KR20230025389A - Simo dc-dc 컨버터 - Google Patents

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KR20230025389A
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오피르 데가니
하리쉬 케이 크리쉬나무르티
샤하르 울프
샐리 아민
수환 김
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Abstract

단일 인덕터 다중 출력 DC-DC 컨버터는 벅-부스트 컨버터로서 구성될 수 있다. 컨버터는 인덕터, 인덕터의 에너지 공급 및 에너지 공급 차단 페이즈들을 제어하기 위해 인덕터에 결합되는 복수의 스위치들, 및 복수의 출력 레일들을 포함할 수 있다. 복수의 출력 레일들 각각은 출력 레일을 벅-부스트 컨버터의 인덕터에 연결시키도록 구성된 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 인덕터의 에너지 공급 및 에너지 공급 차단 패턴들, 및 하나 이상의 스위치의 상태에 따라, 다양한 출력 레일들에 복수의 상이한 출력 전압들 및/또는 출력 전류들이 공급될 수 있다. 출력 전압들 및/또는 출력 전류들을 추가로 제어하기 위해 복수의 조절 전략들 중 임의의 것이 활용될 수 있다.

Description

SIMO DC-DC 컨버터
다양한 실시예들은 일반적으로 단일 인덕터 다중 출력(Single Inductor Multiple Output, SIMO) DC(Direct Current)-DC 컨버터들 및 그 구현들 및 사용들에 관한 것이다.
무선을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 현대 컴퓨팅 응용들에서, 동일한 집적 회로(IC) 내에서, 독립적으로 전원을 켜고 끌 수 있는, 상이한 응용들 및/또는 기능들을 위한 상이한 공급 전압들이 요구된다. 최대 효율을 위해, 이것은 단일 IC에 다수의 파워 아일랜드(power island)들을 생성하는 것을 필요로 한다. 최신 디바이스들이 복잡성이 증가함에 따라, 비용 및 크기 절감은 전력 관리 설계에서의 필수적인 인자들이 된다. 이상적으로는, 전력 전달에서 최대 효율을 제공하기 위해, 각각의 파워 아일랜드는 자체 DC-DC 컨버터를 가질 것이다. 이것은 부피가 크고 값비싼 개별 컴포넌트들, 특히 오프칩 인덕터들을 많이 필요로 할 것이다. 최신 디바이스들은 통상적으로 제1 DC 전압을 제2 DC 전압으로 효율적으로 변환하기 위해 스위칭 모드(switched mode) 전원들을 이용한다. 그렇지만, 많은 디바이스들은 복수의 상이한 전압 요구사항들을 갖는 다수의 전자 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 다양한 전압 요구사항들은 복수의 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들을 활용하는 것에 의해 충족될 수 있지만; 이것은 비실용적이거나 다른 방식으로 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들은 일반적으로 전압 변환을 위해 인덕터를 활용하며, 비용 및 공간 고려사항들로 인해 주어진 응용에 필요한 인덕터들의 수를 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 다양한 형태들의 게이트 전하 공유 방법들 또는 스위칭 컨버터들을 갖는 전력 효율적인 단일 입력 다중 출력 컨버터들 또는 시스템들이 사용될 수 있다.
도면에서, 유사한 참조 문자들은 일반적으로 상이한 도면들에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다. 도면이 반드시 일정한 축척으로 되어 있는 것은 아니며, 그 대신에 일반적으로 본 발명의 원리들을 예시하는 것에 중점을 두고 있다. 이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예들이 이하의 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 SIMO 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 양상에 따른, 상세한 SIMO의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 3은 푸시-풀 선형 레귤레이터들을 갖는 SIMO를 예시적으로 도시한다.
도 4는 선형 레귤레이터의 상세한 블록 다이어그램을 예시한다.
도 5는 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다.
도 6은 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다.
도 7은 레귤레이터의 상세한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 8은 SIMO를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 9는 스위칭 컨버터(switched converter)를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 양상에 따른 SIMO 회로부를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 추가적인 양상에 따른 SIMO 회로부를 도시한다.
도 12는 SIMO 회로부를 작동시키는 제1 방법을 도시한다.
도 13은 SIMO 회로부를 작동시키는 제1 방법을 도시한다.
도 14는 분리된(disjunct) 인덕터 사이클들의 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시한다.
도 15는 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 단일 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시한다.
도 16은 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시한다.
도 17은 단일 인덕터 SIMO 회로부를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 18은 단일 인덕터 다중 출력 컨버터를 작동시키기 위한 작동 환경의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 19는 인덕터 사이클당 인덕터가 전기적으로 결합되는 출력들의 수에 대한 SIMO 시스템들의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 그래픽 표현을 예시적으로 예시한다.
도 20은 단일 인덕터 다중 출력 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 21은 SIMO 컨버터를 작동시키기 위한 작동 환경의 다른 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 22는 SIMO 컨버터를 작동시키기 위한 작동 환경의 다른 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 23은 SIMO 컨버터를 작동시키기 위한 작동 환경의 다른 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 24는 SIMO 컨버터를 작동시키기 위한 작동 환경의 다른 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 25는 SIMO를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 26은 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시적으로 예시한다.
도 27은 단일 인덕터 다중 출력 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법의 플로차트를 예시한다.
도 28은 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 타이밍 다이어그램을 포함하는 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시한다.
도 29는 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 30은 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 31은 SIMO 컨버터를 포함하는 다른 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 32는 시퀀스 및 모드 선택을 위해 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 33은 SIMO 컨버터가 인덕터 사이클들 동안 혼합 CCM 또는 혼합 DCM 및 CCM에서 작동하는 시뮬레이션들의 그래픽 표현들을 예시한다.
도 34는 SIMO 컨버터 내의 상이한 전력 레일들의 우선순위부여의 변경들의 그래픽 표현을 예시한다.
도 35는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 36은 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 37은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 38은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 39는 본 개시내용의 다양한 양상들에 따른 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 환경을 예시적으로 도시한다.
도 40은 일부 양상들에 따른 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다.
도 41은 일부 양상들에 따른 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다.
도 42는 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 43은 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 44는 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 45는 SIMO를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 46은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류들의 그래픽 표현을 예시적으로 예시한다.
도 47은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류들 및 알려진 인덕턴스 정격 대 보간된 실제 인덕턴스 정격의 그래픽 표현을 예시한다.
도 48은 스위칭 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 49는 SIMO를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 50는 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 단일 전기 디바이스에 전기적으로 결합되거나 출력 커패시터가 방전되는 시뮬레이션의 그래픽 표현을 예시한다.
도 51은 스위칭 전력 컨버터(switched power converter)를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 52는 SIMO를 포함하는 다른 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 53은 SIMO를 포함하는 다른 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 54는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 55는 DC-DC 컨버터를 포함하는 라디오 송신기(radio transmitter)의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 56은 2 개의 DC-DC 컨버터를 포함하는 다른 라디오 송신기의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 57은 하이브리드 컨버터를 포함하는 라디오 송신기의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 58은 라디오 송신기를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 59는 라디오 송신기를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 60은 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 61은 컨버터를 포함하는 다른 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 62a 및 도 62b는 송신 및 수신을 위한 전압들을 공급하기 위한 컨버터의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 63은 송신 및 수신을 위한 전압들을 공급하기 위한 단일 인덕터 다중 출력 컨버터의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 64는 본 개시내용의 일부 양상들에 따른 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 65는 본 개시내용의 일부 양상들에 따른 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 66은 SIMO를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 67은 SIMO 컨버터를 포함하는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 68은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 69는 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 70은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 71은 본 개시내용의 양상에 따른 SIMO 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다.
도 72는 본 개시내용의 일부 양상들에 따른 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 예시한다.
도 73은 본 개시내용의 양상에 따른 벅 컨버터(buck converter)를 묘사한다.
도 74는 본 개시내용의 다른 양상에 따른 부스트 컨버터(boost converter) 구성을 묘사한다.
도 75는 본 개시내용의 양상에 따른, 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)를 묘사한다.
도 76은 본 개시내용의 양상에 따른 LDO를 묘사한다.
도 77은 본 개시내용의 일 양상에 따른, 벅 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다.
도 78은 본 개시내용의 일 양상에 따른, 부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다.
도 79는 벅-부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다.
도 80은 H-브리지를 갖는 벅-부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다.
이하의 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 세부 사항 및 실시예들을, 예시로서, 도시하는 첨부 도면을 참조한다.
"예시적인"이라는 단어는 "예, 사례, 또는 예시로서 역할하는"을 의미하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"으로서 설명되는 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계들에 비해 반드시 선호되거나 유리한 것으로서 해석되어야 하는 것은 아니다.
측면 또는 표면 "위에(over)" 형성되는 퇴적된 재료와 관련하여 사용되는 "위에"라는 단어는 퇴적된 재료가 암시된 측면 또는 표면 "상에 직접적으로(directly on)", 예를 들면, 그와 직접 접촉하게 형성될 수 있음을 의미하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 측면 또는 표면 "위에" 형성되는 퇴적된 재료와 관련하여 사용되는 "위에"라는 단어는 하나 이상의 추가적인 층이 암시된 측면 또는 표면과 퇴적된 재료 사이에 배열된 상태로 퇴적된 재료가 암시된 측면 또는 표면 "상에 간접적으로(indirectly on)" 형성될 수 있음을 의미하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다.
SIMO 컨버터는 목표 컨버터 출력에 대한 미리 정의된 범위 내에서 조절된(regulated) 출력 전압을 동적으로 제공하기 위해 선형 레귤레이터들을 활용할 수 있다. 레귤레이터들은 미리 정의된 범위 내에서 출력 전압 또는 전압들을 동적으로 조절하기 위해 입력 전압을 수신할 수 있다. 레귤레이터들은 출력 전압 또는 전압들을 그의 미리 정의된 범위 내에서 유지되도록 조절할 수 있는 반면 SIMO 스위치들은 출력 전압을 SIMO 출력에 제공하도록 구성된다.
전자 디바이스는, 몇 가지 예를 들면, 소형화, 증가된 연결성, 보다 빠른 프로세서 속도, 및 개선된 배터리 수명에 대한 요구사항들과 같은, 계속해서 증가하는 요구들을 받고 있다. 이러한 요구들은, 그 중에서도, 적어도 일부 상황들에서, 비용 경쟁력을 유지하면서 소형 디바이스들에서 구현될 수 있는 강건한 전력 관리 능력들을 필요로 한다. SIMO 아키텍처는, 에너지 효율이 높기 때문에, 이러한 요구들에 아주 적합하며, 이에 의해 공간 제약된 제품들에서 배터리 수명을 연장시킨다. SIMO 아키텍처들은 또한 초저전력 환경들에서 잘 기능하며, 이에 의해 히어러블(hearable)들, 웨어러블(wearable)들, 센서들, 스마트 홈 허브들 등에 대한 탁월한 후보가 된다.
SIMO 아키텍처는 또한 그러한 디바이스들에서의 통상적으로 인식되는 다른 요구 - 즉, 상이한 전압 또는 전류 요구사항들(예를 들면, 2.5V, 5V, 10V 등)을 갖는 다수의 디바이스들 또는 회로들에 전력을 공급해야 하는 것 - 을 충족시키는 데 아주 적합하다. SIMO 아키텍처는 복수의 출력 레일들을 갖는 DC-DC 컨버터(예를 들면, 벅-부스트 컨버터)와 관련하여 이용될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 원리들 및 방법들을 사용하여, SIMO를 사용하는 벅-부스트 컨버터는 복수의 상이한 출력 전압들 및/또는 전류들을 생성하도록 구성될 수 있으며, 복수의 상이한 출력 전압들 및/또는 전류들은 이어서 복수의 스위치들을 사용하여 복수의 출력 레일들 중 임의의 것에 인가될 수 있다. 이러한 방식으로, SIMO 기술을 사용하는 단일 DC-DC 컨버터는 상이한 전력 요구사항들을 갖는 디바이스(예를 들면, 히어러블, 웨어러블, 센서, 스마트 홈 허브 등) 내의 복수의 컴포넌트들(예를 들면, 하나 이상의 프로세서, 모터, 하나 이상의 스피커 등)에 전력을 공급하기 위해 복수의 전력 출력들을 생성할 수 있다.
SIMO 벅-부스트 컨버터는 복수의 출력 레일들 중 임의의 것에서 하나 이상의 원하는 전압 또는 전류를 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, SIMO 벅-부스트 컨버터는 n 개의 출력 레일에서 최대 n 개의 상이한 전압 또는 전류를 출력하거나, 대안적으로, n 개의 출력 레일에서 n 개 미만의 상이한 전압 또는 전류를 출력하도록 구성될 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명될 것이지만, SIMO 벅-부스트 컨버터는 주어진 레일에서 출력될 선택된 전압 또는 전류를 변경할 수 있다. 이것이, 예를 들어, 도 2에서 4 개의 출력 레일로 설명되어 있지만, 레일들의 수는 4 개로 제한되지 않으며, 구현을 위해 원하는 바에 따라, 4 개 초과 또는 미만이도록 선택될 수 있다. 예를 들어, SIMO 벅-부스트 컨버터는 상이한 전압 및/또는 전류 요구사항들을 갖는 복수의 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 필요할 수 있으며, 레일들의 수는 컴포넌트들의 상이한 전압/전류 요구사항들의 수에 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 개념들은 본 명세서에서 개시되는 SIMO 벅-부스트 컨버터 구성들 중 임의의 것에, 또는 본 개시내용의 임의의 다른 양상들에 적용될 수 있다.
이러한 개념들의 확장으로서, SIMO 아키텍처는 무선 통신 디바이스들 또는 무선 통신 능력들을 갖는 디바이스들에 귀중한 이익들을 제공할 수 있다. 랩톱들, 스마트폰들 및 태블릿 컴퓨터들과 같은, 무선 기능을 갖는 컴퓨팅 디바이스들이 보편화되어 있으며, 향상된 소형화, 속도, 기능, 및 배터리 수명이라는 위에서 언급된 요구들을 충족시켜야 한다. 더욱이, 점점 더 많은 디바이스들(예를 들면, 사물 인터넷(IoT) 디바이스들)에 무선 통신 기능이 새로 추가되고 있다. 그러한 무선 통신 기능은 종종 다양한 다른 컴포넌트들(예를 들면, 데이터 처리 회로부(예를 들면, ADC를 사용함), 센서들, 트랜시버들/전력 증폭기들, 시스템 온 칩(SOC) 응용들)을 포함하며, 이들 각각은 그 자신의 엄격한 전력 요구사항들을 가질 수 있으며, 이에 의해, 종종 초저전력 범위들에서, 높은 수준의 전력 효율을 필요로 하는 디바이스들의 수를 증가시킨다. SIMO 아키텍처는 이러한 디바이스들의 전력 효율 요구들을 충족시키는 데 아주 적합하다. 더욱이, 많은 그러한 디바이스들이 그 각자의 컴포넌트들에 대해 다수의 상이한 전압들 및/또는 전류들을 요구한다는 점을 고려하면, 다수의 출력들을 갖는 벅-부스트 DC-DC 컨버터의 맥락에서의 SIMO 아키텍처는 다수의 상이한 전압 및/또는 전류 요구들을 갖는 디바이스에 전력을 공급하는 동안 제한된 전력 자원(예를 들면, 소형 리튬 배터리)의 효율적인 전력 관리를 제공하는 탁월한 옵션이다.
SIMO 컨버터는 SIMO 시스템으로서 구성될 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명될 것인 바와 같이, SIMO(예를 들면, 인덕터 및 다수의 출력들)는, 벅-부스트 컨버터와 같은, DC-DC 컨버터로서 구성될 수 있다. 컨버터의 하나 이상의 출력 레일은, 각자의 출력 레일에 관련된 전압 및/또는 전류를 조절하도록 구성될 수 있는, 하나 이상의 레귤레이터(예를 들면, 하나 이상의 선형 레귤레이터, 하나 이상의 푸시-풀 레귤레이터, 하나 이상의 저손실(low dropout) 레귤레이터, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함할 수 있다. SIMO 및 레귤레이터들 각각 또는 그 중 임의의 것은 그의 작동을 위한 추가적인 컴포넌트들(예를 들면, 하나 이상의 제어기, 가산기, 증폭기, 비교기, 논리 게이트 등)을 포함할 수 있다. SIMO 시스템은 DC-DC 컨버터의 컴포넌트들, 하나 이상의 레귤레이터의 컴포넌트들, 및/또는 SIMO 및/또는 조절의 작동을 위한 추가적인 컴포넌트들 중 임의의 것과 함께 SIMO를 포함할 수 있다.
도 1은, 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 입력 단자(102), SIMO 벅-부스트 컨버터(104), 푸시-풀 레귤레이터들, 선형 레귤레이터들(예컨대, 저손실 레귤레이터들(LDO들이라고도 지칭됨)), 및/또는 전압 레귤레이터들을 포함할 수 있는 레귤레이터들(106a 내지 106n), 및 출력 전압들(108a 내지 108n)을 포함할 수 있는, 일부 양상들에 따른 SIMO 컨버터 또는 SIMO 컨버터 아키텍처 또는 SIMO 시스템(이후부터 때때로 "SIMO" 또는 시스템 또는 SIMO 회로부라고도 지칭됨)의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다. 입력 단자(102)는 SIMO 컨버터(104)의 단자에 전자적으로 결합될 수 있다. 레귤레이터들(106a 내지 106n)의 각각의 레귤레이터는 SIMO 컨버터(104)의 다수의 출력들의 제각기 연관된 출력에 전자적으로 결합될 수 있다. 레귤레이터들(106a 내지 106n)은 (상이한 전기 부하들에 상이한 전압 도메인들의 공급을 제공하도록) 복수의 출력 전압들(108a 내지 108n)을 조절할 수 있다. 레귤레이터들(106a 내지 106n)은 선형 레귤레이터들일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, (예를 들면, 선형) 레귤레이터들(106a 내지 106n)은 입력 단자(102)에 대해 SIMO 컨버터(104)와 직렬로 연결될 수 있다.
SIMO 컨버터 출력 레일들 중 하나 이상과 전자적으로 또는 작동 가능하게 결합되는 상이한 전자 디바이스들은 각자의 출력 레일(예를 들어, 출력 또는 컨버터 출력 라인이라고도 지칭됨)에서 제공되는 미리 정의된 전압 범위에 대응하는 상이한 입력 전압들을 필요로 할 수 있다. 예로서, SIMO 컨버터는 송신기, USB 포트, Wi-Fi 모듈, 블루투스 칩 등과 전자적으로 결합될 수 있다. 다른 전자 디바이스들이 SIMO 컨버터에 결합될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 게다가, 심지어 상이한 기술들, 예를 들면, 상이한 유형들의 트랜지스터들(예를 들면, 얇은 산화물 트랜지스터 대 두꺼운 산화물 트랜지스터)은 SIMO에 의해 제공되는 상이한 전압 도메인들을 필요로 할 수 있다. 이러한 디바이스들 또는 기술들 모두는 그 각자의 공급 전압 및, 예를 들면, 또한 공급 전압의 리플과 관련하여 상이한 요구사항들을 가질 수 있다. SIMO는 그에 결합되는 연결된 전자 디바이스들의 요구사항들 모두를 충족시켜야 한다. SIMO는 최대한 강건하고 단순하며 저렴하고 유연하며 신뢰할 수 있어야 한다.
다양한 디바이스 컴포넌트들의 전력 요구사항들 외에도, 일부 디바이스들 및/또는 일부 디바이스 컴포넌트들은 하나 이상의 작동 상태에 따라 작동하도록 구성될 수 있으며, 여기서 작동 상태들은 또한 상이한 전력 요구사항들에 대응할 수 있다. 예를 들어, 다양한 디바이스들, 및/또는 다양한 디바이스들의 하나 이상의 컴포넌트는 복수의 활성 모드들, 복수의 비활성 모드들, 복수의 대기 모드들, 복수의 슬립 모드들 등 중 임의의 것에서 작동할 수 있다. 이러한 모드들은 상이한 전류 소비 및/또는 전압 요구사항들에 대응할 수 있다. 더욱이, 디바이스들 및/또는 그들의 컴포넌트들은 작동 모드들 간의 신속한 스위칭을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 트랜시버는 초당 여러 번 목록 모드(listing mode)(예를 들면, 활성 모드)와 비목록 모드(non-listing mode)(예를 들면, 비활성 모드 또는 대기 모드) 사이를 스위칭할 수 있다. 따라서, 그러한 디바이스들 및/또는 컴포넌트들에 대한 전력 관리 솔루션들은 변화하는 전력 요구사항들에 신속하게 대응해야만 하고/하거나 컴포넌트들의 예상 전력 요구들에 따라 그의 전력 출력을 변경하도록 구성되어야만 한다. 본 명세서에서 설명되는 SIMO 벅-부스트 컨버터들은 이러한 요구들에 매우 적합하다.
따라서, 이 기술 분야에서 많은 상이한 과제들이 해결되어야 한다. 예로서, SIMO는 낮은 전압 리플을 갖는 일부 전압들을 제공해야 하고/하거나, 많은 상이한 부하들에 적합하도록 유연해야 하고/하거나, 스마트폰 또는 다른 웨어러블 전자 디바이스들과 같은 작은 폼 팩터를 갖는 디바이스들에도 맞도록 콤팩트하고 에너지 효율적이어야 한다.
예로서, 각각의 디바이스는 작동하기 위해 상이한 입력 전압을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 블루투스 저 에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 디바이스는 1.8V 내지 3.6V의 입력 전압을 필요로 할 수 있다. BLE 디바이스에 결합되는 SIMO 컨버터 출력 전압 레일은 BLE 디바이스의 입력 전압 요구사항들과 일치하는 그의 스위칭 출력 전압에 대한 미리 정의된 범위와 연관될 수 있다. 미리 정의된 범위는 또한 전압이 미리 정의된 범위 내에 있도록 보장하기 위해 더 좁을 수 있다. 스위칭 출력 전압이 잡음에 민감할 가능성이 있는 경우 이것이 필요할 수 있다.
게다가, Wi-Fi 모듈은 3.3V에서 가장 잘 작동할 수 있지만 1.7V 내지 3.6V의 미리 정의된 범위 내에서 작동할 수 있다. Wi-Fi 모듈에 연결되는 SIMO 컨버터 출력 전압 레일은 Wi-Fi 모듈이 최적으로 작동하도록 보장하기 위해 보다 작은 미리 정의된 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 출력 전압 레일들 각각은 기능 또는 응용 요구사항에 기초하여 미리 결정된 시간 기간 동안 주어진 연결된 디바이스의 전압 요구사항에 기초하여 서로 독립적으로 또는 동시적으로 또는 동시에 작동하도록 구성될 수 있다.
더욱이, USB 포트 또는 마이크로-USB 포트는 5V 입력 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 그렇지만, USB 포트에 꽂아지는 디바이스들은 입력 전압 범위 내에서 작동할 수 있다. 예를 들어, USB 포트에 꽂아지는 마이크로-USB 팬은 4.45V 내지 5.25V의 입력 전압 범위 내에서 작동할 수 있다. 따라서, USB 포트와 연관된 SIMO 컨버터 출력 레일에 대한 미리 정의된 범위는 USB 포트에 대해 정의된 정확한 5V보다 클 수 있다.
입력 전압 요구사항들의 예들은 다음을 포함할 수 있다:
Figure pct00001
본 개시내용의 다양한 양상들은 상기 과제들 중 하나 이상 또는 아래에서 보다 상세히 설명되는 과제들 중 하나 이상과 관련하여 SIMO를 개선시키는 것에 관한 것이다.
본 개시내용의 일 양상에 따르면, 스위치 제어기는 분리된 인덕터 사이클들 동안 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
도 2는 일부 양상들에 따른 SIMO 컨버터(104)의 예시적인 블록 다이어그램을 보다 상세히 예시한다. SIMO 컨버터(104)는 예시된 바와 같이 다수의 스위치들을 포함할 수 있다(도시된 예는 벅-부스트 컨버터를 구현한다 - SIMO 부스트 컨버터 또는 임의의 다른 원하는 유형의 SIMO 컨버터와 같은 상이한 유형의 SIMO 컨버터를 구현할 때 스위치 구조가 상이할 것이라는 점에 유의해야 한다). 단순함을 위해, 스위치들 내의 트랜지스터들은 예시되어 있지 않다. 각각의 스위치가 트랜지스터를 포함할 수 있거나 트랜지스터에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 스위치(206)는 인덕터(202)의 입력 단자와 입력 단자(102) 사이에 전자적으로 결합될 수 있다. 스위치(208)는 인덕터(202)의 입력 단자 및, 접지와 같은, 기준 전위와 전자적으로 결합될 수 있다. 스위치(210)는 인덕터의 출력 단자 및, 접지와 같은, 기준 전위와 전자적으로 결합될 수 있다. 스위치들(204a 내지 204n)은 인덕터(202)의 출력 단자 및 SIMO(104)의 복수의 출력들과 전자적으로 결합될 수 있다.
