KR20210065763A - 듀얼 페이즈 모드를 갖는 전력관리 집적회로장치 - Google Patents

듀얼 페이즈 모드를 갖는 전력관리 집적회로장치 Download PDF

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Abstract

제1출력단자를 갖는 제1인버팅 벅-부스트부, 제2출력단자를 갖는 제2인버팅 벅-부스트부, 전력관리 집적회로장치에 연결된 부하에 제공되는 부하전류의 크기에 관한 값을 검출하는 부하전류 검출부, 상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제2기준값을 초과하게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 동작상태가 되도록 제어하고 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값보다 작으면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 대기상태가 되도록 제어하는 제2제어부를 포함하는 전력관리 집적회로장치를 공개한다.

Description

듀얼 페이즈 모드를 갖는 전력관리 집적회로장치{A Power management integrated circuit device with dual phase modes}
본 발명은 전력관리 집적회로장치(PMIC)에 관한 것으로서, 특히 전력부하의 크기에 따라 복수 개의 벅-부스트부들의 조합을 결정하는 기술에 관련된 것이다.
스마트폰, 스마트와치, 태블릿, 및 폴더블 폰 등의 수 인치 내치 십 수 인치 크기의 모바일 OLED 디스플레이 패널에 ELVDD 및 ELVSS 전원을 공급하고, OLED 드라이버 IC의 AVDD에 전원을 공급하기 위해 DC-DC IC가 이용될 수 있다. ELVDD와 ELVSS는 각각, OLED 디스플레이 패널에 공급되는 양의 전압 및 음의 전압을 갖는 전원이다. OLED 드라이버 IC는 OLED 디스플레이 패널에 디스플레이용 데이터를 공급하는 IC이다. AVDD는 이러한 OLED 드라이버 IC에 공급되는 동작전원으로서 양의 전압을 가질 수 있다. DC-DC IC는 배터리 전원(VBAT)을 입력 받아 AVDD를 출력하는 제1부스트 컨버터, 배터리 전원을 입력 받아 ELVDD를 출력하는 제2부스트 컨버터, 및 배터리 전원을 입력 받아 ELVSS를 출력하는 제1 벅 부스트 컨버터를 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서 ELVDD 및 ELVSS는 각각 EL_VDD 및 EL_VSS로 지칭되거나 또는 VPOS 및 VNEG로 지칭될 수 있다. 예컨대 일 구현예에서, VBAT의 전압은 2.9V~4.8V, ELVDD는 4.6V~5.0V, ELVSS는 -1.4V~-5.4V, 그리고 AVDD는 5.8V~7.9V일 수 있다.
한편, OLED 디스플레이 적용한 모바일 디바이스 (태블릿, 폴더블 폰 등) 출하량 증가로 인하여 600mA ~ 1.2A 출력의 OLED PMIC의 필요성이 증가하고 있다. 웨어러블 장치 또는 로우-엔드 급 스마트폰에는 1.0~4.2인치 크기의 OLED 패널이 장착될 수 있으며 1W 수준의 전력소비량 및 100mA 이하의 전류를 요구할 수 있다. 하이-엔드 급 스마트폰 또는 게이밍 머신에는 4.2~6.4인치 크기의 OLED 패널이 장착될 수 있으며 4W 수준의 전력소비량 및 360mA 이하의 전류를 요구할 수 있다. 폴더블 스마트폰 또는 태블릿에는 8~14인치 크기의 OLED 패널이 장착될 수 있으며 5W/10W 수준의 전력소비량 및 1A 이하의 전류를 요구할 수 있다.
이와 같은 다양한 수준의 전력을 소비하는 제품군을 생산하는 데에 있어서, 한 개의 PMIC를 공통적으로 적용할 수 있다. 이때, PMIC로부터 전력을 제공 받는 OLED가 소비하는 전류가 상기 PMIC가 제공 가능한 최대 전류보다 작은 경우 PMIC의 효율이 최적화되지 않을 수 있다는 문제가 있다. 본 명세서에서, PMIC로부터 전력을 제공 받는 부하가 소비하는 전류가 상기 PMIC가 제공 가능한 최대 전류보다 작은 경우 상기 부하를 경량 부하(light load)라고 지칭할 수 있다.
본 발명에서는 넓은 범위의 출력전류 구간에서 동작효율을 높일 수 있는 PMIC를 제공하고자 한다.
최대 출력 전류가 예컨대 1A인 PMIC로부터 전력을 공급받는 OLED 패널의 소비전력이 예컨대 300mA인 경우 상기 PMIC의 효율을 개선할 필요가 있다.
