KR20220037280A

KR20220037280A - 전력 제공 방법 및 이를 이용하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20220037280A
Application number: KR1020200120037A
Authority: KR
Inventors: 이동열; 서동욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-03-24
Also published as: CN114204541A; US20220083085A1

Abstract

본 개시의 기술적 사상에 따른 전자 장치는, 복수의 입력 전압들을 제공하는 전력 관리 장치, 복수의 입력 전압들 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 생성한 출력 전압을 출력하는 전력 모듈 및 출력 전압을 제공받아 동작하는 시스템 로드(system load)를 포함하고, 전력 모듈은, 전력 관리 장치로부터 제1 입력 전압을 수신하고, 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 제1 전력 모듈 및 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하고, 제1 입력 전압이 제1 기준 전압보다 작으면, 제2 입력 전압을 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 제2 전력 모듈을 포함할 수 있다.

Description

전력 제공 방법 및 이를 이용하는 전자 장치 {POWER SUPPLY METHOD AND ELECTRONIC DEVICE USINT THE SAME}

본 개시의 기술적 사상은 전력 제공 방법 및 이를 이용하는 전자 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 하나의 전압원을 이용하여 전류를 제공하는 중에 소비 전류가 증가하면 또 다른 전압원을 이용하여 추가 전류를 제공하는 전력 제공 방법 및 이를 이용하는 전자 장치에 관한 것이다.

최근에는 하나의 전자 장치가 다양한 동작을 수행함에 따라, 전자 장치의 소비 전류의 범위가 넓어지고 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이의 해상도 및 주사율이 높아짐에 따라, 디스플레이 구동 회로의 소비 전류의 최대값이 지속적으로 증가하여, 소비 전류의 범위가 넓어지고 있다. 또한, 디스플레이 구동 회로의 소비 전류는, 처리 대상인 이미지 데이터의 특징, 디스플레이 장치의 동작 모드 등 다양한 요인에 따라 실시간으로 변할 수 있다.

이에 따라, 넓어진 소비 전류 범위를 커버하면서도, 소비 전류의 실시간 변화에 따라 전류의 공급을 조절함으로써, 불필요한 전류 소비를 방지하는 방법에 대한 필요성이 증대되고 있다.

본 개시의 기술적 사상은 하나의 전압원을 이용하여 전류를 제공하는 중에 소비 전류가 증가하면 또 다른 전압원을 이용하여 추가 전류를 제공하는 하는 전력 제공 방법 및 이를 이용하는 전자 장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 전자 장치는, 복수의 입력 전압들을 제공하는 전력 관리 장치, 복수의 입력 전압들 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 생성한 출력 전압을 출력하는 전력 모듈 및 출력 전압을 제공받아 동작하는 시스템 로드(system load)를 포함하고, 전력 모듈은, 전력 관리 장치로부터 제1 입력 전압을 수신하고, 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 제1 전력 모듈 및 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하고, 제1 입력 전압이 제1 기준 전압보다 작으면, 제2 입력 전압을 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 제2 전력 모듈을 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 전력 공급 방법은, 복수의 입력 전압 중 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 단계, 제1 입력 전압 및 제1 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 대응하는 비교 신호를 생성하는 단계, 상기 비교 신호를 기초로 상기 비교 신호의 누적된 정보를 나타내는 디지털 코드를 생성하는 단계, 복수의 입력 전압 중 제2 입력 전압을 이용하여 디지털 코드에 대응하는 제2 출력 전류를 생성하는 단계 및 제1 출력 전류 및 제2 출력 전류를 이용하여 전력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 입력 전압들을 제공하는 전력 관리 장치, 이미지 데이터를 표시하는 디스플레이 패널 및 전력 관리 장치로부터 수신한 적어도 하나의 입력 전압을 기초로 디스플레이 장치를 구동하기 위한 전력을 제공하는 전력 모듈을 포함하는 디스플레이 구동 회로를 포함하고, 전력 모듈은, 전력 관리 장치로부터 제1 입력 전압을 수신하고, 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하고, 제1 입력 전압이 제1 기준 전압 미만이면 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하여 제2 출력 전류를 생성하고, 제1 출력 전류 및 제2 출력 전류를 이용하여 디스플레이 장치를 구동하기 위한 전력을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 전자 장치 및 전력 제공 방법에 의하면, 먼저 하나의 전압원을 이용하여 전력을 제공하되, 소비 전류가 특정 레벨을 초과하면 별도의 전압원을 이용하여 추가 전력을 제공함으로써, 소비 전류의 범위가 넓어질 수 있다. 또한, 소비 전류가 특정 레벨을 초과하는 때에 한해 별도의 전압원을 이용하여 추가 전력이 제공되므로, 소비 전력이 줄어들 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 전력 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 전력 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 기준 전압 테이블을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 디지털 코드 생성 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 디지털 코드 및 복수의 트랜지스터들의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 전원 공급 방식에 따른 전력 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 전원 공급 방식에 따른 전력 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 모듈의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 전력 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 13a는 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 전원 공급 방식의 전류-전압 그래프이고, 도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 전원 공급 방식의 전류-전압 그래프이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 시나리오별 로드 전류를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 제공 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 전자 장치(10)는 전력 관리 장치(100), 전력 모듈(200) 및 시스템 로드(300)를 포함할 수 있다. 전자 장치(10)는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), PMP(portable multimedia player), 카메라(camera), 웨어러블 장치(wearable device), 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 냉장고, 에어컨, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 로봇, 드론, 각종 의료기기, 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), 차량용 장치, 가구 또는 각종 계측기기 등을 포함할 수 있다.

전력 관리 장치(100)는 전력 모듈(200)에 복수의 입력 전압들(VIN1, VIN2)을 제공할 수 있다. 전력 관리 장치(100)는 PMIC(Power Management Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.

전력 모듈(200)은 전력 관리 장치(100)로부터 입력 전압들(VIN1, VIN2) 중 적어도 하나를 수신하고, 시스템 로드(300)의 구동에 적합한 출력 전압(VOUT)을 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 모듈(200)은 제1 전력 모듈(210) 및 제2 전력 모듈(220)을 포함할 수 있다. 전력 모듈(200)은 제1 전력 모듈(210)을 통해 생성된 제1 출력 전압(VOUT1)으로 시스템 로드(300)에 전력을 공급할 수 있다. 그리고 전력 모듈(200)은 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 증가함에 따라, 제2 전력 모듈(220)을 통해 생성된 제2 출력 전압(VOUT2)으로 시스템 로드(300)에 전력을 추가 공급할 수 있다.

제1 전력 모듈(210)은 전력 관리 장치(100)로부터 제1 입력 전원(VIN1)을 수신하고, 수신한 제1 입력 전원(VIN1)을 이용하여 제1 출력 전압(VOUT1)을 생성할 수 있다. 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 특정 레벨(이하, 제1 전류 레벨이라 지칭함) 이하인 경우, 제1 전력 모듈(210)이 생성한 제1 출력 전압(VOUT1)이 전력 모듈(200)의 출력 전압(VOUT)으로서 시스템 로드(300)에 제공될 수 있다.

제2 전력 모듈(220)은 전력 관리 장치(100)로부터 제2 입력 전원(VIN2)을 수신하고, 수신한 제2 입력 전원(VIN2)을 이용하여 제2 출력 전압(VOUT2)을 생성할 수 있다. 제2 입력 전원(VIN2)은 제1 입력 전원(VIN1) 보다 클 수 있으나, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 한편, 제2 전력 모듈(220)은 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 특정 레벨(즉, 제1 전류 레벨)을 초과하면 제2 출력 전압(VOUT2)을 생성하는 것으로 구현될 수 있다. 제2 전력 모듈(220)이 생성한 제2 출력 전압(VOUT2)은 제1 출력 전압(VOUT1)과 함께 전력 모듈(200)의 출력 전압(VOUT)으로서 시스템 로드(300)에 제공될 수 있다.

시스템 로드(300)는 전자 장치(10)에 포함되는 칩들 또는 모듈들, 예를 들어, 모뎀, 어플리케이션 프로세서, 메모리, 디스플레이 등 다양할 수 있다. 또한, 일 예에서, 시스템 로드(300)는 전자 장치(10)에 포함되는 동작 블록, 기능 블록 또는 IP 블록, 예를 들어, 어플리케이션 프로세서 내의 멀티미디어 블록, 메모리 컨트롤러 등일 수 있다. 시스템 로드(300)는 전력 모듈(200)로부터 수신한 출력 전압(VOUT)으로 구동할 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 2는 도 1의 전자 장치(10)의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 일 예에서, 제1 전력 모듈(210)은 적어도 2개의 전류 패스(current path)를 포함하고, 상기 2개의 전류 패스 중 하나는 아날로그 LDO 레귤레이터(low drop-out regulator)(215)를 포함할 수 있다. 그리고 제2 전력 모듈(220)은 비교기(221), 컨트롤러(223) 및 전류 생성기(225)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 전력 모듈(210)은 두 가지 방식으로 전력을 제공할 수 있다. 일 예에서, 제1 전력 모듈(210)은 전력 관리 장치(100)로부터 수신한 전압을 별도의 변환 없이 출력하는 제1 전원 공급 방식(이하, 외부 전원 공급 방식이라 지칭함), 또는 전력 관리 장치(100)로부터 수신한 전압을 레귤레이터를 이용하여 일정한 레벨을 갖는 전압을 출력하는 제2 전원 공급 방식(이하, 내부 전원 공급 방식이라 지칭함)에 따라 전력을 제공할 수 있다.