도 2에 예시되지 않은, 하나 이상의 스위치 제어기가 스위치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터(104)의 출력들 중 연관된 출력에 제공되는 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n) 중 스위칭 출력 전압의 전압 리플을 제어하기 위해 스위치들(204a 내지 204n)을 제어할 수 있다. 추가적으로, 제어기는 인덕터(202)에 에너지를 공급하기 위해 닫히도록 전력 스위치들(206 및 210)을 제어할 수 있다. 제어기는 미리 결정된 시간 기간 동안 또는 인덕터(202)가 정의된 에너지 레벨에 도달할 때까지 닫힌 상태로 유지되도록 해당 스위치들을 제어할 수 있다. 게다가, 제어기는 출력 전압들(108a 내지 108n) 중 하나를 출력 단자들(110a 내지 110n)에 공급하기 위해 닫히도록 스위치(208) 및 스위치들(204a 내지 204n) 중 하나를 제어할 수 있다. 제어기는 미리 결정된 시간 기간 동안 또는 정의된 출력 전압에 도달할 때까지 닫힌 상태로 유지되도록 해당 스위치들을 제어할 수 있다. SIMO 컨버터의 출력들의 수가 증가함에 따라, 하나 이상의 추가적인 출력 분기가 추가될 수 있다.
스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210)은 하나의 스위치 제어기에 의해 독립적으로 및/또는 집합적으로, 개별 스위치 제어기에 의해 독립적으로, 또는 이들의 임의의 조합으로 제어될 수 있다. 추가적으로, 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210) 모두는 동일한 회로 또는 개별 회로들의 일부일 수 있다.
도 2가 인덕터를 포함하는 것으로 묘사되어 있지만, 본 개시내용의 다양한 양상들에 따르면, SIMO 벅-부스트 컨버터(104)는 임의로 인버터 없이 구성될 수 있다. 이 구성에서, SIMO 벅-부스트 컨버터(104)는 외부 인덕터의 출력 전압 또는 전류를 수신할 수 있고, 외부 인덕터는 이 특정 구현에서 SIMO 벅-부스트 컨버터의 일부로서 간주되지 않는다. 이 구성에서, 인덕터의 출력 전압 또는 전류는 스위치들(204a 내지 204n)을 통해 하나 이상의 출력 단자(110a 내지 110n) 중 임의의 것에 인가될 수 있고, 출력 전압들 또는 전류들은 본 명세서에서 달리 설명되는 바와 같이 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, SIMO 벅-부스트 제어기(104)는 집적 회로 또는 칩으로서 구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, SIMO 벅-부스트 컨버터가 컨버터의 일부로서 인덕터를 포함하지 않고 집적 회로 또는 칩으로서 구성되는 구현들에서, SIMO 벅-부스트 컨버터는 하나 이상의 스위치 제어기들 및/또는 본 명세서에서 설명되는 인덕터의 에너지 공급(energizing) 및 에너지 공급 차단(deenergizing) 단계들을 제어하기 위한 하나 이상의 스위치(예를 들면, 스위치들(208 및 210), 또는 인덕터의 듀티 사이클을 제어하기 위한 본 명세서에서 설명되는 임의의 다른 스위치들)를 포함할 수 있다.
도 3은 일부 양상들에 따른, 푸시-풀 선형 레귤레이터들 및/또는 전압 레귤레이터들을 포함할 수 있는, 푸시-풀 레귤레이터들(302a 내지 302n)을 갖는 SIMO 컨버터(104)를 예시적으로 도시한다. 푸시-풀 레귤레이터들(302a 내지 302n)은 도 1의 레귤레이터들(106a 내지 106n)일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 푸시-풀 레귤레이터들(302a 내지 302n)은 서로 병렬로 연결될 수 있고/있거나 입력 단자(102)에 대해 SIMO 벅-부스트 컨버터(104)와 병렬로 구현될 수 있다.
도 4는 일부 양상들에 따른 레귤레이터의 상세한 블록 다이어그램을 예시한다. 예를 들어, 도 1의 레귤레이터(106a)는 푸시-풀 레귤레이터(302a)일 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 푸시-풀 레귤레이터(302a)는 입력 단자(102) 및 SIMO 컨버터의 출력에 전자적으로 결합될 수 있다. 푸시-풀 레귤레이터(302a)는 목표 출력 전압(405a) VO1을 조절할 수 있다. 푸시-풀 레귤레이터(302a)는 하위 기준 전압 및 상위 기준 전압을 연관된 출력(예를 들면, SIMO 컨버터의 연관된 출력 레일) 상의 출력 전압과 제각기 비교하기 위한 비교기들(예를 들면, 제1 비교기(404) 및 제2 비교기(406))을 포함할 수 있다. 단순함을 위해 단일 푸시-풀 레귤레이터(302a)가 예시되어 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 상이한 출력 전압들을 조절하기 위해 다수의 푸시-풀 레귤레이터들이 포함될 수 있다. 이 경우에, 다수의 푸시-풀 레귤레이터들 중 정확히 하나의 푸시-풀 레귤레이터가 SIMO 컨버터의 다수의 출력들의 각각의 출력에 할당될 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 다양한 양상들에서, SIMO 컨버터의 다수의 출력들의 각자의 출력에 대해 단지 하나의 비교기가 제공될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 하나 이상의 출력은 연관된 출력 상의 출력 전압을 하위 기준 전압과 비교하기 위한 정확히 하나의 비교기(404)를 포함할 수 있다. 게다가, 일부 구현들에서, 하나 이상의 출력은 연관된 출력 상의 출력 전압을 상위 기준 전압과 비교하기 위한 정확히 하나의 비교기(406)를 포함할 수 있다. 더욱이, SIMO 컨버터의 출력당 하나 이상의 비교기를 갖는 임의의 종류의 하이브리드 구현이 제공될 수 있다.
푸시-풀 레귤레이터(302a)는 스위치들(408 및 410)을 또한 포함할 수 있다. 제1 비교기(404) 및 제2 비교기(406)로부터 피드포워드되는 전압들은 스위치들(408 및 410)을 제어하는 데 사용될 수 있다. 출력 전압(204a)이 (제1 비교기(404)의 비반전 입력에 인가될 수 있는) 하위 기준 전압 미만인 경우, 제1 비교기(404)는 출력 전압을 조절하여 미리 정의된 전압 범위 내로 높이기 위해 스위치(408)를 닫을 수 있다. 출력 전압(405a)이 (제2 비교기(406)의 반전 입력에 인가될 수 있는) 상위 기준 전압 초과인 경우, 제2 비교기(406)는 출력 전압을 조절하여 미리 정의된 전압 범위 내로 낮추기 위해 스위치(410)를 닫을 수 있다. 출력 전압(405a)이 미리 정의된 전압 범위 내에 있는 경우, 스위치들(408 및 410)은 열린 채로 유지될 것이며 레귤레이터(302a)는 출력 전압을 조절하지 않을 것이다.
비교기들(404 및 406)은, 제각기, 하위 기준 전압 및 상위 기준 전압을 수신할 것이다. 하위 기준 전압 및 상위 기준 전압은 출력 전압의 미리 정의된 범위에 대한 하한 및 상한을 설정한다. SIMO 출력 전압이 미리 정의된 범위 내에 있는 동안, 레귤레이터(302a)가 작동하지 않아, 시스템(400)의 효율을 증가시킨다.
SIMO 출력 전압(405a)이 미리 정의된 범위를 벗어날 때 레귤레이터(302a)가 작동한다. 출력 전압(405a)이 상위 기준 전압 초과인 경우, 레귤레이터(302a)는 출력 전압(405a)을 미리 정의된 범위 내로 조절하기 위해 싱크 회로(sink circuit)를 관여시킬 수 있다. 출력 전압(405a)이 하위 기준 전압 미만인 경우, 레귤레이터(302a)는 출력 전압(405a)을 미리 정의된 범위 내로 조절하기 위해 소스 회로(source circuit)를 관여시킬 수 있다.
레귤레이터(302a)를 작동시키는 것은 SIMO 컨버터를 작동시키는 것보다 덜 효율적이며 최소화되어야 한다. 효율이 중요한 출력들(리플 또는 레귤레이션보다 효율이 중요함)의 경우, 푸시-풀 레귤레이터들을 덜 관여시키기 위해 미리 정의된 범위가 크게 구성될 수 있다. 리플이 중요한 출력들(리플이 효율보다 중요함)의 경우, 출력 전압을 보다 정밀하게 조절하기 위해 미리 정의된 범위가 작게 구성될 수 있다. 빠른 드룹(droop)/오버슈트(overshoot)의 경우, 빠른 드룹으로부터 보호하기 위해 하위 기준 전압이 더 높을 수 있거나, 빠른 오버슈트의 경우 상위 기준 전압이 더 낮을 수 있다.
미리 정의된 범위의 동적 프로그래밍이 또한 가능할 수 있다. 하나의 SIMO 출력이 상이한 부하 활동들을 경험할 수 있을 때 이것이 필요할 수 있다. 즉, 작동하는 레귤레이터(302a)는 복수의 미리 정의된 범위들 내에서 작동 가능할 수 있고, 이러한 미리 정의된 범위들은 적어도 미리 정의된 타이밍, 온디맨드 응답(on-demand response), 또는 적응적 선택을 사용하는 것 중 임의의 것을 사용하여 선택될 수 있다. 타이밍 기반 선택에서, 작동하는 레귤레이터(302a)(또는 임의의 출력 레일 상의 임의의 레귤레이터)의 미리 정의된 범위는 미리 정의된 타이밍(예를 들면, 제1 지속기간에 대한 제1 미리 정의된 범위, 제2 지속기간에 대한 제2 미리 정의된 범위, 제3 지속기간에 대한 제3 미리 정의된 범위 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 이 미리 정의된 타이밍 선택 모델이 매우 다양한 구현들에서 사용될 수 있지만, 하나의 그러한 구현은 컴포넌트가 알려진 스케줄로 작동 모드들(예를 들면, 상이한 전류 및/또는 전압 요구사항들을 갖는 모드들) 사이를 스위칭할 것으로 예상되는 경우일 수 있다. 이러한 방식으로, 미리 정의된 타이밍은 작동 모드들에 대응하는 전류 및/또는 전압 요구사항들에 대응하도록 선택될 수 있다. 다른 양상에 따르면, 미리 정의된 범위는 온디맨드 요구사항에 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 미리 정의된 범위를 선택하기 위한 하나 이상의 컴포넌트(예를 들면, 제어기)는 부하에 의해 소모되는 전류, 알려진 저항 양단의 전압의 측정치, 또는 부하의 전류 및/또는 전압 요구사항에 대응하는 복수의 미리 정의된 설정들 중 하나를 식별하기 위한 다른 정보 소스를 수신하기 위해 피드백 루프로 구성될 수 있다. 이 정보를 사용하여, 미리 정의된 범위를 선택하기 위한 하나 이상의 컴포넌트는 부하의 요구사항들을 충족시키도록 대응하는 미리 정의된 범위를 선택할 수 있다. 다른 양상에 따르면, 미리 정의된 범위는 적응적으로 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 프로세서는 전력 요구사항을 예측하고 그에 따라 적응하기 위해 하나 이상의 계산을 사용하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 프로세서는 출력 레일의 전력 요구들(예를 들면, 소모된 전류, 알려진 저항 양단의 전압 등)을 수신할 수 있고 유력한 다음 전력 요구를 식별하기 위해 이 정보를 레일 및/또는 부하의 과거 전력 요구들과 비교할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 전력 요구의 하나 이상의 패턴을 인식하고 현재 전력 요구 및/또는 하나 이상의 최근 전력 요구에 기초하여 유력한 다음 전력 요구를 식별하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는, 과거 전력 요구 정보를 바탕으로 현재 전력 요구 및/또는 하나 이상의 최근 전력 요구에 기초하여 미리 정의된 범위를 적응적으로 선택할 수 있는, 하나 이상의 인공 신경 네트 또는 다른 인공 지능을 실행하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치(410)는 접지 또는 임의의 다른 기준 전위에 연결될 수 있다. 추가적으로, 푸시-풀 레귤레이터(302a)는 도 4에 예시되지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있다.
도 5는 일부 양상들에 따른 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다. 방법(500)은 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계를 포함한다. SIMO는 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함할 수 있는 복수의 스위치들을 포함한다(502). 이 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계(504); 제각기 연관된 레귤레이터 특정적(regulator-specific) 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계(506); 및 입력 전압을 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 전압 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계(508)를 더 포함할 수 있다.
도 6은 일부 양상들에 따른 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다. 방법(600)은 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하도록 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계를 포함한다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함할 수 있다. 이 방법은 스위칭 출력 전압을 수신하는 것에 응답하여 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계(604); 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하는 단계(606); 및 입력 전압을 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계(608)를 더 포함할 수 있다.
도 7은 일부 양상들에 따른 레귤레이터를 포함하는 예시적인 시스템(700)의 상세한 블록 다이어그램을 예시한다. 예를 들어, 도 1의 레귤레이터(106a)는 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)일 수 있다. 도 7에 예시된 바와 같이, 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)는 입력 단자(102) 및 SIMO 컨버터의 출력에 전자적으로 결합될 수 있다. 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)는 목표 출력 전압(405a)을 조절할 수 있다. 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)는 하위 기준 전압 및 상위 기준 전압을 연관된 출력(예를 들면, SIMO 컨버터의 연관된 출력 레일) 상의 출력 전압과 제각기 비교하기 위한 디지털 게이트 제어기들(예를 들면, 제1 디지털 게이트 제어기(704) 및 제2 디지털 게이트 제어기(706))을 포함할 수 있다. 단순함을 위해 단일 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)가 예시되어 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 상이한 출력 전압들을 조절하기 위해 다수의 푸시-풀 레귤레이터들이 포함될 수 있다. 이 경우에, 다수의 디지털 푸시-풀 레귤레이터들 중 정확히 하나의 푸시-풀 레귤레이터가 SIMO 컨버터의 다수의 출력들의 각각의 출력에 할당될 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 다양한 양상들에서, SIMO 컨버터의 다수의 출력들의 각자의 출력에 대해 단지 하나의 디지털 게이트 제어기가 제공될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 하나 이상의 출력은 연관된 출력 상의 출력 전압을 하위 기준 전압과 비교하기 위한 정확히 하나의 디지털 게이트 제어기(704)를 포함할 수 있다. 게다가, 일부 구현들에서, 하나 이상의 출력은 연관된 출력 상의 출력 전압을 상위 기준 전압과 비교하기 위한 정확히 하나의 디지털 게이트 제어기(706)를 포함할 수 있다. 더욱이, SIMO 컨버터의 출력당 하나 이상의 디지털 게이트 제어기를 갖는 임의의 종류의 하이브리드 구현이 제공될 수 있다.
디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)는 스위치들(708 및 710)을 또한 포함할 수 있다. 제1 게이트 제어기(704) 및 제2 게이트 제어기(706)로부터 피드포워드되는 전압들은 스위치들(708 및 710)을 제어하는 데 사용될 수 있다. 출력 전압(405a)이 (제1 제어기(704), 예를 들면, 비교기의 비반전 입력에 인가될 수 있는) 하위 기준 전압 미만인 경우, 제1 제어기(704)는 출력 전압을 조절하여 미리 정의된 전압 범위 내로 높이기 위해 하나 이상의 스위치(708)를 닫을 수 있다. 출력 전압(405a)이 (제2 제어기(706), 예를 들면, 비교기의 반전 입력에 인가될 수 있는) 상위 기준 전압 초과인 경우, 제2 제어기(706)는 출력 전압을 조절하여 미리 정의된 전압 범위 내로 낮추기 위해 하나 이상의 스위치(710)를 닫을 수 있다. 출력 전압(405a)이 미리 정의된 전압 범위 내에 있는 경우, 스위치들(708 및 710)은 열린 채로 유지될 것이며 레귤레이터(302a)는 출력 전압을 조절하지 않을 것이다.
SIMO 시스템은 디지털 푸시-풀 레귤레이터들 및 아날로그 푸시-풀 레귤레이터들을 사용하여 출력 전압들을 조절할 수 있다. 디지털 푸시-풀 레귤레이터는 다수의 전력 스위치들(708 및 710)을 사용하여 출력 전압을 조절할 수 있다. 아날로그 푸시-풀 레귤레이터는 스위치들(408 및 410)의 게이트 전압을 사용하여 출력 전압을 조절할 수 있다.
SIMO 컨버터, 레귤레이터들을 포함하는 시스템은 목표 SIMO 출력에 대한 미리 정의된 범위 내로 출력 전압을 동적으로 설정하도록 작동할 수 있다. SIMO 컨버터는 인덕터를 충전시키기 위한 입력 단자를 포함할 수 있다. 입력 단자와 인덕터의 입력 단자 사이에 연결되는 스위치를 인덕터의 출력 단자 및 접지에 연결되는 스위치와 함께 닫는 것은 인덕터에 에너지를 공급한다. 일단 에너지가 공급되면, SIMO는 에너지가 공급된 인덕터로부터의 출력 전압을 출력에 공급하기 위한 스위치들 및 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 레귤레이터들은 출력을 공급하는 스위치들이 닫혀 있는(온인) 동안 출력 전압을 그의 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 조절할 수 있다. 레귤레이터들은 입력 단자로부터의 입력 전압을 사용하여 출력 전압들을 조절할 수 있다. (예를 들면, 제1 비교기를 사용하여) 출력 전압을 조절하기 위해 입력 전압을 사용하는 것은 출력 전압이 (예를 들면, 하위 기준 전압에 의해 미리 정의되는) 미리 정의된 전압 범위에서 빠져나올 때 미리 정의된 전압 범위에 재진입하도록 출력 전압의 빠른 조절을 가능하게 한다. 게다가, (예를 들면, 제2 비교기를 사용하여) 출력 전압을 조절하기 위해 접지 전위와 같은 기준 전위를 사용하는 것은 또한 출력 전압이 (예를 들면, 상위 기준 전압에 의해 미리 정의되는) 미리 정의된 전압 범위에서 빠져나올 때 미리 정의된 전압 범위에 재진입하도록 출력 전압의 빠른 조절을 가능하게 한다.
SIMO의 입력 단자 및 출력 단자에 연결된 레귤레이터는 각자의 출력 단자(또는 출력 레일)의 출력 전압을 조절하는 데 사용될 수 있다. 입력 단자로부터의 입력 전압을 사용하여, 레귤레이터는 출력에 연결되는 스위치가 닫혀 있는 동안 출력 전압을 그의 미리 정의된 범위 내에 유지할 수 있다.
인덕터는 SIMO의 스위치들 및 선형 레귤레이터들과 별개의 칩에 구현될 수 있다. SIMO의 스위치들과 선형 레귤레이터들은 동일한 칩에 구현될 수 있다.
복수의 스위치들은 인덕터의 출력 단자와 SIMO의 출력들 사이에 또는 이들에 전자적으로 또는 작동 가능하게 결합될 수 있다. 추가적인 스위치는 인덕터의 출력 단자와 입력 단자 사이에 전자적으로 결합될 수 있다.
SIMO 시스템은 출력 전압과 접지와 같은 기준 전위 사이에 또는 이들에 전자적으로 또는 작동 가능하게 결합되는 커패시터를 포함할 수 있다. 각각의 커패시터는 구성 가능한 용량 범위를 가질 수 있다. 상이한 출력 전압들 간에 용량 범위가 달라질 수 있다.
SIMO 시스템의 인덕터는 동적으로 구성 가능한 인덕턴스 범위를 가질 수 있다. 추가적으로, SIMO는 입력 전압보다 작은 전압을 출력하도록, 예를 들어, 벅 컨버터로서, 구성될 수 있다. 대안적으로, SIMO는 부하 전압과 일치하는 전압을 출력하도록, 예를 들어, 부스트 컨버터로서, 구성될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 출력 전압들을 조절하는 데 사용되는 레귤레이터들은 푸시-풀 레귤레이터들로 구성될 수 있다. 레귤레이터는 출력 전압을 그의 미리 정의된 범위 내로 조절하기 위해 입력 전압과 출력 전압 사이에 전자적으로 결합되는 스위치를 사용할 수 있다. 추가적으로, 레귤레이터는 출력 전압을 조절하기 위한 하나 이상의 비교기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 레귤레이터는 하위 기준 비교기 및/또는 상위 기준 비교기를 포함할 수 있다. 출력 전압이 그 각자의 미리 정의된 범위 미만인 경우, 스위치 제어기는 출력 전압을 그의 미리 정의된 범위 내로 상승시키기 위해 입력 전압과 출력 전압 사이의 스위치를 제어할 수 있다.
출력 전압이 그 각자의 미리 정의된 범위 초과인 경우, 스위치 제어기는 출력 전압을 그의 미리 정의된 범위 내로 떨어뜨리기 위해, 출력 전압과, 접지와 같은, 기준 전위 사이의 스위치를 제어할 수 있다. 대안적으로, 스위치는 입력 전압과 기준 전위 사이에 있을 수 있다.
레귤레이터는 스위칭 출력 전압과, 접지와 같은, 전위 기준 사이에 전자적으로 결합되는 커패시터를 또한 포함할 수 있다. 커패시터는 미리 정의된 용량 범위를 갖도록 동적으로 구성될 수 있다.
히스테릭 비교기(hysteric comparator)의 다양한 구현들이 가능하다. 예를 들어, 히스테릭 비교기는 트랜지스터의 입력 쌍 사이의 의도적인 미스매치(mismatch)로 구성될 수 있다. 이 구현은 추가적인 전력 손실을 제거한다. 그렇지만, 이것은 히스테리시스 전압의 높은 변동을 야기하고 전압 오프셋에 영향을 미칠 수 있다.
다른 예로서, 히스테릭 비교기는 트랜지스터의 입력들 중 하나에서 전류 주입을 수신하도록 구성될 수 있다. 이 구현은 히스테리시스 전압의 정확한 제어를 가능하게 하고 전압 오프셋에 영향을 미치지 않는다. 그렇지만, 이는 추가 회로부 및 추가 전류의 추가를 필요로 한다. 이전에 나열된 것들 이외의, 히스테릭 비교기의 추가적인 구현들이 가능하다.
SIMO 컨버터(104)의 출력 스위치들은 온/오프 스위치 또는 선형 레귤레이터로서 작동하도록 구성될 수 있다. 스위치들은 대응하는 컨버터 출력 상에 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 온/오프 스위치들로서 작동할 수 있다. 추가적으로, 스위치들은 상이한 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압을 조절하기 위해 선형 레귤레이터들로서 작동할 수 있다.
EFFICENC IS ONE THING; BUT ALS NEED WITH DIFFERNE LAOD ON NEIBORING RAILS: CAN LEAR TO CROSS-REGULATING: NEEE DTO CHANGE CAN BE CHANGED THOUGHT
도 8은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(800)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력들(또는 출력 레일들 또는 출력 전압 레일들) 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(800)은 하나 이상의 저손실 레귤레이터(LDO라고도 지칭됨)(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 레귤레이터들(106)에 대응할 수 있다.
스위치들(204a 내지 204n)(예를 들면, 2차 스위치들(204a 내지 204n)) 각각은 적어도 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드에서 작동하도록 구성될 수 있다. 제1 작동 모드에서, 대응하는 스위치들(204a 내지 204n)은 온/오프 스위치들로서 작동할 수 있다. 예를 들어, 스위치들(204a 내지 204n)은 열린 상태(예를 들면, 비도통 상태)와 닫힌 상태(예를 들면, 도통 상태) 사이를 전환할 수 있다. 제1 작동 모드에서, 시스템(800)은 본 개시내용의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 하이브리드 SIMO 컨버터로서 작동할 수 있다.
(도 8에 예시된) 제2 작동 모드에서, (도 8에 예시된) 하나 이상의 2차 스위치(204b 내지 204n)는 레귤레이터들로서 작동할 수 있고, (도 8에 예시된) 하나 이상의 2차 스위치(204a)는 온/오프 스위치들로서 작동할 수 있다. 2차 스위치(204a)는 논의 및 예시의 용이함을 위해 도 8에서 온인 것으로 예시되어 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들(204a 내지 204n)의 트랜지스터들 중 하나 이상은 선형 영역(예를 들면, 활성 영역)에서 작동하고 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 도 8에서, 2차 스위치들(204b 내지 204n)은 논의 및 예시의 용이함을 위해 레귤레이터들로서 예시되어 있다. 스위치(204b 내지 204n)를 레귤레이터로 작동시킬 때, 하나의 단자(소스)는 인덕터(202)의 출력 단자에서의 스위칭된 출력 전압을 수신할 수 있다. 스위치(204b 내지 204n)의 다른 단자(드레인)는 출력 전압(108b 내지 108n)을 제공하기 위해 연관된 출력 단자(110b 내지 110n)에 연결될 수 있다. 스위치(204b 내지 204n)의 다른 단자는, 스위치(204b 내지 204n)의 다른 단자에서의 전위와 기준 전압을 비교할 수 있는, 비교기의 입력에 연결될 수 있다. 비교기의 출력은 스위치(204b 내지 204n)를 선형 영역에서 구동하기 위해 스위치(204b 내지 204n)의 게이트에 연결될 수 있다. 제2 작동 모드에서, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(800)은 단일 입력 단일 출력(SISO) 컨버터로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 작동 모드에서, 제1 2차 스위치(204a)는 닫힌 상태(예를 들면, 온 위치)에서 작동할 수 있고 다른 2차 스위치들(204b 내지 204n)은 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 다른 2차 스위치들(204b 내지 204n)에 대해, 하나 이상의 LDO는 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 설정할 수 있다. 대안적으로, 다른 2차 스위치들(204b 내지 204n)에 대해, 다른 2차 스위치들(204b 내지 204n) 중 하나 이상은 제1 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압을 조절하기 위해 제1 컨버터 출력(VO1)(108a)으로부터의 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 설정할 수 있다.
