KR20150132071A - 부스트 능력을 가진 전력 공급 및 입출력 병용 시스템 - Google Patents

부스트 능력을 가진 전력 공급 및 입출력 병용 시스템 Download PDF

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KR20150132071A
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조셉 율리허
피터 스치이크
비비엔 델포트
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마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

전자 디바이스에 대한 전력 및 입출력 병용 시스템은, 호스트 시스템; 전력 및 I/O 병용 라인을 통해 상기 호스트 시스템에 동작 가능하게 결합되는 타겟 시스템; 및 더 높은 전압 타겟 디바이스를 인에이블링하기 위한 상기 타겟 시스템 내의 전력 부스트 회로를 포함하는, 전력 및 입출력 병용 시스템.

Description

부스트 능력을 가진 전력 공급 및 입출력 병용 시스템{COMBINED POWER SUPPLY AND INPUT/OUTPUT SYSTEM WITH BOOST CAPABILITY}
본 발명은 전자 디바이스용 전력 및 통신 연결부들에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 전력 및 입출력 병용 라인들을 갖는 전원 전압 부스트 장치에 관한 것이다.
셀룰러 전화기 및 블랙베리들과 같은 모바일 디바이스들 분야에 있어서, 소형 폼팩터는 점차적으로 중요한 설계 고려사항이다. 이러한 디바이스들은 전형적으로 전력 라인들과 입출력 라인들을 가진 배터리 팩들을 포함한다. 하지만, 일부 사례들에서, 배터리 팩들의 소형 폼팩터는 통신용 핀들의 충분한 제공을 어렵게 만들고 있다.
따라서, 집적 회로 또는 다른 디바이스 상에 전력 및 입출력 병용 핀 또는 핀들을 제공하는 기술이 공지되어 있다. 이러한 해결책들은 전형적으로 디바이스를 위해 전력을 인출하고 저장하기 위한 다이오드와 커패시터 또는 저항과 커패시터를 포함한다.
하지만, 다이오드-커패시터 해결책은 저전압 시스템에 불리한 것으로 판명되었다. 특히, 이러한 시스템들의 경우, 다이오드 전압 강하는 극복하기 어려울 수 있다.
저항-커패시터 해결책은 전송률(baud rate)과 전력 소비의 경합 때문에 불리하다. 즉, 저 전력 소비는 더 긴 온 시간을 필요로 하는 큰 저항들을 필요로 하며, 또한 전력 소비를 증가시키는 전송률을 필요로 한다.
또한, 초저전압의 전력 및 통신 병용 애플리케이션들에서는, 기타 동작들, 예를 들면 플래시 메모리의 자체 기록(self-writing)을 가능케 할 정도의 Vdd를 얻을 수 없다.
그러므로, 추가의 동작을 가능케 하는 전력 및 입출력 병용 핀의 개선된 해결책이 요구된다.
전자 디바이스에 대한 전력 및 입출력 병용 시스템은 호스트 시스템; 전력 및 I/O 병용 라인을 통해 상기 호스트 시스템에 동작 가능하게 결합되는 타겟 시스템; 및 더 높은 전압 타겟 디바이스를 인에이블링하기 위한 상기 타겟 시스템 내의 전력 부스트 회로를 포함한다.
단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법은, 제1 모드에서는 전력 공급 커패시터를 충전시키도록 I/O 전력 병용 라인을 구동시키는 단계; 및 제2 모드에서는 상기 I/O 전력 병용 라인을 통해 통신 동안에 상기 전력 공급 커패시터를 충전시키고 방전시키기 위해 전력 부스트 회로를 교대로 연결시키고 분리시키는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 전자 디바이스는 호스트 시스템; 전력 I/O 병용 라인을 통해 상기 호스트 시스템에 동작 가능하게 결합되는 타겟 시스템을 포함하고, 상기 타겟 시스템은, 상기 호스트 시스템이 제1 모드에서는 상기 전력 I/O 병용 라인을 통해 상기 타겟 시스템의 전력 공급 커패시터를 충전하고 그리고 제2 모드에서는 상기 전력 I/O 병용 라인을 통해 통신 동안에 상기 전력 공급 커패시터를 교대로 충전하고 방전할 수 있도록 협동하는, 전력 부스트 회로와 스위칭 시스템을 포함하고, 또한 상기 교대로 충전하고 방전하는 것은 상기 통신과 동기화 관계에 있다.
