터링 체인 내의 대응하는 트랜지스터의 게이트에 커플링됨)을 포함할 수 있다. 트랜지스터들의 저항 체인은 분할기 체인과 동등한 수의 직렬로 된 트랜지스터들을 가질 수 있다.
[0068] 일 예에서, 복수의 전압 분할기 브랜치들은, (a), 제 1 제어 체인 및 제 1 분할기 팩터의 제 1 분할기 체인을 갖는 제 1 전압 분할기 브랜치, (b) 제 2 제어 체인 및 제 2 분할기 팩터의 제 2 분할기 체인을 갖는 제 2 전압 분할기 브랜치(여기서 제 2 분할기 팩터는 제 1 분할기 팩터보다 큼), 및 (c) 제 3 제어 체인 및 제 3 분할기 팩터의 제 3 분할기 체인을 갖는 제 3 전압 분할기 브랜치(여기서 제 3 분할기 팩터는 제 2 분할기 팩터보다 큼)를 포함한다. 제 2 전압 분할기 브랜치가 제어 회로에 의해 선택될 때, 제 1 분할기 체인 및 제 3 분할기 체인은 디스에이블되고, 제 2 분할기 체인은 인에이블되는 반면에, 제 1, 제 2 및 제 3 제어 체인들은 인에이블된다. 도 7a, 도 7b 및 도 7c에서 예시된 바와 같이, 선택된 분할기 브랜치에 대해, 다음 최저 분할기 브랜치의 제어 체인들은 모든 상위 분할기 브랜치들과 함께 인에이블된다.
[0069] 도 12는 전압 분할기 브랜치를 자동으로 그리고 동적으로 선택하기 위한 방법을 예시한다. 제 1 전압 분할기 브랜치는 서플라이 전압(VDD)을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들로부터 선택된다(1202). 서플라이 전압은 이어서 모니터링된다(1204). 서플라이 전압이 변할 때, 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 제 2 전압 분할기 브랜치는 분할된 서플라이 전압을 미리 결정된 전압 범위 내에서 유지하도록 동적으로 선택된다(1206).
[0070] 제 1 전압 분할기 브랜치는 제 2 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 탈활성화된다(1208). 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 것은 인에이블된 제어 체인을 유지하면서 제 1 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 것을 포함할 수 있다.
[0071] 도면들에서 예시된 컴포넌트들, 단계들, 특징들 및/또는 기능들 중 하나 이상은 단일의 컴포넌트, 단계, 특징 또는 함수로 재배열되고 그리고/또는 결합될 수 있거나, 또는 몇 개의 컴포넌트들, 단계들 또는 함수들에서 실현될 수 있다. 부가적인 엘리먼트들, 컴포넌트들, 단계들 및/또는 함수들은 본 명세서에서 개시된 신규한 특징들로부터 벗어남 없이 또한 부가될 수 있다. 도면들에서 예시된 장치들, 디바이스들 및/또는 컴포넌트들은 도면에서 설명된 방법들, 특징들, 또는 단계들 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 신규한 알고리즘들은 또한 효과적으로 소프트웨어로 구현되고 그리고/또는 하드웨어에 임베딩될 수 있다.
[0072] 또한, 실시예들은 흐름 차트, 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 도시된 프로세스로서 설명될 수 있다는 것에 주의한다. 흐름 차트가 순차적인 프로세스로서 동작들을 설명할 수 있지만, 동작들 대부분은 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 그의 동작들이 완료될 때 종결된다. 프로세스는 방법, 함수, 프로시저, 서브루틴, 서브프로그램 등에 대응할 수 있다. 프로세스가 함수에 대응할 때, 그의 종결은 메인 함수 또는 호출 함수로의 함수의 복귀에 대응할 수 있다.
[0073] 또한, 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 자기 디스크 저장 매체들, 광학 저장 매체들, 플래시 메모리 디바이스들 및/또는 다른 기계-판독 가능한 매체들 및 프로세서-판독 가능한 매체들 및/또는 컴퓨터-판독 가능한 매체들을 비롯해서, 데이터를 저장하기 위한 하나 또는 그 초과의 디바이스들을 나타낼 수 있다. "기계-판독 가능한 매체", "컴퓨터-판독 가능한 매체" 및/또는 "프로세서-판독 가능한 매체"란 용어들은 휴대식 또는 고정식 저장 디바이스들, 광학 저장 디바이스들 및 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 포함 또는 전달할 수 있는 다양한 다른 매체들과 같은 비-일시적인 매체들을 포함(그러나 이들로 제한되지 않음)할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 다양한 방법들은 완전히 또는 부분적으로, "기계-판독 가능한 매체", "컴퓨터-판독 가능한 매체", 및/또는 "프로세서-판독 가능한 매체"에 저장되고 하나 또는 그 초과의 프로세서들, 기계들 및/또는 디바이스들에 의해 실행되는 명령들 및/또는 데이터에 의해 구현될 수 있다.
