KR20220037439A - 다중 모드 전력 관리 장치 - Google Patents

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KR20220037439A
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나딤 클라트
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코르보 유에스, 인크.
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Abstract

다중 모드 전력 관리 장치가 제공된다. 본 명세서에 개시된 실시형태에서, 다중 모드 전력 관리 장치는 광범위한 변조 대역폭(예를 들어, 80㎑ 내지 200㎒ 초과)에 걸쳐서 상이한 전력 관리 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 관리 집적회로(PMIC) 및 포락선 추적 집적회로(ETIC)를 포함하고, 이러한 것들은 별개의 다이에서 구현된다. PMIC는 저주파 전류 및 저주파 전압을 생성하도록 구성된다. ETIC는 한 쌍의 ET 전압을 생성하도록 구성된다. 전력 관리 모드에 의존하여, 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 증폭기 회로의 상이한 스테이지(예를 들어, 드라이버 스테이지 및 출력 스테이지)에 ET 전압 및 저주파 전압 중 하나 이상을 선택적으로 출력할 수 있으며, 그러므로, 광범위한 변조 대역폭에 걸쳐서 전력 증폭기 회로의 최적의 효율성 및 선형성을 유지하는 것을 돕는다.

Description

다중 모드 전력 관리 장치
관련 출원
본 출원은 2019년 7월 25일자로 출원된 미국 가출원 제62/878,358호에 대한 우선권의 이점을 주장하고, 이의 개시내용은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
개시내용의 기술분야
본 개시내용의 기술은 일반적으로 전력 관리 장치에 관한 것이다.
스마트폰과 같은 이동 통신 디바이스는 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 현대 사회에서 점점 보편화되고 있다. 이러한 이동 통신 디바이스의 보급은 지금 이러한 디바이스에서 활성화될 수 있는 많은 기능에 의해 부분적으로 주도된다. 이러한 디바이스에서 증가된 처리 능력은 이동 통신 디바이스가 순수한 통신 도구로부터, 향상된 사용자 경험을 가능하게 하는 정교한 모바일 다중미디어 센터로 진화하였다는 것을 의미한다.
재정의된 사용자 경험은 또한 스마트워치와 같은 소위 웨어러블 디바이스의 부상으로 이어졌다. 시간이 지남에 따라서, 이러한 웨어러블 디바이스는 단순한 동반 디바이스로부터 완전한 다기능 무선 통신 디바이스로의 이동 통신 디바이스로 진화하였다. 오늘날 대부분의 웨어러블 전자 디바이스는 롱텀 에볼루션(LTE), Wi-Fi, Bluetooth 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에서 무선 주파수(RF) 신호(들)를 통신할 수 있는 디지털 및 아날로그 회로가 장비된다. 이동 통신 디바이스와 마찬가지로, 웨어러블 디바이스는 때때로 웨어러블 디바이스의 커버리지 범위, 데이터 처리량 및 안정성을 개선하는 것을 돕도록 RF 신호(들)를 증폭시키기 위해 정교한 전력 증폭기를 이용한다.
포락선 추적(Envelope tracking: ET)은 전력 증폭기의 효율 레벨을 향상시키도록 설계된 전력 관리 기술이다. 이와 관련하여, 웨어러블 디바이스에서 전력 소비 및 열 방출을 감소시키는 것을 돕도록 다양한 무선 통신 기술에 걸쳐서 ET를 이용하는 것이 필요할 수 있다. 특히, 상이한 무선 통신 시스템에서 통신되는 RF 신호(들)는 상이한 변조 대역폭(예를 들어, 80㎑ 내지 200㎒ 초과)에 대응할 수 있다. 이와 같이, 전력 증폭기가 광범위한 변조 대역폭에 걸쳐서 최적의 효율성과 선형성을 유지할 수 있는 것을 보장하는 것이 더욱 필요할 수 있다.
본 개시내용의 실시형태는 다중 모드 전력 관리 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 실시형태에서, 다중 모드 전력 관리 장치는 광범위한 변조 대역폭(예를 들어, 80㎑ 내지 200㎒ 초과)에 걸쳐서 상이한 전력 관리 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 관리 집적회로(PMIC) 및 포락선 추적(ET) 집적회로(ETIC)를 포함하고, 이러한 것들은 별도의 다이에서 구현된다. PMIC는 저주파 전류 및 저주파 전압을 생성하도록 구성된다. ETIC는 한 쌍의 ET 전압을 생성하도록 구성된다. 전력 관리 모드에 의존하여, 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 증폭기 회로의 상이한 스테이지(예를 들어, 드라이버 스테이지 및 출력 스테이지)에 ET 전압 및 저주파 전압 중 하나 이상을 선택적으로 출력할 수 있으며, 그러므로, 광범위한 변조 대역폭에 걸쳐서 전력 증폭기 회로의 최적의 효율성 및 선형성을 유지하는 것을 도울 수 있다.
