KR20200003528A - 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기 - Google Patents

Abstract

회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기가 개시된다.
본 발명의 일실시예에 따른 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력증폭기는 신호 전송 장치로부터 신호가 수신되면, 상기 수신 신호의 신호 전력을 센싱(sensing)하여 상기 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 전력 보정을 위한 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 기준 전력에 대한 전력 보정을 수행하는 전력 보정부, 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도와 외부 온도를 센싱하는 온도 센싱부 및 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라, 상기 기준 전력의 크기 값을 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기{POWER AMPLIFIER THAT CAN GUARANTEE CIRCUIT OPERATION STABILITY}

본 발명의 실시예들은 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기에 대한 기술과 관련된다.

전력증폭기는 신호 전송 장치로부터 수신된 신호의 전력을 증폭하여 신호 수신 장치로 전송하는데 사용되는 기기로, 이동통신 환경에서는 중계기나 단말기에 탑재되고 있다.

중계기에 탑재되는 전력증폭기는 기지국으로부터 전송되는 신호의 전력을 증폭한 후 이를 단말기로 전송하는 역할을 수행하며, 단말기에 탑재되는 전력증폭기는 단말기에서 발생하는 신호의 전력을 증폭하여 기지국으로 전송하는 역할을 수행한다.

일반적으로 전력증폭기는 전력을 증폭하는 과정에서 기기의 전원을 많이 사용한다는 점에서 증폭 효율을 증가시키기 위한 노력이 수행되고 있다.

특히, 휴대용 단말기의 경우, 신호 전송 과정에서 전력증폭으로 인해 한정된 배터리 자원이 사용된다는 점에서 전력증폭기의 효율을 증대시키기 위한 노력이 필요하다.

전력증폭기에 신호가 수신되는 경우, 수신신호의 전력을 센싱하여 해당 전력이 기준 전력보다 낮은 경우, 수신신호의 전력을 보정함으로써, 효율을 증대시키는 기법을 도입할 수 있다.

다만, 수신신호에 대한 전력 센싱 값은 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도나 외부 온도에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 IC의 내부 온도나 외부 온도의 변화에 따라, 상기 수신 신호에 대한 전력 값 보정이 적절하게 수행될 수 있도록 지원하는 기법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명에 따른 전력증폭기는 수신 신호의 전력에 대한 센싱(sensing) 값이 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도나 외부 온도에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 IC의 내부 온도나 외부 온도의 변화에 따라, 상기 전력 값 보정에 사용되는 기준 전력을 적절하게 조정함으로써, 신호 전력에 대한 전력 값 보정이 적절하게 수행될 수 있도록 지원하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력증폭기는 신호 전송 장치로부터 신호가 수신되면, 상기 수신 신호의 신호 전력을 센싱(sensing)하여 상기 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 전력 보정을 위한 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 기준 전력에 대한 전력 보정을 수행하는 전력 보정부, 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도와 외부 온도를 센싱하는 온도 센싱부 및 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라, 상기 기준 전력의 크기 값을 조정하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 전력증폭기는 수신 신호의 전력에 대한 센싱(sensing) 값이 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도나 외부 온도에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 IC의 내부 온도나 외부 온도의 변화에 따라, 상기 전력 값 보정에 사용되는 기준 전력을 적절하게 조정함으로써, 신호 전력에 대한 전력 값 보정이 적절하게 수행될 수 있도록 지원할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기(110)는 전력보정부(111), 온도 센싱(sensing)부(112) 및 제어부(113)를 포함한다.

전력보정부(111)는 신호 전송 장치(130)로부터 신호가 수신되면, 상기 수신 신호의 신호 전력을 센싱(sensing)하여 상기 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 전력 보정을 위한 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 기준 전력에 대한 전력 보정을 수행한다.

이때, 전력보정부(111)는 상기 신호 전력을 센싱할 때, 센싱 회로의 특성상 전력증폭기(110)를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도와 외부 온도에 따라 상기 신호 전력에 대한 센싱 값이 달라질 수 있다.

