KR20220134293A - 부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법 - Google Patents

부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법 Download PDF

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KR20220134293A
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Abstract

화면을 표시하는 디스플레이, 배터리, 상기 배터리로부터 전력을 전달받아 상기 디스플레이에 구동 전압을 공급하는 부스트 회로를 포함하고, 상기 부스트 회로는, 제1 노드에 연결된 제1 스위칭 소자, 상기 제1 노드에 연결된 제2 스위칭 소자, 상기 부스트 회로의 입력 단자 및 상기 제1 노드 사이에 배치된 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 의해 생성된 교류 전류를 평활하여 직류의 오버 드라이브 전압을 생성하는 출력 커패시터, 상기 배터리의 누설 전류를 차단하는 차단 소자, 및 상기 부스트 회로의 입력 전압인 시스템 전압이 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 제어 회로를 포함하는 전자 장치가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법{An electronic device including a boost circuit and a method controlling the same}
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 부스트 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
전자 장치는 디스플레이를 구동하기 위하여 배터리로부터 전력을 공급 받아 디스플레이로 구동 전압을 공급할 수 있다. 디스플레이의 구동 전압은 배터리의 전압보다 높을 수 있다. 전자 장치는 디스플레이로 구동 전압을 전달하기 위하여 입력된 배터리의 전압보다 높은 전압을 생성하여 디스플레이로 출력할 수 있다. 전자 장치는 입력된 배터리의 전압을 보다 높은 전압으로 상승시키기 위한 부스트(boost) 회로를 포함할 수 있다.
배터리를 충전하는 동안 배터리에서 부스트 회로로 입력되는 전압이 상승할 수 있다. 상승한 부스트 회로의 입력 전압이 부스트 회로가 출력하는 구동 전압과 유사한 레벨을 갖거나 구동 전압보다 높아지는 경우 부스트 회로가 출력하는 전압을 안정적으로 제어하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
부스트 회로의 입력 전압이 부스트 회로의 출력 전압보다 높거나 유사한 레벨인 경우 부스트 컨버터의 동작이 주기적으로 중지될 수 있다. 이에 따라 부스트 회로가 구동하는 구간이 끊기는 스킵 사이클(skip cycle) 현상이 발생할 수 있다. 부스트 회로에서 스킵 사이클 현상이 발생하는 경우 구동 전압의 크기가 불규칙적으로 변화하여 디스플레이가 표시하는 화면에서 노이즈(noise)가 발생할 수 있다.
부스트 회로의 입력 전압이 부스트 회로의 출력 전압보다 높거나 유사한 레벨인 경우 부스트 컨버터에 추가적인 부하 회로를 연결하여 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다. 그러나 부스트 컨버터에 부하 회로를 연결하는 경우 부스트 컨버터와 연결된 부하 회로에서 전력 손실이 발생할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은, 부스트 회로의 입력 전압이 부스트 회로의 출력 전압보다 높거나 유사한 레벨인 경우에도 추가적인 전력 손실을 최소화하면서 출력 전압을 안정적으로 제어하는 방법 및 그 방법을 적용한 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 화면을 표시하는 디스플레이, 배터리, 상기 배터리로부터 전력을 전달받아 상기 디스플레이에 구동 전압을 공급하는 부스트 회로를 포함하고, 상기 부스트 회로는, 제1 노드에 연결된 제1 스위칭 소자, 상기 제1 노드에 연결된 제2 스위칭 소자, 상기 부스트 회로의 입력 단자 및 상기 제1 노드 사이에 배치된 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 의해 생성된 교류 전류를 평활하여 직류의 오버 드라이브 전압을 생성하는 출력 커패시터, 상기 배터리의 누설 전류를 차단하는 차단 소자, 및 상기 부스트 회로의 입력 전압인 시스템 전압이 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법은, 상기 전자 장치의 부스트 회로가 상기 전자 장치의 배터리로부터 전력을 전달받아 상기 전자 장치의 디스플레이에 구동 전압을 공급하는 동작, 및 상기 부스트 회로의 제어 회로가 상기 전자 장치의 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작을 포함하고, 상기 구동 전압을 공급하는 동작은, 상기 부스트 회로의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 교류 전류를 생성하는 동작, 및 출력 커패시터가 상기 교류 전류를 평활하여 직류의 상기 오버 드라이브 전압을 생성하는 동작을 포함하고, 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작은, 상기 부스트 회로의 입력 전압인 시스템 전압이 임계 전압 이상인 것에 응답하여 누설 전류를 차단하는 차단 소자를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, 부스트 회로의 입력 전압이 부스트 회로의 출력 전압보다 높거나 유사한 레벨인 경우에도 부스트 회로의 동작을 유지할 수 있다. 이에 따라 부스트 회로의 스킵 사이클 현상을 감소시켜 디스플레이가 표시하는 화면의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, 부스트 회로를 증폭 회로로 제어하여 부스트 컨버터에 부하 회로를 연결하지 않고 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라 부하 회로를 연결하는 경우와 비교하여 부스트 회로의 출력 전압을 일정하게 유지하기 위하여 발생하는 추가적인 전력 손실을 최소화할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 부스트 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 부스트 회로의 입력 전압 및 입력 전류를 나타낸 파형도이다.
도 5는 비교 예에 따른 부스트 회로를 포함하는 전자 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 비교 예에 따른 부스트 회로를 포함하는 전자 장치의 전압 및 전류를 나타낸 파형도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 부스트 회로를 포함하는 전자 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 부스트 회로를 포함하는 전자 장치의 전압 및 전류를 나타낸 파형도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 부스트 회로를 포함하는 전자 장치의 전압을 상세하게 나타낸 파형도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈(188) 및 배터리(189)에 대한 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은 전자 장치(101)와, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는, 예를 들면, 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들 중 일부 구성 요소들 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다. 전력 게이지(230)는 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보(예: 배터리(189)의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 정상 또는 이상 여부를 판단할 수 있다. 배터리(189)의 상태가 이상으로 판단되는 경우, 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.