한 양태에서, 다중 모드 전력 관리 장치가 제공된다. 다중 모드 전력 관리 장치는 저주파 전류 및 저주파 전압을 생성하도록 구성된 PMIC를 포함한다. 다중 모드 전력 관리 장치는 ETIC를 또한 포함한다. ETIC는 PMIC에 결합된 제1 노드를 포함한다. ETIC는 또한 다기능 회로를 통해 제1 노드에 결합된 제2 노드를 포함한다. ETIC는 또한 제1 ET 목표 전압에 기초하여 제1 ET 전압을 생성하도록 구성된 제1 전압 회로를 포함한다. ETIC는 또한 제2 ET 목표 전압에 기초하여 제2 ET 전압을 생성하도록 구성된 제2 전압 회로를 포함한다. ETIC는 제어 회로를 또한 포함한다. 제어 회로는 제1 노드 및 제2 노드가 제1 ET 전압, 제2 ET 전압, 및 저주파 전압 중 하나 이상을 출력하게 하도록 구성된다. 제어 회로는 또한 제1 노드 및 제2 노드가 적어도 저주파 전류를 출력하게 하도록 구성된다.
당업자는 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명을 읽은 후에 본 개시내용의 범위를 인식하고 그 추가적인 양태를 실현할 것이다.
본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 개시내용의 몇몇 양태를 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 다중 모드 전력 관리 장치의 개략도; 및
도 2는 상이한 전력 관리 모드에서의 도 1의 다중 모드 전력 관리 장치의 상세한 구성을 도시하는 개략도.
다음에 제시되는 실시형태는 본 발명이 속하는 당업자가 실시형태를 실시하고 실시형태를 실시하는 최상의 모드를 예시하는데 필요한 정보를 나타낸다. 첨부된 도면에 비추어 다음의 상세한 설명을 읽을 때, 당업자는 본 개시내용의 개념을 이해하고 본 명세서에서 특별히 다루지 않은 이러한 개념의 적용을 인식할 것이다. 이러한 개념 및 적용은 본 개시내용 및 첨부된 청구범위의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있을지라도, 이러한 요소는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어는 오직 한 요소를 다른 요소와 구별하는데만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 제1 요소는 제2 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 요소 또한 제1 요소로 명명될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열 항목 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있거나 또는 "상에서" 연장되는 것으로서 언급될 때, 이러한 것은 다른 요소 상에 바로 있거나 또는 다른 요소 상에서 바로 연장되거나 또는 중간 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 상에 "바로" 있거나 또는 "상에서 바로" 연장되는 것으로서 언급될 때, 개재 요소는 존재하지 않는다. 마찬가지로, 층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소의 "위에" 있거나 또는 "위에서" 연장되는 것으로 언급될 때, 이러한 것은 다른 요소가 바로 위에 있거나 또는 바로 위에서 연장될 수 있거나 또는 개재 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "바로 위에" 있거나 "바로 위에서" 연장되는 것으로서 언급될 때, 개재 요소가 존재하지 않는다. 또한, 요소가 다른 요소에 "연결된" 또는 "결합된" 것으로서 언급될 때, 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있거나 또는 개재 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접 연결된" 또는 "직접 결합된" 것으로서 언급될 때, 개재 요소가 존재하지 않는다.
"아래" 또는 "위" 또는 "상부" 또는 "하부" 또는 "수평" 또는 "수직"과 같은 상대적인 용어는 도면에 도시된 바와 같은 한 요소, 층 또는 영역과 다른 요소, 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이들 용어 및 위에서 논의된 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시형태를 설명하는 목적을 위한 것으로, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태 표현은 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하다" 및/또는 "구비하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 본 개시내용이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 사용된 용어는 본 명세서 및 관련 기술 분야의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하고 본 명세서에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상화되거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 추가로 이해해야 한다.
본 개시내용의 실시형태는 다중 모드 전력 관리 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 실시형태에서, 다중 모드 전력 관리 장치는 광범위한 변조 대역폭(예를 들어, 80㎑ 내지 200㎒ 초과)에 걸쳐서 상이한 전력 관리 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 관리 집적회로(PMIC) 및 포락선 추적(ET) 집적회로(ETIC)를 포함하고, 이러한 것들은 별도의 다이에서 구현된다. PMIC는 저주파 전류 및 저주파 전압을 생성하도록 구성된다. ETIC는 한 쌍의 ET 전압을 생성하도록 구성된다. 전력 관리 모드에 의존하여, 다중 모드 전력 관리 장치는 전력 증폭기 회로의 상이한 스테이지(예를 들어, 드라이버 스테이지 및 출력 스테이지)에 ET 전압 및 저주파 전압 중 하나 이상을 선택적으로 출력할 수 있으며, 그러므로, 광범위한 변조 대역폭에 걸쳐서 전력 증폭기 회로의 최적의 효율성 및 선형성을 유지하는 것을 돕는다.