구체적으로, 외부 전원 공급 방식의 경우, 제1 전력 모듈(210)은 전력 관리 장치(100)로부터 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 수신하여, 라인을 통해 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)으로 출력할 수 있다. 한편, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 라인을 통해 전송되는 과정에서 라인의 기생 저항(미도시)으로 인한 전압 감소가 발생하면, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)은 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)보다 작을 수 있다. 또한, 내부 전원 공급 방식의 경우, 제1 전력 모듈(210)은 전력 관리 장치(100)로부터 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 수신하고, 아날로그 LDO 레귤레이터(215)를 통해 일정한 레벨을 갖는 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)을 생성할 수 있다. 한편, 제1 전력 모듈(210)의 구체적인 구성은 도 2와 관련하여 후술한다.

제1 전력 모듈(210)은 상기 외부 전원 공급 방식 및 상기 내부 전원 공급 방식 중 하나로 동작할 수 있다. 즉, 제1 전력 모듈(210)은 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 수신하여 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)을 생성하거나, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 수신하여 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)을 생성할 수 있고, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT) 및 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)을 동시에 생성할 수 없다. 따라서, 도 1의 제1 입력 전압(VIN1)은 제1 전력 모듈(210)의 전원 공급 방식에 따라, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT) 또는 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)이다.

일 예에서, 제1 전력 모듈(210)은 사용자의 설정에 따라 외부 전원 공급 방식 또는 내부 전원 공급 방식으로 동작할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 다양한 기준에 따라 전원 공급 방식이 선택될 수 있다. 구체적으로, 제1 전력 모듈(210)은 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)의 범위에 따라 전원 공급 방식을 변경하는 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 모듈(210)은 로드 전류(IL)가 제1 전류 범위에 속하면 외부 전원 공급 방식으로 동작하고, 로드 전류(IL)가 제1 전류 범위 보다 큰 레벨들로 구성된 제2 전류 범위에 속하면 내부 전원 공급 방식으로 동작하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 제1 전력 모듈(210)은 로드 전류(IL)를 감지하기 위한 감지기(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다.

한편, 제1 전력 모듈(210)이 전력을 공급하는 과정에서 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 증가하면, 라인에 존재하는 기생 저항으로 인해 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)(또는 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)) 및 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)에 전압 강하(IR Drop)가 발생한다. 그리고 전압 강하가 커지면, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)(또는 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)) 및 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)은 시스템 로드(300)가 동작하기 충분하지 않은 전압 레벨로 감소할 수 있다.

이에 따라, 제2 전력 모듈(220)은 제1 전력 모듈(210)과 함께 시스템 로드(300)에 전력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 제2 전력 모듈(220)은 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 특정 레벨(예컨대, 제1 전류 레벨)을 초과하면, 추가 전력이 필요한 것으로 보아 제2 출력 전압(VOUT2)을 공급할 수 있다. 여기서 제1 전류 레벨은, 사용자 또는 제조사에 의해 설정될 수 있으며, 시스템 로드(300) 별로 상이하게 설정될 수 있다. 이하에서는, 제2 전력 모듈(220)이 전력을 추가 공급하는 방법에 대해 설명한다.

일 예에서, 제2 전력 모듈(220)의 비교기(221)는 제1 전력 모듈(210)로부터 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT) 및 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 수신할 수 있다. 그리고 비교기(221)는 수신한 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT) 및 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 중 하나를 기준 전압과 비교하고, 비교 결과를 나타내는 비교 신호(CS)를 생성할 수 있다. 일 예에서, 비교기(221)는 제1 전력 모듈(210)이 외부 전원 공급 방식에 따라 동작하면 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 기준 전압과 비교하고, 제1 전력 모듈(210)이 내부 전원 공급 방식에 따라 동작하면 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 기준 전압과 비교할 수 있다. 여기서 기준 전압은 제2 전력 모듈(220)의 전력 추가 공급이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 전압으로, 상기 제1 전류 레벨에 대응하는 전압이다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)를 수신하고, 비교 신호(CS)를 기초로 추가 전류량에 대응하는 디지털 코드(DC)를 출력할 수 있다. 일 예에서, 컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 수신한 입력 전압이 더 작은 것을 나타내면 코드 값을 증가시키고, 수신한 전압이 더 큰 것을 나타내는 코드 값을 감소함으로써 디지털 코드(DC)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(223)는 소프트웨어, 또는 하드웨어로 구현되거나, 또는 펌웨어와 같은 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 컨트롤러(223)가 디지털 코드(DC)를 생성하는 구체적인 방법은 도 6과 관련하여 후술한다.

전류 생성기(225)는 디지털 코드(DC)를 수신하고, 디지털 코드(DC)에 대응하는 전류량을 생성함으로써, 제2 출력 전압(VOUT2)을 제공할 수 있다. 전류 생성기(225)가 제2 출력 전압(VOUT2)을 생성하는 구체적인 방법은 도 4, 도 6 및 도 7과 관련하여 후술한다.

전력 모듈(200)이 내부 전원 공급 방식에 따라 동작하는 경우, 제2 전력 모듈(220)이 생성한 제2 출력 전압(VOUT2)은 제1 전력 모듈(210)이 생성한 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)과 함께 내부 출력 전압(VOUT_INT)으로서 시스템 로드(300)에 제공될 수 있다. 또한, 전력 모듈(200)이 외부 전원 공급 방식에 따라 동작하는 경우, 제2 전력 모듈(220)이 생성한 제2 출력 전압(VOUT2)은 제1 전력 모듈(210)이 생성한 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)과 함께 외부 출력 전압(VOUT_EXT)으로서 시스템 로드(300)에 제공될 수 있다.

한편, 도 2에서는 내부 출력 전압(VOUT_INT) 및 외부 출력 전압(VOUT_EXT)이 서로 다른 라인을 통해 시스템 로드(300)에 제공되는 것으로 도시되었으나, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 전력 모듈(200)은 내부 전원 공급 방식 및 외부 전원 공급 방식 중 하나로 동작할 수 있으므로, 내부 출력 전압(VOUT_INT) 및 외부 출력 전압(VOUT_EXT)은 하나의 라인을 통해 시스템 로드(300)에 제공되도록 구현될 수 있다.

또한, 도 2에서는 제1 전력 모듈(210)이 외부 전압 공급 모드 또는 내부 전압 공급 모드로 동작하는 것으로 도시하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 제1 전력 모듈(210)은 외부 전압 공급 방식만으로 동작하거나 내부 전압 공급 방식만으로 동작하도록 구현될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 전력 모듈(210)은 3개 이상의 전압 공급 방식에 따라 전력 공급하도록 구현될 수 있다.

종래에는 하나의 전원만을 이용하여 시스템 로드(300)에 전력을 제공하였으므로, 전원의 전압 강하 현상으로 인해 시스템 로드(300)의 소비 전류의 범위가 한정되었다. 한편, 본 실시예에 따르면, 전력 모듈(200)은 기본적으로 제1 전력 모듈(210)을 이용하여 시스템 로드(300)에 전력을 제공하되, 시스템 로드(300)의 소비 전류가 특정 레벨을 초과하면, 별도의 전원을 갖는 제2 전력 모듈(220)을 이용하여 시스템 로드(300)에 전력을 추가로 제공할 수 있다. 이에 따라, 시스템 로드(300)의 소비 전류의 범위가 넓어지더라도, 전력이 안정적으로 공급될 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 전력 모듈(210)의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 제1 전력 모듈(210)은 내부 전원 공급 방식에 대응하는 제1 전류 패스(FIRST CURRENT PATH) 및 외부 전원 공급 방식에 대응하는 제2 전류 패스(SECOND CURRENT PATH)를 포함할 수 있다.

내부 전원 공급 방식에 대응하는 제1 전류 패스는, 전력 관리 장치(100)의 제1 전압원(VS1)으로부터 제공된 전류가 아날로그 LDO 레귤레이터(215)를 통해 제1 내부 전류(I1_INT)로서 시스템 로드(300)로 제공되는 패스이다. 제1 전력 모듈(210)은 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 및 아날로그 LDO 레귤레이터(215)를 이용하여 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)을 생성할 수 있다. 일 예에서, 아날로그 LDO 레귤레이터(215)는 제1 OPAMP(operational amplifier)(OP1), 트랜지스터(TR) 및 저항들(R1, R2)을 포함할 수 있다. 한편, 아날로그 LDO 레귤레이터(215)는 별도의 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다.

아날로그 LDO 레귤레이터(215)는 제1 전압원(VS1)으로부터 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 입력받고, 일정한 레벨을 갖는 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)으로 변환할 수 있다. 제1 OPAMP(OP1)의 +단자에는 제1 기준 전압(VREF1)이 입력되고, -단자에는 피드백 전압(VFB)이 입력되며, 전원 단자에는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 입력된다. 제1 OPAMP(OP1)는 제1 기준 전압(VREF1) 및 피드백 전압(VFB)을 비교하고, 양 전압들의 차이를 증폭하여 증폭 전압(V1)으로 출력할 수 있다.