배터리(189)는, 일실시예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)들 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로, 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 포함하는 다양한 기능들을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 센서 모듈(276) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서), 전력 게이지(230), 또는 전력 관리 모듈(188)을 이용하여 측정될 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(140)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 부스트 회로(310)를 나타낸 도면(300)이다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(310)는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)일 수 있다. 부스트 회로(310)는 입력 부분에 인가되는 입력 전압의 크기를 증가시킬 수 있다. 부스트 회로(310)는 입력되는 전압을 스텝 업 시켜 부하(317)에 출력할 수 있다. 부하(317)는 저항으로 모델링될 수 있다. 부하(317)의 양 단에는 부스트 출력 전압(Vo)이 걸릴 수 있다. 일 실시 예에 따른 부스트 회로(310)는 전원부(311), 인덕터(313), 커패시터(315), 및 스위치(319)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전원부(311)는 전원부 입력 전압(Vin)을 공급할 수 있다. 전원부(311)는 직류 전압을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 인덕터(313)는 전원부(311)와 연결될 수 있다. 인덕터(313)의 양 단에는 인덕터 전압(VL(t))이 걸릴 수 있다. 인덕터(313)에는 인덕터 전류(IL(t))가 흐를 수 있다. 인덕터 전압(VL(t)) 및 인덕터 전류(IL(t))는 시간에 따라 변화할 수 있다.
일 실시 예에서, 커패시터(315)는 부하(317)와 병렬적으로 연결될 수 있다. 커패시터(315)의 일 측은 스위치(319)와 선택적으로 연결될 수 있다. 커패시터(315)에는 커패시터 전류(Ic(t))가 흐를 수 있다. 커패시터 전류(Ic(t))는 시간에 따라 변화할 수 있다.
일 실시 예에서, 스위치(319)의 일 측은 인덕터(313)와 연결될 수 있다. 스위치(319)의 타 측은 제1 단자(321) 또는 제2 단자(322)와 선택적으로 연결될 수 있다. 스위치(319)는 제1 단자(321)와 지정된 구간 동안 연결되고 제2 단자(322)와 지정된 구간을 제외한 나머지 구간 동안 연결될 수 있다. 예를 들어, 스위치(319)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하여 구현될 수 있다. 다른 예로, 스위치(319)는 적어도 하나의 MOSFET을 이용하여 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 스위치(319)는 제1 단자(321)와 하나의 듀티 사이클(duty cycle) 중 제1 구간 동안 연결되고 제2 단자(322)와 하나의 듀티 사이클 중 제2 구간 동안 연결될 수 있다. 듀티 사이클은 부스트 회로(310)가 활성화 상태(330) 및 비활성화 상태(350)를 거치는 하나의 주기일 수 있다. 스위치(319)가 제1 단자(321)에 연결된 경우 부스트 회로(310)가 활성화 상태(330)로 변화할 수 있다. 스위치(319)가 제2 단자(322)에 연결된 경우 부스트 회로(310)가 비활성화 상태(350)로 변화할 수 있다.
일 실시 예에서, 활성화 상태(330)에서는 인덕터 전압(VL(t))이 전원부 입력 전압(Vin)과 동일할 수 있다. 인덕터(313)의 특성에 의해 인덕터 전류(IL(t))의 변화량은 인덕터 전압(VL(t))과 비례할 수 있다. 활성화 상태(330)에서 인덕터 전류(IL(t))의 변화량은 전원부 입력 전압(Vin)과 비례할 수 있다.
일 실시 예에서, 비활성화 상태(350)에서는 인덕터 전압(VL(t))이 전원부 입력 전압(Vin)에서 부스트 출력 전압(Vo)을 뺀 전압 값(Vin-Vo)일 수 있다. 비활성화 상태(350)에서 인덕터 전류(IL(t))의 변화량은 전원부 입력 전압(Vin)에서 부스트 출력 전압(Vo)을 뺀 전압 값(Vin-Vo)과 비례할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 부스트 회로(예: 도 3의 부스트 회로(310))의 입력 전압(410) 및 입력 전류(420)를 나타낸 파형도(400)이다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(310)의 입력 전압(410)은 인덕터(예: 도 3의 인덕터(313))에 걸리는 인덕터 전압(VL(t))으로 정의할 수 있다. 입력 전압(410)은 듀티 사이클(Ts)의 듀티 비율(duty ratio, D)에 따라 설정되는 제1 구간(DTs) 동안 전원부 입력 전압(Vin)일 수 있다. 입력 전압(410)은 제1 구간(DTs)을 제외한 나머지 구간인 제2 구간((1-D)Ts) 동안 전원부 입력 전압(Vin)에서 부스트 출력 전압(Vo)을 뺀 전압 값(Vin-Vo)일 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(310)의 입력 전류(420)는 인덕터(313)에 흐르는 인덕터 전류(IL(t))로 정의할 수 있다. 입력 전류(420)는 제1 구간(DTs) 동안 증가할 수 있다. 입력 전류(420)의 증가 속도는 전원부 입력 전압(Vin)을 인덕터(313)의 인덕턴스(inductance, L)로 나눈 값(Vin/L)일 수 있다. 입력 전류(420)는 제2 구간((1-D)Ts) 동안 감소할 수 있다. 입력 전류(420)의 감소 속도는 전원부 입력 전압(Vin)에서 부스트 출력 전압(Vo)을 뺀 전압 값(Vin-Vo)을 인덕터(313)의 인덕턴스(L)로 나눈 값((Vin-Vo)/L)일 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(310)는 듀티 사이클(Ts) 동안 입력 전압(410) 및 입력 전류(420)가 변화하면서 부스트 출력 전압(Vo)이 입력 전압(Vi)보다 큰 값을 갖도록 제어할 수 있다. 부스트 회로(310)의 부스트 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vi)보다 1/(1-D)만큼 큰 값을 가질 수 있다. 이에 따라 부스트 회로(310)의 듀티 비율(D)을 제어하여 부스트 출력 전압(Vo)의 크기를 제어할 수 있다.
도 5는 비교 예에 따른 부스트 회로(520)를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))를 나타낸 도면(500)이다.
비교 예에서, 전자 장치(101)는 배터리(189) 및 충전 회로(210)를 포함할 수 있다. 배터리(189)는 전자 장치(101)의 구동에 필요한 전력을 저장할 수 있다. 배터리(189)는 전자 장치(101)의 구동에 필요한 시스템 전압(Vsys)을 출력할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)가 충전 장치(510)가 연결되는 것에 응답하여 배터리(189)를 충전시킬 수 있다.
비교 예에서, 전자 장치(101)는 배터리 스위치(511), 배터리 커패시터(512), 출력 전압 커패시터(513), 및 화소(514)를 포함할 수 있다. 배터리 스위치(511)는 배터리(189)로 유입되거나 배터리(189)로부터 출력되는 전류를 제어할 수 있다. 배터리 커패시터(512)는 시스템 전압(Vsys)을 안정적으로 제어할 수 있다. 출력 전압 커패시터(513)는 부스트 출력 전압(Vo)을 안정적으로 제어할 수 있다. 화소(514)는 부스트 출력 전압(Vo)을 화소 구동 전압(ELVDD)으로 이용하여 구동할 수 있다.