도 1은 본 개시내용의 실시형태에 따라서 구성된 예시적인 다중 모드 전력 관리 장치(10)의 개략도이다. 다중 모드 전력 관리 장치(10)는 별개의 다이에 제공되는 PMIC(12) 및 ETIC(14)를 포함한다. 다중 모드 전력 관리 장치(10)는 무선 주파수(RF) 신호(18)를 증폭시키도록 구성된 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)를 포함하거나 또는 이에 결합될 수 있다. 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)는 드라이버 스테이지(20) 및 출력 스테이지(22)를 포함할 수 있다. 비제한적인 예에서, 드라이버 스테이지(20)는 전력 증폭기(24)를 포함하고, 출력 스테이지(22)는 하나 이상의 전력 증폭기(26)를 포함한다.
본 명세서에서 논의된 예에서, 다중 모드 전력 관리 장치(10)는 RF 신호(18)의 변조 대역폭에 의존하여 상이한 전력 관리 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예에서, 다중 모드 전력 관리는 장치(10)는 변조 대역폭이 160㎒보다 클 때(> 160㎒) 제1 전력 관리 모드에서 동작하거나, 변조 대역폭이 1㎒ 내지 160㎒일 때(> 1㎒ 및 ≤ 160㎒) 제2 전력 관리 모드에서 동작하거나, 변조 대역폭이 120㎑ 내지 1㎒일 때(> 120㎑ 및 ≤ 1㎒) 제3 전력 관리 모드에서 동작하거나, 변조 대역폭이 80㎑ 내지 120㎑일 때(> 80㎑ 및 ≤ 120㎑) 제4 전력 관리 모드에서 동작하거나, 또는 변조 대역폭이 80㎑ 이하일 때(≤ 80㎑) 제5 전력 관리 모드에서 동작한다. 그러므로, RF 신호(18)의 변조 대역폭에 기초하여 상이한 전력 관리 모드에서 동작하는 것에 의해, 다중 모드 전력 관리 장치(10)는 광범위한 변조 대역폭에 걸쳐서 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)의 최적의 효율성 및 선형성을 유지할 수 있다.
PMIC(12)는 저주파 전압(VDC)(예를 들어, 정전압 또는 변조된 정전압) 및 저주파 전류(IDC)(예를 들어, 직류 또는 변조된 직류)를 생성하도록 구성된다. ETIC(14)는 제1 ET 전압(VCCA)을 생성하도록 구성된 제1 전압 회로(28A), 및 제2 ET 전압(VCCB)을 생성하도록 구성된 제2 전압 회로(28B)를 포함한다. ETIC(14)는 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)의 출력 스테이지(22) 및 드라이버 스테이지(20)에 각각 결합될 수 있는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)를 포함한다. 제1 노드(30A)는 제1 전압 회로(28A) 및 PMIC(12)에 결합된다. 제2 노드(30B)는 다기능 회로(32)("LDO/SW"로서 표시됨)를 통해 제2 전압 회로(28B) 및 제1 노드(30A)에 결합된다. 비제한적인 예에서, 다기능 회로(32)는 로우 드롭아웃(low dropout, LDO) 및 스위치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
ETIC(14)는 예로서 임의의 유형의 마이크로 제어기 또는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)일 수 있는 제어 회로(34)를 포함한다. 제어 회로(34)의 기능은 다중 모드 전력 관리 장치(10)의 기능 및 동작에 영향을 미치지 않으면서 다중 제어 회로 및/또는 제어기 사이에서 공유될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제어 회로(34)는 제1 전압 회로(28A), 제2 전압 회로(28B), 및 다기능 회로(32)에 결합된다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 상이한 전력 관리 모드에서 저주파 전압(VDC), 제1 ET 전압(VCCA), 및 제2 ET 전압(VCCB) 중 하나 이상을 출력하게 하도록 제1 전압 회로(28A), 제2 전압 회로(28B), 및 다기능 회로(32)를 개별적으로 또는 집합적으로 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 상이한 전력 관리 모드에서 적어도 저주파 전류(IDC)를 출력하게 하도록 제1 전압 회로(28A), 제2 전압 회로(28B), 및 다기능 회로(32)를 또한 개별적으로 또는 집합적으로 제어할 수 있다.
