KR20210045912A - 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210045912A
KR20210045912A KR1020200050362A KR20200050362A KR20210045912A KR 20210045912 A KR20210045912 A KR 20210045912A KR 1020200050362 A KR1020200050362 A KR 1020200050362A KR 20200050362 A KR20200050362 A KR 20200050362A KR 20210045912 A KR20210045912 A KR 20210045912A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
voltage
management module
electronic device
battery
Prior art date
Application number
KR1020200050362A
Other languages
English (en)
Inventor
최항석
이기선
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 EP20877054.5A priority Critical patent/EP4018526A4/en
Priority to PCT/KR2020/014183 priority patent/WO2021075916A1/en
Priority to US17/072,211 priority patent/US11532951B2/en
Publication of KR20210045912A publication Critical patent/KR20210045912A/ko

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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • 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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 전자 장치는 배터리, 전력 관리 모듈, 및 프로세서를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 제1 충전 회로, 제2 충전 회로, 및 제1 외부 전원 장치 또는 제2 외부 전원 장치로부터 전력을 상기 제1 충전 회로 또는 상기 제2 충전 회로에 분배하는 전력 경로 분배부를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 상기 전력 경로 분배부와 상기 제1 외부 전원 장치 또는 상기 제2 외부 전원 장치 중 하나의 전원 장치의 연결을 확인하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제1 타입인 경우, 제1 모드로 동작하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제2 타입인 경우, 제2 모드로 동작 할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시예가 가능하다.

Description

공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치{An electronic device comprising a resonant charging circuit}
본 문서에서 개시되는 다양한 실시예들은, 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치와 관련된다.
스마트폰, 또는 태블릿 PC와 같은 전자 장치는 배터리에서 제공되는 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 전원 관리 모듈(예: PMIC(power management integrated circuit))은 배터리에서 제공되는 전력을 전자 장치 내부의 다양한 구성(예: 프로세서, 메모리, 또는 통신 칩)에 전달할 수 있다.
전자 장치 내부의 배터리는 외부 전원을 통해 충전될 수 있다. 최근에는 고속 충전을 위한 유선 또는 무선의 다양한 충전 방식이 적용되고 있다. 고속 충전 방식 중 다이렉트 차징(direct charging) 기술은 전자 장치 내부의 배터리에 대한 정전압 또는 정전류 제어를 외부의 전원 장치(예: power adapter)가 수행하고, 전자 장치 내부의 충전 회로를 간소화 할 수 있다. 또한, 다이렉트 차징 기술은 전자 장치 내의 발열을 최소화하면서 높은 전류로 배터리를 충전할 수 있다.
종래 기술에 의한 전자 장치는 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로를 이용하여 다이렉트 차징 기술에 의한 충전을 지원할 수 있다. SCVD 회로는 일반 스위칭 컨버터와 달리 약 96% 이상의 높은 효율을 얻을 수 있어 전자 장치의 발열을 줄일 수 있으나, 회로 구성에 따라 전압 변환비는 고정될 수 있다. 이에 따라, 다양한 종류의 전원 장치 또는 충전 장치와 호환성이 제한될 수 있다.
예를 들어, 약 5V 또는 9V 고정 전압을 공급하는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter)와 연결되는 경우, SCVD 회로는 충전 동작을 수행할 수 없어, 별도의 스위칭 차저(switching charger)가 장착 되어야 할 수 있다. 이로 인해, 전자 장치 내부의 부품 실장 공간이 줄어들고, 추가 부품에 의해 전자 장치의 가격이 상승하는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 유선 전원 장치와 무선 전원 장치에 모두 대응하기 위해서는 복수의 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로와 스위칭 차저(switching charger)가 장착 되어야하고, 이로 인해 전자 장치 내부의 부품 실장 공간이 더욱 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전자 장치는 배터리, 상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈, 및 상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 제1 스위칭 그룹, 제1 커패시터 및 제1 인덕터를 포함하는 제1 충전 회로, 제2 스위치 그룹, 제2 커패시터 및 제2 인덕터를 포함하는 제2 충전 회로, 및 제1 외부 전원 장치 또는 제2 외부 전원 장치로부터 전력을 상기 제1 충전 회로 또는 상기 제2 충전 회로에 분배하는 전력 경로 분배부를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 상기 전력 경로 분배부와 상기 제1 외부 전원 장치 또는 상기 제2 외부 전원 장치 중 하나의 전원 장치의 연결을 확인하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입을 판단하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제1 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로 및 상기 제2 충전 회로가 각각 고정된 전압 변환비를 가지도록 하는 제1 모드로 동작하여 상기 배터리를 충전하도록 하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제2 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로 및 상기 제2 충전 회로가 상기 배터리의 충전 비율에 대응하여 전압 변환비가 변경되도록 하는 제2 모드로 동작하여 상기 배터리를 충전하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 복수의 공진형 SCVD들을 이용하여, 다이렉트 차징을 지원하거나 다이렉트 차징을 미지원 하는 무선/유선 전원 장치 모두에 대응할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 상대적으로 작은 용량의 플라잉 커패시터를 이용하여 공진형 SCVD를 구성할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 공진형 SCVD 회로를 이용하여 3-레벨 벅 회로(3-level buck circuit)를 구성할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 공진형 SCVD의 인덕터에 흐르는 전류 또는 플라잉 커패시터 양단 전압을 이용하여 스위칭을 제어할 수 있다. 이를 통해, 충전 시 전력 변환 효율을 높일 수 있고, 공진형 컨버터 동작으로 인해 EMI(electro magnetic interference) 저감 및 시스템 효율도 개선할 수 있다. 또한, 상기 전자 장치는 부하 변동에 따라 자동으로 스위칭 주파수가 감소되어 경부하시 효율을 개선할 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치이다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 외부 전원 장치의 종류에 따른 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전력 경로 분배부, 제1 충전 회로 및 제2 충전 회로의 구성을 나타낸다.
도 5, 6a, 6b 및 7은 다양한 실시예에 따른 제1 충전 회로 및 제2 충전 회로의 제1 모드의 동작을 나타낸다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 전압 제어 방식의 스위칭 제어 회로를 나타낸다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 플라잉 커패시터의 양단 전압을 추가 이용하는 제어 회로를 나타낸다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제1 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제2 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제3 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제4 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 14은 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 전류 제어 방식의 스위칭 제어 회로를 나타낸다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 플라잉 커패시터의 양단 전압을 추가 이용하는 제어 회로를 나타낸다.
도 16은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제1 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 17은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제2 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 18는 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제3 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 19은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제4 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치(예: PDA(personal digital assistant), 태블릿 PC(tablet PC), 랩탑 PC(데스크톱 PC, 워크스테이션, 또는 서버), 휴대용 멀티미디어 장치(예: 전자 책 리더기 또는 MP3 플레이어), 휴대용 의료 기기(예: 심박, 혈당, 혈압, 또는 체온 측정기), 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리 형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용 형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착 형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식 형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오 장치, 오디오 액세서리 장치(예: 스피커, 헤드폰, 또는 헤드 셋), 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토메이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder)(예: 차량/선박/비행기 용 블랙박스(black box)), 자동차 인포테인먼트 장치(예: 차량용 헤드-업 디스플레이), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), ATM(automated teller machine), POS(point of sales) 기기, 계측 기기(예: 수도, 전기, 또는 가스 계측 기기), 또는 사물 인터넷 장치(예: 전구, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도 조절기, 또는 가로등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 또한, 예를 들면, 개인의 생체 정보(예: 심박 또는 혈당)의 측정 기능이 구비된 스마트폰의 경우처럼, 복수의 장치들의 기능들을 복합적으로 제공할 수 있다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 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(210), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 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)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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)는 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. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(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 센서모듈(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), 미들 웨어(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)는, 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. 일실시예에 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)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(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 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 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. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 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 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부 전자 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 2은, 다양한 실시예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(201)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 전력 관리 모듈(210)(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188)) 및 배터리(220)(예: 도 1의 배터리(189))를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)(예: Charger IC, PMIC)은 전력 경로 분배부(215), 제1 충전 회로(230) 및/또는 제2 충전 회로(240)를 포함하고, 배터리(220)로부터 출력되는 전류 및/또는 배터리(220)로 유입되는 전류의 흐름을 제어할 수 있다.
전력 관리 모듈(210)은 배터리(220)로부터 받은 전력을 시스템 공급원으로 활용할 수 있다. 전력 관리 모듈(210)은 전자 장치(201) 내부의 각 소자마다 필요로 하는 전압 레벨에 맞는 전원을 공급할 수 있다.
전력 관리 모듈(210)은 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 제공되는 전력으로 배터리(220)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외부 전원 장치(202)는 고속 충전용 power adapter, TA(travel adapter) 또는 배터리 팩일 수 있다. 제2 외부 전원 장치(203)는 무선 전력 송신 장치(예: 무선 충전 시스템의 송신부(transmitter)) 일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 내부에 별도의 연산 소자(또는 제어부)를 더 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(210) 내부의 연산 소자(예: 논리회로 또는 MCU(micro controller unit))는 배터리(220)의 충전 또는 방전과 관련된 연산 및 제어를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 연산 소자는 전력 경로 분배부(power path distributor)(215), 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240) 내부의 스위치들을 제어할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 상기 연산 소자는 전자 장치(201) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에서 제공되는 제어 신호에 따라, 전력 경로 분배부(215), 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240) 내부의 스위치들을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 경로 분배부(215)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 제공되는 전력을 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 분배할 수 있다. 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 전력 경로 분배부(215)를 통해 제공되는 전력을 이용하여 배터리(220)를 충전할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 충전 회로(230)는 제1 스위치 그룹(231), 제1 플라잉 커패시터(233) 및 제1 인덕터(235)를 포함할 수 있다. 제1 충전 회로(230)는 제1 플라잉 커패시터(233) 및 제1 인덕터(235)의 공진에 의한 전압 분배 회로로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 충전 회로(240)는 제2 스위치 그룹(241), 제2 플라잉 커패시터(243) 및 제2 인덕터(245)를 포함할 수 있다. 제2 충전 회로(240)는 제2 플라잉 커패시터(243) 및 제2 인덕터(245)의 공진에 의한 전압 분배 회로로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 경로 분배부(215)는 복수의 전력 분배 스위치들을 포함할 수 있다. 전력 경로 분배부(215)는 복수의 전력 분배 스위치들을 제어하여, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)가 서로 다른 모드로 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 전력 경로 분배부(215)는 제1 충전 회로(230)가 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)를 방전시키는 모드로 동작하는 경우, 제2 충전 회로(240)가 제2 플라잉 커패시터(243)를 충전시키는 모드로 동작하도록 할 수 있다. 다른 예를 들어, 예를 들어, 전력 경로 분배부(215)는 제1 충전 회로(230)가 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)를 충전시키는 모드로 동작하는 경우, 제2 충전 회로(240)가 제2 플라잉 커패시터(243)를 방전시키는 모드로 동작하도록 할 수 있다 (도 6a 및 도 6b 참조)
다양한 실시예에 따르면, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 제1 외부 전원 장치(202) 및/또는 제2 외부 전원 장치(203)의 연결 상태, 또는 제1 외부 전원 장치(202) 및/또는 제2 외부 전원 장치(203)의 타입에 따라 서로 다른 모드로 동작할 수 있다. 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203) 중 하나의 전원 장치가 고속 충전 방식 중 다이렉트 차징 또는 고속 충전(예: Quick charge)을 지원하는 경우, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각은 고정된 전압 변환비(예: 약 2:1)를 가지는 제1 모드로 동작할 수 있다. 다이렉트 차징(direct charging) 기술은 전자 장치(201) 내부의 배터리(220)에 대한 정전압 또는 정전류 제어를 제1 외부 전원 장치(202)(예: power adapter) 또는 제2 외부 전원 장치(203)가 수행하는 충전 방식일 수 있다. 예를 들어, 제1 외부 전원 장치(202)는 PD(power delivery) 통신을 통해, 배터리(220)의 충전과 관련된 신호를 전자 장치(201)와 송수신할 수 있다. 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)는 USB PD 3.0의 programmable power supply(PPS) 기능을 이용하여, 배터리(220) 충전을 위한 정전압, 정전류 제어를 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 외부 전원 장치(203) 는 무선 전력 송신 장치일 수 있고, 무선 전력 송신 장치의 전원부는 인밴드 통신(예: 코일을 이용한 통신)을 이용하여 배터리(220)의 충전과 관련된 신호를 전자 장치(201)와 송수신할 수 있다. 제2 외부 전원 장치(203)는 고속 충전용 TA(travel adapter)와 연결될 수 있고, 제2 외부 전원 장치(203)의 송신부는 인밴드 통신(예: 코일을 이용한 통신)에 의해 다이렉트 충전에 관한 전압 또는 전류 정보를 전자 장치(201)와 송수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치의 전원부는 배터리(220) 충전을 위한 정전압, 또는 정전류 제어를 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 외부 전원 장치(202) 및 제2 외부 전원 장치(203)가 모두 연결된 경우, 전력 관리 모듈(210)은 하나의 전원 장치의 연결을 허용하고, 다른 하나의 전원 장치의 연결을 차단할 수 있다. 전력 관리 모듈(210)은 연결된 전원 장치의 특성에 따라 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)를 제1 모드 또는 제2 모드로 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 모듈(210)은 PD 통신이 가능한 전원 장치를 선택하거나, 유선으로 연결되는 제1 외부 전원 장치(202)를 선택하여 연결할 수 있다.