비교 예에서, 전자 장치(101)는 부스트 회로(520)를 포함할 수 있다. 부스트 회로(520)는 직류-직류 변환기일 수 있다. 부스트 회로(520)는 부스트 출력 전압(Vo)을 부스트 회로(520)의 입력 전압인 시스템 전압(Vsys)보다 큰 크기로 제어할 수 있다. 예를 들어, 부스트 회로(520)는 약 4.4V의 시스템 전압(Vsys)을 약 4.6V의 부스트 출력 전압(Vo)으로 스텝 업 시켜 약 4.6V의 구동 전압(ELVDD)을 화소(514)에 공급할 수 있다. 부스트 회로(520)는 제1 스위칭 소자(521), 제2 스위칭 소자(522), 인덕터(523)(예: 도 3의 인덕터(313)), 차단 소자(524), 및 스위칭 컨트롤러(525)를 포함할 수 있다.
비교 예에서, 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)는 인덕터 양단 전압(VL)을 제어할 수 있다. 용량 소자(523)는 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)의 구동 시간 비율(예: 도 4의 듀티 비율(D))에 따라 인덕터 양단 전압(VL)과 부스트 출력 전압(Vo)의 크기 비율을 제어할 수 있다. 차단 소자(524)는 구동 전압(ELVDD)에 의한 역 전류를 차단할 수 있다. 차단 소자(524)는 역 차단 전계 효과 트랜지스터(reverse blocking FET)일 수 있다. 스위칭 컨트롤러(525)는 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)를 제어할 수 있다. 제1 스위칭 소자(521)는 인덕터(523) 및 차단 소자(524) 사이에 배치될 수 있다. 제2 스위칭 소자(522)는 인덕터(523) 및 스위칭 컨트롤러(525) 사이에 배치될 수 있다.
비교 예에서, 배터리(189)를 충전하는 동안에는 충전 경로의 임피던스에서 전압 강하가 발생할 수 있다. 부스트 회로(520)의 입력 전압인 시스템 전압(Vsys)이 상승할 수 있다. 예를 들어, 배터리(189)를 충전하는 동안에는 시스템 전압(Vsys)이 약 4.8V까지 상승할 수 있다.
비교 예에서, 부스트 회로(520)는 제2 구간((1-D)Ts)에서 역 전압이 인가되어야 용량 소자(523)의 전류를 감소시키면서 정상적으로 동작할 수 있다. 제2 구간((1-D)Ts)에 걸리는 전압은 시스템 전압(Vsys)에서 부스트 출력 전압(Vo)을 뺀 전압 값(Vsys-Vo)일 수 있다. 부스트 회로(520)의 입력 전압인 시스템 전압(Vsys)이 부스트 출력 전압(Vo)보다 높아지는 경우 제1 스위칭 소자(521)가 꺼지는 제2 구간(예: 도 4의 제2 구간((1-D)Ts))에 용량 소자(523)에 흐르는 전류가 점차 증가할 수 있다. 이에 따라 부스트 회로(520)의 부스트 출력 전압(Vo)이 점차 상승할 수 있다. 이 경우 부스트 회로(520)의 동작이 일시적으로 중단되었다가 다시 시작하는 스킵 사이클(skip cycle) 현상이 발생하여 화소(514)가 표시하는 화면에서 노이즈(noise)가 발생할 수 있다.
비교 예에서, 제2 스위칭 소자(522)에 구동 게이트 신호를 인가하지 않고 바디 다이오드(body diode)로 동작시켜 제2 구간((1-D)Ts)에서 역 전압을 인가할 수 있다. 그러나 바디 다이오드로 인한 역 전압의 크기는 제2 스위칭 소자(522)의 특성에 따라 고정된 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 스위칭 소자(522)가 바디 다이오드로 동작하는 경우 약 0.7V의 전압 강하가 발생할 수 있다. 배터리(189)를 충전하는 동안 시스템 전압(Vsys)이 가변적으로 변화하는 경우 바디 다이오드로 인한 역 전압으로 부스트 회로(520)를 제어하는 것은 용이하지 않을 수 있다.
비교 예에서, 부스트 회로(520)의 출력단에 부하 회로를 병렬적으로 부가하여 제2 구간((1-D)Ts)에서 인덕터(523)에 흐르는 전류 및 부스트 출력 전압(Vo)을 일정하게 유지할 수 있다. 그러나 출력단에 부하 회로를 병렬적으로 부가하는 경우 부하 회로에서 전력의 손실이 발생할 수 있다. 부하 회로에서는 부스트 출력 전압(Vo) 및 부하 회로에 흐르는 전류를 곱한 값만큼 전력의 손실이 발생할 수 있다.
도 6은 비교 예에 따른 부스트 회로(예: 도 5의 부스트 회로(520))를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 전압 및 전류를 나타낸 파형도(600)이다.
비교 예에서, 제1 스위칭 소자(예: 도 5의 제1 스위칭 소자(521))는 제1 게이트 전압(610)에 의하여 켜지고 꺼질 수 있다. 제1 게이트 전압(610)이 하이(high, H) 상태인 제1 구간(예: 도 4에서 제1 구간(DTs))에서 제1 스위칭 소자(521)는 켜져서 시스템 전압(Vsys)(650)을 인덕터 양단 전압(VL)(630)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(640)를 증가시킬 수 있다. 제1 게이트 전압(610)이 로우(low, L) 상태인 제2 구간(예: 도 4에서 제2 구간((1-D)Ts))에서 제1 스위칭 소자(521)는 꺼져서 시스템 전압(Vsys)(650)에서 부스트 출력 전압(Vo)(660)을 뺀 값(Vsys-Vo)을 인덕터 양단 전압(VL)(630)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(640)를 감소시킬 수 있다.
비교 예에서, 제2 스위칭 소자(예: 도 5의 제2 스위칭 소자(522))는 제2 게이트 전압(620)에 의하여 켜지고 꺼질 수 있다. 제2 게이트 전압(620)이 하이(high, H) 상태인 제2 구간((1-D)Ts))에서 제2 스위칭 소자(522)는 켜져서 시스템 전압(Vsys)(650)에서 부스트 출력 전압(Vo)(660)을 뺀 값(Vsys-Vo)을 인덕터 양단 전압(VL)(630)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(640)를 감소시킬 수 있다.