트랜지스터(TR)는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 공급되는 전원 노드와 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 증폭 전압(V1)에 의해 구동될 수 있다. 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 제1 노드(N1)와 접지 노드 사이에 연결될 수 있다. 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 제1 노드(N1)의 제2 전압(V2)을 분배하여 피드백 전압(VFB)을 생성할 수 있다. 제2 전압(V2)은 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)으로서 출력될 수 있다.

또한, 외부 전원 공급 방식에 대응하는 제2 전류 패스는, 전력 관리 장치(100)의 제2 전압원(VS2)으로부터 제공된 전류가 단일 라인을 통해 제1 외부 전류(I1_EXT)로서 시스템 로드(300)로 제공되는 패스이다. 일 예에서, 제1 전력 모듈(210)은 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 이용하여 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)을 생성할 수 있다. 한편, 제2 전류 패스의 구성은 본 개시에 한하지 않으며, 다양한 구성을 포함하도록 구현될 수 있다.

한편, 도 3에는 도시되지 않았으나, 제1 전력 모듈(210)의 각 라인은 기생 저항을 포함할 수 있으며, 기생 저항에 의해 전압 강하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1 OPAMP(OP1)의 전원 단자에는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 보다 레벨이 낮은 전압이 입력될 수 있고, 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)은 제1 노드(N1)의 전압(V2)보다 낮은 레벨을 가질 수 있으며, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)은 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)보다 낮은 레벨을 가질 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 전력 모듈(220)의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 비교기(221)는 제2 OPAMP(OP2)를 포함하는 비교기로 구현될 수 있다. 제2 OPAMP(OP2)의 +단자에는 제2 기준 전압(VREF2)이 입력되고, -단자에는 비교 전압이 입력된다. 여기서 비교 전압이란, 제1 전력 모듈(210)의 제1 입력 전압(VIN1)이다. 다시 말하면, 상기 비교 전압은 제1 전력 모듈(210)이 외부 전원 공급 방식으로 동작 시에는 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이고, 내부 전원 공급 방식으로 동작 시에는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이다. 한편, 도 4에서는 도시되지 않았으나, 비교기(221)는 제2 OPAMP(OP2) 외에도 저항 등의 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다.

비교기(221)는 제2 기준 전압(VREF2) 및 제1 입력 전압(VIN1)을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 비교 신호(CS)를 출력할 수 있다. 여기서 제2 기준 전압(VREF2)은 제2 전력 모듈(220)의 전력 추가 공급이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 전압이다. 비교 신호(CS)는 제2 기준 전압(VREF2)이 제1 입력 전압(VIN1)보다 크면 제1 레벨(예컨대, 하이 레벨)을 갖고, 제2 기준 전압(VREF2)이 제1 입력 전압(VIN1)보다 작으면 제2 레벨(예컨대, 로우 레벨)을 가질 수 있다. 비교 신호(CS)는 컨트롤러(223)로 제공된다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)를 수신하고, 비교 신호(CS)를 기초로 추가 전류량에 대응하는 디지털 코드(DC)를 출력할 수 있다. 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC)를 생성하기 위한 인코더(ENCODER)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(223)는 기설정된 주기로 비교 신호(CS)를 확인하고, 비교 신호(CS)가 제1 레벨을 가지면 코드 값을 증가시키고, 제2 레벨을 가지면 코드 값을 감소시킴으로써, 디지털 코드(DC)를 생성할 수 있다.

일 예에서, 디지털 코드(DC)는 처음에 디폴트 코드 값, 예컨대, 일련의 0의 값으로 구성된 코드 값을 가질 수 있으며, 실시예에 따라 디폴트 코드 값 이상의 코드 값만을 갖도록 구현될 수 있다. 즉, 디지털 코드(DC)가 현재 디폴트 코드 값을 갖는 상태에서 비교 신호(CS)의 레벨이 제2 레벨인 것으로 확인되면, 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC)는 디폴트 코드 값을 유지할 수 있다.

전류 생성기(225)는 복수의 트랜지스터들을 포함하며, 복수의 트랜지스터들 각각은 제2 입력 전압(VIN2)을 제공하는 제3 전압원(VS3) 및 제2 출력 전압(VOUT2)의 노드 사이에 연결되며, 디지털 코드(DC)에 의해 제어될 수 있다. 일 예에서, 복수의 트랜지스터들 각각은 대응하는 디지털 코드(DC)의 값에 따라 턴-온되거나 턴-오프될 수 있다. 이에 따라, 복수의 트랜지스터들 모두가 턴-온되면 가장 큰 전류가 출력되고, 턴-오프되는 트랜지스터의 개수가 증가할수록 출력되는 전류가 줄어든다.

이와 같이, 제2 전력 모듈(220)은 제1 입력 전압(VIN1) 및 제2 기준 전압(VREF2)의 비교 결과를 누적한 값에 대응하는 디지털 코드(DC)를 생성하고, 생성한 디지털 코드(DC)에 대응하는 전류량을 제공할 수 있다.

한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 제2 전력 모듈(220)의 각 라인은 기생 저항을 포함할 수 있으며, 기생 저항에 의해 전압 강하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 전류 생성기(225)의 트랜지스터들의 소스 단자에는 제2 입력 전압(VIN2) 보다 레벨이 낮은 전압이 입력될 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 기준 전압 테이블을 나타내는 도면이다.

상세하게는, 도 5는 도 1의 시스템 로드(300)의 모드에 따른 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)에 대한 정보를 포함하는 기준 전압 테이블을 나타내는 도면이다.

본 개시의 일 실시예에 따른 전력 모듈(200)은 시스템 로드(300)의 상태 또는 동작에 따라 보다 세밀하게 전력을 제공하기 위해, 기준 전압 테이블을 이용하여 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)을 설정할 수 있다.

일 예에서, 시스템 로드(300)는 노멀(normal) 모드, 슬립(sleep) 모드 등 평균적인 소비 전력이 서로 상이한 복수의 모드들로 동작할 수 있다. 이에 따라, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)의 범위가 모드별로 상이할 수 있다.

따라서, 시스템 로드(300)의 현재 모드에 대응하는 로드 전류(IL)의 범위를 확인하고, 확인한 범위 중 상대적으로 전류 레벨이 낮은 범위에서는 제1 전력 모듈(210)만을 이용하여 전력을 제공하고, 확인한 범위 중 상대적으로 전류 레벨이 높은 범위에서는 제1 전력 모듈(210) 및 제2 전력 모듈(220) 모두를 이용하여 전력을 제공하면, 모드에 무관하게 고정된 기준 전압들만을 이용하는 경우에 비해 보다 세밀하게 전력을 제공할 수 있다.

제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)은 모드별 로드 전류(IL)의 범위에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 전압(V11) 및 제2 기준 전압(V21)은, 시스템 로드(300)가 제1 모드(M1)로 동작할 때 로드 전류(IL)의 범위에 대응하여 설정된 전압들이고, 제1 기준 전압(V12) 및 제2 기준 전압(V22)은, 시스템 로드(300)가 제2 모드(M2)로 동작할 때 로드 전류(IL)의 범위에 대응하여 설정된 전압들이고, 제1 기준 전압(V13) 및 제2 기준 전압(V23)은, 시스템 로드(300)가 제3 모드(M3)로 동작할 때 로드 전류(IL)의 범위에 대응하여 설정된 전압들이다.

전력 모듈(200)은 기준 전압 테이블을 이용하여 시스템 로드(300)가 현재 모드에 대응하는 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)을 확인하고, 확인한 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)을 이용하여 전력을 제공할 수 있다.

한편, 도 5에서는 기준 전압 테이블이 3개의 모드들(M1~M3) 각각에 대응하는 제1 기준 전압(V11~V13) 및 제2 기준 전압(V21~V23)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 실시예에 따라 2개 이하의 모드 또는 4개 이상의 모드에 대응하는 기준 전압들을 포함하도록 구현될 수 있음은 물론이다.

또한, 시스템 로드(300)가 동작하는 모드의 종류는 전술한 예에 한하지 않으며, 시스템 로드(300)와 관련된 다양한 정보들의 조합을 기초로 설정될 수 있다. 예를 들어, 시스템 로드(300)가 디스플레이 구동 회로인 경우, 프레임 레이트 및 이미지 처리량 등의 다양한 정보들 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 기초로 설정될 수 있다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 디지털 코드 생성 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

도 6을 참조하면, 컨트롤러(223)는 비교기(221)로부터 비교 신호(CS)를 수신할 수 있다. 그리고 컨트롤러(223)는 클럭 신호(CLK) 및 비교 신호(CS)를 기초로 디지털 코드(DC)를 생성할 수 있다. 도 6에서는 디지털 코드(DC)가 7비트를 포함하는 것을 전제로 설명한다.

구체적으로, 컨트롤러(223)는 기설정된 주기로 펄스를 반복적으로 포함하는 클럭 신호(CLK)에 기초로 비교 신호(CS)의 값을 확인하고, 확인한 값에 따라 코드 값을 변경함으로써 디지털 코드(DC)를 생성할 수 있다. 디지털 코드(DC)의 초기 값은 '0000000'으로 설정될 수 있다.

