KR20200052799A - 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200052799A
KR20200052799A KR1020190006922A KR20190006922A KR20200052799A KR 20200052799 A KR20200052799 A KR 20200052799A KR 1020190006922 A KR1020190006922 A KR 1020190006922A KR 20190006922 A KR20190006922 A KR 20190006922A KR 20200052799 A KR20200052799 A KR 20200052799A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
charging
charger
integrated circuit
input voltage
Prior art date
Application number
KR1020190006922A
Other languages
English (en)
Inventor
이성우
문상빈
오형석
허정욱
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US16/539,541 priority Critical patent/US11349317B2/en
Priority to CN201910822459.2A priority patent/CN111162576A/zh
Publication of KR20200052799A publication Critical patent/KR20200052799A/ko
Priority to US17/826,492 priority patent/US11664666B2/en
Priority to US18/199,053 priority patent/US12034321B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 개시의 기술적 사상에 따른 충전 집적 회로는 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리를 포함하는 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로로서, 제1 배터리와 제2 배터리 사이의 연결 노드에 연결되도록 구성되고 제1 충전 모드에서 입력 전압 단자로부터 수신한 입력 전압을 이용하여 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하는 제1 충전기, 입력 전압 단자와 배터리 장치의 고 전압 단자 사이에 연결되도록 구성되고 제2 충전 모드에서 입력 전압 단자로부터 수신한 입력 전압을 이용하여 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 배터리 장치를 직접 충전하는 제2 충전기, 그리고 배터리 장치에 전기적으로 연결되고 제1 및 제2 배터리들의 전압들을 밸런싱하도록 구성된 밸런싱 회로를 포함한다.

Description

배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치{Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the same}
본 개시의 기술적 사상은 충전기에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 복수의 배터리들을 포함하는 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
모바일 폰(mobile phone)과 같은 휴대용 전자 장치는 배터리를 포함한다. 5G 시대가 도래하며 모바일 폰에서 필요로 하는 전력(power)이 점점 커지고 있다. 현재 사용되고 있는 배터리 용량으로는 5G 모바일 폰의 사용시간이 줄어 들 수 밖에 없기 때문에 배터리 용량의 증가가 요구되고 있으며, 이에 따라 배터리에 대한 고속 충전에 대한 중요성도 커지고 있다.
본 개시의 기술적 사상은, 배터리 장치에 대한 고 전압 충전 및 저 전압 충전을 모두 지원할 수 있고 시스템 전원을 안정적으로 공급할 수 있는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 충전 집적 회로는 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리를 포함하는 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로로서, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드에 연결되도록 구성되고, 제1 충전 모드에서 입력 전압 단자로부터 수신한 입력 전압을 이용하여 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기, 상기 입력 전압 단자와 상기 배터리 장치의 고 전압 단자 사이에 연결되도록 구성되고, 제2 충전 모드에서 상기 입력 전압 단자로부터 수신한 상기 입력 전압을 이용하여 상기 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 상기 배터리 장치를 직접 충전하도록 구성된 제2 충전기, 및 상기 배터리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 배터리들의 전압들을 밸런싱하도록 구성된 밸런싱 회로를 포함한다.
본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 전자 장치는, 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리를 포함하는 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로, 및 상기 충전 집적 회로의 외부에 배치되고, 상기 제1 및 제2 배터리들 중 적어도 하나에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 감지 저항을 포함하고, 상기 충전 집적 회로는, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드에 연결되도록 구성되고, 제1 충전 모드에서 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기, 및 상기 배터리 장치에 전기적으로 연결되도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 배터리들의 전압들을 밸런싱하도록 구성된 밸런싱 회로를 포함한다.
본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 전자 장치는, 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드, 상기 제1 배터리와 연결된 고 전압 단자를 포함하는 배터리 장치, 및 상기 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로를 포함하고, 상기 충전 집적 회로는, 상기 연결 노드에 연결되고 제1 충전 모드에서 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기, 및 상기 고 전압 단자에 연결되고 제2 충전 모드에서 상기 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 상기 배터리 장치를 직접 충전하도록 구성된 제2 충전기를 포함한다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 충전 집적 회로는 서로 다른 충전 모드들에서 각각 활성화되는 제1 및 제2 충전기들을 포함함으로써, 배터리 장치에 대한 고 전압 충전 및 저 전압 충전을 모두 지원할 수 있다. 구체적으로, 고 전압 충전과 같은 고속 충전 시 다이렉트 충전기를 이용하여 배터리 장치를 충전함으로써 전자 장치의 발열을 줄일 수 있고, 배터리 장치에 대한 충전 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 저 전압 충전과 같은 일반 충전 시 스위칭 충전기 또는 리니어 충전기를 이용하여 배터리 장치를 충전함으로써 시스템 부하에 제공되는 시스템 전압을 안정적으로 공급할 수 있다. 나아가, 시스템 부하에 제공되는 배터리 전압을 기존과 동일하게 유지하면서 배터리의 유효(effective) 사용 용량을, 직렬로 연결된 배터리들의 용량의 합으로 할 수 있고, 이로써, 배터리 사용 시간을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 도 2에 예시된 제1 스위치를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로의 제1 충전 모드를 나타낸다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로의 제2 충전 모드를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로의 배터리 온리 모드를 나타낸다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로의 변형 예를 나타내는 블록도이다.
도 8 내지 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로들을 각각 예시적으로 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치들을 각각 나타낸다.
도 13 내지 도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 충전 집적 회로들을 각각 예시적으로 나타내는 회로도들이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전자 장치들을 각각 나타낸다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(10)를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(10)는 충전 집적 회로(Integrated Circuit, IC)(100)를 포함할 수 있고, 충전 집적 회로(100)는 "배터리 충전기"라고 지칭할 수 있다. 예를 들어, 충전 집적 회로(100)는 집적 회로 칩으로 구현될 수 있고, 인쇄회로기판 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 스마트 폰, 태블릿(tablet) PC(Personal Computer), 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱, 웨어러블(wearable) 장치, GPS(Global Positional system) 장치, 전자책 단말기, 디지털방송용 단말기, MP3 플레이어, 디지털 카메라 등과 같은 모바일 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 전기 자동차일 수도 있다.
또한, 전자 장치(10)는 배터리 장치(200)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 장치(200)는 전자 장치(10)에 내장될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 장치(200)는 전자 장치(10)에 착탈 가능할 수 있다. 배터리 장치(200)는 직렬 연결된 제1 배터리(BAT1) 및 제2 배터리(BAT2)를 포함할 수 있다. 배터리 장치(200)는 제1 배터리(BAT1)와 제2 배터리(BAT2) 사이의 연결 노드(ND)에 연결된 제1 단자(T1)를 더 포함할 수 있고, 이에 따라, 제1 단자(T1)를 "연결 단자" 또는 "연결 노드"라고 지칭할 수 있다. 이하에서는, 연결 노드와 연결 단자를 실질적으로 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, 배터리 장치(200)는 제1 배터리(BAT1)의 양의 단자에 연결된 제2 단자(T2)를 더 포함할 수 있고, 이에 따라, 제2 단자(T2)를 "고 전압 단자"라고 지칭할 수 있다. 나아가, 배터리 장치(200)는 제2 배터리(BAT2)의 음의 단자에 연결된 접지 단자를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 배터리 장치(200)는 직렬 연결된 세 개 이상의 복수의 배터리들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 배터리(BAT1)는 제1 배터리 셀이고, 제2 배터리(BAT2)는 제2 배터리 셀일 수 있고, 배터리 장치(200)는 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 멀티 셀 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리 장치(200)는 배터리 팩(pack)으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 배터리(BAT1)는 제1 배터리 팩이고, 제2 배터리(BAT2)는 제2 배터리 팩일 수 있고, 배터리 장치(200)는 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리 팩들을 포함하는 배터리 장치로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 배터리 팩들 중 적어도 하나는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 멀티 셀 배터리일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 배터리 팩들 중 적어도 하나는 하나의 배터리 셀을 포함하는 싱글 셀 배터리일 수 있다.