비교 예에서, 시스템 전압(Vsys)(650)이 증가하는 경우 인덕터 양단 전압(VL)(630)이 제2 구간((1-D)Ts))에서 0에 가까운 값을 가질 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(650)이 증가하는 경우 제2 스위칭 소자(522)는 꺼진 상태를 유지할 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(650)이 증가하는 경우 인덕터 전류(IL)(640)는 점차 증가할 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(650)이 증가하는 경우 부스트 출력 전압(Vo)은 점차 증가할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 부스트 회로(710)를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))를 나타낸 도면(700)이다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 배터리(189), 충전 회로(210), 배터리 스위치(511), 배터리 커패시터(512), 및 출력 전압 커패시터(513)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)의 배터리(189), 충전 회로(210), 배터리 스위치(511), 배터리 커패시터(512), 및 출력 전압 커패시터(513)는 도 5의 비교 예에 따른 전자 장치(101)의 배터리(189), 충전 회로(210), 배터리 스위치(511), 배터리 커패시터(512), 및 출력 전압 커패시터(513)와 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 부스트 회로(710)를 포함할 수 있다. 부스트 회로(710)는 직류-직류 변환기일 수 있다. 출력 전압 커패시터(513)는 부스트 회로(710)의 출력 전압인 부스트 출력 전압(Vo)이 인가 된다. 부스트 회로(520)는 제1 스위칭 소자(521), 제2 스위칭 소자(522), 제어 회로(730), 전압 비교 회로(760), 및 PWM(power width modulation) 회로(770)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)의 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)는 도 5의 비교 예에 따른 전자 장치(101)의 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)와 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)는 인덕터(523)(예: 도 3의 인덕터(313))를 포함할 수 있다. 인덕터(523)는 부스트 회로(710)의 입력 노드(740) 및 제1 노드(751) 사이에 배치될 수 있다. 인덕터 양단 전압(VL)은 입력 노드(740)의 전압에서 제1 노드(751)의 전압을 뺀 전압 값일 수 있다. 인덕터(523)는 구동 시간 비율(예: 도 4의 듀티 비율(D))에 따라 인덕터 양단 전압(VL)과 부스트 출력 전압(Vo)의 크기 비율을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)는 차단 소자(524)를 포함할 수 있다. 차단 소자(524)는 구동 전압(ELVDD)에 의한 역 전류를 차단할 수 있다. 차단 소자(524)는 디스플레이(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))가 동작할 때 완전히 켜질(fully turn-on) 수 있다. 차단 소자(524)는 디스플레이(160)가 동작할 때 부스트 출력 전압(Vo)을 디스플레이(160)에 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 차단 소자(524)는 디스플레이(160)에 전원을 공급하지 않을 때 배터리(189)의 누설 전류가 디스플레이(160)로 공급되지 않도록 꺼질(turn-off) 수 있다. 차단 소자(524)가 배치되지 않는 경우 디스플레이(160)에 전원을 공급하지 않을 때 배터리(189)로부터 디스플레이(160)까지 다이오드 연결되어 디스플레이(160)로 누설 전류가 흐를 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)는 출력 커패시터(721)를 포함할 수 있다. 출력 커패시터(721)는 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)에 의해 생성된 교류 전류를 평활할 수 있다. 출력 커패시터(721)는 교류 전류를 평활하기 위하여 교류 전류의 크기와 비교하여 큰 커패시턴스를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 출력 커패시터(721)는 직류의 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성할 수 있다. 오버 드라이브 전압(Vov)은 제2 노드(752)에 형성될 수 있다. 제2 노드(752)는 차단 소자(524) 및 제2 스위칭 소자(522) 사이의 노드일 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)는 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 제어 회로(730)를 포함할 수 있다. 제어 회로(730)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 차단 소자(524)의 임피던스를 가변할 수 있다. 제어 회로(730)는 시스템 전압(Vsys)의 상승에 대응하여 오버 드라이브 전압(Vov)을 상승시킬 수 있다. 제어 회로(730)는 인덕터 양단 전압(VL)이 제2 구간(예: 도 8의 제2 구간((1-D)Ts)))에서 역전압을 유지하도록 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어 회로(730)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 차단 소자(524)의 임피던스를 증가시키도록 설정될 수 있다. 차단 소자(524)의 임피던스를 증가시키는 경우 오버 드라이브 전압(Vov)이 상승할 수 있다. 제어 회로(730)는 차단 소자(524)의 임피던스가 완전히 켜진(fully turn-on) 상태에서의 임피던스 및 완전히 꺼진(fully turn-off) 상태에서의 임피던스 사이의 중간 임피던스를 갖도록 차단 소자(524)의 게이트 단자를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어 회로(730)는 부스트 회로(710)의 인덕터 양단 전압(VL)이 제2 구간((1-D)Ts)에서 역 전압이 되도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제어 회로는 증폭 회로(711), 전압 비교부(713, 715, 717), 및 스위칭 소자(719)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)는 차단 소자(524)와 연결될 수 있다. 증폭 회로(711)는 배터리(189)의 출력 단자의 전압인 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 경우 차단 소자(524)를 제어하도록 설정될 수 있다. 증폭 회로(711)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 경우 차단 소자(524)가 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성하도록 차단 소자(524)를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 임계 전압(VTH)은 구동 전압(ELVDD)과 실질적으로 동일한 값으로 설정될 수 있다. 오버 드라이브 전압(Vov)은 부스트 출력 전압(Vo)보다 큰 값일 수 있다. 오버 드라이브 전압(Vov)은 시스템 전압(Vsys)보다 큰 값일 수 있다. 제2 구간((1-D)Ts)에서 인덕터 양단 전압(VL)은 시스템 전압(Vsys)에서 오버 드라이브 전압(Vov)을 뺀 값(Vsys-Vov)일 수 있다. 증폭 회로(711)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 경우 시스템 전압(Vsys)보다 오버 드라이브 전압(Vov)이 큰 값을 갖도록 차단 소자(524)를 제어함에 따라 제2 구간((1-D)Ts)에서 인덕터(523)의 양단에 역 전압을 확보할 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)는 제1 입력 단자(+ 입력 단자) 및 출력 단자를 포함할 수 있다. 제1 입력 단자(+ 입력 단자)는 제2 노드(752)와 연결될 수 있다. 제1 입력 단자(+ 입력 단자)는 오버 드라이브 전압(Vov)을 측정할 수 있다. 출력 단자는 차단 소자(524)의 게이트 단자와 연결될 수 있다. 출력 단자는 차단 소자(524)의 켜거나 꺼서 차단 소자(524)의 임피던스를 조정할 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)는 제2 입력 단자(- 입력 단자)를 더 포함할 수 있다. 제2 입력 단자(- 입력 단자)는 전압 비교부(713, 715, 717)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)는 제1 입력 단자(+ 입력 단자)에 입력된 오버 드라이브 전압(Vov) 및 제2 입력 단자(- 입력 단자)에 입력된 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값에 기반하여 출력 단자로 차단 소자(524)가 켜지고 꺼지는 동작을 제어하도록 출력 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 증폭 회로(711)는 연산 증폭기(operational amplifier, OP-Amp) 또는 차동 증폭기(differential amplifier)일 수 있다. 증폭 회로(711)는 오버 드라이브 전압(Vov) 및 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 차이 값에 기반하여 출력 단자로 출력 전압을 출력할 수 있다. 증폭 회로(711)는 오버 드라이브 전압(Vov) 및 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 차이 값에 비례하도록 출력 단자에 출력하는 출력 전압의 크기를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)는 1 입력 단자(+ 입력 단자)에 입력된 오버 드라이브 전압(Vov) 및 제2 입력 단자(- 입력 단자)에 입력된 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 오차를 증폭시킬 수 있다. 증폭 회로(711)는 제2 입력 단자(- 입력 단자)에서 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화를 감지할 수 있다. 증폭 회로(711)는 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화에 대응하여 증폭 회로(711)의 출력 단자에서 차단 소자(524)의 게이트 단자를 향하여 출력 전압을 출력하여 차단 소자(524)의 임피던스를 변화시킬 수 있다. 증폭 회로(711)는 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화에 대응하도록 오버 드라이브 전압(Vov)을 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전압 비교부(713, 715, 717)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 전압 비교부(713, 715, 717)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 경우, 증폭 회로(711)의 제2 입력 단자(- 입력 단자)에 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 것을 알리기 위한, 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값을 입력할 수 있다. 전압 비교부(713, 715, 717)는 제1 전압 가산부(713), 제한 증폭기(715), 및 제2 전압 가산부(717)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 전압 가산부(713)는 시스템 전압(Vsys)에서 임계 전압(VTH)을 뺄 수 있다.