도 9는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 스위칭 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(900)의 플로차트를 예시한다. 방법(900)은 하나 이상의 블록(902, 904, 906, 908, 또는 910)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(900)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(902)에서, 방법은 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 인가하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(904)에서, 방법은 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 각자의 컨버터 출력에 대한 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(906)에서, 방법은 컨버터의 작동 모드를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드 중에서 컨버터의 작동 모드를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(908)에서, 방법은 컨버터를 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 제1 작동 모드에서 컨버터를 SIMO 컨버터로서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
블록(910)에서, 방법은 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해 스위칭 출력 전압이 조절되고 적어도 하나의 출력에 대해 그의 직렬 스위치가 상시 ON/도통되고 1차 SISO 출력으로서 역할하는 1차 스위치들에 의해 조절되는 방식으로 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터는 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해, 대응하는 2차 스위치가 닫힌 위치에서 지속적으로 작동하고, 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압이 레귤레이터들로서 작동하는 다른 2차 스위치들에 의해 조절되는 방식으로 작동될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법은 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해 스위칭 출력 전압이 조절되는 방식으로 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해 방식으로 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(900)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(900)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
컨버터 출력들에 전기적으로 또는 작동 가능하게 결합되는 전자 디바이스들은 상이한 입력 전압 또는 입력 전압 최적화 설정들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 전자 디바이스는 고효율 설정들을 포함할 수 있는 반면, 다른 전자 디바이스들은 스위칭 출력 전압에 대한 고 잡음 및 레귤레이션 설정들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, DC-DC 컨버터(예를 들면, 시스템(800))를 SIMO 컨버터로서 작동시키는 것은 높은 효율로 스위칭 출력 전압(예를 들면, 전자 디바이스들을 위한 입력 전압)을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 레귤레이터들로서 작동하는 스위치들을 포함하는 SISO로서 DC-DC 컨버터를 작동시키는 것은 잡음을 감소시키고 스위칭 출력 전압의 레귤레이션(예를 들면, 크로스 레귤레이션)을 증가시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 2차 스위치들 중 하나 이상은 2 개 이상의 작동 모드에서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 2차 스위치들의 제1 작동 모드는 온/오프 작동 모드를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 2차 스위치들의 제2 작동 모드는 조절 작동 모드를 포함할 수 있다. 제2 작동 모드에서, 인덕터와 제1 컨버터 출력 사이의 2차 스위치는 온/오프 스위치로서 작동할 수 있고, 다른 2차 스위치들 중 하나 이상은 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드에서 2차 스위치들을 작동시키는 것은 시스템이 SIMO 컨버터로서 또는 SISO 컨버터로서 작동하도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 2차 스위치들은 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 2차 스위치들의 트랜지스터들은 포화 영역 또는 활성 영역/선형 영역에서 작동하도록 구성될 수 있다. 포화 영역에서의 작동 동안, 트랜지스터들은 온/오프 스위치들로서 작동할 수 있다. 온/오프 스위치들로서 트랜지스터들을 작동시키는 것은 전류가 트랜지스터들을 통해 전파하는 것을 허용(예를 들면, 도통)하거나 방지(예를 들면, 비도통(not conduct) 또는 휴지(pause) 또는 뮤팅(mute))할 수 있다. 선형 영역에서의 작동 동안, 트랜지스터들은 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 레귤레이터들로서 트랜지스터들을 작동시키는 것은 트랜지스터들로 하여금 컨버터 출력들 중 하나 이상에서의 스위칭 출력 전압을 조절하도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 레귤레이터들로서 작동하는 2차 스위치들의 트랜지스터들은 선형 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 레귤레이터들로서 작동하는 2차 스위치들의 트랜지스터들은 디지털 레귤레이터들로서 작동할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 프로세서는 시스템의 작동을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 프로세서들은 시스템의 작동 모드(예를 들면, 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드)를 선택할 수 있다. 제1 작동 모드에서, 2차 스위치들은 온/오프 스위치들로서 작동할 수 있고, 시스템은 본 개시내용의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 SIMO 컨버터로서 작동할 수 있다. 제1 작동 모드에서, 2차 스위치들은 차단(cut-off) 영역(예를 들면, 비도통 상태) 또는 포화 영역(예를 들면, 도통 상태)에서 작동할 수 있다. 제2 작동 모드에서, 2차 스위치들의 트랜지스터들은 온/오프 스위치들 또는 레귤레이터들로서 작동할 수 있다.
제2 작동 모드에서, 인덕터와 제1 컨버터 출력 사이의 제1 2차 스위치의 트랜지스터는 온 스위치로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제2 작동 모드에서, 제1 2차 스위치는 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다(예를 들면, 제1 2차 스위치는 SISO 컨버터의 주 출력 전압 레일로서 정의될 수 있다).
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 작동 모드에서, 다른 2차 스위치들 중 하나 이상의 2차 스위치의 트랜지스터들은 온 스위치들로서 작동할 수 있고 제1 2차 스위치의 트랜지스터는 레귤레이터로서 작동할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 2차 스위치들 중 하나 초과의 2차 스위치의 트랜지스터들은 동시에 온 스위치로서 작동할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(예를 들면, 컨버터)은, 제2 작동 모드에서, 적어도 하나의 컨버터 출력이 조절되도록 작동할 수 있다. 조절되는 컨버터 출력의 2차 스위치의 트랜지스터는 온 스위치로서 작동할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 다른 2차 스위치의 트랜지스터들은 레귤레이터들로서 작동할 수 있고, 출력 전압(예를 들면, 스위칭 출력 전압)을 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템의 정확히 하나의 컨버터 출력이 조절될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 다른 컨버터 출력들에 대해, 레귤레이터는 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터 출력들은 대응하는 2차 스위치들을 구성하는 트랜지스터들을 사용하여 조절될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 트랜지스터들은 선형 영역에서 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터 출력들 중 하나 이상은 대응하는 트랜지스터들로 하여금 포화 영역에서 작동하게 하는 것에 의해 조절될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 2차 스위치들의 트랜지스터들 중 하나 이상은 선형 레귤레이터들로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 2차 스위치들의 트랜지스터들 중 하나 이상은 디지털 레귤레이터들로서 작동할 수 있다.
그에 따라, 본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은 상이한 레벨들의 효율 및 레귤레이션 설정들을 포함하는 전자 디바이스들에 대한 상이한 값들 및 설정들에서 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다(예를 들면, 단일 디바이스가 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다).
이미 언급된 바와 같이, SIMO 아키텍처 또는 SIMO 컨버터에서의 한 가지 어려움은 크로스 레귤레이션이다. 크로스 레귤레이션은, (복수의 출력 레일들을 포함할 수 있는) SIMO 컨버터의 하나 이상의 출력 전압 레일에서의 부하 변화로 인해 출력 전압의 변화가 결과될 때, 다중 전압 전원의 출력 전압의 변화로서 이해될 수 있다. 조절된 출력 공급 교란(regulated output supply perturbation)에서의 그러한 크로스 레귤레이션으로 인해 결과되는 잡음은 하나 이상의 다른 출력 전압 레일에서의 출력 전압 리플을 가져올 수 있다. 다양한 컴포넌트들 및/또는 부하들은 그러한 리플들에 민감(intolerant)할 수 있으며, 그러한 리플들을 방지, 최소화 또는 완화시키는 것이 일반적으로 바람직할 수 있다.
크로스 레귤레이션 잡음으로 인한 출력 전압 리플들은 2 개 이상의 SIMO 출력 레일을 하나 이상의 병렬 푸시-풀 레귤레이터로 구성하는 것에 의해 감소 또는 완화되거나 심지어 제거될 수 있다. 그러한 병렬 푸시-풀 레귤레이터가 2 개 이상의 SIMO 출력 레일에 존재하는 경우, 그러한 구성은, 보다 높은 전압의 출력 레일과 같은, 다른 SIMO 출력 레일에 의해 직렬로 공급되는 개선된 PSRR(power supply rejection ration)을 갖는 병렬 레귤레이터를 갖도록 추가로 확장될 수 있다.
SVRR(supply-voltage rejection ratio)이라고도 할 수 있는 PSRR은 전자 회로의 출력 신호에 대한 전력 공급 변동들을 억제하는 전자 회로의 능력으로 이해될 수 있다. PSRR은 공급 전압이 생성하는 등가(차동) 출력 전압에 대한 공급 전압의 변화의 비로서 정의될 수 있다. 그러한 출력 전압은, 일반 입력 오프셋 전압들과 마찬가지로, 피드백 회로에 의존할 것이다.
레일들 사이에 병렬 푸시-풀 레귤레이터들을 갖는 이 구성(상이한 출력 전압들에 대한 각자의 2 개의 출력 레일 사이에 하나의 푸시-풀 레귤레이터가 제공될 수 있음)은 증가된 효율 및/또는 감소된 크기를 결과할 수 있다. 이 구성은, 특히 아날로그/RF 도메인들에서, 출력 공급 조절(output supply regulation)을 개선시키고 잡음에 민감한 출력들의 크로스 레귤레이션을 감소시킬 것으로 예상된다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 입력 단자(예를 들면, Vin)가 아닌 복수의 출력 레일들 중 하나로부터 레귤레이터의 등화 전류(equalizing current)를 얻는 것이 바람직할 수 있다. 유사하게, 레귤레이터가 한 출력 레일로부터 다른 출력 레일로 전류를 션팅(shunting)하는 것에 의해 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 개념들(다른 출력 레일로부터 등화 전류를 수신하는 것 또는 다른 출력 레일로 전류를 션팅하는 것) 중 하나 또는 둘 다를 사용하는 것은 입력 단자로부터 등화 전류를 수신하는 것 또는 전류를 접지로 션팅하는 것과 비교하여 전체 효율을 개선시킬 수 있다. 이러한 개념들은, 원하는 바에 따라, 단일 출력 레일 또는 레일들의 임의의 조합에 구현될 수 있다.
도 10은 본 개시내용의 양상에 따른 예시적인 SIMO 회로부를 도시한다. 이 회로부에서, 단일 인덕터(1002)가 복수의 스위치들(1004)(S01 내지 S04로서 묘사됨)을 통해 복수의 컨버터 출력 라인들(1006)(컨버터 출력 레일들 또는 컨버터 출력 전압 레일들이라고도 지칭됨)에 연결된다. 스위치 제어기는 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치들은 차례로 미리 결정된 시간 기간에 대한 출력 전압 요구사항에 기초하여 스위치 제어기에 의한 제어에 따라 복수의 스위치들 중 하나 이상의 스위치를 스위칭 온 또는 오프하는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 이 양상에 따르면, 출력 라인들 중 적어도 2 개는 적어도 하나의 레귤레이터(1008)에 의해 연결될 수 있다. 레귤레이터(1008)는 선형 레귤레이터를 포함하거나 선형 레귤레이터일 수 있다. 적어도 하나의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 선형 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인(예를 들면, S02)으로부터의 전류를 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성될 수 있다.
적어도 하나의 레귤레이터는 푸시-풀 레귤레이터를 포함하거나 푸시-풀 레귤레이터일 수 있고, 2 개의 컨버터 출력 라인 사이에 또는 2 개의 컨버터 출력 라인에 결합되는 스위치(예를 들면, V01과 V02 사이의 트랜지스터 참조)를 포함할 수 있다. 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터는, 스위칭 출력 전압을 미리 정의된 제1 임계 전압(예를 들면, 비교기의 음의(반전) 단자에 연결되는 기준 전압 참조)와 비교하고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제1 임계 전압보다 작은 경우 스위치가 닫히도록 그리고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제1 임계 전압보다 높은 경우 스위치가 열리도록 2 개의 컨버터 출력 라인 사이에 결합되는 스위치를 제어하도록 구성되는, 제1 비교기 회로(예를 들면, S01과 S02 사이의 비교기 참조)를 포함할 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 추가적인 양상에 따른 SIMO 회로부를 도시한다. 본 개시내용의 이 추가적인 양상에 따르면, 복수의 전압 레일들(V01 내지 V04) 중 적어도 하나의 전압 레일은 한 세트의 병렬 푸시-풀 레귤레이터들(1108)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 묘사된 바와 같이, 한 쌍의 병렬 푸시-풀 레귤레이터들은 상측(high-side) 증폭기 및 하측(low-side) 증폭기로서 구성되는, 적어도 하나의 증폭기 쌍을 포함할 수 있다. 하측 증폭기의 양의 단자는 하위 기준 전압에 연결될 수 있고, 상측 증폭기의 음의 단자는 상위 기준 전압에 연결될 수 있다. 증폭기들 각각은 스위치(증폭기들의 우측에 도시됨, 여기서 하측 증폭기의 출력은 V01과 V02 사이의 연결을 열거나 닫고, 여기서 상측 증폭기의 출력은 V02와 V03 사이의 연결을 열거나 닫음)를 활성화시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 인덕터의 에너지 공급 차단 페이즈 동안의 인덕터의 출력은 출력 레일에(이 예에서, 스위치 S02를 통해 출력 레일 V02에) 연결될 수 있고, 전압이 미리 결정된 하위 기준 전압 및 미리 결정된 상위 기준 전압에 기초하여 병렬 증폭기들을 통해 추가로 수정될 수 있다. 본 개시내용의 양상에 따르면, 하위 기준 전압 및 상위 기준 전압은 임의로, 상위 기준 전압과 하위 기준 전압 사이에 작은 범위만을 두고, 유사하도록 선택될 수 있다. 그렇게 함으로써, 본 명세서에서 설명되는 병렬 증폭기들의 출력은 상위 기준 전압과 하위 기준 전압 사이에 있으며, 기준 전압들 사이의 범위가 충분히 작다고 가정하면, 출력은 선형 레귤레이터의 출력에 근접할 수 있다. SIMO 회로부는 스위칭 출력 전압을 수신하고 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된 적어도 하나의 레귤레이터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양상에서, 푸시-풀 레귤레이터는 한 쌍의 컨버터 출력 레일들 중 하나의 컨버터 출력 레일의 출력 전압을 제어하기 위해 상이한 전위들을 갖는 각각의 쌍의 컨버터 출력 레일들 사이에 제공될 수 있다. 게다가, 제어될 하나의 컨버터 출력 레일의 출력 전압을 제어하기 위해, 제1 비교기는 제어될 컨버터 출력 레일과 제1 이웃하는(예를 들면, 인접한) 컨버터 출력 레일(제어될 컨버터 출력 레일보다 높은 전압을 전달함) 사이에 결합되는 제1 스위치를 제어하기 위해 제공될 수 있고, 제2 비교기는 제어될 컨버터 출력 레일과 제2 이웃하는(예를 들면, 인접한) 컨버터 출력 레일(제어될 컨버터 출력 레일보다 낮은 전압을 전달함) 사이에 결합되는 제2 스위치를 제어하기 위해 제공될 수 있다.
도 12는 본 명세서에서 설명되는 SIMO 회로부를 작동시키는 방법을 도시하며, 이 방법은: 복수의 스위치들이 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계(1202); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계(1204); 적어도 하나의 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계(1206); 및 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계(1208)를 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 SIMO 회로부는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 상기 방법을 구현하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 따라 구성될 수 있다.
도 13은 본 명세서에서 설명되는 SIMO 회로부를 작동시키는 방법을 도시하며, 이 방법은: 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하도록 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계(1302); 적어도 하나의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 수신하고 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계(1304); 및 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계(1306)를 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 SIMO 회로부는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 상기 방법을 구현하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 따라 구성될 수 있다.
스위치 제어기는 인덕터 사이클들이 일정한 속도로 발생하도록 하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 스위치 제어기는 일정한 스위칭 주파수에 기초하여 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 추가적으로, 스위치 제어기는 인덕터 사이클들이 불연속적이도록 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다(예를 들면, SIMO 컨버터(104)는 불연속 도통 모드(DCM)에 따라 작동한다). 불연속적인 인덕터 사이클들은 후속 인덕터 사이클들에 대한 인덕터 사이클들의 영향을 감소시키거나 제거할 수 있다.
도 14는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 분리된 인덕터 사이클들(본 개시내용에서 인덕터 사이클들, 분리된 인덕터 사이클들, 또는 분리된 인덕터 스위칭 사이클들이라고도 지칭됨)의 시뮬레이션의 그래픽 표현(1400)을 예시한다. 도 14에서, 파형들(1402a 내지 1402d)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(1402a 내지 1402d)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다.
인덕터 사이클들은 충전 부분들 및 도통 부분들을 포함할 수 있다. 충전 부분들은 도 14에서 부분들(1410a 내지 1410d)로서 예시되어 있고 도통 부분들은 도 14에서 부분들(1412, 1414, 1416, 1418)로서 예시되어 있다. 예를 들어, 제1 인덕터 사이클(예를 들면, 파형(1402a))의 충전 부분은 부분(1410a)을 포함하고 제1 인덕터 사이클의 도통 부분은 부분(1412)을 포함한다.
충전 부분들(1410a 내지 1410d)은 양의 전압인 입력 전압을 사용한 인덕터의 충전으로 인한 인덕터 상의 전류의 증가를 예시한다. 도통 부분들(1412, 1414, 1416, 1418)은 도통 부분들(1412, 1414, 1416, 1418) 동안 인덕터를 입력 전압으로부터 분리시키고 SIMO 시스템의 출력을 통해 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 감소를 예시한다. 예를 들어, 도통 부분들(1412, 1414, 1416, 1418)은 인덕터를 제1 출력을 통해 제1 전기 디바이스에, 제2 출력을 통해 제2 전기 디바이스에, 제3 출력을 통해 제3 전기 디바이스에, 또는 제4 출력을 통해 제4 전기 디바이스에, 제각기, 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있다. 각각의 인덕터 사이클 동안 단일 전기 디바이스를 인덕터에 전기적으로 결합시키는 것으로 인해, 인덕터 상의 전류는 인덕터 사이클 동안 매끄럽거나 연속적인 속도로 감소할 수 있다.
도 15는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 단일 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현(1500)을 예시한다. 도 15에서, 파형들(1524a 내지 1524d)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(1524a 내지 1524d)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 충전 부분들은 도 15에서 부분들(1510a 내지 1510d)로서 예시되어 있고 도통 부분들은 도 15에서 부분들(1512a, 1512b 및 1514a, 1514b)로서 예시되어 있다. 예를 들어, 제1 인덕터 사이클의 충전 부분은 부분(1510a)을 포함하고 제1 인덕터 사이클의 도통 부분은 부분(1512a)을 포함한다.
충전 부분들(1510a 내지 1510d)은 양의 전압인 입력 전압을 사용하여 인덕터가 충전되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 증가를 예시한다. 도통 부분들(1512a, 1512b 및 1514a, 1514b)은 도통 부분들(1512a, 1512b 및 1514a, 1514b) 동안 인덕터가 입력 전압으로부터 분리되고 SIMO 컨버터의 출력을 통해 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 감소를 예시한다. 예를 들어, 도통 부분들(1512a, 1512b)은 제1 출력을 통해 인덕터를 제1 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있고 도통 부분들(1514a, 1514b)은 제2 출력을 통해 인덕터를 제2 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있다.
곡선(1520) 및 곡선(1522)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 충전되거나 도통되는 것으로 인해 스위칭 출력 전압이 어떻게 변하는지를 예시한다. 곡선(1520)은 제1 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응하고, 곡선(1522)은 제2 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다. 도 15에 예시된 바와 같이, 제1 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1520)) 및 제2 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1522))은 대응하는 도통 부분들(1512a, 1512b 및 1514a, 1514b) 동안 증가한다. 예를 들어, 제1 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1520))은 도통 부분들(1512a, 1512b) 동안 증가하고, 제2 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1522))은 도통 부분들(1514a, 1514b) 동안 증가한다.
인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어에 도달하거나 대응하는 인덕터 사이클이 종료되는(예를 들면, 후속 충전 부분이 발생하도록 스위치들이 이동하는) 경우, 대응하는 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다. 전류가 실질적으로 0 암페어에 도달하거나 대응하는 인덕터 사이클이 종료될 때 제2 커패시터에 저장된 전압으로 인해 스위칭 출력 전압의 전압 레벨은 점진적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 15에 예시된 바와 같이, 도통 부분(1512a)이 종료될 때, 제1 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다(예를 들면, 곡선(1520)이 하강한다). 다른 예로서, 도 15에 예시된 바와 같이, 도통 부분(1514a)이 종료될 때, 제2 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다(예를 들면, 곡선(1522)이 하강한다).
도 16은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현(1600)을 예시한다. 도 16에서, 파형들(1526a 내지 1526d)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(1526a 내지 1526d)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 충전 부분들은 도 16에서 부분들(1510a 내지 1510d)로서 예시되어 있고 도통 부분들은 도 16에서 부분들(1512a 내지 1512d 및 1514a 내지 1514d)로서 예시되어 있다. 예를 들어, 제1 인덕터 사이클의 충전 부분은 부분(1510a)을 포함하고 도통 부분은 부분(1512a) 및 부분(1514a)을 포함한다.
도통 부분들은 도통 부분들(1512a 내지 1512d 및 1514a 내지 1514d) 동안 인덕터가 입력 전압으로부터 분리되고 SIMO 컨버터의 2 개의 출력을 통해 전기 디바이스들에 전기적으로 결합되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 감소를 예시한다. 예를 들어, 도통 부분들(1512a 내지 1512d)은 제1 출력을 통해 인덕터를 제1 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있고 도통 부분들(1514a 내지 1514d)은 제2 출력을 통해 인덕터를 제2 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있다.
도 16에 예시된 바와 같이, 제1 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1520)) 및 제2 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1522))은 대응하는 도통 부분들(1512a 내지 1512d 및 1514a 내지 1514d) 동안 증가한다. 예를 들어, 제1 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1520))은 도통 부분들(1512a 내지 1512d) 동안 증가하고, 제2 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(1522))은 도통 부분들(1514a 내지 1514d) 동안 증가한다.
도 16에 예시된 바와 같이, 각각의 인덕터 사이클은 상이한 전기 디바이스들에 인덕터에 전기적으로 결합되는 것에 대응하는 도통 부분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인덕터 사이클들은 충전 부분들(1510a 내지 1510d)에 이어 도통 부분들(1512a 내지 1512d)에 이어 도통 부분들(1514a 내지 1514d)을 포함할 수 있다. 각각의 인덕터 사이클 동안 다수의 전기 디바이스들을 인덕터에 전기적으로 결합시키는 것으로 인해, 인덕터 상의 전류가 불균일하거나 불연속적인 속도로 감소할 수 있다. 예를 들어, 인덕터 상의 전류가 도통 부분들(1512a 내지 1512d) 동안 제1 속도로 감소하고 도통 부분들(1514a 내지 1514d) 동안 제2 속도로 감소할 수 있다.
도 15 및 도 16에 예시된 바와 같이, 인덕터 사이클당 다수의 전기 디바이스들에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 경우(도 16에 예시됨)에 비해 인덕터 사이클당 단일 전기 디바이스에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 경우(도 15에 예시됨) 제1 전압과 제2 전압의 피크 전압 레벨들(도 15 및 도 16에서 곡선들(1520 및 1522)과 관련하여 ΔV01 및 ΔV02로 예시됨)의 발생 사이의 시간량(amount of time)이 증가될 수 있다. 추가적으로, 도 15 및 도 16에 예시된 바와 같이, 인덕터 사이클당 다수의 전기 디바이스들에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 경우에 비해 인덕터 사이클당 단일 전기 디바이스에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 경우 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 전압 리플이 증가할 수 있다.
인덕터 사이클들의 시작을 위한 예시적인 스위칭 시간들이 도 15 및 도 16에서 TSW 및 2TSW로서 예시되어 있다. 도 15에 예시되지 않은 추가적인 스위칭 시간들이 발생할 수 있다(예를 들면, 제1 인덕터 사이클 및 제4 인덕터 사이클에 대한 스위칭 시간들).
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터 스위칭 사이클들의 스위칭 주파수는 인덕터(202)의 인덕턴스 정격, 스위칭 출력 전압, 또는 이들의 어떤 조합에 기초하여 달라질 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 인덕터(202)의 인덕턴스 정격이 1 나노헨리(nH) 내지 10 마이크로헨리(μH)인 경우, 스위치 제어기는 스위칭 주파수를 1 kHz 내지 500 MHz로 설정할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 출력 전압이 보다 낮은 부하 조건들을 포함하는 전자 디바이스들에 제공될 때 스위칭 주파수는 1 kHz로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 스위칭 출력 전압이 보다 높은 부하 조건들을 포함하는 전자 디바이스들에 제공될 때 스위칭 출력 주파수는 100 내지 500 MHz로 설정될 수 있다. 인덕터 사이클들의 에너지 공급 차단 페이즈(예를 들면, Ton)는 연속 도통 모드(CCM) 또는 DCM 동작의 경계에서 최댓값보다 작은 임의의 값일 수 있는 시간 범위를 포함할 수 있다. 표 I은 에너지 공급 차단 페이즈들에 대한 예시적인 스위칭 주파수들 및 예시적인 Ton 범위들을 예시한다.
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도 17은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 회로부를 작동시키는 예시적인 방법(1700)의 플로차트를 예시한다. 방법(1700)은 하나 이상의 블록(1702, 1704, 1706, 또는 1708)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(1700)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(1702)에서, 스위칭 스테이지가 제어될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 스테이지는 인덕터 및 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치들 및 인덕터는 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압이 제공될 수 있다. 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치를 포함할 수 있다. 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 또한 포함할 수 있다. 추가적으로, 스위치들은 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함할 수 있다.