본 발명에서는 이러한 경량 부하가 연결된 경우 PMIC의 효율을 향상하기 위하여, ELVDD를 제공하는 부스트부에서 감지한 부하전류를 기초로, ELVSS를 제공하는 벅-부스트부의 온 상태에서의 스위치 저항값인 온 상태 저항값(RON)을 제어한다. 또한, 본 발명에서는, 두 개의 서로 다른 벅-부스트부를 이용하여 이 중 한 개의 벅-부스트부 만으로부터 부하 제공전류를 출력하는 싱글 페이즈 모드 및 두 개의 벅-부스트부들로부터 함께 부하 제공전류를 출력하는 듀얼 페이즈 모드를 제공하고, 상기 두 개의 모드 간의 전환을 부드럽게 제어한다. 일 구현예에서, 예컨대 부하전류가 150mA 보다 크고 300mA 보다 작은 조건에서는 상기 싱글 페이즈 모드로 동작시켜 ELVSS를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에서, 부하전류가 150mA 보다 작은 조건에서는 상기 싱글 페이즈 모드로 동작하되, 동작하는 상기 한 개의 벅-부스트부의 온 상태에서의 스위치 저항값인 온 상태 저항값(RON)의 값을 더 증가시킴으로써 Qg에 의한 손실을 줄이게 되고 그 결과 효율 향상 효과를 얻을 수 있다.
일 구현예에서, 부하전류가 150mA ~ 300mA에서의 상기 온 상태 저항값인 제1온 상태 저항값(RON1)은, 부하전류가 150mA이하인 조건에서의 상기 온 상태 저항값인 제2온 상태 저항값(RON2)의 0.5 배일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온 상태 저항값을 상기 제1온 상태 저항값(RON1)에서 상기 제2온 상태 저항값(RON2)으로 변경하기 위해서, 부하전류가 150mA ~ 300mA에서 상기 싱글 페이즈로 동작하는 상기 한 개의 벅-부스트부에 포함된 스위치 트랜지스터의 개수가, 부하전류가 0mA ~ 150mA에서 상기 싱글 페이즈로 동작하는 상기 한 개의 벅-부스트부에 포함된 스위치 트랜지스터의 개수의 2배가 되도록, 상기 싱글 페이즈로 동작하는 상기 한 개의 벅-부스트부의 설정을 변경할 수 있다. 이를 위하여 상기 싱글 페이즈로 동작하는 상기 한 개의 벅-부스트부는 복수 개의 스위치 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에서, 부하전류가 300mA를 초과하거나 또는 300mA 이상인 조건에서는 PMIC를 상술한 듀얼 페이즈 모드로 동작시켜 예컨대 최대 1A까지 전류공급이 가능하도록 할 수 있다. 부하전류가 예컨대 300mA를 초과하는 경우의 부하를 중량 부하(Heavy load)라고 지칭할 수 있다. 상기 듀얼 페이즈 모드로 동작시키는 경우 중량 부하 조건에서 PMIC의 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 싱글 페이즈 모드에서 듀얼 페이즈 모드로 변환하는 과정에서 비로소 동작 상태로 전환되는 제2인버팅 벅-부스트부의 출력이 급작스럽게 상승하는 것을 방지하기 위하여 제2인버팅 벅-부스트부가 동작 상태로 변환될 때에 소프트 스타트(soft-start) 방식으로 구동할 수 있다. 또한, 듀얼 페이즈 모드에 싱글 페이즈 모드로 변환하는 과정에서 대기 상태로 전환되는 상기 제2인버팅 벅-부스트부의 출력이 급작스럽게 하강하는 것을 방지하기 위하여 제2인버팅 벅-부스트부가 대기 상태로 변환될 때에 소프트 스톱(soft-stop) 방식으로 구동할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 PMIC는 PMIC가 제공하는 출력전류가 제2기준값(예컨대 300mA) 이하인 구간에서는 제1인버팅 벅-부스트부만 동작하는 싱글 페이즈 모드로 동작한다. 이때, PMIC가 제공하는 출력전류가 상기 제2기준값보다 작은 제1기준값(예컨대 150mA)보다 작은 경우와 상기 제1기준값보다 큰 경우에는 제1인버팅 벅-부스트부의 온 상태 저항값을 서로 다른 값이 되도록 제어할 수 있다. 예컨대 PMIC가 제공하는 출력전류가 상기 제1기준값보다 작은 경우의 제1인버팅 벅-부스트부의 온 상태 저항값은, PMIC가 제공하는 출력전류가 상기 제1기준값보다 큰 경우의 제1인버팅 벅-부스트부의 온 상태 저항값보다 작도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 PMIC는 PMIC가 제공하는 출력전류가 상기 제2기준값보다 큰 구간에서는 제1인버팅 벅-부스트부 뿐만 아니라 제2인버팅 벅-부스트부도 함께 동작하는 듀얼 페이즈 모드로 동작한다.