일 실시 예에서, 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값 중 양의 값을 출력할 수 있다. 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값 중 음의 값을 출력하지 않을 수 있다. 제한 증폭기(715)는 선형 레귤레이터(linear regulator)일 수 있다. 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값 중 양수 값을 선형적으로 출력할 수 있다. 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값이 음수 값인 경우 0을 출력할 수 있다. 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값이 양수 값인 경우 제1 전압 가산부(713)의 출력 값을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 전압 가산부(717)는 제한 증폭기(715)의 출력 값에 레퍼런스 전압(Vo_REF)을 더할 수 있다. 증폭 회로(711)의 제2 입력 단자(- 입력 단자)는 제2 전압 가산부(717)의 출력 값을 수신할 수 있다.
일 실시 예에서, 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH)보다 작은 경우 제1 전압 가산부(713)의 출력 값이 음수 값이므로 제한 증폭기(715)는 0을 출력하고 제2 전압 가산부(717)의 출력 값은 레퍼런스 전압(Vo_REF)일 수 있다. 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH)보다 큰 경우 제1 전압 가산부(713)의 출력 값이 양수 값이므로 제한 증폭기(715)는 제1 전압 가산부(713)의 출력 값을 출력하고 제2 전압 가산부(717)의 출력 값은 레퍼런스 전압(Vo_REF)에 제1 전압 가산부(713)의 출력 값을 더한 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 증폭 회로(711)의 제2 입력 단자(- 입력 단자)에 레퍼런스 전압(Vo_REF)이 입력되는 경우 증폭 회로(711)는 출력 단자에서 출력 전압을 출력하지 않을 수 있다. 증폭 회로(711)의 제2 입력 단자(- 입력 단자)에 레퍼런스 전압(Vo_REF)보다 큰 전압 값이 입력되는 경우 증폭 회로(711)는 출력 단자에서 출력 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 스위칭 소자(719)는 증폭 회로(711)의 출력 단자 및 차단 소자(524)와 연결될 수 있다. 스위칭 소자(719)는 출력 단자의 전압 및 과 전류 보호 신호(over current protection, OCP)에 기반하여 차단 소자(524)를 제어하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 출력 커패시터(721)는 인덕터(523) 및 차단 소자(524) 사이의 하나의 지점에 연결될 수 있다. 예를 들어, 출력 커패시터(721)는 제2 노드(752)와 실질적으로 동일한 전압을 갖는 지점에 연결될 수 있다. 출력 커패시터(721)는 증폭 회로(711)의 제1 입력 단자(+ 입력 단자)가 연결된 하나의 지점에 연결될 수 있다. 증폭 회로(711)의 제1 입력 단자(+ 입력 단자)가 연결된 하나의 지점은 제2 스위칭 소자(522) 및 차단 소자(524) 사이에 위치할 수 있다. 출력 커패시터(721)는 증폭 회로(711)의 제1 입력 단자(+ 입력 단자)가 연결된 하나의 지점으로부터 분기될 수 있다. 출력 커패시터(721)는 제2 스위칭 소자(522) 및 차단 소자(524) 사이에 분기될 수 있다. 출력 커패시터(721)는 오버 드라이브 전압(Vov)을 안정적으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 차단 소자(524)는 부스트 회로(710)의 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이하인 것에 응답하여 완전히 켜질 수 있다. 차단 소자(524)는 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH)과 인접하거나 임계 전압(VTH)보다 커지는 것에 응답하여 완전히 켜진 상태 및 완전히 꺼진 상태의 중간 상태로 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 차단 소자(524)는 로우 드랍 아웃(low drop out, LDO) 회로로 동작하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 차단 소자(524)는 인덕터 양단 전압(VL)이 역전압을 유지하도록 오버 드라이브 전압(Vov)을 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 차단 소자(524)는 시스템 전압(Sys)이 임계 전압(VTH)보다 커지는 것에 응답하여 제2 스위칭 소자(522)가 꺼진 구간(예: 제2 구간(1-D)Ts))에서 인덕터(523)에 역 전압이 가해지도록 오버 드라이브 전압(Vov)을 상승시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 전압 비교 회로(760)는 부스트 출력 전압(Vo) 및 레퍼런스 전압(Vo_REF)을 입력 받을 수 있다. 전압 비교 회로(760)는 부스트 출력 전압(Vo) 및 레퍼런스 전압(Vo_REF)의 차이가 발생하는 것에 응답하여 PWM 회로(770)로 알림 신호를 전송할 수 있다.
