KR20220113709A - 적응형 다중-모드 충전 - Google Patents

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KR20220113709A
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청 쿤
샤오린 가오
상화 정
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Abstract

적응형 다중-모드 충전을 위한 장치가 개시된다. 예시적인 양상에서, 장치는 제1 노드 및 제2 노드를 갖는 적어도 하나의 충전기를 포함한다. 적어도 하나의 충전기는 제1 노드에서 입력 전압을 수용하도록 구성된다. 적어도 하나의 충전기는 또한 선택적으로, 입력 전압 초과이거나 또는 미만인 제1 출력 전압을 제2 노드에서 생성하기 위해 제1 모드로 동작하도록, 또는 입력 전압과 실질적으로 동일한 제2 출력 전압을 제2 노드에서 생성하기 위해 제2 모드로 동작하도록 구성된다.

Description

적응형 다중-모드 충전
[0001] 본 개시내용은 일반적으로 배터리 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 모드들로 동작할 수 있는 충전기에 관한 것이다.
[0002] 배터리들은 모바일 폰(mobile phone)들, 랩탑(laptop)들, 장난감들, 전동 툴(power tool)들, 의료 디바이스 임플란트(medical device implant)들, 전자 차량들, 및 위성들을 포함하는 광범위한 전자 디바이스들에 의해 사용되는 신뢰성 있는 휴대 가능한 에너지원들이다. 그러나, 배터리는 전자 디바이스의 모바일 동작 동안 소모되는 일정량의 전하를 저장한다. 교체품의 구입을 요구하는 대신에, 많은 배터리들이 다른 전원을 통해 재충전 가능하다. 따라서, 동일한 배터리는 다수 회 사용될 수 있다.
[0003] 전자 디바이스는 배터리를 재충전시키기 위한 충전기를 포함할 수 있다. 충전기는 배터리를 충전시키기에 적절한 특정 전압 또는 전류를 제공하도록 설계된다. 따라서, 충전기는 예컨대, 벽면 콘센트(wall socket)에 플러깅(plug)된 어댑터와 배터리 사이의 전력의 전송을 가능하게 한다. 디바이스 내에 충전기를 포함함으로써, 사용자가 이동할 때 사용자가 낮 동안 배터리를 재충전시키는 것이 더 용이하다. 불행하게도, 상이한 충전 시나리오들을 핸들링할 수 있는 충전기를 전자 디바이스에 통합하는 것은 어렵다.
[0004] 적응형 다중-모드 충전을 구현하는 장치들 및 기법들이 개시된다. 특히, 예시적인 단일 충전기는 전하 펌프(예컨대, 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프)로서, 직접적 충전기(예컨대, 패스-스루(pass-through) 충전기 또는 바이패스 충전기)로서, 또는 상이한 변환 비를 갖는 다른 타입의 충전기로서 선택적으로 동작할 수 있다. 충전기는 또한, 순방향 충전 또는 역방향 충전을 선택적으로 제공할 수 있다. 상이한 모드들로 동작하기 위한 능력으로, 충전기는 유선 및 무선 충전 모두를 지원할 수 있다. 충전기는 또한, 단일-셀 또는 다중-셀 배터리들을 충전시키는 데 사용될 수 있다.
[0005] 일부 상황들에서, 다중-모드 충전기는 상이한 동작 온도들 및 부하들에 대한 효율을 최적화하기 위해 상이한 모드들 사이에서 동적으로 스위칭한다. 충전기는 또한, 상이한 타입들의 어댑터들을 지원하도록 구현될 수 있다. 예시적인 다중-모드 충전기의 사용은 장치 내에 추가 충전기들을 구현할 필요성을 제거하며, 이는 장치의 비용을 감소시키고, 공간을 보존할 수 있다. 게다가, 충전기의 상이한 모드들에 대해 임의의 보호 기능들 또는 피처들이 액티브(active)할 수 있다. 일부 장치들은 다중-페이즈(phase) 충전 또는 다중-셀 배터리 충전을 지원하기 위한 다수의 다중-모드 충전기들을 포함할 수 있다.
[0006] 일 예시적인 양상에서, 장치가 개시된다. 장치는 제1 노드 및 제2 노드를 갖는 적어도 하나의 충전기를 포함한다. 적어도 하나의 충전기는 제1 노드에서 입력 전압을 수용하도록 구성된다. 적어도 하나의 충전기는 또한 선택적으로, 입력 전압 초과이거나 또는 미만인 제1 출력 전압을 제2 노드에서 생성하기 위해 제1 모드로 동작하도록, 또는 입력 전압과 실질적으로 동일한 제2 출력 전압을 제2 노드에서 생성하기 위해 제2 모드로 동작하도록 구성된다.
[0007] 일 예시적인 양상에서, 장치가 개시된다. 장치는 입력 전압을 제공하기 위한 공급 수단 및 출력 전압을 수용하기 위한 부하 수단을 포함한다. 장치는 또한, 선택적으로 제1 모드에 따른 출력 전압으로서 제1 전압을 제공하거나 또는 제2 모드에 따른 출력 전압으로서 제2 전압을 제공함으로써, 공급 수단으로부터 부하 수단으로 전력을 전송하기 위한 충전 수단을 포함한다. 제1 전압은 입력 전압 초과이거나 또는 미만이고, 제2 전압은 입력 전압과 실질적으로 동일하다.
[0008] 예시적인 양상에서, 적응형 다중-모드 충전을 위한 방법이 개시된다. 방법은 제1 시간 인터벌 동안 충전기를 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 포함한다. 제1 시간 인터벌 동안 충전기를 동작시키는 것은 충전기의 제1 노드에서 제1 입력 전압을 수용하는 것 및 제1 입력 전압에 기초하여 충전기의 제2 노드에서 제1 출력 전압을 생성하는 것을 포함한다. 제1 출력 전압은, 충전기가 각각, 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하는 것에 기초하여 입력 전압 미만이거나 또는 초과이다. 방법은 또한, 제2 시간 인터벌 동안 충전기를 직접적 충전기로서 동작시키는 단계를 포함한다. 제2 시간 인터벌 동안 충전기를 동작시키는 것은 충전기의 제1 노드에서 제2 입력 전압을 수용하는 것 및 제2 입력 전압에 기초하여 충전기의 제2 노드에서 제2 출력 전압을 생성하는 것을 포함한다. 제2 출력 전압은 충전기가 직접적 충전기로서 동작하는 것에 기초하여 제2 입력 전압과 실질적으로 동일하다.
[0009] 일 예시적인 양상에서, 장치가 개시된다. 장치는 적어도 하나의 전력 공급 회로, 적어도 하나의 부하, 적어도 하나의 배터리, 적어도 하나의 전력 공급 회로 및 적어도 하나의 부하에 커플링된 스위칭 회로, 및 적어도 하나의 충전기를 포함한다. 적어도 하나의 충전기는 스위칭 회로에 커플링된 제1 노드 및 적어도 하나의 배터리에 커플링된 제2 노드를 포함한다. 적어도 하나의 충전기는 선택적으로, 스위칭 회로가 제1 노드에 적어도 하나의 전력 공급 회로를 연결하는 것에 기초하여 적어도 하나의 전력 공급 회로로부터 적어도 하나의 배터리로 전력을 전송하도록, 또는 스위칭 회로가 제1 노드에 적어도 하나의 부하를 연결하는 것에 기초하여 적어도 하나의 배터리로부터 적어도 하나의 부하로 전력을 전송하도록 구성된다.
[0010] 도 1은 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 환경을 예시한다.
[0011] 도 2는 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 전력 전송 회로망을 예시한다.
[0012] 도 3은 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 충전기를 예시한다.
[0013] 도 4a는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기의 예시적인 전압 분배기 순방향 충전 모드를 예시한다.
[0014] 도 4b는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기의 예시적인 직접적 순방향 충전 모드를 예시한다.
[0015] 도 4c는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기의 예시적인 전압 체배기 역방향 충전 모드를 예시한다.
[0016] 도 4d는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기의 예시적인 직접적 역방향 충전 모드를 예시한다.
[0017] 도 5는 적응형 다중-모드 충전을 위한 스위칭 회로 및 충전기의 예시적인 구현들을 예시한다.
[0018] 도 6은 적응형 다중-모드 충전을 위해 병렬로 함께 커플링된 다수의 충전기들을 갖는 예시적인 전력 전송 회로망을 예시한다.
[0019] 도 7은 다중-셀 배터리에 대한 적응형 다중-모드 충전을 제공하기 위해 다수의 충전기들을 갖는 예시적인 전력 전송 회로망을 예시한다.
[0020] 도 8은 적응형 다중-모드 충전을 위한 다른 예시적인 충전기를 예시한다.
[0021] 도 9는 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 보호 회로를 예시한다.
[0022] 도 10은 적응형 다중-모드 충전을 수행하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름 다이어그램이다.
[0023] 전자 디바이스는 배터리를 재충전시키기 위한 충전기를 포함할 수 있다. 충전기는 배터리를 충전시키기에 적절한 특정 전압 또는 전류를 제공하도록 설계된다. 따라서, 충전기는 예컨대, 벽면 콘센트에 플러깅된 어댑터와 배터리 사이의 전력의 전송을 가능하게 한다. 디바이스 내에 충전기를 포함함으로써, 사용자가 이동할 때 사용자가 낮 동안 배터리를 재충전시키는 것이 더 용이하다. 불행하게도, 상이한 충전 시나리오들을 핸들링할 수 있는 충전기를 전자 디바이스에 통합하는 것은 어렵다.