충전 집적 회로(100)는 제1 충전기(110), 제2 충전기(120) 및 밸런싱 회로(130)를 포함할 수 있고, 배터리 장치(200)를 충전할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 충전기(110), 제2 충전기(120) 및 밸런싱 회로(130)는 하나의 집적 회로로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 제1 충전기(110), 제2 충전기(120) 및 밸런싱 회로(130) 중 적어도 하나는 별개의 집적 회로들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 충전기들(110, 120)은 제1 집적 회로로 구현되고, 밸런싱 회로(130)는 제2 집적 회로로 구현될 수도 있다.
또한, 충전 집적 회로(100)는 입력 전압 단자(TIN), 제1 출력 단자(TOUT1) 및 제2 출력 단자(TOUT2)를 더 포함할 수 있다. 입력 전압 단자(TIN)는 입력 전압(CHGIN)을 수신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 입력 전압 단자(TIN)는 TA(Travel Adapter)의 출력 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. TA는 가정용 전원인 AC 110 ~ 220 V 또는 다른 전원 공급 수단(예를 들어, 컴퓨터)으로부터 공급되는 전원을 배터리 충전에 필요한 DC 전원으로 변환하여 전자 장치(10)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 입력 전압 단자(TIN)는 보조 배터리의 출력 단자에 전기적으로 연결될 수도 있다. 충전 집적 회로(100)는 TA 또는 보조 배터리로부터 수신한 DC 전원을 이용하여 배터리 장치(200)를 충전할 수 있다.
제1 충전기(110)는 입력 전압 단자(TIN)와 제1 출력 단자(TOUT1) 사이에 연결되며, 제1 출력 단자(TOUT1)는 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 충전기(120)는 입력 전압 단자(TIN)와 제2 출력 단자(TOUT2) 사이에 연결되며, 제2 출력 단자(TOUT2)는 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 입력 전압(CHGIN)이 수신되면, 제1 충전기(110)와 제2 충전기(120)는 선택적으로 동작할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 입력 전압(CHGIN)이 수신되면 제1 충전기(110)와 제2 충전기(120)는 동시에 동작할 수도 있다.
제1 충전기(110)는 입력 전압 단자(TIN)로부터 입력 전압(CHGIN)을 수신하고, 수신한 입력 전압(CHGIN)을 이용하여 제1 충전 전류(ICH1)를 생성할 수 있다. 제1 충전기(110)는 제1 출력 단자(TOUT1)를 통해, 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1)에 제1 충전 전류(ICH1)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 충전기(110)는 스위칭 충전기 또는 리니어 충전기일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 충전기(110)는 제1 충전 모드에서 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 충전 모드는 일반 충전 모드일 수 있다.
제2 충전기(120)는 입력 전압 단자(TIN)로부터 입력 전압(CHGIN)을 수신하고, 수신한 입력 전압(CHGIN)을 이용하여 제2 충전 전류(ICH2)를 생성할 수 있다. 제2 충전기(120)는 제2 출력 단자(TOUT2)를 통해, 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)에 제2 충전 전류(ICH2)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제2 충전기(120)는 다이렉트 충전기일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 충전기(120)는 제2 충전 모드에서 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제2 충전 모드는 고속 충전 모드일 수 있다. 이로써, 배터리 장치(200)는 제1 충전 모드에 비해, 제2 충전 모드에서 더욱 빠르게 충전될 수 있다.
밸런싱 회로(130)는 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 밸런싱 회로(130)는 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2) 중 과충전된 배터리의 에너지를 이용하여 부족 충전된 배터리를 충전할 수 있고, 이로써, 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2)의 전압들이 밸런싱될 수 있다. 구체적으로, 밸런싱 회로(130)는 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 밸런싱하도록 배터리 장치(200)에 밸런싱 전류(IBAL)를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리 장치(200)는 제3 단자(T3)를 더 포함할 수 있고, 밸런싱 회로(130)는 제3 단자(T3)를 통해 배터리 장치(200)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 단자(T3)는 연결 노드(ND)에 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 밸런싱 회로(130)는 충전 집적 회로(100) 외부에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 밸런싱 회로(130)와 배터리 장치(200)는 일체형으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 밸런싱 회로(130)는 배터리 장치(200)의 일부로 구현될 수 있고, 다시 말해, 밸런싱 회로(130)는 배터리 장치(200) 내부 구성요소로서 구현될 수 있다.
일부 실시예들에서, 배터리 장치(200)는 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 포함할 수 있고, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 배터리 팩들 중 적어도 하나는 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 제1 충전기(110)는 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 사이의 연결 노드에 연결될 수 있고, 제2 충전기(120)는 배터리 장치(200)의 고 전압 단자, 예를 들어, 제1 배터리 팩의 양의 단자에 연결될 수 있다. 이때, 밸런싱 회로(130)는 제1 배터리 팩의 전압과 제2 배터리 팩의 전압을 밸런싱할 수 있다.
일부 실시예들에서, 충전 집적 회로(100)는 전력 절감 조건 하에서도 적절하게 동작하도록 저전압 차단(under-voltage lockout, UVLO) 기능, 과전류 방지(over-current protection, OCP) 기능, 과전압 방지(over-voltage protection, OVP) 기능, 돌입 전류를 경감시키는 소프트-스타트(soft-start) 기능, 폴드백 전류 제한(foldback current limit) 기능, 단락 회로 보호를 위한 히컵 모드(Hiccup Mode) 기능, 과열 차단(over-temperature protection, OTP) 기능 등의 다양한 기능들 중 적어도 하나의 기능을 지원하는 회로 또는 블록을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(10A)를 예시적으로 나타낸다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(10A)는 충전 집적 회로(100A), 배터리 장치(200) 및 시스템 부하(System Load)(SL)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100A)는 도 1의 충전 집적 회로(100)의 일 예에 대응할 수 있다. 예를 들어, 시스템 부하(SL)는 전자 장치(10A)에 포함되는 칩들 또는 모듈들, 예를 들어, 모뎀, 어플리케이션 프로세서, 메모리, 디스플레이 등일 수 있다. 예를 들어, 시스템 부하(SL)는 전자 장치(10A)에 포함되는 동작 블록, 기능 블록 또는 IP 블록, 예를 들어, 어플리케이션 프로세서 내의 멀티미디어 블록, 메모리 컨트롤러 등일 수 있다. 시스템 부하(SL)는 소비 블록 또는 부하라고 지칭할 수도 있다.
충전 집적 회로(100A)는 스위칭 충전기(110A), 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130)를 포함할 수 있다. 스위칭 충전기(110A)는 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있고, 도 1의 제1 충전기(110)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 파워 스위치들로 구현될 수 있다. 그러나, 스위칭 충전기(110A)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 실시예들에 따라, 스위칭 충전기(110A)에 포함되는 스위치들 또는 인덕터들의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 스위칭 충전기(110A)는 시스템 부하(SL)에 연결된 제1 출력 노드(NOUT1)와 배터리 장치(200)에 연결된 제2 출력 노드(NOUT2)를 더 포함할 수 있고, 이에 따라, 스위칭 충전기(110A)를 "듀얼 출력 충전기"라고 지칭할 수 있다.
제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 입력 전압 단자(TIN)와 스위칭 노드(LX) 사이에서 직렬로 연결될 수 있고, 입력 전압(CHGIN)을 스위칭 노드(LX)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(SW1)는 제1 충전 모드에서 턴온될 수 있고, 이에 따라, 제1 스위치(SW1)를 "충전 스위치"라고 지칭할 수 있다. 제3 스위치(SW3)는 스위칭 노드(LX)와 접지 단자(GND) 사이에 연결될 수 있고, 접지 전압을 스위칭 노드(LX)에 제공할 수 있다. 인덕터(L)는 스위칭 노드(LX)와 제1 출력 노드(NOUT1) 사이에 연결될 수 있다. 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)은 서로 교번적으로 턴온될 수 있다.
