KR20180022529A - 전압 변환 장치 및 전압 변환 장치의 제어 방법 - Google Patents

전압 변환 장치 및 전압 변환 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전압 변환 장치 및 전압 변환 장치의 제어 방법이 개시된다. 전압 변환 장치는 인덕터를 이용하여 복수의 출력 채널들 중 타겟 출력 채널에 입력 전원의 에너지를 전달하는 메인 에너지 전달 회로와 출력 채널들 중 하나 이상의 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로를 포함한다. 보조 에너지 전달 회로는 부하 과도 상태에서 출력 채널이 필요로 하는 에너지를 해당 출력 채널에 전달한다.

Description

전압 변환 장치 및 전압 변환 장치의 제어 방법{VOLTAGE CONVERSION APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
아래의 설명은 전압 변환 장치 및 전압 변환 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
단일 인덕터 다 출력 직류-직류 전압 변환기(Single Inductor Multiple Output DC-DC Converter; SIMO DC-DC Converter)는 하나의 인덕터에 에너지를 충전한 후 각 출력 채널들에 연결되어 있는 스위치를 스위칭하여 인덕터에 충전된 에너지를 각 출력 채널들에 전달함으로써 다수의 직류 출력 전압을 얻는 장치이다. SIMO DC-DC 변환기는 각 출력에 대응하는 전압의 직류 변환을 수행하고, 각 출력들에 대응하는 직류 변환 동작을 제어하기 위해 출력 전압의 정보를 피드백받는 부궤환 루프(negative feedback loop)가 형성된다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치는, 출력 채널들; 인덕터를 이용하여 상기 출력 채널들 중 타겟 출력 채널에 입력 전원의 에너지를 전달하는 메인 에너지 전달 회로; 및 상기 출력 채널들 중 하나 이상의 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 보조 에너지 전달 회로는, 상기 보조 에너지 전달 회로가 연결된 현재 출력 채널이 에너지를 필요로 하는 경우, 상기 현재 출력 채널에 에너지를 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 메인 에너지 전달 회로는, 상기 보조 에너지 전달 회로로부터 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 에너지의 크기에 기초하여 상기 인덕터를 통해 입력 전원의 에너지가 전달될 상기 타겟 출력 채널을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 메인 에너지 전달 회로는, 상기 입력 전원의 에너지를 상기 타겟 출력 채널에 전달하기 위한 상기 인덕터; 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 제어하기 위한 인덕터 제어기; 및 상기 출력 채널들 중 상기 인덕터의 에너지가 전달될 상기 타겟 출력 채널을 선택하는 채널 선택기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 인덕터 제어기는, 상기 보조 에너지 전달 회로로부터 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 에너지량에 기초하여 상기 인덕터에 공급할 상기 입력 전원의 에너지량을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 인덕터 제어기는, 상기 보조 에너지 전달회로로부터 에너지가 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 경우, 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치는, 서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고, 상기 채널 선택기는, 상기 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치에서, 상기 출력 채널들 각각에 상기 보조 에너지 전달 회로가 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법은, 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 전달되는 에너지를 측정하는 단계; 상기 측정 결과에 기초하여 출력 채널들 중 입력 전원의 에너지가 전달될 타겟 출력 채널을 결정하는 단계; 및 인덕터를 통해 상기 입력 전원의 에너지를 상기 타겟 출력 채널에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전압 변환 장치는, 서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고, 상기 타겟 출력 채널을 결정하는 단계는, 상기 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법은, 현재 출력 채널의 출력 전압과 기준 전압 간의 비교 결과에 따라 상기 현재 출력 채널에 연결된 현재 보조 에너지 전달 회로의 전달 에너지를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법은, 상기 보조 에너지 전달 회로들 중 적어도 하나로부터 에너지가 전달되는 경우, 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치를 구현한 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 출력 채널의 부하 변화에 따른 인덕터 전류 및 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법의 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도들이다.
실시예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 범위는 개시된 실시예들의 특정한 형태로 한정되는 것이 아니라 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
전압 변환 장치(100)는 복수의 출력 채널들(120, 130)을 통해 복수의 출력 전압들을 제공한다. 전압 변환 장치(100)는 입력 전원(180)으로부터 전달되는 에너지를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 출력 채널들(120, 130)을 통해 제공할 수 있다. 입력 전원(180)은 배터리와 같은 직류 전원 또는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 공급하는 교류-직류 변환 장치 등이 될 수 있다. 예를 들어, 전압 변환 장치(100)는 4[V]의 전압을 제공하는 직류 전원의 에너지를 0.6[V], 0.8[V] 및 2[V]의 출력 전압으로 변환할 수 있고, 변환된 각 출력 전압들은 개별의 출력 채널을 통해 제공될 수 있다.
도 1을 참조하면, 전압 변환 장치(100)는 출력 전압들을 제공하는 출력 채널들(120, 130), 메인 에너지 전달 회로(110), 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로(140, 150)를 포함한다. 전압 변환 장치(100)는 둘 이상의 출력 채널들(120, 130)을 포함하며, 출력 채널들(120, 130)은 동일한 출력 전압 또는 둘 이상의 서로 다른 출력 전압을 출력할 수 있다.
메인 에너지 전달 회로(110)는 인덕터를 통해 출력 채널들(120, 130)에 입력 전원(180)의 에너지를 전달한다. 메인 에너지 전달 회로(110)는 입력 전원(180)의 에너지를 전체 출력 채널들 중 어떤 출력 채널에 공급할지를 결정할 수 있다. 여기서, 전체 출력 채널들 중 일 시점(point in time) 또는 일 시간 구간에서 입력 전원(180)의 에너지가 공급되는 것으로 선택된 출력 채널을 타겟 출력 채널이라고 지칭한다. 예를 들어, 메인 에너지 전달 회로(110)는 출력 채널에 전달할 에너지의 크기에 기초하여 인덕터를 통해 입력 전원(180)의 에너지가 전달될 타겟 출력 채널을 결정할 수 있다.