만약 비교 신호(CS)가 제1 레벨(예컨대, 로직 하이)이면 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC)의 최하위 비트(least significant bit, LSB)부터 최상위 비트(most significant bit, MSB) 순으로 0의 값을 갖는 비트를 확인하고, 확인된 비트를 1의 값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 디지털 코드(DC) 값이 '0000000'인 상태에서, 비교 신호(CS)가 제1 레벨임을 확인하면, 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC) 값을 '0000001'로 변경할 수 있다. 다음 주기에서 비교 신호(CS)가 제1 레벨임을 재차 확인하면, 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC) 값을 '0000011'으로 변경할 수 있다.

반대로 비교 신호(CS)가 제2 레벨(예컨대, 로직 로우)이면 컨트롤러(223)는 디지털 코드(DC)의 최상위 비트(MSB)부터 최하위 비트(LSB) 순으로 1의 값을 갖는 비트를 확인하고, 확인된 비트를 0의 값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 디지털 코드 값이 '0011111'인 상태에서, 비교 신호(CS)가 제2 레벨임을 확인하면, 컨트롤러(223)는 디지털 코드 값을 '0001111'로 변경할 수 있다.

그리고 컨트롤러(223)는 전술한 바와 같이 생성한 디지털 코드(DC)를 전류 생성기(225)에 제공할 수 있다.

한편, 컨트롤러(223)가 디지털 코드(DC)를 생성하는 방법은 전술한 예에 한하지 않는다. 일 예에서, 컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제1 레벨이면 디지털 코드(DC)의 현재 코드 값에서 다음 순서의 코드 값으로 변경할 수 있다. 그리고 컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제2 레벨이면 디지털 코드(DC)의 현재 코드 값에서 이전 순서의 코드 값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 비교 신호(CS)가 제1 레벨이면 디지털 코드(DC)의 현재 코드 값 '0000001'에서 다음 코드 값 '0000010'으로 변경할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 디지털 코드 및 복수의 트랜지스터들의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7에서는 도 4의 전류 생성기(225)가 7개의 트랜지스터들(TR1~TR7)을 포함하는 것을 전제로 설명한다.

트랜지스터들(TR1~TR7) 각각은 디지털 코드(DC)를 구성하는 복수의 비트들 각각에 대응할 수 있다. 도 7을 참조하면, 디지털 코드(DC)가 7비트의 코드(DC[7:1])로 구성된 경우, 7개의 트랜지스터들(TR1~TR7)은 디지털 코드(DC)의 7비트 각각에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 트랜지스터(TR1)는 제1 디지털 코드(DC[1])에 대응하고, 제2 트랜지스터(TR2)는 제2 디지털 코드(DC[2])에 대응할 수 있다.

그리고 트랜지스터들(TR1~TR7) 각각은 대응하는 비트에 의해 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다. 일 예에서, 트랜지스터들(TR1~TR7) 각각은 디지털 코드(DC) 내 대응하는 비트가 1이면 턴-온되고, 0이면 턴-오프될 수 있다. 예를 들어, 제1 트랜지스터(TR1)는 제1 디지털 코드(DC[1])가 1이면 턴-온되고, 제1 디지털 코드(DC[1])가 0이면 턴-오프될 수 있다.

한편, 도 7에서는 전류 생성기(225)가 7개의 트랜지스터들을 포함하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 실시예에 따라 6개 이하 또는 8개 이상의 트랜지스터들을 포함하도록 구현될 수 있음은 물론이다.

또한, 전류 생성기(225)가 트랜지스터들을 이용하여 전류를 생성하는 방법은 전술한 예에 한하지 않는다. 예를 들어, 디지털 코드(DC)의 코드 값별로 트랜지스터들의 턴-온/턴-오프 조합이 매칭될 수 있으며, 전류 생성기(225)는 수신한 디지털 코드(DC)의 코드 값 자체에 대응하는 턴-온/턴-오프 조합에 따라 트랜지스터들을 구동할 수 있다.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 전원 공급 방식에 따른 전력 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 도 8은 제1 전력 모듈(210)이 내부 전원 공급 방식에 따라 전력을 제공하되, 제2 전력 모듈(220)이 추가 전력을 제공하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 보다 쉬운 이해를 위해 제1 전력 모듈(210)의 외부 전원 공급 방식과 관련된 구성은 도 8에서 생략한다.

도 8을 참조하면, 전력 모듈(200)은 시스템 로드(300)에 내부 출력 전압(VOUT_INT)을 제공할 수 있으며, 시스템 로드(300)는 로드 전류(IL)가 흐를 수 있으며, 로드 캐패시터(CL)는 로드 캐패시턴스를 가질 수 있다. 전력 모듈(200)은 제1 전압원(VS1)으로부터 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 입력받고, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)은 제1 OPAMP(OP1)의 전원 단자 및 제2 OPAMP(OP2)의 -단자 각각에 입력될 수 있다. 제1 OPAMP(OP1)를 포함하는 아날로그 LDO 레귤레이터(215)는 도 3에서 전술한 방식에 따라 제1 내부 전류(I1_INT)를 출력할 수 있다.

시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 상대적으로 작은 레벨을 갖는 경우, 라인에 존재하는 기생 저항으로 인한 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)의 전압 강하는 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)(구체적으로는, 감소된 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT))은 여전히 제2 기준 전압(VREF2)보다 클 수 있다. 따라서, 비교기(221)는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 제2 기준 전압(VREF2)보다 크다는 것을 나타내는 비교 신호(CS)를 컨트롤러(223)에 출력할 수 있다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 더 큰 것을 나타내므로, 디지털 코드(DC)의 코드 값을 감소시킬 수 있다. 한편, 초기에는 디지털 코드(DC)가 디폴트 코드 값을 가지므로, 컨트롤러(223)는 디폴트 코드 값을 갖는 디지털 코드(DC)를 그대로 유지할 수 있다. 전류 생성기(225)는 디폴트 코드 값을 갖는 디지털 코드(DC)를 수신하면, 전류를 제공하지 않을 수 있다. 즉, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)는 제1 전력 모듈(210)로부터 제공된 제1 내부 전류(I1_INT)와 동일할 수 있다.

한편, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하여 상대적으로 큰 레벨을 갖는 경우, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)의 전압 강하는 상당히 클 수 있다. 이에 따라, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)(구체적으로는, 감소된 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT))은 제2 기준 전압(VREF2) 보다 작을 수 있다. 따라서, 비교기(221)는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 제2 기준 전압(VREF2)보다 작다는 것을 나타내는 비교 신호(CS)를 컨트롤러(223)에 출력할 수 있다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 더 작은 것을 나타내므로, 디지털 코드(DC)의 코드 값을 증가시킬 수 있다. 그리고 전류 생성기(225)는 코드 값이 증가된 디지털 코드(DC)를 수신하면, 디지털 코드(DC)에 대응하는 전류(즉, 제2 전류(I2))를 제공할 수 있다.

전류 생성기(225)가 제공하는 제2 전류(I2)는 제1 출력 노드(NOUT1)에서 제1 전력 모듈(210)이 제공하는 제1 내부 전류(I1_INT)와 합쳐질 수 있다. 따라서, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)는 제1 전력 모듈(210)로부터 제공된 제1 내부 전류(I1_INT) 및 제2 전력 모듈(220)로부터 제공된 제2 전류(I2)의 합으로 표현될 수 있다.

종래 방식에 따른 전력 모듈(200)은 제1 전력 모듈(210)만을 이용하여 시스템 로드(300)에 전력을 제공하도록 구현되었다. 이 경우, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 증가하면, 제1 전력 모듈(210)이 제공하는 전압(예컨대, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT) 또는 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT))에 전압 강하가 크게 발생하여, 시스템 로드(300)가 동작하기에 충분하지 않은 전압 레벨로 감소할 수 있다.

한편, 본 개시의 기술적 사상에 따른 전력 모듈(200)은 제1 전력 모듈(210)을 통해 전류를 제공하되, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 특정 레벨에 증가하면, 제2 전력 모듈(220)을 통해 추가 전류를 제공할 수 있다. 이에 따라, 로드 전류(IL)의 증가로 인한 전압 강하 현상이 제2 전력 모듈(220)로 분산되므로, 제1 전력 모듈(210)이 제공하는 전압에 대한 전압 강하가 작아진다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 13a에서 후술한다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 전원 공급 방식에 따른 전력 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 도 9는 제1 전력 모듈(210)이 외부 전원 공급 방식에 따라 전력을 제공하되, 제2 전력 모듈(220)이 추가 전력을 제공하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 보다 쉬운 이해를 위해, 제1 전력 모듈(210)의 내부 전원 공급 방식과 관련된 구성은 도 9에서 생략한다. 이하에서는, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 순차적으로 증가하는 실시예를 설명한다.

도 9를 참조하면, 전력 모듈(200)은 시스템 로드(300)에 외부 출력 전압(VOUT_EXT)을 제공할 수 있으며, 시스템 로드(300)에는 로드 전류(IL)가 흐를 수 있으며, 로드 캐패시터(CL)는 로드 캐패시턴스를 가질 수 있다. 전력 모듈(200)은 제2 전압원(VS2)으로부터 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 입력받고, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 이용하여 제1 외부 전류(I1_EXT)를 생성할 수 있다. 또한, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)은 제1 OPAMP(OP1)의 전원 단자 및 제2 OPAMP(OP2)의 -단자 각각에 입력될 수 있다.

