KR20180092990A - 다중 입력/다중 출력 스위칭 컨버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예들에 따라, 장치는 전력 공급원에 의해 생성된 입력 전력 공급원 전압을 수신하기 위한 전력 공급원 입력, 부하에 대한 출력 전압을 생성하기 위한 출력, 및 상기 전력 공급원 입력과 상기 출력 사이에 결합된 전력 인덕터를 갖는 전력 컨버터를 포함할 수 있고, 상기 전력 공급원 입력, 전력 인덕터, 및 상기 출력에 결합된 에너지 저장 소자를 더 포함하여, 상기 전력 인덕터의 동작이 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 전달하는 것과 에너지를 상기 부하로 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되고, 상기 에너지 저장 소자의 동작이 에너지를 상기 부하로 전달하는 것과 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 한다.

Description

다중 입력/다중 출력 스위칭 컨버터
본 발명은 2015년 11월 16일 출원된 미국 가출원 일련번호 62/255,960에 대한 우선권을 주장하는 2016년 10월 3일자로 출원된 미국 특허출원 일련번호 15/283,839에 대한 우선권을 주장하며, 그 각각은 본 명세서에서 그 전체가 참고로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 무선 전화 및 미디어 플레이어와 같은 개인용 오디오 장치를 제한 없이 포함하는 오디오 장치용 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 증폭기 또는 다른 부하에 공급 전압을 공급하는 스위치-모드 전력 공급원에 관한 것이다.
모바일/셀룰러 전화, 코드리스 전화, mp3 플레이어, 및 기타 소비자 오디오 장치와 같은 무선 전화를 포함하는 개인용 오디오 장치가 널리 사용되고 있다. 이러한 개인용 오디오 장치는 한 쌍의 헤드폰 또는 하나 이상의 스피커들을 구동하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 회로는 종종 오디오 출력 신호를 헤드폰 또는 스피커로 보내기 위한 전력 증폭기를 포함한다. 일반적으로 말하면, 전력 증폭기는 전력 공급원으로부터 에너지를 취하여 오디오 출력 신호를 입력 신호 형태와 일치하도록 하지만 더 큰 진폭으로 제어함으로써 오디오 신호를 증폭한다. 많은 증폭기 아키텍처(예를 들면, 클래스 A, 클래스 B 및 클래스 AB 증폭기들)는 전력 증폭기에 대해 단일 전력 공급원만을 제공하지만, 일부 아키텍처는 단일 또는 일정한 전력 공급원 전압 아키텍처들보다 더 큰 전력 효율을 달성하기 위해 전력 증폭기에 전력을 공급하기 위한 적어도 2 개의 공급 전압들을 제공한다.
멀티-공급 전압 증폭기의 한 예에는 클래스 H 증폭기가 있다. 클래스 H 증폭기는 클래스 H 증폭기의 출력 신호의 엔벨로프를 트래킹하는 무한히 다양한 전압 공급 레일을 가질 수 있다. 이러한 무한히 다양한 전압 공급 레일을 제공하기 위해, 출력 공급 레일은 임의의 주어진 시간에 상기 레일이 오디오 출력 신호의 크기보다 약간만 커지도록 변조될 수 있다. 예를 들어, 스위치-모드 전력 공급원을 사용하여 출력 신호-트래킹 전압 레일들(output signal-tracking voltage rails)을 생성할 수 있다. 따라서, 클래스 H 증폭기는 증폭기의 출력 구동 트랜지스터에서 낭비되는 전력을 감소시킴으로써 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 교시에 따라, 오디오 변환기로의 오디오 출력 신호를 구동하는 기존의 접근법과 연관된 하나 이상의 단점 및 문제점이 감소되거나 제거될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따라, 장치는 전력 공급원에 의해 생성된 입력 전력 공급원 전압을 수신하기 위한 전력 공급원 입력, 부하에 대한 출력 전압을 생성하기 위한 출력, 및 상기 전력 공급원 입력과 상기 출력 사이에 결합된 전력 인덕터를 갖는 전력 컨버터를 포함할 수 있고, 상기 전력 공급원 입력, 전력 인덕터, 및 상기 출력에 결합된 에너지 저장 소자를 더 포함하여, 상기 전력 인덕터의 동작이 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 전달하는 것과 에너지를 상기 부하로 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되고, 상기 에너지 저장 소자의 동작이 에너지를 상기 부하로 전달하는 것과 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시 예들에 따라, 방법은 전력 공급원에 의해 생성된 입력 전력 공급원 전압을 수신하기 위한 전력 공급원 입력, 부하에 대한 출력 전압을 생성하기 위한 출력, 및 상기 전력 공급원 입력과 상기 출력 사이에 결합된 전력 인덕터를 갖고, 상기 전력 공급원 입력, 전력 인덕터, 및 상기 출력에 결합된 에너지 저장 소자를 더 갖는 전력 컨버터에서, 상기 전력 인덕터가 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 전달하는 것과 에너지를 상기 부하로 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계, 및 상기 에너지 저장 소자가 에너지를 상기 부하로 전달하는 것과 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 이점들은 본 명세서에 포함된 도면, 상세한 설명 및 청구 범위로부터 당업자에게 쉽게 명백할 수 있다. 상기 실시 예들의 목적들과 이점들은 적어도 청구범위에서 특히 지적된 요소들, 특징들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다네가티브 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것이며, 본 발명에서 기재된 청구 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야한다.