이하의 도면들과 관련하여 여기에 기술된 예시적인 실시예들을 습득하고 이해하면, 본 발명의 추가적인 목적들 및 장점들은 본 기술분야의 당업자에게 명백해 질 것이다.
본 명세서의 일부를 형성하는 첨부의 도면들은 본 발명의 어떤 양상들을 기술하는데 포함된다. 도면들에 도시된 특징들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아님을 유의해야 한다. 본 발명 및 그 장점은 유사한 특징에 대해서 유사한 참조 번호들로 나타낸 첨부 도면들과 함께 제공된 이하의 설명을 참조로 하면 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 블록도들이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 회로 시스템의 동작을 설명하는 타이밍도들이다.
도 3a - 도 3e는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 스위칭 제어들을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하는 회로도이다.
본 개시 및 다양한 특징들 및 이들의 유리한 세부 사항들은 예시적이고 따라서 비제한적인 실시예들을 참고로 하여 보다 상세히 설명되고, 이 실시예들은 첨부 도면들에 도시되었으며 이하에 상세히 설명된다. 알려진 프로그래밍 기술들, 컴퓨터 소프트웨어, 하드웨어, 동작 플랫폼들 및 프로토콜들의 설명들은 상세한 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해 생략될 수 있다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 예시들은 바람직한 실시예들을 나타내지만 예시적으로만 주어지며 한정적으로 주어지지 않음을 이해해야 한다. 기본적인 발명의 개념의 사상 및/또는 범위 내에서의 다양한 대체들, 변경들, 추가들 및/또는 재배열들은 본 개시로부터 본 기술분야의 당업자들에게 명백해질 것이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "포함한다", "포함하는", "가진다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형의 용어들은 비(non) 배타적인 포함을 포괄한다. 예를 들어, 구성요소들의 리스트를 포함하는 프로세스, 제품, 물건, 또는 장치는 반드시 이 구성요소들만으로 제한되는 것은 아니라, 이러한 프로세스, 제품, 물건, 또는 장치에 명시적으로 나열되지 않았거나 고유하지 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 반대로 진술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 가리키며, 배타적인 '또는'을 가리키지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 만족된다: A가 참이고(또는 존재하고) B는 거짓이다(또는 존재하지 않는다), A가 거짓이고(또는 존재하지 않고) B가 참이다(또는 존재한다), 및 A와 B는 둘 다 참이다(또는 존재한다).
부가적으로, 여기에서 주어진 임의의 예시들 또는 도시들은 어떤 경우에도 이들과 함께 사용되는 임의의 용어 또는 용어들의 제한들, 한정들, 또는 명시적 정의들로서 간주되어서는 안 된다. 대신에 이 예시들 또는 도시들은 하나의 특정 실시예에 관하여 설명된다고 간주되고, 또한 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자들은 이 예시들 또는 도시들과 함께 사용되는 임의의 용어 또는 용어들이 실시예들의 구현들 또는 개조들뿐만 아니라 다른 실시예들을 포괄하고, 이것들은 본 명세서에서 실시예와 함께 또는 다른 곳에서 제공될 수도 안될 수도 있으며 모든 이러한 실시예들은 그 용어 또는 용어들의 범위 내에 포함되도록 되어 있음을 인식할 것이다. 이러한 비제한적인 예시들 및 도시들을 지시하는 언어는 "예를 들어", "예를 들면", "예컨대", "일 실시예에서" 등을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
이제 도면으로 돌아가서 도 1a를 주목하면, 예시적인 전력 공급 입출력 병용 시스템(100)을 도시하는 다이어그램이 도시되어 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되듯이, 실시예들은 입출력 핀 구동을 위해 고정된 온-시간을 사용하며, 고정된 온-시간은 빠른 출력 전이들을 가능케 하고 또한 버스 경합의 효과들을 최소화시킨다. 도 2a는 도 1a의 회로 동작을 위한 예시적인 타이밍도를 도시하는 도면이다.