블록(1704)에서, 방법은 불연속 도통 모드에서 회로부를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 불연속 도통 모드(DCM)는 후속 인덕터 사이클이 발생하기 전에 인덕터 상의 전류가 0 암페어와 실질적으로 동일하게 되도록 야기할 수 있다.
블록(1706)에서, 방법은 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 분리된 인덕터 스위칭 사이클들에서 스위칭 출력 전압을 상이한 출력들에 제공하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법은 분리된 인덕터 스위칭 사이클들당 하나의 전기 디바이스에 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(1708)에서, 방법은 분리된 인덕터 스위칭 사이클들을 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 분리된 인덕터 스위칭 사이클들을 일정한 스위칭 주파수로 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(1700)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(1700)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
각각의 인덕터 사이클 동안 다수의 전기 디바이스들에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 것은 각각의 전기 디바이스에 제공되는 전압 레벨의 상태들 및 설정들을 추적하는 것의 어려움 및 그에 대한 복잡성을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 각각의 인덕터 사이클 동안 다수의 전기 디바이스들에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 것은 출력 상의 전압 또는 인덕터 상의 전류가 회복되는 시간량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 단일 인덕터 사이클 동안 제1 출력의 전력 레벨이 0.5 와트(W)로부터 1W로 전환될 수 있고 제2 출력의 전력 레벨이 1W로부터 0.5W로 전환될 수 있으며, 이는 제1 전압 레벨 또는 제2 전압 레벨이 훨씬 더 감소할 때까지 출력들 상의 전류의 합이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 출력 상의 전류의 합이 일정하게 유지되는 것은 출력 상의 전압 또는 인덕터 상의 전류가 회복되는 시간량을 야기할 수 있다.
게다가, 각각의 인덕터 사이클 동안 다수의 전기 디바이스들에 인덕터를 전기적으로 결합시키는 것은 인덕터 사이클당 하나의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 인덕터를 포함하는 SIMO 시스템에 비해 SIMO 시스템의 복잡성을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 단일 인덕터 사이클 동안 인덕터를 다수의 디바이스들에 전기적으로 결합시키는 것은 인덕터에 저장된 전류를 방출하는 것에 대한 크로스 레귤레이션을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 인덕터 상의 부하(예를 들면, 전기 디바이스들이 전기적으로 결합되는 것으로 인한 부하)가 변하는 것으로 인해 출력들 상의 전압 레벨이 변할 수 있다.
본 개시내용의 적어도 하나의 양상에 따르면, 분리된 인덕터 스위칭 사이클당 SIMO 시스템의 단일 출력을 통해 전기 디바이스에 스위칭 출력 전압이 제공되도록 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들 또는 인덕터는 분리된 인덕터 사이클들을 야기하기 위해 불연속 도통 모드(DCM)에서 작동할 수 있다. DCM에서 스위치들 또는 인덕터를 작동시키는 것은 후속 인덕터 사이클의 충전 부분이 발생하기 전에 인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어인 시간 기간을 야기할 수 있다.
방법은 인덕터 사이클당 단일 전기 디바이스가 인덕터에 전기적으로 결합되도록 스위치들 및 인덕터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다(예를 들면, 인덕터 사이클들이 분리되도록 야기할 수 있다). 본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕션 사이클들이 분리되게 야기하는 것은 후속 인덕터 사이클의 충전 부분이 시작하기 전에 인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어인 시간 기간을 야기하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 분리된 인덕터 사이클은 충전 부분, 도통 부분, 및 인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어인 시간량을 포함할 수 있다. 방법은 인덕터가 입력 전압을 수신하도록(예를 들면, 충전 부분 동안) 또는 SIMO 컨버터의 출력을 통해 인덕터를 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키고 도통하도록(예를 들면, 도통 부분 또는 인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어인 시간량 동안) 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
DCM에서 인덕터를 작동시키는 것은 인덕터 사이클들에 의해 다른 인덕터 사이클들에 대해 야기되는 영향을 감소시키거나 제거할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터 사이클들에 의해 다른 인덕터 사이클들에 대해 야기되는 영향은 인덕터 사이클들 동안 전기 디바이스가 스위칭 출력 전압을 수신하는 것으로 인한 것일 수 있다. 예를 들어, DCM에서 인덕터를 작동시키는 것은 제1 전기 디바이스가 제1 인덕터 사이클 동안 스위칭 출력 전압을 수신하는 것으로 인해 제1 전기 디바이스에 의해 제2 인덕터 사이클에 대해 야기되는 영향을 감소시키거나 제거할 수 있다.
스위칭 출력 전압이 각각의 인덕터 사이클 동안 SIMO 시스템의 개별 출력을 통해 전기 디바이스에 제공되도록 인덕터 사이클들이 발생할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들은, 분리된 인덕터 사이클들 동안, 스위칭 출력 전압을 각각의 분리된 인덕터 사이클 동안 출력을 통해 하나의 전기 디바이스에만 제공할 수 있다. 예를 들어, 방법은 제1 분리된 인덕터 사이클 동안 스위칭 출력 전압을 SIMO 시스템의 제1 출력을 통해 제1 전기 디바이스에 제공하고 제2 분리된 인덕터 사이클 동안 스위칭 출력 전압을 SIMO 컨버터의 제2 출력을 통해 제2 전기 디바이스에 제공하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 분리된 인덕터 사이클은 제1 분리된 인덕터 사이클에 후속하여 발생할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 분리된 인덕터 사이클들은 일정한 스위칭 주파수로 발생할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 일정한 스위칭 주파수는 SIMO 컨버터의 출력들 중 하나를 통해 입력 전압을 인덕터에 제공하거나 스위칭 출력 전압을 전기 디바이스에 제공하기 위해 스위치들이 일정한 속도로 열린 상태와 닫힌 상태 사이를 전환하도록 할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 일정한 스위칭 주파수는 약 1 kHz 내지 약 500 MHz의 주파수 범위 내에 있을 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 각각의 분리된 인덕터 사이클은 실질적으로 유사한 시간 지속기간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리된 인덕터 사이클은 제2 분리된 인덕터 사이클과 실질적으로 유사한 시간 지속기간을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 분리된 인덕터 사이클들은 약 2 ns 내지 약 1 ms의 시간 범위 내의 시간 지속기간을 포함할 수 있다. 분리된 인덕터 사이클들의 시간 지속기간은 스위치들이 특정 상태들(예를 들면, 위치들)에 있는 시간량에 기초할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 전기 디바이스, 제2 전기 디바이스, 제3 전기 디바이스, 또는 제4 전기 디바이스는 단일 회로 내에 배치되는 전기 디바이스들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제1 전기 디바이스, 제2 전기 디바이스, 제3 전기 디바이스, 또는 제4 전기 디바이스는 2 개 이상의 회로 내에 배치되는 전기 디바이스들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 각각의 인덕션 사이클 동안 인덕터 상의 피크 전류는 동일할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 인덕션 사이클들 중 2 개 이상 동안 인덕터 상의 피크 전류는 상이할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들을 제어하기 위한 스위칭 주파수는 스위칭 잡음 스퍼(switching noise spur)가 예측 가능(예를 들면, 제어 가능)하도록 야기할 수 있다. 스위칭 잡음 스퍼가 예측 가능한 것은 SIMO 시스템이 스위칭 잡음 스퍼를 고려하도록 설계되도록 할 수 있다. 스위칭 잡음 스퍼를 고려하도록 SIMO 시스템을 설계하는 것은 스위칭 잡음 스퍼로 인한 간섭을 감소시키거나 제거할 수 있다.
인덕터 사이클당 단일 전기 디바이스에 스위칭 출력 전압을 제공하는 것은 각각의 전기 디바이스로 인한 부하가 개별적으로 처리되도록 할 수 있다. 각각의 전기 디바이스로 인한 부하를 개별적으로 처리하는 것은 인덕터 사이클당 다수의 전기 디바이스들에 스위칭 출력 전압을 제공하는 시스템들에 비해 인덕터에 의한 전기 디바이스들로의 도통이 더 빨리 발생하도록 할 수 있다. 예를 들어, 각각의 전기 디바이스로 인한 부하를 개별적으로 처리하는 것은 각각의 전기 디바이스에 대한 피크 전류가 각각의 전기 디바이스에 대해 상이하게 제어되도록 할 수 있다. 다른 예로서, 각각의 전기 디바이스로 인한 부하를 개별적으로 처리하는 것은 인덕터 사이클당 단일 전기 디바이스에 스위칭 출력 전압을 제공하는 것으로 인해 인덕터 사이클당 인덕터 상의 전류의 크로스 레귤레이션이 감소하도록 할 수 있다. 다른 예로서, 각각의 전기 디바이스로 인한 부하를 개별적으로 처리하는 것은 인덕터 사이클당 다수의 전기 디바이스들에 스위칭 출력 전압을 제공하는 SIMO 시스템들에 비해 SIMO 시스템의 복잡성을 감소시킬 수 있다.
SIMO 컨버터(104)와 LDO들(106)은 컨버터 출력들에 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 함께 작동할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들(106)은 스위칭 출력 전압, LDO들(106)의 작동, 또는 이들의 어떤 조합을 조절하기 위해 피드포워드 기술들을 구현할 수 있다. LDO들(106)은 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들의 듀티 사이클들을 증가 또는 감소시키기 위해 전압들, 전류, 또는 이들의 어떤 조합을 피드포워드할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 인덕터(202)의 에너지 공급 차단 페이즈의 전압들은 하나 이상의 스위치(204a)를 사용하여 출력 레일들 중 하나 이상의 출력 레일에 인가될 수 있다. 이러한 방식으로, 다양한 출력 레일들에 인가되는 전압들은 서로 독립적이거나 다른 방식으로 레일 특정적(rail-specific)일 수 있다. 즉, 하나 이상의 출력 레일에 인가되는 전압의 크기는 하나 이상의 스위치(204a)가 닫히는 에너지 공급 차단 페이즈의 일 부분에, 적어도 부분적으로, 의존할 수 있다. 에너지 공급 차단 페이즈의 상이한 기간에 대응하도록 스위치들을 선택하는 것에 의해, 다양한 출력 레일 전압들이 독립적으로 제어될 수 있고, 이에 의해, 예를 들어, 제1 출력 레일이 제1 전압을 수신할 수 있게 하고 제2 출력 레일이 제1 전압과 상이한 제2 전압을 수신할 수 있게 한다. 다수의 스위치들(204a)이 동시에 또는 동시적으로 닫힐 수 있고, 이에 의해 (인덕터(202)에 대한 병렬 연결에 기초하여) 동일한 전압을 대응하는 출력 레일들에 동시에 또는 동시적으로 제공할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, LDO 레귤레이터는 피드포워드 기술들을 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절할 수 있다. LDO들은 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하기 위해 전압들, 전류 또는 이들의 어떤 조합을 피드포워드할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 레귤레이터들은 인덕터의 방전 사이클로부터 수신되는 전압 또는 전류를 조절하는 데 활용될 수 있다. 이러한 레귤레이터들은 미리 정의된 범위 내에서 출력 전압 또는 전류를 유지하기 위해 빠른 전환들을 이용할 수 있다. 레귤레이터들이 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 출력 전압 또는 전류를 조절하는 데 매우 효과적일 수 있지만, 빠른 레귤레이터 스위칭은 특정 효율 감소를 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 양상에 따르면, 그리고 적어도 도 18 내지 도 23과 관련하여 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 레귤레이터들의 액션들은 출력 레일에 추가되거나 출력 레일로부터 션팅되는 등화 전류를 검출하는 것에 의해 인식될 수 있다. 검출되는 전체 등화 전류(예를 들면, 추가된 등화 전류와 션팅된 전류의 차이)를 수정된 출력 레일 전류와 함께 사용하여, 인덕터의 듀티 사이클이 원하는 조절된 전압 또는 조절된 전류에 보다 가깝게 근접하도록 변경될 수 있으며, 이에 의해 적은 수의 레귤레이터 전환들 및 따라서 보다 높은 효율을 결과할 수 있다.
도 18은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104) 및 LDO(106)를 포함하는 예시적인 시스템(1800)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(1800)은 스위치 제어기(1802)를 또한 포함할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 추가적으로, LDO(106)는 도 4와 관련하여 위에서 논의된 레귤레이터(302a)에 대응할 수 있다.
도 18에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 LDO(106) 및 단일 스위치 제어기(1802)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 18에 예시된 바와 같이 시스템(1800)은 단일 LDO(106) 및 단일 스위치 제어기(1802)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 시스템(1800)은 다수의 LDO들(106) 및 다수의 스위치 제어기들(1802) 또는 단일 스위치 제어기(1802)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들(106)은 SIMO 컨버터(104)의 상이한 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 본 설명의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 시스템(1800)은 SIMO 컨버터(104)의 상이한 출력들에 전기적으로 결합되는 2 개의 LDO(106)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기들(1802) 각각은 상이한 LDO(106)에 전기적으로 결합될 수 있다. 대안적으로, 단일 스위치 제어기(1802)가 LDO들(106)의 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(1800)은 피드포워드 시스템으로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 시스템(1800)은 LDO(106) 내의 전류들 또는 전압들을 나타내는 전류들 또는 전압들을 스위치 제어기(1802)에 공급할 수 있다. 스위치 제어기(1802)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204, 206, 208, 또는 210)의 듀티 사이클들을 제어하기 위해 피드포워드되는 전류들 또는 전압들을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO(106) 내에 예시되는 다양한 요소들이 스위치 제어기(1802) 내에 배치될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, LDO(1806) 또는 LDO(1806) 내의 컴포넌트들에 의해 수행되는 것으로 설명되는 함수들이 스위치 제어기(1802) 또는 스위치 제어기(1802) 내의 컴포넌트들에 의해 수행될 수 있다.
LDO(106)는 SIMO 컨버터(104)의 출력에 전기적으로 결합되는 증폭기(1814), 제6 스위치(408), 및 제7 스위치(410)를 포함할 수 있다. 증폭기(1814)는 스위칭 출력 전압(108) 및 기준 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 레귤레이터 단자(1804)는 입력 단자(102)에 전기적으로 결합될 수 있다. 증폭기(1814)는 단자(1826)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 증폭기(1814)는 스위칭 출력 전압 및 기준 전압에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)(예를 들면, 보상된 출력 전압)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO(106)는 비례 적분(proportional integration, PI) 레귤레이터(1808)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, PI 레귤레이터(1808)는 비례 부분(예시되지 않음) 및 적분 부분(예시되지 않음)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)을 제공하기 위해 LDO(106)의 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 조절할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)을 생성하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)에 대해 다양한 함수들을 수행할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, PI 레귤레이터(1808)는 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)에 대해 수행되는 다양한 함수들에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전류(1828a)를 생성할 수 있다.
스위치 제어기(1802)는 가산기(1812)를 포함할 수 있다. 가산기(1812)는 제1 레귤레이터 단자(1804)에 배치되는 센서, PI 레귤레이터(1808)의 출력, 및 제2 레귤레이터 단자(1806)에 배치되는 센서에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는 제1 레귤레이터 단자(1804)에서의 전류에 기초하여 제1 레귤레이터 단자(1804)에 있는 센서에 의해 생성되는 제1 전압(1824) 및 제2 레귤레이터 단자(1806)에서의 전류에 기초하여 제2 레귤레이터 단자(1806)에 있는 센서에 의해 생성되는 제2 전압(1820) 중 적어도 하나와 목표 출력 전압(1830)을 가산할 수 있다. 가산기(1812)는 가산에 기초하여 가산된 전압(1834)을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는 제1 레귤레이터 단자(1804)에서의 전류에 기초하여 제1 레귤레이터 단자(1804)에 있는 센서에 의해 생성되는 전류 및 제2 레귤레이터 단자(1806)에서의 전류에 기초하여 제2 레귤레이터 단자(1806)에 있는 센서에 의해 생성되는 전류 중 적어도 하나와 레귤레이터 특정적 목표 출력 전류(1828a)를 가산할 수 있다. 가산기(1812)는 가산에 기초하여 가산된 전류를 제공할 수 있다.
스위치 제어기(1802)는 가산기(1812)의 출력에 전기적으로 결합되는 비교기 회로(1816) 및 인덕터(202)의 제1 단자에 배치되는 센서를 또한 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 비교기 회로(1816)는 가산된 전압(1834) 및 인덕터(202)의 제1 단자에서의 전류에 기초하여 센서에 의해 생성되는 전압(1832)을 수신할 수 있다. 비교기 회로(1816)는 가산된 전압(1834)과 제1 단자에서 감지되는 전류에 기초한 전압(1832)을 비교할 수 있다. 추가적으로, 비교기 회로(1816)는 비교에 기초하여 비교 전압(1836)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 비교기 회로(1816)는 가산된 전류 및 인덕터(202)의 제1 단자에서의 전류에 기초하여 센서에 의해 생성되는 전류를 수신할 수 있다. 비교기 회로(1816)는 가산된 전류와 제1 단자에서 감지되는 전류에 기초하여 생성되는 전류를 비교할 수 있다. 추가적으로, 비교기 회로(1816)는 비교에 기초하여 비교 전압(1836)을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(1802)는 비교 회로(1816)의 출력에 전기적으로 결합되는 SR(set reset) 래치 회로(1818)를 더 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SR 래치 회로(1818)의 출력은 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204, 206, 208, 또는 210) 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. SR 래치 회로(1818)는 비교 전압(1836) 및 클록 신호(1840)를 수신할 수 있다. SR 래치 회로(1818)는 비교 전압(1836) 및 클록 신호(1840)에 기초하여 듀티 사이클 전압(1838)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO는 인덕터의 제2 단자와 입력 전압 사이에 전기적으로 결합되는 스위치(예를 들면, 제5 스위치)(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 레귤레이터는 스위칭 출력 전압과 기준 전위 사이에 전기적으로 결합되는 커패시터(예를 들면, 제2 커패시터)를 포함할 수 있다. 커패시터는 약 1 nF 내지 10 μF의 범위에 있는 용량을 포함할 수 있다.
도 19는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 인덕터가 인덕터 사이클마다 전기적으로 결합되는 출력들의 수에 대한 SIMO 시스템들의 크로스 레귤레이션의 그래픽 표현(1900)을 예시한다. 시뮬레이션을 위해, SIMO 시스템들이 인덕터 사이클마다 2 내지 6 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되었다. 도 19에 예시된 바와 같이, 크로스 레귤레이션은 인덕터 사이클마다 인덕터들이 전기적으로 결합되는 출력들의 수에 기초하여 달라질 수 있다.
도 20은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 단일 인덕터 다중 출력 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(2000)의 플로차트를 예시한다. 방법(2000)은 하나 이상의 블록(2002, 2004, 2006, 2008, 또는 2010)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(2000)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(2002)에서, 방법은 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들은 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다. 이 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(2004)에서, 방법은 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정할 수 있다.
블록(2006)에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 입력 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 입력 전류는 LDO를 통해 제1 레귤레이터 단자로부터 제2 레귤레이터 단자로 흐를 수 있다.
블록(2008)에서, 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나가 결정될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 제1 레귤레이터 단자에서의 제1 전압을 결정하는 단계 및 제2 레귤레이터 단자에서의 제2 전압을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(2010)에서, 방법은 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 제1 전압 또는 제2 전압을 사용하여 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(2000)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(2000)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
도 21은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 작동시키기 위한 예시적인 작동 회로부(2100)의 다른 블록 다이어그램을 예시한다. 회로부(2100)는 SIMO 컨버터(104), LDO(106), 전자 디바이스(2101), 온 타임 튜닝 루프(on time tuning loop)(2105), 스위치 제어기(2107), 및 레벨 시프터(2109)를 포함할 수 있다.
도 21에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 LDO(106) 및 단일 스위치 제어기(2107)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 21에 예시된 바와 같이 회로부(2100)는 단일 LDO(106) 및 단일 스위치 제어기(2107)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 회로부(2100)는 다수의 LDO들(106) 및 다수의 스위치 제어기들(2107) 또는 단일 스위치 제어기(2107)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. LDO(106)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 전자 디바이스(2101)는 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. SIMO 컨버터(104) 및 LDO(106)는 스위칭 출력 전압(108)을 전자 디바이스(2101)에 제공하도록 작동할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105)는 도 18의 LDO(106)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105)는 도 18의 스위치 제어기(1802)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 스위칭 출력 전압(108) 및 단자(1826)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 온 타임 튜닝 루프(2105)는 스위칭 출력 전압(108)을 기준 전압과 비교할 수 있다. 온 타임 튜닝 루프(2105)는 스위칭 출력 전압(108)과 기준 전압의 비교에 기초하여 듀티 사이클 전압(1838)(예를 들면, VTON)을 제공할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 듀티 사이클 전압(1838) 및 클록 전압(2103)에 기초하여 하나 이상의 스위칭 전압(2111)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 듀티 사이클 전압(1838)이 논리 하이이고 클록 전압(2103)이 수신되고 있을 때, 스위치 제어기(2107)는 SIMO 컨버터(104) 내의 상측 스위치(예를 들면, 도 2에서의 스위치(206))가 턴오프되고 SIMO 컨버터(104) 내의 하측 스위치(예를 들면, 도 1에서의 스위치(208)) 및 출력 스위치(예를 들면, 도 1에서의 스위치(204a))가 턴온되도록 스위칭 전압들(2111)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기(2107)는, 닫힌 위치로 전환(예를 들면, 턴온)하도록 하나 이상의 스위치를 제어하기 전에, SIMO 컨버터(104) 내에서 슈트 스루 전류(shoot through current)가 발생하는 것을 방지하기 위해 스위칭 전압들(2111)에 데드 타임(dead time)(tDEAD)을 삽입할 수 있다.
레벨 시프터(2109)는 스위칭 전압들(2111)을 수신할 수 있다. 레벨 시프터(2109)는 스위칭 전압들(2111) 중 하나 이상의 스위칭 전압의 전압 레벨을 SIMO 컨버터(104) 내의 대응하는 스위치들이 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하게 하는 데 충분한 레벨들로 시프트시킬 수 있다. 레벨 시프터(2109)는 스위칭 전압들(2111)에 기초하여 게이트 전압들(2113)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 레벨 시프터(2109)는 게이트 전압들(2113)을 수신할 SIMO 컨버터(104)의 대응하는 스테이지들에 기초하여 게이트 전압들(2113)을 지연시킬 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 게이트 전압들(2113)을 수신할 수 있고 SIMO 컨버터(104)와 함께 구현되는 스위치들은 그에 따라 작동할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105), 스위치 제어기(2107), 레벨 시프터(2109), 또는 이들의 어떤 조합은 효율을 위해 최적화될 수 있다.
도 22은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 작동시키기 위한 예시적인 작동 환경 또는 시스템(2200)의 다른 블록 다이어그램을 예시한다. 환경(2200)은 SIMO 컨버터(104), LDO(106), 온 타임 튜닝 루프(2205), 및 스위치 제어기(2207)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 추가적으로, LDO(106)는 도 4와 관련하여 위에서 논의된 레귤레이터(302a)에 대응할 수 있다.
도 22에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 LDO(106)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 22에 예시된 바와 같이 환경(2200)은 단일 LDO(106)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 환경(2200)은 다수의 LDO들(106)을 포함할 수 있다.
LDO(106)는 SIMO 컨버터(104)의 출력에 전기적으로 결합되는 비교기(2215)를 포함할 수 있다. 비교기(2215)는 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 비교기(2215)는 단자(2217)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 비교기(2215)는 기준 전압과 스위칭 출력 전압을 비교할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 비교기(2215)는 비교에 기초하여 스위칭 출력 전압을 조절하도록 제6 스위치(2205)를 제어할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)(도 21에 묘사됨)는 증폭기(1814)를 포함할 수 있다. 증폭기(1814)는 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 단자(1826)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 기준 전압과 스위칭 출력 전압을 비교할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 증폭기(1814)는 비교에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105)는 PI 레귤레이터(1808)를 포함할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)을 제공하기 위해 LDO(106)의 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)(또는 전류)을 조절할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)을 생성하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)(또는 전류)에 대해 다양한 함수들을 수행할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)를 또한 포함할 수 있다. 가산기(1812)는 제1 레귤레이터 단자(1804)에 배치되는 센서 및 PI 레귤레이터(1808)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는 목표 출력 전압(1830)과 제1 레귤레이터 단자(1804)에서의 전류에 기초하여 제1 레귤레이터 단자(1804)에 있는 센서에 의해 생성되는 제1 전압(1824)을 가산할 수 있다. 가산기(1812)는 가산에 기초하여 가산된 전압(1834)을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는, 도 18과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 전압 신호들 대신에 전류 신호들에 기초하여 가산을 수행할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)의 출력 및 인덕터(202)의 제1 단자에 전기적으로 또는 작동 가능하게 결합되는 비교기(1816)를 또한 포함할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834) 및 입력 전압(1832)을 수신할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834)과 인덕터(202)의 제1 단자에서의 입력 전압(1832)을 비교할 수 있다. 비교기(1816)는 비교에 기초하여 비교 전압(1836)을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 비교 전압(1836) 및 클록 전압(2103)에 기초하여 하나 이상의 스위칭 전압(2111)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 환경(2200)은 게이트 전압들(2113)을 생성하기 위해 레벨 시프터(2109)를 또한 포함할 수 있다.
도 23은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 작동시키기 위한 예시적인 작동 환경(2300)의 다른 블록 다이어그램을 예시한다. 환경(2300)은 SIMO 컨버터(104), LDO(106), 온 타임 튜닝 루프(2105), 및 스위치 제어기(2107)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 추가적으로, LDO(106)는 도 4와 관련하여 위에서 논의된 LDO(106)에 대응할 수 있다.