본 발명의 실시 예들 및 그 이점들에 대한 더욱 완전한 이해는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 얻어질 수 있으며, 동일한 도면 부호들을 동일한 특징들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따라 예시적인 개인용 오디오 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따라 개인용 오디오 장치의 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성 요소들의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따라 예시적인 스위치-모드 전력 공급원의 선택된 구성 요소들의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따라 도 3의 스위치-모드 전력 공급원의 복수의 유용한 스위치 구성 요소들을 나타내는 테이블을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따라, 정류된 사인파 파형을 갖는 예시적인 부하 전압의 그래프로서, 도 3의 스위치-모드 전력 공급원의 다양한 동작 모드에서의 예시적인 동작 범위들을 나타내는 상기 그래프롤 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따라 또 다른 예시적인 스위치-모드 전력 공급원의 선택된 구성 요소들의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 개인용 오디오 장치의 다른 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성 요소들의 블록도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 예시적인 개인용 오디오 장치(1)를 도시한다. 도 1은 한 쌍의 이어버드 스피커들(8A 및 8B)의 형태로 헤드셋(3)에 결합된 개인용 오디오 장치(1)를 나타낸다. 도 1에 도시된 헤드셋(3)은 단지 예일 뿐이며, 개인용 오디오 장치(1)는 헤드폰, 이어버드, 인-이어 이어폰 및 외부 스피커를 제한 없이 포함하는 다양한 오디오 변환기들과 연결되어 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 플러그(4)는 개인용 오디오 장치(1)의 전기 단자에 대한 헤드셋(3)의 접속을 제공할 수 있다. 개인용 오디오 장치(1)는 사용자에게 디스플레이를 제공하고 터치 스크린(2)을 사용하여 사용자 입력을 수신할 수 있으며, 또는 대안으로 표준 액정 디스플레이(LCD)가 개인용 오디오 장치(1)의 앞면 및/또는 측면들 상에 배치된 다양한 버튼, 슬라이더 및/또는 다이얼과 결합될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 개인용 오디오 장치(1)는 헤드셋(3) 및/또는 다른 오디오 변환기로의 전송을 위해 아날로그 오디오 신호를 생성하기 위한 오디오 집적 회로(IC)(9)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 개인용 오디오 장치의 예시적인 오디오 IC(9)의 선택된 구성 요소들의 블록도를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 예시적인 오디오 IC(9)는 도 1의 오디오 IC(9)를 구현하는데 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러 코어(18)는 디지털 오디오 입력 신호(DIG_IN)를 디지털-아날로그 컨버터(DAC)로 공급할 수 있으며, 상기 DAC는 디지털 오디오 입력 신호를 아날로그 신호(VIN)로 변환할 수 있다. DAC(14)는 아날로그 신호(VIN)를 증폭기 스테이지(16)로 공급할 수 있으며, 증폭기 스테이지(16)는 오디오 입력 신호(VIN)를 증폭 또는 감쇠하여 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공할 수 있고, 이는 스피커, 헤드폰 변환기, 라인 레벨 신호 출력, 및/또는 다른 적절한 출력을 동작시킬 수 있다. 특히 증폭기 스테이지(16)가 접지(ground)와 실질적으로 다른 정지 전압(quiescent voltage)을 갖는 단극 전력 공급원으로부터 동작되는 경우, 출력 신호를 상기 변환기 또는 라인 레벨 출력에 결합하기 위해 커패시터(CO)가 이용될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 오디오 IC(9)는 디지털 오디오 입력 신호(DIG_IN)에 기초하여 하나 이상의 제어 신호들(도 2에서, "VOLTAGE CONTROL"로 표기됨)을 사용하여 증폭기 스테이지(16)의 전력 공급원 전압을 제어하도록 구성된 제어 회로(20)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증폭기 스테이지(16)는 아날로그 신호(VIN)를 수신하기 위한 입력, 아날로그 신호(VIN)에 기초하고 이를 나타내는 출력 신호(VOUT)를 생성하기 위한 출력, 및 가변 전력 공급원(28)에 의해 출력되는 가변 부하 전압(VLOAD)을 수신하기 위한 전력 공급원 입력을 갖는 클리스 H 증폭기(26)를 포함할 수 있으며, 여기서 가변 전력 공급원(28)은 하나 이상의 제어 신호들(VOLTAGE CONTROL)에 기초하여 가변 부하 전압(VLOAD)을 출력한다. 가변 전력 공급원(28)에 의해 출력된 부하 전압(VLOAD)은 복수의 이산 전압들 중에서 선택될 수 있거나, 최소 전압과 최대 전압 사이의 무한한 수의 전압들을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따라 예시적인 스위치-모드 전력 공급원(30)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 예시적인 스위치-모드 전력 공급원(30)은 도 2의 가변 전력 공급원(28)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 배터리 전압(VBAT)을 출력하도록 구성된 배터리(40) 또는 다른 전압원을 포함할 수 있다. 배터리(40)는 배터리(40)의 단자에서 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 하나 이상의 전기 화학 셀들을 제한 없이 포함하는 임의의 적합한 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 또한 출력을 포함할 수 있으며, 상기 출력에서 스위치-모드 전력 공급원(30)이 단일 종단형(single-ended) 부하 전압(VLOAD)을 생성할 수 있다.