본 발명의 일 관점에 따라 전력관리 집적회로장치(1)로서, 제1출력단자를 갖는 제1인버팅 벅-부스트부(210), 제2출력단자를 갖는 제2인버팅 벅-부스트부(220), 상기 전력관리 집적회로장치로부터 상기 전력관리 집적회로장치에 연결된 부하에 제공되는 부하전류의 크기에 관한 값을 검출하는 부하전류 검출부(300), 및 상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제2기준값(712)을 초과하게 되면, 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 동작상태가 되도록 제어하고, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값보다 작으면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 대기상태가 되도록 제어하는 제2제어부(420)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 전력관리 집적회로장치(1)는, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값(712)보다 작은 미리 설정된 제1기준값(711)을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부가 온 상태일 때의 상기 제1인버팅 벅-부스트부의 저항값을 더 감소시키도록 되어 있는 제1제어부(410)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 전력관리 집적회로장치(1)는, 부스트부(110);를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 부하전류는 상기 부스트부로부터 출력되는 전류이며, 상기 부하전류 검출부는 상기 부스트부로부터 출력되는 전류의 크기에 관한 값을 검출하도록 되어 있고, 상기 부스트부가 동작 상태에 있을 때에 상기 부스트부의 출력단자에서 출력되는 전압(ELVDD)의 값은 미리 설정된 값으로 고정되도록 되어 있으며, 상기 제1인버팅 벅-부스트부가 동작 상태에 있을 때에 상기 제1출력단자에서 출력되는 전압(ELVSS-1)의 값은 상기 전력관리 집적회로장치에 연결된 다른 장치의 명령에 의해 변경 가능하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 전력관리 집적회로장치(1)는, 상기 제2인버팅 벅-부스트부가 상기 동작 상태와 상기 대기상태 간을 전환할 때의 전환동작을 제어하는 제3제어부(430)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1인버팅 벅-부스트부는 제1PWM신호(941)에 의해 제어되고, 상기 제2인버팅 벅-부스트부는 제2PWM신호(942)에 의해 제어될 수 있다. 그리고 상기 제2제어부가 출력하는 제2모드제어신호(922)는, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712)을 초과하게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 상기 대기상태에서 상기 동작 상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제2로직값(HIGH)를 갖도록 되어 있고, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712) 아래로 떨어지게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 상기 동작 상태에서 상기 대기상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제1로직값(LOW)를 갖도록 되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제3제어부는, 상기 제2제어부로부터 상기 제2모드제어신호(922)를 수신하도록 되어 있고, 상기 제2모드제어신호가 상기 제1로직값에서 상기 제2로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호의 듀티비(932)를 상기 제1PWM신호의 듀티비(931)까지 점점 상승시키도록 되어 있고, 상기 제2모드제어신호가 상기 제2로직값에서 상기 제1로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호의 듀티비(932)를 점점 하강시키도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 전력관리 집적회로장치는 부스트부 및 제1제어부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 부스트부의 출력단자는 동작 상태에 있을 때에 양의 전압을 출력하도록 되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제1인버팅 벅-부스트부는 동작 상태에 있을 때에 상기 제1출력단자에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있고, 상기 제2인버팅 벅-부스트부는 동작 상태에 있을 때에 상기 제2출력단자에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제1제어부는, 상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제1기준값을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부의 온 상태에서의 저항값을 감소시키도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 클 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라 표시장치(9)를 제공할 수 있다. 상기 표시장치는, 상기 전력관리 집적회로장치(1), 디스플레이 패널(2), 및 상기 디스플레이 패널에게 영상 데이터를 제공하는 드라이버 IC(3)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전력관리 집적회로장치는, 부스트부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 부스트부의 출력단자, 상기 제1출력단자, 및 상기 제2출력단자는 상기 디스플레이 패널의 전원부에 연결되어 있고, 상기 제1출력단자와 상기 제2출력단자는 서로 연결되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제2제어부는, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값보다 작으면 상기 제2출력단자에게 전류를 제공하는 제2인버팅 벅-부스트부 내의 스위치를 오프 상태로 제어하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 전력관리 집적회로장치는 제2부스트부(120)를 더 포함하며, 상기 제2부스트부의 출력단자는 상기 드라이버 IC의 전원입력부에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라 컴퓨팅 장치(100)를 제공할 수 있다. 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 표시장치(9), 처리장치(4), 저장부(5), 통신부(6), 및 전원부(7)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 넓은 범위의 출력전류 구간에서 동작효율을 높일 수 있는 PMIC를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 집적회로장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 집적회로장치의 모드전환 원리를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 컴퓨팅장치(100)의 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치의 효율에 따른 이점을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 집적회로장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리 집적회로장치의 모드전환 원리를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2의 가로축은 시간축이다.
도 2의 (a)의 세로축은 전력관리 집적회로장치가 출력하는 출력전류의 크기를 나타낸 것이다. 크기에 비례하는 값을 나타낸 것이다. 도 2의 (a)에 나타낸 그래프(910)는 집적회로장치가 출력하는 출력전류를 나타낸 것이다.
도 2의 (b)에 나타낸 그래프(921)는 상기 전력관리 집적회로장치가 출력하는 출력전류가 미리 결정된 제1기준값(711)보다 큰지 또는 작은지 여부를 나타내는 제1모드제어신호(921)를 나타낸다. 상기 제1모드제어신호(921)는 로지컬 하이 및 로지컬 로우 두 개의 값을 가질 수 있다.