또한, 메인 에너지 전달 회로(110)는 입력 전원(180)의 에너지를 타겟 출력 채널에 얼마의 시간 동안 얼마나 공급할지를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메인 에너지 전달 회로(110)는 입력 전원(180)의 에너지를 하나의 인덕터를 이용하여 시분할 방식으로 출력 채널들(120, 130)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 인덕터에 축적된 에너지는 메인 에너지 전달 회로(110)의 제어 하에 제1 시간 구간에서는 제1 출력 채널(120)에만 전달되고, 제2 시간 구간에서는 제2 출력 채널(130)에만 전달될 수 있다. 타겟 출력 채널의 선택 방식 및 인덕터 에너지의 제어 방식은 실시예에 따라 다양할 수 있고, 이에 대해서는 도 2a 내지 도 2d에서 보다 자세히 설명하도록 한다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 전압 변환 장치(100)의 전체 출력 채널들 중 하나 이상에 연결되고, 연결된 출력 채널에 에너지를 전달한다. 실시예에 따라, 전체 출력 채널들 각각 또는 일부의 출력 채널들에 개별의 보조 에너지 전달 회로가 연결될 수 있다. 도 1은 보조 에너지 전달 회로가 제1 출력 채널(120) 및 제2 출력 채널(130)에 연결된 실시예를 도시하나, 보조 에너지 전달 회로는 제1 출력 채널(120) 또는 제2 출력 채널(130)에만 연결될 수도 있다. 각 출력 채널(120, 130)에 연결된 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 서로 독립적으로 동작할 수 있다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 메인 에너지 전달 회로(110)의 기능과 유사하게 출력 채널에 에너지를 전달하나, 인덕터를 이용하지 않고 출력 채널에 에너지를 전달한다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)가 연결된 출력 채널이 에너지(예를 들어, 전류)를 필요로 할 때, 해당 출력 채널에 에너지를 전달하는 보조적인 역할을 한다. 실시예에 따라, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 입력 전원(180) 또는 입력 전원(180)과 다른 추가 전원(예를 들어, 별도의 배터리)의 에너지를 출력 채널에 전달할 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 메인 에너지 전달 회로(110)보다 빠르게 출력 채널에 에너지를 전달할 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 예를 들어, 입력 전원(180)의 에너지에 기초하여 출력 채널에 전류를 공급하는 전류원(current source) 또는 입력 전원(180)의 전압을 임의의 전류로 변환하는 가변 저항을 포함할 수 있다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 보조 에너지 제어기(160, 170)에 의해 제어된다. 보조 에너지 제어기(160, 170)는 출력 채널(120, 130)의 출력 전압에 기초하여 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력 채널(120, 130)에 전달될 에너지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)가 전류원을 포함하는 경우, 보조 에너지 제어기(160, 170)는 전류원이 출력 채널(120, 130)에 전류를 언제 그리고 얼마나 출력할 것인지를 제어할 수 있다. 다른 예로, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)가 가변 저항을 포함하는 경우, 보조 에너지 제어기(160, 170)는 가변 저항의 저항 값을 조정하여 출력 채널(120, 130)에 전달되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.
보조 에너지 제어기(160, 170)는 출력 채널(120, 130)의 출력 전압과 기준 전압에 기초하여 출력 채널(120, 130)의 에러를 추정하고, 추정한 에러에 기초하여 보조 에너지 전달 회로(140, 150)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 에너지 제어기(160, 170)는 출력 채널(120, 130)의 출력 정보, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 제어 정보 및/또는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태 정보를 메인 에너지 전달 회로(110)에 전달할 수 있고, 메인 에너지 전달 회로(110)는 보조 에너지 제어기(160, 170)로부터 수신한 정보에 기초하여 타겟 출력 채널을 결정하거나 인덕터의 에너지를 제어할 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태 정보는 보조 에너지 전달 회로 (140, 150)가 출력 채널(120, 130)에 에너지를 전달하고 있는지 여부 또는 보조 에너지 전달 회로 (140, 150)로부터 전달되는 에너지에 대한 정보(예를 들어, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력되는 전류의 크기)를 포함할 수 있다.