도 23에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 LDO(106)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 23에 예시된 바와 같이 환경(2300)은 단일 LDO(106)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 환경(2300)은 다수의 LDO들(106)을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO(106)는 디지털 선형 레귤레이터를 포함할 수 있다. LDO(106)는 디지털 게이트 제어기(2319)를 포함할 수 있다. 디지털 게이트 제어기(2319)는 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 디지털 게이트 제어기(2319)는 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 디지털 게이트 제어기(2319)는 스위칭 출력 전압(108)을 조절하기 위해 LDO(106) 내의 스위치들(621)의 게이트들을 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 디지털 게이트 제어기(2319)는 스위칭 출력 전압(108)과 기준 신호(2323) 간의 차이에 기초하여 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 디지털 게이트 제어기(2319)는 게이트 제어 신호들을 디지털 신호들로서 생성할 수 있다. 각각의 게이트 제어 신호는 스위치들(621) 내의 상이한 스위치에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 제어 신호는 스위치들(621) 내의 제1 스위치의 게이트를 제어할 수 있고, 제2 게이트 제어 신호는 스위치들(621) 내의 제2 스위치의 게이트를 제어할 수 있다.
디지털 게이트 제어기(2319)는 스위칭 출력 전압(108)과 기준 신호(2323) 사이의 차이에 기초하여 논리 하이에 있는 특정 수의 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 스위칭 출력 전압(108)과 기준 신호(2323) 사이의 차이가 변함에 따라, 디지털 게이트 제어기(2319)는 논리 하이에 있는 게이트 제어 신호들을 더 많이 또는 더 적게 생성할 수 있다. 예를 들어, 차이가 감소함에 따라, 디지털 게이트 제어기(2319)는 논리 하이에 있는 게이트 제어 신호들의 수를 감소시킬 수 있다.
스위치들(621)은 스위칭 출력 전압의 전류 레벨을 증가시키는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 조절할 수 있다. 스위치들(621)은 입력 신호(예를 들면, 입력 전압)를 수신하고 제어된 전류 레벨의 입력 신호를 컨버터 출력에 제공할 수 있다. 스위치들(621)은 입력 단자(102)로부터 입력 신호를 수신할 수 있다. 컨버터 출력에 제공되는 입력 신호의 제어된 전류 레벨은 닫힌 상태에 있는 스위치들(621) 내의 스위치들의 수에 기초할 수 있다(예를 들면, 논리 하이인 게이트 제어 신호들의 수에 기초할 수 있다). 닫힌 상태에 있는 스위치들(621) 내의 각각의 스위치는 컨버터 출력에 제공되는 입력 신호의 전류 레벨을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 스위치들(621) 모두가 닫힌 상태에 있는 경우, 스위치들(621)은 하이 전류 레벨의 입력 신호를 제공할 수 있다. 다른 예로서, 스위치들(621) 중 단일 스위치가 닫힌 상태에 있는 경우, 스위치들(621)은 하이 전류 레벨보다 작은(예를 들면, 하이 전류 레벨의 1/4인) 전류 레벨의 입력 신호를 제공할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 증폭기(1814)를 포함할 수 있다. 증폭기(1814)는 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 단자(1826)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 기준 전압과 스위칭 출력 전압을 비교할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 증폭기(1814)는 비교에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105)는 PI 레귤레이터(1808)를 포함할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)을 제공하기 위해 LDO(106)의 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)(또는 전류)을 조절할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)을 생성하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)에 대해 다양한 함수들을 수행할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 전류 소스(이후부터 "I 소스"라고도 지칭됨) 어레이(2309)를 포함할 수 있다. I 소스 어레이(2309)는 디지털 게이트 제어기(2319)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 추가적으로, I 소스 어레이(2309)는 가산기(1812)에 전기적으로 결합될 수 있다. I 소스 어레이(2309)는 디지털 게이트 제어기(2319)로부터 게이트 제어 신호들을 수신할 수 있다. I 소스 어레이(2309)는 게이트 제어 신호들에 기초하여 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, I 소스 어레이(2309)는 논리 하이인 게이트 제어 신호들의 수에 기초하여 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 게이트 제어 신호들 모두가 논리 하이인 경우(예를 들면, 스위치들(621) 내의 스위치들 모두가 닫힌 상태에 있는 경우), I 소스 어레이(2309)는 하이 레벨에 있는 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 다른 예로서, 게이트 제어 신호들 중 2 개가 논리 하이인 경우(예를 들면, 스위치들(621) 내의 스위치들 중 2 개가 닫힌 상태에 있는 경우), I 소스 어레이(2309)는 하이 레벨의 일부인(예를 들면, 하이 레벨의 절반인) 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, I 소스 어레이(2309)는 SIMO 벅-부스트 컨버터(104) 내의 전류 레벨(예를 들면, 인덕터(202) 상의 전류)의 사본인 제1 전류로서 제1 전압(1824)을 생성할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)를 포함할 수 있다. 가산기(1812)는 I 소스 어레이(2309) 및 PI 레귤레이터(1808)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)과 I 소스 어레이(2309)로부터의 제1 전압(1824)(또는 전류)을 가산할 수 있다. 가산기(1812)는 가산에 기초하여 가산된 전압(1834)(또는 전류)을 제공할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)의 출력에 전기적으로 결합되는 비교기(1816) 및 인덕터(202)의 제1 단자에 배치되는 센서를 또한 포함할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834)(또는 전류) 및 인덕터(202)의 제1 단자에서의 전류에 기초한 전압(1832)(또는 전류)을 수신할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834)(또는 전류)과 전압(1832)(또는 전류)을 비교할 수 있다. 비교기(1816)는 비교에 기초하여 비교 전압(1836)(또는 전류)을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 비교 전압(1836) 및 클록 전압(2103)에 기초하여 하나 이상의 스위칭 전압(2111)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 환경(2300)은 게이트 전압들(2113)을 생성하기 위해 레벨 시프터(2109)를 또한 포함할 수 있다.
도 24는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 작동시키기 위한 예시적인 작동 환경(2400)의 다른 블록 다이어그램을 예시한다. 환경(2400)은 SIMO 컨버터(104), LDO(106), 온 타임 튜닝 루프(2105), 및 스위치 제어기(2107)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 추가적으로, LDO(106)는 도 4와 관련하여 위에서 논의된 LDO(106)에 대응할 수 있다.
도 24에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 LDO(106)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 24에 예시된 바와 같이 환경(2400)은 단일 LDO(106)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 환경(2400)은 다수의 LDO들(106)을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO(106)는 디지털 푸시-풀 레귤레이터를 포함할 수 있다. LDO(106)는 제1 디지털 게이트 제어기(2319a) 및 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)를 포함할 수 있다. 디지털 게이트 제어기들(2319a 및 2319b)은 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 디지털 게이트 제어기들(2319a 및 2319b)은 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 디지털 게이트 제어기들(2319a 및 2319b)은 스위칭 출력 전압(108)을 조절하기 위해 LDO(106) 내의 스위치들(621a 및 621b)의 게이트들을 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다.
제1 디지털 게이트 제어기(2319a)는 하위 기준 신호(2325) 및 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 제1 디지털 게이트 제어기(2319a)는 스위칭 출력 전압(108) 및 하위 기준 신호(2325)에 기초하여 대응하는 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 23과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 제1 디지털 게이트 제어기(2319a)는 스위칭 출력 전압을 하위 임계값 초과이도록 조절할 수 있다.
제2 디지털 게이트 제어기(2319b)는 상위 기준 신호(2327) 및 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)는 스위칭 출력 전압(108) 및 상위 기준 신호(2327)에 기초하여 대응하는 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)는 스위칭 출력 전압을 상위 임계값 미만이도록 조절할 수 있다. 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)는 도 23의 디지털 게이트 제어기(2319)와 유사하게 작동할 수 있지만, 스위칭 출력 전압의 전류 레벨을 임계 값 초과이도록 조절하는 대신에, 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)는 게이트 제어 신호들에 기초하여 스위칭 출력 전압의 전류 레벨을 상위 임계값 미만이도록 조절할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 증폭기(1814)를 포함할 수 있다. 증폭기(1814)는 스위칭 출력 전압(108)을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 단자(1826)를 통해 기준 전압을 수신할 수 있다. 증폭기(1814)는 기준 전압과 스위칭 출력 전압을 비교할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 증폭기(1814)는 비교에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 온 타임 튜닝 루프(2105)는 PI 레귤레이터(1808)를 포함할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)을 제공하기 위해 LDO(106)의 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 조절할 수 있다. PI 레귤레이터(1808)는 조절된 목표 출력 전압(1830)(또는 전류)을 생성하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(1828b)에 대해 다양한 함수들을 수행할 수 있다. 도 24의 LDO(106)는 도 7과 관련하여 디지털 푸시-풀 레귤레이터(702a)에 대해 설명된 것과 유사하게 작동할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2205)는 제1 I 소스 어레이(2309a) 및 제2 I 소스 어레이(2309b)를 포함할 수 있다. 제1 I 소스 어레이(2309a)는 제1 디지털 게이트 제어기(2319a)의 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 제2 I 소스 어레이(2309b)는 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)의 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 추가적으로, I 소스 어레이들(2309a 및 2309b)은 가산기(1812)에 전기적으로 결합될 수 있다. I 소스 어레이들(2309a 및 2309b)은 디지털 게이트 제어기들(2319a 및 2319b)로부터 대응하는 게이트 제어 신호들을 수신할 수 있다. 제1 I 소스 어레이(2309a)는 제1 디지털 제어기(2319a)로부터의 게이트 제어 신호들에 기초하여 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 23과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 제1 I 소스 어레이(2309a)는 논리 하이인 제1 디지털 게이트 제어기(2319a)로부터 수신되는 게이트 제어 신호들의 수에 기초하여 제1 전압(1824)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 제2 I 소스 어레이(2309b)는 제2 디지털 제어기(2319b)로부터의 게이트 제어 신호들에 기초하여 제2 전압(1820)(또는 전류)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 23과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 제2 I 소스 어레이(2309b)는 논리 하이인 제2 디지털 게이트 제어기(2319b)로부터 수신되는 게이트 제어 신호들의 수에 기초하여 제2 전압(1820)(또는 전류)을 생성할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)를 포함할 수 있다. 가산기(1812)는 I 소스 어레이들(2309a 및 2309b) 및 PI 레귤레이터(1808)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 가산기(1812)는 목표 출력 전압(1830)(또는 전류), 제1 전압(1824)(또는 전류), 제2 전압(1820)(또는 전류), 또는 이들의 어떤 조합을 가산할 수 있다. 가산기(1812)는 가산에 기초하여 가산된 전압(1834)(또는 전류)을 제공할 수 있다.
온 타임 튜닝 루프(2105)는 가산기(1812)의 출력에 전기적으로 결합되는 비교기(1816) 및 인덕터(202)의 제1 단자에 배치되는 센서를 또한 포함할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834)(또는 전류) 및 인덕터(202)의 제1 단자에서의 전류에 기초한 전압(1832)(또는 전류)을 수신할 수 있다. 비교기(1816)는 가산된 전압(1834)(또는 전류)과 전압(1832)(또는 전류)을 비교할 수 있다. 비교기(1816)는 비교에 기초하여 비교 전압(1836)(또는 전류)을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(2107)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 스위치 제어기(2107)는 비교 전압(1836) 및 클록 전압(2103)에 기초하여 하나 이상의 스위칭 전압(2111)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 환경(2400)은 게이트 전압들(2113)을 생성하기 위해 레벨 시프터(2109)를 또한 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터, LDO, 및 스위치 제어기를 포함하는 시스템은 피드포워드 시스템으로서 작동할 수 있다. 피드포워드 시스템은 전압들, 전류들, 또는 이들의 어떤 조합을 SIMO 컨버터 또는 LDO로부터 스위치 제어기로 피드포워드(예를 들면, 제공)할 수 있다. 예를 들어, 제1 레귤레이터 단자에서의 전류에 기초한 제1 전압/전류 및 제2 레귤레이터 단자에서의 전류에 기초한 제2 전압/전류가 피드포워드될 수 있다. 스위치 제어기는 SIMO 컨버터에서의 스위치들의 듀티 사이클들을 제어하기 위해 피드포워드되는 전압들/전류를 사용할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기 또는 스위치 제어기와 LDO의 조합은 튜닝 루프, 예를 들면, 온 타임 튜닝 루프와 통합될 수 있다.
하이브리드 SIMO LDO 구조들에서, SIMO 컨버터는 LDO에 비해 더 높은 효율 성능을 제공할 수 있고 LDO는 과도 성능을 개선시킬 수 있다. 시스템의 효율을 개선시키기 위해, LDO의 작동이 최소화되고 SIMO 컨버터의 작동이 최대화될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 작동을 증가시키기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클들을 부스팅(예를 들면, 증가)시키는 것이 구현될 수 있다. SIMO 컨버터로부터 피드포워드되는 전압 및 스위치 제어기는 스위치들의 듀티 사이클들을 부스팅시킬 수 있다.
LDO는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO는 SIMO 컨버터 또는 LDO 내에서의 작동 인자들에 기초하여 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 변경할 수 있다. LDO는 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성될 수 있다. LDO는 입력 전압을 사용하여 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절할 수 있다. 예를 들어, LDO는 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 입력 전류는 LDO를 통해 제1 레귤레이터 단자로부터 제2 레귤레이터 단자로 흐를 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO는 스위칭 출력 전압과 미리 정의된 제3 임계 전압을 비교하도록 구성된 비교기(예를 들면, 제3 비교기)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 미리 정의된 제3 임계 전압은 스위칭 출력 전압의 정상 상태 전압 레벨에 기초하여 프로그래밍될 수 있다. 비교기는 비교에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 그리고, 예를 들어, 도 18에 묘사된 바와 같이, LDO는 비례 부분 및 적분 부분을 포함하는 PI 회로를 포함할 수 있다. PI 회로, 예를 들면, PI 레귤레이터는 증폭기로부터 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 수신할 수 있다. PI 레귤레이터는 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압에 대해 비례 함수들 또는 적분 함수들을 수행할 수 있다. PI는 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압에 대해 수행되는 함수들에 기초하여 조절된 목표 출력 전압을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, PI 회로의 비례 부분만이 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압에 대해 함수들을 수행할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, PI 회로의 적분 부분만이 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압에 대해 함수들을 수행할 수 있다. 대안적으로, PI 회로의 비례 부분과 적분 부분 양쪽 모두가 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압에 대해 함수들을 수행할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO 또는 스위치 제어기는 가산기를 포함할 수 있다. LDO 또는 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하기 위해 제1 전압/전류, 제2 전압/전류, 또는 이들의 어떤 조합을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO는 제1 레귤레이터 단자에서의 전류에 기초하여 제1 전압/전류를 결정하거나 제2 레귤레이터 단자에서의 전류에 기초하여 제2 전압/전류를 결정할 수 있다. 예를 들어, 가산기는 PI 회로로부터 조절된 목표 출력 전압을 수신하며, 제1 레귤레이터 단자들에 있는 센서로부터 제1 전압/전류를 수신하고/하거나, 인덕터의 제1 단자에 있는 센서로부터 제2 전압/전류를 수신할 수 있다. 가산기는 조절된 목표 출력 전압/전류를 제1 전압/전류 및/또는 제2 전압/전류와 합산할 수 있다. 가산기는 조절된 목표 출력 전압/전류와 제1 전압/전류 및/또는 제2 전압/전류의 합에 기초하여 가산된 전압/전류를 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 스위치 제어기는 가산된 전압 및 인덕터의 제1 단자에서의 전류에 기초한 전압/전류를 수신하도록 구성된 비교기(예를 들면, 제4 비교기)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에 따르면, 비교기는 스위치 제어기에 대한 사전 스테이지로서 구성될 수 있다. 비교기는 조절된 목표 출력 전압/전류를 인덕터의 제1 단자에서의 전류에 기초한 전압/전류와 비교할 수 있다. 비교기는 비교에 기초하여 비교 전압을 제공할 수 있다.
스위치 제어기는 비교 전압을 수신하도록 구성된 SR 래치 회로를 포함할 수 있다. SR 래치 회로는 또한 클록 신호를 수신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 비교 전압은 SR 래치 회로에 대한 리셋(reset) 신호로서 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 클록 신호는 SR 래치 회로에 대한 세트(set) 신호로서 작동할 수 있다. SR 래치 회로는 (예를 들면, SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하기 위해) 클록 신호 및 비교 전압에 기초하여 듀티 사이클 전압을 생성할 수 있다. 듀티 사이클 전압은 SIMO 컨버터 내의 스위치들 중 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 클록 신호가 하이 값이 되고 비교 전압이 임계 레벨 미만인 경우, SR 래치 회로가 세트될 수 있고 듀티 사이클 전압을 제공할 수 있다. SIMO 컨버터 내의 스위치들 중 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클을 부스팅(예를 들면, 증가)시키기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 제어에 피드포워드된 전류들이 가산될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터 내의 스위치들 중 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클들을 부스팅시키는 것은 하나 이상의 스위치가 닫힌 위치(예를 들면, 전파 위치(propagating position)) 또는 열린 위치(예를 들면, 비전파 위치(non-propagating position))에 있는 시간량을 증가시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 비교 전압이 대응하는 임계 레벨을 초과하게 되는 경우, SR 래치 회로는 리셋될 수 있고 듀티 사이클 전압을 제공하지 않을 수 있으며 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치는 열린 위치(예를 들면, 비전파 위치)로 전환될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 비교 전압이 대응하는 임계 레벨을 초과하게 되는 경우, SR 래치 회로는 리셋될 수 있고 듀티 사이클 전압을 제공하지 않을 수 있으며 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치는 미리 정의된 듀티 사이클들에 따라 작동할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 스위치를 제어하는 듀티 사이클 전압은 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클들을 부스팅시킬 수 있고, 스위치 제어기를 포함하지 않는 시스템들에 비해 인덕터가 충전되는 속도를 증가시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 가산된 전압이 증가하는 경우 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클을 증가(예를 들면, 부스팅)시킬 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 연관된 레귤레이터에 의해 제공되는 가산된 전압이 감소하는 경우 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클을 감소시킬(예를 들면, 줄일) 수 있다. SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클들을 제어하는 것에 의해, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 제어할 수 있다.
LDO 및 스위치 제어기(예를 들면, 비교기들, PI 회로, 가산기, 또는 SR 래치 회로)는 SIMO의 출력이 증가, 감소 또는 유지되어야 하는지를 감지하는 데 사용될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO 및 스위치 제어기는 온 타임 튜닝 루프들로서 구현될 수 있다. 온 타임 튜닝 루프들에서, 인덕터가 충전되거나 인덕터 상의 전류가 소산되는 속도를 변경하기 위해 SIMO 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클이 온인 시간량(예를 들면, Ton)이 증가 또는 감소될 수 있다. 본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은 LDO에서의 전류의 증가를 검출할 수 있고, 이는 듀티 사이클 전압이 제공되는 시간량(예를 들면, Ton)을 증가시킬 수 있다. 차례로, 듀티 사이클 전압이 제공되는 시간량의 증가로 인해 LDO의 전류가 감소할 수 있다.
일부 양상들에서, 파워 트레인 트리거링(power train triggering) 또는 다른 최적화 방법들을 사용하여 시스템의 추가 최적화가 달성될 수 있다.
본 개시내용에서 설명되는 양상들 중 하나 이상은 LDO 또는 피드포워드 제어기를 포함하지 않는 SIMO 시스템들보다 더 빠르게 SIMO 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클들을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은 인덕터가 충전되거나 저장된 전류를 소산시키는 속도를 증가시킬 수 있다. 게다가, 본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은 SIMO 시스템의 회로 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합은 SenseFET(Sense field effect transistor)를 포함할 수 있다. SenseFET는 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 전압(예를 들면, 스위칭 출력 전압)을 검출(예를 들면, 감지)할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SenseFET의 게이트-소스 전압(Vgs) 및 게이트-드레인 전압(Vgd)은 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 전압과 동일하거나 유사할 수 있다. SenseFET는 LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합 내의 하나 이상의 전압을 제어하기 위해 SIMO 컨버터 내의 전류의 일부를 도통시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SenseFET는 SIMO 컨버터에 대해 N:1의 크기 비를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SenseFET는 LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합 내의 하나 이상의 전압을 제어하기 위해 1/N의 비로 SIMO 컨버터 내의 전류를 도통시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합은 계측 증폭기(instrumentation amplifier)를 포함할 수 있다. LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합은 SIMO 컨버터에서의 전압 강하를 검출할 수 있다. 계측 증폭기는 SIMO 컨버터에서의 전압 강하를 증폭하도록 구성될 수 있다. 계측 증폭기는 LDO, 온 타임 튜닝 루프, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합 내에서 하나 이상의 전압을 제어하기 위해 SIMO 컨버터에서의 전압 강하를 증폭할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO는 디지털 LDO를 포함할 수 있다. LDO는 디지털 게이트 제어기 및 I 소스 어레이를 포함할 수 있다. LDO는 활성화된 스위치들(예를 들면, 닫힌 위치에 있는 스위치들)의 수에 기초하여 SIMO 컨버터 내의 전류를 검출할 수 있다. LDO는 SIMO 컨버터의 입력과 컨버터 출력 사이에 전기적으로 결합되는 스위치들을 포함할 수 있다. 디지털 게이트 제어기는 LDO 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 디지털 게이트 제어기는 LDO 내의 스위치들로 하여금 스위칭 출력 전압 및 기준 전압에 기초하여 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하도록 할 수 있다. I 소스 어레이는 디지털 게이트 제어기의 출력 상의 전류를 검출할 수 있다. 온 타임 튜닝 루프는 디지털 게이트 제어기의 출력 상의 검출된 전류에 기초하여 가산된 전압을 조정할 수 있다.
컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 전자 디바이스들은 스위칭 출력 전압의 전압 리플에 대한 상이한 설정들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 민감한 전압 리플 설정들을 보다 자주 포함하는 전자 디바이스들에 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 이러한 전자 디바이스에 스위칭 출력 전압을 보다 자주 제공하는 스위치 제어기는 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 리플을 감소시킬 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하는 것에 의해 스위칭 출력 전압의 리플을 제어할 수 있다. 전기 컴포넌트들은 전압 리플에 대해 다양한 허용오차들을 가질 수 있다. 일부 컴포넌트들은 리플에 대해 매우 강건하고 상당한 전압 리플을 견딜 수 있지만, 다른 컴포넌트들은 비교적 리플에 민감하며 컴포넌트를 보호하고 적절한 작동을 보장하기 위해 상당한 전압 제어를 필요로 한다. 예를 들어, USB 포트가 5 V에서 이상적으로 작동되지만, 일부 USB 연결(USB-connected) 디바이스들은 전압 범위(예를 들면, 4.45V 내지 5.25V의 가상 범위) 내에서 제대로 기능하기 위해 충분히 리플 내성이 있을 수 있다. 그렇지만, 다른 USB 연결 디바이스들은 일관된 5V에 훨씬 더 가까운 전압을 필요로 할 수 있다. 리플의 크기는, 부분적으로, 스위치들(204a 내지 204n)을 제어하는 것에 의해 결정될 수 있다.
도 25는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO(104)를 포함하는 예시적인 시스템(2500)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(2500)은 마스터 제어기(2502) 및 스위치 제어기(2504)를 또한 포함할 수 있다. SIMO(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO(104)에 대응할 수 있다.
도 25에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 마스터 제어기(2502) 및 단일 스위치 제어기(2504)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 25에 예시된 바와 같이 시스템(2500)은 단일 마스터 제어기(2502) 및 단일 스위치 제어기(2504)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 시스템(2500)은 2 개 이상의 마스터 제어기(2502) 및 2 개 이상의 스위치 제어기(2504)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 마스터 제어기(2502)는 SIMO(104)의 상이한 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기(2504)는 마스터 제어기(2502)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기(2504)는, 도 25에서 파선 직사각형으로 나타낸, SIMO(104) 내의 스위치들(204a 내지 204n) 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 스위치 제어기(2504)는 도 25에서 예시의 단순함을 위해 스위치들(204a 내지 204n) 각각 대신에 파선 직사각형에 결합되는 것으로 예시되어 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(2500)은 SIMO(104)의 출력들에 전기적으로 결합되는 전기 디바이스들에 제공되는 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n)의 전압 리플을 제어하도록 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 마스터 제어기(2502)는 출력들 중 하나 이상에서의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 결정할 수 있다. 스위치 제어기(2504)는 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n)에 기초하여 마스터 제어기(2502)에 의해 제공되는 신호들에 기초하여 스위치들(204a 내지 204n)의 듀티 사이클들을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 26은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현(2600)을 예시한다. 도 26에서, 파형들(2606a 내지 2606e)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(2606a 내지 2606e)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 인덕터 사이클들의 충전 부분들은 도 26에서 부분들(2608a 내지 2608e)로서 예시되고 인덕터 사이클들의 방전 부분들은 도 26에서 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618)로서 예시되어 있다. 예를 들어, 제1 인덕터 사이클(2606a)의 충전 부분은 부분(2608a)을 포함하고 제1 인덕터 사이클(2606a)의 방전 부분은 부분(2610)을 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터는 충전 부분들(2608a 내지 2608e) 및 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618) 동안 전기 디바이스에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 충전 부분들(2608a 내지 2608e)은 인덕터가 방전되는 것보다 더 큰 속도로 양의 전압인 입력 전압을 사용하여 인덕터가 충전되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 증가를 예시한다. 예를 들어, 충전 부분들(2608a 내지 2608e)은 인덕터가 입력 전압을 수신하고 제1 출력을 통해 제1 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 것에 대응할 수 있다. 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618)은 인덕터를 입력 전압으로부터 분리시키고 인덕터를 다른 전기 디바이스에 전기적으로 결합시키는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 감소를 예시한다. 예를 들어, 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618)은 인덕터를 제2 전기 디바이스, 제3 전기 디바이스, 제4 전기 디바이스, 제5 전기 디바이스, 및 제2 전기 디바이스에, 제각기, 전기적으로 결합시키는 것에 대응할 수 있다. 각각의 인덕터 사이클 동안, 인덕터는 충전 부분들(2608a 내지 2608e) 동안 제1 전기 디바이스에 전기적으로 결합되고 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618) 동안 상이한 전기 디바이스에 전기적으로 결합된다.