제4 스위치(SW4)는 제1 출력 노드(NOUT1)와 제2 출력 노드(NOUT2) 사이에 연결될 수 있다. 제4 스위치(SW4)는 제1 출력 노드(NOUT1)를 통해 인덕터(L)로부터 전압을 제공받고, 제2 출력 노드(NOUT2)를 통해 상기 전압을 배터리 장치(200)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 제4 스위치(SW4)가 턴온되면, 제1 충전 전류(ICH1)는 제2 출력 노드(NOUT2)를 통해 배터리 장치(200)에 제공될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제4 스위치(SW4)가 턴온되면, 배터리 장치(200)로부터 배터리 전류가 시스템 부하(SL)에 제공될 수 있고, 배터리 전류는 제1 충전 전류(ICH1)의 역방향으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 제4 스위치(SW4)를 "배터리 스위치"라고 지칭할 수 있다.
제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)는 제어 로직에 의해 구동될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 7의 충전 집적 회로(100')에 포함된 제어 로직(140)으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 19의 IF-PMIC(500)에 포함된 제어 블록(160) 내에 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 21의 PMIC(300) 또는 어플리케이션 프로세서(400) 내에 구현될 수 있다.
다이렉트 충전기(120A)는 도 1의 제2 충전기(120)의 일 예일 수 있다. 다이렉트 충전기(120A)는 제2 충전 모드에서 활성화될 수 있고, 이에 따라, 제1 배터리(BAT1)의 양의 단자와 연결된 제2 단자(T2)에 제2 충전 전류(ICH2)를 제공함으로써 배터리 장치(200)를 직접 충전할 수 있다. 다이렉트 충전기(120A)는 배터리 장치(200)에 입력 전압(CHGIN)을 직접 연결하는 직접 충전 방식으로 배터리 장치(200)를 직접 충전할 수 있다. 이러한 직접 충전 방식의 충전 효율은 스위칭 충전기(110A)를 이용한 스위칭 충전 방식의 충전 효율보다 높을 수 있다.
밸런싱 회로(130)는 배터리 장치(200)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 및 접지 단자(GND)에 연결될 수 있다. 밸런싱 회로(130)는 밸런싱 전류(IBAL)를 제1 단자(T1)에 제공함으로써, 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 동일하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리(BAT1)의 전압이 제2 배터리(BAT2)의 전압보다 높은 경우, 밸런싱 전류(IBAL)는 도 2에 도시된 화살표 방향으로 흐를 수 있고, 이로써, 제1 배터리(BAT1)의 에너지가 제2 배터리(BAT2)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리(BAT1)의 전압이 제2 배터리(BAT2)의 전압보다 낮은 경우, 밸런싱 전류(IBAL)는 도 2에 도시된 화살표의 역방향으로 흐를 수 있고, 이로써, 제2 배터리(BAT2)의 에너지가 제1 배터리(BAT1)로 전달될 수 있다
도 3은 도 2에 예시된 제1 스위치(SW1)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 제1 스위치(SW1)는 트랜지스터(TR1)와 다이오드(D1)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR1)는 제어 신호(CTRL1)에 의해 구동되는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(TR1)는 입력 전압(CHGIN)을 수신하는 소스, 제어 신호(CTRL1)가 인가되는 게이트, 및 제2 스위치(SW2)와 연결되는 드레인을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 트랜지스터(TR1)는 PMOS 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 다이오드(D1)는 트랜지스터(TR1)의 기생 다이오드일 수 있고, 제1 스위치(SW1)가 턴오프되는 경우에도 다이오드(D1)에 의해 입력 전압 단자의 방향으로 의도하지 않은 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 도 2에 예시된 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 도 3에 예시된 제1 스위치(SW1)와 유사하게 구현될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100A)의 제1 충전 모드를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제1 충전 모드에서 스위칭 충전기(110A)는 활성화되고, 다이렉트 충전기(120A)는 비활성화될 수 있다. 제1 충전 모드에서 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 선택적으로 턴온될 수 있고, 이에 따라, 제1 충전 패쓰(CP1)가 생성될 수 있다. 제1 충전 패쓰(CP1)를 통해 제1 충전 전류(ICH1)는 배터리 장치(200)의 연결 노드, 즉, 제1 단자(T1)에 공급될 수 있다. 제1 충전 모드에서의 제1 충전 전력(PCH1)은 제1 충전 전류(ICH1)와 제2 배터리(BAT2)의 양단 전압(VBAT2)의 곱에 대응할 수 있다(즉, PCH1 = ICH1 * VBAT2). 제1 충전 전류(ICH1)를 이용하여 제2 배터리(BAT2)를 충전하고, 밸런싱 회로(130)는 밸런싱 전류(IBAL)를 이용하여 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2)의 전압들을 밸런싱할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 충전 모드는 일반 충전 모드일 수 있다. 예를 들어,, 제1 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)은 상대적으로 저전압일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)은 고전압일 수도 있다. 제1 충전 모드에서, 스위칭 충전기(110A)를 이용하여 배터리 장치(200)를 충전할 수 있다. 스위칭 충전기(110A)는 TA로부터 제공되는 입력 전압(CHGIN)의 변동에 관계없이 안정적으로 시스템 전압(VSYS)을 공급할 수 있으므로, TA의 변동에 따른 호환성 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 충전 전류가 큰 경우 스위칭 충전기(110A)에서 발생하는 손실로 인하여 발열 문제가 발생할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로의 제2 충전 모드를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제2 충전 모드에서 스위칭 충전기(110A)는 비활성화되고, 다이렉트 충전기(120A)는 활성화될 수 있다. 제2 충전 모드에서 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 턴오프될 수 있고, 이에 따라, 제2 충전 패쓰(CP2)가 생성될 수 있다. 제2 충전 패쓰(CP2)를 통해, 제2 충전 전류(ICH2)는 배터리 장치(200)의 고 전압 단자, 즉, 제2 단자(T2)에 공급될 수 있다. 제2 충전 모드에서의 제2 충전 전력(PCH2)은 제1 배터리(BAT1)의 전압(VBAT1)과 제2 배터리(BAT2)의 전압(VBAT2)의 합과 제2 충전 전류(ICH2)와 곱에 대응할 수 있다(즉, PCH2 =ICH2 * (VBAT1+VBAT2)). 제2 충전 전류(ICH2)를 이용하여 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2)을 충전하고, 밸런싱 회로(130)는 밸런싱 전류(IBAL)를 이용하여 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2)의 전압들을 밸런싱할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 충전 모드는 고속 충전 모드일 수 있다. 예를 들어, 제2 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)은 제1 충전 모드에 비해 고전압일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)은 제1 충전 모드에 비해 저전압일 수도 있다. 제2 충전 모드에서, 다이렉트 충전기(120A)를 이용하여 배터리 장치(200)를 고속으로 충전할 수 있다. 제2 충전 모드에서, 입력 전압(CHGIN)을 제어함으로써 다이렉트 충전기(120A)의 양단 전압 차이를 줄여줄 수 있다. 이로써, 전력 손실 및 발열을 감소시킬 수 있으므로, 다이렉트 충전기(120A)를 통해 배터리 장치(200)를 고속으로 충전하는 경우 충전 효율이 상대적으로 우수하다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예에서, 제2 충전 모드에서 스위칭 충전기(110A)와 다이렉트 충전기(120A)는 모두 활성화될 수도 있다. 이때, 배터리 장치(200)를 충전하는데 소요되는 시간을 더욱 감소할 수 있다. 또한, 일부 실시예예서, 제2 충전 모드에서 다이렉트 충전기(120A)는 배터리(200)를 충전하고, 스위칭 충전기(110A)는 시스템 부하(SL)에 시스템 전압(예를 들어, 도 13의 VSYS)을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 제1 스위치(SW1)를 턴온하고, 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)을 온/오프 제어하고, 제4 스위치(SW4)를 턴오프함으로써, 스위칭 충전기(110A)는 벅 모드(buck mode)로 시스템 부하(SL)에 시스템 전압(VSYS)을 공급할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 충전 모드에서 제4 스위치(SW4)는 턴온될 수 있고, 이에 따라, 배터리 장치(200)로부터 시스템 부하(SL)에 시스템 전압(예를 들어, 도 13의 VSYS)이 공급될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100A)의 배터리 온리 모드를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 배터리 온리 모드에서 스위칭 충전기(110A)와 다이렉트 충전기(120A)는 모두 비활성화될 수 있다. 배터리 온리 모드에서 제4 스위치(SW4)는 턴온될 수 있고, 이에 따라, 방전 패쓰(DP)가 생성될 수 있다. 배터리 온리 모드는 예를 들어, 입력 전압(CHGIN)이 인가되는 않는 경우와 같이 파워 소스가 연결되지 않은 경우일 수 있다. 배터리 온리 모드에서, 유효 배터리 용량은 제1 배터리(BAT1)와 제2 배터리(BAT2)의 합에 대응할 수 있다.