도 2의 (c)에 나타낸 그래프(922)는 상기 전력관리 집적회로장치가 출력하는 출력전류가 상기 제1기준값(711)보다 큰 미리 결정된 제2기준값(712)보다 큰지 또는 작은지 여부를 나타내는 제2모드제어신호(922)를 나타낸다. 상기 제2모드제어신호(922)는 로지컬 하이 및 로지컬 로우 두 개의 값을 가질 수 있다.
도 2의 (d)에 나타낸 그래프(931)는 상기 전력관리 집적회로장치에 포함된 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 동작을 제어하는 제1PWM신호(941)의 듀티비인 제1듀티비(931)를 나타낸 것이다.
도 2의 (e)에 나타낸 그래프(932)는 상기 전력관리 집적회로장치에 포함된 제2인버팅 벅-부스트부(220)의 동작을 제어하는 제2PWM신호(942)의 듀티비인 제2듀티비(932)를 나타낸 것이다.
도 2의 (d)에서 제1듀티비(931)는 시간에 따라 변하지 않는 상수값인 제1듀티값(915)를 갖는 것으로 표현되었지만, 실시예에 따라서는 제1듀티비(931)가 시간에 따라 변화할 수도 있다.
도 2의 (e)에서 제2듀티비(932)는 제2모드제어신호(922)가 로지컬 로우에서 로지컬 하이로 변하는 시점부터 서서히 증가하여 상기 제1듀티비(931)와 동일한 수준에 도달(듀티비 상승구간 TT1)하여 그 상태를 유지(듀티비 추종구간 TF)하다가, 제2모드제어신호(922)가 로지컬 하이에서 로지컬 로우로 변하는 시점부터 서서히 감소(듀티비 하강구간 TT2) 하는 형태를 갖는다.
이하 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
전력관리 집적회로장치(1)는, 부스트부(110), 제1인버팅 벅-부스트부(210), 제2인버팅 벅-부스트부(220), 부하전류 검출부(300), 제1제어부(410), 제2제어부(420), 및 제3제어부(430)를 포함할 수 있다.
상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)는 제1출력단자(211)를 가질 수 있다.
상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)는 제2출력단자(221)를 가질 수 있다.
상기 부하전류 검출부(300)는 상기 전력관리 집적회로장치(1)로부터 상기 전력관리 집적회로장치에 연결된 부하에 제공되는 부하전류의 크기에 관한 값을 검출하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, ELVDD는 고정된 전압을 제공하도록 되어 있고, ELVSS-1, ELVSS-2는 그 전압이 가변될 수 있도록 되어 있을 수 있다.
이때, ELVDD는 고정된 전압(예 4.6v)을 생성하기 때문에, ELVDD를 통해 흐르는 부하전류를 정확하게 감지할 수 있다.
이에 비하여, ELVSS의 경우, DIM 기능을 구비하기 때문에 부하전류를 정확하게 감지하기 위해 구성해야 하는 감지회로의 복잡도가 상승한다는 단점이 있다.
부하전류 검출부(300)는 부하전류를 감지한 결과를 기초로, 제1제어부(410)에게 제1플래그 신호를 제공할 수 있다. 상기 제1플래그 신호는 도 2의 (b)에 나타낸 그래프(921)이 나타내는 신호일 수 있다. 또는 이와 달리 상기 제1플래그 신호는 제1제어부(410)에 포함된 레지스터 값을 변경하는 신호일 수도 있다.
부하전류 검출부(300)는 부하전류를 감지한 결과를 기초로, 제2제어부(420)에게 제2플래그 신호를 제공할 수 있다. 상기 제2플래그 신호는 도 2의 (b)에 나타낸 그래프(922)이 나타내는 신호일 수 있다. 또는 이와 달리 상기 제2플래그 신호는 제2제어부(420)에 포함된 레지스터 값을 변경하는 신호일 수도 있다.
상기 제1제어부(410)는, 상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제1기준값(711)을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값(711)보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 온 상태에서의 저항값을 감소시키도록 되어 있을 수 있다.
제1제어부(420)는, 예컨대 검출된 부하 전류가 제1기준값(ex: 150mA)보다 작은 경우 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 온 상태일 때 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 갖는 저항을 제1저항값으로 제어할 수 있다.
그리고 제1제어부(420)는, 검출된 부하 전류가 제1기준값(ex: 150mA)보다 크고 제2기준값(ex: 300mA)보다 작은 경우 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 온 상태일 때 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 갖는 저항을 제2저항값으로 제어할 수 있다. 상기 제2저항값은 상기 제1저항값보다 작으며, 예컨대 0.5배일 수 있다. 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 갖는 저항값이 감소하면 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 전류 구동 능력이 상승한다.
상기 제2제어부(420)는, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값(711)보다 큰 값을 갖는 미리 설정된 제2기준값(712)을 초과하게 되면, 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)를 동작 상태로 되도록 제어하고, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값(712)보다 작으면 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)를 대기상태로 되도록 제어할 수 있다.