일 실시 예에서, PWM 회로(770)는 듀티 사이클(Ts) 및 듀티 비율(D)에 따라 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. PWM 회로(770)는 전압 비교 회로(760)로부터 수신한 부스트 출력 전압(Vo) 및 레퍼런스 전압(Vo_REF)의 차이와 관련된 알림 신호를 수신할 수 있다. PWM 회로(770)는 수신한 알림 신호에 기반하여 듀티 비율(D)을 제어할 수 있다. PWM 회로(770)는 부스트 출력 전압(Vo)이 레퍼런스 전압(Vo_REF)과 동일하도록 듀티 비율(D)을 제어할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 부스트 회로(예: 도 7의 부스트 회로(710))를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 전압 및 전류를 나타낸 파형도(800)이다.
일 실시 예에서, 제1 스위칭 소자(예: 도 7의 제1 스위칭 소자(521))는 제1 게이트 전압(810)에 의하여 켜지고 꺼질 수 있다. 제1 게이트 전압(810)이 하이(high, H) 상태인 제1 구간(예: 도 4에서 제1 구간(DTs))에서 제1 스위칭 소자(521)는 켜져서 시스템 전압(Vsys))(850)을 인덕터 양단 전압(VL)(830)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(840)를 증가시킬 수 있다. 제1 게이트 전압(810)이 로우(low, L) 상태인 제2 구간(예: 도 4에서 제2 구간((1-D)Ts))에서 제1 스위칭 소자(521)는 꺼져서 시스템 전압(Vsys)(850)에서 오버 드라이브 전압(Vov)(870)을 뺀 값(Vsys-Vov)을 인덕터 양단 전압(VL)(830)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(840)를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 스위칭 소자(예: 도 7의 제2 스위칭 소자(522))는 제2 게이트 전압(820)에 의하여 켜지고 꺼질 수 있다. 제2 게이트 전압(820)이 하이(high, H) 상태인 제2 구간((1-D)Ts))에서 제2 스위칭 소자(522)는 켜져서 시스템 전압(Vsys)(850)에서 오버 드라이브 전압(Vov)(870)을 뺀 값(Vsys-Vov)을 인덕터 양단 전압(VL)(830)으로 제어하고 인덕터 전류(IL)(840)를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 시스템 전압(Vsys)(850)이 증가하더라도 인덕터 양단 전압(VL)(630)이 제2 구간((1-D)Ts))에서 일정한 크기의 역 전압 값을 가질 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(850)이 증가하더라도 제2 스위칭 소자(522)는 제2 구간((1-D)Ts))에서 켜질 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(850)이 증가하더라도 인덕터 전류(IL)(640)는 일정한 크기 범위를 가질 수 있다. 시스템 전압(Vsys)(850)이 증가하더라도 부스트 출력 전압(Vo)(860)은 일정하게 유지될 수 있다.
일 실시 예에서, 시스템 전압(Vsys)(850)의 상승에 응답하여 하나의 지점의 전압인 오버 드라이브 전압(예: 도 7의 오버 드라이브 전압(Vov))(870)이 상승할 수 있다. 오버 드라이브 전압(870)의 상승에 따라 부스트 출력 전압(Vo)이 일정하게 유지될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 부스트 회로(예: 도 7의 부스트 회로(710))를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 전압을 상세하게 나타낸 파형도(900)이다.
일 실시 예에서, 스위칭 클럭(910)은 제1 게이트 전압(920)을 정의할 수 있다. 제1 게이트 전압(920)은 제1 구간(예: 도 4의 제1 구간(DTs)) 및 제2 구간(예: 도 4의 제2 구간((1-D)Ts))을 정의할 수 있다. 인덕터 전류(930)에 변동이 발생하는 경우 출력 전압(940)은 인덕터 전류(930)가 증가하는 시점에 증가하였다가 일정한 범위 이내의 크기를 갖도록 점차 크기가 감소할 수 있다.
일 실시 예에서, 인덕터 전류(930)는 제1 게이트 전압(920)이 턴-오프 되는 구간에서 제1 전류 값(931)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 전류 값(931)은 약 20mA의 값을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)의 차단 소자(524)를 이용하여 부스트 출력 전압(940)을 제어하는 경우 시스템 전압(예: 도 7의 시스템 전압(Vsys))이 다양하게 변화하더라도 이에 대응한 오버 드라이브 전압(예: 도 7의 오버 드라이브 전압(Vov) 및/또는 도 8의 오버 드라이브 전압(870))을 생성할 수 있다. 예를 들어, 부스트 출력 전압(940)이 약 4.6V인 반면 시스템 전압(Vsys)(예: 도 8의 시스템 전압(850))이 약 4.8V로 변화할 수 있다. 시스템 전압(Vsys)이 부스트 출력 전압(940)보다 큰 경우에도 약 5.8V의 크기로 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성하는 경우 인덕터 양단 전압(에: 도 8의 인덕터 양단 전압(VL))은 역전압을 유지할 수 있다. 이에 따라 배터리(189)를 충전하는 동안 시스템 전압(Vsys)이 가변적으로 변화하는 경우에도 부스트 회로(710)를 안정적으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 부스트 회로(710)의 출력 단에 부하 회로를 부가하지 않고 출력 전압(940)을 제어하는 경우 차단 소자(예: 도 7의 차단 소자(524))에서 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성함에 따라 발생하는 부스트 출력 전압(Vo)과의 전압 차이 값(Vov-Vo)만큼의 전압 조정이 발생할 수 있다. 이에 따라 오버 드라이브 전압(Vov) 및 부스트 출력 전압(Vo)과의 전압 차이 값(Vov-Vo) 및 차단 소자(524)에 흐르는 전류를 곱한 값만큼의 전력 손실이 발생할 수 있다. 오버 드라이브 전압(Vov) 및 부스트 출력 전압(Vo)과의 전압 차이 값(Vov-Vo)은 부스트 출력 전압(Vo)보다 작은 값을 가질 수 있다. 