방전 패쓰(DP)를 통해 시스템 전류(ISYS)가 시스템 부하(SL)에 공급될 수 있다. 구체적으로, 제2 배터리(BAT2)의 전압, 즉, 배터리 전압으로부터 시스템 전류(ISYS)가 공급될 수 있고, 밸런싱 회로(130)는 제1 배터리(BAT1)로부터 제2 배터리(BAT2)을 충전할 수 있다. 이때, 시스템 전압(VSYS)은 제4 스위치(SW4)를 통해 시스템 부하(SL)에 전달되므로, 제2 배터리(BAT2)의 전압, 즉, 배터리 전압이 변동되더라도 시스템 전압(VSYS)은 안정적으로 시스템 부하(SL)에 전달될 수 있다. 한편, 배터리 장치(200)의 배터리 전압이 일정 전압 이하인 경우 제4 스위치(SW4)는 턴오프될 수 있고, 방전 패쓰(DP)는 끊어질 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예에서, 배터리 온리 모드에서, 제4 스위치(SW4)만 턴온되고, 밸런싱 회로(130)도 비활성화될 수도 있다. 구체적으로, 스위칭 충전기(110A)에 포함된 제4 스위치(SW4)만 턴온되고, 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130)는 모두 비활성화될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2) 중 제2 배터리(BAT2)에서만 시스템 전류(ISYS)가 공급될 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100')를 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 전자 장치(10')는 충전 집적 회로(100') 및 배터리 장치(200)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100')는 도 1의 충전 집적 회로(100)의 변형 예에 대응할 수 있고, 충전 집적 회로(100)에 비해 제어 로직(140)을 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에 적용될 수 있다. 제어 로직(140)은 제1 및 제2 충전기들(110, 120) 및 밸런싱 회로(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(140)은 제1 및 제2 충전 모드들 또는 배터리 모드에 따라, 제1 및 제2 충전기들(110, 120) 및 밸런싱 회로(130)에 포함된 스위치들을 구동할 수 있다. 또한, 제어 로직(140)은 입력 전압(CHGIN)의 전압 레벨을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어 로직(140)은 제2 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)의 전압 레벨이 제1 배터리(BAT1)의 양단 전압(VBAT1)보다 크도록 입력 전압(CHGIN)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(140)은 제2 충전 모드에서 입력 전압(CHGIN)의 전압 레벨이 제2 배터리(BAT2)의 양단 전압(VBAT2)보다 크도록 입력 전압(CHGIN)을 제어할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100B)를 예시적으로 나타낸다.
도 8을 참조하면, 충전 집적 회로(100B)는 스위칭 충전기(110B), 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100B)는 도 2에 예시된 충전 집적 회로(100A)의 변형 예에 대응하며, 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있다. 스위칭 충전기(110B)는 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3), 인덕터(L) 및 저항(R)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스위칭 충전기(110B)는 도 2의 스위칭 충전기(110A)에 포함된 제4 스위치(SW4) 대신 저항(R)을 포함할 수 있다. 이로써, 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)이 턴오프되더라도, 시스템 부하(SL)는 배터리 장치(200)로부터 시스템 전압(예를 들어, 도 13의 VSYS) 및 시스템 전류(예를 들어, 도 6의 ISYS)를 수신할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 스위칭 충전기(110B)는 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3) 및 인덕터(L)만을 포함하도록 구현될 수도 있다. 이때, 저항(R)은 충전 집적 회로(100B) 외부에 배치될 수 있고, 예를 들어, 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수도 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100C)를 예시적으로 나타낸다.
도 9를 참조하면, 충전 집적 회로(100C)는 스위칭 충전기(110C), 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100C)는 도 2에 예시된 충전 집적 회로(100A)의 변형 예에 대응하며, 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있다. 스위칭 충전기(110C)는 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭 충전기(110C)는 시스템 부하(SL) 및 배터리 장치(200)에 공통으로 연결된 제1 출력 노드(NOUT1)를 더 포함할 수 있고, 이에 따라, 스위칭 충전기(110C)를 "싱글 출력 충전기"라고 지칭할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100D)를 예시적으로 나타낸다.
도 10을 참조하면, 충전 집적 회로(100D)는 리니어 충전기(110D), 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100D)는 도 2에 예시된 충전 집적 회로(100A)의 변형 예에 대응하며, 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 충전 집적 회로(100D)는 충전 스위치(SWc)를 더 포함할 수 있다. 충전 스위치(SWc)가 턴온되면 리니어 충전기(110D)는 제1 출력 노드(NOUT1)를 통해, 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1)에 제1 충전 전류(ICH1)를 제공할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100E)를 예시적으로 나타낸다.
도 11을 참조하면, 전자 장치(10E)는 충전 집적 회로(100E) 및 배터리 장치(200A)를 포함할 수 있고, 배터리 장치(200A)는 직렬 연결된 제1 내지 제3 배터리들(BAT1, BAT2, BAT3)을 포함할 수 있다. 배터리 장치(200A)는 도 2에 예시된 배터리 장치(200)의 변형 예에 대응하며, 배터리 장치(200)에 비해 제3 배터리(BAT3)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 배터리 장치는 4개 이상의 배터리들을 포함하도록 구현될 수 있다. 제3 배터리(BAT3)의 양의 단자는 배터리 장치(200A)의 고 전압 단자에 해당하는 제2 단자(T2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
충전 집적 회로(100E)는 스위칭 충전기(110A), 다이렉트 충전기(120A) 및 밸런싱 회로(130')를 포함할 수 있다. 밸런싱 회로(130')는 배터리 장치(200A)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2), 접지 단자(GND), 및 제3 배터리(BAT3)와 제1 배터리(BAT1) 사이의 연결 노드(ND')에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로써, 밸런싱 회로(130')는 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2) 사이의 연결 노드(ND)에 제1 밸런싱 전류(IBAL1)를 제공하고, 제3 및 제1 배터리들(BAT3, BAT1) 사이의 연결 노드(ND')에 제2 밸런싱 전류(IBAL2)를 제공할 수 있다.
도 12a은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(20)를 나타낸다.
도 12a를 참조하면, 전자 장치(20)는 충전 집적 회로(100A), 배터리 장치(200), 시스템 부하(SL) 및 제1 감지 저항(Rsen1)을 포함할 수 있다. 제1 감지 저항(Rsen1)은 다이렉트 충전기(120A)와 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 감지 저항(Rsen1)은 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있고, 충전 집적 회로(100A)의 외부에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 일부 실시예에서, 제1 감지 저항(Rsen1)은 충전 집적 회로(100A) 내에 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 감지 저항(Rsen1)에 흐르는 전류를 감지함으로써 제1 배터리(BAT1)에 흐르는 제1 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 제1 감지 저항(Rsen1)에 연결될 수 있고, 이로써, 제1 배터리(BAT1)에 흐르는 제1 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 전자 장치(20)는 제1 배터리 전류를 기초로 충전 집적 회로(100A)의 동작을 제어할 수 있다.
도 12b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(20')를 나타낸다.