[0024] 상이한 타입들의 충전기들은 상이한 동작 조건들 하에서 수행하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 일부 충전기들은 대(large) 충전 전류를 배터리에 제공하면서 고효율로 동작하고, 다른 충전기들은 소(small) 충전 전류를 배터리에 제공하면서 고효율로 동작한다. 추가적으로, 일부 충전기들은 상이한 타입들의 어댑터들과 함께 사용될 수 있거나 또는 광범위한 입력 전압들을 수용할 수 있다.
[0025] 이러한 상이한 타입들의 충전기들 각각은 특정 동작 조건을 위해 설계된다. 결과적으로, 각각의 개별 충전기 타입은 동작 조건들의 변경들에 동적으로 적응할 수 없다. 이것을 처리하기 위해, 일부 기법들은 전자 디바이스 내에 다수의 충전기들을 구현할 수 있고, 그런 다음 현재 동작 조건에 따라 적절한 충전기를 인에이블링(enable)할 수 있다. 그러나, 다수의 충전기들을 포함하는 것은 전자 디바이스의 사이즈 및 비용을 증가시킬 수 있다.
[0026] 이것을 처리하기 위해, 적응형 다중-모드 충전을 구현하는 장치가 개시된다. 특히, 장치는 전하 펌프(예컨대, 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프)로서, 직접적 충전기(예컨대, 패스-스루 충전기 또는 바이패스 충전기)로서, 또는 상이한 변환 비를 갖는 다른 타입의 충전기로서 선택적으로 동작할 수 있는 다중-모드 충전기를 포함한다. 충전기는 또한, 순방향 충전 또는 역방향 충전을 선택적으로 제공할 수 있다. 상이한 모드들로 동작하기 위한 능력으로, 충전기는 유선 및 무선 충전 모두를 지원할 수 있다. 충전기는 또한, 단일-셀 또는 다중-셀 배터리들을 충전시키는 데 사용될 수 있다.
[0027] 일부 상황들에서, 다중-모드 충전기는 상이한 동작 온도들 및 부하들에 대한 효율을 최적화하기 위해 상이한 모드들 사이에서 동적으로 스위칭한다. 충전기는 또한, 상이한 타입들의 어댑터들을 지원하도록 구현될 수 있다. 충전기의 사용은 장치 내에 추가 충전기들을 구현할 필요성을 제거하며, 이는 장치의 비용을 감소시키고, 공간을 보존할 수 있다. 게다가, 충전기의 상이한 모드들에 대해 임의의 보호 기능들 또는 피처들이 액티브할 수 있다. 일부 장치들은 다중-페이즈 충전 또는 다중-셀 배터리 충전을 지원하기 위한 다수의 다중-모드 충전기들을 포함할 수 있다.
[0028] 도 1은 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 환경(100)을 예시한다. 예시적인 환경(100)에서, 예시적인 컴퓨팅 디바이스(102)는 전원(104)으로부터 전력을 수신하거나 또는 전력을 외부 부하(105)에 제공한다. 전원(104)은 전력 콘센트, 태양열 충전기, 휴대용 충전 스테이션, 무선 충전기, 다른 배터리 등을 포함하는 임의의 타입의 전원을 표현할 수 있다. 외부 부하(105)는 헤드셋 또는 다른 컴퓨팅 디바이스(예컨대, 다른 스마트폰)와 같은 외부 주변기기를 표현할 수 있다. 이 예에서, 컴퓨팅 디바이스(102)는 스마트폰으로 도시된다. 그러나, 컴퓨팅 디바이스(102)는 모뎀, 셀룰러 기지국, 브로드밴드 라우터, 액세스 포인트, 셀룰러 폰, 게이밍 디바이스, 네비게이션 디바이스, 미디어 디바이스, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨터, 서버, NAS(network-attached storage) 디바이스, 스마트 가전 또는 다른 IoT(internet of things) 디바이스, 의료 디바이스, 차량-기반 통신 시스템, 레이더, 라디오 장치 등과 같은 임의의 적합한 컴퓨팅 또는 전자 디바이스로서 구현될 수 있다.
[0029] 예시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(102)는 적어도 하나의 전력 공급 회로(106), 적어도 하나의 부하(108), 및 전력 전송 회로망(110)을 포함할 수 있다. 전력 공급 회로들(106)의 예시적인 타입들은 무선 전력 수신기(112), 전력 어댑터(114), 또는 배터리(116)를 포함한다. 예로서, 전력 어댑터(114)는 USB(universal serial bus) 어댑터를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(102)의 타입에 따라, 배터리(116)는 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 니켈 금속 수소화물 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 납축 배터리 등을 포함할 수 있다. 배터리(116)는 또한, 단일-셀 배터리, 다중-셀 배터리(예컨대, 2-셀 배터리), 또는 다수의 배터리들, 이를테면, 메인 배터리 및 보조 배터리를 포함할 수 있다.
[0030] 일부 경우들에서, 전력 공급 회로(106)는 전력을 컴퓨팅 디바이스(102)에 제공하기 위해 외부 전원(104)과 공동으로 동작한다. 예컨대, 무선 전력 수신기(112)는 다른 디바이스의 무선 전력 송신기를 포함할 수 있는 외부 전원(104)을 사용하여 무선 충전을 제공한다. 다른 예로서, 전력 어댑터(114)는 전력 콘센트를 포함할 수 있는 외부 전원(104)을 사용하여 유선 충전을 제공한다.
[0031] 부하(108)는 컴퓨팅 디바이스(102) 내부에 있다. 부하들의 예시적인 타입들은 전력 어댑터(114), 배터리(116), 또는 무선 전력 송신기(118)를 포함한다. 다른 예시적인 부하들(108)은 고정 부하, 가변 부하, 또는 애플리케이션 프로세서, 무선 트랜시버 내의 증폭기, 또는 디스플레이(도 1에 도시되지 않음)와 같은 컴퓨팅 디바이스(102)의 컴포넌트와 연관된 부하를 포함한다. 일부 경우들에서, 부하(108)는 전력을 외부 부하(105)에 제공한다. 예컨대, 무선 전력 송신기(118)는 다른 디바이스의 무선 전력 수신기를 포함할 수 있는 외부 부하(105)에 대한 무선 충전을 제공한다. 다른 예로서, 전력 어댑터(114)는 다른 디바이스의 배터리를 포함할 수 있는 외부 부하(105)에 유선 충전을 제공한다.
[0032] 컴퓨팅 디바이스(102)의 전력 전송 회로망(110)은 하나 이상의 전력 경로들(120-1 내지 120-N), 적어도 하나의 스위칭 회로(122), 및 적어도 하나의 충전기(124)를 포함한다. 변수 N은 양의 정수를 표현한다. 전력 전송 회로망(110)은 하나 이상의 전원들(예컨대, 외부 전원(104), 또는 전력 공급 회로(106))로부터 하나 이상의 부하들(예컨대, 외부 부하(105) 또는 부하(108))로 전력을 전송할 수 있다. 이 전력은 스위칭 회로(122)에 하나 이상의 전원들 또는 하나 이상의 부하들을 커플링시키는 하나 이상의 전력 경로들(120-1 내지 120-N)을 따라 전송된다.
[0033] 스위칭 회로(122)는 개별 전력 경로들(120-1 내지 120-N)에 대한 격리를 제공할 수 있다. 예컨대, 스위칭 회로(122)는, 누설 전류가 배터리(116)로부터 전력 경로들(120-1 내지 120-N) 중 하나의 전력 경로로 흐르는 것을 방지하기 위해 배터리(116)로부터 전력 경로들(120-1 내지 120-N) 중 하나의 전력 경로를 격리시킬 수 있다. 다수의 전력 경로들(120-1 내지 120-N)을 포함하는 구현들의 경우, 스위칭 회로(122)는, 개별 전력 경로들(120)이 충전기(124)에 연결되는 것을 가능하게 할 수 있고, 전력 경로들(120-1 내지 120-N) 사이에 격리를 제공할 수 있다.
[0034] 충전기(124)는 적응형 다중-모드 충전을 적어도 부분적으로 구현한다. 충전기(124)는 적어도 하나의 플라잉 커패시터(flying capacitor)(126) 및 스위치들(128-1 내지 128-S)을 포함하며, 여기서 S는 양의 정수를 표현한다. 플라잉 커패시터(126) 및 스위치들(128-1 내지 128-S)은 도 3 및 도 8과 관련하여 추가로 설명된다. 충전기(124)는 독립형 집적 회로 상에서 또는 추가 기능들을 구현하는 PMIC(power-management integrated circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
[0035] 충전기(124)는 상이한 모드들로 동작할 수 있으며, 이는 충전기(124)가 전하 펌프(예컨대, 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프) 또는 직접적 충전기로서 동작하는 것을 가능하게 한다. 일부 경우들에서, 충전기(124)의 변환 비는 상이한 모드들에 대해 변동될 수 있다. 예컨대, 전하 펌프는 2:1 변환 비를 제공하는 2-분배(divide-by-two) 전하 펌프, 1:2 변환 비를 제공하는 2-체배(multiply-by-two) 전하 펌프, 또는 1:1 변환 비를 제공하는 직접적 충전기를 구현할 수 있다.
[0036] 일반적으로, 충전기(124)는 N-분배 전하 펌프 또는 N-체배 전하 펌프를 구현할 수 있으며, 여기서 N은 양의 정수(예컨대, 1, 2, 3, 또는 4)를 표현한다. 일부 타입들의 충전기들(124)은 1:3 변환 비, 3:1 변환 비, 2:3 변환 비, 3:2 변환 비, 1:4 변환 비, 4:1 변환 비, 2:4 변환 비, 4:2 변환 비 등과 같은 추가 변환 비들로 동작할 수 있다. 일부 모드들은 충전기(124)가 순방향 충전을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있고, 다른 모드들은 충전기(124)가 역방향 충전을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이 모드들은 아래에서 추가로 설명된다.