제어 회로(34)는 피드백 신호(36)를 PMIC(12)에 제공할 수 있다. 피드백 신호(36)는 이에 따라 PMIC(12)가 저주파 전류(IDC) 및/또는 저주파 전압(VDC)를 조정하는 것을 가능하게 한다. 제어 회로(34)는 RF 신호(18)를 생성하는 트랜시버 회로(38)에 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 제어 회로(34)는 트랜시버 회로(38)로부터의 표시(40)에 기초하여 RF 신호(18)의 변조 대역폭, 그러므로, 상이한 전력 관리 모드를 결정할 수 있다.
도 2는 상이한 전력 관리 모드에서 도 1의 다중 모드 전력 관리 장치(10)의 상세한 구성을 예시하는 개략도이다. 도 1과 도 2 사이의 공통적인 요소는 공통 요소 부호로 도시되며, 본 명세서에서 다시 설명되지 않을 것이다.
비제한적인 예에서, PMIC(12)는 배터리 전압(VBAT)(예를 들어, 0 x VBAT, 1 x VBAT, 또는 2 x VBAT)에 기초하여 다수의 레벨에서 저주파 전압(VDC)을 생성하도록 구성된 다중 레벨 충전 펌프(multi-level charge pump: MCP)(42)를 포함한다. PMIC(12)는 또한 저주파 전압(VDC)에 기초하여 저주파 전류(IDC)를 유도하도록 구성된 파워 인덕터(44)를 포함한다. PMIC(12)는 예로서 임의의 유형의 마이크로 제어기 또는 마이크로 프로세서일 수 있는 제어기(46)를 더 포함한다. 제어기(46)는 ETIC(14)에 있는 제어 회로(34)로부터 피드백 신호(36)를 수신한다. 따라서, 제어기(46)는 저주파 전압(VDC)을 조정하고, 그러므로 이에 따라 저주파 전류(IDC)를 조정하도록 MCP(42)를 제어할 수 있다.
제1 전압 회로(28A)는 제1 ET 목표 전압(VTGTA) 및 제1 공급 전압(VSUPA)에 기초하여 제1 초기 ET 전압(VAMPA)을 생성하도록 구성된 제1 전압 증폭기(48A)("vAmpA"로서 표시됨)를 포함한다. 이와 관련하여, 제1 초기 ET 전압(VAMPA)은 제1 ET 목표 전압(VTGTA)의 시변 목표 포락선을 추적(예를 들어, 상승 및 하강)하는 시변 전압 포락선에 대응할 수 있다. 제1 공급 전압(VSUPA)은 제1 전압 증폭기(48A)가 제1 초기 ET 전압(VAMPA)의 진폭을 조정하게 하고, 그러므로 제1 ET 전압(VCCA)의 진폭을 조정하게 하도록 조정될 수 있다.
제1 전압 회로(28A)는 또한 제1 전압 증폭기(48A)와 제1 노드(30A) 사이에 결합된 제1 커패시턴스(CA)(예를 들어, 4.7μF)를 가지는 제1 오프셋 커패시터(50A)를 포함한다. 제1 오프셋 커패시터(50A)는 제1 ET 전압(VCCA)을 생성하도록 제1 초기 ET 전압(VAMPA)을 제1 오프셋 전압(VOFFA)(예를 들어, 0.8 V)만큼 상승시키도록 구성된다(VCCA = VAMPA + VOFFA).
제1 전압 회로(28A)는 또한 제1 결합 노드(54A)와 접지(GND) 사이에 결합된 제1 스위치(52A)("SW"로 표시됨)를 포함한다. 제1 전압 회로(28A)는 제1 ET 전압(VCCA)의 피드백을 제1 전압 증폭기(48A)에 제공하도록 구성된 제1 피드백 루프(56A)를 더 포함한다.
제2 전압 회로(28B)는 제2 ET 목표 전압(VTGTB) 및 제2 공급 전압(VSUPB)에 기초하여 제2 초기 ET 전압(VAMPB)을 생성하도록 구성된 제2 전압 증폭기(48B)("vAmpB"로 표시됨)를 포함한다. 이와 관련하여, 제2 초기 ET 전압(VAMPB)은 제2 ET 목표 전압(VTGTB)의 시변 목표 포락선을 추적(예를 들어, 상승 및 하강)하는 시변 전압 포락선에 대응할 수 있다. 제2 공급 전압(VSUPB)은 제2 전압 증폭기(48B)가 제2 초기 ET 전압(VAMPB)의 진폭을 조정하게 하고, 그러므로 제2 ET 전압(VCCB)의 진폭을 조정하게 하도록 조정될 수 있다.