예컨대, 전력보정부(111)는 상기 IC의 내부 온도 또는 외부 온도가 높아질수록 상기 신호 전력이 낮은 전력으로 센싱되는 특성을 가질 수 있다.

이 경우, 전력보정부(111)는 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 신호 전력에 대한 전력 보정을 수행하는데, 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도가 변화되는 경우에도 상기 기준 전력을 항상 동일한 값으로 유지하게 되면, 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라 상기 신호 전력의 센싱 값이 달라질 수 있다는 점에서, 정확한 전력 보정이 수행되지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기(110)는 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라 전력보정부(111)에서 센싱되는 신호 전력의 센싱 값이 달라질 수 있다는 점을 고려하여 상기 기준 전력 값을 적절하게 조정할 수 있도록 하기 위한 구성으로 온도 센싱부(112)와 제어부(113)를 포함할 수 있다.

우선, 온도 센싱부(112)는 전력증폭기(110)를 구성하는 IC의 내부 온도와 외부 온도를 센싱한다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 센싱부(112)는 내부 온도 센싱부(114)와 외부 온도 센싱부(115)를 포함할 수 있다.

내부 온도 센싱부(114)는 상기 IC의 내부에 배치된, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반의 온도 센서의 제1 출력 전압을 측정하고, 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된(predetermined) 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 제1 출력 전압에 따른 상기 IC의 내부 온도를 연산한다.

관련하여, 상기 CMOS 기반의 온도 센서는 CMOS 소자와 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor: BJT) 소자를 이용하여 회로를 구성할 수 있고, 온도에 따라 출력 전압이 달라지는 상기 BJT 소자의 특성을 이용하여 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하도록 구성될 수 있다.

이에 따라, 내부 온도 센싱부(114)는 상기 IC의 내부에 배치된 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 제1 출력 전압을 측정한 후 상기 CMOS 기반의 온도 센서에 대해 설정되어 있는 온도 변화에 따른 선정된 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 제1 출력 전압에 대응되는 상기 IC의 내부 온도를 연산할 수 있다.

외부 온도 센싱부(115)는 상기 IC의 외부에 배치된, 온도가 증가할수록 저항 값이 감소하는 특성을 갖는 부특성 서미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)의 제2 출력 전압을 측정하고, 상기 부특성 서미스터의 온도 변화에 따른 선정된 저항 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 제2 출력 전압에 따른 상기 IC의 외부 온도를 연산한다.

관련하여, 외부 온도 센싱부(115)는 상기 IC의 외부에 배치된 상기 부특성 서미스터의 제2 출력 전압을 측정한 후 상기 제2 출력 전압에 기초한 상기 부특성 서미스터의 내부 저항 값을 연산하고, 상기 부특성 서미스터에 대해 설정되어 있는 온도 변화에 따른 선정된 저항 값 변화 특성을 참조하여 상기 연산된 내부 저항 값에 대응되는 상기 IC의 외부 온도를 연산할 수 있다.

이렇게, 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도에 대한 센싱이 완료되면, 제어부(113)는 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라, 상기 기준 전력의 크기 값을 조정한다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(113)는 테이블 유지부(116), 온도 값 선택부(127), 전력 값 선택부(118) 및 피드백부(119)를 포함할 수 있다.

테이블 유지부(116)는 복수의 선정된 온도 범위들과 상기 복수의 선정된 온도 범위들 각각에 대응되는 상기 기준 전력에 대한 서로 다른 전력 값이 저장되어 있는 테이블을 유지한다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전력 보정부(111)는 상기 IC의 내부 온도 또는 외부 온도가 높아질수록 상기 신호 전력이 낮은 전력으로 센싱되는 특성을 가지고 있을 수 있다.

이때, 상기 테이블에는 상기 복수의 선정된 온도 범위들이 높은 온도 값의 범위를 가질수록 상기 기준 전력으로 낮은 전력 값이 대응되어 저장되어 있을 수 있다.