[0037] 전력 전송 회로망(110)은 또한 적어도 하나의 모드 제어 회로(130) 및 적어도 하나의 보호 회로(132)를 포함한다. 모드 제어 회로(130)는 소프트웨어 또는 하드웨어 커맨드에 기초하여 상이한 바이어스 전압들을 생성하는 바이어스 전압 생성기(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상이한 스위치 상태들을 설정할 수 있는 이 바이어스 전압들은 충전기(124)의 모드 및 스위칭 회로(122)의 구성을 제어한다. 상이한 바이어스 전압들을 제공함으로써, 모드 제어 회로(130)는 동작 조건들이 변경됨에 따라 충전기(124)의 모드를 동적으로 변경할 수 있다.
[0038] 보호 회로(132)는 입력 저전압 록아웃(under-voltage lock-out), 입력 과전압 록아웃(over-voltage lock-out), 서지(surge) 보호, 입력 전류 제한 조절, 입력 피크 전류 제한, 배터리 과전압, 배터리 과전류, 프로그래밍 가능한 다이 및/또는 스킨(skin) 열 조절, 다이 열 차단, 역방향 전류 보호, 입력 단락 보호, 출력 단락 보호, 입력-대-출력 전압 비 모니터링, 또는 이들의 일부 조합을 포함하는 다양한 보호들을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 보호 회로(132)와 연관된 임계치들은 충전기(124)의 동작 모드에 기초하여 조정될 수 있다. 예컨대, 입력-대-출력 전압 비 모니터링은, 충전기(124)가 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하는지 여부에 기초하여 조정된 예상 전압 비를 가질 수 있다. 예상 전압 비는 또한 충전기(124)가 상이한 변환 비들을 제공하는 상이한 모드들로 동작함에 따라 조정될 수 있다. 일부 보호 회로들(132)은 순방향 충전 및 역방향 충전 모두 동안 보호를 제공하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 보호 회로들(132)은 전력 경로(120)로부터 배터리(116)로 순방향으로 흐르는 전류들 및 배터리(116)로부터 전력 경로(120)로 역방향으로 흐르는 전류들을 감지하도록 설계될 수 있다. 다양한 타입들의 보호 회로들(132)이 도 9와 관련하여 추가로 설명된다.
[0039] 일부 구현들에서, 전력 전송 회로망(110)은 충전기(124)와 병렬로 구현될 수 있는 메인 충전기(도시되지 않음)를 포함한다. 이 경우, 충전기(124)는 슬레이브 충전기로서 동작할 수 있는 반면, 메인 충전기는 마스터 충전기로서 동작할 수 있다. 전력 전송 회로망(110)은 도 2와 관련하여 추가로 설명된다.
[0040] 도 2는 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 전력 전송 회로망(110)을 예시한다. 도시된 구성에서, 전력 전송 회로망(110)은 무선 전력 수신기(112), 전력 어댑터(114), 무선 전력 송신기(118), 및 배터리(116)에 커플링된다. 명시적으로 도시되지 않지만, 전력 전송 회로망(110)은 또한 배터리(116)와 병렬로 커플링된 출력 커패시터를 포함할 수 있다.
[0041] 전력 전송 회로망(110)은 제1 전력 경로(120-1), 제2 전력 경로(120-2), 및 제3 전력 경로(120-3)를 포함한다. 제1 전력 경로(120-1)는 스위칭 회로(122)에 무선 전력 수신기(112)를 커플링시킨다. 제2 전력 경로(120-2)는 스위칭 회로(122)에 전력 어댑터(114)를 커플링시킨다. 제3 전력 경로(120-3)는 스위칭 회로(122)에 무선 전력 송신기(118)를 커플링시킨다.
[0042] 스위칭 회로(122)는 전력 경로들(120-1 내지 120-3)과 충전기(124) 사이에 커플링된다. 스위칭 회로(122)는 제1 스위치(202-1), 제2 스위치(202-2), 및 제3 스위치(202-3)를 포함한다. 제1 스위치(202-1)는 충전기(124)에 무선 전력 수신기(112)를 선택적으로 연결하거나 또는 연결해제한다. 마찬가지로, 제2 스위치(202-2)는 충전기(124)에 전력 어댑터(114)를 선택적으로 연결하거나 또는 연결해제한다. 제3 스위치(202-3)는 충전기(124)에 무선 전력 송신기(118)를 선택적으로 연결하거나 또는 연결해제한다. 충전기(124)는 스위칭 회로(122)와 부하(108-1 및 108-2) 사이에 커플링된다.
[0043] 모드 제어 회로(130)는 스위칭 회로(122) 및 충전기(124)에 커플링된다. 동작 동안, 모드 제어 회로(130)는 스위치들(202-1 내지 202-3)의 상태들을 제어하는 전력 경로 제어 신호(204)를 생성한다. 전력 경로 제어 신호(204)로, 모드 제어 회로(130)는, 충전기(124)와 전력 경로들(120-1 내지 120-3) 중 임의의 전력 경로 사이에서 전력이 전송되는 것을 가능하게 할 수 있다. 모드 제어 회로(130)는 또한 충전기(124)의 모드를 제어하는 모드 제어 신호(206)를 생성한다.
[0044] 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 모드는 특정 변환 비 및 충전 방향과 연관될 수 있다. 순방향 충전(208)을 지원하는 모드는, 전력 경로들(120-1 또는 120-2) 중 하나의 전력 경로로부터 충전기(124)로 전력이 전송되는 것을 가능하게 한다. 역방향 충전(210)을 지원하는 다른 모드는, 충전기(124)로부터 전력 경로들(120-2 또는 120-3) 중 하나의 전력 경로로 전력이 전송되는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 전력은 순방향 충전(208) 동안 무선 전력 수신기(112) 또는 전력 어댑터(114)로부터 배터리(116)로 전송될 수 있다. 대조적으로, 전력은 역방향 충전(210) 동안 배터리(116)로부터 전력 어댑터(114) 또는 무선 전력 송신기(118)로 전송될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 배터리(116)는 순방향 충전(208) 동안 부하(108)로서의 역할을 할 수 있거나 또는 역방향 충전(210) 동안 전력 공급 회로(106)로서의 역할을 할 수 있다. 마찬가지로, 전력 어댑터(114)는 순방향 충전(208) 동안 전력 공급 회로(106)로서의 역할을 할 수 있거나 또는 역방향 충전(210) 동안 부하(108)로서의 역할을 할 수 있다. 전력 경로 제어 신호(204) 및 모드 제어 신호(206) 모두는 다수의 바이어스 전압들을 포함할 수 있으며, 이는 충전기(124)(도 1에 도시됨)의 스위치들(128-1 내지 128-S) 및 스위치들(202-1 내지 202-3)을 구현하는 트랜지스터들의 게이트 전압을 바이어싱한다. 충전기(124)는 도 3과 관련하여 추가로 설명된다.
[0045] 도 3은 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 충전기(124)를 예시한다. 도시된 구성에서, 충전기(124)는 2-분배 전하 펌프 또는 2-체배 전하 펌프로서 구현되며, 이는 각각 2:1 또는 1:2의 변환 비를 제공할 수 있다. 다른 구현들은 3-분배 전하 펌프, 4-분배 전하 펌프, 또는 N-분배 전하 펌프를 포함할 수 있다.
[0046] 충전기(124)는 노드(302), 다른 노드(304), 및 접지 노드(306)를 포함한다. 노드(302)는 스위칭 회로(122)에 커플링된다. 다른 노드(304)는 배터리(116)에 커플링된다. 순방향 충전(208)의 경우, 노드(302)는 입력 노드로서 동작하고, 노드(304)는 출력 노드로서 동작한다. 대안적으로, 역방향 충전(210)의 경우, 노드(304)는 입력 노드로서 동작하고, 노드(302)는 출력 노드로서 동작한다.
[0047] 충전기(124)는 포지티브(positive) 노드(308)(CP(308)) 및 네거티브(negative) 노드(310)(CN(310))에 커플링된 플라잉 커패시터(126)(CFly(126))를 포함한다. 충전기(124)는 또한 4개의 스위치들(128-1 내지 128-4)을 포함한다. 스위치들(128-1 내지 128-4)은 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)들, JFET(junction field-effect transistor)들, BJT(bipolar junction transistor)들, IGBT(insulated gate bipolar transistor)들, 다이오드들 등과 같은 트랜지스터들을 사용하여 구현될 수 있다. 스위치들(128-1 내지 128-4)의 예시적인 구현은 도 5와 관련하여 추가로 설명된다.
[0048] 제1 스위치(128-1)(S1(128-1))는 포지티브 노드(308)와 노드(302) 사이에 커플링된다. 제2 스위치(128-2)(S2(128-2))는 네거티브 노드(310)와 노드(304) 사이에 커플링된다. 제1 스위치(128-1) 및 제2 스위치(128-2)는 함께 동작하여 충전 회로를 형성할 수 있으며, 충전 회로는 플라잉 커패시터(126)를 충전시킨다.
[0049] 제3 스위치(128-3)(S3(128-3))는 접지 노드(306)와 네거티브 노드(310) 사이에 커플링된다. 제4 스위치(128-4)(S4(128-4))는 포지티브 노드(308)와 노드(304) 사이에 커플링된다. 제3 스위치(128-3) 및 제4 스위치(128-4)는 함께 동작하여 방전 회로를 형성할 수 있으며, 방전 회로는 플라잉 커패시터(126)를 방전시킨다. 도 3의 충전기(124)는 도 4a 내지 도 4d와 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이, 순방향 충전(208) 또는 역방향 충전(210)을 지원하기 위해 2-분할 전하 펌프, 2-체배 전하 펌프, 또는 직접적 충전기로서 동작할 수 있다.