이에 따라 부스트 회로(710)의 출력 단에 부하 회로를 부가하는 경우보다 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 화면을 표시하는 디스플레이(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 배터리(예: 도 7의 배터리(189)), 상기 배터리(189)로부터 전력을 전달받아 상기 디스플레이에 구동 전압(ELVDD)을 공급하는 부스트 회로(예: 도 7의 부스트 회로(710))를 포함하고, 상기 부스트 회로(710)는, 제1 노드(예: 도 7의 제1 노드(751))에 연결된 제1 스위칭 소자(예: 도 7의 제1 스위칭 소자(521)), 상기 제1 노드(751)에 연결된 제2 스위칭 소자(예: 도 7의 제2 스위칭 소자(522)), 상기 부스트 회로(710)의 입력 단자(예: 도 7의 입력 단자(740)) 및 상기 제1 노드(751) 사이에 배치된 인덕터(예: 도 7의 인덕터(523)), 상기 제1 스위칭 소자(521) 및 상기 제2 스위칭 소자(522)에 의해 생성된 교류 전류를 평활하여 직류의 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성하는 출력 커패시터(예: 도 7의 출력 커패시터(721)), 상기 배터리(189)의 누설 전류를 차단하는 차단 소자(예: 도 7의 차단 소자(524)), 및 상기 부스트 회로(710)의 입력 전압인 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자(524)를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 제어 회로(예: 도 7의 제어 회로(730))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자(524)의 임피던스를 가변하여 상기 오버 드라이브 전압(Vov)이 상기 시스템 전압(Vsys) 이상의 값을 유지하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 차단 소자(524)의 게이트 단자에 연결되어 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값 및 상기 오버 드라이브 전압(Vov) 사이의 오차를 증폭시키는 증폭 회로(711)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 증폭 회로(711)는, 상기 출력 커패시터(721)가 연결된 노드에 연결된 제1 입력 단자(예: 도 7의 + 입력 단자), 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값을 입력 받는 제2 입력 단자(예: 도 7의 - 입력 단자), 및 상기 게이트 단자와 연결된 출력 단자를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 지 여부를 판단하는 전압 비교부(예: 도 7의 전압 비교부(713, 715, 717))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전압 비교부(713, 715, 717)는, 상기 시스템 전압(Vsys)에서 상기 임계 전압(VTH)을 빼는 제1 전압 가산부(예: 도 7의 제1 전압 가산부(713)), 상기 제1 전압 가산부(713)의 출력 값 중 양의 값을 출력하는 제한 증폭기(예: 도 7의 제한 증폭기(715)), 및 상기 제한 증폭기(715)의 출력 값에 레퍼런스 전압(Vo_REF)을 더하는 제2 전압 가산부(예: 도 7의 제2 전압 가산부(717))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 출력 단자 및 상기 차단 소자(524)의 상기 제어 단자와 연결된 스위칭 소자(예: 도 7의 스위칭 소자(719))를 더 포함하고, 상기 스위칭 소자(719)는 상기 출력 단자의 전압 및 과 전류 보호 신호(OCP)에 기반하여 상기 차단 소자(524)를 제어하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 스위칭 소자(521)는 듀티 사이클(Ts) 중 제1 구간(DTs) 동안 켜지고, 상기 제2 스위칭 소자(522)는 상기 듀티 사이클(Ts) 중 상기 제1 구간(DTs)을 제외한 제2 구간((1-D)Ts) 동안 켜지고, 및 상기 듀티 사이클(Ts)의 듀티 비율(D)에 따라 상기 부스트 회로(710)의 출력 전압인 부스트 출력 전압(Vo)의 크기가 레퍼런스 전압(Vo_REF)과 동일하도록 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 차단 소자(524)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이하이며 상기 디스플레이(160)에 상기 구동 전압(ELVDD)을 공급할 때 완전히 켜지(fully turn-on)고, 상기 디스플레이(160)가 꺼졌을 때 상기 배터리(189)의 누설 전류를 차단하도록 꺼지도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자(524)의 임피던스를 증가시키도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(101)의 제어 방법은, 상기 전자 장치(101)의 부스트 회로(710)가 상기 전자 장치(101)의 배터리(189)로부터 전력을 전달받아 상기 전자 장치(101)의 디스플레이(160)에 구동 전압(ELVDD)을 공급하는 동작, 및 상기 부스트 회로(710)의 제어 회로(730)가 상기 전자 장치(101)의 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작을 포함하고, 상기 구동 전압(ELVDD)을 공급하는 동작은, 상기 부스트 회로(710)의 제1 스위칭 소자(521) 및 제2 스위칭 소자(522)가 교류 전류를 생성하는 동작, 및 출력 커패시터(721)가 상기 교류 전류를 평활하여 직류의 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 생성하는 동작을 포함하고, 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작은, 상기 부스트 회로(710)의 입력 전압인 시스템 전압(Vsys)이 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 누설 전류를 차단하는 차단 소자(524)를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작은, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자(524)의 임피던스를 가변하여 상기 오버 드라이브 전압(Vov)이 상기 시스템 전압(Vsys) 이상의 값을 유지하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작은, 상기 차단 소자(524)의 게이트 단자에 연결된 증폭 회로(711)를 이용하여 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값 및 상기 오버 드라이브 전압(Vov) 사이의 오차를 증폭시키는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 오차를 증폭시키는 동작은, 상기 증폭 회로(711)의 제2 입력 단자(- 입력 단자)에서 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화를 감지하는 동작, 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화에 대응하여 상기 증폭 회로(711)의 출력 단자에서 상기 게이트 단자에 전압을 출력하여 상기 차단 소자(524)의 임피던스를 변화시키는 동작, 및 상기 시스템 전압(Vsys)과 관련된 값의 변화에 대응하도록 상기 제어 목표 값을 설정하는 동작을 포함하는 방법.