제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)가 다이렉트 차징을 지원하는 경우, 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)의 내부에서 정전압 또는 정전류 제어를 수행하고, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각은 고정된 전압 변환비(예: 약 2:1)에 따라 전압을 낮추어 배터리(220)를 충전할 수 있다. 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 상대적으로 높은 충전 효율(예: 약 96% 이상)로 동작할 수 있고, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)의 발열이 줄어들 수 있다. 또한, 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각은 스위칭 신호가 사인파 특성을 가질 수 있고, 스위칭 손실이 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 서로 다른 서브 모드로 교번하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 주기에서, 제1 충전 회로(230)는 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)가 방전되는 서브 모드(이하, 방전 모드)로 동작하고, 제2 충전 회로(240)는 내부의 제2 플라잉 커패시터(243)가 충전되는 서브 모드(이하, 충전 모드)로 동작할 수 있다. 제1 주기에 이어지는 제2 주기에서, 제1 충전 회로(230)는 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)가 충전 모드로 동작하고, 제2 충전 회로(240)는 내부의 제2 플라잉 커패시터(243)가 방전 모드로 동작할 수 있다(도 6a 및 도 6b 참조).
일 실시예에 따르면, 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)가 다이렉트 차징을 지원하지 않는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter)인 경우, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각은 배터리(220)의 충전 정도에 따라 전압 변환비가 조절되는 제2 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제2 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각은 펄스 폭 변조(pulse width modulation; 이하, PWM) 방식으로 전력 변환비가 조절되는 3-레벨 벅 회로(3-level buck circuit)로 동작할 수 있다. 제2 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 서로 개별적으로 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 모드에서, 배터리(220)로 유입되는 전류 또는 배터리(220)의 양단 전압을 기반으로 제1 충전 회로(230)의 제1 스위치 그룹(231) 또는 제2 충전 회로(240)의 제2 스위치 그룹(241)의 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 충전 회로(230)의 제1 플라잉 커패시터(233)는 제1 스위치 그룹(231)의 스위칭에 따라 충전(charge) 상태, 전력 유지(idle) 상태, 또는 방전(discharge) 상태 중 하나로 동작할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 충전 회로(240)의 제2 플라잉 커패시터(243)는 제2 스위치 그룹(241)의 스위칭에 따라 충전(charge) 상태, 전력 유지(idle) 상태, 또는 방전(discharge) 상태 중 하나로 동작할 수 있다(도 8 이하 참조).
배터리(220)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 제공되는 전력으로 충전될 수 있다. 배터리(220)는 전자 장치(201)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(220)는 예를 들면, 리튬 이온 전지(lithium-ion battery), 또는 충전식 전지(rechargeable battery)를 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 외부 전원 장치의 종류에 따른 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 동작 310에서, 전자 장치(201)의 전력 관리 모듈(210)은 외부 전원 장치(예: 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203))의 연결을 확인할 수 있다. 전력 관리 모듈(210)은 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203) 중 하나로부터 전력을 공급 받을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 외부 전원 장치(202) 및 제2 외부 전원 장치(203)가 모두 연결된 경우, 전력 관리 모듈(210)은 하나의 전원 장치의 연결을 허용하고, 다른 하나의 전원 장치의 연결을 차단할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 모듈(210)은 PD 통신이 가능한 전원 장치를 선택하거나, 유선으로 연결되는 제1 전원 장치(202)를 선택하여 연결할 수 있다.
동작 320에서, 전력 관리 모듈(210)은 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203) 중 연결된 전원 장치가 배터리(220) 충전을 위한 정전압, 또는 정전류 제어를 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 수행하는 제1 타입(예: power adapter)의 전원 장치인지를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 연결된 전원 장치(무선 전력 송신 장치가 연결된 경우, 무선 전력 장치의 전원부)와 PD(power delivery) 통신이 가능한 경우, 연결된 전원 장치가 제1 타입의 전원 장치인 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 모듈(210)은 USB PD 3.0 의 programmable power supply(PPS) 기능을 이용하여, 연결된 전원 장치가 제1 타입의 전원 장치인지를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 타입의 제1 외부 전원 장치(202)가 연결된 경우, 제1 외부 전원 장치(202)는 직접 전자 장치(201)과 PD 통신이 가능할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 제2 외부 전원 장치(203)는 별도의 고속 충전용 TA(travel adapter)와 연결될 수 있고, 제2 외부 전원 장치(203)의 송신부는 인밴드 통신(예: 코일을 이용한 통신)에 의해 다이렉트 충전에 관한 전압 또는 전류 정보를 전자 장치(201)와 송수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 연결된 전원 장치와 PD(power delivery) 통신이 불가한 경우, 연결된 전원 장치가 제2 타입의 전원 장치(예: 다이렉트 차징을 미지원 하는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter))인 것으로 결정할 수 있다. 제2 타입의 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)는 전자 장치(201) 내부의 배터리(220)에 대한 정전압 또는 정전류 제어를 수행할 수 없고, 고정된 전압을 제공하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 제2 타입의 전원 장치는 약 5V 또는 9V의 고정 전압을 공급하는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter) 또는 무선 전력 송신 장치(예: 무선 충전 시스템의 송신부(transmitter))일 수 있다. 전자 장치(201) 내부의 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 전압 변환비를 변경할 수 있다.
동작 330에서, 연결된 전원 장치가 제1 타입의 전원 장치인 경우, 전력 관리 모듈(210)은 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각이 고정된 전압 변환비를 가지는 제1 모드로 동작하여 충전하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240) 각각의 전압 변환비는 약 2:1로 고정될 수 있다. 표준 USB type C 케이블의 최대 전류 용량이 3A인 경우, 제1 타입의 전원 장치는 최대 입력 전류를 약 3A 이하로 유지하면서 배터리(220)에 전력을 공급할 수 있다. 각각 2:1의 전압 변환비를 가지는 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 연결된 전원 장치(power adapter)에서 전달되는 전력의 전압을 약 1/4로 강압하여 전류를 약 4배로 늘려 배터리(220)에 전달할 수 있다. 이를 통해, 표준 type C 케이블의 최대 전류 용량을 유지하면서, 높은 전력으로 배터리(220)를 충전할 수 있다. 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 상대적으로 높은 효율(예: 약 96% 이상)을 얻을 수 있고, 발열을 줄이면서 고속 충전을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 모드에서, 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)는 서로 다른 서브 모드로 교번하여 동작할 수 있다. 제1 주기에서, 제1 충전 회로(230)는 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)가 방전 모드로 동작하고, 제2 충전 회로(240)는 내부의 제2 플라잉 커패시터(243)가 충전 모드로 동작할 수 있다. 제1 주기에 이어지는 제2 주기에서, 제1 충전 회로(230)는 내부의 제1 플라잉 커패시터(233)가 충전 모드로 동작하고, 제2 충전 회로(240)는 내부의 제2 플라잉 커패시터(243)가 방전 모드로 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 모드에서, 전력 관리 모듈(210)은 고정된 제1 듀티 사이클(예: 약 50%) 및 제1 주파수(예: 약 500KHz)를 가지는 신호를 기반으로 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 포함된 스위치를 제어할 수 있다. 제1 주파수는 제1 플라잉 커패시터(233) 및 제1 인덕터(235)의 제1 공진 주파수와 같은 값으로 설정될 수 있다. 또는, 제1 주파수는 제2 플라잉 커패시터(243) 및 제2 인덕터(245)의 제2 공진 주파수와 같은 값으로 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수는 동일할 수 있다.
제1 충전 회로(230)는 제1 플라잉 커패시터(233) 및 제1 인덕터(235)의 공진 동작에 의해 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 또한, 제2 충전 회로(240)는 제2 플라잉 커패시터(243) 및 제2 인덕터(245)의 공진 동작에 의해 스위칭 손실을 줄일 수 있다 (도 5, 도 6a, 도 6b, 또는 도 7 참조).
동작 340에서, 연결된 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)가 제2 타입의 전원 장치(예: 다이렉트 차징을 미지원 하는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter))인 경우, 전력 관리 모듈(210)은 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)의 전압 변환비가 배터리(220)의 충전 비율에 따라 조절되는 제2 모드로 동작하여 충전하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 모드에서, 전력 관리 모듈(210)은 PWM 방식에 의해 가변적인 제2 듀티 사이클 및 제2 주파수를 가지는 신호를 기반으로 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)에 포함된 스위치를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 주파수는 제1 모드의 제1 주파수와 동일하거나 유사할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전력 경로 분배부, 제1 충전 회로 및 제2 충전 회로의 구성을 나타낸다. 도 4는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 전력 경로 분배부(215)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 제공되는 전력을 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 분배할 수 있다. 예를 들어, 제1 외부 전원 장치(202)가 전자 장치(201)의 커넥터(예: USB 포트)(201a)에 연결되는 경우, 전력 경로 분배부(215)는 제1 전원 단자(202a)를 통해 제공되는 전력을 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 분배할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 외부 전원 장치(203)가 전자 장치(201)의 무선 충전 인터페이스(예: 무선 충전 코일 및 회로)(201b)에 연결되는 경우, 전력 경로 분배부(215)는 제2 전원 단자(203a)를 통해 제공되는 전력을 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 분배할 수 있다.