제2 전압 회로(28B)는 또한 제2 전압 증폭기(48B)와 제2 노드(30B) 사이에 결합된 제2 커패시턴스(CB)(예를 들어, 10 내지 100 nF)를 가지는 제2 오프셋 커패시터(50B)를 포함한다. 제2 오프셋 커패시터(50B)는 제2 ET 전압(VCCB)을 생성하도록 제2 초기 ET 전압(VAMPB)을 제2 오프셋 전압(VOFFB)(예를 들어, 0.8 V)만큼 상승시키도록 구성된다(VCCB = VAMPB + VOFFB).
제2 전압 회로(28B)는 또한 제2 결합 노드(54B)와 GND 사이에 결합된 제2 스위치(52B)("SW"로 표시됨)를 포함한다. 제2 전압 회로(28B)는 제2 ET 전압(VCCB)의 피드백을 제2 전압 증폭기(48B)에 제공하도록 구성된 제2 피드백 루프(56B)를 더 포함한다.
ETIC(14)는 제1 공급 전압(VSUPA) 및 제2 공급 전압(VSUPB)을 생성하도록 구성된 공급 전압 회로(58)를 포함한다. 비제한적인 예에서, 공급 전압 회로(58)는 제1 전압 증폭기(48A) 및 제2 전압 증폭기(48B)의 효율성 및 선형성을 유지하는 것을 돕기 위해 다수의 레벨에서 각각의 제1 공급 전압(VSUPA) 및 제2 공급 전압(VSUPB)을 생성할 수 있다.
ETIC(14)는 제1 전압 이퀄라이저 회로(60A)("VRF"로 표시됨) 및 제2 전압 이퀄라이저 회로(60B)("VRF"로 표시됨)를 포함할 수 있다. 제1 전압 이퀄라이저 회로(60A)는 공통 ET 목표 전압(VTGT)에 기초하여 제1 ET 목표 전압(VTGTA)을 생성하도록 구성된다. 제2 전압 이퀄라이저 회로는 공통 ET 목표 전압(VTGT)에 기초하여 제2 ET 목표 전압(VTGTB)을 생성하도록 구성된다. 공통 ET 목표 전압(VTGT)은 RF 신호(18)의 시변 신호 포락선을 추적(상승 및 하강)하는 시변 전압 포락선을 가지도록 생성된다.
한 실시형태에서, 제1 전력 관리 모드에서, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A)가 제1 ET 전압(VCCA) 및 저주파 전류(IDC)를 출력하게 하도록 구성된다. 제어 회로(34)는 또한 제2 노드(30B)가 제2 ET 전압(VCCB) 및 저주파 전류(IDC)에 비례하는 조정된 저주파 전류(I'DC)를 출력하게 하도록 구성된다. 이와 관련하여, 드라이버 스테이지(20)는 제2 ET 전압(VCCB) 및 조정된 저주파 전류(I'DC)를 수신하는 반면에, 출력 스테이지(22)는 제1 ET 전압(VCCA) 및 저주파 전류(IDC)를 수신한다.
특히, RF 신호(18)는 RF 신호(18)가 출력 스테이지(22)에 도달할 때 드라이버 스테이지(20)에서의 전력 증폭기(24)에 의해 증폭되었다. 이와 같이, RF 신호(18)는 드라이버 스테이지(20)에서보다 출력 스테이지(22)에서 더 높은 진폭에 대응할 것이다. 이와 같이, 제1 ET 전압(VCCA)은 RF 신호(18)가 (예를 들어, 진폭 클리핑(amplitude clipping)으로 인해) 출력 스테이지(22)에서 파괴되는 것을 방지하도록 제2 ET 전압(VCCB) 이상(VCCA ≥ VCCB)일 필요가 있다.
보다 구체적으로, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 각각 제1 ET 전압(VCCA) 및 제2 ET 전압(VCCB)을 출력하게 하도록 제1 전압 증폭기(48A) 및 제2 전압 증폭기(48B)를 활성화한다. 제어 회로(34)는 조정된 저주파 전류(I'DC)를 생성하기 위해 다기능 회로(32)에 있는 LDO 레귤레이터를 제어한다. 제어 회로(34)는 또한 조정된 저주파 전류(I'DC)를 제2 노드(30B)에 제공하기 위해 다기능 회로(32)에 있는 스위치를 폐쇄한다. 제어 회로(34)는 제1 스위치(52A) 및 제2 스위치(52B)를 더 개방하여, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 저주파 전류(IDC) 및 조정된 저주파 전류(I'DC)를 각각 출력하게 한다.