곡선들(2620, 2622, 2624, 2626, 및 2628)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터를 충전 또는 방전시키는 것으로 인해 SIMO 시스템의 각각의 출력 상의 스위칭 출력 전압이 어떻게 변하는지를 예시한다. 곡선(2620)은 제1 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다. 곡선(2622)은 제2 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다. 곡선(2624)은 제3 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다. 곡선(2626)은 제4 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다. 곡선(2628)은 제5 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨에 대응한다.
도 26에 도시된 바와 같이, 제1 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨은 대응하는 충전 부분들(2608a 내지 2608e) 동안 증가한다. 추가적으로, 도 26에 예시된 바와 같이, 제2 출력, 제3 출력, 제4 출력, 및 제5 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 대응하는 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618) 동안 증가한다. 예를 들어, 제2 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(2622))은 방전 부분들(2610 및 2618) 동안 증가하고, 제4 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨(예를 들면, 곡선(2626))은 방전 부분(2614) 동안 증가한다.
인덕터 상의 전류가 실질적으로 0 암페어에 도달하거나 대응하는 인덕터 사이클이 종료되는(예를 들면, 후속 충전 부분이 발생하도록 스위치들이 이동하는) 경우, 대응하는 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다. 전류가 실질적으로 0 암페어에 도달하거나 대응하는 인덕터 사이클이 종료될 때 커패시터들에 저장된 전압으로 인해 상이한 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨은 점진적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 26에 예시된 바와 같이, 방전 부분(2612)이 종료될 때, 제3 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다(예를 들면, 곡선(2624)이 강하한다). 다른 예로서, 도 26에 예시된 바와 같이, 충전 부분(2608c)이 종료될 때, 제1 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 감소하기 시작한다(예를 들면, 곡선(2620)이 강하한다). 도 26에 예시된 바와 같이, 각각의 인덕터 사이클 동안 인덕터를 제1 출력에 전기적으로 결합시키는 것은 제1 출력 상의 전압 리플을 감소시킬 수 있다.
도 27은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 단일 인덕터 다중 출력 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(2700)의 플로차트를 예시한다. 방법(2700)은 하나 이상의 블록(2702, 2704, 2706, 2708, 또는 2710)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(2700)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(2702)에서, 방법은 스위치들을 제어(예를 들면, 스위칭)하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들은 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다.
블록(2704)에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(2706)에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 인덕터 사이클의 충전 부분 또는 방전 부분 동안 스위칭 출력 전압을 단일 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(2708)에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분은 인덕터 사이클의 충전 부분에 대응할 수 있다.
블록(2710)에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 다른 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 이외의 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법은 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 이외의 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분은 인덕터 사이클의 방전 부분에 대응할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(2700)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(2700)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
도 28은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터 내의 스위치들의 타이밍 다이어그램을 포함하는 분리된 인덕터 사이클들 동안 인덕터가 2 개의 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 시뮬레이션의 그래픽 표현(2800)을 예시한다.
도 28에서, 파형들(2606a 내지 2606e)은 도 26과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 추가적으로, 도 28에서, 곡선들(2620, 2622, 2624, 2626, 및 2628)은 도 26과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 인덕터 사이클들 동안 인덕터를 충전 또는 방전시키는 것으로 인해 SIMO 컨버터의 각각의 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압이 어떻게 변하는지를 예시한다.
곡선들(2801, 2803, 2805, 2807, 2809, 2811, 및 2813)은 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 하나 이상의 게이트 상의 전압들(예를 들면, 게이트 전압들)의 타이밍 다이어그램을 예시한다. 곡선(2801)은 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 상측 부분의 게이트들 상의 게이트 전압에 대응한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 스위치들의 상측 부분은 인덕터를 충전시키는 것을 제어하는 스위치들에 대응할 수 있다. 곡선(2803)은 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 하측 부분의 게이트들 상의 게이트 전압에 대응한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 스위칭의 하측 부분은 인덕터를 방전시키는 것을 제어하는 스위치들에 대응할 수 있다.
곡선들(2805, 2807, 2809, 2811 및 2813)은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 대한 스위치들의 게이트들 상의 게이트 전압들에 대응한다.
도 28에 예시된 바와 같이, 상측 부분의 게이트 전압(예를 들면, 곡선(2801))이 하이일 때, 충전 부분들(2608a 내지 2608e)이 발생한다. 추가적으로, 상측 부분의 게이트 전압(예를 들면, 곡선(2801))이 로우일 때, 충전 부분들(2608a 내지 2608e)이 발생하지 않는다. 게다가, 도 28에 예시된 바와 같이, 하측 부분의 게이트 전압(예를 들면, 2803)이 하이일 때, 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618) 중 하나가 발생한다. 하측 부분의 게이트 전압(예를 들면, 2803)이 로우일 때, 방전 부분들(2610, 2612, 2614, 2616, 및 2618)이 발생하지 않는다.
도 28에 예시된 바와 같이, SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 대한 스위치들의 게이트들 상의 게이트 전압이 하이일 때, 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨이 증가한다. 예를 들어, 곡선(2805)이 하이일 때, 곡선(2620)이 증가한다. 다른 예로서, 곡선(2807)이 하이일 때, 곡선(2622)이 증가한다. 또 다른 예로서, 곡선(2809)이 하이일 때, 곡선(2624)이 증가한다. 다른 예로서, 곡선(2811)이 하이일 때, 곡선(2626)이 증가한다. 다른 예로서, 곡선(2813)이 하이일 때, 곡선(2628)이 증가한다.
도 28에 예시된 바와 같이, SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 대한 스위치들의 게이트들 상의 게이트 전압이 로우일 때, 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨은 감소하거나 실질적으로 0 볼트가 된다. 예를 들어, 곡선(2805)이 로우일 때, 곡선(2620)이 감소한다. 다른 예로서, 곡선(2807)이 로우일 때, 곡선(2622)이 감소한다. 또 다른 예로서, 곡선(2809)이 로우일 때, 곡선(2624)이 감소한다. 다른 예로서, 곡선(2811)이 로우일 때, 곡선(2626)이 감소한다. 다른 예로서, 곡선(2813)이 로우일 때, 곡선(2628)이 감소한다.
도 28에 예시된 바와 같이, 곡선들(2801 및 2805)이 하이이고 곡선(2803)이 로우일 때 인덕터 사이클들의 각각의 충전 부분이 발생할 수 있다. 곡선들(2801 및 2805)이 로우이고 곡선(2803)이 하이일 때 인덕터 사이클들의 각각의 방전 부분이 발생할 수 있다. 추가적으로, 곡선들(2807, 2809, 2811 및 2813) 중 하나 이상이 하이일 때(예를 들면, SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 대한 스위치들의 게이트들 상의 대응하는 게이트 전압들이 하이일 때) 인덕터 사이클들의 각각의 방전 부분이 발생한다.
분리된 인덕터 사이클들(2606a 내지 2606e)은 각각의 분리된 인덕터 사이클(2606a 내지 2606e) 동안 제1 컨버터 출력에 스위칭 출력 전압을 제공하는 것에 의해 제1 컨버터 출력 상의 리플(예를 들면, 곡선(2620))을 감소시킬 수 있다. 제1 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 리플(본 명세서에서 리플 값이라고도 지칭됨)(예를 들면, 곡선(2620)의 고점과 저점 사이의 차이)은 제2 컨버터 출력, 제3 컨버터 출력, 제4 컨버터 출력, 제5 컨버터 출력, 또는 이들의 어떤 조합 상의 스위칭 출력 전압의 리플(예를 들면, 곡선들(2622, 2624, 2626, 2628), 또는 이들의 어떤 조합의 고점과 저점 사이의 차이)보다 낮을 수 있다.
도 29는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(2900)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(2900)은 SIMO 컨버터(104), 하나 이상의 리플 센서(또는 리플 검출기라고 지칭됨)(2915a 내지 2915e), 스위치 제어기(2917), 및 레벨 시프터(2919)를 포함할 수 있다.
시스템(2900)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
도 29에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(2917)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(2900)은 다수의 스위치 제어기들(2917)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(2900)은 SIMO 컨버터(104)의 하나 이상의 컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 단일 리플 검출기(2915)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다.
리플 검출기들(2915a 내지 2915e)은 대응하는 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 검출할 수 있다. 리플 검출기들(2915a 내지 2915e)은 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플의 리플 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 리플 검출기(2915a)는 제1 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압(108a)의 리플의 리플 값을 결정할 수 있다. 리플 검출기들(2915a 내지 2915e)은 스위칭 출력 전압의 리플의 대응하는 리플 값에 기초하여 리플 전압(2817)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 리플 검출기(2915a)는 제1 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압(108a)의 리플의 리플 값에 기초하여 리플 전압을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(2917)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기(2917)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
스위치 제어기(2917)는 리플 전압(2817) 및 클록 전압(2103)에 기초하여 하나 이상의 스위치 전압(2911)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 전압(2817)이 논리 하이이고 클록 전압(2103)이 수신되고 있을 때, 스위치 제어기(2917)는 SIMO 컨버터(104)의 상측 부분이 턴오프되고 SIMO 컨버터(104) 내의 하측 부분 및 대응하는 출력 스위치가 턴온되도록 스위치 전압들(2911)을 생성할 수 있다.
레벨 시프터(2919)는 스위치 전압들(2911)을 수신할 수 있다. 레벨 시프터(2919)는 스위치 전압들(2911) 중 하나 이상의 스위치 전압의 전압 레벨을 SIMO 컨버터(104) 내의 대응하는 스위치들이 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하게 하는 데 충분한 레벨들로 시프트시킬 수 있다. 레벨 시프터(2919)는 스위치 전압들(2911)에 기초하여 게이트 전압들을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 레벨 시프터(2919)는 게이트 전압들(2913)을 수신할 SIMO 컨버터(104)의 대응하는 스테이지들에 기초하여 게이트 전압들(2913)을 지연시킬 수 있다.
마스터 제어기 및/또는 스위치 제어기를 포함하는 시스템은 SIMO 컨버터의 출력들 중 하나 이상의 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 리플이 제어되도록 작동할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 마스터 제어기 및/또는 스위치 제어기는 스위치들이 SIMO 컨버터 내의 다른 스위치들보다 더 자주 닫힌 위치에 있도록 SIMO 컨버터 내의 하나 이상의 스위치의 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 전압 리플은 SIMO 컨버터의 대응하는 출력들에 전기적으로 결합되는 전기 디바이스들의 전압 리플 요구사항들에 기초하여 제어될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 마스터 제어기는 스위칭 출력 전압(예를 들면, SIMO 컨버터의 하나 이상의 출력)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 마스터 제어기는 SIMO 컨버터의 각각의 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 레벨을 결정할 수 있다. 추가적으로, 스위치들의 듀티 사이클들이 SIMO 컨버터의 하나 이상의 출력 상의 스위칭 출력 전압의 전압 리플을 감소시키거나 조절하게 제어되도록 마스터 제어기는 신호들을 스위치 제어기에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 마스터 제어기는 스위칭 출력 전압에 전기적으로 결합되지 않을 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상에서, SIMO 내의 스위치들의 듀티 사이클들이 SIMO의 하나 이상의 출력의 스위칭 출력 전압의 전압 리플을 자동으로 감소시키거나 제어하게 제어되도록 마스터 제어기는 신호들을 스위치 제어기에 제공하도록 사전 프로그래밍될 수 있다.
스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압이 듀티 사이클들(예를 들면, 인덕터 사이클들)의 제1 시간 부분 동안 SIMO 컨버터의 제1 컨버터 출력에 인가될 수 있도록 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 듀티 사이클들의 제1 시간 부분은 인덕터 사이클들의 충전 부분들에 대응할 수 있다. 추가적으로, SIMO 컨버터 내의 인덕터가 듀티 사이클들의 제1 시간 부분들 동안 충전되도록 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인덕터가 충전되고(예를 들면, 에너지를 공급받고) 스위칭 출력 전압이 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분 및 제2 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 SIMO 컨버터의 제1 출력에 인가되도록 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 듀티 사이클은 제1 듀티 사이클 직후에 발생할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 SIMO 컨버터의 제2 컨버터 출력에 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제2 시간 부분은 인덕터 사이클들의 방전 부분들에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는, 제2 시간 부분 동안, 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 이외의 SIMO 컨버터의 컨버터 출력에 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 출력 전압이 듀티 사이클들의 제1 시간 부분 동안 제1 컨버터 출력에 인가되는 경우, 스위치 제어기는 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 SIMO의 제2 컨버터 출력, 제3 컨버터 출력, 또는 제4 컨버터 출력에 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 다른 예로서, SIMO 컨버터가 듀티 사이클들의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력에 인가하는 경우, 스위치 제어기는 제2 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제2 컨버터 출력에 인가하고 제3 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제3 컨버터 출력에 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압의 리플이 자동으로 제어될 수 있다. 자동 제어를 위해, 리플 검출기들은 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 검출할 수 있다. 리플 검출기들은 컨버터 출력 상의 스위칭 출력의 리플의 리플 값을 결정할 수 있다. 추가적으로, 리플 검출기들은 리플 값에 기초하여 리플 전압을 생성할 수 있다.
스위치 제어기는 리플 전압을 수신할 수 있다. 스위치 제어기는 리플 전압에 기초하여 스위치 전압들을 생성할 수 있다. 스위치 제어기는 스위치 전압들의 전압 레벨에 기초하여 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 스위칭 출력 전압의 리플이 감소되도록 하기 위해 대응하는 인덕터 사이클들의 에너지 공급 페이즈가 또한 조정되도록 스위치 전압들이 조정될 수 있다. 레벨 시프터는 스위치 전압들을 수신할 수 있다. 추가적으로, 레벨 시프터는 스위치 전압들 중 하나 이상의 스위치 전압의 전압 레벨을 SIMO 컨버터 내의 대응하는 스위치들이 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하게 하는 데 충분한 레벨들로 시프트시킬 수 있다.
스위치 제어기가 스위칭 출력 전압의 리플을 자동으로 제어하는 것은 리플이 동적으로 조절되도록 할 수 있다. 추가적으로, 스위치 제어기가 스위칭 출력 전압의 리플을 자동으로 제어하는 것은 대응하는 인덕터 사이클들의 에너지 공급 페이즈를 조정하는 것에 의해 스위칭 출력 전압의 리플이 경계 내에서 유지되도록 할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압의 리플을 관리할 수 있다. 스위치 제어기는 우선순위가 더 높은 컨버터 출력들에 대한 에너지 공급 페이즈에 대응하는 하나 이상의 타임 슬롯을 예약할 수 있다. 스위치 제어기가 타임 슬롯들을 예약하는 것은 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 감소시킬 수 있다.
시퀀스 및 모드 선택기는 SIMO 컨버터(104)에 대한 작동 모드들을 선택할 수 있다. 시퀀스 및 모드 선택기는 SIMO 컨버터(104) 또는 스위칭 출력 전압의 상이한 인자들에 우선순위를 부여하기 위해 작동 모드들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 및 모드 선택기는 SIMO 컨버터(104)의 효율, 스위칭 출력 전압의 과도 응답, 또는 스위칭 출력 전압의 리플에 우선순위를 부여하기 위해 작동 모드를 선택할 수 있다. 시퀀스 및 모드 선택기는 스위칭 출력 전압의 과도 응답을 개선시키기 위해 스위칭 출력 전압의 과도 응답에 우선순위를 부여할 수 있다. 추가적으로, 시퀀스 및 모드 선택기는 스위칭 출력 전압의 리플을 감소시키기 위해 스위칭 출력 전압의 리플에 우선순위를 부여할 수 있다.
전력 관리는, 예를 들어, 전력을 공급받는 디바이스 또는 그의 다양한 컴포넌트들의 특성에 의존할 수 있는 많은 상이한 양상들을 포함할 수 있다. 구현에 따라, 이러한 전력 관리 양상들 중 하나 이상이 이러한 전력 관리 양상들 중 다른 것들보다 더 중요할 수 있다. 예를 들어, 소형 휴대용 디바이스(예를 들면, 소형 배터리를 갖는 배터리로 작동되는 디바이스)에서는, 효율이 중요할 수 있는 반면, 대형 배터리 또는 안정적인 전원을 갖는 디바이스에서는, 리플 감소가 효율보다 더 중요할 수 있다. SIMO 벅-부스트 컨버터는 다양한 작동 모드들을 이용할 수 있으며, 여기서 한 작동 모드는 하나 이상의 전력 관리 인자(예를 들면, 배터리 관리, 효율, 리플 감소, 과도 응답 등)에 우선순위를 부여한다. 시퀀스 및 모드 선택기는 SIMO 컨버터의 상이한 인자들에 우선순위를 부여하거나 전압 도메인 내에서 또는 결합된 전자 디바이스의 작동 파라미터들 내에서 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 제공하기 위해 SIMO 컨버터의 작동 모드들을 선택할 수 있다.
도 30은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(3000)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(3000)은 스위치 제어기(3002), 시퀀스 및 모드 선택기(3004), 전류 센서(3008), 및 전력 관리(PM) 회로(3006)를 또한 포함할 수 있다. 도 30에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(3002)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 30에 예시된 바와 같이 시스템(3000)은 단일 스위치 제어기(3002)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 시스템(3000)은 2 개 이상의 스위치 제어기(3002)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(3000)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 전류 센서(3008)는 인덕터(202)의 제1 단자와 시퀀스 및 모드 선택기(3004) 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 PM 회로(3006) 및/또는 스위치 제어기(3002)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기(3002)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 210) 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 스위치 제어기(3002)는 도 30에서 예시의 단순함을 위해 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 210) 각각 대신에 파선 직사각형에 결합되는 것으로 예시되어 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, PM 회로(3006)는 대상 요청(target request)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 대상 요청은 전력/전류 분할 지시들, 효율 요구사항 지시들, 및/또는 리플 요구사항 지시들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 대상 요청은 특정 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 과도 응답 또는 리플 또는 SIMO 컨버터의 효율에 우선순위가 부여되되어야 하는지 여부를 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, PM 회로(3006)는 대상 요청을 시퀀스 및 모드 선택기(3004)에 제공할 수 있다.
시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 PM 회로(3006)로부터 대상 요청을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대상 요청에 기초하여 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 컨버터 출력들 중 하나 또는 모두에 대한 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 스위칭 출력 전압의 과도 응답에 우선순위를 부여하기 위해 컨버터 출력들 모두에 대한 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다. 다른 예로서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 스위칭 출력 전압의 리플에 우선순위를 부여하기 위해 제1 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택하고, SIMO 컨버터(104)의 효율에 우선순위를 부여하기 위해 제2 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 선택된 작동 모드에 따라 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210)을 제어하도록 스위치 제어기(3002)에 지시할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기(3002)는 선택된 작동 모드에 따라 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기(3002)는 대응하는 컨버터 출력들(예를 들면, 대응하는 레일들) 상의 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210)의 듀티 사이클들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기(3002)는 SIMO 컨버터(104)가 선택된 작동 모드에 따라 작동하도록 야기하기 위해 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및 210)을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 전류 센서(3008)는 인덕터(202) 상의 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 전류 센서(3008)는 에너지 공급 페이즈, 에너지 공급 차단 페이즈, 또는 방전 시간 기간 동안 인덕터(202) 상의 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 검출된 전류에 기초하여 인덕터(202) 상의 전류의 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 전류 센서(3008)는 검출된 전류에 기초하여 인덕터(202) 상의 전류의 전류 값을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대상 요청 및/또는 인덕터 상의 전류(예를 들면, 인덕터 전류)의 전류 값에 기초하여 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다.
도 31은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 다른 예시적인 시스템(3100)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(3100)은 스위치 제어기(3002), 시퀀스 및 모드 선택기(3004), 전류 센서(3008), 및 PM 회로(3006)를 또한 포함할 수 있다. 추가적으로, 시스템(3100)은 리플 검출기(3110)를 포함할 수 있다.
도 31에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(3002) 및 단일 리플 검출기(3110)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 31에 예시된 바와 같이 시스템(3100)은 단일 스위치 제어기(3002) 및 단일 리플 검출기(3110)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 시스템(3100)은 하나 이상의 스위치 제어기(3002) 또는 하나 이상의 리플 검출기(3110)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(3100)은 리플 검출기(3110)를 포함하는 것을 제외하고는 도 30과 관련하여 설명된 시스템(3000)과 유사하게 작동할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 검출기(3110)는 SIMO 컨버터(104)의 상이한 컨버터 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 검출기(3110)는 컨버터 출력들 중 하나 이상의 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 검출된 전압 리플에 기초하여 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플의 리플 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 검출기(3110)는 검출된 전압 리플에 기초하여 스위칭 출력 전압의 리플의 리플 값을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대상 요청, 인덕터 상의 전류(예를 들면, 인덕터 전류)의 전류 값, 및/또는 스위칭 출력 전압의 리플의 리플 값에 기초하여 SIMO 컨버터(104)의 작동 모드를 선택할 수 있다.
도 32는 본 개시내용에서 설명된 적어도 하나의 양상에 따른, 시퀀스 및 모드 선택을 위해 SIMO 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(3200)의 플로차트를 예시한다. 방법(3200)은 하나 이상의 블록(3202 내지 3222)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(3200)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3202)에서, PM 회로로부터의 입력을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 PM 회로(3006)로부터의 입력을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 입력은 대상 요청을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 블록(3202)에 뒤이어서 블록(3204)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3204)에서, 입력에서의 모드가 효율로 설정되어 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 입력에서의 모드가 효율로 설정되어 있는지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 대상 요청은 대응하는 컨버터 출력들에 대해 SIMO 컨버터의 효율이 우선순위를 부여받아야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 대응하는 컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 전자 디바이스들은 적절하게 작동하기 위한 특정 효율 설정들을 포함할 수 있다. 입력에서의 모드가 효율로 설정되어 있는 경우, 블록(3204)에 뒤이어서 블록(3206)이 올 수 있다. 입력에서의 모드가 효율로 설정되어 있지 않은 경우, 블록(3204)에 뒤이어서 블록(3208)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3206)에서, 불연속 도통 모드(DCM) 동작을 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 DCM 동작에 따라 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및/또는 210)을 제어하도록 스위치 제어기에 지시할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 DCM 동작은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 분리된 인덕터 사이클들을 사용하여 대응하는 컨버터 출력을 통해 인덕터를 방전시키고 인덕터를 충전시키는 것을 포함할 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3208)에서, 입력에서의 모드가 리플로 설정되어 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 입력에서의 모드가 리플로 설정되어 있는지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 대상 요청은 대응하는 컨버터 출력들(예를 들면, 대응하는 SIMO 컨버터 레일들) 상의 스위칭 출력 전압의 리플의 관리가 우선순위를 부여받아야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 입력에서의 모드가 리플로 설정되어 있는 경우, 블록(3208)에 뒤이어서 블록(3212)이 올 수 있다. 입력에서의 모드가 리플로 설정되어 있지 않은 경우, 블록(3208)에 뒤이어서 블록(3214)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3210)에서, 스위칭 출력 전압의 리플을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 검출기(3110)는 스위칭 출력 전압의 리플을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압의 리플은 대응하는 컨버터 출력들에서 검출될 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3212)에서, 리플이 임계값 미만인지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 리플이 임계값 미만인지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압의 리플의 임계값은 전압 도메인 및 그의 잡음 요구사항들에 따라 약 5 내지 10mV, 약 5 내지 15mV, 약 5 내지 20mV, 또는 약 5 내지 25mV를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법(3200)은 스위칭 출력 전압의 리플의 임계값을 미리 정의된 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 방법(3200)은 스위칭 출력 전압의 리플의 임계값을 정적으로 또는 동적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 스위칭 출력 전압의 리플이 임계값 미만인 경우, 블록(3212)에 뒤이어서 블록(3206)이 올 수 있다. 스위칭 출력 전압의 리플이 임계값 이상인 경우, 블록(3212)에 뒤이어서 블록(3218)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3214)에서, 입력에서의 모드가 과도 응답으로 설정되어 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 입력에서의 모드가 과도 응답으로 설정되어 있는지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 대상 요청은 대응하는 컨버터 출력들(예를 들면, 대응하는 SIMO 컨버터 레일들) 상의 스위칭 출력 전압의 과도 응답의 관리가 우선순위를 부여받아야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 입력에서의 모드가 과도 응답으로 설정되어 있는 경우, 블록(3214)에 뒤이어서 블록(3206)이 올 수 있다. 입력에서의 모드가 과도 응답으로 설정되어 있지 않은 경우, 블록(3214)에 뒤이어서 블록(3202)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3216)에서, 레일 상의 전류 또는 전압을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004) 및/또는 전류 센서(3008)는 인덕터 상의 전류 또는 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 전류 또는 전압은 하나 이상의 컨버터 출력 상에서 검출될 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3218)에서, 레일 상의 전력이 임계값 미만인지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 레일 상의 전력이 임계값 미만인지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 레일들 상의 전력은 레일들 상의 검출된 전류들과 전압들의 곱으로서 결정될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상에서, 레일 전류가 DCM에서 전달된다고 가정할 때, 전력 레벨들은 ICC MAX의 10% 미만일 수 있다. 전력 레벨은 레일에 의해 지원되는 최대 전류의 백분율로서 이해될 수 있다. 대안적으로, 전력 레벨은 인덕터 정격 전류의 백분율로서 나타내어질 수 있다.