전력 경로 분배부(215)는 제1 내지 제6 전력 분배 스위치(QVD1 내지 QVD6)의 스위칭 동작을 통해 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)가 서로 다른 서브 모드로 동작하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 경로 분배부(215)는 제1 내지 제6 전력 분배 스위치(QVD1 내지 QVD6) 및 DC 차단 커패시터(216)를 포함할 수 있다. 제1 전력 분배 스위치(QVD1) 및 제3 전력 분배 스위치(QVD3)는 제1 전원 단자(202a)와 제1 충전 회로(230)의 입력 노드(215a) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 제2 전력 분배 스위치(QVD2)는 제1 전력 분배 스위치(QVD1) 및 제3 전력 분배 스위치(QVD3) 사이의 제1 전력 노드(401)와 제1 접지 단자(202b) 사이에 연결될 수 있다. 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제6 전력 분배 스위치(QVD6)는 제2 전원 단자(203a)와 제2 충전 회로(240)의 입력 단자(215b) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 제5 전력 분배 스위치(QVD5)는 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제6 전력 분배 스위치(QVD6) 사이의 제2 전력 노드(402)와 제2 접지 단자(203b) 사이에 연결될 수 있다. DC 차단 커패시터(216)는 제1 전력 노드(401)와 제2 전력 노드(402) 사이에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 충전 회로(230)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 전달되는 전력을 배터리(220)으로 전달할 수 있다.
제1 충전 회로(230)는 제1 공진형 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로로 구성될 수 있다. 제1 충전 회로(230)는 제1 내지 제4 스위치들(QHA1 내지 QHA4), 제1 플라잉 커패시터(233) 및 제1 인덕터(235)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 스위치(QHA1 내지 QHA4)는 제1 충전 회로(230)의 입력 노드(215a)와 접지부(또는 배터리(220)의 제2 극(예: -단자))(460) 사이에 순차적으로 연결될 수 있다. 제1 스위치(QHA1)는 전력 경로 분배부(215)의 제1 단자(215a)와 제1 충전 회로(230)의 제1 노드(411) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(QHA2)는 제1 충전 회로(230)의 제1 노드(411)와 제2 노드(412) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 스위치(QHA3)는 제2 노드(412)와 제3 노드(413) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 스위치(QHA4)는 제3 노드(413)와 접지부(460) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 충전 회로(230)의 제1 내지 제4 스위치(QHA1 내지 QHA4)는 전력 관리 모듈(210) 내부의 제어부 또는 전자 장치(201) 내부의 프로세서의 제어에 따라 동작할 수 있다.
제1 플라잉 커패시터(233)는 제1 충전 회로(230)의 제1 노드(411)와 제3 노드(413) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 인덕터(235)는 제2 스위치(QHA2)와 제3 스위치(QHA3) 사이의 제2 노드(412)와 배터리(220)의 제1 극(예: +극)(450)사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 충전 회로(230)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)의 타입에 따라 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다. 제1 모드는 고정된 전압 변환비로 동작하는 모드일 수 있고, 제2 모드는 배터리(220)의 충전 상태에 따라 변경되는 전압 변환비로 동작하는 모드일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 충전 회로(240)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)에서 전달되는 전력을 배터리(220)로 전달할 수 있다.
제2 충전 회로(240)는 제2 공진형 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로로 구성될 수 있다. 제2 충전 회로(240)는 제1 내지 제4 스위치들(QHB1 내지 QHB4), 제2 플라잉 커패시터(243) 및 제2 인덕터(245)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 스위치(QHB1 내지 QHB4)는 순차적으로 연결될 수 있다. 제1 스위치(QHB1)는 전력 경로 분배부(215)의 제2 단자(215b)와 제2 충전 회로(240)의 제1 노드(421) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(QHB2)는 제2 충전 회로(240)의 제1 노드(421)와 제2 노드(422) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 스위치(QHB3)는 제2 노드(422)와 제3 노드(423) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 스위치(QHB4)는 제3 노드(423)와 접지부(460) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 충전 회로(240)의 제1 내지 제4 스위치(QHB1 내지 QHB4)는 전력 관리 모듈(210) 내부의 제어부 또는 전자 장치(201) 내부의 프로세서의 제어에 따라 동작할 수 있다.
제2 플라잉 커패시터(243)는 제2 충전 회로(240)의 제1 노드(421)와 제3 노드(423) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 인덕터(245)는 제2 스위치(QHB2)와 제3 스위치(QHB3) 사이의 제2 노드(422)와 배터리(220)의 제1 극(예: +극)(450)사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 충전 회로(240)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203)의 타입에 따라 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다. 제1 모드는 고정된 전압 변환비로 동작하는 모드일 수 있고, 제2 모드는 배터리(220)의 충전 상태에 따라 변경되는 전압 변환비로 동작하는 모드일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 배터리(220)의 양단 사이에 DC 바이패스 커패시터(221)가 배치될 수 있다. 배터리(220)의 제1 극(예: +극)(450)에는 충전을 제어하기 위한 제어 스위치(222)가 추가될 수 있다.
도 5, 6a, 6b 및 7은 다양한 실시예에 따른 제1 충전 회로 및 제2 충전 회로의 제1 모드의 동작을 나타낸다.
도 5, 6a, 6b 를 참조하면, 전력 경로 분배부(215)는 제1 외부 전원 장치(202) 또는 제2 외부 전원 장치(203) 중 하나가 연결되는 경우, 연결된 전원 장치로부터 제공되는 전력을 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 전달할 수 있다.
예를 들어, 제1 외부 전원 장치(202)가 연결되고, 제2 외부 전원 장치(203)가 연결되지 않는 경우, 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제2 전력 분배 스위치(QVD2)는 OFF 상태를 유지할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 외부 전원 장치(202)가 연결되지 않고, 제2 외부 전원 장치(203)가 연결된 경우, 제1 전력 분배 스위치(QVD1) 및 제5 전력 분배 스위치(QVD2)는 OFF 상태를 유지할 수 있다.
이하에서는, 제1 외부 전원 장치(202)가 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)에 연결된 경우를 중심으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는 제1 충전 회로(230) 및 제2 충전 회로(240)가 각각 2:1의 전압 변환비를 가지고(예를 들어, 50% duty cycle 로 스위칭), 제1 외부 전원 장치(202)의 입력 전압(Vin)과 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)이 4:1의 비율을 가지는 경우를 중심으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6a를 참조하면, 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)의 4배(4Vo)로 유지되는 제1 외부 전원 장치(202)가 연결되고, 제2 외부 전원 장치(203)가 연결되지 않는 경우, 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제2 전력 분배 스위치(QVD2)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 전력 경로 분배부(215)의 DC 차단 커패시터(216)는 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)의 2배(2Vo)로 유지될 수 있다.
연결된 제1 외부 전원 장치(202)가 제1 타입인 경우, 제1 주기(T1)에서, 제1 전력 분배 스위치(QVD1) 및 제6 전력 분배 스위치(QVD6)가 턴온 될 수 있다. 제1 전원 단자(202a)와 제2 충전 회로(240)의 입력 단자(215b)가 도통될 수 있다. 이에 따라, 제2 충전 회로(240)의 입력 단자(215b)는 DC 차단 커패시터(216)에 의해, 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)의 2배(2Vo)가 인가될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 주기(T1)에서, 제2 충전 회로(240)의 제1 내지 제4 스위치들(QHB1 내지 QHB4) 중 제1 스위치(QHB1) 및 제3 스위치(QHB3)가 턴온 상태이고, 제2 스위치(QHB2) 및 제4 스위치(QHB4)가 턴오프 상태일 수 있다. 이에 따라, 제2 플라잉 커패시터(243)는 공진에 의해 충전될 수 있다(충전 모드).
반면, 제1 주기(T1)에서, 제1 충전 회로(230)의 제1 내지 제4 스위치들(QHA1 내지 QHA4) 중 제2 스위치(QHA2) 및 제4 스위치(QHA4)가 턴온 상태이고, 제1 스위치(QHA1) 및 제3 스위치(QHA3)가 턴오프 상태일 수 있다. 이에 따라, 제1 충전 회로(230)는 제1 주기(T1)의 이전 주기에서 충전된 제1 플라잉 커패시터(233)를 방전시켜 배터리(220)를 충전시킬 수 있다(방전 모드).
도 6b를 참조하면, 제1 외부 전원 장치(202)가 연결되고, 제2 외부 전원 장치(203)가 연결되지 않는 경우, 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제2 전력 분배 스위치(QVD2)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 전력 경로 분배부(215)의 DC 차단 커패시터(216)는 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)의 2배(2Vo)로 유지될 수 있다.
연결된 제1 외부 전원 장치(202)가 제1 타입인 경우, 제2 주기(T2)에서, 제5 전력 분배 스위치(QVD5) 및 제3 전력 분배 스위치(QVD3)가 턴온 될 수 있다. 제1 외부 전원 장치(202)의 접지단자(202b)와 제1 충전 회로(230)의 입력 단자(215a)가 도통될 수 있다. 이에 따라, 제1 충전 회로(230)의 입력 단자(215a)는 DC 차단 커패시터(216)에 의해, 배터리(220)에 인가되는 전압(Vo)의 2배(2Vo)가 인가될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 주기(T2)에서, 제1 충전 회로(230)의 제1 내지 제4 스위치들(QHA1 내지 QHA4) 중 제1 스위치(QHA1) 및 제3 스위치(QHA3)가 턴온 상태이고, 제2 스위치(QHA2) 및 제4 스위치(QHA4)가 턴오프 상태일 수 있다. 이에 따라, 제1 플라잉 커패시터(233)는 공진에 의해 충전될 수 있다(충전 모드).
반면, 제2 주기(T2)에서, 제2 충전 회로(240)의 제1 내지 제4 스위치들(QHB1 내지 QHB4) 중 제2 스위치(QHB2) 및 제4 스위치(QHB4)가 턴온 상태이고, 제1 스위치(QHB1) 및 제3 스위치(QHB3)가 턴오프 상태일 수 있다. 이에 따라, 제2 충전 회로(240)는 제2 주기(T2)의 이전 제1 주기(T1)에서 충전된 제2 플라잉 커패시터(243)를 방전시켜 배터리(220)를 충전시킬 수 있다(방전 모드).
도 7을 참조하면, 제1 주기(T1)에서, 제1 충전 회로(230)는 제1 주기(T1)의 이전 주기에서 충전된 제1 플라잉 커패시터(233)를 방전시켜 배터리(220)를 충전시킬 수 있다(방전 모드). 제1 플라잉 커패시터(233)는 방전되며 배터리(220)에 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 충전 회로(230)는 제1 플라잉 커패시터(233)의 전력을 제1 인덕터(235)를 통해 방전시켜 배터리(220)를 충전할 수 있다. 제1 플라잉 커패시터(233)의 양단 전압(Vcra)은 점차적으로 줄어드는 사인파의 특성을 가질 수 있다.