제어 회로(34)는 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차(예를 들어, VCCA와 VAMPA 사이의 차이)를 결정할 수 있다. 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차는 제1 노드(30A)에서 저주파 전류(IDC)의 잉여 또는 부족의 표시로서 작용할 수 있다. 따라서, 제어 회로(34)는 전압차에 기초하여 피드백 신호(36)를 생성한다. 따라서, PMIC(12)에 있는 제어기(46)는 피드백 신호(36)에 기초하여 MCP(42)를 제어하여, 저주파 전압(VDC) 및 저주파 전류(IDC)가 감소 또는 증가하게 할 수 있다.
제어 회로(34)는 제2 오프셋 커패시터(50B)에 걸친 전압차(예를 들어, VCCB와 VAMPB 사이의 차이)를 결정할 수 있다. 제2 오프셋 커패시터(50B)에 걸친 전압차는 제2 노드(30B)에서 조정된 저주파 전류(I'DC)의 잉여 또는 부족의 표시로서 작용할 수 있다. 따라서, 제어 회로(34)는 조정된 저주파 전류(I'DC)를 감소 또는 증가시키도록 다기능 회로(32)에 있는 LDO 레귤레이터를 제어할 수 있다.
특히, RF 신호(18)가 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)의 드라이버 스테이지(20) 및 출력 스테이지(22)를 통해 진행할 때, RF 신호(18)는 드라이버 스테이지(20)와 출력 스테이지(22) 사이에서 시간 지연을 경험할 수 있다. 그 결과, RF 신호(18)는 드라이버 스테이지(20)와 출력 스테이지(22) 사이에서 순간적인 진폭 변화를 경험할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 전압 이퀄라이저 회로(60A) 및 제2 전압 이퀄라이저 회로(60B)는 다중 스테이지 전력 증폭기 회로(16)의 드라이버 스테이지(20)와 출력 스테이지(22) 사이의 결정된 시간 지연만큼 제2 ET 목표 전압(VTGTB)으로부터 제1 ET 목표 전압(VTGTA)을 지연시키도록 구성될 수 있다. 그 결과, 제2 ET 전압(VCCB)은 결정된 시간 지연만큼 제1 ET 전압(VCCA)으로부터 지연되고, 그러므로 드라이버 스테이지(20)와 출력 스테이지(22) 사이의 시간 지연을 수용하는 것을 도울 것이다.
다른 실시형태에서, 제2 전력 관리 모드에서, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 제1 ET 전압(VCCA) 및 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 제어 회로(34)는 제1 전압 증폭기(48A)를 활성화하고 제2 전압 증폭기(48B)를 비활성화하여, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 제1 ET 전압(VCCA)을 각각 출력하게 한다. 제어 회로(34)는 또한 LDO 레귤레이터를 디스에이블하고 다기능 회로(32)에 있는 스위치를 폐쇄하여, 제2 노드(30B)를 제1 노드(30A)에 결합하여 저주파 전류(IDC)를 수신한다. 제어 회로(34)는 제1 스위치(52A) 및 제2 스위치(52B)를 더 개방하여, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 한다. 제어 회로(34)는 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차에 기초하여 피드백 신호(36)를 생성하도록 더 구성된다.
다른 실시형태에서, 제3 전력 관리 모드에서, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 제2 ET 전압(VCCB) 및 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 제어 회로(34)는 제1 전압 증폭기(48A)를 비활성화하고 제2 전압 증폭기(48B)를 활성화하여, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 제2 ET 전압(VCCB)을 각각 출력하게 한다. 제어 회로(34)는 또한 LDO 레귤레이터를 디스에이블하고 다기능 회로(32)에 있는 스위치를 폐쇄하여, 제2 노드(30B)를 제1 노드(30A)에 결합하여 저주파 전류(IDC)를 수신한다. 제어 회로(34)는 제1 스위치(52A) 및 제2 스위치(52B)를 더 개방하여, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 한다. 제어 회로(34)는 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차에 기초하여 피드백 신호(36)를 생성하도록 더 구성된다.
다른 실시형태에서, 제4 전력 관리 모드에서, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 저주파 전압(VDC) 및 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 제어 회로(34)는 제1 전압 증폭기(48A) 및 제2 전압 증폭기(48B)를 비활성화한다. 그 결과, 제1 ET 전압(VCCA) 및 제2 ET 전압(VCCB) 중 어느 것도 생성되지 않을 것이다. 제어 회로(34)는 또한 LDO 레귤레이터를 디스에이블하고 다기능 회로(32)에 있는 스위치를 폐쇄하여, 제2 노드(30B)를 제1 노드(30A)에 결합하여 저주파 전류(IDC)를 수신한다. 제어 회로(34)는 제1 스위치(52A)를 더 폐쇄하고 제2 스위치(52B)를 개방하여서, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)에서의 저주파 전압(VDC)은 RF 신호(18)의 평균 전력을 추적하기 위해 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸쳐서 변조된다. 이와 관련하여, 저주파 전압(VDC)은 평균 전력 추적(APT, Average Power Tracking) 전압으로서 지칭될 수 있다. 제어 회로(34)는 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차에 기초하여 피드백 신호(36)를 생성하도록 더 구성되고, PMIC(12)는 이에 따라 저주파 전류(IDC)를 변조할 수 있다. 그 결과, 드라이버 스테이지(20) 및 출력 스테이지(22)는 모두 저주파 전압(VDC) 및 저주파 전류(IDC)에 기초하여 동작할 것이다.