예컨대, 상기 테이블에는 "60도 이하"에 대한 온도 범위에 대해 "2W"라고 하는 기준 전력이 대응되어 저장되어 있을 수 있고, "60도 초과, 100도 이하"라는 온도 범위에 대해 "1.5W"라고 하는 기준 전력이 대응되어 저장되어 있을 수 있으며, "100도 초과, 150도 이하"라는 온도 범위에 대해 "1W"라고 하는 기준 전력이 대응되어 저장되어 있을 수 있다.

이러한, 상기 테이블 상에 저장되는 정보들은 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도에 대한 다양한 변화 조건을 설정해 두고, 해당 변화 조건 하에서 전력 보정부(111)에서 센싱되는 신호 전력의 센싱 값들을 확인하는 과정을 여러 번 수행하는 실험을 통해서 정해질 수 있다.

온도 값 선택부(117)는 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도를 비교하여 더 높은 온도 값을 갖는 온도 값을 선택한다.

그리고, 전력 값 선택부(118)는 상기 테이블을 참조하여 상기 복수의 선정된 온도 범위들 중 상기 선택된 온도 값이 속하는 온도 범위에 대응되어 저장되어 있는 전압 값을 선택한다.

그리고 나서, 피드백부(119)는 상기 선택된 전력 값을 상기 기준 전력으로 결정하여 전력 보정부(111)에 대해 상기 결정된 기준 전력을 피드백한다.

예컨대, 온도 값 선택부(117)는 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도를 비교한 결과, 상기 IC의 내부 온도가 외부 온도보다 높은 것으로 판단된 경우, 상기 IC의 내부 온도에 대한 온도 값을 선택할 수 있다.

그리고, 전력 값 선택부(118)는 상기 테이블을 참조하여 상기 복수의 선정된 온도 범위들 중 상기 선택된 IC의 내부 온도의 온도 값이 속하는 온도 범위에 대응되어 저장되어 있는 전력 값을 선택할 수 있다.

만약, 상기 IC의 내부 온도가 120도이고, 상기 테이블 상에서 상기 120도라는 온도 값이 속하는 온도 범위인 "100도 초과, 150도 이하"라는 온도 범위에 대응되어 저장되어 있는 기준 전력 값이 "1W"인 경우, 전력 값 선택부(118)는 상기 "1W"라는 전력 값을 선택할 수 있다.

그리고 나서, 피드백부(119)는 상기 선택된 전력 값인 "1W"를 상기 기준 전력으로 결정하여 전력 보정부(111)에 대해 상기 결정된 기준 전력을 피드백할 수 있다.

이를 통해, 전력 보정부(111)는 상기 신호 전력에 대한 센싱 값과 상기 피드백된 기준 전력을 비교하여 상기 센싱된 신호 전력에 대한 전력 보정을 수행함으로써, 상기 IC의 내부 온도 또는 외부 온도가 변화되더라도, 상황에 따라 적절한 전력 보정을 수행할 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(113)는 온도 값 선택부(117)에서 선택된 온도 값이 선정된 임계 온도 값을 초과하는지 여부를 판단하는 임계 판단부(120)를 더 포함할 수 있다.

이때, 피드백부(119)는 상기 선택된 온도 값이 상기 선정된 임계 온도 값을 초과하는 것으로 판단된 경우, 전력 보정부(111)의 동작 중지를 제어하는 제어신호를 발생시켜 전력 보정부(111)로 피드백할 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기(110)는 상기 IC의 내부 온도 또는 외부 온도가 소정의 임계 온도 값을 초과할 정도로 높아질 경우, 전력 보정부(111)의 동작 자체를 중지시킴으로써, 과열에 따른 오동작 방지와 상기 IC에 대한 보호를 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

단계(S210)에서는 신호 전송 장치로부터 신호가 수신되면, 상기 수신 신호의 신호 전력을 센싱(sensing)하여 상기 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 전력 보정을 위한 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 기준 전력에 대한 전력 보정을 수행한다.