제2제어부(420)는, 예컨대 부하가 증가함으로써 상기 감지된 부하 전류가 제2기준값(ex: 300mA)를 초과하는 순간에 제3제어부(430)에 입력되는 제2제어신호(952)가 변화하게 되고, 그 결과 ELVSS-2는 소프트-스타트를 수행하면서 이네이블된다.
반대로 부하가 감소하며 상기 감지된 부하 전류가 제2기준값(ex: 300mA) 미만으로 떨어지는 순간에 ELVSS-2가 소프트-스탑 과정을 거쳐 디스에이블(오프)된다.
그 후 부하가 더 감소하며 상기 감지된 부하 전류가 제1기준값(ex: 150mA) 미만으로 떨어지게 되면, 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 온 상태 저항은 상기 부하 전류가 상기 제1기준값보다 큰 경우와 비교하였을 때에 더 증가하도록 제어된다.
상술한 소프트-스타트 및 소프트-스탑은 ELVSS-2가 급격하게 온 또는 오프 됨으로써 ELVSS 출력이 흔들리는 것을 최소화한다.
이때, 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)는 언제나 동작상태일 수 있다.
이때, 상기 부하전류는 상기 부스트부(110)로부터 출력되는 전류일 수 있다.
상기 부하전류 검출부(300)는 상기 부스트부(110)로부터 출력되는 전류의 크기에 관한 값을 검출하도록 되어 있을 수 있다.
상기 부스트부(110)는 제3PWM제어부(112), 제3게이트 드라이버(111), 제3스위치(113), 및 출력단자(115)를 포함할 수 있다. 부스트부(110)는 제3PWM제어부(112)에서 출력한 제3PWM신호에 의해 제어되는 제3게이트 드라이버(111)이 출력하는 게이트 신호에 의해 그 온/오프가 제어되는 제3스위치(113)를 포함할 수 있다. 제3스위치(113)를 통과하는 전류는 부스트부(110)의 출력단자(115)를 통해 부하에게 공급될 수 있다. 이때, 출력단자(115)의 전압은 상술한 ELVDD일 수 있다. 상기 부하는 예컨대 디스플레이 패널, OLED 패널, AMOLED 패널일 수 있다.
상기 부하전류 검출부(300)는 상기 제3스위치(113)를 통과하는 전류의 크기에 비례하는 값을 검출할 수 있다. 이를 위하여 상기 제3스위치(113)를 통과하는 전류의 경로 상에 예컨대 커런트 미러와 같은 회로가 구비될 수 있다.
상기 부스트부(110)가 동작 상태에 있을 때에 상기 부스트부(110)의 출력단자(115)에서 출력되는 전압(ELVDD)은 미리 설정된 값으로 고정될 수 있다.
상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)가 동작 상태에 있을 때에, 상기 제1출력단자(211)에서 출력되는 전압(ELVSS-1)의 크기는 상기 전력관리 집적회로장치(1)에 연결된 다른 장치의 명령에 의해 변경 가능하도록 되어 있을 수 있다. 예컨대 상기 다른 장치는 상기 전력관리 집적회로장치(1)가 구비된 사용자기기에서 OLED 화면의 밝기를 조절하라는 사용자 입력을 수신하여 상기 OLED 화면의 밝기를 조절하기 위한 제어신호를 생성하여 이 제어신호를 상기 전력관리 집적회로장치(1)에 제공하는 장치일 수 있으며, 예컨대 AP일 수 있다.
상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)는 제1PWM제어부(212), 제1게이트 드라이버(213), 제11스위치(214), 제12스위치(215), 및 제1출력단자(211)를 포함할 수 있다.
상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)는 제2PWM제어부(222), 제2게이트 드라이버(223), 제21스위치(224), 제22스위치(225), 및 제2출력단자(221)를 포함할 수 있다.
상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 동작은 제1PWM제어부(212)가 제공하는 제1PWM신호(941)에 의해 제어될 수 있다. 제1PWM신호(941)에 의해 제1게이트 드라이버(213)의 동작이 제어되고, 제1게이트 드라이버(213)가 제공하는 게이트 신호들에 의하여 제11스위치(214) 및 제12스위치(215)의 동작이 제어될 수 있다. 그 결과 제1출력단자(211)를 통해 제공되는 전압 및 전류가 결정될 수 있다.
상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)의 동작은 제2PWM제어부(222)가 제공하는 제2PWM신호(942)에 의해 제어될 수 있다. 제2PWM신호(942)에 의해 제2게이트 드라이버(223)의 동작이 제어되고, 제2게이트 드라이버(223)가 제공하는 게이트 신호들에 의하여 제21스위치(224) 및 제22스위치(225)의 동작이 제어될 수 있다. 그 결과 제2출력단자(221)를 통해 제공되는 전압 및 전류가 결정될 수 있다. 제2출력단자(221)는 제22스위치(225)에 직접 연결되어 있을 수 있다. 따라서 제22스위치(225)가 오프상태로 되면 제2출력단자(221)는 플로팅 상태로 될 수 있다.