스위치-모드 전력 공급원(30)은 전력 인덕터(42) 및 복수의 스위치들(31-37)을 포함할 수 있다. 전력 인덕터(42)는 임의의 수동(passive) 2-단자 전기 구성요소를 포함할 수 있고, 이는 이를 통과하는 전류의 변화에 저항하며, 이를 통해 흐르는 전류가 변화할 때, 자기장을 생성하는 전류의 변화에 저항하는 패러데이의 전자기 유도의 법칙에 따라, 시변 자기장(time-varying magnetic field)이 전력 인덕터(42)에서 전압을 유도한다.
각각의 스위치(31-37)는 스위치가 인에이블될 때(예를 들면, 활성화, 폐쇄 또는 온(on) 상태), 전기 회로에서 접속을 형성하고, 스위치에 의해 수신된 제어 신호에 응답하여 스위치가 디스에이블될 때(예를 들면, 비활성화, 개방 또는 오프(off) 상태) 상기 접속을 끊기 위한 임의의 적절한 장치, 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다. 명확성 및 설명을 위해, 스위치들(31-37)에 대한 제어 신호들(예를 들면, 제어 회로(20)로부터 전달된 제어 신호들)은, 그러한 제어 신호들이 스위치들(31-37)을 선택적으로 인에이블 및 디스에이블하기 위해 존재하게 되겠지만, 도시되지는 않았다. 일부 실시 예들에서, 스위치(31-37)는 n형 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터를 포함할 수 있다.
스위치(31)는 배터리(40)의 포지티브 입력 단자와 전력 인덕터(42)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(32)는 배터리(40)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압)와 전력 인덕터(42)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(33)는 전력 인덕터(42)의 제 2 단자와 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력 사이에 결합될 수 있다. 스위치(34)는 전력 인덕터(42)의 제 2 단자와 배터리(40)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압) 사이에 결합될 수 있다. 스위치(35)는 전력 인덕터(42)의 제 2 단자와 커패시터(44)의 제 1 단자 또는 다른 에너지 저장 소자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(36)는 전력 인덕터(42)의 제 1 단자와 커패시터(44)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(37)(일부 실시 예들에서, 스위치-모드 전력 공급원(30)에 존재하지 않을 수도 있음)는 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력과 전력 인덕터(42)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다.
커패시터(44)는 그의 제 2 단자에서 배터리(40)의 네거티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압)에 결합될 수 있다. 커패시터(44)는 전기장의 전기 에너지를 일시적으로 저장하는데 사용되는 임의의 전기 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 커패시터(44)는 에너지를 저장할 수 있는 임의의 다른 구성요소로 대체될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 커패시터(44)는 재충전 가능한 배터리로 대체될 수 있다.
동작시에, 스위치들(31-34)은 스위치-모드 전력 공급원(30)이 복수의 모드들로 동작되도록 제어 회로(20)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 복수의 모드들은 적어도, 스위치-모드 전력 공급원(30)이 그의 입력 전력 공급원 전압(예를 들면, 배터리 전압(VBAT))보다 큰 출력 전압(예를 들면, 부하 전압(VLOAD))을 생성하는 부스트 모드(boost mode) 및 스위치-모드 전력 공급원(30)이 그의 입력 전력 공급원 전압(예를 들면, 배터리 전압(VBAT))보다 작은 출력 전압(예를 들면, 부하 전압(VLOAD))을 생성하는 벅 모드(buck mode)를 포함한다. 예를 들어, 벅 모드(buck mode)로 동작하기 위해, 제어 회로(20)는 스위치(33)를 인에이블하고, 스위치(34)를 디스에이블하고, 충전 단계 및 방전 단계에서 각각 스위치(31 및 32)를 순차적으로 전환(commutate)할 수 있다. 부스트 모드에서 동작하기 위해, 제어 회로(20)는 스위치(31)를 인에이블하고, 스위치(32)를 디스에이블하고, 충전 단계 및 방전 단계에서 각각 스위치들(33 및 34)을 순차적으로 전환할 수 있다. 따라서, 본질적으로, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 전력 컨버터로서 동작한다.
또한, 제어 회로(20)는, 전력 인덕터(42)의 동작이 커패시터(44)로 에너지를 전달하는 것과 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로 에너지를 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 하고, 커패시터(44)의 동작이 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로 에너지를 전달하는 것과 배터리(40) 및 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 스위치들(31-37)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치(33)가 인에이블되고 스위치(35)가 디스에이블될 때, 에너지가 전력 인덕터(42)로부터 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로 전달될 수 있거나, 또는 에너지가 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로부터 전력 인덕터(42)의 제 2 단자를 통하여 전력 인덕터(42)로 전달될 수 있다. 또 다른 예로서, 스위치(36)가 인에이블될 때, 에너지는 커패시터(44)로부터 전력 인덕터(42)로 전달될 수 있다. 또한, 스위치(37)가 인에이블될 때, 에너지는 전력 인덕터(42)의 제 1 단자를 통하여 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로부터 전력 인덕터(42)로 전달될 수 있다. 또한, 스위치들(35 및 36)이 모두 디스에이블될 때, 커패시터(44)는 스위치-모드 전력 공급원(30)의 다른 구성요소들로부터 에너지를 수신할 수도 없고 상기 다른 구성요소들로 에너지를 전달할 수도 없다.