제1 주기(T1)에서, 제2 충전 회로(240)는 제2 플라잉 커패시터(243)를 충전할 수 있다(충전 모드). 제2 플라잉 커패시터(243)는 충전되며, 배터리(220)에 전류를 공급할 수 있다. 제2 플라잉 커패시터(243)의 양단 전압(Vcrb)은 점차적으로 증가하는 사인파의 특성을 가질 수 있다.
제2 주기(T2)에서, 제2 충전 회로(240)는 제1 주기(T1)에서 충전된 제2 플라잉 커패시터(243)를 방전시켜 배터리(220)를 충전시킬 수 있다(방전 모드). 제2 플라잉 커패시터(243)는 방전되며 배터리(220)에 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 충전 회로(240)는 제2 플라잉 커패시터(243)의 전력을 제2 인덕터(245)를 통해 방전시켜 배터리(220)를 충전할 수 있다. 제2 플라잉 커패시터(243)의 양단 전압(Vcrb)은 점차적으로 줄어드는 사인파의 특성을 가질 수 있다.
제2 주기(T2)에서, 제1 충전 회로(230)는 제1 플라잉 커패시터(233)를 충전할 수 있다(충전 모드). 제1 플라잉 커패시터(233)는 충전되며 배터리(220)에 전류를 공급할 수 있다. 제1 플라잉 커패시터(233)의 양단 전압(Vcra)은 점차적으로 증가하는 사인파의 특성을 가질 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 전압 제어 방식의 스위칭 제어 회로를 나타낸다. 도 8에서의 충전 회로(800)는 제2 모드로 동작하는 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)에 대응할 수 있다.
예를 들어, 도 4에서, 다이렉트 차징을 지원하지 않는 레거시 전원 아답터(legacy power adapter)인 제1 외부 전원 장치(202)가 연결되고, 제2 외부 전원 장치(203)가 연결되지 않는 경우, 제1 전력 분배 스위치(QVD1), 제3 전력 분배 스위치(QVD3) 및 제5 전력 분배 스위치(QVD5)는 ON 상태를 유지할 수 있다. 제2 전력 분배 스위치(QVD2), 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제6 전력 분배 스위치(QVD6)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 이를 통해, 제1 충전 회로(230)의 입력 노드(215a)에 제1 전원 단자(202a)에 인가된 입력 전압(Vin)이 인가될 수 있다. 이 경우, 충전 회로(800)는 제2 모드로 동작하는 제1 충전 회로(230)에 대응할 수 있다.
다른 예를 들어, 도 4에서, 다이렉트 차징을 지원하지 않는 무선 충전 장치인 제2 외부 전원 장치(203)가 연결되고, 제1 외부 전원 장치(202)이 연결되지 않는 경우, 제2 전력 분배 스위치(QVD2), 제4 전력 분배 스위치(QVD4) 및 제6 전력 분배 스위치(QVD6)는 ON 상태를 유지할 수 있다. 제1 전력 분배 스위치(QVD3), 제3 전력 분배 스위치(QVD3) 및 제5 전력 분배 스위치(QVD5)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 이를 통해, 제2 충전 회로(240)의 입력 노드(215b)에 제2 전원 단자(203a)에 인가된 입력 전압(Vin)이 인가될 수 있다. 이 경우, 충전 회로(800)는 제2 모드로 동작하는 제2 충전 회로(240)에 대응할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 모드에서, 충전 회로(800)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 전압 변환비가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2 모드에서, 충전 회로(800)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation; 이하, PWM) 방식으로 전력 변환비가 조절되는 3-레벨 벅 회로(3-level buck circuit)로 동작할 수 있다. 제2 모드에서, 충전 회로(800)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 동작할 수 있다.
제2 모드에서, 배터리(220)로 유입되는 전류 또는 배터리(220)의 양단 전압을 기반으로 충전 회로(800)의 복수의 스위치들(251 내지 254)(예: 도 4의 QHA1 내지 QHA4 또는 QHB1 내지 QHB4)의 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 충전 회로(800)의 플라잉 커패시터(260)(예: 도 4의 제1 플라잉 커패시터(233) 또는 제2 플라잉 커패시터(243))는 복수의 스위치들(251 내지 254)의 스위칭에 따라 충전(charge) 상태, 전력 유지(idle) 상태, 또는 방전(discharge) 상태 중 하나로 동작할 수 있다.
제어 회로(801)는 제1 내지 제4 스위치들(251 내지 254)을 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
제1 모드에서, 제어 회로(801)는 클럭 생성기(CLK)의 신호(801a) 및 클럭 생성기(CLK)의 반전 신호(801b)를 기반으로 제1 스위치를 제어하는 제1 제어 신호(G1), 제2 스위치를 제어하는 제2 제어 신호(G2), 제3 스위치를 제어하는 제3 제어 신호(G1) 및 제4 스위치(254)를 제어하는 제4 신호(G4)를 생성할 수 있다.
제1 모드에서, 제1 제어 신호(G1)는 제3 제어 신호(G3)와 동일할 수 있고, 제2 제어 신호(G2)는 제4 제어 신호(G4)와 동일할 수 있다. 제2 제어 신호(G2)는 제1 제어 신호(G1)와 반대되는 위상을 가질 수 있다.
제1 모드에서, 제1 제어 신호(G1) 및 제2 제어 신호(G2)는 각각 고정된 제1 듀티 사이클(예: 약 50%) 및 제1 주파수(예: 약 500KHz)를 가질 수 있다. 제1 주파수(예: 약 500KHz)는 플라잉 커패시터(260) 및 출력단의 인덕터(280)(예: 도 4의 제1 인덕터(235) 또는 제2 인덕터(245))의 공진 주파수와 같은 값으로 설정될 수 있다.
제2 모드에서, 제어 회로(801)는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)를 기반으로, 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT)과 설정된 기준 전압(Vref)사이의 전압값 차이를 제1 오차 증폭기(810)를 통해 증폭할 수 있다. 제어 회로(801)는 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)과 설정된 기준 전류(Iref)사이의 전류값 차이를 제2 오차 증폭기(820)를 통해 증폭할 수 있다. 제어 회로(801)는 비교기(830)를 통해, 제1 오차 증폭기(810)의 출력과 제2 오차 증폭기(820)의 출력을 비교하여, 작은 값을 기반으로 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수 있다. 도 8에서는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)를 모두 이용하여, 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정하는 경우를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT) 중 하나를 이용하여 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 모드에서, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl), 제1 삼각파(Vsaw1) 또는 제2 삼각파(Vsaw2)를 이용하여 제1 내지 제4 제어 신호(G1 내지 G4)를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)과 제1 삼각파(Vsaw1)를 비교하여, 제1 스위치(251)를 제어하는 제1 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 클럭 신호(CLK, 801a)에 대응하여, 제1 제어 신호(G1)를 제1 상태(low)에서 제2 상태(high)로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(801)는 클럭 신호(CLK)의 토글링 신호를 플립 플랍(881)의 S 입력(881a)으로 제공할 수 있다. 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)이 제1 삼각파(Vsaw1)보다 큰 경우, 제1 제어 신호(G1)가 제2 상태(high)를 유지하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)이 제1 삼각파(Vsaw1)보다 작아지는 경우, 제1 제어 신호(G1)를 제2 상태(high)에서 제1 상태(low)로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl) 및 제1 삼각파(Vsaw1)를 결합하는 결합기(851)의 출력단(851a)의 신호를 플립 플랍(881)의 R 입력(881b)으로 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)과 제2 삼각파(Vsaw2)를 비교하여, 제2 스위치(252)를 제어하는 제2 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. 제2 삼각파(Vsaw2)는 제1 삼각파(Vsaw1)가 반주기 이동된 신호일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 클럭 신호(CLK)의 반전 신호(801b)에 대응하여, 제2 제어 신호(G2)를 제1 상태(low)에서 제2 상태(high)로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(801)는 클럭 신호(CLK)의 반전 신호(801b)를 플립 플랍(882)의 S 입력(882a)으로 제공할 수 있다. 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)이 제2 삼각파(Vsaw2)보다 큰 경우, 제2 제어 신호(G2)가 제2 상태(high)를 유지하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl)이 제2 삼각파(Vsaw2)보다 작아지는 경우, 제2 제어 신호(G2)를 제2 상태(high)에서 제1 상태(low)로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(801)는 듀티 제어 전압(Vctrl) 및 제2 삼각파(Vsaw2)를 결합하는 결합기(852)의 출력단(852a)의 신호를 플립 플랍(882)의 R 입력(882b)으로 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 제1 제어 신호(G1)의 위상을 반전하여 제4 제어 신호(G4)를 생성할 수 있다. 제어 회로(801)는 제2 제어 신호(G2)의 위상을 반전하여 제3 제어 신호(G3)를 생성할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 플라잉 커패시터 양단 전압을 추가 이용하는 제어 회로를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제어 회로(801)는 전압 감지부(910)를 포함할 수 있다. 전압 감지부(910)는 간단한 회로 구조를 가질 수 있어, 구현이 용이할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전압 감지부(910)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 감지부(910)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 접지 전압(0V) 또는 입력 전압(VIN)으로 클램핑(clamping) 되는지 여부에 따라, 제3 스위치(253)의 턴온 타이밍 또는 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 제로 크로싱되는 시점(zero crossing point)(또는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 접지 전압으로 클램핑 되는 시점)과, 제2 스위치(252)가 턴오프되는 신호(예: 플립 플랍(882)의 R 입력(882b)에 제공되는 신호) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다(도 12 참조).
예를 들어, 제4 스위치(254)의 턴온 시점은 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱되는 시점(zero crossing point)(또는 플라잉 커패시터(260) 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)으로 클램핑 되는 시점)과, 제1 스위치(251)가 턴오프되는 신호(예: 플립 플랍(881)의 R 입력(881b)에 제공되는 신호) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다(도 12 참조).
다양한 실시예에 따르면, 전압 감지부(910)는 인덕터(280)에 흐르는 전류(이하, 인덕터 전류)(IL)(또는, 인덕터 전류(IL)에 비례하는 센싱 전압(Vcs))가 0이 되는 시점을 이용하여 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제3 스위치(253)의 턴오프 시점은 제2 스위치(252)가 턴온되는 신호(예: 플립 플랍(882)의 S 입력(882a)에 제공되는 신호)와, 제1 스위치(251)가 도통(턴온)되는 동안 인덕터 전류(IL)의 0 시점(또는 센싱 전압(Vcs)이 제로 크로싱되는 시점) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 0이하로 내려가는 것을 방지할 수 있다(도 11 참조).
다양한 실시예에 따르면, 제4 스위치(254)의 턴오프 시점은 제1 스위치(251)가 턴온되는 신호(예: 플립 플랍(881)의 S 입력(881a)에 제공되는 신호)와, 제2 스위치(252)가 도통(턴온)되는 동안 인덕터 전류(IL)의 0 시점(또는 센싱 전압(Vcs)이 제로 크로싱되는 시점) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 0이하로 내려가는 것을 방지할 수 있다(도 11 참조).