시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 상대적으로 작은 레벨을 갖는 경우, 라인에 존재하는 기생 저항으로 인한 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)의 전압 강하는 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)(구체적으로는, 감소된 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT))은 여전히 제2 기준 전압(VREF2)보다 클 수 있다. 따라서, 비교기(221)는 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 제2 기준 전압(VREF2)보다 크다는 것을 나타내는 비교 신호(CS)를 컨트롤러(223)에 출력할 수 있다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 더 큰 것을 나타내므로, 디지털 코드(DC)의 코드 값을 감소시킬 수 있다. 한편, 초기에는 디지털 코드(DC)가 디폴트 코드 값을 가지므로, 컨트롤러(223)는 디폴트 코드 값을 갖는 디지털 코드(DC)를 그대로 유지할 수 있다. 전류 생성기(225)는 디폴트 코드 값을 갖는 디지털 코드(DC)를 수신하면, 전류를 제공하지 않을 수 있다. 즉, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)는 제1 전력 모듈(210)로부터 제공된 제1 외부 전류(I1_EXT)와 동일할 수 있다.

한편, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하여 상대적으로 큰 레벨을 갖는 경우, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)의 전압 강하는 상당히 클 수 있다. 이에 따라, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)(구체적으로는, 감소된 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT))은 제2 기준 전압(VREF2) 보다 작을 수 있다. 따라서, 비교기(221)는 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 제2 기준 전압(VREF2)보다 작다는 것을 나타내는 비교 신호(CS)를 컨트롤러(223)에 출력할 수 있다.

컨트롤러(223)는 비교 신호(CS)가 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 더 작은 것을 나타내므로, 디지털 코드(DC)의 코드 값을 증가시킬 수 있다. 그리고 전류 생성기(225)는 코드 값이 증가된 디지털 코드(DC)를 수신하면, 디지털 코드(DC)에 대응하는 전류(즉, 제2 전류(I2))를 제공할 수 있다.

전류 생성기(225)가 제공하는 제2 전류(I2)는 제2 출력 노드(NOUT2)에서 제1 전력 모듈(210)이 제공하는 제1 외부 전류(I1_EXT)와 합쳐질 수 있다. 따라서, 시스템 로드(300)의 로드 전류(IL)는 제1 전력 모듈(210)로부터 제공된 제1 외부 전류(I1_EXT) 및 제2 전력 모듈(220)로부터 제공된 제2 전류(I2)의 합으로 표현될 수 있다.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 모듈의 회로도를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 10은 전력 모듈(200)의 구체적인 회로도를 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 제2 전력 모듈(220)의 비교기(221)는 먹스(MUX)를 더 포함할 수 있다. 먹스(MUX)는 전력 관리 장치(100)의 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 및 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 입력받고, 선택 신호(SEL)를 기초로 입력된 전압들 중 하나를 출력할 수 있다. 먹스(MUX)로부터 출력된 전압은 제2 OPAMP(OP2)의 -단자로 입력될 수 있다.

먹스(MUX)에 입력되는 선택 신호(SEL)는 전원 공급 방식의 종류를 나타내는 신호이다. 일 예에서, 선택 신호(SEL)는 전력 모듈(200)이 내부 전원 공급 방식으로 동작하면 제1 레벨(예컨대, 하이 레벨)을 갖고, 전력 모듈(200)이 외부 전원 공급 방식으로 동작하면 제2 레벨(예컨대, 로우 레벨)을 가질 수 있다. 선택 신호(SEL)는 시스템 로드(300)로부터 수신하거나, 시스템 로드(300)로부터 수신한 신호를 바탕으로 생성될 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 전력 모듈(200) 자체에서 생성되거나, 전력 관리 장치(100)로부터 수신하도록 구현될 수 있다.

전력 모듈(200)이 내부 전원 공급 방식으로 동작하면, 먹스(MUX)는 제1 레벨을 갖는 선택 신호(SEL)에 따라 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)을 출력할 수 있다. 또한, 전력 모듈(200)이 외부 전원 공급 방식으로 동작하면, 먹스(MUX)는 제2 레벨을 갖는 선택 신호(SEL)에 따라 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)을 출력할 수 있다. 그리고 제2 전력 모듈(220)은 도 4에서 전술한 방식에 따라 제2 전류(I2)를 출력할 수 있다.

제2 전력 모듈(220)이 생성한 제2 전류(I2)는 출력 노드(NOUT)에서 제1 전력 모듈(210)이 제공하는 제1 내부 전류(I1_INT) 또는 제1 외부 전류(I1_EXT)와 합쳐질 수 있다. 한편, 상기 출력 노트(NOUT)는 전원 공급 방식에 따라 도 8의 제1 출력 노드(NOUT1) 또는 도 9의 제2 출력 노드(NOUT2)이며, 실시예에 따라 제1 출력 노드(NOUT1) 및 제2 출력 노드(NOUT2)는 동일한 노드로 구현될 수 있다.

도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 전자 장치(20)는 전력 관리 장치(400), 전력 모듈(500) 및 시스템 로드(600)를 포함할 수 있다. 전력 모듈(500)은 제1 전력 모듈(510) 및 제2 전력 모듈(520)을 포함할 수 있다. 제2 전력 모듈(520)은 제1 비교기(521), 컨트롤러(523), 전류 생성기(525) 및 제2 비교기(527)를 포함할 수 있다. 도 11의 전자 장치(20)는 도 1의 전자 장치(10)에서 제2 비교기(527)가 추가된 실시예이며, 도 11의 제1 비교기(521)는 도 1의 비교기(221)에 대응할 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 10에서 전술한 설명 중 중복되는 설명은 생략한다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따른 전력 모듈(500)은, 제2 전력 모듈(520)을 이용하여 시스템 로드(600)에 추가 전력을 제공하면서도, 시스템 로드(600)의 내부적 요인 등으로 인해 로드 전류(IL)가 급감하면 즉각적으로 추가 전력의 제공을 중단할 수 있다. 상기의 기능을 제공하기 위해, 도 11의 제2 전력 모듈(520)은 추가 전력의 제공을 중단할 시점을 판단하는데 이용되는 제2 비교기(527)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 비교기(527)는 시스템 로드(600)의 로드 전류(IL)가 감소함에 따라 제2 출력 전압(VOUT2) 증가가 확인되면, 디지털 코드(DC)를 리셋하는 리셋 신호(RST)를 생성할 수 있다. 이하에서는, 제2 비교기(527)를 이용한 디지털 코드(DC)의 리셋 동작을 설명한다.

일 예에서, 제2 비교기(527)는 제2 출력 전압(VOUT2)을 수신할 수 있다. 그리고 제2 비교기(527)는 수신한 제2 출력 전압(VOUT2)을 리셋 기준 전압과 비교하고, 비교 결과에 대응하는 리셋 신호(RST)를 생성할 수 있다. 여기서 리셋 기준 전압은 제2 전력 모듈(520)의 전력 차단이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 전압이다. 일 예에서, 리셋 기준 전압은 로드 전류(IL)가 가질 수 있는 전류 범위 중에서 로드 전류(IL)가 상대적으로 작은 전류 레벨을 가질 때의 상기 입력 전원들의 전압 레벨이 되도록 설정될 수 있다. 또한, 리셋 기준 전압은 제2 기준 전압(VREF2) 보다 작을 수 있다.

제2 비교기(527)는 리셋 기준 전압에서 입력 전압(즉, 제2 출력 전압(VOUT2))을 뺀 값을 나타내는 리셋 신호(RST)를 출력할 수 있다. 시스템 로드(600)의 로드 전류(IL)가 급격히 감소하면 입력 전압의 전압 강하가 감소하므로, 입력 전압은 로드 전류(IL)가 클 때보다 상대적으로 높은 전압 레벨을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제2 비교기(527)는 입력 전압이 리셋 기준 전압보다 크면(즉, 로드 전류(IL)가 작으면), 음의 값을 갖는 리셋 신호(RST)를 출력할 수 있다.

컨트롤러(523)는 리셋 신호(RST)를 수신하고, 리셋 신호(RST)를 기초로 디지털 코드(DC)를 리셋할 수 있다. 일 예에서, 컨트롤러(523)는 기설정된 주기로 리셋 신호(RST)를 확인하고, 리셋 신호(RST)가 음의 값을 가지면 디폴트 코드 값을 갖도록 디지털 코드(DC)를 리셋할 수 있다. 또 다른 예에서, 컨트롤러(523)는 리셋 신호(RST)가 음의 값을 갖되, 그 절대 값이 기설정된 값 이상이면 디지털 코드(DC)를 리셋할 수도 있다. 한편, 컨트롤러(523)가 리셋 신호(RST)를 기초로 리셋 동작을 수행하는 방법은 전술한 예에 한하지 않으며, 다양한 방법으로 디지털 코드(DC)를 리셋할 수 있다.

디폴트 코드 값을 갖는 디지털 코드(DC)는 추가 전류를 생성하지 않는 상태에 대응하므로, 전류 생성기(525)는 리셋된 디지털 코드(DC)를 수신하면 전류의 생성을 중단할 수 있다.