상기 제2제어부(420)가 출력하는 제2제어신호(952)는, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712)을 초과하게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)를 대기상태에서 상기 동작 상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제2로직값을 갖도록 되어 있고, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712) 아래로 떨어지게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)를 상기 동작 상태에서 상기 대기상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제1로직값을 갖도록 되어 있다.
상기 대기상태에서는 제22스위치(225)가 오프상태로 되며 따라서 제2출력단자(221)는 플로팅 상태로 될 수 있다.
상기 제3제어부(430)는, 상기 제2제어부(420)로부터 상기 제2제어신호(952)를 수신하도록 되어 있고, 상기 제2제어신호(952)가 상기 제1로직값에서 상기 제2로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호(942)의 제2듀티비(932)를 상기 제1PWM신호(941)의 제1듀티비(931)까지 점점 상승시키도록 되어 있고, 상기 제2제어신호(952)가 상기 제2로직값에서 상기 제1로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호의 제2듀티비(932)를 점점 하강시키도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 부스트부(110)의 출력단자(115)는 동작 상태에 있을 때에 양의 전압을 출력하도록 되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)는 동작 상태에 있을 때에 상기 제1출력단자(211)에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있을 수 있다. 그리고 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)는 동작 상태에 있을 때에 상기 제2출력단자(221)에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제1제어부(410)는, 상기 부하전류의 크기(910)가 미리 설정된 제1기준값(711)을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기(910)가 상기 제1기준값(711)보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 온 상태에서의 저항값을 더 감소시키도록 되어 있을 수 있다.
상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 클 수 있다.
도 1에서 삼각형으로 제시된 아이콘은 연산증폭기를 의미할 수 있다. 도 1에서 'FB'라고 표기된 블록은 피드백 기능을 수행하는 기능 블록이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 것이다.
상기 표시장치(9)는, 상술한 실시예에 따른 전력관리 집적회로장치(1)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 표시장치(9)는 OLED 패널(2), 및 상기 OLED 패널에게 영상 데이터를 제공하는 드라이버 IC(3)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는 상기 OLED 패널(2) 대신에 다른 기술에 따른 디스플레이 모듈이 대체되어 포함될 수도 있다.
상기 부스트부(110)의 출력단자(115), 상기 제1출력단자(211), 및 상기 제2출력단자(221)는 상기 OLED 패널(2)의 전원부에 연결되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제1출력단자(211)와 상기 제2출력단자(221)는 서로 연결되어 있을 수 있다. 다만, 전력관리 집적회로장치(1)가 다른 장치들과 연결되지 않고 단독으로 존재하는 경우, 상기 제1출력단자(211)와 상기 제2출력단자(221)는 전력관리 집적회로장치(1)의 외부에서 서로 연결되지 않은 상태로 존재할 수 있다.
이때, 상기 제2제어부(420)는, 상기 부하전류(910)의 크기가 상기 제2기준값(712)보다 작으면 상기 제2출력단자(221)에게 전류를 제공하는 제2인버팅 벅-부스트부(220) 내의 스위치(225)를 오프 상태로 제어하도록 되어 있을 수 있다. 이렇게 함으로써, 전력관리 집적회로장치(1)가 상술한 싱글 페이즈 모드로 동작할 때에 제1인버팅 벅-부스트부(210)의 제1출력단자(211)의 전압이 제2인버팅 벅-부스트부(220)의 내부 회로에 의해 영향을 받지 않게 될 수 있다.
이때, 상기 전력관리 집적회로장치(1)는 제2부스트부(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2부스트부(120)는 제4PWM제어부(122), 제4게이트 드라이버(121), 제4스위치(124), 및 출력단자(125)를 포함할 수 있다. 제2부스트부(120)는 제4PWM제어부(122)에서 출력한 제4PWM신호에 의해 제어되는 제4게이트 드라이버(121)이 출력하는 게이트 신호에 의해 그 온/오프가 제어되는 제4스위치(123)를 포함할 수 있다. 제4스위치(123)를 통과하는 전류는 제2부스트부(120)의 출력단자(125)를 통해 드라이버 IC(3)에게 공급될 수 있다. 이때, 출력단자(125)의 전압은 상술한 AVDD일 수 있다. 상기 제2부스트부(120)의 출력단자(125)는 상기 드라이버 IC(3)의 전원입력부에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치(1)에 연결되는 디스플레이 모듈은 상술한 OLED 모듈, 특히 AMOLED 모듈일 수 있다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치(1)는 상술한 제1기준값 및 제2기준값에 따라 동작모드가 전환되는 것을 특징으로 하기 때문에, 이러한 특징에 따른 기술적 효과를 누릴 수 있는 디스플레이 모듈이라면, 상술한 OLED가 아닌 어떠한 디스플레이 모듈이라도 전력관리 집적회로장치(1)에 결합되어 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 컴퓨팅장치(100)의 구성을 나타낸 것이다.
컴퓨팅장치(100)는, 상술한 표시장치(9), 처리장치(4), 저장부(5), 통신부(6), 및 전원부(7) 뿐만 아니라 필요한 다른 다양한 구성요소들을 포함할 수 있다.
