KR20200114745A - 전력증폭기 소손 방지를 위한 전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

전력증폭기 소손 방지를 위한 전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 송신 신호를 증폭하도록 구성되는 PA(power amplifier), 상기 PA에서 출력되는 신호의 경로를 설정하도록 구성되는 스위치, 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부 및 상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 스위치보다 상기 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로를 포함하고, 상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다. 이 외 하나 또는 그 이상의 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

전력증폭기 소손 방지를 위한 전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전자 장치 {VOLTAGE PROTECTION CIRCUIT TO PREVENT POWER AMPLIFIER BURNOUT AND ELECTONIC DEVICE INCLUDING IT}
본 발명의 다양한 실시 예들은 전력 증폭기 소손 방지를 위한 전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
스마트 폰이 점점 발달하면서 다양한 모듈과 기능의 지원이 요구되고 있다. 5G(5th generation) 용 스마트 폰의 경우 대용량 파일 다운로드, 멀티 윈도우, 대화면, 듀얼 스피커, 또는 멀티 카메라와 같은 모듈 및 기능이 추가되면서 배터리는 더 많은 허용 전류를 제공할 필요가 있게 되었다. 예컨대, 현재 스마트 폰의 최대 허용 전류는 4A정도로 충분할 수 있으나 5G용 스마트 폰의 경우 6A로 최대 허용 전류가 늘어날 수 있다.
이처럼 최대 허용 전류가 커지면 배터리의 내부 저항, PMIC(power management integrated circuit), PCB(printed circuit board)에 의한 저항에 의한 전압 강하가 발생할 수 있고, 이는 스마트 폰의 RFFE(radio frequency front module)에 있는 PA(power amplifier)의 불안정한 전원 공급을 야기할 수 있다. 불안정한 전원 공급은 결과적으로 PA의 소손(burnout)을 야기할 수 있다.
배터리가 제공하는 전류가 순간적으로 또는 일시적으로 증가할 때, 내부적인 저항에 의하여 전압 강하가 발생할 수 있으며, 이는 PMIC로부터 안정적인 전압을 공급받는 다른 모듈들은 정상 동작하는 반면, 배터리로부터 전원을 직접 공급받는 PA(power amplifier)와 스위치는 순간적 또는 일시적으로 오프(off) 상태가 될 수 있고, PA와 스위치가 오프 상태로 갈 때 또는 반대로 오프에서 온(ON) 상태로 갈 때, 순서가 적절하지 못하면 PA의 소손 가능성이 있다.
본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 배터리가 제공하는 전압 범위가 정상 동작을 벗어날 때, 스위치가 오프되기 전에 PA를 먼저 오프 시키는 회로를 도입하여, 배터리 전압의 전압 강하로 인한 소손 가능성을 개선시킬 수 있는 전압 보호 회로 및 이를 사용하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 송신 신호를 증폭하도록 구성되는 PA(power amplifier), 상기 PA에서 출력되는 신호의 경로를 설정하도록 구성되는 스위치, 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부 및 상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 스위치보다 상기 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로를 포함하고, 상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 복수의 안테나, 송신 신호 빔 형성을 위하여 송신 신호의 위상을 변환하는 제1 복수의 위상 변환기 및 송신 신호를 증폭하는 복수의 PA(power amplifier), 수신 신호를 증폭하는 LNA(low noise amplifier) 및 수신 신호의 위상을 변환하는 제2 복수의 위상 변환기, 상기 복수의 PA 또는 상기 복수의 LNA를 선택적으로 상기 복수의 안테나와 연결시키는 복수의 스위치, 상기 복수의 스위치를 제어하는 신호를 버퍼링하고, 상기 복수의 스위치로 전달하는 버퍼, 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부 및 상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 복수의 스위치보다 상기 복수의 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로를 포함하고, 상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 복수의 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전압 보호 회로는, 전압이 동작 전압 이하로 강하 시에 스위치보다 PA(power amplifier)를 먼저 오프(off)시킴으로써 PA의 소손을 방지할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에서의 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 통신 모듈의 구성 예들이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 통신 모듈의 일부로서 PA(power amplifier) 또는 DA(driver amplifier)에 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 제어부를 포함하는 RF-FEM(radio frequency-frontend module) 구성 예들이다.
도 4는 일 실시 예들에 따른 전자 장치에서 배터리 전원이 사용되는 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 순간적인 전류 증가로 인한 전압 강하의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 전압 강하에 따른 PA 및 스위치의 온, 오프 변경 순서에 따른 소손 가능성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치의 통신 모듈의 일부로서 PA 또는 DA에 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 제어부 및 전압 보호 회로를 포함하는 RF-FEM의 구성 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전압 보호 회로(239c)의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 PA 입력단의 종단 회로의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 과전압 영역, 저전압 영역 및 히스테리시스의 예를 도시한 도면이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 다수의 PA/DA를 포함하는 RF-FEM에서의 전압 보호 회로(239c) 및 바이어스 제어부(239a)의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전압 보호 회로를 포함하는 5G mmWave 빔 포밍을 지원하는 RF-FEM의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 전압 보호 회로를 포함하는 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM의 구성 예이다.
도 14는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 전압 보호 회로를 포함하는 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM의 구성 예이다.
이하 하나 또는 그 이상의 실시 예들이 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명된다.
도 1은 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참고하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 장치들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 1을 참고하여 설명한 전자 장치(101)의 구조에서, 통신 모듈(190)은 통신을 수행하기 위한 다양한 하드웨어 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(190)은 이하 도 2a 내지 도 2d와 같은 구성요소(component)들을 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 통신 모듈의 구성 예들이다.
도 2a를 참고하면, 통신 모듈(190)은 CP(communication processor)(210), 트랜시버(transceiver, TRCV)(220), RF-FEM(radio frequency-front end module)(230), 및/또는 제어 회로(240)를 포함할 수 있다.
CP(210)는 통신을 위한 제어 및 디지털 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, CP(210)는 트랜시버(220) 및/또는 RF-FEM(230)의 동작 또는 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, CP(210)는 트랜시버(220), RF-FEM(230) 및/또는 트랜시버(220) 또는 RF-FEM(230)에 포함된 구성요소의 동작 또는 상태를 결정하고, 동작 또는 상태를 제어하기 위한 명령어를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라, CP(210)는 통신 규격에서 정의하는 계층들 내의 동작들을 수행하기 위한 프로토콜 스택(protocol stack)을 포함할 수 있다. 예를 들어, CP(210)는 규격에서 정의하는 형식에 따라 메시지를 생성 및 해석할 수 있고, 이에 기반하여 네트워크와 상호 작용할 수 있다. 일 실시 예에 따라, CP(210)는 디지털/기저대역 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, CP(210)는 채널 인코딩/디코딩 및 변조/복조를 수행할 수 있다.
트랜시버(220)는 신호를 송신 또는 수신하기 위한 처리를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 트랜시버(220)는 신호의 주파수 대역 변환 및/또는 증폭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 트랜시버(220)는 아날로그/IF(intermediate) 또는 RF 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 트랜시버(220)는 DAC(digital to analog coveter)/ADC(analog to digital converter), 믹서(mixer) 및/또는 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다.