본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법(3200)은 레일들 상의 전력의 임계값을 미리 정의된 값들로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 방법(3200)은 레일들 상의 전력의 임계값을 동적으로 또는 정적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 레일들 상의 전력이 임계값 미만인 경우, 블록(3218)에 뒤이어서 블록(3220)이 올 수 있다. 레일들 상의 전력이 임계값 이상인 경우, 블록(3218)에 뒤이어서 블록(3222)이 올 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3220)에서, 혼합 연속 도통 모드(CCM)를 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 혼합 CCM 동작에 따라 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및/또는 210)을 제어하도록 스위치 제어기에 지시할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 혼합 CCM 동작은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 분리된 및 연속적인 인덕터 사이클들 양쪽 모두를 사용하여 대응하는 컨버터 출력들을 통해 인덕터를 충전시키고 인덕터를 방전시키는 것을 포함할 수 있다.
방법(3200)은, 블록(3222)에서, CCM 동작을 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 CCM 동작에 따라 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 및/또는 210)을 제어하도록 스위치 제어기에 지시할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 CCM 동작은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 연속적인 인덕터 사이클들을 사용하여 대응하는 컨버터 출력들을 통해 인덕터를 충전시키고 인덕터를 방전시키는 것을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법(3200)은 대응하는 컨버터 출력들에 대한 SIMO 컨버터의 현재 작동 모드를 유지하면서 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(3200)은 대응하는 컨버터 출력들에 대한 SIMO 컨버터가 이미 DCM, 혼합 CCM, 또는 CCM에서 작동하고 있을 때 수행될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방법(3200)의 블록(3206); 블록(3220); 또는 블록(3222)은, SIMO 컨버터가 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 현재 작동 모드에 따라 이미 작동하고 있을 때, 대응하는 컨버터 출력들에 대한 현재 작동 모드를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(3200)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(3200)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 실시예들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
도 33은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 인덕터 사이클들 동안 SIMO 컨버터가 혼합 CCM 또는 혼합 DCM 및 CCM에서 작작하는 시뮬레이션들의 그래픽 표현들(3312 및 3318)을 예시한다. 도 33에서, 그래픽 표현(3312)은 SIMO 컨버터가 SIMO 컨버터의 다수의 컨버터 출력들에 대해 혼합 CCM에서 작동하는 시뮬레이션을 나타낼 수 있다. 추가적으로, 그래픽 표현(3318)은 SIMO 컨버터가 SIMO 컨버터의 다수의 컨버터 출력들에 대해 혼합 DCM 및 CCM에서 작동하는 시뮬레이션을 나타낼 수 있다.
그래픽 표현(3312)과 관련하여, 파형들(3314a, 3314b 및 3316a, 3316b)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(3314a, 3314b 및 3316a, 3316b)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 도 33에 예시된 바와 같이, 파형들(3316a, 3316b)은 인덕터가 대응하는 인덕터 사이클들 동안 단일 전기 디바이스(예를 들면, 디바이스 1)에 전기적으로 결합되는 인덕터 사이클들을 나타낸다. 추가적으로, 도 33에 예시된 바와 같이, 파형들(3314a, 3314b)은 인덕터가 대응하는 인덕터 사이클 동안 다수의 전기 디바이스들(예를 들면, 디바이스 2, 디바이스 3, 및 디바이스 4)에 전기적으로 결합되는 인덕터 사이클들을 나타낸다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도 32와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 SIMO 컨버터는 하나 이상의 레일(예를 들면, 컨버터 출력) 상의 전력이 임계값 미만일 때 컨버터 출력에 대한 혼합 CCM에서 작동할 수 있다.
그래픽 표현(3318)과 관련하여, 파형들(3320a 내지 3320c)은 CCM 및 DCM에 따른 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(3320a 내지 3320c)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 도 33에 예시된 바와 같이, 파형들(3320a, 3320c)은 인덕터가 CCM에 따라 대응하는 컨버터 출력들을 통해 충전 및 방전되는 인덕터 사이클들을 나타낸다. 추가적으로, 도 33에 예시된 바와 같이, 파형(3320b)은 인덕터가 DCM에 따라 대응하는 컨버터 출력들을 통해 충전 및 방전되는 인덕터 사이클들을 나타내는 인덕터 사이클들(3322a, 3322b)을 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 송신 요청에 기초하여 대응하는 컨버터 출력들에 대해 CCM 동작과 DCM 동작 사이를 전환할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 대응하는 컨버터 출력들에 대해 혼합 CCM, DCM, 및 혼합 DCM 및 CCM 사이를 전환할 수 있다. 예를 들어, 그래픽 표현(3312)에 예시된 바와 같이 SIMO 컨버터는, 일정 시간 기간 동안, 대응하는 컨버터 출력들을 통해 인덕터를 충전시키고 인덕터를 방전시킬 수 있다. 다른 예로서, SIMO 컨버터는 그래픽 표현(3312)에 예시된 바와 같이, 제1 시간 기간 동안, 대응하는 컨버터 출력들을 통해 인덕터를 충전시키고 인덕터를 방전시킬 수 있고, 그래픽 표현(3318)에 예시된 바와 같이, 제2 시간 기간 동안, 대응하는 컨버터 출력들을 통해 인덕터를 충전시키고 인덕터를 방전시킬 수 있다.
도 34는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터 내의 상이한 전력 레일들의 우선순위 부여의 변경들의 그래픽 표현(3400)을 예시한다. 도 34에서, 파형(3424)은 시간에 대한 SIMO 컨버터의 제1 레일(예를 들면, Rail1)의 우선순위 부여들의 시퀀스를 나타내고, 파형(3426)은 시간에 대한 SIMO 컨버터의 제2 레일(예를 들면, Rail2)의 우선순위 부여들의 시퀀스를 나타낸다.
초기에, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 SIMO 컨버터의 효율에 우선순위를 부여하도록 제1 레일 및 제2 레일 양쪽 모두에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 설정할 수 있다(도 34에서 Rail1 -> Eff 및 Rail2 -> Eff로서 예시됨). 제1 시간 기간 후에, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대응하는 레일 상의 스위칭 출력 전압의 과도 응답에 우선순위를 부여하도록 제1 레일에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 설정할 수 있다(도 34에서 Rail1 -> 과도 응답으로서 예시됨). 제2 시간 기간 후에, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대응하는 레일 상의 스위칭 출력 전압의 출력 리플의 관리에 우선순위를 부여하도록 제2 레일에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 설정할 수 있다(도 34에서 Rail2 -> 출력 리플로서 예시됨). 제3 시간 기간 후에, 시퀀스 및 모드 선택기(3004)는 대응하는 레일 상의 스위칭 출력 전압의 출력 리플의 관리에 우선순위를 부여하도록 제1 레일에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 설정할 수 있다(도 34에서 Rail1 -> 출력 리플로서 예시됨).
도 35는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 방법(3500)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(3500)은, 스위치들에 의해, 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 제공하는 단계(3502); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(3504); 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 인가하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(3506); 수신된 작동 대상 요청에 기초하여 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택하고 선택된 작동 모드에 따라 스위치들을 제어하도록 스위치 제어기에 지시하는 단계(3508); 및 선택된 작동 모드에 따라 스위치들을 제어하는 단계(3510)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터 출력들에 대한 SIMO 컨버터는 하나 이상의 작동 모드에 따라 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 선택된 작동 모드들에 따라 SIMO 컨버터의 상이한 작동 양상들에 우선순위를 부여할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 대응하는 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 과도 응답 또는 리플(예를 들면, 출력 리플) 또는 SIMO 컨버터의 효율에 우선순위를 부여할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 PM 회로 및 작동 모드 선택기(본 개시내용에서 시퀀스 및 모드 선택기라고도 지칭됨)를 포함할 수 있다. PM 회로는 작동 모드 선택기에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, PM 회로는 작동 대상 요청(본 개시내용에서 대상 요청이라고도 지칭됨)을 생성할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, PM 회로는 작동 대상 요청을 작동 모드 선택기에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 대상 요청은 5 내지 10mV 미만, 5 내지 15mV 미만, 5 내지 20mV 미만, 또는 5 내지 25mV 미만의 스위칭 출력 전압의 리플을 제공하는 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택하라는 요청을 포함할 수 있다. 전압 범위는 도메인이 디지털인지 아날로그인지에 적어도 의존한다. 작업 부하에 따라, 본질적으로 동적인 다양한 임계값들이 있을 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 대상 요청은 적어도 80 내지 90%의 에너지 효율을 제공하는 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택하라는 요청을 포함할 수 있다. 이것은 복수의 인자들에 의존할 수 있지만; 임계값에 관계없이, 백분율은 전력 관리 유닛에 의해 결정되는 작업 부하 및 시스템 요구들의 함수로서 달라질 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 대상 요청은 최대 전류의 10 내지 20%의 범위에 대응하는 전력 대 전류 비를 제공하는 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택하라는 요청을 포함할 수 있다(이 범위 미만은 DCM을 결과하고 이 범위 초과는 CCM으로 결과함). 백분율은 필요에 따라 원하는 상태(DCM 또는 CCM)를 강제하도록 동적으로 변경될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 대상 요청은 레일의 Vccnom(예를 들면, 공칭 Vcc)의 1% 미만의 스위칭 출력 전압의 크로스 레귤레이션을 제공하는 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택하라는 요청을 포함할 수 있다. 각각의 레일은 일반적으로 +/-1%의 DC 허용오차를 가지며 따라서 크로스 레귤레이션은 이보다 훨씬 작을 수 있지만; Vccnom의 1%는 일반적으로 상한 임계값이다. 전압이 낮을수록, 일반적으로 DC 허용오차가 엄격해질 것이다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드 선택기는 작동 대상 요청을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 작동 모드 선택기는 다수의 작동 모드들 중에서 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 작동 모드 선택기는 수신된 작동 대상 요청에 기초하여 컨버터 출력들에 대한 SIMO 컨버터의 작동 모드를 선택할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드들은 CCM, DCM, 또는 상이한 스케줄링 방식들을 제공하는 작동 모드를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 상이한 스케줄링 방식들은 컨버터 출력들을 선택하는 순서에서의 스케줄링 방식을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드들은 혼합 CCM 또는 혼합 CCM 및 DCM을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO의 작동 모드는 CCM을 포함할 수 있고 하나 이상의 다른 컨버터 출력에 대한 SIMO의 작동 모드는 DCM을 포함할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드들은 상이한 컨버터 출력들 사이의 크로스 레귤레이션을 최소화하도록 구성된 작동 모드를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 전류 센서 및/또는 리플 검출기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 전류 센서는 인덕터 상의 전류를 검출할 수 있다(예를 들면, 인덕터 전류를 검출할 수 있다). 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 리플 검출기는 하나 이상의 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 검출할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드 선택기는 인덕터 상의 전류의 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 작동 모드 선택기는 작동 대상 요청, 인덕터 상의 전류, 또는 인덕터 상의 전류의 전류 값에 기초하여 작동 모드를 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드 선택기는 전력 대 전류 비를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 작동 모드 선택기는 인덕터 상의 전류와 스위칭 출력 전압의 곱을 결정하는 것에 의해 인덕터의 전력 소비를 결정할 수 있다(예를 들면, 전력은 인덕터 상의 전류와 스위칭 출력 전압의 곱과 동일하다). 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드 선택기는 비를 결정하기 위해 전력을 인덕터 상의 전류와 비교할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 모드 선택기는 컨버터 출력들에 대한 SIMO 컨버터의 선택된 작동 모드를 나타내는 명령 신호를 생성할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 작동 모드 선택기는 명령 신호를 스위치 제어기에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 선택된 작동 모드에 따라 SIMO 컨버터의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터의 하나 이상의 작동 양상을 제어하기 위해 스위치들의 듀티 사이클들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어기는 하나 이상의 인덕터 사이클 동안 하나 이상의 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 리플을 제어하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다. 다른 예로서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터로 하여금 하나 이상의 컨버터 출력에 대해서는 CCM에 따라 그리고 하나 이상의 다른 컨버터 출력에 대해서는 DCM에 따라 작동하게 하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 컨버터 출력들 중 2 개 이상이 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압의 크로스 레귤레이션을 최소화하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 하나 이상의 컨버터 출력에 대한 SIMO 컨버터의 효율적인 작동을 가능하게 하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 작동 대상 요청은 다수의 레일들을 사용하여 PM 회로에 의해 제공되는 다수의 디지털 신호들을 포함할 수 있다. 디지털 신호들 중 하나 이상은 논리 하이(예를 들면, 1과 동일함)를 포함할 수 있으며, 논리 하이는 특정 우선순위 부여가 작동 모드 선택기에 의해 선택되어야 한다는 것을 나타낼 수 있다.
전압 컨버터 시스템은 SIMO 컨버터(104) 및 디지털 회로부를 포함할 수 있다. 디지털 회로부는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들의 듀티 사이클들에 대한 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 디지털 회로부는 각각의 듀티 사이클이 SIMO 컨버터(104) 내의 인덕터(202)에 관련된 에너지 공급 페이즈 및 에너지 공급 차단 페이즈를 포함하도록 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 벅-부스트 컨버터는 자신의 스위치들을 제어하기 위해 디지털 회로부를 이용할 수 있다. 이 디지털 회로부는 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 출력 전압을 유지하도록 스위치들을 제어하기 위해 복수의 전략들(예를 들면, 타이밍들, 피드백 루프들 등) 중 임의의 것을 활용할 수 있다.
도 36은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(3600)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(3600)은 디지털 회로부(3602)를 또한 포함할 수 있다. 도 36에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 디지털 회로부(3602)를 나타내는 단일 블록이 예시되고 논의된다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(3600)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기(ADC), 디지털 프로세서, 또는 임의의 다른 적절한 회로부를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 컨버터 출력들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 디지털 회로부(3602)는 컨버터 출력들을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다. 예를 들어, 디지털 회로부(3602) 내의 하나 이상의 ADC는 컨버터 출력들을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 스위칭 출력 전압을 하나 이상의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 하나 이상의 디지털 스위칭 출력 전압 값은 스위칭 출력 전압을 나타내는 디지털 신호들일 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)(예를 들면, 디지털 프로세서)는 컨버터 출력들 중 하나 이상을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 하나 이상의 기준 전압(도 36에서 Vref1, Vref2, Vref3, Vref4로서 예시됨)을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 SIMO 컨버터(104)의 각각의 컨버터 출력에 대한 기준 전압(예를 들면, 연관된 목표 출력 전압)을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 SIMO 컨버터(104)에 대한 하나 이상의 타이밍 파라미터를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 SIMO 컨버터(104)의 듀티 사이클들에 관련된 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 스위칭 출력 전압 또는 기준 전압들에 기초하여 SIMO 컨버터(104)에 대한 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 디지털 회로부(3602)는 스위칭 출력 전압과 기준 전압들 중 하나 이상의 기준 전압 사이의 차이에 기초하여 SIMO 컨버터(104)에 대한 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 SIMO 컨버터(104)의 하나 이상의 인덕터 사이클의 에너지 공급 페이즈에 관련된 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 SIMO 컨버터(104)의 하나 이상의 인덕터 사이클의 에너지 공급 차단 페이즈에 관련된 타이밍 파라미터를 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 선택할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 타이밍 파라미터들을 결정하기 위해 소프트웨어 알고리즘을 구현하는 컴퓨터 프로그램을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 다수의 컴퓨터 프로그램들 중에서 컴퓨터 프로그램을 선택할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 결정된 타이밍 파라미터들에 따라 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 210)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 결정된 타이밍 파라미터들에 따라 스위치들(204a 내지 204n, 206, 208, 210)의 듀티 사이클들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부(3602)는 하나 이상의 듀티 신호(도 36에서 VTON, VTO1, VTO2, VTO3, 및 VTO4로서 예시됨)를 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 듀티 신호(VTON)는 인덕터(202)를 충전시키기 위해 스위치들의 듀티 사이클들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 듀티 신호들(VTO1, VTO2, VTO3, 및 VTO4)은, 제각기, 스위치들(204a 내지 204n)의 듀티 사이클들을 제어할 수 있다.
도 37은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 방법(3700)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(3700)은, 스위치들에 의해, 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 제공하는 단계(3702); 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기에 의해, 아날로그 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환하는 단계(3704); 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 수신하는 단계(3706); 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값을 수신하는 단계(3708); 및 듀티 사이클들에 관련되고, 각각의 듀티 사이클에 대해, 인덕터에 에너지가 공급될 동안인 에너지 공급 페이즈에 관련되며, 인덕터에 에너지 공급이 차단될 동안인 에너지 공급 차단 페이즈에 관련된 타이밍 파라미터들을 결정하는 단계(3710)를 포함할 수 있다.
도 38은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 방법의 플로차트(3800)를 예시적으로 예시한다. 방법(3800)은 하나 이상의 블록(3802 내지 3814)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(3800)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3802)에서, 클록의 작동을 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 클록은 SIMO 컨버터, 디지털 회로부, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합을 작동시키기 위한 클록 신호를 포함할 수 있다. 블록(3802)에 뒤이어서 블록(3804)이 올 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3804)에서, Vin, L, VOn, IOn, 및 fSW를 사용하여 tONn에 대한 초기 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 파라미터들의 의미는 수학식 1과 관련하여 아래에서 설명될 것이다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 Vin, L, VOn, IOn, 및 fSW를 사용하여 tONn에 대한 초기 값을 결정할 수 있다. tONn에 대한 초기 값은 대응하는 출력 스위치가 대응하는 인덕터 사이클들 동안 닫힌 위치에 있는 시간량(예를 들면, 대응하는 인덕터 사이클들의 방전 부분이 발생하는 시간량)을 나타낼 수 있다. 디지털 회로부는 하나 이상의 출력 스위치에 대한 tONn에 대한 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 아래에서 수학식 1 또는 수학식 2에서 정의되는 바와 같이 tONn에 대한 초기 값을 계산할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 VIN, L, fSW, VOn, 또는 이들의 어떤 조합에 대한 미리 정의된 값들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부는 전압 센서들, 전류 센서들, 또는 임의의 다른 적절한 기술을 사용하여 VIN, L, fSW, VOn, IOn, 또는 어떤 조합을 결정할 수 있다. 블록(3804)에 뒤이어서 블록(3806)이 올 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3806)에서, tOnn에 대한 계산된 초기 값을 사용하여 SIMO 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 스위치 제어기로 하여금 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하도록 할 수 있다. 디지털 회로부는 대응하는 인덕터 사이클들의 방전 부분이 tOnn에 대한 계산된 초기 값에 기초하도록 스위치 제어기로 하여금 스위치들을 제어하도록 할 수 있다. 블록(3806)에 뒤이어서 블록(3808)이 올 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3808)에서, VOn에 대한 모든 값들이 하이인지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 VOn에 대한 모든 값들(예를 들면, 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 값)이 하이인지 여부를 결정할 수 있다. 디지털 회로부는 VOn에 대한 값들이 임계 값 초과인 경우 VOn에 대한 값들이 하이라고 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, VOn에 대한 값들의 임계 값은 1.7 V 내지 7 V, 예를 들면, 3 V 내지 5 V를 포함할 수 있다. VOn에 대한 값들 모두가 하이인 경우, 블록(3808)에 뒤이어서 블록(3810)이 올 수 있다. VOn에 대한 값들 모두가 하이인 것은 아닌 경우, 블록(3808)에 뒤이어서 블록(3806)이 올 수 있다. 블록(3806) 및 블록(3808)은 VOn에 대한 값들 모두가 하이일 때까지 반복될 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3810)에서, VOn 및 IOn을 검출하고 tOnn에 대한 값을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 대응하는 컨버터 출력들 상의 VOn 및 IOn을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부는 VOn에 대한 미리 정의된 값을 검출하는 것에 의해 VOn을 검출할 수 있다. 디지털 회로부는 검출된 VOn 및 IOn을 사용하여 tOnn에 대한 값을 업데이트할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 수학식 1 또는 수학식 2에서 정의되는 바와 같이 tOnn에 대한 값을 업데이트할 수 있다.
Figure pct00003
수학식 1에서, Vin은 SIMO 컨버터의 입력 전압을 나타낼 수 있고, L은 인덕터의 인덕턴스 정격을 나타낼 수 있으며, VOn은 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압을 나타낼 수 있고, IOn은 대응하는 컨버터 출력 상의 전류를 나타낼 수 있으며, fSW는 출력 스위치들을 제어하기 위한 주파수 비를 나타낼 수 있고, ton은 컨버터 출력 N에 대한 에너지 공급 차단 시간 기간의 시간 지속기간을 지정할 수 있다.
Figure pct00004
수학식 2에서, VOn은 대응하는 컨버터 출력 상의 스위칭 출력 전압을 나타낼 수 있고, IOn은 대응하는 컨버터 출력 상의 전류를 나타낼 수 있으며, IPK는 대응하는 컨버터 출력 상의 피크 전류를 나타낼 수 있고, fSW는 출력 스위치들을 제어하기 위한 주파수 비를 나타낼 수 있으며, Vin은 SIMO 컨버터의 입력 전압을 나타낼 수 있다. 블록(3810)에 뒤이어서 블록(3812)이 올 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3812)에서, tONn에 대한 업데이트된 값을 사용하여 SIMO 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 스위치 제어기로 하여금 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하도록 할 수 있다. 디지털 회로부는 대응하는 인덕터 사이클들의 방전 부분이 tONn에 대한 업데이트된 값에 기초하도록 스위치 제어기로 하여금 스위치들을 제어하도록 할 수 있다. 블록(3812)에 뒤이어서 블록(3814)이 올 수 있다.
방법(3800)은, 블록(3814)에서, VOn에 대한 모든 값들이 레귤레이션 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 본 개시내용의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 VOn에 대한 모든 값들(예를 들면, 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 값)이 미리 정의된 범위 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. VOn에 대한 값들 모두가 레귤레이션 내에 있는 경우, 블록(3814)에 뒤이어서 블록(3812)이 올 수 있다. 블록(3812) 및 블록(3814)은 VOn에 대한 값들 모두가 레귤레이션 내에 있지 않거나 SIMO 컨버터의 작동이 종료될 때까지 반복될 수 있다. VOn에 대한 값들 모두가 레귤레이션 내에 있지 않은 경우, 블록(3814)에 뒤이어서 블록(3810)이 올 수 있다. 블록(3810), 블록(3812), 및 블록(3814)은 VOn에 대한 값들 모두가 레귤레이션 내에 있을 때까지 반복될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 블록들(3802, 3804, 3806, 및 3808)은 SIMO 컨버터에 대한 초기화 기간 또는 전원 켜짐 기간에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 블록들(3810, 3812, 및 3814)은 SIMO 컨버터에 대한 정상 상태 작동 기간에 대응할 수 있다.
일부 SIMO 컨버터 제어 기술들에서, SIMO 컨버터에 대한 아날로그 제어 방법들을 구현하는 제어기들은 선형 제어기들, 비교기들, 또는 다른 유형들의 디바이스들을 포함할 수 있다. 그렇지만, 이러한 SIMO 컨버터 제어 기술들은 제어기들 내의 아날로그 컴포넌트들의 대역폭에 의해 제한될 수 있다. 추가적으로, 이러한 SIMO 컨버터 제어 기술들은 적절하게 작동하기 위해 고정밀 비교기들을 사용할 수 있다. 고정밀 비교기들을 사용하는 것은 제어기와 연관된 회로부의 비용 또는 복잡도를 증가시킬 수 있다.