스위치들(31-37)의 제어의 예로서, 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 스위치-모드 전력 공급원(30)의 복수의 유용한 스위치 구성들을 설명하는 테이블을 도시한다. 도 4는 또한 다양한 구성들 각각에 대한 에너지 전달의 제안된 경로를 설명한다. 도 4에 도시된 다양한 구성들 각각에 대한 제안된 에너지 전달 경로와 관련하여, 스위치-모드 전력 공급원(30)에 존재하는 다른 전압들은, 관련 기술에 숙련된 사람들이 이해할 수 있는 바와 같이, 도 4의 오른쪽 대부분의 열에 설명된 것들로부터, 전력 인덕터(42)로의 전하의 전달 및 전력 인덕터(42)로부터의 전하의 전달을 변경할 수 있다.
스위치-모드 전력 공급원(30)의 각각의 스위칭 사이클에서, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 임의의 적절한 순서로 도 4에 설명된 구성들 중 둘 이상을 사용하여, 전력 인덕터(42)를 충전 또는 방전하고 및/또는 스위치-모드 전력 공급원(30)의 출력에서의 부하로 또는 그로부터 에너지를 전달하거나 또는 커패시터(44)로 또는 그로부터 에너지를 전달할 수 있다. 스위칭 사이클 동안 이들 스위칭 구성들 중 둘 이상을 사용하는 네트 효과는 벅 또는 부스트 부하 전압(VLOAD)에 대한 것이거나 또는 커패시터(44) 양단의 벅 또는 부스트 전압(VSTR)에 대한 것이 될 수 있다. 예를 들어, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 스위칭 사이클 동안 도 4에 도시된 바와 같이 구성 A, 구성 B, 구성 G 및 구성 H의 순서를 사용할 수 있으며, 이는 부하 및 저장 커패시터 모두에 대해 에너지를 밀어 넣는 네트 효과를 가질 수 있다. 스위칭 사이클 동안 각 구성의 정확한 지속 기간은 부하 전압(VLOAD) 또는 전압(VSTR)이 배터리 전압(VBAT)의 것보다 큰지 또는 작은지를 제어할 수 있다.
도 5는 부하 전압(VLOAD)의 원하는 동작상태를 유지하면서 배터리(40)에 의해 제공되는 전류를 제어하기 위해 필요에 따라 수정된 전압을 갖는 정류된 교류 파형을 갖는 예시적인 부하 전압(VLOAD)의 그래프를 도시하며, 상기 그래프는 본 발명의 실시 예들에 따라 스위치-모드 전력 공급원(30)의 다양한 동작 모드들로 동작하기 위한 예시적인 범위들을 나타낸다. 따라서, 교류의 전체 스케일 신호의 각각의 사이클에 대해, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 벅 모드(예를 들면, VLOAD < VBAT + ΔV1 인 경우, 여기서 ΔV1은 임의로 선택된 전압이 될 수 있다), 부스트 모드(예를 들면, VLOAD > VBAT + ΔV2 인 경우, 여기서 ΔV2는 전압 ΔV1과 같거나 같지 않을 수 있는 임의로 선택된 전압이 될 수 있다), 및 다시 벅 모드로 순차적으로 동작할 수 있다. 도 5는 또한 부하 전압(VLOAD)이 정류된 사인파 파형을 가질 때, 커패시터(44) 양단에 걸리는 전압(VSTR)에 대한 예시적인 파형을 도시한다. 도 5로부터 명백한 바와 같이, 커패시터 전압(VSTR)이 부하 전압(VLOAD)의 전압 아래로 떨어지는 소정의 시간 간격들이 존재할 수 있다.
따라서, 도 4의 스위칭 시퀀스로 그리고 도 5에서 명백한 바와 같이, 벅 모드 동안 에너지는 배터리(40)로부터 부하 및 커패시터(44) 각각으로 전달될 수 있고, 부스트 모드 동안 에너지는 배터리(40) 및 커패시터(44) 모두로부터 부하로 전달될 수 있다. 따라서, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 배터리(40)로부터 실질적으로 일정한 전력을 인출하고 배터리(40)로부터 인출된 불필요한 에너지를 커패시터(44)에 저장할 수 있다. 부하에서 추가의 에너지가 필요할 때, 에너지는 배터리(40) 및 커패시터(44) 모두로부터 인출될 수 있으며, 일부 예들에서는 배터리(40)로부터의 전력 인출을 증가시킬 필요가 없다. 바람직하게는, 그러한 구조 및 동작은 배터리(40)로부터 인출된 피크 전류를 최소화할 수 있으며, 이는 브라운아웃(brownouts)의 발생 및 다른 바람직하지 않은 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 표준 부스트 컨버터와 달리, 스위치-모드 전력 공급원(30)의 아키텍처에서, 커패시터(44)의 전압은 배터리 전압(VBAT) 및 부하 전압(VLOAD) 아래로 떨어질 수 있으며, 그에 따라 부스트 컨버터의 부스트 커패시터보다 더 많이 저장된 커패시터(44)의 에너지가 사용될 수 있게 한다.
커패시터(44)가 스위치-모드 전력 공급원(30)에 통합되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시 예에서는, 단일 커패시터(44)가 다수의 스위치-모드 전력 공급원들 또는 다른 구성 요소들에 전기적으로 결합될 수 있으며, 따라서 전술한 바와 같은 그 기능은 다수의 스위치-모드 전력 공급원들 사이에서 공유될 수 있다.