[0050] 도 4a는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기(124)의 예시적인 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)를 예시한다. 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1) 동안, 충전기(124)는 순방향 충전(208)을 지원하기 위해 전압 분배기 타입 전하 펌프로서 동작한다. 도시된 구성에서, 스위치들(128-1 내지 128-4)은 액티브하다. 특히, 스위치들(128-1 및 128-2)은 충전 페이즈 신호에 따라 개방 및 폐쇄되는 반면, 스위치들(128-3 및 128-4)은 방전 페이즈 신호에 따라 개방 및 폐쇄된다. 이 모드 동안, 충전기(124)는 2:1의 변환 비를 제공한다. 다시 말해서, 충전기(124)는 노드(302)에서의 입력 전압(402)의 절반인 출력 전압(404)을 노드(304)에서 생성한다. 이 모드에서, 배터리(116)로 흐르는 출력 전류는 노드(302)로 흐르는 입력 전류의 2배이다. 입력 전류에 대한 출력 전류를 증가시킴으로써, 충전기(124)는 배터리(116)를 충전시키는 데 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다.
[0051] 동작 동안, 스위칭 회로(122)는 노드(302)에 무선 전력 수신기(112) 또는 전력 어댑터(114)를 연결할 수 있다. 특히, (도 2의) 스위치(202-1)는 폐쇄될 수 있고, (도 2의) 스위치들(202-2 및 202-3)은 개방되어 노드(302)에 무선 전력 수신기(112)를 연결하고 노드(302)로부터 전력 어댑터(114) 및 무선 전력 송신기(118) 모두를 격리시킬 수 있다. 대안적으로, 스위치들(202-1 및 202-3)은 개방될 수 있고, 스위치(202-2)는 폐쇄되어 노드(302)에 전력 어댑터(114)를 연결하고 노드(302)로부터 무선 전력 수신기(112) 및 무선 전력 송신기(118) 모두를 격리시킬 수 있다.
[0052] 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)는, 대전류를 배터리(116)에 제공하면서 충전기(124)가 고효율로 동작하는 것을 가능하게 한다. 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)는 전력 전송 회로망(110)이 특정 열 또는 전류 임계치 내에서 동작하는 동안 사용될 수 있다. 온도를 관리하기 위해, 충전기(124)는 도 4b에 추가로 설명된 바와 같이, 직접적 순방향 충전 모드(400-2)로 동적으로 스위칭할 수 있다.
[0053] 도 4b는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기(124)의 예시적인 직접적 순방향 충전 모드(400-2)를 예시한다. 직접적 순방향 충전 모드(400-2) 동안, 충전기(124)는 순방향 충전(208)을 지원하기 위해 직접적 충전기로서 동작한다. 도시된 구성에서, 제1 스위치(128-1) 및 제4 스위치(128-4)는 (예컨대, 폐쇄 상태에서) 폐쇄되는 반면, 제2 스위치(128-2) 및 제3 스위치(128-3)는 (예컨대, 개방 상태에서) 개방된다. 이 모드 동안, 충전기(124)는 1:1의 변환 비를 제공한다. 다시 말해서, 충전기(124)는 노드(302)에서의 입력 전압(402)과 실질적으로 동일한(예컨대, 대략 90 % 이내인) 출력 전압(404)을 노드(304)에서 생성한다. 이 모드에서, 배터리(116)로 흐르는 출력 전류는 노드(302)로 흐르는 입력 전류와 실질적으로 동일하다. 동작 동안, 스위칭 회로(122)는 노드(302)에 무선 전력 수신기(112) 또는 전력 어댑터(114)를 연결할 수 있다.
[0054] 직접적 순방향 충전 모드(400-2)는, 소전류를 배터리(116)에 제공하면서 충전기(124)가 고효율로 동작하는 것을 가능하게 한다. 이것은 배터리(116)를 충전시키는 데 걸리는 시간을 증가시킬 수 있지만, 전력 전송 회로망(110) 내의 온도는 감소할 수 있다. 일반적으로, 충전기(124)는 충전 시간들을 감소시키면서 전력 전송 회로망(110)의 온도를 관리하기 위해 도 4a의 직접적 순방향 충전 모드(400-2)와 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1) 사이를 동적으로 스위칭할 수 있다.
[0055] 예컨대, 모드 제어 회로(130)는 전력 공급 회로(106), 부하(108), 또는 전력 전송 회로망(110)과 연관된 온도와 같은, 컴퓨팅 디바이스(102)와 연관된 온도를 모니터링할 수 있다. 모니터링된 온도가 제1 임계치를 초과하는 경우, 모드 제어 회로(130)는, 충전기(124)로 하여금, 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)로부터 직접적 순방향 충전 모드(400-2)로 트랜지션하게 하여, 온도가 감소하는 것을 가능하게 한다. 모니터링된 온도가 제2 임계치 아래로 떨어지는 경우, 모드 제어 회로(130)는, 충전기(124)로 하여금, 직접적 순방향 충전 모드(400-2)를 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)로 트랜지션하게 한다.
[0056] 도 4c는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기(124)의 예시적인 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-3)를 예시한다. 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-3) 동안, 충전기(124)는 역방향 충전(210)을 지원하기 위해 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작한다. 도시된 구성에서, 스위치들(128-1 내지 128-4)은 액티브하다. 특히, 스위치들(128-1 및 128-2)은 충전 페이즈 신호에 따라 개방 및 폐쇄되는 반면, 스위치들(128-3 및 128-4)은 방전 페이즈 신호에 따라 개방 및 폐쇄된다. 이 모드 동안, 충전기(124)는 1:2의 변환 비를 제공한다. 다시 말해서, 충전기(124)는 노드(304)에서의 입력 전압(402)의 2배인 출력 전압(404)을 노드(302)에서 생성한다. 이 모드에서, 스위칭 회로(122)로 흐르는 출력 전류는 배터리(116)로부터 노드(304)로 흐르는 입력 전류의 절반이다.
[0057] 이 모드는, 전력 경로(120-2)의 전력 어댑터(114) 또는 전력 경로(120-3)의 무선 전력 송신기(118)를 사용하여 배터리(116)로부터 외부 부하(105)로 전력이 전송되는 것을 가능하게 한다. 동작 동안, 스위칭 회로(122)는 노드(302)에 전력 어댑터(114) 또는 무선 전력 송신기(118)를 연결할 수 있다. 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-3)는, 충전기(124)가, 추가 컴포넌트들 또는 충전기들에 의존하지 않고 고전력 역방향 무선 또는 유선 충전을 지원하는 것을 가능하게 한다.
[0058] 도 4d는 적응형 다중-모드 충전을 위한 충전기(124)의 예시적인 직접적 역방향 충전 모드(400-4)를 예시한다. 직접적 역방향 충전 모드(400-4) 동안, 충전기(124)는 역방향 충전(210)을 지원하기 위해 직접적 충전기로서 동작한다. 도시된 구성에서, 제1 스위치(128-1) 및 제4 스위치(128-4)는 폐쇄되는 반면, 제2 스위치(128-2) 및 제3 스위치(128-3)는 개방된다. 이 모드 동안, 충전기(124)는 1:1의 변환 비를 제공한다. 다시 말해서, 충전기(124)는 노드(304)에서의 입력 전압(402)과 실질적으로 동일한 출력 전압(404)을 노드(302)에서 생성한다. 이 모드에서, 스위칭 회로(122)로 흐르는 출력 전류는 배터리(116)로부터 노드(304)로 흐르는 입력 전류와 실질적으로 동일하다. 동작 동안, 스위칭 회로(122)는 노드(302)에 전력 경로(120-2)의 전력 어댑터(114) 또는 전력 경로(120-3)의 무선 전력 송신기(118)를 연결할 수 있다. 직접적 역방향 충전 모드(400-4)는, 충전기(124)가, 추가 컴포넌트들 또는 충전기들에 의존하지 않고 저전력 역방향 무선 또는 유선 충전을 지원하는 것을 가능하게 한다.
[0059] 일부 경우들에서, 컴퓨팅 디바이스(102)는 역방향 충전 모드들(400-3 또는 400-4) 중 하나를 가능하게 하기 위해 전력 전송 회로망(110) 또는 모드 제어 회로(130)에 커맨드를 전송할 수 있다. 다른 경우들에서, 전력 전송 회로망(110)(또는 모드 제어 회로(130))은 역방향 충전을 자동으로 활성화할 수 있다. 예로서, 전력 전송 회로망(110)은 입력 전력이 존재하지 않는다는 결정 및 배터리 전압이 역방향 충전에 충분하다는 결정에 대한 응답으로 역방향 충전 모드들(400-3 또는 400-4) 중 하나를 활성화할 수 있다. 역방향 무선 충전의 경우, 전력 전송 회로망(110)은 다른 디바이스의 무선 수신기로부터의 무선 신호의 수신에 대한 응답으로 역방향 충전 모드들(400-3 또는 400-4) 중 하나를 활성화할 수 있다.
[0060] 일반적으로, 충전기(124)는 충전 시간들을 감소시키면서 전력 전송 회로망(110)의 온도를 관리하기 위해 도 4c의 직접적 역방향 충전 모드(400-4)와 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-3) 사이를 동적으로 스위칭할 수 있다. 상이한 모드들(400-1 내지 400-4) 사이를 스위칭하기 위해, 전력 전송 회로망(110)은 큰 초기 전류의 제공을 회피하기 위해 전력 경로들(120-1 내지 120-3) 중 하나의 전력 경로에서 전압을 점진적으로 조정하는 소프트-스타트(soft-start) 프로세스를 구현할 수 있다.