일 실시 예에서, 상기 오버 드라이브 전압(Vov)을 제어하는 동작은, 전압 비교부(713, 715, 717)를 이용하여 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 지 여부를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 지 여부를 판단하는 동작은, 상기 전압 비교부(713, 715, 717)의 제1 전압 가산부(713)를 이용하여 상기 시스템 전압(Vsys)에서 상기 임계 전압(VTH)을 빼는 동작, 상기 전압 비교부(713, 715, 717)의 제한 증폭기(715)를 이용하여 상기 제1 전압 가산부(713)의 출력 값 중 양의 값을 출력하는 동작, 및 상기 전압 비교부(713, 715, 717)의 제2 전압 가산부(717)를 이용하여 상기 제한 증폭기(715)의 출력 값에 레퍼런스 전압(Vo_REF)을 더하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 오차를 증폭시키는 동작은, 상기 출력 단자 및 상기 게이트 단자와 연결된 스위칭 소자(719)를 이용하여 상기 출력 단자(524)의 상기 전압 및 과 전류 보호 신호(OCP)에 기반하여 상기 차단 소자(524)를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 스위칭 소자(521)는 듀티 사이클(Ts) 중 제1 구간(DTs) 동안 켜지고, 상기 제2 스위칭 소자(522)는 상기 듀티 사이클(Ts) 중 상기 제1 구간(DTs)을 제외한 제2 구간((1-D)Ts) 동안 켜지고, 및 상기 듀티 사이클(Ts)의 듀티 비율(D)에 따라 상기 부스트 회로(710)의 출력 전압인 부스트 출력 전압(Vo)의 크기가 레퍼런스 전압(Vo_REF)과 동일하도록 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 차단 소자(524)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이하이며 상기 디스플레이(160)에 상기 구동 전압(ELVDD)을 공급할 때 완전히 켜지(fully turn-on)고, 상기 디스플레이(160)가 꺼졌을 때 상기 배터리(189)의 누설 전류를 차단하도록 꺼지도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어 회로(730)는, 상기 시스템 전압(Vsys)이 상기 임계 전압(VTH) 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자(524)의 임피던스를 증가시키도록 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    화면을 표시하는 디스플레이;
    배터리;
    상기 배터리로부터 전력을 전달받아 상기 디스플레이에 구동 전압을 공급하는 부스트 회로를 포함하고,
    상기 부스트 회로는,
    제1 노드에 연결된 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 노드에 연결된 제2 스위칭 소자;
    상기 부스트 회로의 입력 단자 및 상기 제1 노드 사이에 배치된 인덕터;
    상기 제1 스위칭 소자) 및 상기 제2 스위칭 소자에 의해 생성된 교류 전류를 평활하여 직류의 오버 드라이브 전압을 생성하는 출력 커패시터;
    상기 배터리의 누설 전류를 차단하는 차단 소자; 및
    상기 부스트 회로의 입력 전압인 시스템 전압이 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 제어 회로를 포함하는 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자의 임피던스를 가변하여 상기 오버 드라이브 전압이 상기 시스템 전압 이상의 값을 유지하도록 제어하는 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 차단 소자의 게이트 단자에 연결되어 상기 시스템 전압과 관련된 값 및 상기 오버 드라이브 전압 사이의 오차를 증폭시키는 증폭 회로를 포함하는 전자 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 증폭 회로는,
    상기 출력 커패시터가 연결된 노드에 연결된 제1 입력 단자;
    상기 시스템 전압과 관련된 값을 입력 받는 제2 입력 단자; 및
    상기 게이트 단자와 연결된 출력 단자를 포함하는 전자 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 전압 비교부를 포함하는 전자 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 전압 비교부는,
    상기 시스템 전압에서 상기 임계 전압을 빼는 제1 전압 가산부;
    상기 제1 전압 가산부의 출력 값 중 양의 값을 출력하는 제한 증폭기; 및
    상기 제한 증폭기의 출력 값에 레퍼런스 전압을 더하는 제2 전압 가산부를 포함하는 전자 장치.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 출력 단자 및 상기 차단 소자의 상기 제어 단자와 연결된 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 스위칭 소자는 상기 출력 단자의 전압 및 과 전류 보호 신호에 기반하여 상기 차단 소자를 제어하도록 설정된 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 듀티 사이클 중 제1 구간 동안 켜지고,
    상기 제2 스위칭 소자는 상기 듀티 사이클 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간 동안 켜지고, 및
    상기 듀티 사이클의 듀티 비율에 따라 상기 부스트 회로의 출력 전압인 부스트 출력 전압의 크기가 레퍼런스 전압과 동일하도록 제어되는 전자 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 차단 소자는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이하이며 상기 디스플레이에 상기 구동 전압을 공급할 때 완전히 켜지(fully turn-on)고,
    상기 디스플레이가 꺼졌을 때 상기 배터리의 누설 전류를 차단하도록 꺼지도록 설정되는 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자의 임피던스를 증가시키도록 설정된 전자 장치.
  11. 전자 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 부스트 회로가 상기 전자 장치의 배터리로부터 전력을 전달받아 상기 전자 장치의 디스플레이에 구동 전압을 공급하는 동작; 및
    상기 부스트 회로의 제어 회로가 상기 전자 장치의 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작을 포함하고,
    상기 구동 전압을 공급하는 동작은,
    상기 부스트 회로의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 교류 전류를 생성하는 동작; 및
    출력 커패시터가 상기 교류 전류를 평활하여 직류의 상기 오버 드라이브 전압을 생성하는 동작을 포함하고,
    상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작은,
    상기 부스트 회로의 입력 전압인 시스템 전압이 임계 전압 이상인 것에 응답하여 누설 전류를 차단하는 차단 소자를 제어하여 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작을 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작은,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자의 임피던스를 가변하여 상기 오버 드라이브 전압이 상기 시스템 전압 이상의 값을 유지하도록 제어하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작은,
    상기 차단 소자의 게이트 단자에 연결된 증폭 회로를 이용하여 상기 시스템 전압과 관련된 값 및 상기 오버 드라이브 전압 사이의 오차를 증폭시키는 동작을 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 오차를 증폭시키는 동작은,
    상기 증폭 회로의 제2 입력 단자에서 상기 시스템 전압과 관련된 값의 변화를 감지하는 동작;
    상기 시스템 전압과 관련된 값의 변화에 대응하여 상기 증폭 회로의 출력 단자에서 상기 게이트 단자에 전압을 출력하여 상기 차단 소자의 임피던스를 변화시키는 동작; 및
    상기 시스템 전압과 관련된 값의 변화에 대응하도록 상기 제어 목표 값을 설정하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 오버 드라이브 전압을 제어하는 동작은,
    전압 비교부를 이용하여 상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 지 여부를 판단하는 동작은,
    상기 전압 비교부의 제1 전압 가산부를 이용하여 상기 시스템 전압에서 상기 임계 전압을 빼는 동작;
    상기 전압 비교부의 제한 증폭기를 이용하여 상기 제1 전압 가산부의 출력 값 중 양의 값을 출력하는 동작; 및
    상기 전압 비교부의 제2 전압 가산부를 이용하여 상기 제한 증폭기의 출력 값에 레퍼런스 전압을 더하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 오차를 증폭시키는 동작은,
    상기 출력 단자 및 상기 게이트 단자와 연결된 스위칭 소자를 이용하여 상기 출력 단자의 상기 전압 및 과 전류 보호 신호에 기반하여 상기 차단 소자를 제어하는 동작을 포함하는 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 듀티 사이클 중 제1 구간 동안 켜지고,
    상기 제2 스위칭 소자는 상기 듀티 사이클 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간 동안 켜지고, 및
    상기 듀티 사이클의 듀티 비율에 따라 상기 부스트 회로의 출력 전압인 부스트 출력 전압의 크기가 레퍼런스 전압과 동일하도록 제어되는 방법.
  19. 청구항 11에 있어서, 상기 차단 소자는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이하이며 상기 디스플레이에 상기 구동 전압을 공급할 때 완전히 켜지(fully turn-on)고,
    상기 디스플레이가 꺼졌을 때 상기 배터리의 누설 전류를 차단하도록 꺼지도록 설정되는 방법.
  20. 청구항 11에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 시스템 전압이 상기 임계 전압 이상인 것에 응답하여 상기 차단 소자의 임피던스를 증가시키도록 설정된 방법.
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