다른 실시형태에서, 제5 전력 관리 모드에서, 제어 회로(34)는 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)가 저주파 전압(VDC) 및 저주파 전류(IDC)를 각각 출력하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 제어 회로(34)는 제1 전압 증폭기(48A) 및 제2 전압 증폭기(48B)를 비활성화한다. 그 결과, 제1 ET 전압(VCCA) 및 제2 ET 전압(VCCB) 중 어느 것도 생성되지 않을 것이다. 제어 회로(34)는 또한 LDO 레귤레이터를 디스에이블하고 다기능 회로(32)의 스위치를 폐쇄하여, 제2 노드(30B)를 제1 노드(30A)에 결합하여 저주파 전류(IDC)를 수신한다. 제어 회로(34)는 제1 스위치(52A)를 더 개방하고 제2 스위치(52B)를 폐쇄하여서, 제1 노드(30A) 및 제2 노드(30B)에서의 저주파 전압(VDC)은 RF 신호(18)의 평균 전력을 추적하기 위해 제2 오프셋 커패시터(50B)에 걸쳐서 변조된다. 이와 관련하여, 저주파 전압(VDC)도 또한 APT 전압이다. 제어 회로(34)는 제1 오프셋 커패시터(50A)에 걸친 전압차에 기초하여 피드백 신호(36)를 생성하도록 더 구성되고, PMIC(12)는 이에 따라 저주파 전류(IDC)를 변조할 수 있다. 그 결과, 드라이버 스테이지(20) 및 출력 스테이지(22)는 모두 저주파 전압(VDC) 및 저주파 전류(IDC)에 기초하여 동작할 것이다.
당업자는 본 개시내용의 바람직한 실시형태에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 모든 개선 및 수정은 본 명세서에서 개시된 개념 및 다음의 청구범위 내에서 고려된다.

Claims (20)

  1. 다중 모드 전력 관리 장치로서,
    저주파 전류 및 저주파 전압을 생성하도록 구성된 전력 관리 집적회로(PMIC); 및
    포락선 추적(envelope tracking: ET) 집적회로(ETIC)
    를 포함하되, 상기 ETIC는,
    상기 PMIC에 결합된 제1 노드;
    다기능 회로를 통해 상기 제1 노드에 결합된 제2 노드;
    제1 ET 목표 전압에 기초하여 제1 ET 전압을 생성하도록 구성된 제1 전압 회로;
    제2 ET 목표 전압에 기초하여 제2 ET 전압을 생성하도록 구성된 제2 전압 회로; 및
    제어 회로
    를 포함하고, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제1 ET 전압, 상기 제2 ET 전압, 및 상기 저주파 전압 중 하나 이상을 출력하게 하도록; 그리고
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 적어도 상기 저주파 전류를 출력하게 하도록
    구성된, 다중 모드 전력 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 노드가 상기 제1 ET 전압 및 상기 저주파 전류를 출력하게 하도록; 그리고
    상기 제2 노드가 상기 제1 ET 전압 이하의 상기 제2 ET 전압, 및 상기 저주파 전류에 비례하는 조정된 저주파 전류를 출력하게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제3 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제1 ET 전압 및 상기 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 제2 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제2 ET 전압 및 상기 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제4 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 저주파 전압 및 상기 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 무선 주파수(RF) 신호를 증폭시키도록 구성된 다중 스테이지 전력 증폭기 회로를 더 포함하되, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기 회로는,
    상기 제2 노드에 결합된 드라이버 스테이지; 및
    상기 제1 노드에 결합된 출력 스테이지
    를 포함하는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 PMIC는,
    배터리 전압에 기초하여 상기 저주파 전압을 생성하도록 구성된 다중 레벨 충전 펌프(multi-level charge pump: MCP);
    상기 저주파 전압에 기초하여 상기 저주파 전류를 유도하도록 구성된 파워 인덕터; 및
    피드백 신호에 기초하여 상기 저주파 전압 및 상기 저주파 전류를 조정하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전압 회로는,
    상기 제1 ET 목표 전압에 기초하여 제1 결합 노드에서 제1 초기 ET 전압을 생성하도록 구성된 제1 전압 증폭기;
    제1 커패시턴스를 가지며 상기 제1 결합 노드와 상기 제1 노드 사이에 결합되는 제1 오프셋 커패시터로서, 상기 제1 ET 전압을 생성하도록 제1 오프셋 전압만큼 상기 제1 초기 ET 전압을 상승시키도록 구성된, 상기 제1 오프셋 커패시터; 및
    상기 제1 결합 노드와 접지 사이에 결합된 제1 스위치
    를 포함하고;
    상기 제2 전압 회로는,
    상기 제2 ET 목표 전압에 기초하여 제2 결합 노드에서 제2 초기 ET 전압을 생성하도록 구성된 제2 전압 증폭기;