도 12b를 참조하면, 전자 장치(20')는 충전 집적 회로(100A), 배터리 장치(200), 시스템 부하(SL) 및 제2 감지 저항(Rsen2)을 포함할 수 있다. 제2 감지 저항(Rsen2)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 감지 저항(Rsen2)은 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있고, 충전 집적 회로(100A)의 외부에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 일부 실시예에서, 제2 감지 저항(Rsen2)은 충전 집적 회로(100A) 내에 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 감지 저항(Rsen2)에 흐르는 전류를 감지함으로써 제2 배터리(BAT2)에 흐르는 제2 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 제2 감지 저항(Rsen2)에 연결될 수 있고, 이로써, 제2 배터리(BAT2)에 흐르는 제2 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 전자 장치(20')는 제2 배터리 전류를 기초로 충전 집적 회로(100A)의 동작을 제어할 수 있다.
도 12c는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(20")를 나타낸다.
도 12c를 참조하면, 전자 장치(20")는 충전 집적 회로(100A), 배터리 장치(200), 시스템 부하(SL), 및 제1 및 제2 감지 저항들(Rsen1, Rsen2)을 포함할 수 있다. 제1 감지 저항(Rsen1)은 다이렉트 충전기(120A)와 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2) 사이에 연결될 수 있다. 제2 감지 저항(Rsen2)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 감지 저항들(Rsen1, Rsen2)은 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있고, 충전 집적 회로(100A)의 외부에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 일부 실시예에서, 제1 및 제2 감지 저항들(Rsen1, Rsen2) 중 적어도 하나는 충전 집적 회로(100A) 내에 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 감지 저항(Rsen1)에 흐르는 전류를 감지함으로써 제1 배터리(BAT1)에 흐르는 제1 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 제1 감지 저항(Rsen1)에 연결될 수 있고, 이로써, 제1 배터리(BAT1)에 흐르는 제1 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제2 감지 저항(Rsen2)에 흐르는 전류를 감지함으로써 제2 배터리(BAT2)에 흐르는 제2 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 제2 감지 저항(Rsen2)에 연결될 수 있고, 이로써, 제2 배터리(BAT2)에 흐르는 제2 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 전자 장치(20")는 제1 및 제2 배터리 전류들을 기초로 충전 집적 회로(100A)의 동작을 제어할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100a)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 13을 참조하면, 충전 집적 회로(100a)는 스위칭 충전기(110a), 다이렉트 충전기(120a) 및 밸런싱 회로(130a)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 충전 집적 회로(100a)는 감지 저항(Rsen)을 더 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 감지 저항(Rsen)의 배치는 변경될 수 있다. 스위칭 충전기(110a)는 제1 내지 제4 트랜지스터들(Q11 내지 Q14) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있고, 도 2의 스위칭 충전기(110A)의 일 구현 예에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 트랜지스터들(Q11 내지 Q14)은 도 3의 제1 스위치(SW1)와 유사하게 구현될 수 있다. 제1 충전 모드에서 제1 트랜지스터(Q11)는 턴온될 수 있고, 제2 및 제3 트랜지스터들(Q12, Q13)은 교번적으로 턴온될 수 있다. 제4 트랜지스터(Q14)는 제1 충전 모드 및 배터리 온리 모드에서 턴온될 수 있다.
다이렉트 충전기(120a)는 제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22)을 포함할 수 있고, 도 2의 다이렉트 충전기(120A)의 일 구현 예에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22)은 도 3의 제1 스위치(SW1)와 유사하게 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 다이렉트 충전기(120a)는 3개 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 다이렉트 충전기(120a)는 제2 트랜지스터(Q22)만 포함할 수도 있다.
제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22)은 서로 직렬 연결될 수 있고, 제1 트랜지스터(Q21)의 일단은 입력 전압 단자(TIN)에 연결되고, 제1 트랜지스터(Q21)의 타단은 제2 트랜지스터(Q22)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(Q22)의 일단은 제1 트랜지스터(Q21)에 연결되고, 제2 트랜지스터(Q22)의 타단은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)에 연결될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22)은 입력 전압(CHGIN)을 배터리 장치(200)의 고 전압 단자, 즉, 제2 단자(T2)에 제공할 수 있다.
밸런싱 회로(130a)는 제1 내지 제4 트랜지스터들(Q31 내지 Q34), 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 밸런싱 회로(130a)는 제2 커패시터(C2)를 포함하지 않을 수도 있다. 제1 내지 제4 트랜지스터들(Q31 내지 Q34)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제1 및 제2 트랜지스터들(Q31, Q32) 사이의 제1 노드(ND1)와, 제3 및 제4 트랜지스터들(Q33, Q34) 사이의 제2 노드(ND2) 사이에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1)와 접지 단자(GND) 사이에 연결될 수 있다. 이하에서는, 밸런싱 회로(130a)의 밸런싱 동작에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
예를 들어, 제1 배터리(BAT1)의 전압(VBAT1)이 제2 배터리(BAT2)의 전압(VBAT2)보다 높은 경우, 제1 및 제3 트랜지스터들(Q31, Q33)이 턴온되고 제2 및 제4 트랜지스터들(Q32, Q34)는 턴오프될 수 있고, 이로써, 제1 배터리(BAT1)의 전압(VBAT1)으로부터 제1 커패시터(C1)가 충전될 수 있다. 이어서, 제1 및 제3 트랜지스터들(Q31, Q33)이 턴오프되고 제2 및 제4 트랜지스터들(Q32, Q34)는 턴온되면, 제1 커패시터(C1)에 충전된 전하는 제2 배터리(BAT2)에 전달될 수 있다.
예를 들어, 제2 배터리(BAT2)의 전압(VBAT2)이 제1 배터리(BAT1)의 전압(VBAT1)보다 높은 경우, 제2 및 제4 트랜지스터들(Q32, Q34)는 턴온되고 제1 및 제3 트랜지스터들(Q31, Q33)은 턴오프될 수 있고, 이로써, 제2 배터리(BAT2)의 전압(VBAT2)으로부터 제1 커패시터(C1)가 충전될 수 있다. 이어서, 제2 및 제4 트랜지스터들(Q32, Q34)는 턴오프되고 제1 및 제3 트랜지스터들(Q31, Q33)이 턴온되면, 제1 커패시터(C1)에 충전된 전하는 제1 배터리(BAT1)에 전달될 수 있다.
제1 내지 제4 트랜지스터들(Q11 내지 Q14), 제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22), 및 제1 내지 제4 트랜지스터들(Q31 내지 Q34)은 제어 로직에 의해 구동될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 7의 충전 집적 회로(100')에 포함된 제어 로직(140)으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 19의 IF-PMIC(500)에 포함된 제어 블록(160) 내에 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 로직은 도 21의 PMIC(300) 또는 어플리케이션 프로세서(400) 내에 구현될 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100b)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 14를 참조하면, 충전 집적 회로(100b)는 도 13의 충전 집적 회로(100a)의 변형 예에 대응할 수 있다. 충전 집적 회로(100b)는 밸런싱 회로(130b)를 포함할 수 있고, 밸런싱 회로(130b)는 도 13의 밸런싱 회로(130a)에 비해 제5 내지 제8 트랜지스터들(Q35 내지 Q38), 및 제3 및 제4 커패시터들(C3, C4)을 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 밸런싱 회로(130b)는 제2 커패시터(C2) 또는 제4 커패시터(C4)를 포함하지 않을 수도 있다. 제5 내지 제8 트랜지스터들(Q35 내지 Q38)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제3 커패시터(C3)는 제5 및 제6 트랜지스터들(Q35, Q36) 사이의 제3 노드(ND3)와, 제7 및 제8 트랜지스터들(Q37, Q38) 사이의 제4 노드(ND4) 사이에 연결될 수 있다. 제4 커패시터(C4)는 배터리 장치(200)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 사이에 연결될 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100c)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 15를 참조하면, 충전 집적 회로(100c)는 도 13의 충전 집적 회로(100a)의 변형 예에 대응할 수 있다. 충전 집적 회로(100c)는 밸런싱 회로(130c)를 포함할 수 있고, 밸런싱 회로(130c)는 제1 및 제2 트랜지스터들(Q41, Q42), 제1 인덕터(L1) 및 제2 및 제4 커패시터들(C2, C4)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 트랜지스터들(Q41, Q42)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)는 제1 트랜지스터(Q41)와 제2 트랜지스터(Q42) 사이의 제1 노드(ND1)와 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1) 사이에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 제1 단자(T1)와 접지 단자(GND) 사이에 연결되고, 제4 커패시터(C4)는 제2 단자(T2)와 제1 단자(T1) 사이에 연결될 수 있다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 집적 회로(100d)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 16을 참조하면, 충전 집적 회로(100d)는 도 15의 충전 집적 회로(100c)의 변형 예에 대응할 수 있다. 충전 집적 회로(100c)는 밸런싱 회로(130d)를 포함할 수 있고, 밸런싱 회로(130d)는 도 15의 밸런싱 회로(130c)에 비해 제3 및 제4 트랜지스터들(Q43, Q44), 및 제2 인덕터(L2)를 더 포함할 수 있다. 제3 및 제4 트랜지스터들(Q43, Q44)은 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)와 접지 단자(GND) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제2 인덕터(L2)는 제3 및 제4 트랜지스터들(Q43, Q44) 사이의 제1 노드(ND2)와 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1) 사이에 연결될 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(30)를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 전자 장치(30)는 충전 집적 회로(100F), 무선 전력 수신기(150), 배터리 장치(200) 및 시스템 부하(SL)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100F)는 도 2의 충전 집적 회로(100A)의 변형 예에 대응하며, 충전 집적 회로(100A)에 비해 제5 및 제6 스위치들(SW5, SW6)을 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 충전 집적 회로(100F)는 충전 집적 회로(100A)에 비해 제5 및 제6 스위치들(SW5, SW6) 중 하나만 더 포함할 수도 있다. 또한, 충전 집적 회로(100F)는 TA와 전기적으로 연결되는 제1 입력 전압 단자(TIN1) 및 무선 전류 수신기(150)와 전기적으로 연결되는 제2 입력 전압 단자(TIN2)를 포함할 수 있다.