도시된 실시예에 있어서, 호스트 시스템(104)은 타겟 시스템(102)과 통신하고 있다. 호스트 시스템은 전원(134), 송신기(126), 수신기(128) 및 스위치들(130, 132)을 포함할 수 있다. 스위치들(130, 132)은 예를 들어, 스위칭 트랜지스터들로서 구현될 수 있다. 호스트 시스템(104)은 라인(122)을 통해 타겟 시스템(102)에 결합한다. 전원(134)은 전류원 또는 전압원일 수 있다. 따라서, 이 도면들은 단지 예시이다. 동작 시에, 스위치들(130,132)은 전원(134)으로부터 전류를 스위칭하는 기능을 하고, 송신기(126) 또는 수신기(128)는 호스트 라인(122)을 구동하는 기능을 한다.
특히, 제1 또는 전력 모드에 있어서, 호스트 시스템(104)은 전원(134)을 사용하여 수 밀리초(ms) 동안 호스트 라인(122)을 하이로 구동할 것이다. 시간(202a)(도 2a)에 보이는 바와 같이, 이로 인해 전압 Vdd(208)가 증가되고, 통로 트랜지스터(108)에 존재하는 기생용량 다이오드에 의해 에너지를 공급받을 충분한 시간이 타겟 시스템(102)에 제공된다. 충분한 전압이 Vdd 전력 공급 커패시터(106)에 존재하면, 통로 트랜지스터(108)는 액티브 될 것이고, 충전율은 208a에 도시된 바와 같이 증가할 것이다. 206a에서, OR 게이트(114)의 출력, 즉 정류기 드라이브 신호(115)가 호스트 신호를 뒤따른다.
도 206b에 도시된 바와 같이, 소정의 시간이 지난 후에 타겟 디바이스(102)는 통로 트랜지스터(108)를 분리시켜, 호스트 시스템(104)이 타겟 전력을 방전함이 없이 통신을 시작하게 할 수 있다.
호스트(104)로부터의 라인(122) 상의 비트 스트림이 202b에 도시되어 있다. 이 통신 모드 입력 단계(phase) 동안에, 타겟 시스템(102)은 호스트 신호(122)로부터의 각 상승 에지 후 짧은 주기 동안 통로 트랜지스터(108)를 어서트할 것이다. 즉, 209a - 209e에 도시된 바와 같이, 정류기 드라이브 신호(206c)는 통로 트랜지스터(108)의 어서트에 대응하는 짧은 주기 동안 하이이다.
이것은 예들 들어 208b에 도시된 바와 같이, Vdd 커패시터(106)가 각 데이터 비트 동안 조금은 충전할 기회를 제공한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 최대 전송률은 통로 트랜지스터(108)의 온 주기에 의해 좌우된다.
호스트(104)가 송신을 마친 때에는, 타겟 시스템(102)이 204a에 도시된 바와 같이, 각 비트 동안에 호스트 전력 라인(122)을 로우로 끌어당김으로써, 204에 도시된 바와 같이 호스트(104)와 출력 단계로 통신하는 것이 가능한다. 타겟 시스템이 전력 라인(122)을 로우로 끌어당기지 않을 때에는, 타겟 시스템은 트랜지스터(112)를 통해 데이터 비트, 즉 정류기 드라이브(RECTIFIER DRIVE) 신호(115)의 전체 하이 부분 동안에 통로 트랜지스터(108)를 어서트할 수 있다. 이 동기화는 타겟 시스템이 각 데이터 비트의 전체 기간을 알기 때문에 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 소프트웨어에 의해 전력이 EEPROM으로의 기록과 같은 고 전류 작업에 강제로 이용될 수 있게 하기 위하여 통로 트랜지스터의 소프트웨어 오버라이드가 제공될 수 있다. 호스트/타겟 통신들이 완료된 때에는, 호스트는 전력 연결을 분리시키고, 그리고 타겟 시스템의 전력이 오프될 때까지 208c에서 타겟 전압(Vdd)이 감소할 것이다.