전술한 내용은 특정 모드들(예를 들면, 부스트 모드 또는 벅 모드)과 연관된 특정 스위칭 구성들을 고려하지만, 특정 모드에서의 동작은 반드시 어떠한 특정 스위치 구성을 의미하지 않는다는 것을 유의해야한다. 예를 들어, 부하 전압(VLOAD)이 배터리 전압(VBAT)과 거의 동일한 경우, 통상의 벅 또는 부스트 구성에서의 동작은 그러한 동작이 스위치-모드 전력 공급원(30)의 스위치들의 과도하게 작은 스위칭 시간들을 필요로 할 수 있다는 사실 때문에 가능하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 시나리오들에서, 벅-부스트 또는 3-상 스위칭 구성이 사용될 수 있으며, 전압의 부스팅(boosting) 또는 버킹(bucking)의 새로운 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따라, 또 다른 예의 스위치-모드 전력 공급원(50)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 예시적인 스위치-모드 전력 공급원(50)은 도 2의 가변 전력 공급원(28)을 구현하는데 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스위치-모드 전력 공급원(50)은 배터리(61) 또는 배터리 전압(VBAT)을 출력하도록 구성된 다른 전압원을 포함할 수 있다. 배터리(61)는 배터리(61)의 단자들에서 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 하나 이상의 전기 화학 셀들을 제한 없이 포함하는 임의의 적합한 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스위치-모드 전력 공급원(50)은 또한 출력을 포함할 수 있으며, 상기 출력에서 스위치-모드 전력 공급원(50)이 차동 부하 전압(VLOAD)을 생성할 수 있다.
스위치-모드 전력 공급원(50)은 전력 인덕터(62) 및 복수의 스위치들(51-60)을 포함할 수 있다. 전력 인덕터(62)는 임의의 수동 2-단자 전기 구성요소를 포함할 수 있고, 이는 이를 통과하는 전류의 변화에 저항하며, 이를 통해 흐르는 전류가 변화할 때, 자기장을 생성하는 전류의 변화에 저항하는 패러데이의 전자기 유도의 법칙에 따라, 시변 자기장이 전력 인덕터(62)에서 전압을 유도한다.
각각의 스위치(51-60)는 스위치가 인에이블될 때(예를 들면, 활성화, 폐쇄 또는 온 상태), 전기 회로에서 접속을 형성하고, 스위치에 의해 수신된 제어 신호에 응답하여 스위치가 디스에이블될 때(예를 들면, 비활성화, 개방 또는 오프 상태), 상기 접속을 끊기 위한 임의의 적절한 장치, 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다. 명확성 및 설명을 위해, 스위치들(51-60)에 대한 제어 신호들(예를 들면, 제어 회로(20)로부터 전달된 제어 신호들)은, 그러한 제어 신호들이 스위치들(51-60)을 선택적으로 인에이블 및 디스에이블하기 위해 존재하게 되겠지만, 도시되지는 않았다. 일부 실시 예들에서, 스위치(51-60)는 n형 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터를 포함할 수 있다.
스위치(51)는 배터리(61)의 포지티브 입력 단자와 전력 인덕터(62)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(52)는 배터리(61)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압)와 전력 인덕터(62)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(53)는 전력 인덕터(62)의 제 2 단자와 배터리(61)의 포지티브 입력 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(54)는 전력 인덕터(62)의 제 2 단자와 배터리(61)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압) 사이에 결합될 수 있다. 스위치(55)는 전력 인덕터(62)의 제 2 단자와 스위치-모드 전력 공급원(50)의 포지티브 출력 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(56)는 전력 인덕터(62)의 제 1 단자와 스위치-모드 전력 공급원(50)의 네가티브 출력 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(57)는 스위치-모드 전력 공급원(50)의 포지티브 출력 단자와 배터리(61)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압) 사이에 결합될 수 있다. 스위치(58)는 스위치-모드 전력 공급원(50)의 네가티브 출력 단자와 배터리(61)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압) 사이에 결합될 수 있다. 스위치(59)는 전력 인덕터(62)의 제 1 단자와 커패시터(64)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다. 스위치(60)는 전력 인덕터(62)의 제 2 단자와 커패시터(64)의 제 1 단자 사이에 결합될 수 있다.
커패시터(64)는 그의 제 2 단자에서 배터리(61)의 네가티브 입력 단자(예를 들면, 접지 전압)에 결합될 수 있다. 커패시터(64)는 전기장으로 전기 에너지를 일시적으로 저장하는 데 사용되는 임의의 전기 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 커패시터(64)는 에너지를 저장할 수 있는 임의의 다른 구성요소로 대체될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 커패시터(64)는 재충전 가능한 배터리로 대체될 수 있다.
동작시에, 스위치들(51-58)은 스위치-모드 전력 공급원(50)이 복수의 모드들로 동작되도록 제어 회로(20)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 복수의 모드들은 적어도, 스위치-모드 전력 공급원(50)이 그의 입력 전력 공급원 전압(예를 들면, 배터리 전압(VBAT))보다 큰 출력 전압(예를 들면, 부하 전압(VLOAD))을 생성하는 부스트 모드 및 스위치-모드 전력 공급원(50)이 그의 입력 전력 공급원 전압(예를 들면, 배터리 전압(VBAT))보다 작은 출력 전압(예를 들면, 부하 전압(VLOAD))을 생성하는 벅 모드를 포함한다. 또한, 이러한 스위치들(51-58)은 제어 회로(20)에 의해 제어되어, 부하 전압(VLOAD)의 포지티브 전압만을 생성할 수 있는 도 3의 스위치-모드 전력 공급원(30)과 대조적으로, 스위치-모드 전력 공급원(50)이 부하 전압(VLOAD)의 포지티브 전압 또는 네가티브 전압을 출력할 수 있다.