도 10은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제1 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 제1 상태는 인덕터 전류(IL)가 0을 초과하고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하지 않는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 스위치(251)의 턴온 시점 및 턴오프 시점은 듀티 제어 전압(Vctrl)과 제1 삼각파(Vsaw1)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 삼각파(Vsaw1)가 듀티 제어 전압(Vctrl)보다 작아지는 제1 시간(t1)에 제1 스위치(251)가 턴온될 수 있다. 제1 시간(t1)에 제2 스위치(252)는 온 상태일 수 있다. 제1 삼각파(Vsaw1)가 듀티 제어 전압(Vctrl)보다 커지는 제4 시간(t4)에 제1 스위치(251)가 턴오프될 수 있다. 제4 시간(t4)에 제2 스위치(252)는 온 상태일 수 있다.
제2 스위치(252)의 턴온 시점 및 턴오프 시점은 듀티 제어 전압(Vctrl)과 제2 삼각파(Vsaw2)에 의해 결정될 수 있다. 제2 삼각파(Vsaw2)는 제1 삼각파(Vsaw1)가 반주기(예: 제1 반주기(T1-1)) 이동된 신호일 수 있다. 예를 들어, 제2 삼각파(Vsaw2)가 듀티 제어 전압(Vctrl)보다 커지는 제2 시간(t2)에 제2 스위치(252)가 턴오프될 수 있다. 제2 시간(t2)에 제1 스위치(251)는 온 상태일 수 있다. 제2 삼각파(Vsaw2)가 듀티 제어 전압(Vctrl)보다 작아지는 제3 시간(t3)에 제2 스위치(252)가 턴온될 수 있다. 제3 시간(t3)에 제1 스위치(251)는 온 상태일 수 있다.
제1 삼각파(Vsaw1)의 제1 반주기(T1-1)에서, 제1 스위치(251)의 턴온(제1 시간(t1)에 발생) 및 제2 스위치(252)의 턴오프(제2 시간(t2)에 발생)가 발생할 수 있다. 제1 삼각파(Vsaw1)의 제2 반주기(T1-2)에서, 제2 스위치(252)의 턴온(제3 시간(t3)에 발생) 및 제1 스위치(251)의 턴오프(제4 시간(t4)에 발생)가 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253)의 제어 신호(G3)는 제2 스위치(252)의 제어 신호(G2)와 반대되는 형태일 수 있다. 예를 들어, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되는 경우 턴오프될 수 있고, 제2 스위치(252)가 턴오프되는 경우 턴온될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제4 스위치(254)의 제어 신호(G4)는 제1 스위치(251)의 제어 신호(G1)와 반대되는 형태일 수 있다. 예를 들어, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되는 경우 턴오프될 수 있고, 제1 스위치(251)가 턴오프되는 경우 턴온될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴오프 타이밍은 인덕터 전류(IL)가 0 미만으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 변경될 수 있다(도 11 참조). 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍은 플라잉 커패시터(260)의 클램핑에 의해 변경될 수 있다(도 12 참조).
도 11은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제2 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 제2 상태는 인덕터 전류(IL)의 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함하고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하지 않는 상태일 수 있다. 예를 들어, 인덕터 전류(IL)는 부하(예: 배터리(220))에 따라 변경될 수 있다. 부하가 감소하면 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 구간이 존재하는 DCM (discontinuous conduction mode)으로 동작할 수 있다(제2 상태). 인덕터 전류(IL)는 부하가 증가함에 따라 전류값이 0이 되는 구간이 줄어들어, 영전류 구간이 존재하지 않는 CCM (continuous conduction mode)으로 동작할 수 있다(제1 상태, 도 10).
다양한 실시예에 따르면, 제2 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 상태에서, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제2 스위치(252)의 턴오프 시점과 동일할 수 있고, 제4 스위치(254)의 턴온 시점은 제1 스위치(251)의 턴오프 시점과 동일할 수 있다. 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍은 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압의 클램핑에 의해 변경될 수 있다(도 12 참조).
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 시점을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 턴오프 타이밍을 제어할 수 있다. 이 경우, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)는 이상적인 다이오드로 동작할 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 마이너스 값으로 되는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 삼각파(Vsaw1)의 제1 반주기(T1-1)에서, 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 제5 시간(t5)에 제1 스위치(251)가 온 상태인 경우, 제3 스위치(253)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 삼각파(Vsaw1)의 제2 반주기(T1-2)에서, 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 제6 시간(t6)에 제2 스위치(252)가 온 상태인 경우, 제4 스위치(254)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제3 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 제3 상태는 인덕터 전류(IL)의 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함하지 않고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(801)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑 되는 시점을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍을 제어할 수 있다. 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑되는 경우, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)를 턴온하지 않으면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있고, 스위칭 손실이 커질 수 있다. 제어 회로(801)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑되는 경우, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)를 턴온하여, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드를 통해 흐르는 전류에 의한 손실을 줄일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 플라잉 캐패시터(260)의 전압은 플로팅 상태인 바, 제어 회로(801)는 플라잉 캐패시터(260)의 양단 전압(Vc)을 직접 센싱하지 않고, 플라잉 캐패시터(260)의 상단 전압(VCA)(제1 노드(410)의 전압)의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point) 및 하단 전압(VCB)(제3 노드(430)의 전압)의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 감지하여, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 시점을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 삼각파(Vsaw1)의 제1 반주기(T1-1)에서, 제4 스위치(254)는 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱(플라잉 캐패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)에 클램핑) 되는 제7 시간(t7)에 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다. 제7 시간(t7)은 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드가 도통하기 시작하는 시점일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 삼각파(Vsaw1)의 제2 반주기(T1-2)에서, 제3 스위치(253)는 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 제로 크로싱(플라잉 캐패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 접지 전압(0V)에 클램핑) 되는 제8 시간(t8)에 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다. 제8 시간(t8)은 제3 스위치(253) 내부의 바디 다이오드가 도통하기 시작하는 시점일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253)의 턴오프 시점은 제2 스위치(252)의 턴온 시점과 동일할 수 있고, 제4 스위치(254)의 턴오프 시점은 제1 스위치(251)의 턴온 시점과 동일할 수 있다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제4 상태에서의 전압 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 제4 상태는 인덕터 전류(IL)의 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함하고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제4 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 동작은 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑 되는 시점에 의해 변경될 수 있다. 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 동작은 도 12와 동일할 수 있고, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴오프 동작은 도 11과 동일할 수 있다.
예를 들어, 제1 삼각파(Vsaw1)의 제1 반주기(T1-1)에서, 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱(플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)에 클램핑)되는 제7 시간(t7)에 제4 스위치(254)는 턴온될 수 있다. 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다.
제1 삼각파(Vsaw1)의 제1 반주기(T1-1)에서, 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 제5 시간(t5)에 제1 스위치(251)가 온 상태인 경우, 제3 스위치(253)는 턴오프될 수 있다. 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
제1 삼각파(Vsaw1)의 제2 반주기(T1-2)에서, 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 제로 크로싱(플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 접지 전압(0V)에 클램핑)되는 제8 시간(t8)에 제3 스위치(253)는 턴온될 수 있다. 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다.
제1 삼각파(Vsaw1)의 제2 반주기(T1-2)에서, 인덕터 전류(IL)가 0(예: 센싱 전압(Vcs)가 0)이 되는 제6 시간(t6)에 제2 스위치(252)가 온 상태인 경우, 제4 스위치(254)는 턴오프될 수 있다. 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 전류 제어 방식의 스위칭 제어 회로를 나타낸다. 도 14는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다. 도 14에서의 충전 회로(1400)는 제2 모드로 동작하는 제1 충전 회로(230) 또는 제2 충전 회로(240)에 대응할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제2 모드에서, 충전 회로(1400)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 전압 변환비가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2 모드에서, 충전 회로(1400)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation; 이하, PWM) 방식으로 전력 변환비가 조절되는 3-레벨 벅 회로(3-level buck circuit)로 동작할 수 있다. 제2 모드에서, 충전 회로(1400)는 배터리(220)의 충전 정도에 따라 동작할 수 있다.
제2 모드에서, 배터리(220)로 유입되는 전류 또는 배터리(220)의 양단 전압을 기반으로 충전 회로(1400)의 복수의 스위치들(251 내지 254)(예: 도 4의 QHA1 내지 QHA4 또는 QHB1 내지 QHB4)의 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 충전 회로(1400)의 플라잉 커패시터(260)(예: 도 4의 제1 플라잉 커패시터(233) 또는 제2 플라잉 커패시터(243))는 복수의 스위치들(251 내지 254)의 스위칭에 따라 충전(charge) 상태, 전력 유지(idle) 상태, 또는 방전(discharge) 상태 중 하나로 동작할 수 있다.
제어 회로(1401)는 제1 내지 제4 스위치들(251 내지 254)를 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
제1 모드에서, 제어 회로(1401)는 50% 듀티 사이클을 가지는 제1 클럭 생성기(CLK1)(1401a)의 신호를 이용하여, 제1 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다. 제어 회로(1401)는 50% 듀티 사이클을 가지는 제2 클럭 생성기(CLK2)(1401b)의 신호를 기반으로, 제2 스위치를 제어하는 제2 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. 제2 클럭 생성기(CLK2)(1401b)의 신호는 제1 클럭 생성기(CLK1)(1401a)의 신호가 반전된 신호일 수 있다.
제1 모드에서, 제3 제어 신호(G3)는 제1 제어 신호(G1)와 동일할 수 있다. 제4 스위치(254)를 제어하는 제4 제어 신호(G4)는 제2 제어 신호(G2)와 동일할 수 있다. 제2 제어 신호(G2)는 제1 제어 신호(G1)와 반대되는 위상을 가질 수 있다.
제1 모드에서, 제1 제어 신호(G1) 및 제2 제어 신호(G2)는 각각 고정된 제1 듀티 사이클(예: 약 50%) 및 제1 주파수(예: 약 500KHz)를 가질 수 있다. 제1 주파수(예: 약 500KHz)는 플라잉 커패시터(260) 및 출력단의 인덕터(280)(예: 도 4의 제1 인덕터(235) 또는 제2 인덕터(245))의 공진 주파수와 같은 값으로 설정될 수 있다.
제2 모드에서, 제어 회로(1401)는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)를 기반으로, 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT)과 설정된 기준 전압(Vref)사이의 전압값 차이를 제1 오차 증폭기(1410)를 통해 증폭할 수 있다. 제어 회로(1401)는 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)과 설정된 기준 전류(Iref)사이의 전류값 차이를 제2 오차 증폭기(1420)을 통해 증폭할 수 있다. 제어 회로(1401)는 비교기(1430)를 통해, 제1 오차 증폭기(1410)의 출력과 제2 오차 증폭기(1420)의 출력을 비교하여, 작은 값을 기반으로 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수 있다. 도 14에서는 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT)를 모두 이용하여, 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정하는 경우를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(220)의 양단 전압(VBAT) 및 배터리(220)로 유입되는 전류(IBAT) 중 하나를 이용하여 듀티 제어 전압(Vctrl)을 결정할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 모드에서, 제어 회로(1401)는 충전 회로(1400)에 포함된 인덕터(280)에 흐르는 전류(이하, 인덕터 전류)(IL)을 기반으로 전류 모드 제어 방식으로 제1 내지 제4 스위치(251 내지 254)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 감지된 인덕터 전류(IL)에 비례하는 센싱 전압(Vcs)를 이용하여 제1 내지 제4 스위치(251 내지 254)의 스위칭 주파수를 조절할 수 있다. 인덕터 전류(IL)를 이용한 전류 제어 방식은 도 8에서의 전압 제어 방식 보다 정밀한 스위칭 제어가 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 모드에서 인덕터 전류(IL)를 이용하는 경우, 제1 내지 제4 스위치(251 내지 254)의 스위칭 주파수는 제1 모드의 스위칭 주파수와 동일 또는 유사할 수 있다. 이를 통해, 전류 모드 제어 방식의 제2 모드는 전력 변환 효율이 상대적으로 높아질 수 있고, 공진형 컨버터 동작으로 인해 EMI 저감 및 시스템 효율도 개선할 수 있다. 또한, 전류 모드 제어 방식의 제2 모드는 부하 변동에 따라 자동으로 스위칭 주파수가 감소되어 경 부하시 효율을 개선할 수 있다.