통로 트랜지스터의 오버라이드와 더불어 전력 부스트 모드로 동작하는 예시적인 시스템이 도 1b에 도시되어 있으며, 그리고 이것을 위한 타이밍이 도 2b에 도시되어 있다. 특히, 시스템(100b)은 부스트 제어부(111)와, 인덕터(136)와 다이오드(138)를 포함하는 부스트 회로(135)를 포함하는 것을 제외하고는 시스템(100)과 전반적으로 유사하다. 동작 시에, 부스트 인에이블 라인(115b)은 드라이브 신호(117)를 트랜지스터 스위치(112)에 제공하는 것을 제외하고는 정류기 드라이브 라인(115)과 전반적으로 유사하다. 동작 시에, 트랜지스터 스위치(112)가 (도 2b의 207에 도시된 바와 같이) 사이클링될 때에는, 커패시터(106)는 인덕터(136)로부터 충전되어 Vdd로 부스팅될 것이다. 트랜지스터 스위치(112)가 "닫힐" 때에는, Vdd 커패시터는 부스트된 전압을 방전할 것이다. 따라서, 도 1b의 실시예는 타겟 시스템 상에서 사용 가능한 Vdd 까지 단계적으로 증가될 수 있는, 호스트 시스템으로부터의 비교적 저입력 전압을 가능케한다.
통로 트랜지스터의 여러 가지 실시예들이 도 3a - 도 3e에 도시되어 있다. 각 경우에 있어서, 호스트 신호(122)는 통로 트랜지스터(108)를 통해 전압 Vdd(124)를 충전하는 전력을 제공한다. 실시예에 따르면, 스위칭 구성은 스위치 제어부(302), 3 상태기(304), 트랜지스터(306), 또는 그들의 결합들(308, 310)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 부스트 회로를 포함하는 전력 공급 입출력 병용 시스템이 도 4에 보다 상세하게 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러(MCU)(408)는 호스트 시스템으로서 동작하며, I/O 포트(404)를 통해 타겟 시스템(400)에 연결한다. 타겟 시스템(400)은 입력 시스템(460)뿐만 아니라 통로 트랜지스터(434) 및 스위칭 시스템(470)을 포함한다.
전력 공급 커패시터(440)는 포트(402)를 통해 타겟 시스템(400)과 통로 트랜지스터(434)에 결합한다. I/O 라인(439)은 RX(410) 및 TX(412) I/O에 I/O 포트(404)를 결합시키고 또한 통로 트랜지스터(434)를 통해 전력 공급 커패시터(440)에 I/O 포트(404)를 결합시킨다. MCU(408)는 상술한 바와 유사한 방식으로 전력 공급 커패시터를 충전시키도록 호스트 시스템 I/O와 전류원(미도시됨)을 제공한다.
동작 시에, 스위칭 시스템(470)과 통로 트랜지스터(434)는 I/O 동작들과 전력 공급 동작들을 가능케 하도록 협력한다. 스위칭 시스템(470)은 AND 게이트(436), 약한(weak) FET(437) 및 FET(438)를 포함한다. AND 게이트(436)의 한 입력은 입력 시스템(460)의 멀티플렉서(426)에 의해 제공되고, 나머지 한 입력은 "스트롱 드라이브 인에이블"(Strong Drive Enable)로부터 제공된다.