예를 들어, 벅 모드로 동작하기 위해 포지티브 부하 전압(VLOAD)을 발생시킬 때, 제어 회로(20)는 스위치들(55 및 58)을 인에이블하고, 스위치들(53, 54, 56 및 57)을 디스에이블하고, 스위치들(51 및 52)을 순차적으로 전환(commutate)할 수 있다. 포지티브 부하 전압(VLOAD)을 발생시킬 때 부스트 모드에서 동작하기 위해, 제어 회로(20)는 스위치들(51, 58)을 인에이블하고, 스위치들(52, 53, 56 및 57)을 디스에이블하고, 스위치들(54, 55)을 순차적으로 전환할 수 있다. 한편, 벅 모드로 동작하기 위해 네가티브 부하 전압(VLOAD)을 발생시킬 때, 제어 회로(20)는 스위치들(56 및 57)을 인에이블하고, 스위치들(51, 52, 55 및 58)를 디스에이블하고, 스위치들(53 및 54)를 순차적으로 전환할 수 있다. 네거티브 부하 전압(VLOAD)을 발생시킬 때 부스트 모드에서 동작하기 위해, 제어 회로(20)는 스위치들(53 및 57)을 인에이블하고, 스위치들(51, 54, 55 및 58)을 디스에이블하고, 스위치들(52 및 56)을 순차적으로 전환할 수 있다. 따라서, 본질적으로, 스위치-모드 전력 공급원(30)은 부하 전압(VLOAD)에 대해 포지티브 또는 네가티브 값들을 생성할 수 있는 차동 출력을 갖는 전력 컨버터로서 동작한다.
또한, 제어 회로(20)는, 전력 인덕터(62)의 동작이 커패시터(64)로 에너지를 전달하는 것과 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로 에너지를 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 하고, 커패시터(64)의 동작이 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로 에너지를 전달하는 것과 배터리(40) 및 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 스위치들(51-60)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치들(55 및 56) 중 하나가 인에이블되고 스위치들(59 및 60)이 디스에이블될 때, 에너지가 전력 인덕터(62)로부터 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로 전달될 수 있거나, 또는 에너지가 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로부터 전력 인덕터(62)로 전달될 수 있다. 또 다른 예로서, 스위치들(55 및 60)이 인에이블될 때, 에너지는 커패시터(64)로부터 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로 전달될 수 있거나, 또는 에너지는 스위치-모드 전력 공급원(50)의 출력에서의 부하로부터 커패시터(64)로 전달될 수 있다. 추가의 예로서, 스위치들(59 및 60) 중 하나가 인에이블될 때, 에너지는 커패시터(64)로부터 전력 인덕터(62)로 전달될 수 있다. 또한, 스위치들(59 및 60)이 모두 디스에이블될 때, 커패시터(44)는 스위치-모드 전력 공급원(30)의 다른 구성요소들로부터 에너지를 수신할 수도 없고 상기 다른 구성요소들로 에너지를 전달할 수도 없다.
스위치-모드 전력 공급원(50)은 스위치-모드 전력 공급원(30)의 단일 종단형 구현과 동등한 차동 출력으로 볼 수도 있다.
전술한 설명은 오디오 신호를 처리하기 위한 오디오 증폭기에 대한 가변 전압 공급원으로서 스위치-모드 전력 공급원(30) 및 스위치-모드 전력 공급원(50)이 사용될 수 있다고 생각하였지만, 일부 실시 예들에서는, 스위치-모드 전력 공급원(30) 및/또는 스위치-모드 전력 공급원(50)은 증폭기의 동작을 위해 그러한 증폭기에 공급 전압을 공급하는 것이 아니라, 증폭기 내에서 오디오 출력 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 예시적인 스위치-모드 증폭기(70)의 선택된 구성 요소들의 블록도이다. 일부 실시 예들에서, 스위치-모드 증폭기(70)는 도 2와 관련하여 기술된 증폭기(16)를 대신하여 사용될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스위치-모드 증폭기(70)는 루프 필터(72), 스위치-모드 컨버터 제어기(74), 및 스위치-모드 전력 공급원(76)을 포함한다.
루프 필터(72)는 입력 신호(예를 들면, 디지털 오디오 입력 신호(DIG_IN) 또는 그 파생 신호(derivative)) 및 피드백 신호(예를 들면, 오디오 출력 신호(VOUT), 그 파생 신호, 또는 오디오 출력 신호(VOUT)를 나타내는 다른 신호)를 수신하고, 그러한 입력 신호 및 피드백 신호에 기초하여, 스위치-모드 전력 공급원 제어기(74)에 전달될 제어기 입력 신호를 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스, 또는 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 그러한 제어기 입력 신호는 상기 입력 신호와 상기 피드백 신호 사이의 통합된 에러를 나타내는 신호를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 그러한 제어기 입력 신호는 출력 전류(IOUT)로서 구동될 목표 전류 신호 또는 스위치-모드 전력 공급원(76)의 출력 단자들에 결합된 부하에 대한 출력 전압(VOUT)으로서 구동될 목표 전압 신호를 나타내는 신호를 포함할 수 있다.