충전 집적 회로(100F)는 유선 충전 모드 및 무선 충전 모드를 지원할 수 있다. 유선 충전 모드에서, 제5 및 제6 스위치들(SW5, SW6)은 턴오프될 수 있고, 충전 집적 회로(100F)는 제1 입력 전압 단자(TIN1)를 통해 TA의 출력 단자로부터 입력 전압(CHGIN)을 수신할 수 있다. 유선 충전 모드 중 제1 충전 모드에서, 스위칭 충전기(110F)는 활성화될 수 있고, 제1 충전 전류(ICH1)를 배터리 장치(200)의 제1 단자(T1)에 제공할 수 있다. 유선 충전 모드 중 제2 충전 모드에서, 다이렉트 충전기(120A)는 활성화될 수 있고, 제2 충전 전류(ICH2)를 배터리 장치(200)의 제2 단자(T2)에 제공할 수 있다.
무선 충전 모드에서, 제1 스위치(SW1)는 턴오프되고 다이렉트 충전기(120A)는 비활성화될 수 있고, 제5 및 제6 스위치들(SW5, SW6)은 턴온될 수 있다. 이로써, 충전 집적 회로(100F)는 제2 입력 전압 단자(TIN2)를 통해 무선 전력 수신기(150)로부터 무선 전력(WCIN)을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(150)는 무선 충전 방식에 따라 전력을 발생할 수 있고, 무선 충전 방식은 자기 유도, 자기 공명, 전자기 유도, 비방사형 무선 충전(WiTricity) 등 다양한 무선 충전 방식 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(150)는 무선 정류기(rectifier)로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 무선 전력 수신기(150)는 무선 충전 및 MST(Magnetic Secure Transmission) 겸용 유닛으로 구현될 수 있다. 이때, 충전 집적 회로(100F)는 MST 모드를 더 지원할 수 있다. MST는 신용카드 정보를 담은 전자 장치(30)를 신용카드 결제 단말기(예를 들어, POS 단말기)에 직접 또는 간접적으로 접촉하는 경우에 신용카드 결제 단말기가 전자 장치(30)에 내장된 신용카드 정보를 자동으로 로드하여 결제를 진행하는 기술이다. MST 기술에 의해, 신용카드 정보는 자기 신호를 통해 신용카드 결제 단말기에 전달된다. MST 모드에서, 제1 스위치(SW1)는 턴오프되고 다이렉트 충전기(120A)는 비활성화될 수 있고, 충전 집적 회로(100F)는 무선 전력 수신기(150)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 18a는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(40)를 나타낸다.
도 18a를 참조하면, 전자 장치(40)는 충전 집적 회로(100A) 및 시스템 로드(SL)를 포함할 수 있고, 전자 장치(40)에는 배터리 장치(200B)가 장착될 수 있다. 배터리 장치(200B)는 도 2의 배터리 장치(200)의 변형 예에 대응할 수 있고, 배터리 장치(200)에 비해 제3 감지 저항(Rsen3)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 배터리 장치(200B)는 제2 단자(T2)에 연결된 제1 배터리(BAT1), 제1 배터리(BAT1)와 제1 단자(T1) 사이의 제3 감지 저항(Rsen3), 및 제1 단자(T1)와 접지 단자(GND) 사이의 제2 배터리(BAT2)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 제3 감지 저항(Rsen3)은 제2 단자(T2)와 제1 배터리(BAT1) 사이에 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 배터리 장치(200B)는 제1 배터리(BAT1)와 제3 감지 저항(Rsen3) 사이의 노드에 연결된 감지 단자를 더 포함할 수 있다. 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 상기 감지 단자 및 제1 단자(T1)에 연결될 수 있고, 이로써, 제1 배터리(BAT1)에 흐르는 제1 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 전자 장치(40)는 제1 배터리 전류를 기초로 충전 집적 회로(100A)의 동작을 제어할 수 있다.
도 18b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(40')를 나타낸다.
도 18b를 참조하면, 전자 장치(40')에는 배터리 장치(200C)가 장착될 수 있다. 배터리 장치(200C)는 도 2의 배터리 장치(200)의 변형 예에 대응할 수 있고, 배터리 장치(200)에 비해 제4 감지 저항(Rsen4)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 배터리 장치(200C)는 제2 단자(T2)와 제1 단자(T1) 사이에 연결된 제1 배터리(BAT1), 제1 단자(T1)와 제2 배터리(BAT2) 사이의 제4 감지 저항(Rsen4), 및 제4 감지 저항(Rsen4)과 접지 단자(GND) 사이의 제2 배터리(BAT2)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 제4 감지 저항(Rsen4)은 제2 배터리(BAT2)와 접지 단자(GND) 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서, 배터리 장치는 도 18a의 제3 감지 저항(Rsen3) 및 도 18b의 제4 감지 저항(Rsen4)을 모두 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 배터리 장치(200C)는 제4 감지 저항(Rsen4)과 제2 배터리(BAT2) 사이의 노드에 연결된 감지 단자를 더 포함할 수 있다. 퓨얼 게이지(예를 들어, 도 19의 170)는 제1 단자(T1) 및 상기 감지 단자에 연결될 수 있고, 이로써, 제2 배터리(BAT2)에 흐르는 제2 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 전자 장치(40')는 제2 배터리 전류를 기초로 충전 집적 회로(100A)의 동작을 제어할 수 있다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(50)를 나타내는 블록도이다.
도 19를 참조하면, 전자 장치(50)는 IF-PMIC(Interface-Power Management Integrated Circuit)(500)를 포함할 수 있고, 전자 장치(50)에는 배터리 장치(200)가 장착될 수 있다. IF-PMIC(500)는 충전 집적 회로(100), 무선 전력 수신기(150), 제어 블록(160) 및 퓨얼 게이지(170)를 포함할 수 있다. IF-PMIC(500)는 LED 드라이버, USB 타입-C 블록 등을 더 포함할 수 있다.
무선 전력 수신기(150)는 무선 충전 및 MST 겸용 유닛으로 구현될 수 있다. 제어 블록(160)은 제1 및 제2 충전기들(110, 120) 및 밸런싱 회로(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(160)은 제1 및 제2 충전 모드들 또는 배터리 모드에 따라, 제1 및 제2 충전기들(110, 120) 및 밸런싱 회로(130)에 포함된 스위치들을 구동할 수 있다. 또한, 제어 블록(160)은 입력 전압(CHGIN)의 전압 레벨을 제어할 수도 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제어 블록(160)의 기능은 MCU(Micro Controller Unit)에서 수행될 수 있고, MCU는 IF-PMIC(500) 외부에 배치될 수도 있다.