[0074] 또한, 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드 또는 이들의 임의의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드에서 구현될 때, 필요한 작업들을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 저장 매체 또는 다른 저장소(들)와 같은 기계-판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로세서는 필수 작업들을 수행할 수 있다. 코드 세그먼트는 프로시저, 함수, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스 또는 명령들, 데이터 구조들, 또는 프로그램 스테이트먼트들의 임의의 결합을 나타낼 수 있다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 인수들, 파라미터들 또는 메모리 콘텐츠들을 전달 및/또는 수신함으로써 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어 회로에 커플링될 수 있다. 정보, 인수들, 파라미터들, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 전송 등을 포함하는 임의의 적합한 수단을 통해 전달, 포워딩 또는 전송될 수 있다.
[0075] 본 명세서에서 개시된 예들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들은 범용 프로세서, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 또는 다른 프로그래밍 가능한 로직 컴포넌트, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 결합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 컴포넌트들의 결합, 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 결합, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어에 결합되는 하나 또는 그 초과의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
[0076] 본 명세서에서 개시된 예들과 관련하여 설명되는 방법들 또는 알고리즘들은 프로세싱 유닛, 프로그래밍 명령들, 또는 다른 지시들의 형태로, 직접 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행 가능한 소프트웨어 모듈로, 또는 이들 둘의 결합으로 실현될 수 있고, 다수의 디바이스에 걸쳐 분산되거나 단일 디바이스에 포함될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드디스크, 제거 가능한 디스크, CD-ROM, 또는 당 분야에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링될 수 있어서, 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있게 된다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다.
[0077] 당업자들은 추가로, 본 명세서에서 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 결합들로서 구현될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들은 그들의 기능성의 견지에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현될지 여부는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정한 애플리케이션에 의존한다.
[0078] 본 명세서에서 설명된 발명의 다양한 특징들은 본 발명으로부터 벗어남 없이 상이한 시스템들에서 구현될 수 있다. 위의 실시예들은 단지 예들일 뿐이며 본 발명을 제한하는 것으로서 의도되지 않는다는 것에 주의되어야 한다. 실시예의 설명은 청구항의 범위를 제한하는 것이 아니라 예시하는 것으로 의도된다. 이에 따라, 본 개시는 다른 타입들의 장치들에 쉽게 적용될 수 있고, 다수의 대안들, 변형들 및 변동물들이 당업자들에게 자명하게 될 것이다.

Claims (28)

  1. 전압 분할기 회로로서,
    서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들; 및
    상기 복수의 전압 분할기 브랜치들에 커플링되는 제어 회로
    를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 서플라이 전압을 자동으로 모니터링하고 미리 결정된 전압 범위 내에서 선택된 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하게 적응되는,
    전압 분할기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 서플라이 전압이 변할 때 상기 전압 분할기 브랜치를 동적으로 그리고 자동으로 선택하는,
    전압 분할기 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 분할기 브랜치들 각각은 상이한 분할된 서플라이 전압을 제공하고, 상기 선택된 분할된 서플라이 전압은 선택된 전압 분할기 브랜치에 대응하는,
    전압 분할기 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하도록 동작하는,
    전압 분할기 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 것은 인에이블된 제어 체인을 유지하면서 상기 이전에-선택된 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 것을 포함하는,
    전압 분할기 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 전압 분할기 브랜치는,
    상기 제어 회로에 커플링되는 분할기 체인; 및
    상기 제어 회로에 커플링되는 제어 체인을 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 제어 체인 상에서 감지되는 전압에 기초하여 상기 분할기 체인을 활성화 및 탈활성화하는,
    전압 분할기 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분할된 서플라이 전압은 상기 분할기 체인으로부터 획득되는,
    전압 분할기 회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    복수의 전압 분할기 브랜치들은,
    제 1 제어 체인 및 제 1 분할기 팩터의 제 1 분할기 체인을 갖는 제 1 전압 분할기 브랜치;
    제 2 제어 체인 및 제 2 분할기 팩터의 제 2 분할기 체인을 갖는 제 2 전압 분할기 브랜치 ― 상기 제 2 분할기 팩터는 상기 제 1 분할기 팩터보다 큼 ― ;
    제 3 제어 체인 및 제 3 분할기 팩터의 제 3 분할기 체인을 갖는 제 3 전압 분할기 브랜치를 포함하고,
    상기 제 3 분할기 팩터는 상기 제 2 분할기 팩터보다 크고,
    상기 제 2 전압 분할기 브랜치가 상기 제어 회로에 의해 선택될 때 상기 제 1 분할기 체인 및 제 3 분할기 체인은 디스에이블되고 상기 제 2 분할기 체인은 인에이블되는 반면에, 상기 제 1 제어 체인, 제 2 제어 체인, 및 제 3 제어 체인은 인에이블되는,
    전압 분할기 회로.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 분할기 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는 분할기 체인을 갖는,
    전압 분할기 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분할기 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그 트랜지스터의 드레인에 커플링되고, 상기 분할기 체인 내의 제 1 트랜지스터의 드레인은 상기 분할기 체인 내의 다음 트랜지스터의 소스에 커플링되는,
    전압 분할기 회로.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는,
    전압 분할기 회로.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 체인은,
    직렬로 커플링되는 트랜지스터들의 저항 체인 ― 각각의 트랜지스터의 게이트는 그의 드레인에 커플링됨 ― ; 및
    직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는 모니터링 체인을 포함하고,
    상기 저항 체인 내의 최초 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트는 상기 모니터링 체인 내의 대응하는 트랜지스터의 게이트에 커플링되는,
    전압 분할기 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜지스터들의 저항 체인은 상기 분할기 체인과 동등한 수의 직렬의 트랜지스터들을 갖는,
    전압 분할기 회로.