컴퓨팅장치(100)는 예컨대 웨어러블 장치, 로우-엔드 급 스마트폰, 하이-엔드 급 스마트폰, 게이밍 머신, 폴더블 스마트폰, 또는 태블릿 등 다양할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치의 효율에 따른 이점을 설명하는 도면이다.
도 5의 가로축은 전력관리 집적회로장치가 출력하는 출력전류의 크기, 즉 전력관리 집적회로장치에 연결되는 부하의 크기를 나타낸 것이다.
도 5의 세로축은 전력관리 집적회로장치에 입력되는 전력 대비 출력되는 전력의 비율, 즉 효율을 나타낸 값을 %로 나타낸 것이다.
제1그래프(88)는 본 발명의 일 실시예에 따라 듀얼 페이즈 모드를 지원하는 전력관리 집적회로장치가 나타내는 효율이며, 제2그래프(87)은 단 한 개의 인버팅 벅-부스트부만을 포함하는 종래기술에 따른 PMIC가 나타내는 효율이다.
경량 부하 영역(61) 및 중량 부하 영역(62)에서 모두 제1그래프(88)가 나타내는 효율이 제2그래프(87)가 나타내는 효율보다 높다는 점을 확인할 수 있다.
<비교 실시예>
종래 기술의 경우에는, PMIC에 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)에 대응하는 벅-부스트부만이 제공되었고, 상술한 제2인버팅 벅-부스트부(220)에 대응하는 벅-부스트부는 제공되지 않았다. 따라서 본 발명에서 상기 제1인버팅 벅-부스트부(210)와 상기 제2인버팅 벅-부스트부(220)가 함께 제공하는 전력과 동일한 수준의 최대 전력을 제공하기 위해서, 종래기술에 따른 PMIC에서는 한 개의 인버팅 벅-부스트부가 혼자 제공해야 했다.
본 발명의 경우에는 상술한 제11스위치(214) 및 제12스위치(215)이 서로 연결되는 노드에 제1외부 인덕터(L1)가 연결되어 제공될 수 있고, 제21스위치(224) 및 제22스위치(225)가 서로 연결되는 노드에 제2외부 인덕터(L2)가 연결되어 제공될 수 있다. 즉, 제1인버팅 벅-부스트부(210)에 제1외부 인덕터(L1)가 연결되고, 제2인버팅 벅-부스트부(220)에 제2외부 인덕터(L2)가 연결된다.
즉 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치(1)가 제공해야 하는 최대전력을 제공하기 위하여 2개의 인덕터(L1, L2)가 그 기능을 분담하게 된다.
이에 비하여, 종래기술에 따르면, 한 개의 인버팅 벅-부스트부만이 제공된다. 따라서 상기 한 개의 인버팅 벅-부스트부에 연결되는 한 개의 인덕터의 크기가 종래기술에 따른 PMIC가 제공해야 하는 최대전력을 혼자 감당해야 한다. 따라서 종래기술에 따르면 본 발명에 비하여 고성능 인덕터가 요구된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력관리 집적회로장치(1)가 제공해야 하는 최대전력을 제공하기 위하여 2개의 인버팅 벅-부스트부에 포함되는 복수 개의 스위치 트랜지스터(214, 215 224, 225)가 요구된다.
그러나 종래기술에 따르면 1개의 인버팅 벅-부스트부에 포함되는 더 적은 개수의 스위치 트랜지스터만을 이용하여 최대전력을 감당해야 하기 때문에, 더 큰 면적의 스위치 트랜지스터가 요구된다. 이러한 종래기술의 구성에 따르면 상술한 경량 부하가 연결된 경우 전력효율을 저하하는 원인이 된다. 이에 비하여, 본 발명에 따르면 경량 부하가 연결된 경우 상술한 싱글 페이즈 모드로 동작하면서 상대적은 작은 면적의 스위치 트랜지스터들로 구성된 제1인버팅 벅-부스트부(210)만 동작시키면 되므로 전력효율이 상승할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.
1: 전력관리 집적회로장치 110: 부스트부
120: 제2부스트부 210: 제1인버팅 벅-부스트부
220: 제2인버팅 벅-부스트부 211: 제1출력단자
221: 제2출력단자 300: 부하전류 검출부
410: 제1제어부 420: 제2제어부
430: 제3제어부 711: 제1기준값
712: 제2기준값 910: 부하전류
931: 제1PWM신호의 듀티비 932: 제2PWM신호의 듀티비
941: 제1PWM신호 942: 제2PWM신호
921: 제1모드제어신호 922: 제2모드제어신호
2: 디스플레이 패널 3: 드라이버 IC
9: 표시장치

Claims (7)

  1. 전력관리 집적회로장치(1)로서,
    제1출력단자를 갖는 제1인버팅 벅-부스트부(210);
    제2출력단자를 갖는 제2인버팅 벅-부스트부(220);
    상기 전력관리 집적회로장치로부터 상기 전력관리 집적회로장치에 연결된 부하에 제공되는 부하전류의 크기에 관한 값을 검출하는 부하전류 검출부(300); 및
    상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제2기준값(712)을 초과하게 되면, 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 동작 상태가 되도록 제어하고, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값보다 작으면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 대기상태가 되도록 제어하는 제2제어부(420);
    를 포함하는,
    전력관리 집적회로장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값(712)보다 작은 미리 설정된 제1기준값(711)을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부가 온 상태일 때의 상기 제1인버팅 벅-부스트부의 저항값을 더 감소시키도록 되어 있는 제1제어부(410);를 더 포함하는,
    전력관리 집적회로장치.