어느 출력 채널의 부하(load) 상태가 급격하게 변하면 해당 출력 채널은 부하 과도 상태(load transient state)를 거쳐 부하 정상 상태(load steady state)에 도달하게 된다. 예를 들어, 부하 상태의 변경에 의해 출력 채널이 짧은 시간 내에 보다 많은 에너지를 필요로 하는 경우, 해당 출력 채널은 부하 과도 상태에 진입하였다가 필요한 에너지를 공급받으면서 점차 부하 정상 상태에 도달하게 된다. 연결된 출력 채널(120, 130)이 부하 과도 상태일 때, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 출력 채널이 급하게 필요로 하는 에너지를 해당 출력 채널(120, 130)에 전달할 수 있다. 이 때, 각 출력 채널(120, 130)은 보조 에너지 전달 회로(140, 150)를 통해 부하 과도 상태를 개별적으로 감당하게 된다. 출력 채널(120, 130)의 부하 상태가 순간적으로 급격히 변하더라도, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)에 의해 전달되는 에너지에 의해 출력 채널(120, 130)로부터 출력 전압이 안정적으로 제공될 수 있다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150)가 존재하지 않는 경우, 인덕터에 저장된 에너지는 출력 채널들(120, 130)에 나뉘어 분배되므로 하나 이상의 출력 채널(120, 130)의 출력이 급하게 변하는 경우 출력 채널들(120, 130) 간의 간섭이 발생할 수 있다. 간섭의 영향을 받은 출력 채널의 출력 전압은 불안정하게 변할 수 있다. 예를 들어, 간섭의 결과, 출력 채널(120, 130)의 출력 전압이 목적하는 전압보다 낮아지거나 높아질 수 있다. 이러한 출력 채널들 간의 간섭 현상은 크로스 토크(cross-talk)라고 불린다. 전압 변환 장치(100)의 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 출력 채널(120, 130)의 부하 상태가 급격히 변화한 후부터 부하 정상 상태에 도달하기까지의 부하 과도 상태에서, 출력 채널(120, 130)이 추가적으로 필요로 하는 에너지를 해당 출력 채널(120, 130)에 제공함으로써 출력 채널들 간의 간섭이 발생하는 것을 줄일 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)에 의해 각 출력 채널(120, 130)은 에너지 측면에서 다른 출력 채널과 독립될 수 있고, 이에 따라 전압 변환 장치(100)는 출력 채널들 간의 간섭에 의한 에러를 줄일 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 메인 에너지 전달 회로(110)는 인덕터 제어기(210), 인덕터(220) 및 채널 선택기(230)를 포함한다. 인덕터 제어기(210)는 인덕터(220)에 공급되는 입력 전원(180)의 에너지를 제어하고, 인덕터(220)는 타겟 출력 채널에 입력 전원(180)으로부터 전달받은 에너지를 전달한다. 인덕터 제어기(210)는 보조 에너지 제어기(160, 170)로부터 전달되는 다양한 정보(예를 들어, 출력 채널(120, 130)의 출력, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력되는 전류량 등)에 기초하여 각 출력 채널(120, 130)의 상태 및 각 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태를 추정할 수 있고, 추정 결과에 기초하여 인덕터(220)의 에너지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 인덕터 제어기(210)는 인덕터(220)에 전달되는 입력 전원(180)의 에너지를 증가 또는 감소시킬지 아니면 현재 상태 그대로 유지할지 여부를 결정할 수 있다.
채널 선택기(230)는 출력 채널들(120, 130) 중 인덕터(220)의 에너지가 전달될 타겟 출력 채널을 선택할 수 있다. 예를 들어, 채널 선택기(230)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력 채널(120, 130)에 전달되는 에너지량 및/또는 채널 에러 추정기(240, 250)로부터 수신한 각 출력 채널(120, 130)의 에러에 기초하여 타겟 출력 채널을 선택할 수 있다. 채널 에러 추정기(240, 250)는 출력 채널(120, 130)의 출력 전압과 기준 전압에 기초하여 출력 채널(120, 130)의 에러를 추정할 수 있다. 예를 들어, 채널 에러 추정기(240, 250)는 출력 채널(120, 130)의 출력 전압과 기준 전압 간의 차이를 적분한 값에 기초하여 출력 채널(120, 130)의 에러를 추정할 수 있다. 출력 채널(120, 130)의 출력 전압이 기준 전압에 근접할수록 에러가 감소하고, 출력 전압과 기준 전압 간의 차이가 클수록 에러는 증가할 수 있다. 타겟 출력 채널의 선택 방법에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 각각 타겟 출력 채널의 선택 방법 및 인덕터의 에너지를 제어하는 방법과 관련하여 서로 다른 실시예들을 도시한다.
도 2a에 도시된 실시예에 따르면, 채널 선택기(230)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력 채널(120, 130)에 전달되는 에너지의 크기에 기초하여 타겟 출력 채널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 보조 에너지 전달 회로(140)로부터 제1 출력 채널(120)에 전달되는 에너지가 제2 보조 에너지 전달 회로(150)으로부터 제2 출력 채널(130)에 전달되는 제2 에너지보다 큰 경우, 채널 선택기(230)는 제1 보조 에너지 전달 회로(140)가 연결된 제1 출력 채널(120)을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 이와 반대로, 제2 보조 에너지 회로(150)로부터 전달되는 에너지가 제1 보조 에너지 전달 회로(140)로부터 전달되는 에너지보다 큰 경우, 채널 선택기(230)는 제2 보조 에너지 회로(150)가 연결된 제2 출력 채널(130)을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 출력 채널이 3개 이상이고, 각 출력 채널에 개별적으로 보조 에너지 전달 회로가 연결되어 있는 경우, 채널 선택기(230)는 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 다른 예로, 다른 보조 에너지 전달 회로를 제외한 제1 보조 에너지 전달 회로(140)만이 에너지를 전달하는 경우, 채널 선택기(230)는 제1 보조 에너지 전달 회로(140)에 연결된 제1 출력 채널(120)을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 만약, 어느 보조 에너지 전달 회로도 에너지를 전달하지 않는다면, 채널 선택기(230)는 이전 시간 구간에 선택된 타겟 출력 채널을 현재 시간 구간의 타겟 출력 채널로서 선택할 수 있다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150) 중 어느 하나라도 에너지를 출력 채널에 전달하는 경우, 인덕터 제어기(210)는 인덕터(220)에 공급되는 입력 전원(180)의 에너지를 증가시킬 수 있다. 인덕터 제어기(210)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력 채널에 전달되는 에너지량에 기초하여 인덕터(220)에 공급할 입력 전원(180)의 에너지량을 결정할 수 있다. 인덕터 제어기(210)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 공급되는 전체 에너지량이 클수록 이전보다 더 많은 입력 전원(180)의 에너지를 인덕터(220)에 공급할 수 있다. 만약, 어느 보조 에너지 전달 회로(140, 150)도 에너지를 출력 채널(120, 130)에 전달하지 않는다면, 인덕터 제어기(210)는 인덕터(220)에 공급되는 입력 전원(180)의 에너지를 유지 또는 감소시킬 수 있다.