단계(S220)에서는 상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도와 외부 온도를 센싱한다.

단계(S230)에서는 상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라, 상기 기준 전력의 크기 값을 조정한다.

이상, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 동작 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 전력증폭기의 동작 방법은 도 1을 이용하여 설명한 전력증폭기(110)의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110: 전력증폭기
111: 전력 보정부 112: 온도 센싱(sensing)부
113: 제어부 114: 내부 온도 센싱부
115: 외부 온도 센싱부 116: 테이블 유지부
117: 온도 값 선택부 118: 전력 값 선택부
119: 피드백부 120: 임계 판단부
130: 신호 전송 장치

Claims (5)

1. 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력증폭기에 있어서,
   신호 전송 장치로부터 신호가 수신되면, 상기 수신 신호의 신호 전력을 센싱(sensing)하여 상기 센싱된 신호 전력과 기준 전력을 비교하고, 상기 센싱된 신호 전력이 상기 기준 전력보다 낮은 구간에 대해 전력 보정을 위한 펄스 신호를 발생시켜 상기 센싱된 기준 전력에 대한 전력 보정을 수행하는 전력 보정부;
   상기 전력증폭기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부 온도와 외부 온도를 센싱하는 온도 센싱부; 및
   상기 IC의 내부 온도와 외부 온도의 변화에 따라, 상기 기준 전력의 크기 값을 조정하는 제어부
   를 포함하는 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 센싱부는
   상기 IC의 내부에 배치된, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반의 온도 센서의 제1 출력 전압을 측정하고, 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된(predetermined) 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 제1 출력 전압에 따른 상기 IC의 내부 온도를 연산하는 내부 온도 센싱부; 및
   상기 IC의 외부에 배치된, 온도가 증가할수록 저항 값이 감소하는 특성을 갖는 부특성 서미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)의 제2 출력 전압을 측정하고, 상기 부특성 서미스터의 온도 변화에 따른 선정된 저항 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 제2 출력 전압에 따른 상기 IC의 외부 온도를 연산하는 외부 온도 센싱부
   를 포함하는 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   복수의 선정된 온도 범위들과 상기 복수의 선정된 온도 범위들 각각에 대응되는 상기 기준 전력에 대한 서로 다른 전력 값이 저장되어 있는 테이블을 유지하는 테이블 유지부;
   상기 IC의 내부 온도와 외부 온도를 비교하여 더 높은 온도 값을 갖는 온도 값을 선택하는 온도 값 선택부;
   상기 테이블을 참조하여 상기 복수의 선정된 온도 범위들 중 상기 선택된 온도 값이 속하는 온도 범위에 대응되어 저장되어 있는 전력 값을 선택하는 전력 값 선택부; 및
   상기 선택된 전력 값을 상기 기준 전력으로 결정하여 상기 전력 보정부에 대해 상기 결정된 기준 전력을 피드백하는 피드백부
   를 포함하는 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전력 보정부는
   상기 IC의 내부 온도 또는 외부 온도가 높아질수록 상기 수신 신호의 신호 전력이 낮은 값으로 센싱되는 특성을 가지고 있고,
   상기 테이블에는
   상기 복수의 선정된 온도 범위들이 높은 온도 값의 범위를 가질수록 상기 기준 전력으로 낮은 전력 값이 대응되어 저장되어 있는 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 선택된 온도 값이 선정된 임계 온도 값을 초과하는지 여부를 판단하는 임계 판단부
   를 더 포함하고,
   상기 피드백부는
   상기 선택된 온도 값이 상기 선정된 임계 온도 값을 초과하는 것으로 판단된 경우, 상기 전력 보정부의 동작 중지를 제어하는 제어신호를 발생시켜 상기 전력 보정부로 피드백하는 회로 동작 안정성을 보장할 수 있는 전력 증폭기.

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