[0061] 도 5는 적응형 다중-모드 충전을 위한 스위칭 회로(122) 및 충전기(124)의 예시적인 구현들을 예시한다. 도시된 구성에서, (도 2의) 스위치들(202-1 및 202-3) 및 (도 3의) 스위치들(128-1 내지 128-4)은 MOSFET들을 사용하여 구현된다. MOSFET들은 공통 게이트 구성으로 되어 있으며, 이는 전력이 다른 단자들에 걸쳐(예컨대, 소스 단자와 드레인 단자에 걸쳐) 어느 방향으로든 전송되는 것을 가능하게 한다. 스위치들(202-1 내지 202-3 및 128-1 내지 128-4)은 또한 소스 및 드레인 단자들 사이에 커플링된 개개의 다이오드들을 포함한다. 모드 제어 회로(130)는 이 MOSFET들의 게이트들에 커플링되고, 개개의 바이어스 전압들을 게이트들에 제공한다. 바이어스 전압들은, 스위치들(202-1 내지 202-3)로 하여금, 충전기(124)에 전력 경로들(120-1 내지 120-3)을 각각 연결하게 한다. 다른 바이어스 전압들은, 스위치들(128-1 내지 128-4)로 하여금, 위에서 설명된 모드들(400-1 내지 400-4) 중 하나의 모드에 따라 개방되거나 또는 폐쇄되게 한다.
[0062] 도 6은 적응형 다중-모드 충전을 위해 다수의 충전기들(124-1 및 124-2)을 갖는 예시적인 전력 전송 회로망(110)을 예시한다. 도시된 구성에서, 충전기들(124-1 및 124-2)은 병렬로 함께 커플링된다. 모드 제어 회로(130)는 제1 모드 제어 신호(206-1)를 충전기(124-1)에 제공하고, 제2 모드 제어 신호(206-2)를 충전기(124-2)에 제공한다. 충전기들(124-1 및 124-2)은 위에서 설명된 모드들(400-1 내지 400-4) 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 일부 경우들에서, 충전기들(124-1 및 124-2)은 듀얼-페이즈 충전을 제공하기 위해 상이한 페이즈들로 동작한다. 다른 구현들은 다중-페이즈 충전을 지원하기 위해 2개 초과의 충전기들(124)을 포함할 수 있다.
[0063] 도 7은 다중-셀 배터리(116)에 대한 적응형 다중-모드 충전을 제공하기 위해 다수의 충전기들(124-1 내지 124-2)을 갖는 예시적인 전력 전송 회로망(110)을 예시한다. 도시된 구성에서, 전력 전송 회로망(110)은 무선 전력 수신기(112) 및/또는 전력 어댑터(114)에 커플링될 수 있는 마스터 충전기(702)를 포함한다.
[0064] 도 7에서, 충전기들(124-1 및 124-2)은 상이한 방향들로 구현된다. 예컨대, 충전기(124-1)의 노드(302)(302-1로 도시됨)는 스위칭 회로(122)에 커플링되고, 충전기(124-1)의 노드(304)(304-1로 도시됨)는 배터리(116)에 커플링된다. 대조적으로, 충전기(124-2)의 노드(302)(302-2로 도시됨)는 배터리(116)에 커플링되고, 충전기(124-2)의 노드(304)(304-2로 도시됨)는 마스터 충전기(702) 및 부하(108)에 커플링된다. 배터리(116)에 커플링된 대향 노드들(304-1 및 302-2)을 가짐으로써, 충전기(124-1)는 순방향 충전(208)을 위한 전압 분배기 타입 전하 펌프로서 동작할 수 있고, 충전기(124-2)는 역방향 충전(210)을 위한 전압 분배기 타입 전하 펌프로서 동작할 수 있다. 추가적으로, 충전기(124-1)는 역방향 충전(210)을 위한 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작할 수 있고, 충전기(124-2)는 순방향 충전(208)을 위한 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작할 수 있다. 충전기(124-2)는 또한 (도 4c 및 도 4d의) 직접적 순방향 충전 모드(400-3) 또는 직접적 역방향 충전 모드(400-4)로 동작할 수 있다.
[0065] 일부 구현들에서, 충전기(124-1)는 충전기(124-2)와 상이한 타입의 전하 펌프를 구현한다. 이것은 충전기들(124-1 및 124-2)이 상이한 변환 비들을 제공하는 것을 가능하게 한다. 도시되지 않지만, 배터리(116)는 직렬로 함께 연결된 2개 이상의 셀들을 포함할 수 있다.
[0066] 동작 동안, 충전기(124-1) 또는 충전기(124-2)를 사용하여 전력 경로들(120-1 및 120-2) 중 하나의 전력 경로와 배터리(116) 사이에서 전력이 전송될 수 있다. 마스터 충전기(702)는, 충전기(124-2)가 상이한 타입들의 전력 어댑터들(114) 또는 상이한 타입들의 무선 전력 수신기들(112)을 지원하는 것을 가능하게 하기 위해 다른 변환 비를 제공할 수 있다. 충전기(124-2)는 또한 배터리(116)로부터, 무선 전력 송신기(118)를 포함할 수 있는 부하(108)로 전력을 전송할 수 있다.
[0067] 도 8은 적응형 다중-모드 충전을 위한 다른 예시적인 충전기(124)를 예시한다. 도시된 구성에서, 충전기(124)는 4:1, 2:1(또는 4:2), 1:4, 1:2(또는 2:4) 또는 1:1의 변환 비를 각각 제공하기 위해 4-분할 전하 펌프, 2-분할 전하 펌프, 4-체배 전하 펌프, 2-체배 전하 펌프, 또는 직접적 충전기로서 동작할 수 있다.
[0068] 충전기(124)는 (도 3의) 노드(302), 노드(304), 및 접지 노드(306)를 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 순방향 충전(208)의 경우, 노드(302)는 입력 노드로서 동작하고, 노드(304)는 출력 노드로서 동작한다. 대안적으로, 역방향 충전(210)의 경우, 노드(304)는 입력 노드로서 동작하고, 노드(302)는 출력 노드로서 동작한다.
[0069] 충전기(124)는 다수의 플라잉 커패시터들(126-1 내지 126-5)(CFly(126-1 내지 126-5)) 및 다수의 스위치들(128-1 내지 128-8)을 포함한다. 노드들(802-1 내지 802-7)은 개개의 쌍들의 스위치들(128-1 내지 128-8) 사이에 존재한다. 특히, 노드(802-1)는 제1 스위치(128-1)(S1(128-1))와 제2 스위치(128-2)(S2(128-2)) 사이에 커플링되고, 노드(802-2)는 제2 스위치(128-2)와 제3 스위치(128-3)(S3(128-3)) 사이에 커플링되고, 노드(802-3)는 제3 스위치(128-3)와 제4 스위치(128-4)(S4(128-4)) 사이에 커플링되고, 노드(802-4)는 제4 스위치(128-4)와 제5 스위치(128-5)(S5(128-5)) 사이에 커플링되고, 노드(802-5)는 제5 스위치(128-5)와 제6 스위치(128-6)(S6(128-6)) 사이에 커플링되고, 노드(802-6)는 제6 스위치(128-6)와 제7 스위치(128-7)(S7(128-7)) 사이에 커플링되고, 노드(802-7)는 제7 스위치(128-7)와 제8 스위치(128-8)(S8(128-8)) 사이에 커플링된다. 노드(802-6)는 노드(304)와 동일하다.
[0070] 플라잉 커패시터들(126-1 내지 126-5)은 상이한 쌍들의 노드들(802-1 내지 802-7) 사이에 커플링된다. 특히, 제1 플라잉 커패시터(126-1)는 노드(802-1)와 노드(802-3) 사이에 커플링된다. 플라잉 커패시터(126-2)는 노드(802-3)와 노드(802-5) 사이에 커플링된다. 플라잉 커패시터(126-3)는 노드(802-5)와 노드(802-7) 사이에 커플링된다. 플라잉 커패시터(126-4)는 노드(802-2)와 노드(802-4) 사이에 커플링된다. 플라잉 커패시터(126-5)는 노드(802-4)와 노드(802-6) 사이에 커플링된다.
[0071] 도 8의 충전기(124)는 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)에 따라 동작할 수 있다. 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1) 동안 노드(302)와 노드(304) 사이에 4:1 변환 비를 제공하기 위해, 스위치들(128-1 내지 128-8)은 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 교번한다. 이 모드에서, 충전기(124)는 또한 노드(302)와 노드(802-4) 사이에 2:1 변환 비를 제공할 수 있다. 이 경우, 노드(802-4)는 컴퓨팅 디바이스(102) 내의 부하(108)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 충전기(124)는, 폐쇄 상태에서 스위치들(128-3 및 128-4)을 동작시키고 스위치들(128-1, 128-2, 128-7, 및 128-8)이 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 교번하게 함으로써 노드(302)와 노드(802-4) 사이에 2:1 변환 비를 제공할 수 있다.
[0072] 추가적으로 또는 대안적으로, 충전기(124)는 노드(302)와 노드(304) 사이에 1:1 변환 비를 제공하기 위해 직접적 순방향 충전 모드(400-2) 또는 직접적 역방향 충전 모드(400-3)에 따라 동작할 수 있다. 이 모드들 중 어느 하나의 모드 동안, 스위치들(128-1 내지 128-6)은 폐쇄 상태에 있고, 스위치들(128-7 및 128-8)은 개방 상태에 있다.
[0073] 추가적으로 또는 대안적으로, 충전기(124)는 노드(304)와 노드(302) 사이에 1:4 변환 비를 제공하기 위해 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-4)에 따라 동작할 수 있다. 이 모드 동안, 스위치들(128-1 내지 128-8)은 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 교번한다. 이 모드에서, 충전기(124)는 또한 노드(802-4)와 노드(302) 사이에 1:2 변환 비를 제공할 수 있다. 이 경우, 노드(802-4)는 컴퓨팅 디바이스(102) 내의 전력 공급 회로(106)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 충전기(124)는, 폐쇄 상태에서 스위치들(128-3 및 128-4)을 동작시키고 스위치들(128-1, 128-2, 128-7, 및 128-8)이 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 교번하게 함으로써 노드(304)와 노드(302) 사이에 1:2 변환 비를 제공할 수 있다.