입력 시스템(460)은 멀티플렉서(430)로부터의 입력뿐만 아니라 SLEEP(SLAVE) 및 RESET(RAMM) 입력들을 수신하는 OR 게이트(432)를 포함한다. SLEEP 및 RESET 입력들은 이러한 조건들 동안에 트랜지스터(437)를 인에이블링함으로써 전속력으로 커패시터를 충전하게 할 수 있다. 디바이스가 웨이크된 때에는, 트랜지스터(437)의 액티브 제어가 다시 시작된다.
입력 시스템(460)은 통로 트랜지스터(434)를 제어하도록 수신되거나 또는 송신되는 데이터를 인에이블링하는 공통 TX/RX 라인들(410/412)을 포함한다. 라인 전력이 로우가 아니면, 이 연결은 커패시터(440)가 가능한 한 빠르게 충전되게 할 수 있다. 입력 시스템(460)은 다중 주변기기들 또는 소프트웨어가 전체 시스템을 제어하는데 사용되게 할 수 있는 멀티플렉서(416)를 포함한다. 적합할 기타 가능한 주변기기들은 PWM 또는 맨체스터 인코더들을 포함한다.
멀티플렉서(416)의 출력은 라인들(423, 422)을 통해 멀티플렉서(430, 426)에 입력들로서 각각 제공된다. 또한, 멀티플렉서(416)의 출력은 라인들(425, 427)을 통해 원샷들(419, 429)에 멀티플렉서(430, 426)의 다른 입력들로서 각각 제공된다. 펄스 타이머(420)는 원샷들(419, 429)의 동작을 제어한다. 멀티플렉서들의 입력들은 쇼트 드라이브 하이(SHORT DRIVE HIGH) 신호와 쇼트 드라이브 로우(SHORT DRIVE LOW) 신호를 이용하여 선택된다.
이것은 커패시터(440)를 재충전하는 쇼트 펄스 또는 커패시터(440)를 충전하는 연속 펄스 중 어느 하나로 통로 트랜지스터(434)를 제어하는 옵션을 제공한다. 고속 신호 저 전류 애플리케이션들에서는, 트랜지스터(434)와 호스트 풀다운 트랜지스터 둘 다를 동시에 액티브시키게 함으로써, 짧은 고정 펄스로 통로 트랜지스터(434)를 제어하고 커패시터(440) 방전 가능성을 방지하는 것이 보다 적합할 것이다. 저속 고 전류 애플리케이션들에서는, 이 리스크는 최소화되고 더 오랜 충전 시간을 가능하게 하는 것이 보다 적합할 수 있다. 추가적으로 펄스 타이머(420)는 재충전 펄스 구간을 클록 신호(FOSC)의 배수들로 프로그램하기 위해 이용 가능하다.
상술한 바와 같이, 일부 사례들에 있어서, 호스트(408)로부터 공급된 전압은 소망의 동작 전압보다 더 낮을 수 있다. 이 경우에, 부스트 전력 공급 장치(450)가 통과 트랜지스터(434)를 오버라이드하는데 사용될 수 있다. 이 부스트 전력 공급 장치(450)는 인덕터(480)와 내부 부스트 전력 공급 트랜지스터(482)로부터 구성될 수 있다.
이 부스트 공급 장치는 AND 게이트(488)에 동기화되어 제어되는 추가의 정류 트랜지스터(484)를 사용하여 동기화될 수 있으며, 또한 이 부스트 공급 장치는 정류 트랜지스터 대신에 다이오드를 사용함으로써 비동기화될 수 있는데, 다이오드를 사용하는 경우에는 AND 게이트(488)는 필요하지 않을 것이다. 일부 실시예들에서는 추가의 포트들(492, 490)이 필요할 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, 전력 부스트가 필요하지 않다면, 포트들(490, 492)은 서로 결합시킬 수 있다.