  14. 전압 분할기 회로를 동작하는 방법으로서,
    서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들로부터 제 1 전압 분할기 브랜치를 선택하는 단계;
    상기 서플라이 전압을 모니터링하는 단계; 및
    미리-결정된 전압 범위 내에서 상기 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 상기 서플라이 전압이 변할 때 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 제 2 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하는 단계
    를 포함하는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 상기 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 단계
    를 더 포함하는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 단계는 인에이블되는 제어 체인을 유지하면서 제 1 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 단계를 포함하는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 각각은,
    분할기 체인; 및
    상기 제어 체인 상에서 감지된 전압에 기초하여 상기 분할기 체인이 활성화 또는 탈활성화되게 하는 제어 체인을 포함하는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분할된 서플라이 전압은 상기 분할기 체인으로부터 획득되는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    복수의 전압 분할기 브랜치들은,
    제 1 제어 체인 및 제 1 분할기 팩터의 제 1 분할기 체인을 갖는 제 1 전압 분할기 브랜치;
    제 2 제어 체인 및 제 2 분할기 팩터의 제 2 분할기 체인을 갖는 제 2 전압 분할기 브랜치 ― 상기 제 2 분할기 팩터는 상기 제 1 분할기 팩터보다 큼 ― ;
    제 3 제어 체인 및 제 3 분할기 팩터의 제 3 분할기 체인을 갖는 제 3 전압 분할기 브랜치를 포함하고,
    상기 제 3 분할기 팩터는 상기 제 2 분할기 팩터보다 크고,
    상기 제 2 전압 분할기 브랜치가 상기 제어 회로에 의해 선택될 때 상기 제 1 분할기 체인 및 제 3 분할기 체인은 디스에이블되고 상기 제 2 분할기 체인은 인에이블되는 반면에, 상기 제 1 제어 체인, 제 2 제어 체인, 및 제 3 제어 체인은 인에이블되는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 분할기 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는 분할기 체인을 갖는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 분할기 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그 트랜지스터의 드레인에 커플링되고, 상기 분할기 체인 내의 제 1 트랜지스터의 드레인은 상기 분할기 체인 내의 다음 트랜지스터의 소스에 커플링되는,
    전압 분할기 회로.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 체인은 직렬로 커플링되는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 각각의 전압 분할기 브랜치는 상이한 수의 트랜지스터들을 갖는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 체인은,
    직렬로 커플링되는 트랜지스터들의 저항 체인 ― 상기 저항 체인 내의 각각의 트랜지스터의 게이트는 그의 드레인에 커플링됨 ― ; 및
    직렬로 커플링되는 2개의 트랜지스터들을 갖는 모니터링 체인을 포함하고,
    상기 저항 체인 내의 최초 2개의 트랜지스터들 각각의 게이트는 상기 모니터링 체인 내의 대응하는 트랜지스터의 게이트에 커플링되는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랜지스터들의 저항 체인은 상기 레지스터 체인과 동등한 수의 직렬의 트랜지스터들을 갖는,
    전압 분할기 회로를 동작하는 방법.
  25. 전압 분할기 회로로서,
    서플라이 전압을 분할하고 분할된 서플라이 전압을 획득하도록 상이한 분할기 팩터들을 갖는 복수의 전압 분할기 브랜치들로부터 제 1 전압 분할기 브랜치를 선택하기 위한 수단;
    분할된 서플라이 전압을 모니터링하기 위한 수단; 및
    미리-결정된 전압 범위 내에서 상기 분할된 서플라이 전압을 유지하도록 상기 서플라이 전압이 변할 때 상기 복수의 전압 분할기 브랜치들 중에서 제 2 전압 분할기 브랜치를 동적으로 선택하기 위한 수단
    을 포함하는,
    전압 분할기 회로.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 분할기 브랜치가 선택될 때 상기 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하기 위한 수단
    을 더 포함하는,
    전압 분할기 회로.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 분할기 브랜치를 탈활성화하는 것은 인에이블되는 제어 체인을 유지하면서 제 1 전압 분할기 브랜치에 대한 대응하는 분할기 체인을 선택해제하는 것을 포함하는,
    전압 분할기 회로.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 전압 분할기 브랜치들 각각은 상이한 분할된 서플라이 전압을 제공하고, 상기 선택된 분할된 서플라이 전압은 상기 선택된 전압 분할기 브랜치에 대응하는,
    전압 분할기 회로.
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