[0074] 도 9는 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 보호 회로(132)를 예시한다. 도시된 구성에서, 보호 회로(132)는 입력 저전압 록아웃 회로(902), 입력 과전압 록아웃 회로(904), 서지 보호 회로(906), 입력 전류 제한 조절 회로(908), 입력 피크 전류 제한 회로(910), 배터리 과전압 회로(912), 배터리 과전류 회로(914), 열 조절 회로(916), 열 차단 회로(918), 역방향 전류 보호 회로(920), 입력 단락 보호 회로(922), 출력 단락 보호 회로(922), 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다.
[0075] 입력 저전압 록아웃 회로(902) 및 입력 과전압 록아웃 회로(904)는 모드 제어 회로(130) 및 충전기(124)의 노드(302)에 커플링된다. 이 회로들(902 및 904) 각각은 비교기(예컨대, 연산 증폭기)를 사용하여 구현될 수 있다. 입력 저전압 록아웃 회로(902) 및 입력 과전압 록아웃 회로(904)는 노드(302)에서의 입력 전압에 기초하여 모드 제어 회로(130)의 동작을 공동으로 제어한다. 예컨대, 입력 저전압 록아웃 회로(902)는 노드(302)에서의 입력 전압을 저전압 록아웃 임계치와 비교하고, 입력 과전압 록아웃 회로(904)는 입력 전압을 과전압 록아웃 임계치와 비교한다. 입력 전압이 저전압 록아웃 임계치와 과전압 록아웃 임계치 사이에 있는 경우, 입력 저전압 록아웃 회로(902) 및 입력 과전압 록아웃 회로(904)는, 모드 제어 회로(130)가 충전기(124)를 동작시킬 수 있게 한다(예컨대, 충전기(124)가 플라잉 커패시터(126)를 충전하고 및 방전시키는 것을 가능하게 함). 대안적으로, 입력 전압이 저전압 록아웃 임계치 미만이거나 또는 과전압 록아웃 임계치 초과인 경우, 연관된 입력 저전압 록아웃 회로(902) 또는 입력 과전압 록아웃 회로(904)는 모드 제어 회로(130)가 충전기(124)를 인에이블하는 것을 방지한다(예컨대, 모드 제어 회로(130)가 충전기(124)의 스위치들(128-1 내지 128-S)을 동작시키는 것을 방지함).
[0076] 서지 보호 회로(906)는 전력 경로들(120-1 내지 120-N) 중 하나의 전력 경로에 커플링된다. 예컨대, 서지 보호 회로(906)는 도 2의 전력 경로(120-2)에 커플링된다. 서지 보호 회로(906)는 TVS(transient-voltage-suppression) 다이오드와 같은 다이오드를 포함할 수 있다. 다이오드를 사용하여, 서지 보호 회로(906)는 서지 이벤트 동안 에너지를 흡수한다. 이것은 입력 과전압 록아웃 회로(904)가 과전압 이벤트를 검출하기 위한 추가 시간을 제공한다.
[0077] 입력 전류 제한 조절 회로(908)는 충전기(124)의 노드(302)에 커플링되고, 전류 센서 및 비교기를 포함한다. 전류 센서를 사용하여, 입력 전류 제한 조절 회로(908)는 입력 전류를 모니터링하고, 입력 전류의 평균을 평균 전류 임계치와 비교한다. 입력 전류의 평균이 평균 전류 임계치 이상인 경우, 입력 전류 제한 조절 회로(908)는 전력 어댑터(114)를 보호하기 위해 충전기(124)에 대한 입력 전류를 제한한다.
[0078] 입력 피크 전류 제한 회로(910)는 모드 제어 회로(130) 및 충전기(124)의 노드(302)에 커플링된다. 예시적인 구현에서, 입력 피크 전류 제한 회로(910)는 전류 센서 및 비교기를 포함한다. 전류 센서를 사용하여, 입력 피크 전류 제한 회로(910)는 입력 전류를 모니터링하고, 입력 전류의 피크를 피크 전류 임계치와 비교한다. 입력 전류의 피크가 피크 전류 임계치 이상인 경우, 입력 피크 전류 제한 회로(910)는 충전기(124)를 전력 다운(power down)하도록 모드 제어 회로(130)에 지시한다. 일부 경우들에서, 입력 피크 전류 제한 회로(910)는 피크 전류 임계치가 사전 결정된 횟수들을 초과할 때까지 충전기(124)의 전력 다운을 지연시킬 수 있다.
[0079] 배터리 과전압 회로(912) 및 배터리 과전류 회로(914)는 배터리(116) 및 모드 제어 회로(130)에 각각 커플링된다. 배터리 과전압 회로(912)는 배터리(116)에 걸친 전압을 모니터링하기 위해 전압 센서 및 비교기를 포함한다. 동작 동안, 배터리 과전압 회로(912)는, 배터리(116)에 걸친 전압이 과전압 임계치 이상인 경우, 충전기(124)의 플라잉 커패시터(126)의 충전을 중지하도록 모드 제어 회로(130)에 지시할 수 있다. 충전 사이클을 디스에이블링(disable)함으로써, 배터리 과전압 회로(912)는 배터리(116)가 과충전되는 것을 방지할 수 있다.
[0080] 배터리 과전류 회로(914)는 배터리(116)에 대한 입력 전류를 모니터링하기 위해 전류 센서 및 비교기를 포함한다. 배터리 과전류 회로(914)는 전류가 과전류 임계치 이상인 것에 대한 응답으로 배터리(116)에 제공되는 전류를 제한하도록 모드 제어 회로(130)에 지시한다. 이것은 배터리(116)의 안전한 충전을 보장한다.
[0081] 열 조절 회로(916)는 전력 어댑터(114)에 커플링된다. 동작 동안, 열 조절 회로(916)는 전력 어댑터(114)의 스킨 열을 모니터링한다. 스킨 열이 열 윈도우보다 커지는 경우, 열 조절 회로(916)는 온도가 감소하는 것을 가능하게 하기 위해 충전기(124)에 제공되는 전류를 감소시키도록 전력 어댑터(114)에 지시한다. 대안적으로, 스킨 열이 열 윈도우 아래로 떨어지는 경우, 열 조절 회로(916)는 충전 효율을 증가시키기 위해 전류를 증가시키도록 전력 어댑터(114)에 지시한다.
[0082] 열 차단 회로(918)는 모드 제어 회로(130) 및 충전기(124)에 커플링된다. 열 차단 회로(918)는 충전기(124)와 연관된 다이의 온도를 모니터링한다. 다이 온도가 임계치 이상이 되는 경우, 열 차단 회로(918)는, 다이 온도가 사전 결정된 레벨 아래로 떨어질 때까지 충전기(124)를 전력 다운하도록 모드 제어 회로(130)에 지시한다.
[0083] 역방향 전류 보호 회로(920)는 전력 어댑터(114)와 충전기(124) 사이에 구현되는, 스위칭 회로(122)의 스위치(202-2)를 포함한다. 역방향 전류 보호 회로(920)는, 전력 어댑터(114)가 외부 전원(104) 또는 외부 부하(105)로부터 연결해제될 때를 검출하고, 스위치(202-2)로 하여금, 개방 상태에 있게 하여 충전기(124)로부터 전력 어댑터(114)를 연결해제한다. 이러한 방식으로, 역방향 전류 보호 회로(920)는 배터리(116)로부터 전력 어댑터(114)로 전력이 전송되는 것을 방지할 수 있다.
[0084] 입력 단락 보호 회로(922)는 스위치(202-2)를 포함할 수 있다. 동작 동안, 입력 단락 보호 회로(922)는 전력 어댑터(114) 또는 전력 경로(120-2)가 접지로 단락되는 단락 이벤트를 검출한다. 이러한 상황에서, 입력 단락 보호 회로(922)는, 스위치(202-2)로 하여금, 개방 상태에 있게 하여 배터리(116)가 방전되는 것을 방지한다.
[0085] 출력 단락 보호 회로(924)는 노드(304)가 접지로 단락되는 단락 이벤트를 검출한다. 출력 단락 보호 회로(924)는 노드(304)에서의 전압을 모니터링하기 위해 비교기를 포함한다. 노드(304)에서의 전압이 2 볼트와 같은 임계치 미만인 경우, 출력 단락 보호 회로(924)는 충전기(124)를 전력 다운하도록 모드 제어 회로(130)에 지시한다. 이것은, 충전기(124)가, 배터리(116)를 손상시킬 수 있는 대전류를 전달하는 것을 방지한다.
[0086] 도 10은 적응형 다중-모드 충전을 위한 예시적인 프로세스(1000)를 예시하는 흐름 다이어그램이다. 프로세스(1000)는 수행될 수 있는 동작들을 특정하는 블록들(1002-1004)의 세트의 형태로 설명된다. 그러나, 동작들은 도 10에 도시되거나 또는 본원에 설명된 순서로 반드시 제한되지는 않는데, 그 이유는 동작들이 대안적 순서들로 또는 완전히 또는 부분적으로 오버랩핑 방식들로 구현될 수 있기 때문이다. 프로세스(1000)의 예시된 블록들에 의해 표현되는 동작들은 (예컨대, 도 1 또는 도 2의) 전력 전송 회로망(110)에 의해 수행될 수 있다. 더 구체적으로, 프로세스(1000)의 동작들은 도 3, 도 5, 또는 도 8에 도시된 바와 같이 충전기(124)에 의해 수행될 수 있다.