이와 같이, 도 11의 전력 모듈(500)은 제2 전력 모듈(520)을 이용하여 시스템 로드(600)에 추가 전력을 제공하면서도, 시스템 로드(600)의 내부적 요인 등으로 인해 로드 전류(IL)가 급감하면 즉각적으로 추가 전력의 제공을 중단할 수 있으므로, 과도한 전압으로 인한 시스템 로드(600)의 고장을 방지할 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 전력 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 12는 도 11의 제2 전력 모듈(520)의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다. 제2 전력 모듈(520)은 도 1의 제2 전력 모듈(220)의 변형 가능한 실시예이므로, 도 1 내지 도 10에서 전술한 설명 중 중복되는 설명은 생략한다.

도 12를 참조하면, 제2 전력 모듈(520)의 제2 비교기(527)는 제3 OPAMP(OP3)를 포함하는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 제3 OPAMP(OP3)의 +단자에는 리셋 비교 전압인 제3 기준 전압(VREF3)이 입력되고, -단자에는 비교 전압이 입력된다. 여기서 비교 전압이란, 제2 전력 모듈()의 제2 출력 전압(VOUT2)이다. 한편, 도 12에는 도시되지 않았으나, 제2 비교기(527)는 제3 OPAMP(OP3) 외에도 저항 등의 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다.

제2 비교기(527)는 제3 기준 전압(VREF3) 및 제2 출력 전압(VOUT2) 간의 차이를 증폭하여 리셋 신호(RST)로서 출력할 수 있다. 리셋 신호(RST)는 제3 기준 전압(VREF3)이 제2 출력 전압(VOUT2)보다 크면 양의 전압을 갖고, 제3 기준 전압(VREF3)이 제2 출력 전압(VOUT2)보다 작으면 음의 전압을 가질 수 있다. 리셋 신호(RST)가 음의 전압을 가지면 활성 레벨을 갖는 것으로 이해될 수 있다.

컨트롤러(523)는 리셋 신호(RST)를 수신하고, 리셋 신호(RST)를 기초로 디지털 코드(DC)를 리셋할 수 있다. 일 예에서, 컨트롤러(523)는 리셋 신호(RST)가 음의 전압을 가지면 디지털 코드(DC)를 리셋할 수 있다. 그리고 전류 생성기(523)는 리셋된 디지털 코드(DC)를 수신하면 전류의 생성을 중단할 수 있다.

한편, 도 12에는 도시되지 않았으나, 제2 전력 모듈(520)의 제1 비교기(521)는 도 10의 먹스(MUX)를 더 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 비교기(521)의 먹스(MUX)는 제1 전력 모듈(510)로부터 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT) 및 제1 내부 입력 전압(VIN_INT)을 입력받고, 전력 모듈(500)의 현재 전원 공급 방식에 따라 입력된 전압 중 하나를 출력할 수 있다. 출력된 전압은 제1 비교기(521)의 제2 OPAMP(OP2) 의 -단자에 입력될 수 있다.

도 13a은 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 전원 공급 방식의 전류-전압 그래프이다. 도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 전원 공급 방식의 전류-전압 그래프이다. 도 13a 및 도 13b에서, 점선은 제1 전력 모듈(210, 510)만을 이용하여 시스템 로드(300, 600)에 전력을 제공하는 실시예를 나타내고, 실선은 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하여 시스템 로드(300, 600)에 전력을 제공하는 실시예를 나타낸다. 그래프에서 x축은 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)의 값을 나타내며, y축은 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT), 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT) 및 제2 입력 전압(VIN2)의 값들을 나타낸다.

도 13a를 참조하면, 내부 전원 공급 방식에 따라, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 제1 전력 모듈(210, 510)에 인가되고, 제1 전력 모듈(210, 510)의 아날로그 LDO 레귤레이터(215, 515)를 통해 생성된 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)이 시스템 로드(300, 600)에 제공된다.

시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하면, 전압 강하 현상으로 인해 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 감소한다. 제2 전력 모듈(220, 520)의 추가 전력의 공급이 없다면 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)은 도 13a의 점선과 같이 지속적으로 감소한다. 한편, 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)은 아날로그 LDO 레귤레이터(215, 515)의 특성에 의해 로드 전류(IL)가 증가하더라도 어느 범위까지는 일정한 전압 레벨을 유지할 수 있다. 그러나 로드 전류(IL)가 특정 레벨 이상으로 증가하면 아날로그 LDO 레귤레이터(215, 515)를 구성하는 트랜지스터의 구동 상의 한계에 도달하여 도 13a의 점선과 같이 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)도 감소한다. 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)이 계속 감소하면 시스템 로드(300, 600)가 동작하기 충분하지 않은 전압 레벨(LIMIT)에 도달할 수 있다. 즉, 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)는 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)이 상기 전압 레벨(LIMIT)에 도달하는 범위까지로 한정될 수 있다.

한편, 본 개시의 기술적 사상에 따른 전력 모듈(200, 500)은 제1 전력 모듈(210, 510)을 이용하여 전력을 제공하되, 제1 전력 모듈(210, 510)의 동작의 한계 상황에 대응하는 로드 전류(IL)가 필요로 되면 제2 전력 모듈(220, 520)로 추가 전력을 제공할 수 있다. 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하면, 전압 강하 현상으로 인해 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT)이 감소한다. 한편, 로드 전류(IL)가 특정 레벨에 도달하면, 제2 입력 전압(VIN2)이 제2 전력 모듈(220, 520)에 인가되고, 제2 전력 모듈(220, 520)이 제2 출력 전압(VOUT2)을 제공할 수 있다.

이에 따라, 로드 전류(IL)가 계속 증가하더라도, 전압 강하 현상이 제2 전력 모듈(220, 520)로 분산될 수 있다. 그 결과, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 및 제1 내부 출력 전압(VOUT1_INT)은 도 13a의 실선과 같이, 제2 전력 모듈(220, 520)의 전력 공급의 시점부터 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 즉, 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하면 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)의 범위가 넓어질 수 있다.

도 13b를 참조하면, 외부 전원 공급 방식에 따라, 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT)이 제1 전력 모듈(210, 510)에 인가되고, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)이 시스템 로드(300, 600)에 제공된다. 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하면, 전압 강하 현상으로 인해 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)이 감소한다. 제2 전력 모듈(220, 520)의 추가 전력의 공급이 없다면 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)은 도 13b의 점선과 같이 지속적으로 감소한다. 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)이 계속 감소하면 시스템 로드(300, 600)가 동작하기 충분하지 않은 전압 레벨(LIMIT)에 도달할 수 있다. 즉, 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)는 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)이 상기 전압 레벨(LIMIT)에 도달하는 범위까지로 한정될 수 있다.

한편, 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 사용하는 경우 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)의 범위가 보다 넓어질 수 있다. 구체적으로, 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)가 점차 증가하면, 전압 강하 현상으로 인해 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)은 감소한다. 한편, 로드 전류(IL)가 특정 레벨에 도달하면, 제2 입력 전압(VIN2)이 제2 전력 모듈(220, 520)에 인가되고, 제2 전력 모듈(220, 520)이 제2 출력 전압(VOUT2)을 제공할 수 있다. 이에 따라, 로드 전류(IL)가 계속 증가하더라도, 전압 강하 현상이 제2 전력 모듈(220, 520)로 분산될 수 있다. 그 결과, 제1 외부 출력 전압(VOUT1_EXT)은 도 13b의 실선과 같이, 제2 전력 모듈(220, 520)의 전력 공급의 시점부터 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 즉, 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하면 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)의 범위가 넓어질 수 있다.

도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 시나리오별 로드 전류를 나타내는 그래프이다. 도 14의 그래프에서, x축은 시스템 로드(300, 600)의 시나리오들의 번호를 나타내며, y축은 시스템 로드(300, 600)의 로드 전류(IL)의 값을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 시스템 로드(300, 600)는 다양한 시나리오에 따라 동작할 수 있으며, 시나리오별로 로드 전류(IL)가 상이할 수 있다. 한편, 시스템 로드(300, 600)가 실시간으로 시나리오를 변경하여 동작하는 경우, 로드 전류(IL) 또한 실시간으로 변경될 수 있다.

따라서, 하나의 전원만을 이용하는 경우(즉, 제1 전력 모듈(210, 510)만을 이용하는 경우), 실시간으로 변경하는 로드 전류(IL)에도 불구하고 안정적인 전력을 제공하기 위해서는, 로드 전류(IL)가 최대인 시나리오(예컨대, K번째 시나리오)를 기준으로 전력을 제공해야 한다. 다시 말하면, 제1 전력 모듈(210, 510)의 최대 레벨의 입력 전압(예컨대, 제1 내부 입력 전압(VIN1_INT) 또는 제1 외부 입력 전압(VIN1_EXT))을 이용하여 전력을 공급해야 한다.

이에 따라, 전력 모듈(200, 500)의 소비 전력은 아래의 수학식 1과 같다.

(수학식 1)

Pn = V_IN,MAX*I_VIN1,

I_{LOAD_n} = I_VIN1

여기서 Pn는 n번째 시나리오의 소비 전력이고, V_IN,MAX는 최대 레벨을 갖는 입력 전압이고, I_{LOAD_n}는 n번째 시나리오의 로드 전류를 의미하며, I_VIN1은 제1 전력 모듈(210, 510)의 출력 전류를 의미한다.