도 2b에 도시된 실시예에 따르면, 채널 선택기(230)는 채널 에러 추정기(240, 250)로부터 각 출력 채널(120, 130)의 출력에 대한 에러 정보를 전달받고, 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값 중 에러 값이 가장 큰 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 또한, 인덕터 제어기(210)도 채널 에러 추정기(240, 250)로부터 각 출력 채널(120, 130)의 출력에 대한 에러 정보를 전달받고, 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값에 기초하여 인덕터(220)에 공급될 입력 전원(180)의 에너지량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 인덕터 제어기(210)는 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값의 합이 클수록 인덕터(220)에 입력 전원(180)의 에너지를 보다 많이 공급할 수 있다.
도 2c에 도시된 실시예에 따르면, 채널 선택기(230)는 도 2a에서와 유사하게, 보조 에너지 전달 회로들(140, 150) 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 다만, 인덕터 제어기(210)는 도 2b에서와 유사하게, 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값에 기초하여 인덕터(220)에 공급될 입력 전원(180)의 에너지량을 결정할 수 있다. 인덕터 제어기(210)는 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값의 합에 기초하여 인덕터(220)에 공급할 입력 전원(180)의 에너지를 제어할 수 있다.
도 2d에 도시된 실시예에 따르면, 채널 선택기(230)는 도 2a에서와 유사하게, 보조 에너지 전달 회로들(140, 150) 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다. 다만, 인덕터 제어기(210)는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태 정보 및 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 정보에 기초하여 인덕터(220)에 공급될 입력 전원(180)의 에너지를 제어할 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태 정보는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)가 출력 채널(120, 130)에 에너지를 전달하고 있는지 여부 및 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 출력되는 에너지량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)의 상태 정보는 보조 에너지 제어기(160, 170)에 의해 생성되어 인덕터 제어기(210)에 전달될 수 있다. 인덕터 제어기(210)는 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값의 합 및 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 공급되는 에너지량에 기초하여 인덕터(220)에 공급될 입력 전원(180)의 에너지량을 결정할 수 있다. 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 에너지가 출력 채널에 공급되는 경우, 인덕터 제어기(210)는 인덕터(220)에 공급되는 입력 전원(180)의 에너지를 증가시킬 수 있고, 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값의 합의 크기에 기초하여 증가시킬 에너지량을 결정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치를 구현한 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 전압 변환 장치를 구현한 회로(300)는 단일 인덕터 다 출력 직류-직류 전압 변환기(SIMO DC-DC Converter)와 같이 하나의 인덕터(220) 및 복수의 출력 채널들(120, 130)을 가질 수 있다. 회로(300)는 출력 채널이 2개인 경우를 가정한 것으로, 실시예에 따라 회로(300)는 3개 이상의 출력 채널을 가질 수도 있다.
회로(300)는 하나의 인덕터(220)를 이용하여 여러 출력 전압(OUT1, OUT2)을 생성할 수 있다. 인덕터(220)는 입력 전원(VIN)으로부터 에너지를 공급받아 축적하고, 인덕터(220)의 에너지는 인덕터 제어기(210)에 의해 제어된다. 인덕터 제어기(210)는 입력 전원(VIN)으로부터 인덕터(220)로 전달될 에너지량을 결정하고, 인덕터(220)에 축적된 에너지는 채널 선택기(230)에 의해 선택된 타겟 출력 채널에 전달될 수 있다.
인덕터 제어기(210)는 인덕터 제어 신호 생성기(310) 및 출력 에러 결정기(340)를 포함한다. 인덕터 제어 신호 생성기(310)는 인덕터(220)에 공급되는 입력 전원(VIN)의 에너지를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 해당 제어 신호에 의해 스위치들(320, 330)의 동작이 제어되고, 스위치들(320, 330)의 동작에 기초하여 인덕터(220)에 입력 전원(VIN)의 에너지를 공급할지 여부 및 어느 정도의 시간 동안 공급할지 여부가 결정될 수 있다. 출력 에러 결정기(340)는 보조 에너지 제어기(160, 170)로부터 각 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대한 에러 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초하여 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러의 합을 계산할 수 있다. 인덕터 제어 신호 생성기(310)는 출력 채널들(120, 130)의 출력에 대한 에러의 합에 기초하여 인덕터(220)에 공급할 입력 전원(VIN)의 에너지량을 결정할 수 있다.
채널 선택기(230)는 스위치들(360, 370)과 출력 스위치 선택기(350)를 포함한다. 출력 스위치 선택기(350)는 스위치들(360, 370)을 제어함으로써 전체 출력 채널들(120, 130) 중 어느 하나의 출력 채널에 인덕터(220)의 에너지를 전달할 수 있다. 스위치들(360, 370)은 출력 스위치 선택기(350)의 제어에 의해 온(on) 또는 오프(off)로 동작한다. 예를 들어, 스위치(360)가 온이 되는 경우에는 인덕터(220)의 에너지가 제1 출력 채널(120)에 전달되고, 스위치(360)가 오프로 되는 경우에는 인덕터(220)와 제1 출력 채널(120) 사이의 연결이 차단될 수 있다. 스위치들(320, 330, 360, 370)은 예를 들어, 트랜지스터 또는 다이오드 등을 사용하여 구현될 수 있다.