제어 회로(1401)는 듀티 제어 전압(Vctrl)에, 히스테리시스 전압(VH)을 인가할 수 있다. 제어 회로(1401)는 듀티 제어 전압(Vctrl)에 히스테리시스 전압(VH)(1441)을 더하여 생성된 제1 밴드 전압(이하, 밴드 상한 전압)(Vctrl+VH)을 제1 교차 검출기(1451)에 입력할 수 있다. 제어 회로(1401)는 듀티 제어 전압(Vctrl)에 히스테리시스 전압(VH)(1442)을 낮추어 생성된 제2 밴드 전압(이하, 밴드 하한 전압)(Vctrl-VH)을 제2 교차 검출기(1452)에 입력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 히스테리시스 전압(VH)을 변경하여, 스위칭 주파수와 인덕터 전류(IL)의 리플(ripple)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(1401)는 PLL 회로를 이용하여 히스테리시스 전압(VH)(예: 1441 및/또는 1442)을 가변할 수 있다.
제어 회로(1401)는 인덕터 전류(IL)를 기반으로 생성된 인덕터 센싱 전압(Vcs)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인덕터 전류(IL)과 인덕터 센싱 전압(Vcs)는 선형적 관계일 수 있다(Vcs=k*IL). 인덕터 센싱 전압(Vcs)은 인덕터 전류(IL)의 센싱 신호가 상한값과 하한값에 각각 도달하는 시점에 의해 결정될 수 있다.
인덕터 센싱 전압(Vcs)은 제1 교차 검출기(1451) 및 제2 교차 검출기(1452)에 각각 입력될 수 있다. 제1 교차 검출기(1451)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 상한 전압(Vctrl+VH)이 같아지는 타이밍에 출력단(1451a)를 통해 제1 트리거 신호를 생성할 수 있다. 제2 교차 검출기(1452)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 하한 전압(Vctrl-VH)이 같아지는 타이밍에 출력단(1452a)를 통해 제2 트리거 신호를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 제2 트리거 신호를 기반으로, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)를 서로 다른 타이밍에 턴온할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(251)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)의 제1 주기에 제2 트리거 신호에 의해 턴온되고, 제2 스위치(252)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)의 제2 주기(제1 주기에 연속되는 다음 주기)에 제2 트리거 신호에 의해 턴온될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 제1 트리거 신호를 기반으로, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)를 서로 다른 타이밍에 턴오프할 수 있다. 앞의 예에서, 제1 스위치(251)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)의 제2 주기에 제1 트리거 신호에 의해 턴오프되고, 제2 스위치(252)는 인덕터 센싱 전압(Vcs)의 제3 주기(제2 주기에 연속되는 다음 주기)에 제1 트리거 신호에 의해 턴오프될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 신호 분배기(1471)는 제1 교차 검출기(1451)의 출력단(1451a)를 통해 제1 트리거 신호를 수신할 수 있다. 제1 신호 분배기(1471)는 제1 트리거 신호를 클럭 신호로 동작하는 토글 플립 플랍을 포함할 수 있다. 제1 신호 분배기(1471)의 제1 출력 단(1471a)은 제2 스위치(252)를 턴오프하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력단(1471a)은 제2 제어 신호(G2)를 생성하기 위한 SR 플립 플랍(1482)의 R 단자로 연결될 수 있다. 제1 신호 분배기(1471)의 제2 출력단(1471b)은 제1 스위치(251)를 턴오프하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 분배기(1471)의 제2 출력단(1471b)는 제1 제어 신호(G1)를 생성하기 위한 SR 플립 플랍(1481)의 R 단자로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 신호 분배기(1472)는 제2 교차 검출기(1452)의 출력단(1452a)을 통해 제2 트리거 신호를 수신할 수 있다. 제2 신호 분배기(1472)는 제2 트리거 신호를 클럭 신호로 동작하는 토글 플립 플랍을 포함할 수 있다. 제2 신호 분배기(1472)의 제1 출력단(1472a)는 제2 스위치(252)를 턴온하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력단(1472a)는 제2 제어 신호(G2)를 생성하기 위한 SR 플립 플랍(1482)의 S 단자로 연결될 수 있다. 제2 신호 분배기(1472)의 제2 출력단(1472b)는 제1 스위치(251)를 턴온하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 신호 분배기(1472)의 제2 출력단(1472b)는 제1 제어 신호(G1)를 생성하기 위한 SR 플립 플랍(1481)의 S 단자로 연결될 수 있다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 플라잉 커패시터의 양단 전압을 추가 이용하는 제어 회로를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 제어 회로(1401)는 전압 감지부(1510)를 더 포함할 수 있다.
전압 감지부(1510)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 또한, 전압 감지부(1510)는 센싱 전압(Vcs)이 0이 되는 시점을 이용하여 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
전압 감지부(1510)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 감지부(1510)는 플라잉 커패시터(260) 양단 전압(Vc)이 접지 전압(0V) 또는 입력 전압(VIN)으로 클램핑(clamping) 되는지 여부에 따라, 제3 스위치(253)의 턴온 타이밍 또는 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 제로 크로싱되는 시점(zero crossing point)(또는 플라잉 커패시터(260) 양단 전압(Vc)이 접지 전압으로 클램핑 되는 시점)과, 제2 스위치(252)가 턴오프되는 신호(예: 제1 신호 분배기(1471)의 제1 출력 단(1471a)의 신호) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다(도 18 참조).
예를 들어, 제4 스위치(254)의 턴온 시점은 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱되는 시점(zero crossing point)(또는 플라잉 커패시터(260) 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)으로 클램핑 되는 시점)과, 제1 스위치(251)가 턴오프되는 신호(예: 제1 신호 분배기(1471)의 제2 출력 단(1471b)의 신호) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다(도 18 참조).
다양한 실시예에 따르면, 전압 감지부(1510)는 인덕터(280)에 흐르는 인덕터 전류(IL)(또는, 인덕터 전류(IL)에 비례하는 센싱 전압(Vcs))가 0이 되는 시점을 이용하여 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제3 스위치(253)의 턴오프 시점은 제2 스위치(252)가 턴온되는 신호(예: 제2 신호 분배기(1472)의 제1 출력 단(1472a)의 신호)와, 제1 스위치(251)가 도통(턴온)되는 동안 인덕터 전류(IL)의 0 시점(센싱 전압(Vcs)가 제로 크로싱되는 시점) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 0이하로 내려가는 것을 방지할 수 있다(도 17 참조).
다양한 실시예에 따르면, 제4 스위치(254)의 턴오프 시점은 제1 스위치(251)가 턴온되는 신호(예: 제2 신호 분배기(1472)의 제2 출력 단(1472b)의 신호)와, 제2 스위치(252)가 도통(턴온)되는 동안 인덕터 전류(IL)의 0 시점(센싱 전압(Vcs)가 제로 크로싱되는 시점) 중 빠른 신호에 의해 결정될 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 0이하로 내려가는 것을 방지할 수 있다(도 17 참조).
도 16은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제1 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 제1 상태는 인덕터 전류(IL)가 0을 초과하고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하지 않는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 스위치(251)의 턴온 시점 및 제2 스위치(252)의 턴온 시점은 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 하한 전압(Vctrl-VH)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 센싱 전압(Vcs)의 제1 주기(T1)에서, 인덕터 센싱 전압(Vcs)와 밴드 하한 전압(Vctrl-VH)이 같아지는 제1 시간(t1)에 제1 스위치(251)가 턴온될 수 있다. 제1 시간(t1)에 제2 스위치(252)는 온 상태일 수 있다. 센싱 전압(Vcs)의 제2 주기(T2)에서, 인덕터 센싱 전압(Vcs)와 밴드 하한 전압(Vctrl-VH)이 같아지는 제3 시간(t3)에 제2 스위치(252)가 턴온될 수 있다. 제3 시간(t3)에 제1 스위치(251)는 온 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 스위치(251)의 턴오프 시점 및 제2 스위치(252)의 턴오프 시점은 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 상한 전압(Vctrl+VH)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 주기(T1)에서, 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 상한 전압(Vctrl+VH)이 같아지는 제2 시간(t2)에 제2 스위치(252)가 턴오프될 수 있다. 제2 시간(t2)에 제1 스위치(251)는 온 상태일 수 있다. 제2 주기(T2)에서, 인덕터 센싱 전압(Vcs)과 밴드 상한 전압(Vctrl+VH)이 같아지는 제4 시간(t4)에 제1 스위치(251)가 턴오프될 수 있다. 제4 시간(t4)에 제2 스위치(252)는 온 상태일 수 있다.
제1 주기 (T1) 및 제2 주기(T2)에서, 제1 스위치(251)의 턴온(제1 시간(t1)에 발생), 제2 스위치(252)의 턴오프(제2 시간(t2)에 발생), 제2 스위치(252)의 턴온(제3 시간(t3)에 발생), 제1 스위치(251)의 턴오프(제4 시간(t4)에 발생)가 순차적으로 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253)의 제어 신호(G3)는 제2 스위치(252)의 제어 신호(G2)와 반대되는 형태일 수 있다. 예를 들어, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되는 경우 턴오프될 수 있고, 제2 스위치(252)가 턴오프되는 경우 턴온될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제4 스위치(254)의 제어 신호(G4)는 제1 스위치(251)의 제어 신호(G1)와 반대되는 형태일 수 있다. 예를 들어, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되는 경우 턴오프될 수 있고, 제1 스위치(251)가 턴오프되는 경우 턴온될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴오프 타이밍은 인덕터 전류(IL)가 0 미만으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 변경될 수 있다(도 17 참조). 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍은 클램핑에 의해 변경될 수 있다(도 18 참조).
도 17은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제2 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 제2 상태는 인덕터 전류(IL)가 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함할 수 있고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하지 않는 상태일 수 있다. 예를 들어, 인덕터 전류(IL)는 부하(예: 배터리(220))에 따라 변경될 수 있다. 부하가 감소하면 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 구간이 존재하는 DCM(discontinuous conduction mode)으로 동작할 수 있다(제2 상태). 인덕터 전류(IL)는 부하가 증가함에 따라 전류값이 0이 되는 구간이 줄어들어, 영전류 구간이 존재하지 않는 CCM(continuous conduction mode)으로 동작할 수 있다(제1 상태, 도 16).
다양한 실시예에 따르면, 제2 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 상태에서, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제2 스위치(252)의 턴오프 시점과 동일할 수 있고, 제4 스위치(254)의 턴온 시점은 제1 스위치(251)의 턴오프 시점과 동일할 수 있다. 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍은 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압의 클램핑에 의해 변경될 수 있다(도 18 참조).