한편, 도 14를 참조하면, K번째 시나리오를 제외하고 나머지 시나리오들의 로드 전류(IL)는 IL1 보다 작다. 따라서, 본 개시의 기술적 사상에 따른 전력 모듈(200, 500)은 상기 로드 전류(IL)가 IL1 보다 작을 때(즉, 대부분의 시나리오의 경우)에는 제1 전력 모듈(210, 510)만을 이용하여 전력을 제공하고, 상기 로드 전류(IL)가 IL1 보다 클 때(즉, 최대 로드 전류의 시나리오의 경우)에는 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 이용하여 전력을 제공하도록 구현될 수 있다. 이때, 제1 전력 모듈(210, 510)은 상기 최대 레벨보다 작은 레벨을 갖는 입력 전압을 이용하여 전력을 공급할 수 있고, 제2 전력 모듈(220, 520)은 최대 레벨의 입력 전압을 이용하여 전력을 공급할 수 있다.

이에 따라, 전력 모듈(200, 500)의 대부분의 시나리오에서의 소비 전력은 아래의 수학식 2와 같다.

(수학식 2)

Pn = V_IN,NORMAL*I_VIN1,

I_{LOAD_n} = I_VIN1

여기서 Pn는 n번째 시나리오의 소비 전력이고, V_IN,NORMAL는 최대 레벨보다 작은 레벨을 갖는 입력 전압이고, I_VIN1은 제1 전력 모듈(210, 510)의 출력 전류이고, I_{LOAD_n}는 n번째 시나리오의 로드 전류를 의미한다.

또한, 전력 모듈(200, 500)의 최대 로드 전류의 시나리오에서의 소비 전력은 아래의 수학식 3과 같다.

(수학식 3)

P_K = (V_IN,NORMAL*I_IN1)+(V_IN,MAX*I_IN2),

I_{LOAD_n} = I_VIN1 + I_VIN2

여기서 P_K는 최대 로드 전류의 K번째 시나리오의 소비 전력이고, V_IN,NORMAL는 최대 레벨보다 작은 레벨을 갖는 입력 전압이고, V_IN,MAX는 최대 레벨을 갖는 입력 전압이고, I_VIN1은 제1 전력 모듈(210, 510)의 출력 전류이고, I_VIN2은 제2 전력 모듈(220, 520)의 출력 전류이고 I_{LOAD_K}는 K번째 시나리오의 로드 전류를 의미한다.

제1 전력 모듈(210, 510)만을 이용하는 경우의 소비 전력과 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하는 경우의 소비 전력을 비교하면, 후자의 경우의 소비 전력이 더 작다. 구체적으로, 대부분의 시나리오에서, 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하는 경우가 I_{LOAD_n}*(V_IN,MAX - V_IN,NORMAL) 만큼 적은 소비 전류를 갖는다. 또한, 최대 로드 전류의 시나리오에서, 제1 전력 모듈(210, 510) 및 제2 전력 모듈(220, 520)을 함께 이용하는 경우가 I_VIN1*(V_IN,MAX - V_IN,NORMAL) 만큼 적은 소비 전류를 갖는다.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전력 제공 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 15의 동작 방법은 도 1의 전력 모듈(200) 또는 도 11의 전력 모듈(500)이 수행할 수 있다.

도 15를 참조하면, 전력 모듈(200, 500)은 전력 관리 장치(100, 400)부터 제공되는 복수의 입력 전압 중 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성할 수 있다(S110). 일 예에서, 전력 모듈(200, 500)은 수신한 입력 전압을 레귤레이터를 이용하여 일정한 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 내부 전원 공급 방식으로 동작하거나, 수신한 전압을 하나의 라인을 통해 출력 전압을 생성하는 외부 전원 공급 방식으로 동작할 수 있다. 전력 모듈(200, 500)은 내부 전원 공급 방식 또는 외부 전원 공급 방식을 통해 제1 출력 전류를 생성할 수 있다.

그리고 전력 모듈(200, 500)은 제1 입력 전압 및 제1 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 비교 신호를 생성할 수 있다(S120). 여기서 제1 기준 전압은 전력의 추가 공급이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 전압이다. 비교 신호는 제1 입력 전압이 제1 기준 전압 보다 작으면 제1 레벨을 갖고, 제1 입력 전압이 제1 기준 전압 보다 크면 제2 레벨을 가질 수 있다.

그리고 전력 모듈(200, 500)은 비교 신호를 기초로 비교 신호의 누적된 정보를 나타내는 디지털 코드를 생성할 수 있다(S130). 일 예에서, 전력 모듈(200, 500)은 비교 신호가 제1 레벨이면 디지털 코드의 코드 값을 증가시키고, 비교 신호가 제2 레벨이면 디지털 코드의 코드 값을 감소시킬 수 있다. 전력 모듈(200, 500)은 기설정된 주기로 디지털 코드를 생성할 수 있다.

구체적으로, 전력 모듈(200, 500)은 비교 신호가 제1 레벨이면 상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 최하위 비트부터 최상위 비트 순으로 제1 값인 비트를 확인하고, 확인한 제1 값인 비트를 제2 값으로 변경할 수 있다. 반대로, 전력 모듈(200, 500)은 비교 신호가 제2 레벨이면 최상위 비트에서 최하위 비트 순으로 제2 값인 비트를 확인하고, 확인한 제2 값인 비트를 상기 제1 값으로 변경할 수 있다.

그리고 전력 모듈(200, 500)은 복수의 입력 전압 중 제2 입력 전압을 이용하여 디지털 코드에 대응하는 제2 출력 전류를 생성할 수 있다(S140). 그리고 전력 모듈(200, 500)은 제1 출력 전류 및 제2 출력 전류를 이용하여 전력을 제공할 수 있다(S150).

일 예에서, 전력 모듈(200, 500)은 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 제1 값(예컨대, 1)을 갖는 비트를 확인할 수 있다. 그리고 전력 모듈(200, 500)은 제2 입력 전압으로 구동되는 복수의 트랜지스터들 중 상기 제1 값을 갖는 비트에 대응하는 트랜지스터를 구동하여 제2 출력 전류를 생성할 수 있다.

한편, 전력 모듈(200, 500)은 추가적인 동작을 실시할 수 있다. 구체적으로, 전력 모듈(200, 500)은 제1 입력 전압 및 제2 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 리셋 신호를 생성할 수 있다. 여기서 제2 기준 전압은 전력 차단이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 전압이다. 그리고 전력 모듈(200, 500)은 리셋 신호를 기초로 디지털 코드를 리셋할 수 있다.

도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.

도 16을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 구동 회로(1100), 디스플레이 패널(1200) 및 PMIC(1300)를 포함한다.

디스플레이 패널(1200)은 실제 영상이 표시되는 표시부이며, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 디스플레이, 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display; TFT-LCD), 전계 방출 디스플레이(filed emission display), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP) 등 전기적으로 전달되는 영상 신호를 입력받아 2차원 영상을 표시하는 표시 장치 중 하나일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 디스플레이 패널(1200)은 다른 종류의 평판 디스플레이 또는 플랙서블 디스플레이 패널로 구현될 수 있다.

디스플레이 구동 회로(1100)는 타이밍 컨트롤러(1110), 소스 드라이버(1120), 게이트 드라이버(1130) 및 전압 생성기(1140)를 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(1110)는 디스플레이 구동 회로(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(1110)는 외부 장치로부터 수신되는 이미지 데이터(I_DATA)가 디스플레이 패널(1200)에 표시되도록 디스플레이 구동 회로(1100)의 구성들, 예컨대, 소스 드라이버(1120) 및 게이트 드라이버(1130)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 타이밍 컨트롤러(1110)는 수신된 이미지 데이터(I_DATA)를 기초로 소스 드라이버(1120)와의 인터페이스 사양에 맞도록 포맷(format)을 변환한 픽셀 데이터(RGB DATA)를 생성하고, 픽셀 데이터(RGB_DATA)를 소스 드라이버(1120)로 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(1110)는 소스 드라이버(1120) 및 게이트 드라이버(1130)의 타이밍을 제어하기 위한 각종 제어 신호들(CTRL1, CTRL2)을 생성할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(1110)는 제1 제어 신호(CTRL1)를 소스 드라이버(1120)로 출력하고, 제2 제어 신호(CTRL2)를 게이트 드라이버(1130)로 출력할 수 있다. 여기서 제1 제어 신호(CTRL1)는 극성 제어 신호를 포함할 수 있고, 제2 제어 신호(CTRL2)는 게이트 타이밍 신호를 포함할 수 있다.

소스 드라이버(1120)는 타이밍 컨트롤러(1110)로부터 수신되는 픽셀 데이터(RGB_DATA)를 복수의 영상 신호, 예컨대, 복수의 데이터 전압으로 변환하고, 복수의 데이터 전압을 복수의 데이터 라인(DL1~DLm)을 통해 디스플레이 패널(1200)로 출력할 수 있다.

게이트 드라이버(1130)는 디스플레이 패널(1200)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)과 연결되며, 디스플레이 패널(1200)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)을 순차적으로 구동할 수 있다. 게이트 드라이버(1130)는 타이밍 컨트롤러(1110)의 제어에 따라, 활성 레벨, 예컨대 로직 하이를 갖는 복수의 게이트 온 신호를 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)에 순차적으로 제공할 수 있다.