스위치-모드 전력 공급원 제어기(74)는 제어기 입력 신호에 기초하여 스위치-모드 전력 공급원(76)의 복수의 스위치 구성들 중에서 순차적으로 선택하고, 입력 신호(예를 들면, 디지털 오디오 입력 신호(DIG_IN)), 출력 신호(VOUT), 및/또는 스위치-모드 증폭기(70)의 다른 특성들에 기초하여 복수의 제어 신호들을 스위치-모드 전력 공급원(76)에 전달하여 배터리 또는 전압(VBAT)을 제공하는 다른 전력 공급원으로부터 스위치-모드 증폭기(70)의 부하로 입력 신호에 따라 전기 에너지를 전달하기 위해 복수의 스위치들 각각을 선택적으로 활성화 또는 비활성화도록 스위치-모드 전력 공급원(76)의 스위치들(예를 들면, 스위치들(31-37) 또는 스위치들(51-60))의 복수의 스위치 구성들로부터의 스위치 구성을 적용하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스, 또는 장치를 포함할 수 있다.
스위치-모드 전력 공급원(76)은 그의 입력에서 전압(VBAT)를 수신할 수 있고, 그의 출력에서 오디오 출력 신호(VOUT)를 생성할 수 있다. 도 7에 명확히 도시되지는 않았지만, 일부 실시 예들에서, 전압(VBAT)은 접지 전압에 결합될 수 있는 네가티브 입력 단자 및 포지티브 입력 단자를 포함하는 입력 단자들을 통해 수신될 수 있다. 스위치-모드 전력 공급원(76)은 오디오 출력 신호(VOUT)가 루프 필터(72)에 대한 입력 신호의 함수가 되도록 전압(VBAT)을 오디오 출력 신호(VOUT)로 변환하기 위해 스위치-모드 전력 공급원 제어기(74)로부터 수신된 제어 신호들에 의해 제어되는 복수의 스위치들(예를 들면, 스위치들(31-37) 또는 스위치들(51-60)) 및 전력 인덕터(예를 들면, 전력 인덕터(42) 또는 전력 인덕터(62))를 포함할 수 있다. 스위치-모드 전력 공급원(76)은 스위치-모드 전력 공급원(30), 스위치-모드 전력 공급원(50), 또는 임의의 다른 적절한 회로에 의해 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 2 개 이상의 요소가 서로 간에 "결합된" 것으로 참조되는 경우, 그러한 용어는 그러한 2 개 이상의 요소들이 간접적으로 접속되든 직접적으로 접속되든, 개입하는 요소들이 있든 없든, 적용 가능한 전자 통신 또는 기계 통신에서 있게 되는 것을 나타낸다.
본 개시는 당업자가 이해할 수 있는 본 명세서의 예시적인 실시예에 대한 모든 변경, 대체, 변형, 개조 및 수정을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구범위는 당업자가 이해할 수 있는 본 명세서의 예시적인 실시예에 대한 모든 변경, 대체, 변형, 개조 및 수정을 포함한다. 또한, 특정 기능을 수행하도록 적응되거나, 배열되거나, 수행할 수 있거나, 구성되거나, 인에이블되거나, 동작할 수 있거나, 동작하는 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 첨부된 청구범위에서의 참조는 그 장치, 시스템 또는 구성요소가 그와 같이 적응되거나, 배열되거나, 수행할 수 있거나, 구성되거나, 인에이블되거나, 동작할 수 있거나, 동작하는 한 특정 기능이 활성화되거나 턴-온되거나 또는 잠금해제(unlock)되든 되지 않든 그 장치, 시스템 또는 구성요소를 포함한다.
본 명세서에 인용된 모든 예들과 조건부 언어는 독자가 본 발명과 발명자가 기술을 발전시키는 데 기여한 개념을 이해하도록 돕는 교육적 목적을 위한 것이며, 특별히 언급된 예들 및 조건들에 제한되지 않는 것으로 해석된다. 본 발명의 실시 예들이 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경, 대체 및 개조가 이루어질 수 있음을 이해해야한다.

Claims (20)

  1. 전력 공급원에 의해 생성된 입력 전력 공급원 전압을 수신하기 위한 전력 공급원 입력, 부하에 대한 출력 전압을 생성하기 위한 출력, 및 상기 전력 공급원 입력과 상기 출력 사이에 결합된 전력 인덕터를 갖는 전력 컨버터; 및
    상기 전력 공급원 입력, 전력 인덕터, 및 상기 출력에 결합된 에너지 저장 소자를 포함하여:
    상기 전력 인덕터의 동작이 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 전달하는 것과 에너지를 상기 부하로 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되고;
    상기 에너지 저장 소자의 동작이 에너지를 상기 부하로 전달하는 것과 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 컨버터는 상기 전력 컨버터가 복수의 모드들로 동작하게 제어되도록 구성된 복수의 스위치들을 포함하는 스위치-모드 전력 공급원을 포함하며, 상기 복수의 모드는 적어도:
    상기 전력 컨버터가 상기 입력 전력 공급원 전압보다 큰 출력 전압을 생성하는 부스트 모드(boost mode); 및
    상기 전력 컨버터가 상기 입력 전력 공급원 전압보다 작은 출력 전압을 생성하는 벅 모드(buck mode)를 포함하는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부스트 모드에서 상기 전력 컨버터의 적어도 하나의 스위칭 사이클은 충전 단계 및 방전 단계를 포함하여:
    상기 충전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 전력 공급원 및 상기 에너지 저장 소자로부터 충전되게 하고;
    상기 방전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 부하로 방전되게 하는, 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 벅 모드에서 상기 전력 컨버터의 적어도 하나의 스위칭 사이클은 충전 단계 및 방전 단계를 포함하여:
    상기 충전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 전력 공급원으로부터 충전되게 하고;
    상기 방전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 부하 및 상기 에너지 저장 소자로 방전되게 하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자는 커패시터를 포함하는, 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전력 공급원은 제 1 전력 공급원 단자 및 제 2 전력 공급원 단자를 포함하고;
    상기 제 1 전력 공급원 단자는 상기 전력 컨버터의 전력 공급원 입력에 결합되고;