[0087] 블록(1002)에서, 충전기는 제1 시간 인터벌 동안 충전기를 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작한다. 예컨대, 충전기(124)는 도 2에 도시된 바와 같이, 순방향 충전(208)을 지원하기 위해 제1 시간 인터벌 동안 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작한다.
[0088] 블록(1004)에서, 충전기의 제1 노드에서 제1 입력 전압이 수용된다. 예컨대, 충전기(124)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 노드(302)에서 입력 전압(402)을 수용한다.
[0089] 블록(1006)에서, 충전기의 제2 노드에서 제1 출력 전압이 생성된다. 제1 출력 전압은 제1 입력 전압에 기초한다. 제1 출력 전압은, 충전기가 각각, 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하는 것에 기초하여 입력 전압 미만이거나 또는 초과이다. 예컨대, 충전기(124)는 입력 전압(402) 미만이거나 또는 초과인 출력 전압(404)을 노드(304)에서 생성한다. 예로서, 충전기(124)는 도 4a의 전압 분배기 순방향 충전 모드(400-1)에 따라 동작할 수 있다.
[0090] 블록(1008)에서, 충전기는 제2 시간 인터벌 동안 직접적 충전기로서 동작한다. 예컨대, 충전기(124)는 도 2에 도시된 바와 같이, 순방향 충전(208)을 지원하기 위해 제2 시간 인터벌 동안 직접적 충전기로서 동작한다.
[0091] 블록(1010)에서, 충전기의 제1 노드에서 제2 입력 전압이 수용된다. 예컨대, 충전기(124)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 노드(302)에서 입력 전압(402)을 수용한다.
[0092] 블록(1012)에서, 충전기의 제2 노드에서 제2 출력 전압이 생성된다. 제2 출력 전압은 제2 입력 전압에 기초하고, 충전기가 직접적 충전기로서 동작하는 것에 기초하여 제2 입력 전압과 실질적으로 동일하다. 예컨대, 충전기(124)는 노드(302)에서의 입력 전압(402)과 실질적으로 동일한(예컨대, 90 % 이내인) 출력 전압(404)을 노드(304)에서 생성한다. 예로서, 충전기(1002)는 도 4b의 직접적 순방향 충전 모드(400-2)에 따라 동작할 수 있다.
[0093] 추가적으로 또는 대안적으로, 충전기는 도 2, 도 4c, 또는 도 4d에 도시된 바와 같이, 역방향 충전(210)을 지원하기 위해 전압 분배기 타입 전하 펌프, 전압 체배기 타입 전하 펌프, 또는 직접적 충전기로서 선택적으로 동작할 수 있다. 이 경우, 충전기(124)는 노드(304)에서의 입력 전압(402) 미만이거나, 초과이거나, 또는 실질적으로 동일한 출력 전압(404)을 노드(302)에서 생성할 수 있다. 예로서, 충전기(124)는 도 4c 및 도 4d의 전압 체배기 역방향 충전 모드(400-3) 또는 직접적 역방향 충전 모드(400-4)에 따라 각각 동작할 수 있다.
[0094] 문맥상 달리 기술하지 않는 한, "또는"이라는 용어의 본원에서의 사용은, "포괄적 또는"의 사용으로 고려될 수 있거나 또는 "또는"이라는 용어에 의해 링크되는 하나 이상의 항목들의 포함 또는 응용을 허용하는 용어로 고려될 수 있다(예컨대, "A 또는 B"라는 문구는 단지 "A"만을 허용하는 것으로서, 단지 "B"만을 허용하는 것으로서, 또는 "A" 및 "B" 둘 모두를 허용하는 것으로서 해석될 수 있음). 추가로, 첨부된 도면들에 표현된 항목들 및 본원에 논의된 용어들은 하나 이상의 항목들 또는 용어들을 표시할 수 있고, 그에 따라, 이 작성된 설명에서 항목들 및 용어들의 단일의 또는 복수의 형태들에 대한 참조가 상호 교환 가능하게 이루어질 수 있다. 마지막으로, 청구 대상은 구조적인 피처들 또는 방법론적 동작들에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의되는 청구 대상은, 피처들이 배열되는 구성들 또는 동작들이 수행되는 순서들로 반드시 제한되는 것은 아니라는 것을 포함하여, 위에서 설명된 특정한 특징들 또는 동작들로 반드시 제한되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.

Claims (30)

  1. 제1 노드 및 제2 노드를 갖는 적어도 하나의 충전기를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    상기 제1 노드에서 입력 전압을 수용하도록; 그리고
    선택적으로:
    상기 입력 전압 초과이거나 또는 미만인 제1 출력 전압을 상기 제2 노드에서 생성하기 위해 제1 모드로 동작하도록; 또는
    상기 입력 전압과 실질적으로 동일한 제2 출력 전압을 상기 제2 노드에서 생성하기 위해 제2 모드로 동작하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 선택적으로:
    상기 제1 모드에 따라 n-분배 전하 펌프(divide-by-n charge pump) 또는 n-체배 전하 펌프(multiply-by-n charge pump)로서 동작하도록; 또는
    상기 제2 모드에 따라 직접적 충전기로서 동작하도록 구성되는, 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압은 상기 입력 전압 미만이고; 그리고
    상기 장치는 상기 적어도 하나의 충전기에 커플링된 모드 제어 회로를 더 포함하며,
    상기 모드 제어 회로는:
    상기 장치와 연관된 온도를 모니터링하도록; 그리고
    상기 적어도 하나의 충전기로 하여금, 상기 온도가 제1 임계치 초과인 것에 대한 응답으로 상기 제1 모드로 동작하는 것으로부터 상기 제2 모드로 동작하는 것으로 트랜지션하게 하도록 구성되는, 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모드 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 충전기로 하여금, 상기 온도가 제2 임계치 미만인 것에 대한 응답으로 상기 제2 모드로 동작하는 것으로부터 상기 제1 모드로 동작하는 것으로 트랜지션하게 하도록 구성되며,
    상기 제2 임계치는 상기 제1 임계치 미만인, 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 장치는:
    상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 커플링된 적어도 하나의 전력 공급 회로; 및
    상기 적어도 하나의 충전기의 제2 노드에 커플링된 적어도 하나의 부하를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 충전기는 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드에 기초하여 상기 적어도 하나의 전력 공급 회로로부터 상기 적어도 하나의 부하로 전력을 전송하도록 구성되는, 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로는:
    무선 전력 수신기;
    전력 어댑터; 또는
    배터리
    중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 부하는:
    상기 전력 어댑터;
    다른 배터리;
    무선 전력 송신기;
    상기 장치의 디스플레이; 또는
    상기 장치의 무선 트랜시버
    중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로는 제1 전력 공급 회로 및 제2 전력 공급 회로를 포함하고; 그리고
    상기 장치는, 상기 제1 전력 공급 회로, 상기 제2 전력 공급 회로, 및 상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 커플링된 스위칭 회로를 더 포함하며,
    상기 스위칭 회로는 선택적으로:
    상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 상기 제1 전력 공급 회로를 연결하도록; 또는
    상기 적어도 하나의 충전기의 제2 노드에 상기 제2 전력 공급 회로를 연결하도록 구성되는, 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    포지티브(positive) 노드 및 네거티브(negative) 노드;
    접지 노드;
    상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 커플링된 적어도 하나의 커패시터;
    상기 제1 노드와 상기 포지티브 노드 사이에 커플링된 제1 스위치;
    상기 네거티브 노드와 상기 제2 노드 사이에 커플링된 제2 스위치;
    상기 네거티브 노드와 상기 접지 노드 사이에 커플링된 제3 스위치;
    상기 포지티브 노드와 상기 제2 노드 사이에 커플링된 제4 스위치를 포함하는, 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    상기 제1 모드에 대해 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치의 상태들을 액티브하게(actively) 스위칭하도록;
    상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 상기 제2 모드에 대한 폐쇄 상태에 두도록; 그리고
    상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 상기 제2 모드에 대한 개방 상태에 두도록 구성되는, 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 추가로:
    상기 제2 노드에서 다른 입력 전압을 수용하도록; 그리고
    선택적으로:
    상기 다른 입력 전압 초과이거나 또는 미만인 제3 출력 전압을 상기 제1 노드에서 생성하기 위해 제3 모드로 동작하도록; 또는
    상기 다른 입력 전압과 동일한 제4 출력 전압을 상기 제1 노드에서 생성하기 위해 제4 모드로 동작하도록 구성되는, 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 장치는:
    제1 전력 공급 회로;
    상기 적어도 하나의 충전기의 제2 노드에 커플링된 제1 부하;
    상기 적어도 하나의 충전기의 제2 노드에 커플링된 제2 전력 공급 회로;
    제2 부하; 및
    상기 제1 전력 공급 회로, 상기 제2 부하, 및 상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 커플링된 스위칭 회로를 포함하며,
    상기 스위칭 회로는 선택적으로:
    상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 상기 제1 전력 공급 회로를 연결하도록; 또는
    상기 적어도 하나의 충전기의 제1 노드에 상기 제2 부하를 연결하도록 구성되며,
    상기 적어도 하나의 충전기는 선택적으로:
    상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드에 기초하여 상기 제1 전력 공급 회로로부터 상기 제1 부하로 전력을 전송하도록; 또는
    상기 제3 모드 또는 상기 제4 모드에 기초하여 상기 제2 전력 공급 회로로부터 상기 제2 부하로 전력을 전송하도록 구성되는, 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 회로는 무선 전력 수신기 또는 전력 어댑터를 포함하고;
    상기 제1 부하는 배터리, 상기 장치의 디스플레이, 또는 상기 장치의 무선 트랜시버를 포함하고;
    상기 제2 전력 공급 회로는 상기 배터리를 포함하고; 그리고
    상기 제2 부하는 무선 전력 송신기 또는 상기 전력 어댑터를 포함하는, 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 병렬로 함께 커플링된 제1 충전기 및 제2 충전기를 포함하고; 그리고
    상기 제1 충전기는 상기 제1 모드에 대한 제1 변환 비를 제공하도록 구성되고; 그리고
    상기 제2 충전기는 상기 제1 모드에 대한 제2 변환 비를 제공하도록 구성되며,
    상기 제2 변환 비는 상기 제1 변환 비와 상이한, 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 병렬로 함께 커플링된 제1 충전기 및 제2 충전기를 포함하고;
    상기 제1 충전기는 제1 페이즈(phase)에 따라 동작하도록 구성되고;
    상기 제2 충전기는 상기 제1 페이즈와 상이한 제2 페이즈에 따라 동작하도록 구성되고; 그리고
    상기 제1 충전기 및 상기 제2 충전기는 듀얼-페이즈(dual-phase) 충전을 제공하기 위해 함께 동작하도록 구성되는, 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 제1 충전기 및 제2 충전기를 포함하고;
    상기 제1 충전기는 순방향 충전을 지원하기 위해 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드로 동작하도록 구성되고; 그리고
    상기 제2 충전기는 역방향 충전을 지원하기 위해 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드로 동작하도록 구성되는, 장치.