퓨얼 게이지(170)는 배터리 장치(200)의 잔량, 전압, 전류 또는 온도 등을 모니터링할 수 있고, "배터리 게이지"라고 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 퓨얼 게이지(170)는 배터리 장치(200)에 포함된 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2) 중 적어도 하나에 연결된 적어도 하나의 감지 저항과 연결될 수 있고, 이로써, 제1 및 제2 배터리들(BAT1, BAT2) 중 적어도 하나에 흐르는 배터리 전류를 모니터링할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 퓨얼 게이지(170)는 IF-PMIC(500) 외부에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 퓨얼 게이지(170)는 배터리 장치(200)에 포함될 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(60)를 나타내는 블록도이다.
도 20을 참조하면, 전자 장치(60)는 충전 집적 회로(610) 및 배터리 장치(610)를 포함할 수 있다. 전자 장치(60)는 도 1의 전자 장치(10)의 변형 예에 대응하며, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 배터리 장치(620)는 직렬 연결된 제1 배터리(BAT1) 및 제2 배터리(BAT2)를 포함할 수 있다. 배터리 장치(620)는 제1 배터리(BAT1)와 제2 배터리(BAT2) 사이의 연결 노드(ND)에 연결된 제1 단자(T1)를 더 포함할 수 있다.
충전 집적 회로(610)는 충전기(611) 및 밸런싱 회로(612)를 포함할 수 있다. 또한, 충전 집적 회로(610)는 입력 전압 단자(TIN) 및 출력 단자(TOUT)를 더 포함할 수 있다. 입력 전압 단자(TIN)는 입력 전압(CHGIN)을 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 충전기(611)는 입력 전압 단자(TIN)와 출력 단자(TOUT) 사이에 연결되며, 출력 단자(TOUT)는 배터리 장치(620)의 제1 단자(T1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 충전기(611)는 입력 전압 단자(TIN)로부터 입력 전압(CHGIN)을 수신하고, 수신한 입력 전압(CHGIN)을 이용하여 충전 전류(ICH)를 생성할 수 있다. 충전기(611)는 출력 단자(TOUT)를 통해, 배터리 장치(620)의 제1 단자(T1)에 충전 전류(ICH)를 제공할 수 있다.
밸런싱 회로(612)는 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 밸런싱 회로(612)는 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 밸런싱하도록 배터리 장치(620)에 밸런싱 전류(IBAL)를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리 장치(620)는 제3 단자(T3)를 더 포함할 수 있고, 밸런싱 회로(612)는 제3 단자(T3)를 통해 배터리 장치(620)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 단자(T3)는 연결 노드(ND)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 21을 참조하면, 충전 제어 방법은 예를 들어, 도 1의 충전 집적 회로(100)에서 시계열적으로 수행되는 단계들을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 20을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
단계 S110에서, 입력 전압을 수신한다. 예를 들어, 충전 집적 회로(100)는 입력 전압 단자(TIN)을 통해 입력 전압(CHGIN)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 TA와 연결될 수 있고, 이로써, 단계 S110이 수행될 수 있다.
단계 S120에서, 제1 충전 모드인지 판단한다. 예를 들어, 제1 충전 모드는 일반 충전 모드일 수 있다. 예를 들어, 제1 충전 모드에서 입력 전압 단자(TIN)를 통해 수신되는 입력 전압(CHGIN)은 저 전압일 수 있다. 예를 들어, 충전 집적 회로(100) 내의 제어 로직, IF-PMIC 내의 제어 블록, PMIC 내의 제어 블록, MCU 또는 어플리케이션 프로세서는 제1 충전 모드인지 판단할 수 있다. 판단 결과, 제1 충전 모드인 경우 단계 S130을 수행하고, 제1 충전 모드가 아닌 경우 S160을 수행한다.
단계 S130에서, 충전 집적 회로(100)는 제1 충전기(110)를 활성화한다. 예를 들어, 스위칭 충전기(도 2의 110A)에 포함되는 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 턴온될 수 있다. 단계 S140에서, 제1 충전기(110)는 배터리 장치(200)에 포함된 제1 배터리(BAT1)와 제2 배터리(BAT2) 사이의 연결 노드(T1)에 제1 충전 전류(ICH1)를 제공한다. 단계 S150에서, 밸런싱 회로(130)는 제1 배터리(BAT1)의 전압과 제2 배터리(BAT2)의 전압을 밸런싱한다.
단계 S160에서, 제2 충전 모드로 판단하고, 충전 집적 회로(100)는 제2 충전기(120)를 활성화한다. 예를 들어, 제2 충전 모드는 고속 충전 모드일 수 있다. 예를 들어, 제2 충전 모드에서 입력 전압 단자(TIN)를 통해 수신되는 입력 전압(CHGIN)은 고 전압일 수 있고, 입력 전압(CHGIN)의 전압 레벨은 조정 가능하다. 예를 들어, 다이렉트 충전기(도 13의 120a)에 포함된 제1 및 제2 트랜지스터들(Q21, Q22)은 턴온될 수 있다. 단계 S170에서, 제2 충전기(120)는 배터리 장치(200)의 고 전압 단자(T2)에 제2 충전 전류(ICH2)를 제공한다.
단계 S180에서, 배터리 장치(200)의 충전이 완료되었는지 판단한다. 판단 결과, 배터리 장치(200)가 완충된 경우 단계 S190을 수행하고, 그렇지 않으면 단계 S120을 수행할 수 있다. 단계 S190에서, 충전 집적 회로(100)는 배터리 온리 모드 또는 벅 모드로 동작한다. 예를 들어, 배터리 온리 모드인 경우, 배터리 장치(200)로부터 시스템 전류(ISYS)를 시스템 부하(SL)에 제공한다. 예를 들어, 벅 모드인 경우, 제1 충전기(110)를 통해 입력 전압(CHGIN)으로부터 시스템 전류(ISYS)를 시스템 부하(SL)에 제공한다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)를 나타내는 블록도이다.
도 22를 참조하면, 전자 장치(1000)는 충전 집적 회로(100), 배터리 장치(200), PMIC(300) 및 어플리케이션 프로세서(400)를 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)는 외부로부터 전력을 공급받고, 배터리 장치(200)를 충전하기 위한 충전 집적 회로(100)를 포함할 수 있다. 충전 집적 회로(100)는 도 1 내지 도 21에 예시된 다양한 실시예들에 따라 구현될 수 있다.
PMIC(300)는 배터리 전압을 수신하고, 어플리케이션 프로세서(400)의 구동에 필요한 전력을 관리할 수 있다. 또한, PMIC(300)는 전자 장치(1000)의 내부 컴포넌트들에 필요한 전압들을 발생하거나 관리하도록 구현될 수 있다. 실시예들에 따라, 전자 장치(1000)는 PMIC(300)를 포함하는 복수의 PMIC들을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, PMIC(300)는 배터리 장치(200)로부터 배터리 전압을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, PMIC(300)는 충전 집적 회로(100)를 통해 시스템 전압을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, PMIC(300)는 입력 전압(CHGIN)을 직접 수신할 수도 있다.