RF-FEM(230)은 RF 신호를 처리할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RF-FEM(230)은 PA(power amplifier)(231), 매칭 회로(matching circuit)(232), LNA(low noise amplifier)(233), 바이패스(bypass) 스위치(234), 송수신 스위치(235), 필터(236), 가변 저항(237), 커플러(238) 및/또는 제어부(239)를 포함할 수 있다. PA(231)는 트랜시버(220)로부터 제공되는 RF 신호를 증폭할 수 있다. 매칭 회로(232)는 부하 임피던스(load impedance)를 형성할 수 있다. LNA(233)는 수신 신호를 증폭하고, 바이패스 스위치(234)는 LNA(233)를 사용하지 아니하는 수신 경로를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 송수신 스위치(235)는 신호 송신 시 PA(231)를 포함하는 경로를 필터(236)와 연결하고, 신호 수신 시 LNA(233)를 포함하는 경로를 필터(236)와 연결할 수 있다. 필터(236)는 통신에 사용되는 신호의 주파수 대역에 따라 신호를 필터링할 수 있다. 가변 저항(237)은 커플러(238)의 동작을 위해 필요한 저항 값을 제공하고, 커플러(238)는 송신 신호를 커플링할 수 있다. 제어부(239)는 RF-FEM(230)에 포함되는 적어도 하나의 구성요소를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제어부(239)는 PA(231)의 바이어스(bias) 전류를 제어하는 바이어스 제어부(239a) 및/또는 RF-FEM(230)에 포함되는 적어도 하나의 구성요소와의 신호 교환을 위한 MIPI(mobile industry processor interface)(239b)를 포함할 수 있다.
제어 회로(240)는 RF-FEM(230)에 포함되는 적어도 하나의 구성요소를 제어할 수 있다. 제어 회로(240)는 CP(210)의 결정에 응하여 RF-FEM(230)에 포함되는 적어도 하나의 구성요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(240)는 접속된 네트워크 또는 사용되는 전력 모드에 기반하여 PA(231), 매칭 회로(232) 또는 필터(236) 중 적어도 하나의 상태를 조절(tune)하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(240)는 RF-FEM(230)이 전자 장치(101)에 설치되어 운용되는 동안의 RF-FEM(230)의 성능 또는 특성(예: 선형성 또는 효율)을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(240)는 커플러(238)에 의해 커플링된 신호를 이용하여 RF-FEM(230)의 성능 또는 특성을 측정할 수 있다. 제어 회로(240)는 '제어 블록', '센싱 회로', '센싱 및 제어 블록', '센싱 및 제어 회로' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 2a의 예에서, 제어 회로(240)는 CP(210), 트랜시버(220), 또는 RF-FEM(230)과 별도의 구성요소로서 설명되었다. 다른 실시 예들에 따라, 제어 회로(240)는 CP(210), 트랜시버(220) 또는 RF-FEM(230) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(240)는 도 2b와 같이 CP(210)에 포함되거나, 도 2c와 같이 트랜시버(220)에 포함되거나, 또는 도 2d와 같이 RF-FEM(230)의 제어부(239)에 포함될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d의 예들에서, RF-FEM(230)은 송신 신호를 증폭하기 위한 PA(231)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, RF-FEM(230)는 적어도 하나의 다른 증폭기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, RF-FEM(230)은 프리-드라이버(pre-driver) 증폭기 및/또는 드라이버 증폭기(driver amplifier; DA)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 프리-드라이버 증폭기 및 드라이버 증폭기의 사이 또는 드라이버 증폭기 및 PA(231) 사이에 중간(inter-stage) 매칭 회로가 더 포함될 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, RF-FEM(230)은 입력 매칭 회로를 더 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에 예시된 구조에 따라, 매칭 회로(예: 입력 매칭 회로, 중간 매칭 회로 또는 매칭 회로(232)) 및/또는 필터(예: 필터(246))를 제어함으로써, RF-FEM(230)의 특성(예: 선형성 또는 효율)이 조절되거나, 또는 송신 신호의 전력 크기가 조절될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 통신 모듈의 구성 예들이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 통신 모듈의 일부로서 PA(231) 또는 DA에 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 제어부(239a)를 포함하는 RF-FEM 구성 예들이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 PA 또는 DA의 구조는 일 실시 예로 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, PA(231) 및/또는 DA는 제어부(239) 내의 바이어스 제어부(239a)에 의해 바이어스 전류가 제공되면 PA(231) 및/또는 DA 내부의 트랜지스터들이 온이 되어, 입력 신호(RFin)가 매칭 회로(232)를 거쳐 출력 신호(RFout)로 출력된다. 반면에, 바이어스 제어부(239a)에 의해 바이어스 전류가 제공되지 않으면, PA(231) 및/또는 DA 내부의 트랜지스터들이 오프가 되고 따라서 입력 신호(RFin)가 출력 신호(RFout)로 전달되지 아니한다.
도 3c는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 통신 모듈의 스위치(235)와 관련된 일부 구성 예들이다.
도 3c에 도시된 스위치(235) 관련 구성은 일 실시 예로 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 2a 내지 2d에 도시된 스위치(235)는 신호 송신 시 PA(231)를 포함하는 경로를 필터(236)와 연결하고, 신호 수신 시 LNA(233)를 포함하는 경로를 필터(236)와 연결할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 스위치(235)는 경로 연결을 위하여 버퍼(310)를 거쳐서 오는 스위치를 온/오프 하는 제어 신호(320)에 의하여 제어될 수 있다. 버퍼(310)의 구동 전압(VDD_SW)은 배터리 전압(Vbat)이 레귤레이터(regulator) 거쳐서 적용될 수 있다. 레귤레이터를 사용하는 이유는 버퍼의 구동 전압(예: 1.8V)와 배터리 전압(예: 3.7V)이 서로 상이할 수 있기 때문이다. 일 실시 예로, 배터리 전압(Vbat)이 레귤레이터의 구동 전압 범위보다 높거나 낮으면 레귤레이터가 버퍼의 구동 전압을 생성할 수 없고, 그 결과로 버퍼(310)가 동작하지 않을 수 있다. 그러면 스위치(235)를 제어할 수 없고, 스위치가 오프 상태에 있거나 또는 비정상 상태에 있을 수 있다.
도 4는 일 실시 예들에 따른 전자 장치에서 배터리 전원이 사용되는 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리(420)는 전자 장치(101) 내의 각 모듈(예: 표시장치(160), 카메라 모듈(180), 오디오 모듈(170), 또는 RF-FEM(230))에 구동에 필요한 전류를 공급할 수 있다, 일 실시예에 따르면, 배터리(420)의 앞 단에 있는 전자 장치(101)의 전체 전원을 관리하는 PMIC(power management integrated circuit)(440)을 통해 배터리의 전류가 각 모듈에 공급될 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치 내의 각 모듈들은 전원의 안정화된 공급을 위하여 별도의 PMIC(power management integrated circuit) (411, 412, 413)를 통해 전류를 공급받을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RF-FEM(230)의 PA(231), 또는 스위치(235)는 별도의 PMIC없이 바로 배터리(420)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 일반적으로 RF-FEM(230)은 높은 출력을 낼 필요가 있고, 이를 위하여 PA(231)에 충분한 바이어스 전류를 제공할 필요가 있고, PMIC를 거치는 경우 높은 출력을 내기 위하여 충분한 바이어스 전류를 제공할 수 없어 PMIC없이 바로 배터리(420)에 연결될 필요가 있다.
일 실시 예에 따르면, PA(231)에 공급되는 전압(Vcc)은 ETIC(envelope tracking integrated circuit) 또는 ETM(envelope tracking modulator)(430)을 거쳐서 공급될 수 있다. ETM은 PA(231)에 공급되는 전압(Vcc)을 송신되는 RF(radio frequency) 신호의 진폭(envelope)에 따라 변경시켜 줄 수 있는 장치로서, 이에 의하여 전자 장치(101)는 송신소모 전력을 절감할 수 있다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 전자 장치(101)가 다수의 모듈을 포함하고 있고, 이러한 다수의 모듈들이 동시에 동작하는 최대 부하 시나리오에서 순간적으로(예: 수 ms) 또는 일정기간 (예: 수 초)동안 최대 허용 전류(예: 6A)만큼이 사용될 수 있다. 이 경우 배터리의 내부 저항(ESR), PMIC, 및 전원 공급을 위한 PCB(printed circuit board) 라인에 의한 총 저항에 의하여 전압 강하가 발생할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 순간적인 전류 증가로 인한 전압 강하의 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 영역 510에서, 전류(520)가 순간적으로 증가하는 경우 전압(530)에 있어서의 급격한 강하가 있을 수 있다. 일 예로, 배터리가 공급하는 전원이 4에서 3.7V로 가정하고, 1.13V의 순간적인 전압 강하가 발생한다면, RF-FEM(230)에 공급되는 전압(Vbat)은 3~2.5V범위 이하로 떨어질 수 있다. 이 경우 개별 PMIC를 통하여 전원을 공급받는 모듈은 정상적으로 동작할 수 있지만, 배터리(420)로부터 개별 PMIC없이 전원을 공급받는 RF-FEM(230) 모듈 내의 PA(231), 스위치(235)와 같은 소자들은 공급 전압이 소자가 동작할 수 있도록 하는 전압의 범위를 벗어나 순간적으로 오프(off)되어 동작하지 않을 수 있다. 일 실시 예로, PA(231)로 입력되는 RF 신호(RFin)를 생성하는 트랜시버(220)는 정상 동작을 하여 RF 신호를 계속 전달하는 반면, PA(231)와 스위치(235)는 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 또는 오프 상태에서 온 상태로 변경될 수 있다. 이 실시 예에서, PA(231)와 스위치(235)가 오프 상태로 변경되는 순서 또는 온 상태로 변경되는 순서가 적절하지 못하면 PA(231)가 소손될 가능성이 있다.
도 6은 전압 강하에 따른 PA 및 스위치의 온, 오프 변경 순서에 따른 소손 가능성을 도시한 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 배터리 전압 강하에 따라 PA(231)가 먼저 오프 되고 스위치(235)가 나중에 오프 되거나 또는 전압 강하가 회복됨에 따라 스위치(235)가 먼저 온 되고 PA(231)가 나중에 온 되는 경우에는 PA(231)의 소손 가능성이 없다. 반면에, 도 6의 (b)와 같이, 배터리 전압 강하에 따라 스위치(235)가 먼저 오프 되고 PA(231)가 나중에 오프 되거나 또는 전압 강하가 회복됨에 따라 PA(231)가 먼저 온 되고 스위치(235)가 나중에 온 되는 경우에는 PA(231)의 소손 가능성이 있다. 도 6의 (b) 경우, 트랜시버(220)으로부터 입력되는 RF 신호가 PA(231)에서 증폭된 후, 오프 되어 있는 스위치(235)로 진행되면 스위치(235)에 의해 임피던스가 높은 쪽으로 신호가 가게 되어, 증폭된 신호는 다시 PA(231)로 전반사 될 수 있다. 이 경우, PA(231)의 출력단으로 반사된 신호가 입력되어 PA(231)가 소손될 가능성이 있다.
상술한 바처럼 RF-FEM(230)에 저전압이 공급되는 경우뿐만 아니라 과전압이 공급되는 경우에도 PA(231)의 소손을 방지하기 위하여 스위치(235)보다 PA(231)를 먼저 오프 시킬 필요성이 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치는 상술한 소손 가능성을 줄이기 위해 또는 없애기 위해 스위치(235)보다 PA(231)를 먼저 오프 시키기 위한 전압 보호 회로를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치의 통신 모듈의 일부로서 PA(231) 또는 DA에 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 제어부(239a) 및 전압 보호 회로(239c)를 포함하는 RF-FEM의 구성 예를 도시한다.
도 7은 도 3a의 구성 예를 기초로 전압 보호 회로(239c)를 추가한 일 실시 예를 도시하고 있지만 도 3b의 구성 예에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 전압 보호 회로(239c)가 바이어스 제어부(239a)와 별개로 구성되는 것처럼 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며 제어부(239)의 다른 회로(예: 바이어스 제어부(239a))와 결합되어 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라, 제어부(239)는 전압 보호 회로(239c)를 추가적으로 구비할 수 있다. 전압 보호 회로(239c)는 스위치(235)를 제어하는 신호(320)가 거쳐가는 버퍼(310)의 구동 전압(VDD_SW)에 이상이 생겨 스위치(235)가 오프 상태로 전환되기 전에 바이어스 제어부(239a)로 PA(231)를 오프 하도록 하는 신호를 전송함으로써 PA(231)의 소손을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전압 보호 회로(239c)의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 전압 보호 회로(239c)는 2개의 저전압 검출부(810, 820)와 추가적으로 과전압 검출부(830)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전압 보호 회로(239c)는 검출하고자 하는 전압의 종류에 따라 더 작거나 더 많은 검출부를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 저전압 검출부(810)는 배터리 전압(Vbat)을 모니터링하여 배터리 전압(Vbat)이 일정 전압보다 낮아지는 상태를 판단할 수 있다. 일 실시 예로 저전압 검출부(810)는 배터리 전압(Vbat)을 모니터링하기 위한 저항(R1, R2) 및/또는 비교기(C1)를 포함할 수 있다. 저항(R1, R2)은 배터리 전압(Vbat)을 분주하여
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전압을 생성하고, 비교기(C1)는 생성된 전압(V1)과 기준 전압(Ref1)을 비교하여 생성된 전압(V1)이 기준 전압(Ref1)보다 작다면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 제어 신호(Ctrl1)를 생성할 수 있다. 저전압 검출부(810)는 추가적으로 비교기(C1) 출력단에 연결되는 'NOT' 로직을 수행하는 인버터를 더 포함할 수 있다. 이때, 기준 전압(Ref1)은 스위치(235)를 제어하는 버퍼(310)에 인가되는 구동 전압이 낮아져 스위치(235)가 오프 상태로 가기 전에 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 신호를 생성할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 일 실시 예로, 배터리 전압(Vbat)이 2.5V보다 작아지면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 신호를 생성하기 위하여, 저항(R1)은 100오옴, 저항(R2)은 900오옴의 값을 가지고, 기준 전압(Ref1)은 0.25V일 수 있다. 그러면 저항(R1, R2)에 의해 생성되는 분주 전압(V1)은 0.1Vbat가 되고 이것이 0.25V로 설정된 기준 전압(Ref1)보다 작아진다면 배터리 전압(Vbat)이 2.5V보다 작게 되고, 이를 검출한 비교기(C1)는 (추가적으로 인버터와 함께) 제어 신호(Ctrl1)를 생성할 수 있다. 제어 신호(Ctrl1)는 분주 전압(V1)이 기준 전압(Ref1)보다 작으면 온이 되고, 분주 전압(V1)이 기준 전압(Ref1)보다 크면 오프가 되어, 바이어스 제어부(239a)에 PA(231)에 바이어스 전류를 공급하지 않아야 되는 지에 대한 제어 신호를 제공할 수 있다.
유사하게, 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 저전압 검출부(820)는 스위치(235)를 제어하는 버퍼(310)의 구동 전압(VDD_SW)을 모니터링하여 구동 전압(VDD_SW)이 일정 전압보다 낮아지는 상태를 판단할 수 있다. 일 실시 예로, 저전압 검출부(820)는 버퍼 구동 전압(VDD_SW)을 모니터링하기 위한 저항(R3, R4) 및/또는 비교기(C2)를 포함할 수 있다. 저항(R3, R4)은 구동 전압(VDD_SW)을 분주하여
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전압을 생성하고, 비교기(C2)는 생성된 전압(V2)과 기준 전압(Ref2)을 비교하여 생성된 전압(V2)이 기준 전압(Ref2)보다 작다면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 제어 신호(Ctrl2)를 생성할 수 있다. 저전압 검출부(820)는 추가적으로 비교기(C2) 출력단에 연결된 'NOT' 로직을 수행하는 인버터를 더 포함할 수 있다. 이때 기준 전압(Ref2)은 스위치(235)를 제어하는 버퍼(310)에 인가되는 구동 전압이 낮아져 스위치(235)가 오프 상태로 가기 전에 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 신호를 생성할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 일 실시 예로, 구동 전압(VDD_SW)이 1.2V보다 작아지면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 신호를 생성하기 위하여, 저항(R3)은 100오옴, 저항(R4)은 400오옴의 값을 가지고, 기준 전압(Ref2)은 0.24V일 수 있다. 그러면 저항(R3, R4)에 의해 생성되는 분주 전압(V2)은 0.2VDD_SW 가 되고 이것이 0.24V로 설정된 기준 전압(Ref2)보다 작아진다면 구동 전압(VDD_SW)이 1.2V보다 작게 되고, 이를 검출한 비교기(C2)는 (추가적으로 인버터와 함께) 제어 신호(Ctrl2)를 생성할 수 있다. 제어 신호(Ctrl2)는 분주 전압(V2)이 기준 전압(Ref2)보다 작으면 온이 되고, 분주 전압(V2)이 기준 전압(Ref2)보다 크면 오프가 되어, 바이어스 제어부(239a)에 바이어스 전류를 공급하지 않아야 되는 지에 대한 제어 신호를 제공할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 과전압 검출부(830)는 배터리 전압(Vbat)을 모니터링하여 배터리 전압(Vbat)이 일정 전압보다 높아지는 상태를 판단할 수 있다. 일 실시 예로 과전압 검출부(830)는 배터리 전압(Vbat)을 모니터링하기 위한 저항(R5, R6) 및/또는 비교기(C3)를 포함할 수 있다. 저항(R5, R6)은 배터리 전압(Vbat)을 분주하여
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전압을 생성하고, 비교기(C3)는 생성된 전압(V3)과 기준 전압(Ref3)을 비교하여 생성된 전압(V3)이 기준 전압(Ref3)보다 크다면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 제어 신호(Ctrl3)를 생성할 수 있다. 과전압 검출부(830)는 추가적으로 비교기(C3) 출력단에 연결된 'NOT' 로직을 수행하는 인버터를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예로, 배터리 전압(Vbat)이 4V보다 커지면 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 신호를 생성하기 위하여, 저항(R5)은 100오옴, 저항(R6)은 900오옴의 값을 가지고, 기준 전압(Ref1)은 0.4V일 수 있다. 그러면 저항(R5, R6)에 의해 생성되는 분주 전압(V3)은 0.1Vbat가 되고 이것이 0.4V로 설정된 기준 전압(Ref3)보다 커진다면 배터리 전압(Vbat)이 4V보다 크게 되고, 이를 검출한 비교기(C3)는 제어 신호(Ctrl3)를 생성할 수 있다. 제어 신호(Ctrl3)는 분주 전압(V3)이 기준 전압(Ref3)보다 크면 온이 되고, 분주 전압(V3)이 기준 전압(Ref3)보다 작으면 오프가 되어, 바이어스 제어부(239a)에 바이어스 전류를 공급하지 않아야 되는 지에 대한 제어 신호를 제공할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상술한 저전압 검출부들(810, 820) 및 과전압 검출부(830)에서 생성한 제어신호들(Ctrl1, Ctrl2, Ctrl3)은 OR 게이트(840)에 의하여 하나의 제어 신호(Ctrl)로 결합될 수 있다. 전압 보호 회로(239c)는 저전압 검출부들(810, 820) 및 과전압 검출부(830)에 의하여 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하기 위한 제어 신호들(Ctrl1, Ctrl2, Ctrl3) 중의 적어도 하나가 온이 되면, OR 게이트(840)를 이용하여 바이어스 제어부(239a)로 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하는 제어 신호(Ctrl)를 온 시켜 전달할 수 있다. 바이어스 제어부(239a)는 제어 신호(Ctrl)를 전달받고, PA(231) 및/또는 DA로의 바이어스 전류 공급을 중단할 수 있다.
도 8의 실시 예에서, 전압 보호 회로(239c)는 3개의 검출부를 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 적용 예에 따라 전압 보호 회로(239c)는 1개, 2개, 또는 4개 이상의 검출부를 포함할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 PA(231) 입력단의 종단 회로의 구성 예를 도시한 도면이다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, PA(231)의 RF 신호(RFin)가 입력되는 입력단에는 스위치(910) 및 종단 저항(920)을 포함하는 종단 회로가 추가적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, PA(231)는 배터리 전원(Vbat)을 PMIC를 거치지 않고 바로 받고, RF 신호를 생성하는 트랜시버(220)는 PMIC를 거친 전압이 인가되는 경우, 배터리 전원(Vbat)이 순간적으로 감소하여 PA(231)가 오프 되더라도 트랜시버(220)는 정상적으로 RF 신호를 PA(231)쪽으로 전달할 수 있다. 그러면 오프 된 PA(231)의 입력단에 소손 가능성이 있으며, 이를 방지하기 위하여 도 9에 도시된 종단 회로를 추가할 수 있다. 또 다른 예로, 종단 회로의 추가는 PA(231)에로 입력되는 신호를 차단하여, PA(231)에서 증폭되어 출력되는 신호가 없도록 할 수 있으며, 이에 따라 PA 및 RF-FEM이 정상 동작하지 않더라도 스위치에서의 반사파에 의한 소손 가능성을 방지할 수 있다. 종단 회로의 스위치(910)는 전압 보호 회로(239c)의 OR 게이트(840)에서 출력되는 바이어스 제어부(239a)로 전달되는 바이어스 전류를 제공하지 않도록 하는 제어 신호(Ctrl)를 이용하여 제어될 수 있다. 일 실시 예에 따라 제어 신호(Ctrl)가 바이어스 전류의 제공을 허용한다면 스위치(910)를 오프 시켜, RF 신호(RFin)가 PA(231)로 전달되도록 할 수 있다. 하지만, 제어 신호(Ctrl)가 바이어스 전류를 제공하지 않도록 한다면 스위치(910)를 온 시켜 RF 신호가 종단 저항(920)을 거치면서 종단되어 PA(231)로 전달되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 추가된 종단 회로 및 전압 보호 회로(239c)의 제어 신호(Ctrl)에 의한 종단 회로의 사용/불사용으로 PA(231)의 입력단에서의 소손을 방지할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전압 보호 회로(239c)의 각 비교기(C1, C2, C3)는 검출하고자 하는 전압이 불안정한 상황에서 발생할 수 있는 비교기가 출력하는 제어 신호(Ctrl1, Ctrl2, Ctrl3)의 오실레이션(oscillation)을 방지하거나 줄이기 위하여 히스테리시스(hysteresis)를 이용할 수 있다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 과전압 영역, 저전압 영역 및 히스테리시스의 예를 도시한 도면이다.
배터리 전압(Vbat)과 관련된 도 10a를 참조하면, 실선(1030)은 배터리 전압(Vbat)을 도시한다. 배터리 전압(Vbat)이 과전압 영역(1010) 또는 저전압 영역(1020)에 들어가게 되면, 전압 보호 회로(239c)는 제어 신호(Ctrl)를 온 시켜 PA(231)로 바이어스 전류가 공급되지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시 예로, 도 10a를 참조하면, 전압 보호 회로(239c)는 배터리 전압(Vbat)이 VON_OVP보다 커지면 제어 신호(Ctrl3)를 온 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되지 않도록 제어하고, 배터리 전압(Vbat)이 낮아져 VOFF_OVP보다 작아지면 제어 신호(Ctrl3)를 오프 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 신호(Ctrl3)를 온 시키기 위한 전압(VON_OVP)을 제어 신호(Ctrl3)를 오프 시키기 위한 전압(VOFF_OVP)보다 크게 함으로써 과전압에 대한 히스테리시스(1063)를 줄 수 있다. 이에 의하여 제어 신호(Ctrl3)가 오실레이션하는 위험을 줄일 수 있다.
다른 일 실시 예로, 도 10a를 참조하면, 전압 보호 회로(239c)는 배터리 전압(Vbat)이 VON_UVP보다 작아지면 제어 신호(Ctrl1)를 온 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되지 않도록 제어하고, 배터리 전압(Vbat)이 높아져 VOFF_UVP보다 커지면 제어 신호(Ctrl1)를 오프 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 신호(Ctrl1)를 온 시키기 위한 전압(VON_UVP)을 제어 신호(Ctrl1)를 오프 시키기 위한 전압(VOFF_UVP)보다 작게 함으로써 저전압에 대한 히스테리시스(1065)를 줄 수 있다. 이에 의하여 제어 신호(Ctrl1)가 오실레이션하는 위험을 줄일 수 있다.
스위치(235)를 제어하는 버퍼(310)의 구동 전압(VDD_SW)과 관련된 도 10b를 참조하면, 실선(1050)은 구동 전압(VDD_SW)을 도시한다. 구동 전압(VDD_SW)은 일반적으로 배터리 전압(Vbat)을 레귤레이터를 거쳐 생성하는 것이기에 과전압 영역으로 가지 않고, 배터리 전압(Vbat)이 일정 값 이상이면 정상적인 전압(VDD_SW_normal)이 생성되나, 배터리 전압(Vbat)이 일정 값 이하로 떨어지면 저전압이 생성될 가능성이 있다. 이에 따라, 구동 전압(VDD_SW)이 저전압 영역(1040)에 들어가게 되면, 전압 보호 회로(239c)는 제어 신호(Ctrl)를 온 시켜 PA(231)로 바이어스 전류가 공급되지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시 예로, 도 10b를 참조하면, 전압 보호 회로(239c)는 스위치(235)를 제어하는 버퍼(310)의 구동 전압(VDD_SW)이 VON_UVP1보다 작아지면 제어 신호(Ctrl2)를 온 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되지 않도록 제어하고, 구동 전압(VDD_SW)이 높아져 VOFF_UVP보다 커지면 제어 신호(Ctrl2)를 오프 시켜, PA(231)로 바이어스 전류가 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 신호(Ctrl2)를 온 시키기 위한 전압(VON_UVP)을 제어 신호(Ctrl2)를 오프 시키기 위한 전압(VOFF_UVP)보다 작게 함으로써 저전압에 대한 히스테리시스(1067)를 줄 수 있다. 이에 의하여 제어 신호(Ctrl2)가 오실레이션하는 위험을 줄일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 전압 보호 회로(239c)의 각 검출부(810, 820, 830)의 비교기(C1, C2, C3)는 히스테리시스를 가질 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저전압 검출부(810, 820)의 각 비교기(C1, C2)는 입력되는 기준 전압(Ref1, Ref2)을 기초로 기준 전압보다 일정 비율 높은 전압(예: 1.01x기준 전압)을 오프 제어 신호를 생성하기 위해 사용할 수 있고, 기준 전압보다 일정 비율 낮은 전압(예: 0.99x기준 전압)을 온 제어 신호를 생성하기 위해 사용할 수 있다. 다른 일 실시 예에 따라, 과전압 검출부(830)의 비교기(C3)는 입력되는 기준 전압(Ref3)을 기초로 기준 전압보다 일정 비율 낮은 전압(예: 0.99x기준 전압)을 오프 제어 신호를 생성하기 위해 사용할 수 있고, 기준 전압보다 일정 비율 높은 전압(예: 1.01x기준 전압)을 온 제어 신호를 생성하기 위해 사용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전압 보호 회로는 배터리 전압 이상 시에 RF-FEM(230)에 있는 PA(231) 및 스위치(235)의 온/오프 순서에 따른 PA(231)의 소손을 방지할 수 있도록 하여 줄 수 있다.
상술한 설명은 도 2a 내지 도 2d에 도시된 TDD(time division duplex)용 RF-FEM을 기초로 하였지만 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전압 보호 회로는 PA와 스위치가 함께 사용되는 다른 RF-FEM에 적용될 수 있다. 이하에서 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전압 보호 회로의 적용 예를 설명한다.
도 8의 실시 예에서는 하나의 PA/DA의 바이어스 전류를 제어하는 것을 도시하고 있지만 다른 하나 또는 그 이상의 실시 예들에서는 다수의 PA/DA가 RF-FEM에 포함될 수 있다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 다수의 PA/DA를 포함하는 RF-FEM에서의 전압 보호 회로(239c) 및 바이어스 제어부(239a)의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 11a의 일 실시 예에 따르면 하나의 바이어스 제어부(239a)가 복수의 PA/DA에 대한 바이어스 전류를 공급하고 전압 보호 회로(239c)에서 생성한 제어 신호(ctrl)에 따라 복수의 PA/DA에 대한 바이어스 전류 공급을 동시에 수행하도록 하여 복수의 PA/DA에 대한 소손을 방지할 수 있다.
도 11b의 일 실시 예에 따르면, 복수의 PA/DA 각각에 바이어스 전류를 공급하는 복수의 바이어스 제어부(239a)가 구비될 수 있고, 전압 보호 회로(239c)에서 출력되는 제어 신호(Ctrl)는 복수의 바이어스 제어부(239a) 각각으로 전달되고, 각각의 바이어스 제어부(239a)는 전달받은 제어 신호(Ctrl)에 기초하여 해당하는 PA/DA에 바이어스 전류를 공급하거나 공급하지 않도록 하여 PA/DA에 대한 소손을 방지할 수 있다.
다른 하나 또는 그 이상의 실시 예들에서 전압 보호 회로(239c)는 5G mmWave 빔 포밍(beamforming) 을 지원하는 RF-FEM에도 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전압 보호 회로를 포함하는 5G mmWave 빔 포밍을 지원하는 RF-FEM의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 5G mmWave 빔 포밍을 지원하는 RF-FEM은 빔 포밍을 위해 복수 개의 위상 변환기(1231 내지 1236), 또는 복수 개의 PA들(1221, 1223, 1225)을 포함하고 있고, 복수 개의 PA들(1221, 1223, 1225)에 단일 구동 전원(Vcc) 및 배터리 전원(Vbat)이 공유될 수 있다. 또 다른 예로, mmWave에서는 TDD(time division duplex) 동작이 수행되어, 송신 경로와 수신 경로의 구현에 있어 스위치(1211, 1213, 1215)가 복수 개의 PA들(1221, 1223, 1225)의 출력단에 연결되어 있을 수 있다. 이런 구조에서는 배터리 전압(Vbat)의 강하가 생길 수 있으며, PA와 스위치 온/오프 순서가 적합하지 않은 경우에는 PA 소손 가능성이 있을 수 있다. PA 소손 가능성을 해소하기 위해 상술 설명한 전압 보호 회로(239c)가 적용될 수 있다. 이 경우, 6GHz 이하 용 PA와 mmWave용 PA의 동작 전압이 다를 수 있으므로 전압 보호 회로(239c)는 다른 기준 전압을 가지는 별도의 추가 검출부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 5G mmWave 빔 포밍 전송 모듈을 포함하는 RF-FEM의 경우에도 도 8, 도 11a 및 도 11b에 도시된 전압 보호 회로(239c)가 사용될 수 있고, 출력된 제어 신호(Ctrl)가 각 PA들에 바이어스 전류를 공급하여 주는 바이어스 제어부(239a)로 전달되어 한번에 모든 PA에 대한 바이어스 전류 공급을 제어할 수 있다. 이 경우, 전압 보호 회로(239c)에 포함되는 저전압 검출부 및/또는 과전압 검출부의 개수는 상술 설명한 예보다 더 많을 수도 있고, 더 적을 수도 있다. 또 다른 예로, 각 검출부에서 사용하는 저항 값이나 기준 전압도 상이할 수 있다.
도 13은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 전압 보호 회로(239c)를 포함하는 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM의 구성 예이다.
도 13을 참고하면, RF-FEM(230)은 중간 대역 RF 신호를 증폭하는 MB(middle band) PA(1331a), 고주파 대역 RF 신호를 증폭하는 HB(high band) PA(1331b), 복수의 필터들(1333a 내지 1333h), 중간 대역 RF 신호 및 고주파 대역 RF 신호를 복수의 필터들(1333a 내지 1333h) 중의 하나와 연결시켜 주기 위한 MB 스위치(1332a) 및 HB 스위치(1332b), 필터들(1533g 및 1533h) 중 하나를 안테나 스위치(1535)와 연결시켜주는 필터 스위치(1334) 및/또는 필터링된 RF 신호를 복수의 안테나들(1336a, 1336b) 중의 적어도 하나와 연결시키는 안테나 스위치(1335)를 포함할 수 있다.
도 13에 예시된 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM(230)은 다수의 PA(1331a, 1331b) 및 다수의 스위치(1332a, 1332b, 1334, 1335)를 포함하고 있고, PA(1331a, 1331b)의 출력단에 다수의 스위치(1332a, 1332b, 1334, 1335) 중 적어도 하나가 연결되어 있어 PA(1331a, 1331b) 출력 신호가 다수의 스위치(1332a, 1332b, 1334, 1335) 중 적어도 하나에서 반사되어 PA가 소손될 가능성이 있다. 따라서, 본 발명에서 제시하는 전압 보호 회로(239c)를 사용하여 다수의 스위치보다 PA가 먼저 오프 되도록 제어함으로써 PA 소손을 방지할 수 있다. 이 경우 다수의 스위치를 제어하는 버퍼에 공급되는 전압이 상이한 경우에, 전압 보호 회로(239c)는 각각의 전압에 대해 저전압 검출부를 포함하고, 다수의 PA((1331a, 1331b)에 공급되는 바이어스 전류를 제어할 수 있다.
도 14는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치에서 전압 보호 회로를 포함하는 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM의 구성 예이다.
도 14를 참고하면, RF-FEM(230)은 적어도 하나의 RF 입력 신호에 대하여 증폭하는 PA들(1411, 1413, 1415), PA들(1411, 1413, 1415)의 출력단에 연결되는 매칭 회로들(1421, 1423, 1425), 매칭 회로와 연결된 스위치들(1431, 1433), 추가적인 매칭 회로들(1411 내지 1446), 필요한 대역의 RF 신호만 이 전송될 수 있도록 필터링 하는 복수의 듀플렉서 또는 필터들(1451, 1453, 1455, 1457, 1459), 또는 적어도 하나의 복수의 듀플렉서 또는 필터들(1451, 1453, 1455, 1457, 1459)에 의해 처리된 RF 신호들 중에서 하나를 선택하기 위한 스위치(1461)를 포함할 수 있다. 스위치(1461)에 의해 선택된 RF 신호는 또 다른 필터를 거친 후에 안테나(1471)를 통해 방사될 수 있다.
도 14에 예시된 복수의 대역을 지원하기 위한 RF-FEM(230)은 다수의 PA(1411, 1413, 1415) 및 다수의 스위치(1431, 1433, 1461)를 포함하고 있고, PA(1411, 1413, 1415)의 출력단에 다수의 스위치(1431, 1433, 1461) 중 적어도 하나가 연결되어 있어 PA(1411, 1413, 1415) 출력 신호가 다수의 스위치(11431, 1433, 1461) 중 적어도 하나에서 반사되어 PA가 소손될 가능성이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 보호 회로(239c)를 사용하여 다수의 스위치보다 PA가 먼저 오프 되도록 제어함으로써 PA 소손을 방지할 수 있다. 예를 들어, 다수의 스위치(11431, 1433, 1461)를 제어하는 버퍼에 공급되는 전압이 상이한 경우에, 전압 보호 회로(239c)는 각각의 전압에 대해 저전압 검출부(예: 도 8의 저전압 검출부(810, 820))를 포함하고, 다수의 PA(1411, 1413, 1415)에 공급되는 바이어스 전류를 제어할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 송신 신호를 증폭하도록 구성되는 PA(power amplifier) (예: 도 2a 내지 2d의 PA(231)), 상기 PA에서 출력되는 신호의 경로를 설정하도록 구성되는 스위치(예: 도 2a 내지 2d의 스위치(235)), 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부(예: 도 7의 바이어스 제어부(239a)) 및 상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 스위치보다 상기 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로(예: 도 7의 전압 보호 회로(239c))를 포함하고, 상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 PA의 출력단과 연결되고, 부하 임피던스(load impedance)를 형성하도록 구성되는 매칭 회로(예: 도 2a 내지 2d의 매칭 회로(232)) 및 상기 송신 회로의 경로 상에서 선택된 대역의 신호를 통과시키도록 구성되는 필터(예: 도 2a 내지 2d의 필터(236))를 더 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 스위치를 제어하는 신호를 버퍼링하여, 상기 스위치로 전달하는 버퍼를 더 포함하고, 상기 버퍼의 구동 전압이 일정 값 이하로 떨어지면 상기 스위치가 오프될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전압 보호 회로는 검출하고자 하는 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 검출하고자 하는 전압이 저 전압인지 또는 과 전압인지를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제어 신호를 생성하는 적어도 하나의 검출부(예: 도 8의 검출부(810, 820, 830)) 및 상기 적어도 하나의 검출부에서 생성한 제어 신호를 기초로 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는 OR 게이트(예: 도 8의 OR 게이트(840))를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 검출부는 상기 검출하고자 하는 전압을 분주하는 2개의 저항(예: 도 8의 저항(R1 내지 R6) 및 상기 2개의 저항에 의해 분주된 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 비교기(도 8의 비교기(C1, C2, C3))를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 비교기는 상기 제어 신호를 온 시키기 위하여 상기 미리 설정된 기준 전압의 제1 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하고, 상기 제어 신호를 오프 시키기 위하여 상기 미리 설정된 기준 전압의 제2 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하되, 상기 제1 비율과 상기 제2 비율이 상이하게 설정되는 히스테리시스 기능을 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 검출부는 제1 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 검출부 및 제2 기준 전압을 기초로 상기 버퍼의 구동 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제2 제어 신호를 생성하는 제2 검출부를 포함하고, 상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압은 상기 버퍼의 구동 전압이 상기 일정 값 이하로 떨어지기 전에 상기 적어도 하나의 검출부에 의해 저 전압이 검출될 수 있도록 설정될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 검출부는 제3 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 과 전압인지를 검출하고, 과 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 과 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제3 제어 신호를 생성하는 제3 검출부를 더 포함하고, 상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호, 상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 종단 스위치와 종단 저항이 직렬로 연결된 종단 회로를 더 포함하고, 상기 종단 회로는 상기 PA의 입력단에 병렬로 연결되고, 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호에 기초하여 상기 종단 스위치를 닫는 위치로 변경하여 상기 PA로 입력되는 RF 신호를 종단시킬 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 수신 신호를 증폭하도록 구성되는 LNA(low noise amplifier) (예: 도 2a 내지 2d의 LNA(233)를 더 포함하고, 상기 스위치는 시간에 따라 신호의 송신을 위하여 상기 매칭 회로와 상기 필터를 연결하고, 신호의 수신을 위하여 상기 LNA와 상기 필터를 연결하도록 구성될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 복수의 PA를 더 포함하고, 상기 바이어스 제어부는 상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 제어하고, 상기 전압 보호 회로에서 생성한 상기 메인 제어 신호의 수신에 응답하여 상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 복수의 특정 대역의 신호를 통과시키도록 구성되는 복수의 필터(예: 도 13의 필터(133a 내지 1333h); 및 서로 다른 대역의 송신 신호를 증폭하는 복수의 PA(예: 도 13의 MB PA(1331a), HB PA(1331b)) 및 대응하는 매칭 회로를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 복수의 매칭 회로 중의 적어도 하나와 상기 복수의 필터 중 적어도 하나를 연결하도록 제어되고, 상기 바이어스 제어부는 상기 복수의 PA에 대한 바이어스 전류의 공급을 제어하고, 상기 전압 보호 회로에서 생성한 상기 메인 제어 신호의 수신에 응답하여 상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전자 장치는 복수의 안테나(예: 도 12의 안테나), 송신 신호 빔 형성을 위하여 송신 신호의 위상을 변환하는 제1 복수의 위상 변환기(예: 도 12의 위상 변환기(1231, 1233, 1235) 및 송신 신호를 증폭하는 복수의 PA(power amplifier) (예: 도 12의 PA(1221, 1223, 1225)), 수신 신호를 증폭하는 LNA(low noise amplifier)(예: 도 12의 LNA) 및 수신 신호의 위상을 변환하는 제2 복수의 위상 변환기(예: 도 12의 위상 변환기(1232, 1234, 1236)), 상기 복수의 PA 또는 상기 복수의 LNA를 선택적으로 상기 복수의 안테나와 연결시키는 복수의 스위치(예: 도 12의 스위치(1211, 1213, 1215)), 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부(예: 도 12의 바이어스 제어부(239a)) 및 상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 복수의 스위치보다 상기 복수의 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로(예: 도 12의 전압 보호 회로(239c))를 포함하고, 상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 복수의 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 복수의 스위치를 제어하는 신호를 버퍼링하고, 상기 복수의 스위치로 전달하는 적어도 하나의 버퍼를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 버퍼의 구동 전압이 일정 값 이하로 떨어지면 상기 스위치는 오프될 수 있다,
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전압 보호 회로는 검출하고자 하는 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 검출하고자 하는 전압이 저 전압인지 또는 과 전압인지를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제어 신호를 생성하는 적어도 하나의 검출부 및 상기 적어도 하나의 검출부에서 생성한 제어 신호를 기초로 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는 OR 게이트를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 검출부 각각은 상기 검출하고자 하는 전압을 분주하는 2개의 저항 및 상기 2개의 저항에 의해 분주된 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 비교기는 상기 제어 신호를 온 시키기 위하여 상기 미리 설정된 기준 전압의 제1 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하고, 상기 제어 신호를 오프 시키기 위하여 상기 미리 설정된 기준 전압의 제2 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하되, 상기 제1 비율과 상기 제2 비율이 상이하게 설정되는 히스테리시스 기능을 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 검출부는 제1 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 검출부, 및 제2 기준 전압을 기초로 상기 버퍼의 구동 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제2 제어 신호를 생성하는 제2 검출부를 포함하고, 상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는 종단 스위치와 종단 저항이 직렬로 연결된 복수의 종단 회로를 더 포함하고, 상기 복수의 종단 회로의 각각은 상기 복수의 PA 각각의 입력단에 병렬로 연결되고, 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호에 기초하여 상기 복수의 종단 회로 각각의 종단 스위치를 닫는 위치로 변경하여 상기 복수의 PA로 입력되는 복수의 RF 신호를 종단시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 장치, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 장치들에 한정되지 않는다.
본 문서의 하나 또는 그 이상의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 장치(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 장치(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 장치가 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 장치로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: EM파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 장치로 읽을 수 있는 저장 매체(예: CD-ROM(compact disc read only memory))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 장치로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    송신 신호를 증폭하도록 구성되는 PA(power amplifier);
    상기 PA에서 출력되는 신호의 경로를 설정하도록 구성되는 스위치;
    상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부; 및
    상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 기반하여 상기 스위치보다 상기 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로를 포함하고,
    상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PA의 출력단과 연결되고, 부하 임피던스(load impedance)를 형성하도록 구성되는 매칭 회로; 및
    상기 송신 회로의 경로 상에서 선택된 대역의 신호를 통과시키도록 구성되는 필터를 더 포함하는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치를 제어하는 신호를 버퍼링하여, 상기 스위치로 전달하는 버퍼를 더 포함하고
    상기 버퍼의 구동 전압이 설정 값 이하로 떨어지면 상기 스위치가 오프되는, 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전압 보호 회로는,
    검출하고자 하는 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 검출하고자 하는 전압이 저 전압인지 또는 과 전압인지를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제어 신호를 생성하는 적어도 하나의 검출부; 및
    상기 적어도 하나의 검출부에서 생성한 제어 신호를 기초로 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는 OR 게이트를 포함하는, 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검출부는,
    상기 검출하고자 하는 전압을 분주하는 2개의 저항; 및
    상기 2개의 저항에 의해 분주된 전압을 설정된 기준 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함하는, 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비교기는,
    상기 제어 신호를 온 시키기 위하여 상기 설정된 기준 전압의 제1 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하고,
    상기 제어 신호를 오프 시키기 위하여 상기 설정된 기준 전압의 제2 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하되,
    상기 제1 비율과 상기 제2 비율이 상이하게 설정되는 히스테리시스 기능을 포함하는, 전자 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검출부는,
    제1 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 검출부; 및
    제2 기준 전압을 기초로 상기 버퍼의 구동 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제2 제어 신호를 생성하는 제2 검출부;를 포함하고,
    상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는, 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압은 상기 버퍼의 구동 전압이 상기 설정 값 이하로 떨어지기 전에 상기 적어도 하나의 검출부에 의해 저 전압이 검출될 수 있도록 설정되는, 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검출부는,
    제3 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 과 전압인지를 검출하고, 과 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 과 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제3 제어 신호를 생성하는 제3 검출부를 더 포함하고,
    상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호, 상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는, 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    종단 스위치와 종단 저항이 직렬로 연결된 종단 회로를 더 포함하고,
    상기 종단 회로는 상기 PA의 입력단에 병렬로 연결되고,
    상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호에 기초하여 상기 종단 스위치를 닫는 위치로 변경하여 상기 PA로 입력되는 RF 신호를 종단시키는, 전자 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    수신 신호를 증폭하도록 구성되는 LNA(low noise amplifier)를 더 포함하고,
    상기 스위치는 시간에 따라 신호의 송신을 위하여 상기 매칭 회로와 상기 필터를 연결하고, 신호의 수신을 위하여 상기 LNA와 상기 필터를 연결하도록 구성되는, 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    복수의 PA를 더 포함하고,
    상기 바이어스 제어부는,
    상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 제어하고,
    상기 전압 보호 회로에서 생성한 상기 메인 제어 신호의 수신에 응답하여 상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 중단하는, 전자 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    복수의 특정 대역의 신호를 통과시키도록 구성되는 복수의 필터; 및
    서로 다른 대역의 송신 신호를 증폭하는 복수의 PA 및 대응하는 복수의 매칭 회로를 더 포함하고,
    상기 스위치는,
    상기 복수의 매칭 회로 중의 적어도 하나와 상기 복수의 필터 중 적어도 하나를 연결하도록 제어되고,
    상기 바이어스 제어부는,
    상기 복수의 PA에 대한 바이어스 전류의 공급을 제어하고,
    상기 전압 보호 회로에서 생성한 상기 메인 제어 신호의 수신에 응답하여 상기 복수의 PA에 대해 바이어스 전류의 공급을 중단하는, 전자 장치.
  14. 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나;
    송신 신호 빔 형성을 위하여 송신 신호의 위상을 변환하는 제1 복수의 위상 변환기 및 송신 신호를 증폭하는 복수의 PA(power amplifier);
    수신 신호를 증폭하는 복수의 LNA(low noise amplifier) 및 수신 신호의 위상을 변환하는 제2 복수의 위상 변환기;
    상기 복수의 PA 또는 상기 복수의 LNA를 선택적으로 상기 복수의 안테나와 연결시키는 복수의 스위치;
    상기 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 제어하는 바이어스 제어부; 및
    상기 전자 장치의 구동 전력을 제공하는 배터리 전압에 이상이 생긴 경우 상기 복수의 스위치보다 상기 복수의 PA가 먼저 오프(OFF)되도록 하는 메인 제어 신호를 생성하여 상기 바이어스 제어부로 전달하도록 구성되는 전압 보호 회로를 포함하고,
    상기 바이어스 제어부는, 상기 전압 보호 회로로부터 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 메인 제어 신호를 수신하면 상기 복수의 PA를 구동하는 바이어스 전류의 공급을 중단하는, 전자 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 스위치를 제어하는 신호를 버퍼링하고, 상기 복수의 스위치로 전달하는 적어도 하나의 버퍼를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 버퍼의 구동 전압이 설정 값 이하로 떨어지면 상기 스위치가 오프되는, 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전압 보호 회로는,
    검출하고자 하는 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 검출하고자 하는 전압이 저 전압인지 또는 과 전압인지를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제어 신호를 생성하는 적어도 하나의 검출부; 및
    상기 적어도 하나의 검출부에서 생성한 제어 신호를 기초로 상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는 OR 게이트를 포함하는, 전자 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검출부는,
    상기 검출하고자 하는 전압을 분주하는 2개의 저항; 및
    상기 2개의 저항에 의해 분주된 전압을 설정된 기준 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함하는, 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 비교기는,
    상기 제어 신호를 온 시키기 위하여 상기 설정된 기준 전압의 제1 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하고,
    상기 제어 신호를 오프 시키기 위하여 상기 설정된 기준 전압의 제2 비율의 전압과 상기 분주된 전압을 비교하되,
    상기 제1 비율과 상기 제2 비율이 상이하게 설정되는 히스테리시스 기능을 포함하는, 전자 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검출부는,
    제1 기준 전압을 기초로 상기 배터리 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 검출부; 및
    제2 기준 전압을 기초로 상기 버퍼의 구동 전압이 저 전압인지를 검출하고, 저 전압이 검출되면 온(ON) 값을, 저 전압이 검출되지 않으면 오프 값을 가지는 제2 제어 신호를 생성하는 제2 검출부;를 포함하고,
    상기 OR 게이트는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중의 적어도 하나가 온 값이면 상기 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호를 생성하는, 전자 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 전자 장치는,
    종단 스위치와 종단 저항이 직렬로 연결된 복수의 종단 회로를 더 포함하고,
    상기 복수의 종단 회로의 각각은 상기 복수의 PA 각각의 입력단에 병렬로 연결되고,
    상기 복수의 PA를 오프 하도록 지시하는 상기 메인 제어 신호에 기초하여 상기 복수의 종단 회로 각각의 종단 스위치를 닫는 위치로 변경하여 상기 복수의 PA로 입력되는 복수의 RF 신호를 종단시키는, 전자 장치.
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