    상기 제1 커패시턴스보다 작은 제2 커패시턴스를 가지며 상기 제2 결합 노드와 상기 제2 노드 사이에 결합되는 제2 오프셋 커패시터로서, 상기 제2 ET 전압을 생성하도록 제2 오프셋 전압만큼 상기 제2 초기 ET 전압을 상승시키도록 구성된, 상기 제2 오프셋 커패시터; 및
    상기 제2 결합 노드와 접지 사이에 결합된 제2 스위치
    를 포함하고;
    상기 제어 회로는 상기 제1 전압 증폭기, 상기 제2 전압 증폭기, 상기 다기능 회로, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 및 상기 제어기에 결합되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 ETIC는,
    상기 제1 전압 증폭기 및 상기 제2 전압 증폭기 중 하나 이상을 위한 다중 레벨 공급 전압을 생성하도록 구성된 공급 전압 회로;
    공통 ET 목표 전압에 기초하여 상기 제1 ET 목표 전압을 생성하도록 구성된 제1 전압 이퀄라이저 회로; 및
    상기 공통 ET 목표 전압에 기초하여 상기 제2 ET 목표 전압을 생성하도록 구성된 제2 전압 이퀄라이저 회로
    를 더 포함하는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 제1 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압 증폭기 및 상기 제2 전압 증폭기를 활성화하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제1 ET 전압 및 상기 제2 ET 전압을 각각 출력하게 하도록;
    상기 저주파 전류에 비례하는 조정된 저주파 전류를 생성하기 위해 상기 다기능 회로를 제어하도록; 그리고
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 개방하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 저주파 전류 및 상기 조정된 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하도록; 그리고
    상기 제2 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 다기능 회로를 제어하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 ET 목표 전압은 상기 다중 스테이지 전력 증폭기 회로의 상기 드라이버 스테이지와 상기 출력 스테이지 사이의 결정된 시간 지연에 기초하여 상기 제2 ET 목표 전압으로부터 지연되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  13. 제8항에 있어서, 제2 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압 증폭기를 활성화하고 상기 제2 전압 증폭기를 비활성화하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제1 ET 전압을 각각 출력하게 하도록;
    상기 저주파 전류를 수신하기 위해 상기 제2 노드를 상기 제1 노드에 결합하도록 상기 다기능 회로를 제어하도록; 그리고
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 개방하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  15. 제8항에 있어서, 제2 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압 증폭기를 비활성화하고 제2 전압 증폭기를 활성화하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 제2 ET 전압을 각각 출력하게 하도록;
    상기 저주파 전류를 수신하기 위해 상기 제2 노드를 상기 제1 노드에 결합하도록 상기 다기능 회로를 제어하도록; 그리고
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 개방하여, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 저주파 전류를 각각 출력하게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  17. 제8항에 있어서, 제2 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압 증폭기 및 상기 제2 전압 증폭기를 비활성화하게 하도록;
    상기 저주파 전류를 수신하기 위해 상기 제2 노드를 상기 제1 노드에 결합하도록 상기 다기능 회로를 제어하게 하도록; 그리고
    상기 제1 스위치를 폐쇄하고 상기 제2 스위치를 개방하여, 상기 저주파 전압이 상기 제1 오프셋 커패시터에 걸쳐서 변조되게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  19. 제8항에 있어서, 제2 전력 관리 모드에서, 상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압 증폭기 및 상기 제2 전압 증폭기를 비활성화하게 하도록;
    상기 저주파 전류를 수신하기 위해 상기 제2 노드를 상기 제1 노드에 결합하도록 상기 다기능 회로를 제어하게 하도록; 그리고
    상기 제1 스위치를 개방하고 상기 제2 스위치를 폐쇄하여, 상기 저주파 전압이 상기 제2 오프셋 커패시터에 걸쳐서 변조되게 하도록
    더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 오프셋 커패시터에 걸친 전압차에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하도록 더 구성되는, 다중 모드 전력 관리 장치.
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