일 예에서, 출력 스위치 선택기(350)는 전체 출력 채널들 중에서 보조 에너지 전달 회로(140, 150)로부터 에너지를 가장 많이 공급받는 출력 채널 또는 보조 에너지 전달 회로(140, 150)에서 출력 채널(120, 130)로 흐르는 전류가 가장 큰 출력 채널을 인덕터(220)의 에너지를 전달할 타겟 출력 채널로 선택할 수 있다. 다른 예로, 출력 스위치 선택기(350)는 보조 에너지 제어기(160, 170)로부터 출력 채널(120, 130)의 출력에 대한 에러 정보를 수신하고, 에러 정보에 기초하여 타겟 출력 채널을 결정할 수 있다. 출력 스위치 선택기(350)는 출력 채널(120, 130)의 출력에 대해 추정된 에러 값 중 에러 값이 가장 큰 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다.
각 출력 채널(120, 130)은 출력 커패시터(382, 386)와 전류 부하(384, 388)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 채널(120)은 제1 출력 커패시터(382)와 제1 전류 부하(384)에 의해 형성되고, 제1 출력 커패시터(382)와 제1 전류 부하(384)는 병렬로 연결될 수 있다. 제2 출력 커패시터(386)와 제2 전류 부하(388)도 이와 유사한 연결 관계를 가진다.
보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 자신에게 연결된 출력 채널(120, 130)이 에너지를 필요로 하는 경우, 출력 채널(120, 130)에 에너지를 공급한다. 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 도 3에 도시된 것과 같이 입력 전원(VIN)의 에너지에 기초하여 출력 채널(120, 130)에 전류를 공급하는 전류원을 포함할 수 있다. 보조 에너지 제어기(160, 170)는 이러한 전류원의 동작을 제어한다. 보조 에너지 제어기(160, 170)는 전류원이 전류를 출력할지 여부 및 전류원으로부터 출력되는 전류의 크기를 제어할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 보조 에너지 전달 회로(140, 150)는 입력 전원(VIN)과 출력 채널 사이에 연결된 가변 저항을 포함할 수도 있고, 이 경우 보조 에너지 제어기(160, 170)는 가변 저항의 크기를 제어할 수 있다.
보조 에너지 제어기(160, 170)는 출력 채널(120, 130)의 출력 전압(OUT1, OUT2)과 기준 전압(REF1, REF2)에 기초하여 출력 채널(120, 130)의 에러를 추정할 수 있고, 추정한 에러 정보를 출력 에러 결정기(340) 및 출력 스위치 선택기(350)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 보조 에너지 제어기(160)는 제1 출력 채널(120)의 출력 전압(OUT1)과 기준 전압(REF1) 간의 차이가 크면 제1 출력 채널(120)의 출력 에러가 큰 것으로 결정하고, 반대로 위 차이가 작으면 제1 출력 채널(120)의 출력 에러가 작은 것으로 결정할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 출력 채널의 부하 변화에 따른 인덕터 전류 및 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 개별적인 보조 에너지 전달 회로가 연결된 두 개의 출력 채널들(제1 및 제2 출력 채널) 및 출력 채널들에 에너지를 공급하는 하나의 인덕터를 포함하는 전압 변환 장치(예를 들어, 도 3에 도시된 전압 변환 장치)에서, 시간 흐름에 따른 인덕터 전류(iL), 각 출력 채널의 부하 전류(load current)(IO1, IO2) 및 각 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 전달되는 전류(ICS1, ICS2)의 변화를 도시한다. 인덕터 전류(iL)의 크기는 인덕터에 연결되는 입력 전원의 시간(on-time duty)에 따라 달라질 수 있다. 도 4에 도시된 그래프에서 x 축은 시간을 나타내고, y 축은 신호의 크기(amplitude)를 나타낸다.
시점(point in time) a에서 제1 출력 채널의 부하 전류(IO1)가 순간적으로 증가하는 것은, 제1 출력 채널이 시점 a에서 순간적으로 더 많은 에너지를 필요로 한다는 것을 나타낸다. 이 때, 제1 출력 채널에 연결된 제1 보조 에너지 전달 회로가 제1 출력 채널에 전류(ICS1)를 전달하기 시작하여 제1 출력 채널이 필요로 하는 에너지를 제1 출력 채널에 공급해 줄 수 있다. 시점 b에서 제2 출력 채널의 부하 전류(IO2)가 순간적으로 증가한다는 것은, 제2 출력 채널이 시점 b에서 순간적으로 더 많은 에너지를 필요로 한다는 것을 나타내고, 이 경우 제2 출력 채널에 연결된 제2 보조 에너지 전달 회로는 제2 출력 채널에 전류(ICS2)를 전달하기 시작한다. 이와 같이, 제2 보조 에너지 전달 회로는 제2 출력 채널의 부하 상태 변화에 대응하여 제2 출력 채널이 필요로 하는 에너지를 제2 출력 채널에 전달해 줄 수 있다. 시점 a 및 b에서, 각 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로는 보조 에너지원으로서 동작한다. 보조 에너지 전달 회로는 메인 에너지를 전달하는 인덕터보다 출력 채널에 더 신속히 에너지를 전달해줄 수 있다. 이에 따라, 전압 변환 장치는 보조 에너지 전달 회로를 통해 출력 채널의 부하 상태 변화에 신속히 대응할 수 있고, 출력 채널을 통해 안정적인 출력을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법에 따르면, 시점 a와 시점 b 사이의 구간에서, 제1 보조 에너지 전달 회로에서 전류(ICS1)가 공급되고 있으므로, 전압 변환 장치는 제1 보조 에너지 전달 회로에 연결된 제1 출력 채널을 타겟 출력 채널로 선택할 수 있다. 전압 변환 장치는 제1 보조 에너지 전달 회로에서 제1 출력 채널에 에너지가 전달되고 있으므로 인덕터에 공급되는 에너지를 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 시점 a와 시점 b 사이의 구간에서, 전압 변환 장치는 제1 및 제2 출력 채널의 출력에 대한 에러 값에 기초하여 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 제어할 수도 있다. 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지가 증가되는 경우 인덕터로부터 출력되는 인덕터 전류(iL)도 증가하고, 이에 따라 인덕터로부터 현재 타겟 출력 채널인 제1 출력 채널에 전달되는 에너지도 증가하게 된다. 제1 출력 채널에 전달되는 인덕터의 에너지가 증가함에 따라, 전압 변환 장치는 제1 보조 에너지 전달 회로에서 제1 출력 채널에 공급되는 전류(ICS1)를 점차 감소시킨다. 예를 들어, 제1 보조 에너지 전달 회로에서 공급되는 전류(ICS1)는 제1 출력 채널에 전달되는 인덕터의 에너지가 증가되기 시작하는 순간까지 빠른 속도로 증가하다 제1 출력 채널에 전달되는 인덕터의 에너지가 증가하기 시작하는 순간부터 점차 감소될 수 있다.