어플리케이션 프로세서(400)는 전자 장치(1000)를 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 어플리케이션 프로세서(400)는 충전 집적 회로(100)를 제어할 수 있고, 예를 들어, 충전 집적 회로(100)를 제1 충전 모드, 제2 충전 모드, 또는 배터리 온리 모드로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(1000)가 TA와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(400)는 TA와 통신하여 TA로부터 출력되는 입력 전압(CHGIN)을 조정할 수도 있다. 일 실시예에서, 어플리케이션 프로세서(400)는 하나 이상의 IP(Intellectual Property)를 포함하는 시스템 온 칩(System-on-chip)으로 구현될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리를 포함하는 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로로서,
    상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드에 연결되도록 구성되고, 제1 충전 모드에서 입력 전압 단자로부터 수신한 입력 전압을 이용하여 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기;
    상기 입력 전압 단자와 상기 배터리 장치의 고 전압 단자 사이에 연결되도록 구성되고, 제2 충전 모드에서 상기 입력 전압 단자로부터 수신한 상기 입력 전압을 이용하여 상기 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 상기 배터리 장치를 직접 충전하도록 구성된 제2 충전기; 및
    상기 배터리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 배터리들의 전압들을 밸런싱하도록 구성된 밸런싱 회로를 포함하는 충전 집적 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리는 제1 배터리 셀이고, 상기 제2 배터리는 제2 배터리 셀이며, 상기 배터리 장치는 멀티 셀 배터리인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리는 제1 배터리 팩이고, 상기 제2 배터리는 제2 배터리 팩인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리 팩들 중 적어도 하나는, 복수의 배터리 셀들을 포함하는 멀티 셀 배터리인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리 팩들 중 적어도 하나는, 하나의 배터리 셀을 포함하는 싱글 셀 배터리인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충전 모드는 일반 충전 모드에 대응하고, 상기 제2 충전기는 상기 제1 충전 모드에서 비활성화되며,
    상기 제2 충전 모드는 고속 충전 모드에 대응하고, 상기 제1 충전기는 상기 제2 충전 모드에서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충전기는 스위칭(switching) 충전기인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 충전기는,
    상기 입력 전압 단자와 접지 단자 사이에 직렬 연결된 제1, 제2 및 제3 스위치들;
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이의 스위칭 노드와 제1 출력 노드 사이에 연결된 인덕터; 및
    상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 연결된 제4 스위치를 포함하고,
    상기 제1 출력 노드는 시스템 부하에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 출력 노드는 상기 연결 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 충전기는,
    상기 입력 전압 단자와 접지 단자 사이에 직렬 연결된 제1, 제2 및 제3 스위치들;
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이의 스위칭 노드와 제1 출력 노드 사이에 연결된 인덕터; 및
    상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 연결된 저항을 포함하고,
    상기 제1 출력 노드는 시스템 부하에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 출력 노드는 상기 연결 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 충전기는,
    상기 입력 전압 단자와 접지 단자 사이에 직렬 연결된 제1, 제2 및 제3 스위치들; 및
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치 사이의 스위칭 노드와 제1 출력 노드 사이에 연결된 인덕터를 포함하고,
    상기 제1 출력 노드는 시스템 부하 및 상기 연결 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충전기는 리니어(linear) 충전기인 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 충전기는 다이렉트 충전기이고,
    상기 다이렉트 충전기는, 상기 입력 전압 단자와 상기 고 전압 단자 사이에 연결된 적어도 하나의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리들 중 적어도 하나에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 감지 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지 저항은,
    상기 제2 충전기와 상기 제1 배터리 사이에 연결된 제1 감지 저항; 및
    상기 제2 배터리와 접지 단자 사이에 연결된 제2 감지 저항 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 장치는 상기 제1 및 제2 배터리들과 직렬 연결된 제3 배터리를 더 포함하고, 상기 배터리 장치의 상기 고 전압 단자는 상기 제3 배터리와 연결되는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 충전기들, 상기 밸런싱 회로 및 상기 입력 전압 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 로직을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충전기에 무선 전력을 전달하는 무선 전력 수신기를 더 포함하고,
    상기 제1 충전기는, 상기 입력 전압 단자와 연결된 제1 입력 노드 및 상기 무선 전력 수신기와 연결된 제2 입력 노드를 포함하고,
    상기 제1 충전기는, 상기 제1 충전 모드에서 상기 제1 입력 노드를 통해 상기 입력 전압을 수신하고, 무선 충전 모드에서 상기 제2 입력 노드를 통해 상기 무선 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 충전 집적 회로.
  18. 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리를 포함하는 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로; 및
    상기 충전 집적 회로의 외부에 배치되고, 상기 제1 및 제2 배터리들 중 적어도 하나에 직렬로 연결되는 적어도 하나의 감지 저항을 포함하고,
    상기 충전 집적 회로는,
    상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드에 연결되도록 구성되고, 제1 충전 모드에서 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기; 및
    상기 배터리 장치에 전기적으로 연결되도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 배터리들의 전압들을 밸런싱하도록 구성된 밸런싱 회로를 포함하는 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 충전 집적 회로는,
    상기 입력 전압 단자와 상기 배터리 장치의 고 전압 단자 사이에 연결되고, 제2 충전 모드에서 상기 입력 전압 단자로부터 수신한 상기 입력 전압을 이용하여 상기 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 상기 배터리 장치를 직접 충전하도록 구성된 제2 충전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  20. 직렬 연결된 제1 배터리와 제2 배터리, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리 사이의 연결 노드, 상기 제1 배터리와 연결된 고 전압 단자를 포함하는 배터리 장치; 및
    상기 배터리 장치를 충전하기 위한 충전 집적 회로를 포함하고,
    상기 충전 집적 회로는,
    상기 연결 노드에 연결되고, 제1 충전 모드에서 상기 연결 노드에 제1 충전 전류를 제공하도록 구성된 제1 충전기; 및
    상기 고 전압 단자에 연결되고, 제2 충전 모드에서 상기 고 전압 단자에 제2 충전 전류를 제공함으로써 상기 배터리 장치를 직접 충전하도록 구성된 제2 충전기를 포함하는 전자 장치.
KR1020190006922A 2018-11-07 2019-01-18 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 KR20200052799A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/539,541 US11349317B2 (en) 2018-11-07 2019-08-13 Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the charger integrated circuit
CN201910822459.2A CN111162576A (zh) 2018-11-07 2019-09-02 充电器集成电路和包括充电器集成电路的电子装置
US17/826,492 US11664666B2 (en) 2018-11-07 2022-05-27 Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the charger integrated circuit
US18/199,053 US12034321B2 (en) 2018-11-07 2023-05-18 Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the charger integrated circuit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180136156 2018-11-07
KR1020180136156 2018-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200052799A true KR20200052799A (ko) 2020-05-15

Family

ID=70679208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190006922A KR20200052799A (ko) 2018-11-07 2019-01-18 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200052799A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022186576A1 (ko) * 2021-03-04 2022-09-09 삼성전자 주식회사 배터리를 고속 충전하는 전자 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022186576A1 (ko) * 2021-03-04 2022-09-09 삼성전자 주식회사 배터리를 고속 충전하는 전자 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12034321B2 (en) Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the charger integrated circuit
US11575267B2 (en) Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including same
US20120139479A1 (en) Charge control system of battery pack
GB2479812A (en) PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode.
US20210242771A1 (en) Multi-mode dc-to-dc power converter
KR20130098680A (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 내부 전원 생성 회로
US20220140621A1 (en) Charging integrated circuit for charging battery device and electronic device including the same
CN102055221A (zh) 电池组
US20210376643A1 (en) Adaptive Power Systems and Techniques
KR20150024796A (ko) 배터리 관리 시스템 및 방법
US20220294236A1 (en) Battery system and operating method of electronic device including the same
US20220014188A1 (en) Semiconductor integrated circuit
US6828759B1 (en) Circuit for regulating current to multiple batteries in a battery charger
KR20200052799A (ko) 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
CN116667473B (zh) 一种控制电路、电路控制方法和电子设备
CN117134440B (zh) 电池保护电路、电池保护板及电子设备
US6969997B2 (en) Power source test instrument
US20230142751A1 (en) Charger integrated circuit for charging series battery device and electronic device including same
JP2003079058A (ja) 電池パック
KR20230067442A (ko) 직렬 배터리 장치를 충전하는 충전 집적 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
US20230059963A1 (en) Buck converter including a bootstrap capacitor and an operating method thereof
US20240283274A1 (en) Charging integrated circuits
US20230420969A1 (en) Current consumption control device and battery management device comprising same
TWI836705B (zh) 電源系統
CN102204061B (zh) 通信装置及内置该通信装置的电池组

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal