KR20200129151A - 낮은 전압 조건들을 회피하기 위해 증폭기 입력 전류를 제한하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
예측적인 브라운아웃(brownout) 방지 시스템은 오디오 출력 신호의 브라운아웃을 방지하도록 구성될 수 있다. 특히, 브라운아웃 방지 시스템은 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 것으로서, 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보는 전원 전압을 생성하기 위해 전원에 전기 에너지를 제공하기 위해 배터리의 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함하는, 상기 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하고 배터리에 의해 출력된 모니터링된 배터리 전압 및 신호 경로의 부하 이벤트들에 기초하고 배터리로부터 전력이 공급되는 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들을 제외하는 적응형 배터리 모델에 적응하도록 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로, 제한 없이 무선 전화들 및 미디어 플레이어들과 같은 개인용 오디오 장치들을 포함하는 오디오 장치들을 위한 회로들에 관한 것이고, 더 구체적으로 개인용 오디오 장치에서 브라운아웃 조건(brownout condition)을 예측적으로 방지하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
모바일/셀룰러 전화들, 무선 전화들, mp3 플레이어들, 및 다른 소비자 오디오 장치들과 같은 무선 전화들을 포함하는 개인용 오디오 장치들이 널리 이용되고 있다. 이러한 개인용 오디오 장치들은 한 쌍의 헤드폰들 또는 하나 이상의 스피커들을 구동하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 회로는 종종, 오디오 출력 신호를 헤드폰들 또는 스피커들로 구동하기 위한 전력 증폭기를 포함한다.
일반적으로, 개인용 오디오 장치들은 계속해서 크기가 감소되지만, 여전히 많은 이용자들은 이들 개인용 오디오 장치들로부터 더 큰 사운드를 원한다. 이것은 이러한 개인용 오디오 장치들의 오디오 서브시스템들이 더 많은 출력 전력을 요구하는 동시에 개인용 오디오 장치들의 구성요소들에 전력을 공급하기 위해 배터리에 물리적 크기 제한들을 둔다. 더 높은 오디오 볼륨들 및 품질에 대한 요구로 인해, 오디오 증폭기를 공급하고 스피커 부하에 더 많은 전력을 전달하기 위해 종종 배터리 전압보다 높은 승압된 공급 전압이 생성된다. 스피커 부하에 더 많은 전력이 전달될수록, 개인용 오디오 장치의 배터리에 더 많은 부담이 가해진다.
배터리는 출력 임피던스를 포함하고, 따라서 배터리에 대한 과부하 조건들은 배터리의 출력 전압으로 하여금 강하하게 할 수 있다. 이러한 출력 전압 강하는 배터리의 충전 레벨이 낮을 때 더욱 두드러질 수 있다. 이 부하 이벤트에 의해 생성된 갑작스러운 전압 강하는 배터리의 출력 전압을 장치의 특정 서브시스템들이 더 이상 적절하게 기능할 수 없는 지점까지 감소시킬 가능성이 있다. 배터리가 약화되거나 더 낮은 충전 상태에 있고 개인용 오디오 장치가 이러한 약화되거나 더 낮은 충전 상태에 대한 어떠한 보호도 제공하지 않을 때, 종종 최종 결과는 낮은 전압 조건으로 인해 개인용 오디오 장치가 자체적으로 재설정하는 것이다. 이 자체 재설정 조건은 개인용 오디오 장치의 이용자에게 불쾌감을 줄 수 있으며 따라서, 개인용 오디오 장치의 제공자(예로서, 제조업체, 판매 회사, 리셀러, 또는 상거래 체인의 다른 제공자)에게 문제가 될 수 있다. 의도하지 않은 전압 강하가 발생하는 그와 유사한 이러한 조건 또는 조건들은 공통적으로 "브라운아웃" 조건들로서 언급된다.
개인용 오디오 장치들의 브라운아웃 조건들을 완화하기 위한 전통적인 접근법들은 반응성 브라운아웃 감소 시스템이 전형적으로, 미리 결정된 전압 임계값 미만으로 떨어지는 배터리 전압의 발생을 식별하고(예로서, 개인용 오디오 장치의 제공자 또는 이용자에 의해 구성됨) 이러한 임계값 미만으로 떨어지는 배터리 전압에 응답하여 반응한다는 점에서, 사실상 반응성이다. 이러한 반응의 일례는 배터리에 대한 오디오 증폭기의 부하를 감소시키기 위해 오디오 볼륨을 감소시키는 것이다.
이 반응성 방법론은 배터리 공급장치에 원하지 않는 이벤트가 이미 발생했다는 개념에 기초하고, 따라서 개인용 오디오 장치는 개인용 오디오 장치의 브라운아웃을 방지하기 위해 부하를 감소시키도록 신속하게 조치를 취한다. 오디오 서브시스템이라기보다 그리고 배터리 공급장치에 의해 전력이 공급된 서브시스템들은 또한, 배터리 공급장치에 대한 부하를 감소시키고 그것이 개인용 오디오 장치의 더 중요한 서브시스템들의 기능을 유지하기 위해 안전한 레벨으로 리턴하기 위해 독립적으로 반응할 수 있다. 이러한 반응성 접근법들은 오디오 서브시스템, 특히 오디오 증폭기가 배터리 공급장치가 브라운아웃 조건을 트리거링할 수 있는 바람직하지 않은 레벨으로 떨어지는 원인이 되는 것을 방지하기 위해 거의 어떤 것도 행하지 않는다. 반응성 브라운아웃 감소 시스템은 전형적으로, 오디오 콘텐트에 대한 지식이 없으며 더 나아가, 오디오 신호 경로에 의해 야기된 실제 전원 부하에 대한 지식도 없다. 대신에, 이러한 기존 시스템들은 오디오 신호 경로의 출력 증폭기의 부하가 전원의 감소의 주요 소스가 아니더라도, 전형적으로 그것이 공급 강하의 소스라고 가정하고 출력 증폭기의 부하를 맹목적으로 감소시킨다.
반응성 브라운아웃 감소 시스템은 오디오 증폭기에 대한 오디오 신호가 감쇠되기 전에 반응하기 위해 특정한 양의 시간을 요구한다. 일단 배터리의 전압 공급이 강하하면, 오디오 신호를 감쇠하고 배터리 공급장치가 "안전한" 동작 전압으로 리턴하는 것을 허용하기 위해 또한 부가적인 양의 시간이 걸린다. 누적 초기 반응 시간, 시스템 응답 시간, 및 배터리 공급 복구 시간은 시스템으로 하여금 배터리 공급장치의 미리 구성된 임계 전압 미만에서 상당한 양의 시간을 소비하게 할 수 있다.
오디오 시스템, 특히 오디오 증폭기가 배터리 공급 강하의 주요 원인이고, 배터리가 약해진 상태에 있는 경우, 이 반응 방법론은 또한, 오디오 볼륨이 반복적으로 감쇠되고 그 다음, 이득을 다시 얻도록 허용되는 동작의 상태로 전환될 가능성을 갖는다. 이용자의 관점에서 보면, 이것은 오디오 콘텐트의 "펌핑" 효과를 생성할 수 있고, 여기서 오디오 볼륨은 반복적으로 더 커지고 부드러워지는데, 이는 반응성 브라운아웃 감소 시스템이 반응성 브라운아웃 응답을 연속적인 루프에 넣을 수 있기 때문이다.
본 발명의 교시들에 따르면, 확성기 전기 식별과 연관된 특정 단점들 및 문제점들이 감소되거나 제거되었다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 오디오 출력 신호를 오디오 트랜스듀서에 제공하기 위한 장치는 오디오 입력 신호를 수신하도록 구성된 오디오 입력부, 오디오 출력 신호를 제공하도록 구성된 오디오 출력부, 전원 전압을 수신하도록 구성된 전원 입력부, 및 감쇠 블록을 포함하는 신호 경로를 포함할 수 있다. 감쇠 블록은 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 것으로서, 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보는 전원 전압을 생성하기 위해 전원에 전기 에너지를 제공하기 위해 배터리의 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함하는, 상기 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하고, 배터리에 의해 출력된 모니터링된 배터리 전압 및 신호 경로의 부하 이벤트들에 기초하고 배터리로부터 전력이 공급되는 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들을 제외하는 적응형 배터리 모델에 적응하며, 오디오 입력 신호의 일부가 최대 전력 임계값에 도달했다는 결정에 응답하여, 신호 경로가 오디오 입력 신호의 일부의 오디오 출력으로의 전파 이전에 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 입력 신호 또는 그의 파생물을 감쇠시키도록 오디오 출력 신호의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들에 따라, 오디오 출력 신호를 오디오 트랜스듀서에 제공하기 위한 방법은 오디오 입력 신호의 진폭을 나타내는 정보를 수신하는 단계, 오디오 입력 신호를 수신하기 위한 오디오 입력부 및 오디오 출력 신호를 제공하기 위한 오디오 출력부를 갖는 신호 경로의 전원의 조건을 나타내는 정보를 수신하는 단계, 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 단계로서, 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보는 전원 전압을 생성하기 위해 전원에 전기 에너지를 제공하기 위해 배터리의 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함하는, 상기 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 단계, 배터리에 의해 출력된 모니터링된 배터리 전압 및 신호 경로의 부하 이벤트들에 기초하고 배터리로부터 전력이 공급되는 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들을 제외하는 적응형 배터리 모델에 적응하는 단계, 및 오디오 입력 신호의 일부가 최대 전력 임계값에 도달했다는 결정에 응답하여, 신호 경로가 오디오 입력 신호의 일부의 오디오 출력으로의 전파 이전에 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 입력 신호 또는 그의 파생물을 감쇠시키도록 오디오 출력 신호의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 이점들은 본 명세서에 포함된 도면들, 설명 및 청구항들로부터 당업자에게 용이하게 명백할 수 있다. 실시예들의 목적들 및 이점들은 적어도, 청구항들에서 특히 지적된 요소들, 피쳐(feature)들, 및 조합들에 의해 실현되고 성취될 것이다.
상기 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 모두가 설명하기 위한 예들이고 본 발명에서 제시된 청구항들을 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다.
예시적인 본 실시예들 및 그들의 특정 이점들의 더 완전한 이해는 첨부된 도면들과 결부하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 획득될 수 있고, 여기서 유사한 참조 부호들은 유사한 피쳐들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 개인용 오디오 장치의 예시를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 2에 묘사된 오디오 집적 회로 내에서 이용하기 위한 예측적인 브라운아웃 방지 시스템의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 배터리의 모델의 회로도;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 4에 묘사된 예시적인 배터리의 모델의 출력 임피던스와 배터리 충전 전압 사이의 일 예시적인 관계를 보여주는 그래프;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 이득 전달 함수의 그래프;
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 또 다른 예시적인 이득 전달 함수의 그래프;
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링할 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링하지 않을 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 처프 신호에 대한 대용량 커패시턴스의 효과들을 묘사하는 전력 대 시간의 플롯 다이어그램을 도시한 도면;
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른, 공급 전압의 하부 측 엔벨로프(envelope)의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른, 공급 전압의 상부 측 엔벨로프의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른, 적응형 배터리 모델의 블록도; 및
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 개인용 오디오 장치의 예시를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 2에 묘사된 오디오 집적 회로 내에서 이용하기 위한 예측적인 브라운아웃 방지 시스템의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 배터리의 모델의 회로도;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 4에 묘사된 예시적인 배터리의 모델의 출력 임피던스와 배터리 충전 전압 사이의 일 예시적인 관계를 보여주는 그래프;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 이득 전달 함수의 그래프;
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 또 다른 예시적인 이득 전달 함수의 그래프;
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링할 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링하지 않을 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도;
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 처프 신호에 대한 대용량 커패시턴스의 효과들을 묘사하는 전력 대 시간의 플롯 다이어그램을 도시한 도면;
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른, 공급 전압의 하부 측 엔벨로프(envelope)의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른, 공급 전압의 상부 측 엔벨로프의 그래픽 표현을 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른, 적응형 배터리 모델의 블록도; 및
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 개인용 오디오 장치(1)의 예시이다. 개인용 오디오 장치(1)는 본 발명의 실시예들에 따른 기술들이 이용될 수 있는 장치의 일례이지만, 도시된 개인용 오디오 장치(1)에, 또는 후속 예시들에 묘사된 회로들에서 구현된 모든 요소들 또는 구성들이 청구항들에서 인용된 주제를 실행하기 위해 요구되지 않음이 이해된다. 개인용 오디오 장치(1)는 균형잡힌 대화 지각, 및 개인용 오디오 장치(1)에 의해 수신된 웹페이지들 또는 상이한 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 배터리 부족 표시 및 다른 시스템 이벤트 통보들과 같은 오디오 표시들과 같은, 개인용 오디오 장치(1)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오를 제공하기 위해 벨소리들, 저장된 오디오 프로그램 자료, 근단 음성(즉, 개인용 오디오 장치의 이용자(1)의 음성)의 주입과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들과 함께, 개인용 오디오 장치(1)에 의해 수신된 원거리 음성을 재생하는 스피커(5)와 같은 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 게다가 또는 대안적으로, 헤드셋(3)은 오디오를 생성하기 위해 개인용 오디오 장치(1)에 결합될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드셋(3)은 한 쌍의 이어버드 스피커들(8A 및 8B)의 형태일 수 있다. 플러그(4)는 개인용 오디오 장치(1)의 전기 단자에 대한 헤드셋(3)의 연결을 제공할 수 있다. 도 1에 묘사된 헤드셋(3) 및 스피커(5)는 단지 예들이고, 개인용 오디오 장치(1)가 제한 없이, 캡티브 또는 통합된 스피커들, 헤드폰들, 이어버드들, 인 이어 이어폰들, 및 외부 스피커들을 포함하는, 다양한 오디오 트랜스듀서들과 관련하여 이용될 수 있음이 이해된다.
개인용 오디오 장치(1)는 이용자에게 디스플레이를 제공하고 터치 스크린(2)를 이용하여 이용자 입력을 수신할 수 있거나, 대안적으로 표준 LCD는 개인용 오디오 장치(1)의 정면 및/또는 측들에 배치된 다양한 버튼들, 슬라이더들, 및/또는 다이얼들과 조합될 수 있다. 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 개인용 오디오 장치(1)는 헤드셋(3), 스피커(5), 및/또는 또 다른 오디오 트랜스듀서로의 송신을 위한 아날로그 오디오 신호를 생성하기 위한 오디오 집적 회로(IC)(9)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 IC(9)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 오디오 소스(18)(예로서, 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기, 테스트 장비, 또는 다른 적합한 디지털 오디오 소스)는 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)에 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 공급할 수 있으며, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 처리하고 이러한 처리된 신호를 디지털 아날로그 변환기(DAC)(14)에 제공할 수 있으며, 이는 결과적으로 오디오 입력 신호(VIN)를 증폭하거나 감쇠시킬 수 있는 전력 증폭기 스테이지(Al)에 아날로그 오디오 입력 신호(VIN)을 공급하고 스피커, 헤드폰 트랜스듀서, 및/또는 라인 레벨 신호 출력을 동작시킬 수 있는 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공할 수 있다. 증폭기(A1)가 단일 엔드형(single-ended) 오디오 출력 신호(VOUT)를 생성하는 단일 엔드형 출력부로서 묘사될지라도, 일부 실시예들에서 증폭기(Al)는 차동 출력을 포함할 수 있고, 따라서 차동 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공할 수 있다.
전원(10)은 증폭기(A1)의 전원 레일 입력들에 전원 전압(VSUPPLY)을 제공할 수 있다. 전원(10)는 전하 펌프 전원, 스위칭 직류 직류 변환기, 선형 조절기, 또는 임의의 다른 적합한 전원을 포함할 수 있다.
본 발명의 어딘가 다른 곳에서 더 상세히 논의된 바와 같이, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 오디오 출력 신호(VOUT)의 브라운아웃을 방지하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 "브라운아웃"은 광범위하게, 개인용 오디오 장치(1) 내의 하나 이상의 공급 전압들의 의도하지 않은 강하를 언급하며, 하나 이상의 공급 전압들의 의도하지 않은 강하는 이러한 하나 이상의 공급 전압들을 수신하는 하나 이상의 구성요소들의 부적절하거나 원치 않는 동작에 이를 수 있다. 이 기능을 수행하기 위해, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 (예로서, 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 진폭을 나타내는 특성을 모니터링함으로써) 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 진폭을 나타내는 정보를 수신할 수 있다. 본 명세서에 개시된 많은 실시예들이 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 버퍼링된 버전으로부터 진폭 정보를 직접적으로 추출함으로써 수행된 바이 이러한 모니터링을 고려할지라도, 다른 실시예들에서 이러한 모니터링은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 임의의 신호 파생물(예로서, 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)로부터 오디오 출력 신호(VOUT)까지의 신호 경로 내의 임의의 신호)일 수 있다. 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 또한, 전원(10)의 조건을 나타내는 정보를 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원(10)의 조건은 브라운아웃 조건의 발생을 트리거링하거나 브라운아웃 조건을 나타내는 이용자 정의되거나 다른 유형의 임계값을 위반하는 증폭기(Al)에 의해 소비된 공급 전류 또는 증폭기(A1)에 의해 출력될 수 있는 오디오 출력 신호(VOUT)의 최대 진폭을 나타낼 수 있다. 본 발명의 전반에 걸쳐 이용된 바와 같이, 용어 "브라운아웃 조건"은 본 발명의 어딘가 다른 곳에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)에 의해 측정된 파라미터들에 기초하여, 브라운아웃이 실제로 발생할 수 있는 조건 또는 상황, 또는 브라운아웃이 잠재적으로 발생할 수 있는 조건 또는 상황을 광범위하게 언급할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 전원(10)의 조건은 전원 전압(VSUPPLY), 전원(10)의 전류, 전원(10)의 내부 임피던스, 전원(10) 외부의 임피던스들, 및 전원(10)의 부하 조건들에 응답한 전원(10)의 예측된 거동 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 진폭을 나타내는 물리량 및 전원(10)의 조건을 나타내는 정보로부터 브라운아웃 조건이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있으며, 오디오 출력 신호(VOUT)는 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)로부터 오디오 출력 신호(VOUT)까지의 신호 경로 내에서 감쇠의 부재 시에 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)에 응답하여 브라운아웃할 것이다. 브라운아웃 조건이 존재한다고 결정하는 것에 응답하여, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 브라운아웃 조건을 갖는 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 일부의 증폭기(A1)의 오디오 출력으로의 전파 이전에 브라운아웃을 방지하기 위해 신호 경로가 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 파생물을 감쇠시키도록 오디오 출력 신호(VOUT)의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 감쇠는 신호 경로 내의 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 파생물의 오디오 볼륨을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 감쇠는 신호 경로 내의 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 파생물에 비 선형 이득을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비 선형 이득을 적용하는 것은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 파생물을 최대 진폭으로 클리핑(clipping)하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이러한 감쇠 또는 클리핑은 신호 경로의 디지털 경로 부분(예로서, 디지털 오디오 소스(18)과 DAC(14) 사이)에서 발생할 수 있다. 대안적으로 또는 게다가, 이러한 감쇠(선형이든 비선형이든) 또는 클리핑은 예를 들면, DAC(14)의 출력 스테이지에 가변 이득을 적용하고/거나 증폭기(Al)에 가변 이득을 적용함으로써 신호 경로의 아날로그 경로 부분(예로서, DAC(14)와 출력 노드 사이)에서 발생할 수 있다.
이들 및 다른 실시예들에서, 하기에서 더 상세히 설명된 바와 같이, 감쇠는 수학적 도함수가 연속 함수인 이득 전달 함수로 오디오 입력 신호 또는 그의 파생물을 소프트 클리핑하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 소프트 클리핑은 아크탄젠트 필터에 의해 오디오 입력 신호 또는 그의 파생물에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 도 3에 의해 표현된 실시예들에서, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110), 전원 모니터링 블록(120), 및 예측적인 제어 상태 머신 블록(140)을 포함할 수 있다.
오디오 이용자 구성들(102), 공급 이용자 구성들(106), 및/또는 예측적인 제어 이용자 구성들(108)을 포함하는 이용자 구성들은 각각 볼륨 조정 블록(110), 전원 모니터링 블록(120), 및 예측적인 제어 상태 머신 블록(140)에 적용될 수 있다. 오디오 이용자 구성들(102)은 오디오 진폭 검출기(116)를 조작하는 능력을 포함할 수 있지만 그것으로 제한되지 않는다. 이들 이용자 구성들은 이용자가 피크 레벨 임계값들, 평균 제곱 레벨 임계값들, 관심 있는 주파수들 및/또는 지속기간들, 및/또는 증폭기에 대한 부하 임피던스를 포함하지만 그들로 제한되지 않는 이러한 검출 파라미터들을 설정하는 것을 허용할 수 있다. 공급 이용자 구성들(106)은 오디오 IC(9)의 배터리 공급장치 및/또는 전력 거동 특성들의 다양한 전압, 임피던스, 전류 소비, 및/또는 거동 임계값들을 설정하는 이용자의 능력을 포함할 수 있지만 그것으로 제한되지 않는다. 이들 임계값들은 이용자가, 배터리가 부하 하에 있을 때 전압 강하를 생성할 수 있는 동작의 약한 상태에 있는 것으로 간주될 때를 맞춤화하는 것을 허용할 수 있다. 예측적인 제어 이용자 구성들(108)은 이용자가 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 응답을 조작하는 능력을 허용할 수 있다. 이들은 볼륨 조정들, 제어 지연들, 오디오 콘텐트에 대한 공급 정보의 마스킹 또는 가중, 및 예측적으로 감쇠할 오디오 콘텐트의 유형들 및 임계값들을 포함할 수 있지만 그들로 제한되지 않는다.
예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 이용자 구성가능성은 휴대용 오디오 장치의 각각의 상이한 설계가 제한 없이 상이한 배터리 출력 전압들, 상이한 배터리 특성들, 상이한 오디오 증폭기, 및/또는 상이한 오디오 부하를 포함하는, 관심 있는 상이한 파라미터들을 가질 수 있기 때문에 바람직할 수 있다. 상이한 개인용 오디오 장치들에 대한 파라미터들 및 시스템 요구조건들의 이 변형은 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)의 오디오 모니터링, 전원 모니터링 블록(120)의 공급 모니터링, 및 예측적인 제어 상태 머신 블록(140)에 의한 제어가 유연하고, 적응가능하며, 이용자 구성가능해야 해서 예측적인 브라운아웃 방지가 각각의 개인용 오디오 장치에 대해 적절하게 최적화될 수 있게 함에 영향을 줄 수 있다. 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 응답을 "조정(tune)"하는 이용자 유연성이 일부 사례들에서 바람직할 수 있지만, 일부 실시예들에서 오디오 이용자 구성들(102)과 연관된 파라미터들의 일부 또는 전부, 공급 이용자 구성들(106), 및/또는 예측적인 제어 이용자 구성들(108)은 (예로서, 개인용 오디오 장치의 제공자에 의해) 값들의 특정 세트로 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원 모니터링 블록(120)은 전압 모니터(122), 배터리 임피던스 모니터(124), 및 공급 응답 예측기(126)를 포함할 수 있다. 전압 모니터(122)는 전원 정보(104)를 수신하고 예를 들면, 공급 이용자 구성들(106) 내에 설정된 이용자 구성가능한 임계값에 대한 전원(10)에 전력을 공급하기 위해 배터리의 전압의 비교를 수행하도록 구성될 수 있다. 이용자는 이러한 전압 임계값을 결정하고 개인용 오디오 장치(1) 내의 다른 구성요소들의 요구조건들에 기초하여 그것을 조정하는 유연성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 전압 임계값들은 공급 이용자 구성들(106) 내에 설정될 수 있으며, 이는 예측적인 제어 상태 머신(140)이 오디오 진폭 검출기(116)로부터의 예측적인 오디오 부하의 상이한 레벨들을 모니터링하고 그들에 반응하는 것을 허용할 것이다.
배터리 임피던스 모니터(124)는 전원 정보(104)를 수신하고 최근의 부하 조건들을 기록하며 배터리 임피던스의 대응하는 변화들을 생성할 수 있는 전류 소비의 변화들의 효과를 추적하도록 구성될 수 있다. 배터리가 그것의 충전 레벨, 방전 전류, 배터리 노화, 및/또는 환경적 효과들을 통해 "약해짐"에 따라, 그것의 출력 임피던스가 증가할 수 있다. 어떠한 부하도 없는 상태에서, 배터리의 출력 임피던스는 배터리의 출력 전압에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나, 출력 임피던스는 전류가 제공되고 있을 때 배터리의 출력 단자들에 생성된 전압에 상당한 영향을 미친다. 전원(10)이 증폭기(Al)에 대한 VSUPPLY 전압을 조절하기 위해, 부스트 변환기, 벅 변환기, 선형 조절기, 또는 충전 펌프와 같은 직류 직류 변환기를 포함하는 경우, 직류 직류 변환기의 특성들은 전원 정보(104), 배터리 임피던스 모니터(124), 또는 전원 응답 예측기(126)의 일부로서 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 배터리의 모델(40)의 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리는 전압(VIDEAL)을 출력하는 이상적인 전압 공급장치(42) 및 배터리 충전 레벨의 변화, 방전 전류, 배터리 노화, 및/또는 환경 효과들로 인해 달라질 수 있는 가변 임피던스(ZOUT)을 갖는 출력 임피던스(44)를 갖는 것으로서 모델링될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 4에 묘사된 모델(40)의 출력 임피던스와 배터리 충전 전압 사이의 일 예시적인 관계를 보여주는 그래프이고, 이는 가변 임피던스(ZOUT)가 배터리 충전 레벨의 변화로 인해 달라질 수 있음을 보여준다. 배터리로부터 전달된 전류(ILOAD)가 증가함에 따라, 그것이 생성하는(그리고 오디오 IC(9)의 요소들에 전력을 제공하기 위해 전원(10)으로 전달될 수 있는) 출력 전압(VBATT)이 감소할 수 있다. 배터리 임피던스 모니터(124)는 이 가변 임피던스(ZOUT)의 변동, 및 적용가능한 경우 배터리 외부의 부가적인 임피던스(예로서, 증폭기(A1)에 대한 전원 전압(VSUPPLY)에 존재하는 것들)를 모니터링할 수 있다.
공급 응답 예측기(126)는 배터리 공급의 최근 거동 이력을 모니터링하는 것에 기초하여 전원 정보(104)를 수신하고 다양한 부하 조건들 하에서 배터리 공급의 미래 거동을 예측하도록 구성될 수 있다. 오디오 증폭기(예로서, 증폭기(Al))는 임의의 주어진 시간에 배터리 공급장치에 대한 총 절대 부하를 결정할 수 있을 만큼 충분한 시스템 레벨 가시성을 갖지 않을 수 있다. 그러나, 공급 응답 예측기(126)는 증폭기의 부하 기여가 배터리 공급장치에 대해 무엇인지를 결정하고 배터리 공급장치가 증폭기에 의해 생성된 부하의 변화들에 어떻게 반응하는지를 모니터링할 수 있다. 이러한 정보는 공급 응답 예측기(126)가 증폭기(A1)에 의해 특정 양의 전류가 소비될 때 얼마나 큰 공급 전압 강하가 발생할 수 있는지를 추정하는 것을 가능하게 한다. 공급 응답 예측기(126)의 상태가 전압 모니터(122)의 상태, 배터리 임피던스 모니터(124)의 상태, 및 오디오 진폭 검출기(116)의 상태와 조합될 때, 예측적인 제어 상태 머신(140)은 오디오 출력 신호(VOUT)가 얼마나 큰지를 결정할 수 있고, 오디오 출력 신호는 브라운아웃 조건을 트리거링하기 위해 배터리 전력공급 증폭기(Al)에서 충분히 큰 전압 강하를 생성하지 않고 증폭기(Al)에 의해 생성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)은 오디오 버퍼(112), 볼륨 제어기(114), 및 오디오 진폭 검출기(116)를 포함할 수 있고, 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 또는 그의 파생물을 모니터링하고 조작하도록 구성될 수 있다. 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)(예로서, 오디오 버퍼(112), 볼륨 제어기(114))의 부분들은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)로부터 오디오 출력 신호(VOUT)로의 신호 경로에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)의 기능의 전부 또는 일부는 증폭기(A1)에 통합될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)의 기능의 전부 또는 일부는 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 따라서, 오디오 진폭 검출 및 볼륨 조정 블록(110)의 하나 이상의 피쳐들은 소프트웨어 또는 펌웨어로서, 증폭기(A1)에 대한 하나 이상의 분리되거나 통합된 피스들의 하드웨어, 또는 그들의 임의의 조합으로서 구현될 수 있다.
오디오 버퍼(112)는 오디오 진폭 검출기(116) 및/또는 예측적인 제어 상태 머신(140)이 신호 경로를 통해 전파되는 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN) 이전에 반응하기에 적절한 시간을 허용하도록 지연을 제공하는 임의의 시스템, 장치, 또는 장치일 수 있다. 예를 들면, 오디오 버퍼(112)는 그것의 지연 플러스 최대 볼륨 제어기(114)까지의 신호 경로의 그룹 지연이 오디오 진폭 검출기(116), 예측적인 제어 상태 머신(140), 및 볼륨 제어기(114)의 처리 시간보다 길도록 충분한 지연을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 버퍼(112)는 메모리를 포함할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 오디오 버퍼(112)는 오디오 경로의 본질적인 그룹 지연, 오디오 처리에 의해 야기된 지연, 및/또는 다른 적합한 지연을 포함할 수 있다.
더 강건한 오디오 증폭기 시스템들에서, 오디오 데이터 경로 메모리 버퍼는 종종, 사전 처리를 위한 일부 시간 또는 미리보기를 또한 필요로 할 수 있는 또 다른 피쳐의 일부로 이용가능하다. 이것이 사실일 때, 동일한 메모리 버퍼는 그것이 충분히 크고 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 다른 구성요소들의 처리를 허용하기에 충분한 지연을 갖는 한, 예측적인 브라운아웃 방지를 위한 오디오 버퍼(112)로서 활용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 신호 경로 내의 전체 지연은 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 구성요소들에 의한 처리를 허용하기에 충분히 클 수 있다. 이러한 실시예들에서, 오디오 버퍼(112)는 존재하지 않을 수 있다.
도 3에 의해 표현된 실시예들에서, 오디오 진폭 검출기(116)는 오디오 버퍼(112)에 진입하는 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 모니터링할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 오디오 진폭 검출기(116)는 전원(10)에 전력을 공급하는 배터리 공급장치에 부담을 가하고, 전압 강하를 생성하며, 오디오 증폭기(A1)에 의해 이러한 오디오 신호가 재생되는 경우 브라운아웃 조건의 위험을 감수할 만큼 충분히 큰 부하 조건을 생성할 수 있는 임의의 인입하는 오디오 신호들을 식별하기 위해 하나 이상의 임계값들(예로서, 오디오 이용자 구성들(102) 내에서 설정됨)에 대해 이러한 오디오 데이터를 평가할 수 있다. 오디오 진폭 검출기(116)에 의해 생성되고 예측적인 제어 상태 머신 블록(140)에 제공된 상태 결정은 오디오 신호의 물리량(예로서, 주파수, 피크 진폭, 전력, 등), 증폭기(Al)의 특성들(예로서, 효율), 및/또는 증폭기(Al)의 출력의 부하 임피던스를 포함하지만, 그들로 제한되지 않는 임의의 수 및 유형의 파라미터들에 기초할 수 있다.
도 3이 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 모니터링하는 오디오 진폭 검출기(116)를 묘사할지라도, 다른 실시예들에서 오디오 진폭 검출기(116)는 오디오 IC(9)의 신호 경로 내의 어딘가 다른 곳에서 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 파생물을 검출할 수 있다.
볼륨 제어기(114)는 예측적인 제어 상태 머신(140)에 의해 생성된 볼륨 제어 신호에 기초하여, (예로서, 오디오 신호를 DAC(14)로 전달하기 이전에) 오디오 버퍼(112)에 의해 버퍼링된 오디오 신호의 볼륨을 제어하거나 그렇지 않으면, 상기 오디오 신호에 선택가능한 이득을 적용하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 예측적인 제어 상태 머신(140)이 브라운아웃 조건이 존재한다고 결정하는 상황들에서, 그것은 볼륨 제어 신호를 전달할 수 있고, 이에 응답하여 볼륨 제어기(114)는 오디오 신호 경로를 통해 전파되는 오디오 신호를 감쇠시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 볼륨 제어기(114)는 오디오 신호의 오디오 볼륨을 감소시킴으로써 오디오 신호를 감쇠시킬 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 볼륨 제어기(114)는 오디오 신호에 비 선형 이득을 적용함으로써 브라운아웃 조건에 응답하여 오디오 신호를 감쇠시킬 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼륨 제어기(114)는 오디오 신호에 대한 이득 전달 함수(예로서, f｜VOUT(｜AUDIO_IN｜)｜)가, 이득 전달 함수의 수학적 도함수가 적어도 하나의 불연속 지점을 포함하도록 하는 것일 수 있도록 브라운아웃 조건에 응답하여 오디오 신호에 "하드 클리핑"을 적용할 수 있다. 또 다른 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 볼륨 제어기(114)는 오디오 신호에 대한 이득 전달 함수가, 이득 전달 함수의 수학적 도함수가 연속 함수이도록 하는 것일 수 있도록 브라운아웃 조건에 응답하여 오디오 신호에 "소프트 클리핑"을 적용할 수 있다. 이러한 소프트 클리핑 이득 전달 함수는 오디오 신호에 아크탄젠트 필터를 적용하는 것을 포함하는, 임의의 적합한 방식으로 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 예측적인 제어 상태 머신(140)은 오디오 진폭 검출기(116), 전압 모니터(122), 배터리 임피던스 모니터(124), 및 공급 응답 예측기(126)로부터 상태 정보를 수신하고 이러한 상태 정보에 기초하여, 이러한 신호가 감쇠되지 않은 경우 발생할 수 있는 배터리 공급 전압 강하로부터 보호하기 위해 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)(또는 그의 파생물)를 감쇠(예로서, 볼륨 제어기(114)를 통해 오디오 볼륨을 감소)할지의 여부를 결정할 수 있다. 게다가, 일단 브라운아웃 방지 감쇠가 발생하고 있는 상태에서, 예측적인 제어 상태 머신(140)은 이러한 상태 정보에 기초하여, 오디오 신호 진폭이 그것의 감쇠되지 않은 레벨로 리턴하는 것을 허용할지의 여부를 결정할 수 있다.
전압 모니터(122), 공급 응답 예측기(126), 및 배터리 임피던스 모니터(124)의 상태들이 배터리가 약화된 상태에 있음을 나타내고 오디오 진폭 검출기(116)가 높은 부하 조건이 발생하려고 함을 나타내는 경우, 예측적인 제어 상태 머신(140)은 적절한 볼륨 제어 신호를 볼륨 제어기(114)에 전달함으로써 반응할 수 있어서, 볼륨 제어기(114)로 하여금 오디오 신호를 감쇠시키게 한다. 그에 따라, 잠재적으로 브라운아웃을 야기하는 오디오 신호가 증폭기(A1)에 전달될 때까지, 그것은 브라운아웃을 방지할 만큼 충분히 낮은 레벨로 감쇠될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링할 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현이다. 도 8에서, 전압 모니터(122), 배터리 임피던스 모니터(124), 및 공급 응답 예측기(126)의 상태들은 전원(10)에 전력을 공급하는 배터리가 그것이, 일단 오디오 신호가 증폭기(A1)로 전파되고 전원(10)에 전력을 공급하는 배터리에 과도한 부하를 가하면 브라운아웃 조건을 트리거링하지 않고 인입하는 오디오 신호(AUDIO_IN)을 지원할 수 없을 정도로 충분히 약한 상태에 있음을 나타내는 것으로서 도시된다. 이것은 예측적인 제어 상태 머신(140)으로 하여금 오디오 진폭 검출기(116) 및 전원 모니터링(120)로부터 수신된 정보를 분석하는 것에 응답하여 오디오 신호를 감쇠시키기 위해 적절한 볼륨 제어 신호를 생성하게 할 수 있다(예로서, 오디오 진폭이 브라운아웃 조건을 야기할 가능성이 있는 임계 레벨을 초과한다는 표시에 응답하여). 일부 실시예들에서, 오디오 신호는 오디오 진폭 검출기(116)에 의해 모니터링된 오디오 신호의 오디오 진폭이 임계값을 초과하여 유지되는 각각의 시간 기간(tATTACK) 동안 VOLSTEP1의 진폭 단계들에서 감쇠될 수 있다. 일단 오디오 진폭 검출기(116)에 의해 모니터링된 오디오 신호의 오디오 진폭이 임계값(또는 또 다른 임계값) 미만으로 떨어지면, 감쇠는 기간(tWAIT) 동안 계속될 수 있으며, 그 후에 오디오 신호는 오디오 감쇠가 거의 없이 정상 동작 상태로 리턴할 때까지 각각의 시간 기간(tRELEASE) 동안 VOLSTEP2의 단계들에서 감쇠되지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따라, 예측적인 브라운아웃 제어 시스템이 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 신호의 감쇠를 트리거링하지 않을 때 존재할 수 있는 다양한 신호들 대 시간의 그래픽 표현이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 오디오 진폭 검출기(116)는 오디오 진폭이 브라운아웃 조건을 야기할 가능성이 있는 임계 레벨 미만임을 나타낸다. 그러나, 도 9에서 제공된 시나리오에서, 큰 오디오 진폭들은 전압 모니터(122), 배터리 임피던스 모니터(124), 및/또는 공급 응답 예측기(126)가 전원(10)이 이러한 오디오 진폭에 의해 야기된 부하를 취급할 수 있다고 보고할 때 단지 존재할 수 있다. 이러한 큰 오디오 진폭들은 전압 모니터(122), 배터리 임피던스 모니터(124), 및/또는 공급 응답 예측기(126)의 상태들에 의해 표시되는 바와 같이, 전원(10)에 전력을 공급하는 배터리가 약화된 상태에 있을 때 발생하지 않을 수 있다. 그에 따라, 이러한 일련의 상황들 하에서, 예측적인 제어 상태 머신(140)은 오디오 신호의 감쇠를 야기하지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치의 일 예시적인 오디오 IC(1300)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 장치는 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 수신하도록 구성된 오디오 입력부, 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공하도록 구성된 오디오 출력부, 전원 전압(VSUPPLY)을 수신하도록 구성된 전원 입력부, 및 감쇠 블록(1302)을 갖는 신호 경로를 포함한다. 감쇠 블록(1302)은 다음 중 하나 이상을 나타내는 정보를 수신하도록 구성된다: 1) 전원 조건들의 적응형 추정값들; 2) 전원 커패시턴스의 예상된 효과들; 및 3) 복소 부하 임피던스의 적어도 하나의 조건. 수신된 정보로부터 오디오 출력 신호의 일부가 최대 전력 임계값에 도달할 수 있다고 결정하는 것에 응답하여, 감쇠 블록(1302)은 신호 경로가 오디오 입력 신호의 일부의 오디오 출력으로 전파되기 이전에 브라운아웃을 방지하기 위해 오디오 입력 신호 또는 그의 파생물을 감쇠시키도록 오디오 출력 신호의 적어도 일부의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성할 수 있다. 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보는 도 14에서 설명된 바와 같이 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 전압 성분 및 저항 성분은 최대 전력 임계값을 산출하기 위해 이용될 수 있다. 도 2와 유사하고 도 10에 도시된 바와 같이, 디지털 오디오 소스(1301)(예로서, 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기, 테스트 장비, 또는 다른 적합한 디지털 오디오 소스)는 감쇠 블록(1302)에 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 공급할 수 있으며, 감쇠 블록은 디지털 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 처리하고 이러한 처리된 신호를 디지털 아날로그 변환기(DAC)(1303)에 제공할 수 있으며, 이는 결과적으로 오디오 입력 신호(VIN)를 증폭하거나 감쇠시킬 수 있는 전력 증폭기 스테이지(A2)에 아날로그 오디오 입력 신호(VIN)을 공급하고 스피커, 헤드폰 트랜스듀서, 및/또는 라인 레벨 신호 출력을 동작시킬 수 있는 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공할 수 있다. 증폭기(A2)가 단일 엔드형 오디오 출력 신호(VOUT)를 생성하는 단일 엔드형 출력부로서 묘사될지라도, 일부 실시예들에서 증폭기(A2)는 차동 출력을 포함할 수 있고, 따라서 차동 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공할 수 있다. 전원(1304)은 증폭기(A2)의 전원 레일 입력들에 전원 전압(VSUPPLY)를 제공할 수 있다. 전원(1304)은 충전 펌프 전원, 스위칭 직류 직류 변환기, 선형 조정기, 또는 임의의 다른 적합한 전원을 포함할 수 있다.
IC(1300)가 또한, 도 2 및 도 3을 참조하여 이전에 설명된 바와 같이 예측적인 브라운아웃 방지 시스템을 포함할 수 있음이 인식될 것이다.
일부 실시예들에서, 감쇠 블록의 기능의 일부 또는 전부는 증폭기(A2)에 통합될 수 있다.
도 10에서, 증폭기(A2)는 오디오 입력 신호(VIN)을 수신할 수 있고 일반적으로 전압 형태로 신호 진폭을 증가시키기 위해 이득을 적용할 수 있다. 오디오 및 햅틱 증폭기들에 대해, 높은 전류들이 발생할 수 있다. 증폭기(A2)는 전압 증폭기로서 취급될 때 전형적으로, 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 스케일링으로서 거동할 수 있으며 고역 통과 또는 저역 통과 필터링과 같은 주파수 효과들을 가질 수 있다. 일반성의 손실 없이, 증폭기(A2)는 입력 전압(VIN)을 수신할 수 있고 증폭된 출력 전압(VOUT)을 제공하기 위해 이득을 제공할 수 있다. 부하 임피던스를 앎으로써, 증폭기(A2)의 전류 출력은 옴의 법칙(컨볼루션(convolution)에 의한 복소 임피던스에도 적용됨)을 통해 알려진다. 전압 및 전류 둘 모두가 알려진 상태에서, 감쇠 블록(1302)은 전압 및 전류의 곱으로서 증폭기의 수요 전력을 산출할 수 있다.
증폭기(A2)는 실제로 완벽에 못 미치는 전력 변환 비를 가질 전력 변환기로 간주될 수 있다. 감쇠 블록(1302)은 증폭기(A2)의 수요 전력 및 증폭기(A2)의 효율을 추정하고, 이 추정값로부터 증폭기 입력(VIN), 공급 전압(VSUPPLY) 및 공급 입력 전류에서의 전기적 특성들을 산출할 수 있다. 추정된 증폭기 수요 전력을 커패시턴스 요소를 갖는 배터리 모델에 삽입하는 것은 많은 실세계 증폭기 회로 구성들의 거동을 모방할 것이다. 이 예에서, 단순한 배터리 모델이 활용된다; 그러나, 적응형 배터리 모델은 도 14를 참조하여 설명된 바와 같이 이용될 수 있다. 공급 전압(VSUPPLY)의 효과들은 그 다음, 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 이용하여 모델링될 수 있다. 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)는 공급 전압(VSUPPLY)이 임계값(VTHRESH)을 초과하여 유지됨을 보장하기 위해 감쇠를 요구할 수 있다. 이 감쇠는 감쇠 블록(1302)에 의해 산출될 수 있다.
저항성 부하들에 대해, 전류 및 전압이 동위상일 수 있다. 그러나, 확성기와 같은 리액턴스를 갖는 부하들에 대해, 특정한 주파수를 위해 요구된 실제 전력은 제곱 평균 전압 및 전류의 곱 미만일 수 있다. 이 더 낮은 전력 요구조건은 전압(또는 전류) 임계값이 충족되지만 초과되지 않음을 보장하기 위해 더 적은 감쇠가 필요함을 의미하며 예를 들면, 더 많은 전력이 부하에 전달되는 것을 허용하여, 스피커들에 대한 더 높은 음압 레벨, 및 햅틱 시스템들에 대한 진동 세기를 야기한다.
주어진 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)에 대해, 감쇠 블록(1302)은 다음 방정식을 이용하여 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)를 증폭하기 위해 증폭기(A2)(PLOAD)에 의해 필요한 수요 전력을 산출하기 위해, 복소 부하 임피던스(ZLOAD)의 추정값, 및 VIN으로 변조된 펄스 코드 전달 함수의 추정값(일반적으로 스케일링 상수(H))을 활용할 수 있다.
PLOAD = 전압 * 전류
(1)
여기서, 전압 = AUDIO_IN * H 및 전류 = 전압/ZLOAD이다. 증폭기(A2)의 비효율성들로 인해, 신호를 증폭하기 위해 증폭기(A2)에 의해 요구된 소스 전력은 필요한 전력(PLOAD)보다 클 수 있다. 소스 전력(PSRC)은 증폭기(A2)에 의해 요구된 소스 전력인 것으로 설정된다. 소스 전력(PSRC)은 0과 1 사이인 효율 파라미터(n)에 의해 PLOAD와 관련된다.
전원 전압을 예측하기 위해 전압 성분(VBATT), 저항 성분(RBATT), 및 전원 커패시턴스(CBULK)의 추정값들과 함께 증폭기(A2)에 의해 요구된 전력의 추정값이 이용될 수 있다. 특히, 주어진 배터리 모델에 대해, 전압 임계값(VTHRESH)을 초과하여 유지하면서 공급될 수 있는 최대 전력은 배터리 모델을 증폭기에 의해 필요한 전력과 관련시키는 방정식들의 동시 시스템을 해결함으로써 계산될 수 있다.
여기서, VBATT는 배터리 모델 전압이고 RBATT는 배터리 모델 저항이다. 이 방정식을 이용하면, 전원 전압(VSUPPLY)에 대한 효과들은 증폭기(PSRC)에 의해 요구된 소스 전력의 함수로서 예측될 수 있다. 전원 전압(VSUPPLY)이 임계값을 초과하여 유지되는 경우, 소스 전력(PSRC)에 대해 허용된 최대 전력이 결정될 수 있다. 최대 허용 전력이 알려져 있고, 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)로부터 전력 수요를 추정하는 능력이 있는 경우, 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)는 이제 최대 전력 허용 조건을 만족하도록 감쇠될 수 있다.
물리적 시스템들에서, 커패시턴스 효과들은 배터리가 아닌 일시적으로 전류를 공급하는 커패시턴스로 인해 전원 전압(VSUPPLY)의 예측을 복잡하게 만들 수 있다. 커패시턴스 효과에 대한 단순한 근사치는 대신에, 증폭기에 의해 요구된 추정된 전력에 저역 통과 필터를 적용하는 것이며, 이 저역 통과 필터는 대략 RBATT * CBULK의 시간 상수를 가지며, 여기서 RBATT는 배터리 모델의 저항이고, CBULK는 전원에 병렬인 대용량 커패시턴스이다. 따라서, 전원 커패시턴스(CBULK)의 예상된 효과들을 나타내는 정보는 단정된 전원 전압에서 동작하는 선형 필터를 선택적으로 적용하기 위해 이용될 수 있다.
입력 오디오 신호에 적용된 이득이 실제로 시스템을 브라운아웃으로부터 보호함을 보장하기 위해, 이득은 필요한 것보다 일찍, 즉 브라운아웃이 실제로 발생할 레벨을 초과하는 전압 임계값에서 적용되고 유지될 수 있다. 인과 관계를 유지하기 위해, 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)는 필요한 이득 신호를 미리보고 더 일찍 적용하기 위해 그것의 이득 계산에 더하여 지연되어야 한다.
알려진 전력 수요로, 허용된 최대 전력, 즉 오디오 입력 신호에 대한 최대 전력 임계값(PMAX)은 배터리 모델의 파라미터 추정값들을 이용하여 VSUPPLY를 VTHRESH로 대체하고 다음 방정식을 제공하기 위해 재배열함으로써 방정식 (3)으로부터 산출될 수 있다:
여기서, VTHRESH는 허용되는 전원 전압(VSUPPLY)에 대한 타겟 최소 전압 값이다. 최대 허용 전력(PMAX) 및 증폭기 전력 수요의 추정값(PSRC)을 이용하여, 공급 전압(VSUPPLY)이 VTHRESH보다 크게 유지되어야 하는 조건을 충족하기 위해 요구된 이득(G)은 다음과 같다:
알려진 이득 값으로, 보호된 신호 진폭이 이제 알려진다. 이 이득은 감쇠 블록에 의해 광대역 신호에 또는 광대역 신호를 포함하는 대역통과 필터링된 신호들의 합계에 적용될 수 있다. 대역통과 필터링된 신호들에 대해, 합계가 동일하게 유지되는 한 각각의 대역의 이득 값을 조정될 수 있고, 이는 다중대역 압축 능력을 허용한다.
공격 및 릴리스 시간들의 개념은 적용된 이득이 브라운아웃을 방지하기 위해 요구된 이득에 접근하는 레이트를 언급한다. 이들 공격 및 릴리스 레이트들은 전형적으로 dB/초 단위로 구성될 수 있다.
낮은 전압 조건을 야기하는 배터리로부터의 과도한 전류 요구들을 회피하기 위해, 순간적인 전류 스파이크들을 버퍼링하기 위해 커패시터들이 전원(1304)에 병렬로 부가될 수 있다. 이들 커패시터들은 공급 전압(VSUPPLY)에서 저역 통과 필터들의 역할을 할 수 있다. 물리적 시스템들에서, 이 커패시턴스는 또한, 그들의 입력 커패시턴스들, 배선 토폴로지, 등으로 인해 다수의 구성요소들을 전원(1304)에 연결하는 기생 효과들에 의해 증가될 수 있다.
이 대용량 커패시턴스의 존재 시에, 증폭기(A2)는 커패시터 및 배터리로부터 전류를 인출할 수 있으며 이는 대용량 커패시턴스가 없는 시스템에 비해 전압 강하가 적을 수 있음을 의미한다. 이 대용량 커패시턴스의 효과들을 고려함으로써, 배터리 공급장치에 대한 전력 수요들이 감쇠 블록에 의해 더 정확하게 계산될 수 있으며, 브라운아웃 조건들이 발생하지 않음을 여전히 보장하면서 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)에 대한 감쇠가 덜 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 처프 신호에 대한 대용량 커패시턴스의 효과들을 보여주는 시간에 대해 표시된 전력의 플롯 다이어그램이다. 도 11은 시간에 따라 증가하는 처프 신호의 주파수를 보여준다. 더 높은 주파수들에서, 대용량 커패시턴스는 더 적은 전력 수요를 야기할 수 있다.
이전에 설명된 바와 같이, 도 4는 일 예시적인 배터리 모델을 보여준다. 배터리 모델은 예를 들면, 도 4(예로서, 및 도 2에서 전원(10)으로서 이용될 수 있음)에 도시된 바와 같이 출력 임피던스(ZOUT)의 서브세트인 출력 임피던스(ZOUT) 또는 직렬 배터리 저항(RBATT)을 갖는 배터리 전압(VBATT)의 테브난 회로(Thevenin circuit)를 포함한다. 시스템 전류 수요가 증가함에 따라, 직렬 배터리 저항(RBATT)로 인해 이용가능한 전압이 감소하고, 여기서 
이다. VSUPPLY 신호만 이용하면, 배터리 전압(VBATT) 및 배터리 저항(RBATT) 신호들은 변화하는 ISUPPLY 신호(즉, 부하 임피던스에 기초하는 전류 수요의 변경)에 대해 유추될 수 있으며, 이는 증폭기(Al)의 경우, 수요 전류(ISUPPLY)가 증폭기 입력 전류(ISUPPLY)가 될 것이다.
어떠한 입력 전류로도 전환되지 않는 증폭할 신호가 없는 경우(ISUPPLY=0), 공급 전압(VSUPPLY)은 유효 배터리 전압(VBATT)을 나타낸다. 증폭기(A2)와 별개인 시스템의 다른 부분들이 무선 또는 발광 다이오드(LED)와 같은 전류를 인출하면, 공급 전압 강하가 존재할 수 있다. 증폭기(A2)에 대한 배터리 모델의 관점에서 볼 때, 이 공급 전압 강하는 감소된 유효 배터리 전압(VBATT)에 이른다.
전류 인출을 생성하는 증폭기(A2)에 대한 신호가 존재할 때, 공급 전압(VSUPPLY)의 강하가 존재할 수 있다. 이 공급 전압 강하는 배터리 저항(RBATT)에 비례할 수 있다. 주어진 증폭기 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)에 대한 전원 전압(VSUPPLY)의 추정값을 이용함으로써, 배터리 저항(RBATT)의 추정값들을 조정하기 위해 실제 신호 및 예측된 신호 사이의 비교가 행해질 수 있다. 이것은 배터리 모델의 정확도를 개선할 수 있고 따라서, 오디오 신호의 덜 불필요한 감쇠를 야기할 수 있다.
커패시턴스 효과들 때문에, 추정된 공급 전압(VSUPPLY) 신호에 비해 실제 공급 전압(VSUPPLY) 신호에 그룹 지연이 도입될 수 있다. 이 보상은 그룹 지연 효과들을 정확하게 아는 것을 요구할 수 있고, 약간의 위상 오류들은 공급 전압(VSUPPLY)과 예측되거나 추정된 공급 전압(VEST_SUPPLY) 사이의 차를 증폭하거나 감쇠시킬 수 있다. 이들 위상 효과들을 회피하기 위해, 엔벨로프 예측들 또는 추정들이 이용될 수 있다.
배터리 모델이 실제 시스템과 매칭하면, 실제 공급 전압(VSUPPLY) 및 예측되거나 추정된 공급 전압(VSUPPLY) 신호들의 엔벨로프들이 거의 동일할 수 있다. 그러나, 편차들은 그 다음, 현실과 모델 사이의 불일치를 드러내고 정정 대응을 요구할 수 있다.
도 12에서, 공급 전압(VSUPPLY) 신호들의 하부 측 또는 하부 엔벨로프는 배터리 저항(RBATT)의 값에 관한 정보를 제공할 수 있다. 가설적으로, 배터리 저항(RBATT)이 제로이면, 공급 전압(VSUPPLY)의 하부 엔벨로프 및 상단 엔벨로프는 동일할 것이다. 그러나, 배터리 저항(RBATT)이 제로가 아니기 때문에, 하부 엔벨로프는 각각의 점선들(VSUPPLY 및 VEST_SUPPLY)에 의해 도시된 바와 같이 상부 엔벨로프보다 낮을 것이다.
예측된 공급 전압(VEST_SUPPLY)이 측정된 공급 전압(VSUPPLY) 신호까지 떨어지지 않으면, 배터리 저항(RBATT)의 과대 추정들을 정정하기 위해 배터리 저항(RBATT)이 증가되어야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
도 13에서, 공급 전압(VSUPPLY) 신호들의 상부 측 또는 상단 엔벨로프는 배터리 전압(VBATT) 추정값에 적응하기 위해 이용될 수 있다. 공급 전압(VSUPPLY)의 피크들은 실제 배터리 전압(VBATT) 값에 가장 가까운 값들을 제공할 수 있다. 예측된 피크들 및 실제 피크들이 상이한 경우, 배터리 전압(VBATT)은 정정이 필요할 수 있다.
대용량 커패시턴스의 존재는 배터리 전압(VBATT) 및 배터리 저항(RBATT) 적응을 혼란스럽게 하며, 특정 주파수에 대한 대용량 커패시턴스는 동시에 배터리 전압(VBATT) 및 배터리 저항(RBATT)의 감소로서 보여질 수 있다. 전력 추정에 대용량 커패시턴스를 포함함으로써, 배터리 전압(VBATT) 및 배터리 저항(RBATT) 추정들이 훨씬 더 정확해져서, 오디오 신호의 임의의 불필요한 감쇠를 더 감소시킨다.
도 14는 감쇠 블록(1302) 및/또는 증폭기(A2) 내에 포함되거나 그들과 별개일 수 있는 적응형 배터리 모델(1600)의 일례를 도시한다. 배터리 모델(1600)은 공급 전압(VEST_SUPPLY)의 추정값 및 공급 전압(VSUPPLY)을 수신하도록 구성될 수 있는 엔벨로프 추적기(1601)를 포함할 수 있다. 엔벨로프 추적기(1601)는 제 1 추적 블록(1602)에서 공급 전압(VSUPPLY)의 상부 측 엔벨로프를 추적하고 결과적인 엔벨로프의 피크들을 제 2 추적 블록(1603)으로부터의 예측된 공급 전압 상부 측 엔벨로프의 상부 측 엔벨로프와 비교할 수 있다. 비교는 업데이트 블록(1604)에서 VBATT 값을 업데이트하기 위해 이용될 수 있다. 제 3 추적 블록(1605)은 공급 전압(VSUPPLY)의 하부 측 엔벨로프를 추적하고 결과적인 엔벨로프의 로컬 최소값들을 제 4 추적 블록(1606)으로부터의 예측된 공급 전압의 하부 측 엔벨로프와 비교할 수 있다. 비교는 업데이트 블록(1607)에서 RBATT 값을 업데이트하기 위해 이용된다. RBATT 및 VBATT의 업데이트된 값들은 최대 전력 임계값을 산출하기 위해 감쇠 블록(1302)에 제공될 수 있다.
오디오 입력 신호(AUDIO_IN)가 진폭이 증가함에 따라, 증폭을 제공하기 위해 더 많은 전원 전류가 필요하다. 너무 많은 전원 전류는 브라운아웃 조건에 이를 수 있다. 오디오 입력 신호(AUDIO_IN)의 진폭은 브라운아웃을 회피하기 위해 감쇠되어야 한다. 동적 범위 압축기 및 리미터는 전원 전류를 감쇠하고 제한할 수 있다.
본 발명의 실시예는 더: 1) 배터리 조건들의 적응형 추정값을 제공하고; 2) 전원 커패시턴스의 효과들을 예상하며, 3) 부하 리액턴스가 필요한 전력(예로서, 부하 임피던스의 조건)을 낮추기 때문에, 필요한 전력을 결정하기 위해 (저항보다는) 부하의 복소 임피던스 모델을 이용한다.
예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)의 적용의 일례로서, 도 15에 대한 참조가 행해진다. 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 장치(1)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 개인용 오디오 장치(1)는 도 2에 묘사된 것과 유사한 오디오 IC(9)를 포함할 수 있으며, 도 2의 전원(10)은 오디오 IC(9) 및 다른 구성요소들(14)에 전기 에너지를 제공하기 위한 전력 변환기(11) 및 배터리로 구현될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 배터리(12)는 이상적인 전압(VIDEAL) 및 출력 임피던스(ZOUT)을 갖도록 도 4의 배터리 모델(40)에 따라 모델링된다.
전력 변환기(11)는 배터리 출력 전압(VBATT)의 배수로서 공급 전압(VSUPPLY)을 생성하기 위한 적합한 직류 직류 변환기를 포함할 수 있다. 전력 변환기(11)는 부스트 변환기, 충전 펌프, 벅 변환기, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 전력 변환기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 변환기(11)는 존재하지 않을 수 있고, 증폭기(A1)는 배터리(12)로부터 직접적으로 전기 에너지를 인출할 수 있다.
배터리(12)로부터 인출된 전류에 의존하여, 배터리(12)는 출력 전압(VBATT)을 생성한다. 옴의 법칙을 적용하면:
여기서 IAMP는 배터리(12)로부터 전력 변환기(11)로 전달된 전류와 같고, IOTHER는 배터리(12)로부터 다른 구성요소들(14)로 전달된 전류의 나머지를 표현한다. 상기 방정식을 재기록하면:
상기 방정식으로부터, 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')은:
이 되도록:
도 15에 도시된 바와 같이, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 출력 전압(VBATT) 및 전류(IAMP)를 용이하게 측정하거나 감지할 수 있지만, 전류(IOTHER)를 용이하게 측정할 수 없다. 그러나, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 배터리(12)의 전원(10)의 부하 이벤트들(예로서, 전원(10)에 전달된 전류(IAMP) 및 전원(10)에 이용가능한 출력 전압(VBATT))을 고려하지만, 배터리(12)의 다른 구성요소들(14)의 부하 이벤트들을 무시함으로써 브라운아웃을 방지할 수 있다. 이것을 행하기 위해, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 전류(IOTHER)를 무시하고, 대신에 이상적인 전압(VIDEAL), 및 가변 출력 임피던스(ZOUT) 대신에 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')을 갖는 것으로서 모델링된 배터리에 의해 전원(10)이 공급된다고 가정하며, 상기 더 상세하게 설명된 바와 같이, 오디오 IC(9)의 다양한 측정된 파라미터들에 기초하여 배터리 모델의 가변 출력 임피던스(ZOUT) 및 배터리 모델의 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')을 적응적으로 업데이트할 수 있다.
따라서, 전류(IOTHER)가 증가할 때, 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')이 감소할 수 있고 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 전류(IAMP)의 최대 전류 인출을 감소시킬 수 있으며, 전류(IOTHER)가 감소할 때, 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')이 증가할 수 있고 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 전류(IAMP)의 최대 전류 인출을 증가시킬 수 있다.
더 도시하기 위해, 예측적인 브라운아웃 방지 시스템(20)은 전류(IAMP)를 직접적으로 측정하고 출력 전압(VBATT)를 측정하고 측정된 전류(IAMP) 및 및/또는 측정된 출력 전압(VBATT)의 변화들에 기초하여, 배터리 모델의 임피던스(ZOUT) 및 분명한 이상적인 전압(VIDEAL')에 대한 추정값들을 개선할 수 있고, 따라서 배터리 모델에 대한 정확성 및 전류(IOTHER)와 관련된 부하 이벤트들에 대한 강건성을 제공한다.
본 발명은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구항들은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 게다가, 첨부된 청구항들에서, 특정한 기능을 수행하도록 적응되거나, 배열되거나, 수행할 수 있거나, 구성되거나, 수행하는 것이 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 언급은, 그 장치, 시스템, 또는 구성요소가 그렇게 적응되거나, 배열되거나, 할 수 있거나, 구성되거나, 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 한, 그것 또는 그 특정한 기능이 활성화되거나, 턴 온되거나, 잠금해제되든 아니든 그 장치, 시스템, 또는 구성요소를 포함한다.
본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건부 언어는 본 분야를 발전시키기 위해 본 발명자에 의해 기여된 개념들 및 본 발명을 판독자가 이해하는데 도움이 되는 교육학적 목적들을 위해 의도되며, 이러한 구체적으로 인용된 예들 및 조건들로 제한되지 않는 것으로서 해석된다. 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들이 그에 대해 행해질 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (32)
- 신호 경로를 포함하는, 오디오 출력 신호를 오디오 트랜스듀서에 제공하기 위한 장치에 있어서,
오디오 입력 신호를 수신하도록 구성된 오디오 입력부;
오디오 출력 신호를 제공하도록 구성된 오디오 출력부;
전원 전압을 수신하도록 구성된 전원 입력부; 및
감쇠 블록을 포함하고, 상기 감쇠 블록은:
전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 것으로서, 상기 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 상기 정보는 상기 전원 전압을 생성하기 위해 전원에 전기 에너지를 제공하기 위한 배터리의 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함하고;
상기 배터리에 의해 출력된 모니터링된 배터리 전압 및 상기 신호 경로의 부하 이벤트들에 기초하고 상기 배터리로부터 전력이 공급되는 상기 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들을 제외하여 상기 적응형 배터리 모델을 적응시키며;
상기 오디오 입력 신호의 일부가 최대 전력 임계값에 도달했다는 결정에 응답하여, 상기 신호 경로가 상기 오디오 입력 신호의 일부의 오디오 출력으로의 전파 이전에 브라운아웃(brownout)을 방지하기 위해 상기 오디오 입력 신호 또는 상기 오디오 입력 신호의 파생물을 감쇠시키도록 상기 오디오 출력 신호의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 출력 신호의 브라운아웃을 방지하도록 구성된 예측적인 브라운아웃 방지 시스템을 더 포함하고, 상기 예측적인 브라운아웃 방지 시스템은:
상기 오디오 입력 신호의 진폭을 나타내는 정보를 수신하고;
상기 전원의 조건을 나타내는 정보를 수신하고;
브라운아웃 조건이 존재하는지의 여부를 상기 수신된 정보로부터 결정하며;
브라운아웃 조건이 존재한다는 결정에 응답하여, 상기 감쇠 블록에 상기 선택가능한 감쇠 신호를 생성하도록 지시하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 입력은 하나 이상의 오디오 입력들이고 상기 오디오 출력은 하나 이상의 오디오 출력들인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신호 경로의 부하 이벤트들은 상기 신호 경로에 의해 상기 배터리로부터 인출된 제 1 전류를 포함하고 상기 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들은 다른 구성요소들에 의해 상기 배터리로부터 인출된 제 2 전류를 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 적응형 배터리 모델은 예측된 전원 전압을 생성하기 위해 이용되는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 전압 성분 및 상기 저항 성분은 상기 최대 전력 임계값을 산출하기 위해 활용되는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 적응형 배터리 모델은: 전압 성분 및 저항 성분을 갖는 테브난 회로(Thevenin circuit)를 포함하고, 상기 적응형 배터리 모델에 의해 생성된 전원 전압 신호, 증폭기에 대한 증폭기 입력, 전원 커패시턴스의 추정값, 및 상기 증폭기의 부하 임피던스의 추정값은 상기 전압 성분 및 상기 저항 성분을 식별하기 위해 이용되는, 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 적응형 배터리 모델은 상기 증폭기에 의해 요구된 전력의 추정값을 제공하도록 구성되고, 상기 증폭기에 의해 요구된 상기 전력의 추정값은 전압 및 전류의 곱에 도달하기 위해 상기 증폭기의 출력 및 상기 증폭기의 부하 임피던스로부터 계산되는, 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 증폭기에 의해 요구된 상기 전력의 추정값은 상기 전원 전압을 예측하기 위해 상기 전압 성분, 상기 저항 성분, 및 상기 전원 커패시턴스의 추정값들과 함께 이용되는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 전원 커패시턴스의 예상된 효과들을 나타내는 정보는 상기 예측된 전원 전압에서 동작하는 선형 필터를 적용하기 위해 이용되는, 장치. - 제 7 항에 있어서,
제 1 엔벨로프(envelope)를 검출하는 제 1 엔벨로프 검출기는 상기 전원 전압 신호에 적용되고, 제 2 엔벨로프를 검출하는 제 2 엔벨로프 검출기는 로컬 최대값들을 추적하기 위해 상기 예측된 전원 전압에 적용되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 엔벨로프와 상기 제 2 엔벨로프 사이의 차는 상기 전압 성분의 추정값을 조정하기 위해 이용되는, 장치. - 제 7 항에 있어서,
제 1 엔벨로프를 검출하는 제 1 엔벨로프 검출기는 음의 상기 전원 전압 신호에 적용되고, 제 2 엔벨로프를 검출하는 제 2 엔벨로프 검출기는 로컬 최소값들을 추적하기 위해 음의 상기 예측된 전원 전압에 적용되는, 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 엔벨로프와 상기 제 2 엔벨로프 사이의 차는 상기 저항 성분의 추정값을 조정하기 위해 이용되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
복소 부하 임피던스의 적어도 하나의 조건을 나타내는 정보는 상기 복소 부하 임피던스에서 높은 리액턴스를 결정하는 것에 응답하여 상기 선택가능한 감쇠 신호를 감소시키기 위해 이용될 수 있는, 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 신호 경로는, 상기 오디오 입력 신호의 부분이 상기 오디오 출력으로 전파되기 전에 상기 브라운아웃 조건을 갖는 상기 오디오 입력 신호의 부분에 응답하여, 상기 신호 경로가 상기 선택가능한 감쇠 신호를 수신 및 처리할 수 있도록 상기 예측적인 브라운아웃 방지 시스템이 상기 선택가능한 감쇠 신호를 생성하는 것을 허용하기에 충분한 지속기간 동안 상기 오디오 출력에 상기 오디오 입력 신호의 전파를 지연하도록 구성된 버퍼를 더 포함하는, 장치. - 오디오 출력 신호를 오디오 트랜스듀서에 제공하기 위한 방법에 있어서:
오디오 입력 신호의 진폭을 나타내는 정보를 수신하는 단계;
상기 오디오 입력 신호를 수신하기 위한 오디오 입력부 및 상기 오디오 출력 신호를 제공하기 위한 오디오 출력부를 갖는 신호 경로의 전원의 조건을 나타내는 정보를 수신하는 단계;
전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 단계로서, 상기 전원 조건들의 적응형 추정값들을 나타내는 상기 정보는 상기 전원 전압을 생성하기 위해 전원에 전기 에너지를 제공하기 위한 배터리의 적응형 배터리 모델로부터 수신된 전압 성분 및 저항 성분에 관한 정보를 포함하는, 상기 적응형 추정값들을 나타내는 정보를 수신하는 단계;
상기 배터리에 의해 출력된 모니터링된 배터리 전압 및 상기 신호 경로의 부하 이벤트들에 기초하고 상기 배터리로부터 전력이 공급되는 상기 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들을 제외하여 상기 적응형 배터리 모델을 적응시키는 단계; 및
상기 오디오 입력 신호의 일부가 최대 전력 임계값에 도달했다는 결정에 응답하여, 상기 신호 경로가 상기 오디오 입력 신호의 일부의 오디오 출력으로의 전파 이전에 브라운아웃을 방지하기 위해 상기 오디오 입력 신호 또는 상기 오디오 입력 신호의 파생물을 감쇠시키도록 상기 오디오 출력 신호의 진폭을 감소시키기 위해 선택가능한 감쇠 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호의 진폭을 나타내는 정보를 수신하고;
상기 전원의 조건을 나타내는 정보를 수신하고;
상기 오디오 입력 신호의 진폭을 나타내는 상기 정보 및 상기 전원의 조건을 나타내는 상기 정보로부터 브라운아웃 조건이 존재하는지의 여부를 결정하며;
브라운아웃 조건이 존재한다는 결정에 응답하여, 상기 오디오 입력 신호의 일부의 감쇠를 야기하여, 상기 오디오 출력 신호의 브라운아웃을 방지하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호는 하나 이상의 오디오 입력들이고 상기 오디오 출력 신호는 하나 이상의 오디오 출력들인, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 신호 경로의 부하 이벤트들은 상기 신호 경로에 의해 상기 배터리로부터 인출된 제 1 전류를 포함하고 상기 신호 경로 이외의 구성요소들의 부하 이벤트들은 다른 구성요소들에 의해 상기 배터리로부터 인출된 제 2 전류를 포함하는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
예측된 전원 전압을 생성하기 위해 상기 적응형 배터리 모델을 이용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 전압 성분 및 저항 성분은 상기 최대 전력 임계값을 산출하기 위해 활용되는, 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 적응형 배터리 모델은 전압 성분 및 저항 성분을 갖는 테브난 회로를 포함하고, 상기 적응형 배터리 모델에 의해 생성된 전원 전압 신호, 증폭기에 대한 증폭기 입력, 전원 커패시턴스의 추정값, 및 상기 증폭기의 부하 임피던스의 추정값은 상기 전압 성분 및 상기 저항 성분을 식별하기 위해 이용되는, 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 적응형 배터리 모델에 의해, 전압 및 전류의 곱에 도달하기 위해 상기 증폭기의 출력 및 상기 증폭기들의 부하 임피던스로부터 상기 증폭기에 의해 요구된 전력의 추정값을 계산하는 단계; 및
상기 적응형 배터리 모델에 의해, 상기 증폭기에 의해 요구된 상기 전력의 추정값을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 전압 성분, 상기 저항 성분, 및 상기 전원 커패시턴스의 추정값들과 함께, 상기 증폭기에 의해 요구된 상기 전력의 추정값을 이용하여 상기 전원 전압을 예측하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 전원 커패시턴스의 예상된 효과들을 나타내는 정보는 상기 예측된 전원 전압에서 동작하는 선형 필터를 적용하기 위해 이용될 수 있는, 방법. - 제 23 항에 있어서,
제 1 엔벨로프 검출기를 상기 전원 전압에 적용하고 제 2 엔벨로프 검출기를 상기 예측된 전원 전압에 적용하는 단계;
전원 전압의 로컬 최대값들을 추적하기 위해 상기 제 1 엔벨로프 검출기로부터 제 1 엔벨로프를 출력하는 단계; 및
상기 예측된 전원 전압에서 상기 로컬 최대값들을 추적하기 위해 상기 제 2 엔벨로프 검출기로부터 제 2 엔벨로프를 출력하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 제 1 엔벨로프와 상기 제 2 엔벨로프 사이의 차는 상기 전압 성분의 추정값을 조정하기 위해 이용되는, 방법. - 제 23 항에 있어서,
제 1 엔벨로프 검출기를 음의 상기 전원 전압 신호에 적용하고 제 2 엔벨로프 검출기를 음의 상기 예측된 전원 전압에 적용하는 단계;
상기 음의 전원 전압에서 밸리들(valleys) 및 로컬 최소값들을 추적하기 위해 상기 제 1 엔벨로프 검출기로부터 제 1 엔벨로프를 출력하는 단계; 및
상기 예측된 전원 전압에서 최소값들을 추적하기 위해 상기 제 2 엔벨로프 검출기로부터 제 2 엔벨로프를 출력하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 엔벨로프와 상기 제 2 엔벨로프 사이의 차는 상기 저항 성분의 추정값을 조정하기 위해 이용되는, 방법. - 제 17 항에 있어서,
복소 부하 임피던스의 적어도 하나의 조건을 나타내는 정보는 상기 복소 임피던스에서 높은 리액턴스를 결정하는 것에 응답하여 상기 선택가능한 감쇠 신호를 감소시키기 위해 이용될 수 있는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 브라운아웃 조건을 갖는 상기 오디오 입력 신호의 일부가 상기 오디오 출력에 전파되기 전에 상기 오디오 입력 신호 또는 상기 오디오 입력 신호의 파생물의 감쇠를 허용하기에 충분한 지속기간 동안 상기 오디오 출력으로의 상기 오디오 입력 신호의 전파를 지연시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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