시점 b와 시점 c 사이의 구간에서는, 제1 보조 에너지 전달 회로에서 공급되는 전류(ICS1)가 점차 감소되어 중간에 더 이상 제1 보조 에너지 전달 회로로부터 전류(ICS1)가 출력되지 않는다. 또한, 시점 b 이후에 제2 보조 에너지 전달 회로에서 제2 출력 채널에 전류(ICS2)가 공급되기 시작되어 피크 값에 도달한 이후에 점점 줄어들고 있다. 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로들 모두로부터 전류(ICS1, ICS2)가 출력되는 경우, 전압 변환 장치는 제1 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류(ICS1)와 제2 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류(ICS2)를 비교하여, 더 큰 전류를 출력하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 타겟 출력 채널로 선택할 수 있다. 이에 따라, 제2 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류(ICS2)가 제1 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류(ICS1)보다 크기 시작한 시점 이후부터, 제2 출력 채널이 타겟 출력 채널로 선택될 수 있다. 제1 보조 에너지 전달 회로로부터 더 이상 전류(ICS1)가 출력되지 않고, 제2 보조 에너지 전달 회로에서만 전류(ICS2)가 출력되기 시작한 이후에도, 제2 출력 채널이 타겟 출력 채널로 선택될 수 있다. 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로들로부터 출력 채널에 전류가 공급되는 경우, 전압 변환 장치는 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 증가시킬 수 있다. 인덕터에 공급되는 에너지가 증가되어 타겟 출력 채널에 공급되는 인덕터의 에너지가 증가하는 경우, 전압 변환 장치는 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류를 감소시킬 수 있다.
시점 c 이후에는 인덕터로부터 전달되는 에너지가 제1 및 제2 출력 채널이 필요로 하는 전체 에너지에 도달하게 되어 더 이상 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로들로부터 전류(ICS1, ICS2)가 출력 채널에 공급되지 않고, 인덕터로부터 전달되는 에너지가 시분할 방식에 따라 제1 및 제2 출력 채널에 분배되어 공급된다. 이러한 상태를 부하 정상 상태라고 하며, 부하 정상 상태에서는 시간에 따라 인덕터의 에너지가 제1 및 제2 출력 채널에 교대로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전압 변환 장치는 출력 채널의 부하 과도 상태에서는 초기에 부족한 에너지를 보조 에너지 전달 회로를 통해 출력 채널에 전달하고, 점차 인덕터를 통해 공급되는 에너지가 출력 채널들이 필요로 하는 전체 에너지에 도달하도록 인덕터와 보조 에너지 전달 회로들을 제어할 수 있다. 부하 과도 상태에서는 인덕터뿐만 아니라 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 에너지가 전달되고, 인덕터를 통해 전달되는 에너지가 출력 채널들에서 필요로 하는 전체 에너지와 동일하게 되는 부하 정상 상태에서는 인덕터로부터만 출력 채널에 에너지가 전달될 수 있다. 따라서, 출력 채널의 부하 상황이 급변하는 경우, 출력 채널이 필요로 하는 에너지 부족분은 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로에 의해 공급되고, 점차적으로 인덕터를 통해 출력 채널에 공급되는 에너지가 증가되어 최종적으로는 인덕터만을 통해 출력 채널에 에너지가 전달될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계(510)에서 전압 변환 장치는 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 전달되는 에너지를 측정한다. 전압 변환 장치는 서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함할 수 있다. 단계(520)에서, 전압 변환 장치는 출력 채널들 중에서 인덕터를 통해 입력 전원의 에너지가 전달될 타겟 출력 채널을 결정한다. 전압 변환 장치는 단계(510)에서의 측정 결과에 기초하여 타겟 출력 채널을 결정하거나 또는 출력 채널들의 출력에 대해 추정된 에러 정보에 기초하여 타겟 출력 채널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 변환 장치는 단계(510)에서의 측정 결과에 기초하여 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정하거나, 또는 각 출력 채널의 출력 전압과 기준 전압 간의 차이에 기초하여 추정된 에러들 중에서 에러가 가장 큰 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정할 수 있다.