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍은 클램핑에 의해 변경될 수 있다(도 12 참조).
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 인덕터 전류(IL)가 0이 되는 시점을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 턴오프 타이밍을 제어할 수 있다. 이 경우, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)는 이상적인 다이오드로 동작할 수 있다. 이를 통해, 인덕터 전류(IL)가 마이너스 값으로 되는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 주기(T1)에서, 인덕터 전류(IL)가 0(예: 센싱 전압(Vcs)이 0)이 되는 제5 시간(t5)에 제1 스위치(251)가 온 상태인 경우, 제3 스위치(253)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 주기(T2)에서, 인덕터 전류(IL)가 0(예: 센싱 전압(Vcs)가 0)이 되는 제6 시간(t6)에 제2 스위치(252)가 온 상태인 경우, 제4 스위치(254)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
도 18은 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제3 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 제3 상태는 인덕터 전류(IL)가 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함하지 않고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(1401)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑 되는 시점을 이용하여, 제3 스위치(253) 또는 제4 스위치(254)의 턴온 타이밍을 제어할 수 있다. 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑되는 경우, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)를 턴온하지 않으면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있고, 스위칭 손실이 커질 수 있다. 제어 회로(1401)는 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑되는 경우, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)를 턴온하여, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드를 통해 흐르는 전류에 의한 손실을 줄일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 플라잉 캐패시터(260)의 전압은 플로팅 상태인 바, 제어 회로(1401)는 플라잉 캐패시터(260)의 전압을 직접 센싱하지 않고, 플라잉 캐패시터(260)의 상단 전압(VCA)(제1 노드(410)의 전압)의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point) 및 하단 전압(VCB)(제3 노드(430)의 전압)의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 감지하여, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 시점을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 주기(T1)에서, 제4 스위치(254)는 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱(예: 플라잉 캐패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)에 클램핑)되는 제7 시간(t7)에 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제7 시간(t7)은 제4 스위치(254) 내부의 바디 다이오드가 도통하기 시작하는 시점일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 주기(T2)에서, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 제로 크로싱(플라잉 캐패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 접지 전압(0V)에 클램핑)되는 제8 시간(t8)에 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제8 시간(t8)은 제3 스위치(253) 내부의 바디 다이오드가 도통하기 시작하는 시점일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253)의 턴오프 시점은 제2 스위치(252)의 턴온 시점과 동일할 수 있고, 제4 스위치(254)의 턴오프 시점은 제1 스위치(251)의 턴온 시점과 동일할 수 있다.
도 19는 다양한 실시예에 따른 제2 모드의 제4 상태에서의 전류 제어 방식의 스위칭 신호의 변화를 나타낸다.
도 19를 참조하면, 제4 상태는 인덕터 전류(IL)가 영전류 구간(예: IL 이 0인 구간)을 포함하고, 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압에 클램핑이 발생하는 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제4 상태에서, 제1 스위치(251) 및 제2 스위치(252)의 스위칭 동작은 제1 상태에 관한 도 10과 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 동작은 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN) 또는 접지 전압(0V)에 클램핑 되는 시점에 의해 변경될 수 있다. 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴온 동작은 도 18와 동일할 수 있고, 제3 스위치(253) 및 제4 스위치(254)의 턴오프 동작은 도 17과 동일할 수 있다.
예를 들어, 제1 주기(T1)에서, 제4 스위치(254)의 턴온 시점은 제3 노드(430)의 전압(VCB)이 제로 크로싱(예: 플라잉 커패시터(260)의 양단 전압(Vc)이 입력 전압(VIN)에 클램핑)되는 제7 시간(t7)에 턴온될 수 있다. 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다.
제1 주기(T1)에서, 인덕터 전류(IL)가 0(예: 센싱 전압(Vcs)이 0)이 되는 제5 시간(t5)에 제1 스위치(251)가 온 상태인 경우, 제3 스위치(253)는 턴오프될 수 있다. 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
제2 주기(T2)에서, 제3 스위치(253)의 턴온 시점은 제1 노드(410)의 전압(VCA)이 접지 전압(0V)으로 클램핑 되는 제8 시간(t8)에 턴온될 수 있다. 제3 스위치(253)는 제2 스위치(252)가 턴오프되기 이전에 턴온될 수 있다.
제2 주기(T2)에서, 인덕터 전류(IL)가 0(예: 센싱 전압(Vcs)가 0)이 되는 제6 시간(t6)에 제2 스위치(252)가 온 상태인 경우, 제4 스위치(254)는 턴오프될 수 있다. 제4 스위치(254)는 제1 스위치(251)가 턴온되기 이전에 턴오프될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(201))는 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220)), 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210)) 및 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))과 전기적으로 연결된 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 제1 스위칭 그룹, 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233)) 및 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235))를 포함하는 제1 충전 회로(예: 도 2의 제1 충전 회로(230)), 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241)), 제2 커패시터(예: 도 2의 제2 플라잉 커패시터(243)) 및 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245))를 포함하는 제2 충전 회로(예: 도 2의 제2 충전 회로(240)), 및 제1 외부 전원 장치(예: 도 2의 제1 외부 전원 장치(202)) 또는 제2 외부 전원 장치(예: 도 2의 제2 외부 전원 장치(203))로부터 전력을 상기 제1 충전 회로(예: 도 2의 제1 충전 회로(230)) 또는 상기 제2 충전 회로(예: 도 2의 제2 충전 회로(240))에 분배하는 전력 경로 분배부(예: 도 2의 전력 경로 분배부(215))를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 전력 경로 분배부(예: 도 2의 전력 경로 분배부(215))와 상기 제1 외부 전원 장치(예: 도 2의 제1 외부 전원 장치(202)) 또는 상기 제2 외부 전원 장치(예: 도 2의 제2 외부 전원 장치(203)) 중 하나의 전원 장치의 연결을 확인하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입을 판단하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제1 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로 및 상기 제2 충전 회로가 각각 고정된 전압 변환비를 가지도록 하는 제1 모드로 동작하여 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 하고, 상기 연결된 전원 장치의 타입이 제2 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로(예: 도 2의 제1 충전 회로(230)) 및 상기 제2 충전 회로(예: 도 2의 제2 충전 회로(240))가 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 충전 비율에 대응하여 전압 변환비가 변경되도록 하는 제2 모드로 동작하여 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 PD(power delivery) 통신을 기반으로 상기 연결된 전원 장치의 타입을 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 모드의 제1 주기에서, 상기 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233))를 상기 제1 인턱터(예: 도 1의 제1 인덕터(235))를 통해 방전시켜 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 하고, 상기 제1 모드의 제2 주기에서, 상기 제2 커패시터(예: 도 2의 제2 플라잉 커패시터(243))를 상기 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245))를 통해 방전시켜 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 주기에서 상기 제2 커패시터(예: 도 2의 제2 플라잉 커패시터(243))를 충전하면서 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 하고, 상기 제2 주기에서 상기 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233))를 충전하면서 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 경로 분배부(예: 도 2의 전력 경로 분배부(215))는 제3 스위치 그룹(예: 도 4의 제1 내지 제6 전력 분배 스위치(QVD1 내지 QVD6)) 및 제3 커패시터(예: 도 4의 DC 차단 커패시터(216))를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 모드에서, 상기 제3 커패시터(예: 도 4의 DC 차단 커패시터(216))를 지정된 전압으로 충전하여 동작하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 모드에서, 상기 제3 스위치 그룹(예: 도 4의 제1 내지 제6 전력 분배 스위치(QVD1 내지 QVD6))을 제어하여 상기 연결된 전원 장치의 전력을 공급하는 전원 단자가 상기 제2 충전 회로에 연결되도록 하고, 상기 제2 모드에서, 상기 제3 스위치 그룹(예: 도 4의 제1 내지 제6 전력 분배 스위치(QVD1 내지 QVD6))을 제어하여 상기 전원 단자가 상기 제1 충전 회로에 연결되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 모드에서, 고정된 듀티 사이클을 가지는 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 및 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))을 제어하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 고정된 듀티 사이클을 가지는 신호는 50%의 듀티 사이클일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 모드에서, 상기 신호가 상기 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233)) 및 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235))의 제1 공진 주파수 또는 상기 제2 커패시터(예: 도 2의 제2 플라잉 커패시터(243)) 및 상기 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245))의 제2 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 모드에서, 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 충전 비율에 대응하여 가변하는 듀티 사이클을 가지는 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))을 제어하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM)에 따라 상기 신호의 상기 듀티 사이클을 변경하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 외부 전원 장치(예: 도 2의 제1 외부 전원 장치(202)) 또는 상기 제2 외부 전원 장치(예: 도 2의 제2 외부 전원 장치(203))가 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))에 대한 정전압 또는 정전류 제어를 위한 회로를 포함하는 경우, 상기 제1 외부 전원 장치(예: 도 2의 제1 외부 전원 장치(202)) 또는 상기 제2 외부 전원 장치(예: 도 2의 제2 외부 전원 장치(203))를 상기 제1 타입으로 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 모드에서, 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 상기 충전 비율에 대응하는 제어 전압과 제1 삼각파 또는 제2 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))을 스위칭하도록 하고, 상기 제2 삼각파는 상기 제1 삼각파가 반파장 지연된 신호일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 모드에서, 상기 제어 전압과 상기 제1 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))의 일부를 턴오프하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 모드에서, 상기 제어 전압과 상기 제2 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))의 일부를 턴온하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 모드에서, 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235))에 흐르는 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235)) 전류 또는 상기 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245))에 흐르는 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245)) 전류에 대응하여 가변하는 듀티 사이클을 가지는 제어 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))을 제어하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235)) 전류를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231))의 스위칭 주파수를 변경하도록 하고, 상기 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245)) 전류를 기반으로 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))의 스위칭 주파수를 변경하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 상기 충전 비율에 대응하는 제어 전압에 제1 히스테리시스 전압을 인가한 제1 밴드 전압 또는 상기 제어 전압에 제2 히스테리시스 전압을 인가한 제2 밴드 전압 중 하나와 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235)) 전류 또는 상기 제2 인덕터(예: 도 2의 제2 인덕터(245)) 전류 중 하나에 대응하는 센싱 전압의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231)) 또는 상기 제2 스위치 그룹(예: 도 2의 제2 스위치 그룹(241))을 스위칭하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 스위치 그룹(예: 도 2의 제1 스위치 그룹(231))은 상기 제1 외부 전원 장치(예: 도 2의 제1 외부 전원 장치(202))의 전력이 공급되는 전원 단자와 제1 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제2 스위치, 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제3 스위치, 및 상기 제3 노드와 접지부 사이에 전기적으로 연결되는 상기 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233))의 일단은 상기 제1 노드에 연결되고, 상기 제1 커패시터(예: 도 2의 제1 플라잉 커패시터(233))의 타단은 상기 제3 노드에 연결되고, 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235))의 