    상기 커패시터는 상기 전력 인덕터에 결합된 제 1 커패시터 단자 및 상기 제 2 전력 공급원 단자에 결합된 제 2 커패시터 단자를 갖는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 인덕터는 상기 전력 공급원 입력에 결합된 제 1 인덕터 단자 및 상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자에 결합된 제 2 인덕터 단자를 포함하며, 상기 장치는 상기 제 2 인덕터 단자와 상기 부하 사이에 결합된 제 1 스위치를 더 포함하여, 상기 제 1 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 에너지 저장 소자와 상기 전력 인덕터 중 적어도 하나로부터 상기 부하로 전달되거나 또는 에너지가 상기 부하로부터 상기 에너지 저장 소자와 상기 전력 인덕터 중 적어도 하나로 전달되게 하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자와 상기 제 1 전력 인덕터 단자 사이에 결합된 제 2 스위치를 더 포함하여, 상기 제 2 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 에너지 저장 소자로부터 상기 전력 인덕터로 전달되게 하는, 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자와 상기 부하 사이에 결합된 제 2 스위치를 더 포함하여, 상기 제 2 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 부하로부터 상기 에너지 저장 소자로 전달되게 하는, 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 동작은 에너지를 상기 부하로 전달하는 것, 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것, 및 에너지를 전달하지도 수신하지도 않는 것 사이에서 시간적으로 분리되는, 장치.
  11. 전력 공급원에 의해 생성된 입력 전력 공급원 전압을 수신하기 위한 전력 공급원 입력, 부하에 대한 출력 전압을 생성하기 위한 출력, 및 상기 전력 공급원 입력과 상기 출력 사이에 결합된 전력 인덕터를 갖고, 상기 전력 공급원 입력, 전력 인덕터, 및 상기 출력에 결합된 에너지 저장 소자를 더 갖는 전력 컨버터에서:
    상기 전력 인덕터가 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 전달하는 것과 에너지를 상기 부하로 전달하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계; 및
    상기 에너지 저장 소자가 에너지를 상기 부하로 전달하는 것과 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 컨버터는 복수의 스위치들을 포함하는 스위치-모드 전력 공급원을 포함하며, 상기 방법은 상기 전력 컨버터가 복수의 모드들로 동작하게 상기 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 모드는 적어도:
    상기 전력 컨버터가 상기 입력 전력 공급원 전압보다 큰 출력 전압을 생성하는 부스트 모드; 및
    상기 전력 컨버터가 상기 입력 전력 공급원 전압보다 작은 출력 전압을 생성하는 벅 모드를 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 부스트 모드에서 상기 전력 컨버터의 적어도 하나의 스위칭 사이클은 충전 단계 및 방전 단계를 포함하며, 상기 방법은:
    상기 충전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 전력 공급원 및 상기 에너지 저장 소자로부터 충전되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계; 및
    상기 방전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 부하로 방전되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 벅 모드에서 상기 전력 컨버터의 적어도 하나의 스위칭 사이클은 충전 단계 및 방전 단계를 포함하며, 상기 방법은:
    상기 충전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 전력 공급원으로부터 충전되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계; 및
    상기 방전 단계 동안, 상기 전력 인덕터가 상기 부하 및 상기 에너지 저장 소자로 방전되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자는 커패시터를 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력 공급원은 제 1 전력 공급원 단자 및 제 2 전력 공급원 단자를 포함하고;
    상기 제 1 전력 공급원 단자는 상기 전력 컨버터의 전력 공급원 입력에 결합되고;
    상기 커패시터는 상기 전력 인덕터에 결합된 제 1 커패시터 단자 및 상기 제 2 전력 공급원 단자에 결합된 제 2 커패시터 단자를 갖는, 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 인덕터는 상기 전력 공급원 입력에 결합된 제 1 인덕터 단자 및 상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자에 결합된 제 2 인덕터 단자를 포함하며, 상기 방법은 상기 제 2 인덕터 단자와 상기 부하 사이에 결합된 제 1 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하여, 상기 제 1 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 에너지 저장 소자와 상기 전력 인덕터 중 적어도 하나로부터 상기 부하로 전달되거나 또는 에너지가 상기 부하로부터 상기 에너지 저장 소자와 상기 전력 인덕터 중 적어도 하나로 전달되게 하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자와 상기 제 1 전력 인덕터 단자 사이에 결합된 제 2 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하여, 상기 제 2 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 에너지 저장 소자로부터 상기 전력 인덕터로 전달되게 하는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 제 1 저장 소자 단자와 상기 부하 사이에 결합된 제 2 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하여, 상기 제 2 스위치가 인에이블될 때 에너지가 상기 부하로부터 상기 에너지 저장 소자로 전달되게 하는, 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자의 동작이 에너지를 상기 부하로 전달하는 것, 상기 전력 공급원 및 상기 부하 중 하나 또는 모두로부터 에너지를 수신하는 것, 및 에너지를 전달하지도 수신하지도 않는 것 사이에서 시간적으로 분리되도록 상기 전력 컨버터를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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