단계(530)에서, 전압 변환 장치는 인덕터를 통해 타겟 출력 채널에 입력 전원의 에너지를 전달한다. 단계(540)에서, 전압 변환 장치는 보조 에너지 전달 회로의 전달 에너지를 조정한다. 예를 들어, 전압 변환 장치는 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 전달될 전류를 조정할 수 있다. 전압 변환 장치는 각 출력 채널의 출력 전압이 목적하는 전압 값인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류를 증가 또는 감소시킬지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 변환 장치는 출력 채널의 출력 전압이 해당 출력 채널의 기준 전압보다 큰 경우에는, 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류를 감소시키고, 출력 채널의 출력 전압이 기준 전압보다 작은 경우에는 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류를 증가시킬 수 있다. 보조 에너지 전달 회로의 출력 전류가 감소 또는 증가함에 따라 출력 채널의 출력 전압도 감소 또는 증가할 수 있다.
단계(550)에서, 전압 변환 장치는 단계(510)에서와 유사하게 보조 에너지 전달 회로로부터 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널에 전달되는 에너지를 측정할 수 있다. 단계(560)에서, 전압 변환 장치는 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 변환 장치는 단계(550)의 측정 결과에 기초하여 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 에너지가 전달되는 경우 또는 출력 채널들의 출력에 대한 에러의 합이 임계 값 이상인 경우에 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 증가시킬 수 있다. 전압 변환 장치는 전체 보조 에너지 전달 회로들로부터 에너지가 전달되지 않는 경우 또는 출력 채널들의 출력에 대한 에러의 합이 임계 값 미만인 경우에는 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 유지 또는 감소시킬 수 있다. 이후에, 단계(510) 내지 단계(560)의 일련의 과정이 다시 반복적으로 수행될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전압 변환 장치의 제어 방법의 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6에서는 전압 변환 장치의 전체 출력 채널의 개수가 2개이고, 제1 및 제2 출력 채널에 각각 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로가 독립적으로 연결되어 있다고 가정한다.
도 6을 참조하면, 단계(610)에서 전압 변환 장치는 제1 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICS1)와 제2 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICS2)가 0인지 여부를 판단한다. 전류(ICS1, ICS2) 중 어느 하나라도 0이 아닌 경우, 단계(620)에서 전압 변환 장치는 제1 및 제2 출력 채널들 중에서 인덕터를 통해 입력 전원의 에너지를 공급할 타겟 출력 채널을 선택할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전압 변환 장치는 도 7에 도시된 흐름도에 따라 타겟 출력 채널을 선택할 수 있다. 도 7을 참조하면, 단계(710)에서 전압 변환 장치는 전류(ICS1)가 전류(ICS2)보다 큰지 여부를 판단한다. 전류(ICS1)가 전류(ICS2)보다 큰 경우, 전압 변환 장치는 전류(ICS1)가 공급되는 제1 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정(720)할 수 있다. 이와 반대로, 전류(ICS1)가 전류(ICS2)보다 크지 않은 경우, 전압 변환 장치는 전류(ICS2)가 공급되는 제2 출력 채널을 타겟 출력 채널로 결정(730)할 수 있다.
다시 도 6으로 돌아오면, 단계(630)에서 전압 변환 장치는 타겟 출력 채널에 인덕터의 에너지를 전달한다. 단계(635) 및 단계(640)에서, 전압 변환 장치는 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICS1 또는 ICS2)를 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 변환 장치는 도 8에 도시된 흐름도에 따라 전류(ICS1 또는 ICS2)를 조정할 수 있다. 도 8을 참조하면, 단계(810)에서 전압 변환 장치는 제N(여기서, N은 1 또는 2) 출력 채널의 출력 전압을 측정한다. 전압 변환 장치는 제N 출력 채널의 출력 전압이 기준 전압에 비해 과잉인지(820) 아니면 부족한지(840) 여부를 판단할 수 있다. 출력 전압이 기준 전압에 비해 과잉인 경우, 단계(830)에서 전압 변환 장치는 제N 출력 채널에 연결된 제N 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICSN)를 감소시킬 수 있다. 출력 전압이 기준 전압에 비해 부족한 경우, 단계(850)에서 전압 변환 장치는 제N 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICSN)를 증가시킬 수 있다. 여기서, 제N 출력 채널의 출력 전압과 기준 전압 간의 차이가 클수록 제N 보조 에너지 전달 회로로부터 출력되는 전류(ICSN)의 변화량(감소량 또는 증가량)은 커질 수 있다.
다시 도 6으로 돌아오면, 단계(650)에서 전압 변환 장치는 전류(ICS1) 또는 전류(ICS2)가 0보다 큰지 여부를 판단한다. 전류(ICS1) 또는 전류(ICS2)가 0보다 큰 경우, 다시 말해 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로들 중 하나 이상으로부터 출력 채널에 에너지가 전달되는 경우, 전압 변환 장치는 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 증가(660)시킬 수 있다. 전압 변환 장치는 하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 전달되는 에너지량(예를 들어, 전류량) 또는 제1 및 제2 출력 채널들의 출력에 대해 추정된 에러의 합에 기초하여 인덕터에 공급될 에너지량을 결정할 수 있다.
단계(610)의 판단 결과, 전류(ICS1, ICS2)가 모두 0인 경우, 다시 말해 제1 및 제2 보조 에너지 전달 회로들로부터 에너지가 출력 채널에 전달되지 않는 경우, 이는 인덕터를 통해 제1 및 제2 출력 채널에 필요한 만큼의 에너지가 전달되거나 또는 필요량을 초과하는 에너지가 제1 및 제2 출력 채널에 전달되고 있다는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 전압 변환 장치는 인덕터에 공급되는 입력 전원의 에너지를 유지 또는 감소(670)시킬 수 있다.