일단은 상기 제2 노드에 연결되고, 상기 제1 인덕터(예: 도 2의 제1 인덕터(235))의 타단은 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 충전 단자에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 상기 제2 밴드 전압 및 상기 센싱 전압의 교차에 의해 서로 다른 타이밍에 각각 턴온하도록 하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 상기 제1 밴드 전압 및 상기 센싱 전압의 교차에 의해 서로 다른 타이밍에 각각 턴오프하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제3 스위치를 상기 제2 스위치의 제어 신호와 반대 위상을 가지는 제어 신호로 동작하도록 하고, 상기 제4 스위치를 상기 제1 스위치의 제어 신호와 반대 위상을 가지는 제어 신호로 동작하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제3 스위치를 턴오프하도록 하고, 상기 제1 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제4 스위치를 턴오프하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 스위치가 턴오프되기 이전에 상기 제1 노드의 전압이 접지 전압과 동일한 경우, 상기 제3 스위치를 턴온하도록 하고, 상기 제1 스위치가 턴오프되기 이전에 상기 제3 노드의 전압이 상기 접지 전압과 동일한 경우, 상기 제4 스위치를 턴온하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 제2 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제3 스위치를 턴오프하도록 하고, 상기 제1 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제4 스위치를 턴오프하도록 할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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, 상기 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. "제 1", "제 2", 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: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 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 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(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, 기기(예: 전자 장치(801))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 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 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 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 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (24)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리의 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈; 및
    상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서;를 포함하고,
    상기 전력 관리 모듈은
    제1 스위칭 그룹, 제1 커패시터 및 제1 인덕터를 포함하는 제1 충전 회로;
    제2 스위치 그룹, 제2 커패시터 및 제2 인덕터를 포함하는 제2 충전 회로; 및
    제1 외부 전원 장치 또는 제2 외부 전원 장치로부터 전력을 상기 제1 충전 회로 또는 상기 제2 충전 회로에 분배하는 전력 경로 분배부;를 포함하고,
    상기 전력 관리 모듈은
    상기 전력 경로 분배부와 상기 제1 외부 전원 장치 또는 상기 제2 외부 전원 장치 중 하나의 전원 장치의 연결을 확인하고,
    상기 연결된 전원 장치의 타입을 판단하고,
    상기 연결된 전원 장치의 타입이 제1 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로 및 상기 제2 충전 회로가 각각 고정된 전압 변환비를 가지도록 하는 제1 모드로 동작하여 상기 배터리를 충전하도록 하고,
    상기 연결된 전원 장치의 타입이 제2 타입인 경우, 상기 제1 충전 회로 및 상기 제2 충전 회로가 상기 배터리의 충전 비율에 대응하여 전압 변환비가 변경되도록 하는 제2 모드로 동작하여 상기 배터리를 충전하도록 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    PD(power delivery) 통신을 기반으로 상기 연결된 전원 장치의 타입을 판단하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 모드의 제1 주기에서, 상기 제1 커패시터의 전력을 상기 제1 인덕터를 통해 방전시켜 상기 배터리를 충전하도록 하고,
    상기 제1 모드의 제2 주기에서, 상기 제2 커패시터의 전력을 상기 제2 인덕터를 통해 방전시켜 상기 배터리를 충전하도록 하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 주기에서, 상기 제2 커패시터를 충전하면서 상기 배터리를 충전하도록 하고,
    상기 제2 주기에서, 상기 제1 커패시터를 충전하면서 상기 배터리를 충전하도록 하는 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전력 경로 분배부는
    제3 스위치 그룹 및 제3 커패시터를 포함하고,
    상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 모드에서, 상기 제3 커패시터를 지정된 전압으로 충전하여 동작하도록 하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 모드의 상기 제1 주기에서, 상기 제3 스위치 그룹을 제어하여 상기 연결된 전원 장치의 전력을 공급하는 전원 단자가 상기 제2 충전 회로에 연결되도록 하고,
    상기 제1 모드의 상기 제2 주기에서, 상기 제3 스위치 그룹을 제어하여 상기 연결된 전원 장치의 전력을 공급하는 전원 단자가 상기 제1 충전 회로에 연결되도록 하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 모드에서, 고정된 듀티 사이클을 가지는 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 스위치 그룹을 제어하도록 하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고정된 듀티 사이클은
    50%의 듀티 사이클인 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 모드에서, 상기 신호가 상기 제1 커패시터 및 상기 제1 인덕터의 제1 공진 주파수 또는 상기 제2 커패시터 및 상기 제2 인덕터의 제2 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지도록 제어하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 모드에서, 상기 배터리의 충전 비율에 대응하여 가변하는 듀티 사이클을 가지는 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹을 제어하도록 하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM)에 따라 상기 신호의 상기 듀티 사이클을 변경하도록 하는 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 외부 전원 장치 또는 상기 제2 외부 전원 장치가 상기 배터리에 대한 정전압 또는 정전류 제어를 위한 회로를 포함하는 경우, 상기 제1 외부 전원 장치 또는 상기 제2 외부 전원 장치를 상기 제1 타입으로 결정하는 전자 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 모드에서, 상기 배터리의 상기 충전 비율에 대응하는 제어 전압과 제1 삼각파 또는 제2 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹을 스위칭하도록 하고,
    상기 제2 삼각파는 상기 제1 삼각파가 반파장 지연된 신호인 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 모드에서, 상기 제어 전압과 상기 제1 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹의 일부를 턴오프하도록 하는 전자 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 모드에서, 상기 제어 전압과 상기 제2 삼각파의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹의 일부를 턴온하도록 하는 전자 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 모드에서, 상기 제1 인덕터에 흐르는 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터에 흐르는 제2 인덕터 전류에 대응하여 가변하는 듀티 사이클을 가지는 제어 신호를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹을 제어하도록 하는 전자 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 인덕터 전류를 기반으로 상기 제1 스위치 그룹의 스위칭 주파수를 변경하도록 하고,
    상기 제2 인덕터 전류를 기반으로 상기 제2 스위치 그룹의 스위칭 주파수를 변경하도록 하는 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 배터리의 상기 충전 비율에 대응하는 제어 전압에 제1 히스테리시스 전압을 인가한 제1 밴드 전압 또는 상기 제어 전압에 제2 히스테리시스 전압을 인가한 제2 밴드 전압 중 하나와 상기 제1 인덕터 전류 또는 상기 제2 인덕터 전류 중 하나에 대응하는 센싱 전압의 교차 시점에 대응하여, 상기 제1 스위치 그룹 또는 상기 제2 스위치 그룹을 스위칭하도록 하는 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 스위치 그룹은
    상기 제1 외부 전원 장치의 전력이 공급되는 전원 단자와 제1 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제2 스위치, 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 전기적으로 연결되는 제3 스위치, 및 상기 제3 노드와 접지부 사이에 전기적으로 연결되는 상기 제4 스위치를 포함하고,
    상기 제1 커패시터의 일단은 상기 제1 노드에 연결되고,
    상기 제1 커패시터의 타단은 상기 제3 노드에 연결되고,
    상기 제1 인덕터의 일단은 상기 제2 노드에 연결되고, 상기 제1 인덕터의 타단은 상기 배터리의 충전 단자에 연결되는 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 상기 제2 밴드 전압 및 상기 센싱 전압의 교차에 의해 서로 다른 타이밍에 각각 턴온하도록 하고,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 상기 제1 밴드 전압 및 상기 센싱 전압의 교차에 의해 서로 다른 타이밍에 각각 턴오프하도록 하는 전자 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제3 스위치를 상기 제2 스위치의 제어 신호와 반대 위상을 가지는 제어 신호로 동작하도록 하고,
    상기 제4 스위치를 상기 제1 스위치의 제어 신호와 반대 위상을 가지는 제어 신호로 동작하도록 하는 전자 장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제3 스위치를 턴오프하도록 하고,
    상기 제1 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제4 스위치를 턴오프하도록 하는 전자 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 스위치가 턴오프되기 이전에 상기 제1 노드의 전압이 접지 전압과 동일한 경우, 상기 제3 스위치를 턴온하도록 하고,
    상기 제1 스위치가 턴오프되기 이전에 상기 제3 노드의 전압이 상기 접지 전압과 동일한 경우, 상기 제4 스위치를 턴온하도록 하는 전자 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 제2 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제3 스위치를 턴오프하도록 하고,
    상기 제1 스위치가 턴온되기 이전에 상기 센싱 전압이 0이 되는 경우, 상기 제4 스위치를 턴오프하도록 하는 전자 장치.
KR1020200050362A 2019-10-17 2020-04-24 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치 KR20210045912A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20877054.5A EP4018526A4 (en) 2019-10-17 2020-10-16 ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A RESONANCE CHARGING CIRCUIT
PCT/KR2020/014183 WO2021075916A1 (en) 2019-10-17 2020-10-16 Electronic device including resonant charging circuit
US17/072,211 US11532951B2 (en) 2019-10-17 2020-10-16 Electronic device including resonant charging circuit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190129197 2019-10-17
KR20190129197 2019-10-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210045912A true KR20210045912A (ko) 2021-04-27

Family

ID=75725784

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200050361A KR20210045911A (ko) 2019-10-17 2020-04-24 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치
KR1020200050362A KR20210045912A (ko) 2019-10-17 2020-04-24 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200050361A KR20210045911A (ko) 2019-10-17 2020-04-24 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20210045911A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4018526A4 (en) 2019-10-17 2022-10-26 Samsung Electronics Co., Ltd. ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A RESONANCE CHARGING CIRCUIT
CN114094684B (zh) * 2021-11-12 2023-11-17 上海南芯半导体科技股份有限公司 一种用于给电池充电的架构
WO2024071709A1 (ko) * 2022-09-30 2024-04-04 삼성전자주식회사 전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210045911A (ko) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11532951B2 (en) Electronic device including resonant charging circuit
KR102258143B1 (ko) 전자 장치의 충전 회로
KR20210045912A (ko) 공진형 충전 회로를 포함하는 전자 장치
EP3123590B1 (en) Method for charging battery and electronic device
KR20200047173A (ko) 배터리의 충전을 제어하기 위한 전자 장치 및 방법
US11489442B2 (en) Power conversion device and method
US11695280B2 (en) Electronic device for managing multiple batteries connected in series and method for operating same
US11476694B2 (en) Electronic device including resonant charging circuit
US20220077695A1 (en) Electronic device for charing multiple batteries
US11509156B2 (en) Apparatus and method for charging battery
KR20200114430A (ko) 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20200047061A (ko) 무선으로 전력을 송신하거나 수신하기 위한 전자 장치 및 방법
US20230088905A1 (en) Electronic device and operation method thereof
KR20210015467A (ko) 전자 장치와 통신하는 무선 충전 장치 및 그 무선 충전 장치의 통신 방법
KR20200058986A (ko) 변압기 코일에 기반한 유무선 충전 방법 및 장치
KR20220125514A (ko) 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법
EP4181383A1 (en) Electronic device comprising charging circuit
KR20230037144A (ko) 이중 위상 3-레벨 컨버터를 포함하는 충전회로 및 전자 장치
EP4369562A1 (en) Electronic device and battery control method
US20240030738A1 (en) Electronic apparatus having wireless charging function, and control method therefor
US11556160B2 (en) Electronic device for adjusting voltage and operating method therefor
US20230318344A1 (en) Electronic device having charging circuit
KR20240039980A (ko) 전자 장치 및 배터리 제어 방법
KR20230170513A (ko) 전자 장치 및 이의 동작 방법
KR20240045936A (ko) 전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치