  16. 입력 전압을 제공하기 위한 공급 수단;
    출력 전압을 수용하기 위한 부하 수단; 및
    선택적으로 제1 모드에 따른 상기 출력 전압으로서 제1 전압을 제공하거나 또는 제2 모드에 따른 상기 출력 전압으로서 제2 전압을 제공함으로써, 상기 공급 수단으로부터 상기 부하 수단으로 전력을 전송하기 위한 충전 수단을 포함하며,
    상기 제1 전압은 상기 입력 전압 초과이거나 또는 미만이고,
    상기 제2 전압은 상기 입력 전압과 실질적으로 동일한, 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 입력 전압 미만이고; 그리고
    상기 장치는, 선택적으로, 상기 장치와 연관된 온도가 제1 임계치 초과인 것에 대한 응답으로 상기 제1 전압을 제공하거나 또는 상기 온도가 제2 임계치 미만인 것에 대한 응답으로 상기 제2 전압을 제공하도록, 상기 충전 수단에 지시하기 위한 제어 수단을 더 포함하며,
    상기 제2 임계치는 상기 제1 임계치 미만인, 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 입력 전압을 제공하기 위한 다른 공급 수단을 더 포함하며,
    상기 장치는, 선택적으로 상기 충전 수단에 상기 공급 수단을 연결하거나 또는 상기 충전 수단에 상기 다른 공급 수단을 연결하기 위한 스위칭 수단을 더 포함하는, 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 충전 수단은:
    상기 공급 수단에 커플링된 제1 노드;
    상기 부하 수단에 커플링된 제2 노드;
    접지에 커플링된 접지 노드;
    에너지를 선택적으로 저장하거나 또는 방출하기 위한 용량성 수단; 및
    선택적으로 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 상기 용량성 수단을 연결하거나 또는 상기 접지 노드와 상기 제2 노드 사이에 상기 용량성 수단을 연결하기 위한 스위칭 수단을 포함하는, 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    다른 입력 전압을 제공하기 위한 다른 공급 수단 ― 상기 다른 공급 수단은 상기 제2 노드에 커플링됨 ― ; 및
    다른 출력 전압을 수용하기 위한 다른 부하 수단을 더 포함하며,
    상기 다른 부하 수단은 상기 제1 노드에 커플링되고,
    상기 충전 수단은, 선택적으로 제3 모드에 따른 상기 다른 출력 전압으로서 제3 전압을 제공하거나 또는 제4 모드에 따른 상기 다른 출력 전압으로서 제4 전압을 제공함으로써, 상기 다른 공급 수단으로부터 상기 다른 부하 수단으로 전력을 전송하도록 구성되며,
    상기 제3 전압은 상기 다른 입력 전압 초과이거나 또는 미만이고,
    상기 제4 전압은 상기 다른 입력 전압과 동일한, 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    선택적으로 상기 부하 수단 또는 상기 다른 공급 수단으로서의 역할을 하기 위한 수단을 더 포함하는, 장치.
  22. 제1 시간 인터벌 동안 충전기를 전압 분배기 타입(voltage-divider-type) 전하 펌프 또는 전압 체배기 타입(voltage-multiplier-type) 전하 펌프로서 동작시키는 단계; 및
    제2 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 직접적 충전기로서 동작시키는 단계를 포함하며,
    상기 제1 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 동작시키는 단계는:
    상기 충전기의 제1 노드에서 제1 입력 전압을 수용하는 단계; 및
    상기 제1 입력 전압에 기초하여, 상기 충전기의 제2 노드에서 제1 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 출력 전압은, 상기 충전기가 각각, 상기 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 상기 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하는 것에 기초하여 상기 입력 전압 미만이거나 또는 초과이며; 그리고
    상기 제2 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 동작시키는 단계는:
    상기 충전기의 제1 노드에서 제2 입력 전압을 수용하는 단계; 및
    상기 제2 입력 전압에 기초하여, 상기 충전기의 제2 노드에서 제2 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 출력 전압은 상기 충전기가 상기 직접적 충전기로서 동작하는 것에 기초하여 상기 제2 입력 전압과 실질적으로 동일한, 방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 제1 시간 인터벌 및 상기 제2 시간 인터벌 동안 상기 충전기의 제1 노드에 커플링된 제1 전력 공급 회로로부터 상기 충전기의 제2 노드에 커플링된 제1 부하로 전력을 전송하는 단계;
    제3 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 상기 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 상기 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작시키는 단계 ― 상기 제3 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 동작시키는 단계는:
    상기 충전기의 제2 노드에서 제3 입력 전압을 수용하는 단계; 및
    상기 제3 입력 전압에 기초하여, 상기 충전기의 제1 노드에서 제3 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 출력 전압은, 상기 충전기가 각각, 상기 전압 분배기 타입 전하 펌프 또는 상기 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하는 것에 기초하여 상기 제3 입력 전압 미만이거나 또는 초과임 ― ; 및
    상기 제3 시간 인터벌 동안 상기 충전기의 제2 노드에 커플링된 제2 전력 공급 회로로부터 상기 충전기의 제1 노드에 커플링된 제2 부하로 전력을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    제4 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 상기 직접적 충전기로서 동작시키는 단계 ― 상기 제4 시간 인터벌 동안 상기 충전기를 동작시키는 단계는:
    상기 충전기의 제2 노드에서 제4 입력 전압을 수용하는 단계; 및
    상기 제4 입력 전압에 기초하여, 상기 충전기의 제1 노드에서 제4 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제4 출력 전압은 상기 충전기가 상기 직접적 충전기로서 동작하는 것에 기초하여 상기 제4 입력 전압과 실질적으로 동일함 ― ; 및
    상기 제4 시간 인터벌 동안 상기 제2 전력 공급 회로로부터 상기 제2 부하로 전력을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 적어도 하나의 전력 공급 회로;
    적어도 하나의 부하;
    적어도 하나의 배터리;
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로 및 상기 적어도 하나의 부하에 커플링된 스위칭 회로; 및
    적어도 하나의 충전기를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    상기 스위칭 회로에 커플링된 제1 노드; 및
    상기 적어도 하나의 배터리에 커플링된 제2 노드를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 충전기는 선택적으로:
    상기 스위칭 회로가 상기 제1 노드에 상기 적어도 하나의 전력 공급 회로를 연결하는 것에 기초하여 상기 적어도 하나의 전력 공급 회로로부터 상기 적어도 하나의 배터리로 전력을 전송하도록; 또는
    상기 스위칭 회로가 상기 제1 노드에 상기 적어도 하나의 부하를 연결하는 것에 기초하여 상기 적어도 하나의 배터리로부터 상기 적어도 하나의 부하로 전력을 전송하도록 구성되는, 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 선택적으로, 전압 분배기 타입 전하 펌프, 전압 체배기 타입 전하 펌프, 또는 직접적 충전기로서 동작하도록 구성되는, 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는 선택적으로:
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로로부터 상기 적어도 하나의 배터리로 전력을 전송하기 위해 상기 전압 체배기 타입 전하 펌프로서 동작하도록; 또는
    상기 적어도 하나의 배터리로부터 상기 적어도 하나의 부하로 전력을 전송하기 위해 상기 전압 분배기 타입 전하 펌프로서 동작하도록 구성되는, 장치.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로로부터 상기 적어도 하나의 배터리로 전력을 전송하기 위해 상기 직접적 충전기로서 동작하도록; 또는
    상기 적어도 하나의 배터리로부터 상기 적어도 하나의 부하로 전력을 전송하기 위해 상기 직접적 충전기로서 동작하도록 구성되는, 장치.
  29. 제25 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 공급 회로는:
    무선 전력 수신기; 또는
    전력 어댑터
    중 적어도 하나를 포함하고, 그리고
    상기 적어도 하나의 부하는:
    상기 전력 어댑터; 또는
    무선 전력 송신기
    중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  30. 제25 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전기는:
    포지티브 노드 및 네거티브 노드;
    접지 노드;
    상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 커플링된 적어도 하나의 커패시터;
    상기 제1 노드와 상기 포지티브 노드 사이에 커플링된 제1 스위치;
    상기 네거티브 노드와 상기 제2 노드 사이에 커플링된 제2 스위치;
    상기 네거티브 노드와 상기 접지 노드 사이에 커플링된 제3 스위치; 및
    상기 포지티브 노드와 상기 제2 노드 사이에 커플링된 제4 스위치를 포함하는, 장치.
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