이상에서 설명된 전압 변환 장치는 휴대폰 및 PDA(personal digital assistance) 등의 휴대용 전자기기, 모니터 및 TV 등의 디스플레이 기기, 생체 칩에 사용되는 전원부, 자동차, 기타 전자기기에 복수의 출력 전압들을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (23)

  1. 복수의 출력 전압들을 제공하는 출력 채널들;
    인덕터를 이용하여 상기 출력 채널들 중 타겟 출력 채널에 입력 전원의 에너지를 전달하는 메인 에너지 전달 회로; 및
    상기 출력 채널들 중 하나 이상의 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로
    를 포함하는 전압 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 에너지 전달 회로는,
    상기 보조 에너지 전달 회로가 연결된 현재 출력 채널이 에너지를 필요로 하는 경우, 상기 현재 출력 채널에 에너지를 전달하는, 전압 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 에너지 전달 회로는,
    상기 보조 에너지 전달 회로가 연결된 현재 출력 채널이 부하 과도 상태(transient state)일 때 상기 현재 출력 채널에 에너지를 공급하는, 전압 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 에너지 전달 회로는,
    상기 보조 에너지 전달 회로로부터 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 에너지의 크기에 기초하여 상기 인덕터를 통해 상기 입력 전원의 에너지가 전달될 상기 타겟 출력 채널을 결정하는, 전압 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 에너지 전달 회로는,
    상기 입력 전원의 에너지를 상기 타겟 출력 채널에 전달하기 위한 상기 인덕터;
    상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 제어하기 위한 인덕터 제어기; 및
    상기 출력 채널들 중 상기 인덕터의 에너지가 전달될 상기 타겟 출력 채널을 선택하는 채널 선택기
    를 포함하는 전압 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 제어기는,
    상기 보조 에너지 전달 회로로부터 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 에너지량에 기초하여 상기 인덕터에 공급할 상기 입력 전원의 에너지량을 결정하는, 전압 변환 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 제어기는,
    상기 보조 에너지 전달 회로로부터 에너지가 상기 보조 에너지 전달 회로에 연결된 현재 출력 채널에 전달되는 경우, 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 증가시키는, 전압 변환 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 제어기는,
    상기 하나 이상의 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로로부터 에너지가 전달되지 않는 경우, 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 유지 또는 감소시키는, 전압 변환 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고,
    상기 채널 선택기는,
    제1 보조 에너지 전달 회로로부터 전달되는 제1 에너지가 제2 보조 에너지 전달 회로로부터 전달되는 제2 에너지보다 큰 경우, 상기 제1 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정하는, 전압 변환 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고,
    상기 채널 선택기는,
    다른 보조 에너지 전달 회로를 제외한 현재 보조 에너지 전달 회로만이 에너지를 전달하는 경우, 상기 현재 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정하는, 전압 변환 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고,
    상기 채널 선택기는,
    상기 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정하는, 전압 변환 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 채널 선택기는,
    상기 출력 채널들의 출력에 대해 추정된 에러 값들 중 에러 값이 가장 큰 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정하는, 전압 변환 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 제어기는,
    상기 복수의 출력 채널들의 출력에 대한 에러 값들의 합에 기초하여 상기 인덕터에 공급될 상기 입력 전원의 에너지량을 결정하는, 전압 변환 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 제어기는,
    상기 복수의 출력 채널들의 출력에 대해 추정된 에러의 합 및 상기 보조 에너지 전달 회로로부터 전달되는 에너지량에 기초하여 상기 인덕터에 공급될 상기 입력 전원의 에너지량을 결정하는, 전압 변환 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    현재 출력 채널의 출력에 기초하여 상기 현재 출력 채널에 연결된 보조 에너지 전달 회로로부터 상기 현재 출력 채널에 전달될 에너지량을 제어하는 보조 에너지 제어기
    를 더 포함하는 전압 변환 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 보조 에너지 전달 회로는,
    상기 입력 전원 또는 상기 입력 전원과 다른 추가 전원의 에너지를 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널에 전달하는, 전압 변환 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 출력 채널들 각각에 상기 보조 에너지 전달 회로가 연결된, 전압 변환 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 출력 채널들은,
    적어도 둘 이상의 서로 다른 출력 전압을 출력하는, 전압 변환 장치.
  19. 전압 변환 장치의 제어 방법에 있어서,
    하나 이상의 보조 에너지 전달 회로로부터 출력 채널에 전달되는 에너지를 측정하는 단계;
    상기 측정 결과에 기초하여 출력 채널들 중 인덕터를 통해 입력 전원의 에너지가 전달될 타겟 출력 채널을 결정하는 단계; 및
    인덕터를 통해 상기 입력 전원의 에너지를 상기 타겟 출력 채널에 전달하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고,
    상기 타겟 출력 채널을 결정하는 단계는,
    상기 보조 에너지 전달 회로들 중 가장 큰 에너지를 전달하는 보조 에너지 전달 회로에 연결된 출력 채널을 상기 타겟 출력 채널로 결정하는, 제어 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    현재 출력 채널의 출력 전압과 기준 전압 간의 비교 결과에 따라 상기 현재 출력 채널에 연결된 현재 보조 에너지 전달 회로의 전달 에너지를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전달 에너지를 조정하는 단계는,
    상기 현재 출력 채널의 출력 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우, 상기 현재 보조 에너지 전달 회로의 전달 에너지를 감소시키고,
    상기 현재 출력 채널의 출력 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우, 상기 현재 보조 에너지 전달 회로의 전달 에너지를 증가시키는, 제어 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    서로 다른 출력 채널에 연결된 개별의 보조 에너지 전달 회로들을 포함하고,
    상기 보조 에너지 전달 회로들 중 적어도 하나로부터 에너지가 전달되는 경우, 상기 인덕터에 공급되는 상기 입력 전원의 에너지를 증가시키는 단계
    를 더 포함하는 제어 방법.
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