도시된 실시예에 있어서, 회로는 부스트 제어부(111)(도 1b)로서 기능을 수행하는 AND 게이트(488)를 더 포함할 수 있다. 회로는 주로 Vdd 전압과 커패시터(440) 전압에 근거하여 소프트웨어로부터 부스트 신호를 입력으로서 수신한다. 기타 파라미터들은 또한 부스트 제어 신호, 예를 들어 타겟 시스템에 의해 현재 수행되고 있는 기능(예를 들어, EEPROM 기록들 또는 심지어 정상 동작들에서도)에 영향을 미칠 수 있다. 도 4에서, 부스트 업된 Vdd 전압은 이제 핀(492)에 있다. 커패시터(494)가 부스트 업된 Vdd 공급 장치의 잡음을 필터링하도록 제공될 수 있다.
전술한 본 명세서는 특정 실시예들을 설명하지만, 여기에 개시된 실시예들의 세부 사항들에서의 수많은 변화들 및 부가적인 실시예들은 이 설명을 참조하는 이 기술분야에 통상의 기술을 가진 사람들에게 명백할 것이고, 또한 이들에 의해 만들어질 수 있다. 이러한 관계에서, 본 명세서 및 도면은 제한적인 의미라기보다는 오히려 예시적인 의미로 간주되어야 하고, 모든 이러한 변경들은 본 개시의 범위 안에 포함된다. 따라서, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들 및 이들의 법적인 균등물들에 의해 결정되어야 한다.

Claims (17)

  1. 전력 및 입출력 병용 시스템으로서,
    호스트 시스템;
    전력 및 I/O 병용 라인을 통해 상기 호스트 시스템에 동작 가능하게 결합되는 타겟 시스템; 및
    더 높은 전압 타겟 디바이스를 인에이블링하기 위한 상기 타겟 시스템 내의 전력 부스트 회로를 포함하는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 부스트 회로는 상기 호스트 시스템과 상기 전력 및 I/O 병용 라인의 전력 공급 커패시터 사이에 삽입되는 인덕터와 다이오드를 포함하는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    통신 동안에 상기 전력 공급 커패시터를 충전하고 방전하도록 상기 전력 부스트 회로와 협력하는 동작 가능한 스위칭 시스템을 더 포함하는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    최대 통신 전송률은 상기 전력 부스트 회로의 온 주기와 동기화되는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전력 부스트 회로의 소프트웨어 오버라이드를 더 포함하는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    입력 단계 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 데이터 비트의 상승 에지 후에 소정의 주기 동안 어서트되는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 출력 단계 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 데이터 비트의 전체 하이 부분 동안 어서트되는, 전력 및 입출력 병용 시스템.
  8. 단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법으로서,
    제1 모드에서는 전력 공급 커패시터를 충전시키도록 I/O 전력 병용 라인을 구동시키는 단계;
    제2 모드에서는 상기 I/O 전력 병용 라인을 통해 통신 동안에 상기 전력 공급 커패시터를 충전시키고 방전시키기 위해 전력 부스트 회로를 교대로 연결시키고 분리시키는 단계를 포함하는, 단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    데이터 입력 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 상기 데이터 비트의 상승 에지에 응답하여 상기 전력 공급 커패시터를 충전하도록 어서트되는, 단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    데이터 출력 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 상기 데이터 비트의 전체 하이 부분 동안 어서트되는, 단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    고 전류 활동 동안에 전력을 제공하도록 상기 전력 부스트 회로의 소프트웨어 오버라이드를 적용하는 단계를 더 포함하는, 단일 라인에 전력 및 I/O 신호를 제공하기 위한 방법.