전압 생성기(1140)는 디스플레이 장치(1000)의 구동에 필요한 각종 전압들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 생성기(1140)는 외부로부터 전원 전압을 입력받을 수 있다. 그리고 전압 생성기(1140)는 복수의 계조 전압(VG[1:a]), 공통 전압(V_COM)을 생성하여 소스 드라이버(1120)로 출력할 수 있다. 그리고 전압 생성기(1140)는 게이트 온 전압(VON), 게이트 오프 전압(VOFF)을 생성하여 게이트 드라이버(1130)로 출력할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 전압 생성기(1140)는 전력 모듈(1145)을 포함할 수 있다. 도 16의 전력 모듈(1145)은 도 1 내지 도 15를 참조하여 전술한 전력 모듈(200, 500)에 대응할 수 있다. 전력 모듈(1145)은 PMIC(1300)로부터 제1 입력 전압(VIN1) 및/또는 제2 입력 전압(VIN2)을 수신하고, 수신한 전압을 이용하여 시스템 로드(예컨대, 소스 드라이버(1120) 또는 게이트 드라이버(1130))에 전력을 제공할 수 있다. 전력 모듈(1145)의 동작은 도 1 내지 도 15를 참조하여 전술한 내용과 실질적으로 동일할 수 있으므로, 중복 설명은 생략한다.

한편, 본 개시의 디스플레이 구동 회로(1100)의 구성은 추가적인 구성을 구비할 수 있다. 예를 들어, 수신한 이미지 데이터(I_DATA)를 프레임 별로 저장하는 메모리(미도시) 등을 포함하도록 구현될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

복수의 입력 전압들을 제공하는 전력 관리 장치;
상기 복수의 입력 전압들 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 상기 생성한 출력 전압을 출력하는 전력 모듈; 및
상기 출력 전압을 제공받아 동작하는 시스템 로드(system load);를 포함하고,
상기 전력 모듈은,
상기 전력 관리 장치로부터 제1 입력 전압을 수신하고, 상기 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 제1 전력 모듈; 및
상기 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하고, 상기 제1 입력 전압이 제1 기준 전압보다 작으면, 상기 제2 입력 전압을 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 제2 전력 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 전력 모듈은,
기설정된 주기로 상기 제1 입력 전압 및 제1 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과의 누적된 정보를 나타내는 디지털 코드를 생성하고, 상기 생성한 디지털 코드에 대응하는 제2 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 전력 모듈은,
상기 제1 입력 전압 및 상기 제1 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 비교 신호를 출력하는 비교기;
상기 비교 신호를 기초로 상기 디지털 코드의 코드 값을 증감하여 출력하는 컨트롤러; 및
상기 제2 입력 전압으로 구동되며 상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들에 대응하는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 디지털 코드에 따라 상기 복수의 트랜지스터들 중 일부를 구동하여 상기 제2 출력 전류를 생성하는 전류 생성기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 비교기는,
상기 제1 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 작으면 제1 레벨을 갖고, 상기 제1 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면 제2 레벨을 갖는 비교 신호를 출력하고,
상기 컨트롤러는,
상기 비교 신호가 상기 제1 레벨이면 상기 디지털 코드의 코드 값을 증가시키고, 상기 비교 신호가 상기 제2 레벨이면 상기 디지털 코드의 코드 값을 감소시키는 전자 장치.
제4항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 비교 신호가 상기 제1 레벨이면 상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 최하위 비트부터 최상위 비트 순으로 제1 값인 비트를 확인하고, 상기 확인한 제1 값인 비트를 제2 값으로 변경하고,
상기 비교 신호가 상기 제2 레벨이면 상기 최상위 비트에서 상기 최하위 비트 순으로 상기 제2 값인 비트를 확인하고, 상기 확인한 제2 값인 비트를 상기 제1 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 비교 신호가 상기 제2 레벨이고, 상기 최상위 비트에서 상기 최하위 비트 순으로 상기 제2 값인 비트가 확인되지 않으면, 상기 디지털 코드를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 전류 생성기는,
상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 제2 값을 갖는 비트들을 확인하고, 상기 확인한 비트들에 대응하는 트랜지스터들을 구동하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 전력 모듈은,
상기 제2 출력 전류에 대응하는 제2 출력 전압 및 제2 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 리셋 신호를 출력하는 제2 비교기;를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 리셋 신호를 기초로 상기 디지털 코드를 리셋하는 것을 특징으로 하는전자 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 비교기는,
상기 제2 출력 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면 활성 레벨을 갖는 상기 리셋 신호를 출력하고,
상기 컨트롤러는,
상기 활성 레벨을 갖는 리셋 신호를 확인하면 상기 디지털 코드를 리셋하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제9항에 있어서,
상기 리셋된 디지털 코드는, 상기 전류 생성기가 전류를 생성하지 않는 상태에 대응하는 디폴트 코드 값을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압 중 적어도 하나는,
상기 시스템 로드의 동작 상태에 따라 상이하게 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기준 전압은,
상기 시스템 로드를 구동할 수 있는 최소 전압 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 모듈은,
상기 제1 입력 전압을 레귤레이팅(regulating)하여 상기 제1 출력 전류를 생성하는 내부 전원 공급 방식으로 구동하거나,
상기 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하여 제3 출력 전류를 제공하는 외부 전원 공급 방식으로 구동하고,
상기 제2 전력 모듈은,
상기 제1 전력 모듈의 전원 공급 방식에 따라, 상기 제1 입력 전압 또는 상기 제2 입력 전압을 선택하고, 선택한 입력 전압이 상기 제1 기준 전압 미만이면 상기 제2 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
복수의 입력 전압을 이용하여 출력 전류를 공급하는 전력 공급 방법에 있어서,
상기 복수의 입력 전압 중 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 단계;
상기 제1 입력 전압 및 제1 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 대응하는 비교 신호를 생성하는 단계;
상기 비교 신호를 기초로 상기 비교 신호의 누적된 정보를 나타내는 디지털 코드를 생성하는 단계;
상기 복수의 입력 전압 중 제2 입력 전압을 이용하여 상기 디지털 코드에 대응하는 제2 출력 전류를 생성하는 단계; 및
상기 제1 출력 전류 및 제2 출력 전류를 이용하여 전력을 제공하는 단계;를 포함하는 전력 공급 방법.
제14항에 있어서,
상기 비교 신호를 생성하는 단계는,
상기 제1 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 작으면 제1 레벨을 갖고, 상기 제1 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면 제2 레벨을 갖는 상기 비교 신호를 생성하고,
상기 디지털 코드를 생성하는 단계는,
상기 비교 신호가 상기 제1 레벨이면 상기 디지털 코드의 코드 값을 증가시키는 단계; 및
상기 비교 신호가 상기 제2 레벨이면 상기 디지털 코드의 코드 값을 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
제15항에 있어서,
상기 제2 출력 전류를 생성하는 단계는,
상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 특정 값을 갖는 비트를 확인하는 단계; 및
상기 제2 입력 전압으로 구동되는 복수의 트랜지스터들 중 상기 특정 값을 갖는 비트에 대응하는 트랜지스터를 구동하여 상기 제2 출력 전류를 생성하는 단계;를 포함하는 전력 공급 방법.
제16항에 있어서,
상기 디지털 코드를 생성하는 방법은,
상기 비교 신호가 상기 제1 레벨이면 상기 디지털 코드를 구성하는 복수의 비트들 중 최하위 비트부터 최상위 비트 순으로 제1 값인 비트를 확인하고, 상기 확인한 제1 값인 비트를 제2 값으로 변경하는 단계; 및
상기 비교 신호가 상기 제2 레벨이면 상기 최상위 비트에서 상기 최하위 비트 순으로 상기 제2 값인 비트를 확인하고, 상기 확인한 제2 값인 비트를 상기 제1 값으로 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
제14항에 있어서,
상기 제2 출력 전류에 대응하는 제2 출력 전압 및 제2 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 대응하는 리셋 신호를 생성하는 단계; 및
상기 리셋 신호를 기초로 상기 디지털 코드를 리셋하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
복수의 입력 전압들을 제공하는 전력 관리 장치;
이미지 데이터를 표시하는 디스플레이 패널; 및
상기 전력 관리 장치로부터 수신한 적어도 하나의 입력 전압을 기초로 상기 디스플레이 장치를 구동하기 위한 전력을 제공하는 전력 모듈을 포함하는 디스플레이 구동 회로;를 포함하고,
상기 전력 모듈은,
상기 전력 관리 장치로부터 제1 입력 전압을 수신하고, 상기 제1 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하고,
상기 제1 입력 전압이 제1 기준 전압 미만이면 상기 전력 관리 장치로부터 제2 입력 전압을 수신하여 제2 출력 전류를 생성하고,
상기 제1 출력 전류 및 상기 제2 출력 전류를 이용하여 상기 디스플레이 장치를 구동하기 위한 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제19항에 있어서,
상기 전력 모듈은,
기설정된 주기로 상기 제1 입력 전압 및 제1 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과의 누적된 정보를 나타내는 디지털 코드를 생성하고, 상기 생성한 디지털 코드에 대응하는 제2 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.