  3. 제1항에 있어서,
    부스트부(110);를 더 포함하며,
    상기 부하전류는 상기 부스트부로부터 출력되는 전류이며,
    상기 부하전류 검출부는 상기 부스트부로부터 출력되는 전류의 크기에 관한 값을 검출하도록 되어 있고,
    상기 부스트부가 동작 상태에 있을 때에 상기 부스트부의 출력단자에서 출력되는 전압(ELVDD)의 값은 미리 설정된 값으로 고정되도록 되어 있으며,
    상기 제1인버팅 벅-부스트부가 동작 상태에 있을 때에 상기 제1출력단자에서 출력되는 전압(ELVSS-1)의 값은 상기 전력관리 집적회로장치에 연결된 다른 장치의 명령에 의해 변경 가능하도록 되어 있는,
    전력관리 집적회로장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2인버팅 벅-부스트부가 상기 동작 상태와 상기 대기상태 간을 전환할 때의 전환동작을 제어하는 제3제어부(430)를 더 포함하며,
    상기 제1인버팅 벅-부스트부는 제1PWM신호(941)에 의해 제어되고,
    상기 제2인버팅 벅-부스트부는 제2PWM신호(942)에 의해 제어되며,
    상기 제2제어부가 출력하는 제2모드제어신호(922)는, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712)을 초과하게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 상기 대기상태에서 상기 동작 상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제2로직값(HIGH)를 갖도록 되어 있고, 상기 부하전류의 크기에 관한 값(910)이 상기 제2기준값(712) 아래로 떨어지게 되면 상기 제2인버팅 벅-부스트부를 상기 동작 상태에서 상기 대기상태로 전환하라는 지시를 나타내는 제1로직값(LOW)를 갖도록 되어 있으며,
    상기 제3제어부는, 상기 제2제어부로부터 상기 제2모드제어신호(922)를 수신하도록 되어 있고, 상기 제2모드제어신호가 상기 제1로직값에서 상기 제2로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호의 듀티비(932)를 상기 제1PWM신호의 듀티비(931)까지 점점 상승시키도록 되어 있고, 상기 제2모드제어신호가 상기 제2로직값에서 상기 제1로직값으로 변하면 상기 제2PWM신호의 듀티비(932)를 점점 하강시키도록 되어 있는,
    전력관리 집적회로장치.
  5. 제1항에 있어서,
    부스트부; 및 제1제어부;를 더 포함하며,
    상기 부스트부의 출력단자는 동작 상태에 있을 때에 양의 전압을 출력하도록 되어 있고,
    상기 제1인버팅 벅-부스트부는 동작 상태에 있을 때에 상기 제1출력단자에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있고,
    상기 제2인버팅 벅-부스트부는 동작 상태에 있을 때에 상기 제2출력단자에서 음의 전압을 출력하도록 되어 있고,
    상기 제1제어부는, 상기 부하전류의 크기가 미리 설정된 제1기준값을 초과하게 되면, 상기 부하전류의 크기가 상기 제1기준값보다 작을 때에 비하여, 상기 제1인버팅 벅-부스트부의 온 상태에서의 저항값을 감소시키도록 되어 있고,
    상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 큰,
    전력관리 집적회로장치.
  6. 제1항의 전력관리 집적회로장치(1);
    디스플레이 패널(2); 및
    상기 디스플레이 패널에게 영상 데이터를 제공하는 드라이버 IC(3);
    를 포함하며,
    상기 전력관리 집적회로장치는 부스트부를 더 포함하며,
    상기 부스트부의 출력단자, 상기 제1출력단자, 및 상기 제2출력단자는 상기 디스플레이 패널의 전원부에 연결되어 있고,
    상기 제1출력단자와 상기 제2출력단자는 서로 연결되어 있으며,
    상기 제2제어부는, 상기 부하전류의 크기가 상기 제2기준값보다 작으면 상기 제2출력단자에게 전류를 제공하는 제2인버팅 벅-부스트부 내의 스위치를 오프 상태로 제어하도록 되어 있고,
    상기 전력관리 집적회로장치는 제2부스트부(120)를 더 포함하며,
    상기 제2부스트부의 출력단자는 상기 드라이버 IC의 전원입력부에 연결되어 있는,
    표시장치(9).
  7. 제6항의 표시장치(9);
    처리장치(4);
    저장부(5);
    통신부(6); 및
    전원부(7)
    를 포함하는,
    컴퓨팅 장치(100).
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