  12. 전자 디바이스로서,
    호스트 시스템;
    전력 I/O 병용 라인을 통해 상기 호스트 시스템에 동작 가능하게 결합되는 타겟 시스템을 포함하고,
    상기 타겟 시스템은, 상기 호스트 시스템이 제1 모드에서는 상기 전력 I/O 병용 라인을 통해 상기 타겟 시스템의 전력 공급 커패시터를 충전하고 그리고 제2 모드에서는 상기 전력 I/O 병용 라인을 통해 통신 동안에 상기 전력 공급 커패시터를 교대로 충전하고 방전할 수 있도록 협동하는, 전력 부스트 회로와 스위칭 시스템을 포함하고,
    상기 교대로 충전하고 방전하는 것은 상기 통신과 동기화 관계에 있는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 시스템은 3 상태 디바이스를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 시스템은 스위칭 트랜지스터를 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모드의 데이터 입력 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 데이터 비트의 상승 에지에 응답하여 상기 전력 공급 커패시터를 충전하도록 어서트되는, 전자 디바이스.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모드의 데이터 출력 동안에는, 상기 전력 부스트 회로가 데이터 비트의 전체 하이 부분 동안 어서트되는, 전자 디바이스.
  17. 제12항에 있어서,
    고 전류 활동 동안에 전력을 제공하도록 상기 전력 부스트 회로의 소프트웨어 입력단을 더 포함하는, 전자 디바이스.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022203225A1 (ko) * 2021-03-26 2022-09-29 삼성전자 주식회사 부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9450419B2 (en) 2013-03-15 2016-09-20 Microchip Technology Incorporated Combined power supply and input/output system with boost capability
WO2017067514A1 (zh) * 2015-10-21 2017-04-27 天地融科技股份有限公司 一种通信设备、转接装置及通信系统
CN106612184B (zh) * 2015-10-21 2020-08-21 天地融科技股份有限公司 一种信号发生装置及通信设备
KR102435021B1 (ko) * 2017-12-05 2022-08-22 삼성전자주식회사 부스트된 전압을 이용하여 동작하도록 구성되는 회로를 포함하는 전자 장치
US11750243B2 (en) 2020-02-14 2023-09-05 Microchip Technology Incorporated Low cost power line modem
US20230096639A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 Simmonds Precision Products, Inc. Power and communication systems for remote components
WO2023191684A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-05 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Biometric smartcard with voltage converter and method for manufacturing the smartcard

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4556865A (en) * 1982-08-09 1985-12-03 Matsushita Electric Works, Ltd. Data transmission system utilizing power line
EP0322897B1 (en) * 1987-12-29 1997-10-08 Hitachi Chemical Co., Ltd. Simultaneous data and electric power transmitting/receiving system
GB8822121D0 (en) 1988-09-20 1988-10-19 Honeywell Control Syst Power line communications system
US5818127A (en) * 1989-04-28 1998-10-06 Videocom, Inc. Transmission of FM video signals over various lines
US5614811A (en) * 1995-09-26 1997-03-25 Dyalem Concepts, Inc. Power line control system
US7612472B2 (en) * 2004-01-23 2009-11-03 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for monitoring energy storage devices
US8569907B2 (en) * 2005-07-11 2013-10-29 Continental Automotive Systems, Inc. Single transistor alternator field buck/boost
WO2007084496A2 (en) * 2006-01-17 2007-07-26 Broadcom Corporation Power over ethernet controller integrated circuit architecture
US8064179B2 (en) * 2006-09-05 2011-11-22 Silicon Laboratories Inc. Integrated circuit including a switching regulator design for power over Ethernet devices
US7782240B2 (en) * 2007-05-29 2010-08-24 Atmel Corporation Device and method of supplying power to targets on single-wire interface
TWI407670B (zh) * 2009-10-21 2013-09-01 Delta Electronics Inc 具輔助電路之降壓與升降壓pfc電路系統及其方法
US8634503B2 (en) * 2011-03-31 2014-01-21 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Fast lock clock-data recovery for phase steps
JP5159928B2 (ja) * 2011-07-29 2013-03-13 株式会社シマノ 自転車用通信アダプタ
US9780665B2 (en) * 2012-03-15 2017-10-03 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for controlling a boost converter
US9450419B2 (en) 2013-03-15 2016-09-20 Microchip Technology Incorporated Combined power supply and input/output system with boost capability

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022203225A1 (ko) * 2021-03-26 2022-09-29 삼성전자 주식회사 부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법

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