본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상에 따르면, 디지털 회로부는 SIMO 컨버터의 작동을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부는 얼마나 많은 전력이 SIMO 컨버터의 인덕터로 끌어내지는지를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부는 인덕터에 저장된 전력을 상이한 컨버터 출력들 간에 어떻게 분배할지를 결정할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 인덕터 제어를 위한 타이밍 파라미터들(예를 들면, 인덕터 사이클들의 충전 페이즈들 또는 방전 페이즈들에 대한 타이밍 파라미터들)을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 하나 이상의 ADC 및/또는 하나 이상의 디지털 프로세서를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, ADC는 스위칭 출력 전압을 하나 이상의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 스위칭 출력 전압 값들은 스위칭 출력 전압의 전압 레벨들을 나타낼 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 디지털 스위칭 출력 전압 값들을 수신할 수 있다. 추가적으로, 디지털 프로세서는, SIMO 컨버터의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값(예를 들면, 기준 전압)을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 디지털 스위칭 출력 전압 값을 하나 이상의 대응하는 연관된 목표 출력 전압 값과 비교할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터에 대한 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 하나 이상의 듀티 사이클(예를 들면, 인덕터 사이클)에 관련된 SIMO 컨버터에 대한 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 사용하여 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 듀티 사이클 내에서 디지털 스위칭 출력 전압 값들 또는 제각기 연관된 목표 출력 전압 값(예를 들면, 연관된 기준 전압)을 사용하여 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 디지털 스위칭 출력 전압 값들을 대응하는 목표 출력 전압 값들(예를 들면, 대응하는 기준 전압들)과 비교할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 스위칭 출력 전압 값들이 목표 출력 전압 값들과 동일한지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터에 대한 타이밍 파라미터들은 디지털 스위칭 출력 전압 값들과 대응하는 목표 출력 전압 값들 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 타이밍 파라미터들은 인덕터 사이클들의 에너지 공급 페이즈의 지속기간을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 적어도 하나의 에너지 공급 시간을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 에너지 공급 시간은 인덕터에 에너지가 공급되는 지속기간을 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 사용하여 에너지 공급 시간을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 각각의 후속 듀티 사이클에 대한 에너지 공급 시간을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 타이밍 파라미터들은 인덕터 사이클들의 에너지 공급 차단 페이즈의 지속기간을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 에너지 공급 차단 시간은 SIMO 컨버터의 적어도 하나의 컨버터 출력을 사용하여 인덕터에 에너지 공급이 차단되는 지속기간을 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값 또는 제각기 연관된 목표 출력 전압 값을 사용하여 에너지 공급 차단 시간을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 각각의 후속 듀티 사이클에 대한 에너지 공급 차단 시간을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 타이밍 파라미터들(예를 들면, 에너지 공급 시간 또는 에너지 공급 차단 시간)은 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클을 조정할 양을 결정하기 위해 결정될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클들은 스위칭 출력 전압의 전압 레벨을 증가 또는 감소시키도록 조정될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클들은 SIMO 컨버터 내의 인덕터에 저장된 에너지의 양을 증가 또는 감소시키도록 조정될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 소프트웨어 알고리즘들을 구현할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 소프트웨어 알고리즘들을 사용하여 에너지 공급 시간 또는 에너지 공급 차단 시간을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 소프트웨어 알고리즘들을 구현하는 컴퓨터 프로그램을 선택할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 다수의 컴퓨터 프로그램들 중에서 컴퓨터 프로그램을 선택할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컴퓨터 프로그램들 각각은 타이밍 파라미터들을 결정하도록 구성된 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘을 구현할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 상이한 최적화 기준들과 관련하여 타이밍 파라미터들을 결정하기 위해 컴퓨터 프로그램들을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터의 상이한 최적화 기준들과 관련하여 에너지 공급 시간 또는 에너지 공급 차단 시간을 결정하기 위해 컴퓨터 프로그램들을 사용할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터 내의 스위치들에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 결정된 타이밍 파라미터들(예를 들면, 에너지 공급 시간 또는 에너지 공급 차단 시간)에 따라 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 SIMO 컨버터 내의 스위치들에 전기적으로 결합되는 스위치 제어기에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 프로세서는 결정된 타이밍 파라미터들(예를 들면, 에너지 공급 시간 또는 에너지 공급 차단 시간)에 따라 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어하도록 스위치 제어기에 지시할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부 내의 ADC들 중 하나 이상은 전압 제어 발진기 기반 ADC들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 디지털 회로부를 사용하여 타이밍 파라미터들을 결정하기 위한 계산 방법을 구현하는 SIMO 컨버터를 위한 제어기를 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 디지털 회로부는 하나 이상의 클록 사이클에서 타이밍 파라미터들을 결정할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 아날로그 회로부를 포함하는 SIMO 컨버터 제어 기술들에 비해 더 빠른 정착 시간, 더 간단한 회로부, 또는 더 많은 프로세스 이식성을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 회로부는 아날로그 레귤레이터를 포함하지 않을 수 있다(예를 들면, 아날로그 레귤레이터가 없을 수 있다).
본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 프로세서는 각각의 컨버터 출력과 연관된 출력 스위치에 대한 tONn에 대한 값을 결정할 수 있다. 디지털 프로세서는 하나의 클록 사이클에서 디지털 계산에 의해 tONn에 대한 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, IPK에 대한 값이 이미 알려져 있는(예를 들면, 지연 라인으로부터 이용 가능한) 경우, 수학식 2는 수학식 1에 비해 디지털 프로세서에 대한 계산 비용을 감소시킬 수 있다.
컨버터 출력들에 전기적으로 결합되는 상이한 전자 디바이스들과 연관된 요구사항들에 따라 상이한 스위칭 출력 전압들의 제어가 컨버터에 제공된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 각각의 스위칭 출력 전압은 피크 전류 기준과 연관된다. 스위치 제어기는 피크 전류 기준에 따라 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 인덕터 에너지 공급 페이즈 동안 피크 전류 기준에 도달할 때 스위칭 출력 전압을 전자 디바이스들에 제공한다.
WEIERE ANFORDERING F
Figure pct00005
R DEI STABLIT
Figure pct00006
T DER SPANNUNG: IN DCM VNA BE ADVANTAGEOUS: FR
Figure pct00007
JEDE AUSGANG EINEN AUGAGN EINE STROMSTROMSPITEZN REFERENZ ORGESEHEN
도 39는, 이전에 설명된 바와 같이, 입력 단자(102), SIMO(104), 레귤레이터들(106a 내지 106n), 및 출력 전압들(108a 내지 108n)을 포함할 수 있는, 일부 양상들에 따른 SIMO 시스템의 블록 다이어그램을 예시적으로 예시한다. SIMO 시스템(3900)은 스위치 제어기(3902)를 또한 포함할 수 있다.
도 39에서, 복수의 레귤레이터들(106a-n) 및 단일 스위치 제어기(3902)가 예시되어 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 레귤레이터들(106a-n)은 이전에 설명된 바와 같이 SIMO(104)의 상이한 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 시스템(3900)은 SIMO(104)의 상이한 출력들에 전기적으로 결합되는 2 개의 레귤레이터(106a-n)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(3900)은 단일 레귤레이터(106) 및 단일 스위치 제어기(3902)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 시스템(3900)은 다수의 레귤레이터들(106a-n) 및 다수의 스위치 제어기들(3902) 또는 단일 스위치 제어기(3902)를 포함할 수 있다. 레귤레이터들(106a-n) 내에 예시되는 다양한 요소들이 스위치 제어기(3902) 내에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
레귤레이터(106)는 SIMO(104)의 출력에 전기적으로 결합되는 증폭기 회로(3908)를 포함할 수 있다. 증폭기 회로(3908)는 스위칭 출력 전압(108) 및 기준 전압(3906)을 수신할 수 있다. 증폭기 회로(3908)는 스위칭 출력 전압(108)을 기준 전압(3906)과 비교하고, 오차 신호(3910)라고도 지칭될 수 있는 차동 아날로그 출력 신호를 생성할 수 있다. 오차 신호(2910)는 PI 레귤레이터(3912)에 제공된다. 원하는 경우, 오차 신호(3910)가 추가적으로 증폭될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 레귤레이터(106)는 비례 적분(PI) 레귤레이터(3912)를 더 포함할 수 있다. PI 레귤레이터(3912)는 비례 부분(예시되지 않음) 및 적분 부분(예시되지 않음)을 포함할 수 있다. PI 레귤레이터(3912)는 보상된 목표 출력 전압 기준(3914)을 제공하기 위해 레귤레이터(106)의 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 조절할 수 있다. PI 레귤레이터(3912)는 각각의 출력 전압에 대한 보상된 목표 출력 전압(3914)을 생성하기 위해 오차 신호(3910)에 대해 다양한 함수들을 수행할 수 있다. 보상된 목표 출력 전압 기준(3914)은 오차 신호(3910) 및 오차 신호(3910)의 적분에 비례할 수 있다.
스위치 제어기(3902)는 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로의 스위칭을 제어하는 스위치 제어 신호를 생성하기 위해 보상된 목표 출력 전압들(3914) 중 하나를 사용할 수 있다. 스위치 제어기(3902)는 멀티플렉서(3920), 램프 비교기(3930), 및 SR(set reset) 플립플롭 회로(3940)를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(3920)의 입력들은 레귤레이터들(106a-n)의 출력들과 전자적으로 결합될 수 있다. 멀티플렉서(3920)의 출력은 램프 비교기(3930)의 입력과 전자적으로 결합될 수 있다. 비교기(3930)는 감지된 인덕터 전류를 다른 입력에서 수신할 수 있다. 대안적으로, 비교기(3930)는 감지된 인덕터 전류로부터 계산되는 전압을 수신할 수 있다. SR(set reset) 플립플롭 회로(3940)는 램프 비교기(3930)의 출력과 전자적으로 결합될 수 있다.
보상된 목표 출력 전압(3914)은 각각의 레귤레이터(106a-n)에 대해 제각기 생성될 수 있다. 다수의 보상된 목표 출력 전압들(3914)은 멀티플렉서(3920)의 입력들에 공급될 수 있다. 멀티플렉서(3920)는 도 39에 도시된 바와 같이, 4:1 멀티플렉서일 수 있거나, 8:1 및 16:1과 같은 다른 멀티플렉서 크기들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(3920)의 입력들은 출력 전압들(108a-n) 중에서 한 출력 전압을 선택하기 위해 SIMO(104)의 출력들의 수와 일치할 수 있다. 보상된 목표 출력 전압(3914)은 출력 전압들(108a-n) 각각에 대해 생성될 수 있다. 멀티플렉서(3920)는 하나 이상의 선택 신호에 따라 보상된 목표 출력 전압들(3914) 중 하나를 선택할 수 있다. 복수의 보상된 목표 출력 전압들(3914) 중 선택된 보상된 목표 출력 전압(3924)은 램프 비교기 회로(3930)에 공급될 수 있다.
스위치 제어기(3902)는 보상된 목표 출력 전압들(3914)을 램프 비교기 회로(3930)에 순차적으로 공급할 수 있다. 램프 비교기 회로(3930)는 선택된 목표 출력 전압(3924)과 감지된 인덕터 전류 램프를 비교할 수 있다. 추가적으로, 비교기 회로(3930)는 비교에 기초하여 비교 전압(3932)을 생성할 수 있다.
SR 플립플롭 회로(3940)는 비교 전압(3932) 및 클록 신호(3934)를 수신할 수 있다. SR 플립플롭 회로(3940)는 비교 전압(3932) 및 클록 신호(3934)에 기초하여 듀티 사이클 전압(3948)을 생성할 수 있다. 듀티 사이클 전압(3948)은 불연속 도통 모드(DCM)에서 사용되고 안정성을 제공할 수 있다.
그 결과, SIMO 시스템(3900)은 도 14에 예시된 바와 같이 불연속 인덕터 사이클들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 도 14는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른, 불연속 인덕터 사이클들의 시뮬레이션의 그래픽 표현(1400)을 예시한다.
도 40은 일부 양상들에 따른 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다. 방법(4000)은 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계(4002); 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하는 단계(4004); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계(4006); 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하는 단계 - 각각의 듀티 사이클은 인덕터 에너지 공급 페이즈 및 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈를 포함함 -(4008); 및 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 인덕터 전류의 추이를 사용하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하는 단계(4010)를 포함할 수 있다.
도 41은 일부 양상들에 따른 SIMO를 작동시키는 방법의 플로차트를 예시적으로 도시한다. 방법(4100)은복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계(4102); 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하는 단계(4104); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계(4106); 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하는 단계(4108); 복수의 듀티 사이클들의 각자의 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하는 단계(4110); 및 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 나타내는 목표 전류와 인덕터를 통해 흐르는 인덕터 전류의 추이의 비교에 기초하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하는 단계(4112)를 포함할 수 있다.
도 42는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(4200)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(4200)은 SIMO 컨버터(104), 하나 이상의 시간 ON 생성기(4215a 내지 4215e), 스위치 제어기(4217), 및 레벨 시프터(4219)를 포함할 수 있다.
시스템(4200)은 하나 이상의 스위치(204)를 포함할 수 있다. 도 42에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(4217)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4200)은 다수의 스위치 제어기들(4217)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4200)은 하나 이상의 SIMO 컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 단일 시간 ON 생성기(4215)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 상이한 값들의 스위칭 출력 전압들(108)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다.
시간 ON 생성기들(4215a 내지 4215e)는 그 각자의 컨버터 출력 스위치(204)에 대한 TON을 결정할 수 있다. 시간 ON 생성기들(4215a 내지 4215e)은 대응하는 컨버터 출력 상에 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 컨버터 출력에 대한 스위치(204a-n)가 온인 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 시간 ON 생성기(4215a)는 인덕터에 에너지 공급을 차단하고 제1 컨버터 출력 상에 스위칭 출력 전압(108a)을 제공하기 위해 스위치(204a)가 온일 필요가 있는 시간을 결정할 수 있다. 시간 ON 생성기들(4215a 내지 4215e)은 각각의 스위칭 출력 전압의 대응하는 피크 전류 기준에 기초하여 TON을 생성할 수 있다.
스위치 제어기(4217)는 스위칭 출력 전압(108)을 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성될 수 있다.
스위치 제어기(4217)는 생성기들(4215)로부터의 TON 신호 및 클록 전압(4230)에 기초하여 하나 이상의 스위치 출력 전압을 생성하기 위해 SIMO 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터가 피크 전류에 도달하고 클록 전압(4230)이 수신될 때, 스위치 제어기(4217)는 SIMO 컨버터(104)가 피크 전류 기준에 따라 스위칭 출력 전압을 제공하도록 스위치 전압들을 생성할 수 있다.
레벨 시프터(4219)는 스위치 전압들을 수신할 수 있다. 레벨 시프터(4219)는 스위치 전압들 중 하나 이상의 스위치 전압의 전압 레벨을 SIMO 컨버터(104) 내의 대응하는 스위치들이 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하게 하는 데 충분한 레벨들로 시프트시킬 수 있다. 레벨 시프터(4219)는 스위치 전압들에 기초하여 게이트 전압들(4213)을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 레벨 시프터(4219)는 SIMO 컨버터(104)의 대응하는 스테이지들에 기초하여 게이트 전압들(4213)을 지연시킬 수 있다.
예를 들어, 선형 레귤레이터들 또는 스위치 커패시터 네트워크는 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 게이트 전압들(4213)을 수신할 수 있다.
도 43은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(4300)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(4300)은 SIMO 컨버터(104), 하나 이상의 시간 ON 생성기(4215a 내지 4215e), 스위치 제어기(4217), 및 레벨 시프터(4219)를 포함할 수 있다.
시스템(4300)은 하나 이상의 선형 레귤레이터(4306)를 포함할 수 있다. 도 43에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(4217)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4300)은 다수의 스위치 제어기들(4217)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4300)은 하나 이상의 SIMO 컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 단일 선형 레귤레이터(4306)를 포함할 수 있다. 선형 레귤레이터들(4306)은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
선형 레귤레이터들(4306)은 피크 전류 기준에 따라 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n)을 조절하기 위해 게이트 전압들(4213)을 수신할 수 있다.
도 44는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(4400)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(4400)은 SIMO 컨버터(104), 하나 이상의 시간 ON 생성기(4215a 내지 4215e), 스위치 제어기(4217), 및 레벨 시프터(4219)를 포함할 수 있다.
시스템(4400)은 스위치드 커패시터들의 네트워크(4406)를 포함할 수 있다. 도 44에서, 예시 및 논의의 단순함을 위해 단일 스위치 제어기(4217)가 예시되고 논의된다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치드 커패시터들의 네트워크(4406)는 하나 이상의 SIMO 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다.
스위치드 커패시터들의 네트워크(4406)는 피크 전류 기준에 따라 스위칭 출력 전압들(108a 내지 108n)을 조절하기 위해 게이트 전압들(4213)을 수신할 수 있다. 스위치드 커패시터들의 네트워크(4406)는 스위치드 커패시터들을 제어하기 위한 별도의 스위치 제어기(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 스위치드 커패시터들의 네트워크(4406)는 게이트 전압들(4213)에 기초하여 스위치들을 열고 닫기 위해 필터들을 사용할 수 있다. 스위치드 커패시터들의 게이트 네트워크(4406)는 피크 전류 기준에 따라 조절된 스위칭 출력 전압들을 제공할 수 있다.
스위치 제어기는 출력 전압들의 피크 또는 목표 전류를 사용하여 SIMO의 각각의 출력 전류에 대한 듀티 사이클을 제어하는 데 사용될 수 있다. SIMO의 각각의 출력에 대한 선택된 목표 전압 기준을 사용하여, SR 회로는 듀티 사이클 전압을 생성할 수 있다. 듀티 사이클 전압은 피크 출력 전압과 입력 전압의 비교에 기초하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 언제 스위칭할지를 결정하기 위해 SIMO 시스템의 스위치들 중 하나 이상을 제어하는 데 사용될 수 있다.
각각의 레귤레이터는 각각의 출력 전압에 대한 피크 전류 기준을 생성하기 위한 PI 블록을 포함할 수 있다. 각각의 기준 신호는 각각의 듀티 사이클 전압을 생성하기 위해 램프 비교기에 순차적으로 공급될 수 있다. 듀티 사이클 전압들 또는 듀티 명령들은 SIMO 시스템에 안정성을 추가하기 위해 불연속적으로 생성될 수 있다.
SIMO 시스템은 SIMO 출력 전압들 각각에 대한 목표 출력 전압들 각각으로부터 선택하기 위해 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 멀티플렉서는 목표 출력 전압들을 순차적으로 선택하여 램프 비교기에 공급할 수 있다. 램프 비교기는 입력 전압 및 선택된 목표 출력 전압과 같은 2 개의 입력을 받아, 인덕터가 에너지 공급 페이즈와 에너지 공급 차단 페이즈 사이를 언제 스위칭하는지를 결정하는 데 사용되는 비교를 생성할 수 있다.
예를 들어, 스위치 제어는 목표 출력 전압이 입력 전압에 접근함에 따라 인덕터 에너지 공급 페이즈와 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈 사이를 스위칭할 수 있다.
램프 비교기는 SR 플립플롭 회로에 대한 입력으로서 사용되는 비교 신호를 생성할 수 있다. SR 플립플롭 회로는 클록 신호를 그의 S 입력에서 수신하고 램프 비교기로부터의 비교 신호를 그의 R 입력에서 수신할 수 있다. 이러한 입력들에 기초하여, SR 플립플롭은 듀티 사이클 전압을 생성할 수 있다. 듀티 사이클 전압은 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하기 위해 스위치 제어기를 제어하기 위한 스위치 제어 신호로서 사용될 수 있다.
SIMO 시스템의 요소들은 공통 칩에 또는 별도의 요소들로서 구현될 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 하나 이상의 전압 검출기, 하나 이상의 전류 검출기, 또는 이들의 어떤 조합을 포함할 수 있다. 전압 검출기들, 전류 검출기들, 또는 이들의 어떤 조합은 SIMO 컨버터(104)의 상이한 작동 스테이지들에서 SIMO 컨버터(104) 내의 전류들 또는 전압들을 측정할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 측정된 전류들, 전압들, 또는 이들의 어떤 조합에 기초하여 인덕터(202)의 실제 인덕턴스 곡선을 재구성할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 벅-부스트 컨버터는 인덕터의 실제 인덕턴스 곡선을 재구성하기 위해 하나 이상의 측정치(예를 들면, 하나 이상의 전압 측정치 및/또는 하나 이상의 전류 측정치)를 활용할 수 있다. SIMO 컨버터는 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들의 듀티 사이클들을 조정하기 위해 실제 인덕턴스 곡선을 사용할 수 있다.
도 45는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(4500)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(4500)은 제1 센서(4502), 제2 센서(4504), 및 제3 센서(4506)를 또한 포함할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)에 다른 방식으로 대응할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서(4502)는 인덕터(202)의 제1 단자와 스위치(206) 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제1 센서(4502)는 인덕터(202)의 제1 단자에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서(4504)는 인덕터(202)의 제1 단자와 스위치(208) 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제2 센서(4504)는 인덕터(202)의 제1 단자에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서(4506)는 인덕터(202)의 제2 단자와 하나 이상의 스위치(204a 내지 204n) 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제3 센서(4506)는 인덕터(202)의 제2 단자에 전기적으로 결합될 수 있다.
일부 양상들에서, 제1 센서(4502), 제2 센서(4504), 또는 제3 센서(4506)는 제어기(예시되지 않음)에 통신 가능하게 또는 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 위의 단락들에서 설명된 스위치 제어기일 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서(4502) 및 제2 센서(4504)는 인덕터(202) 상의 전압 또는 전류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(4502)는 인덕터(202)의 제1 단자의 입력 전압 또는 입력 전류를 검출할 수 있다. 다른 예로서, 제2 센서(4504)는 인덕터(202)의 제1 단자의 전압 또는 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 센서(4502)는 에너지 공급 페이즈 동안 인덕터(202)의 입력 전압 또는 입력 전류를 검출하도록 구성될 수 있다. 인덕터(202)에 에너지가 공급되도록(예를 들면, 인덕터(202)가 충전되도록) 에너지 공급 페이즈들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 스위치들로 하여금 인덕터(202)가 입력 전압을 수신하는 상태들로 전환하도록 할 수 있다(예를 들면, 스위치(206) 및 스위치(210)는 닫힌 상태에 있고 스위치(208)는 열린 상태에 있음).
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서(4504)는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 인덕터(202)의 제1 단자의 전압 또는 전류를 검출하도록 구성될 수 있다. 인덕터(202)에 에너지 공급이 차단되도록(예를 들면, 인덕터(202)가 스위치들(204a 내지 204n) 중 하나 이상을 통해 도통하도록) 에너지 공급 차단 페이즈가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 스위치들로 하여금 인덕터(202)가 입력 전압으로부터 전기적으로 격리되고 SIMO 컨버터(104)의 출력에 전기적으로 결합되는 상태들로 전환하도록 할 수 있다(예를 들면, 스위치(206) 및 스위치(210)는 열린 상태에 있고 스위치(208) 및 스위치들(204a 내지 204n) 중 하나 이상은 닫힌 상태에 있음).
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서(4506)는 인덕터(202)의 제2 단자의 스위칭 출력 전압 또는 출력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제3 센서(4506)는 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 스위칭 출력 전압 또는 출력 전류를 검출할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4500)은 인덕터(202)의 듀티 사이클들(예를 들면, 에너지 공급 페이즈 및 에너지 공급 차단 페이즈를 포함하는 인덕터 사이클들) 동안 스위칭 출력 전압을 제어하도록 작동할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 입력 전압 값, 전압 값, 스위칭 출력 전압 값, 입력 전류 값, 전류 값, 또는 출력 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 검출된 입력 전압, 전압, 스위칭 출력 전압, 입력 전류, 전류, 또는 출력 전류에 기초하여, 제각기, 입력 전압 값, 전압 값, 스위칭 출력 전압 값, 입력 전류 값, 전류 값, 또는 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
도 46은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 인덕터 사이클들(4610a 및 4610b) 동안 인덕터 상의 전류들의 그래픽 표현(4600)을 예시한다. 도 46에서, 곡선(4616)은 인덕터 상의 전류에 대한 인덕터의 알려진 인덕턴스(예를 들면, 인덕터 곡선(4616))를 나타낸다. 인덕터 곡선(4616)에 의해 예시된 바와 같이, 인덕터 상의 전류가 증가함에 따라, 인덕터의 인덕턴스는 감소한다.
곡선들(4611a 및 4611b)은, 제각기, 임의의 인덕터 디레이팅(derating)이 없는 경우 제1 인덕터 사이클(4610a) 및 제2 인덕터 사이클(4610b) 동안 인덕터 상의 전류를 나타낼 수 있다. 곡선들(4614a 및 4614b)은, 제각기, 인덕터 디레이팅이 있는 경우 제1 인덕터 사이클(4610a) 및 제2 인덕터 사이클(4610b) 동안 인덕터 상의 전류를 나타낼 수 있다. 게다가, 곡선(4612)은 인덕터 디레이팅이 있는 경우 제1 인덕터 사이클(4610a) 동안 인덕터 상의 전류를 나타낼 수 있다. 곡선들(4611a, 4611b, 4612, 4614a, 및 4614b)의 차이들에 의해 예시된 바와 같이 인덕터 사이클들(4610a 및 4610b) 동안 인덕터 상의 전류에 차이들이 발생한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 곡선들(4611a, 4611b, 4612, 4614a, 및 4614b) 사이의 차이들은 전류가 증가함에 따라 인덕턴스 디레이팅으로 인한 것일 수 있다.
도 47은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 인덕터 사이클들(4610a 및 4610b) 동안의 인덕터 상의 전류들 및 알려진 인덕턴스 정격 대 보간된 실제 인덕턴스 정격(4709)의 그래픽 표현(4700)을 예시한다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 본 개시내용의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이, 보간된 실제 인덕턴스 정격(4709)은 인덕터의 입력 전압 값, 입력 전류 값, 또는 스위칭 출력 전압 값을 사용하여 보간될 수 있다. 전류(4614a)는 도 47에서 di1, di2, di3, 및 di4로서 예시된 다수의 부분들로 분할될 수 있다. 측정된 전류(4614a)의 각각의 부분 di1, di2, di3, 및 di4는 보간된 인덕터 곡선(4709)의 상이한 부분에 대응할 수 있다. 예를 들어, 부분 di4는 제1 부분(4708a)에 대응할 수 있고, 부분 di3은 제2 부분(4708b)에 대응할 수 있으며, 부분 di2는 제3 부분(4708c)에 대응할 수 있고, 부분 di1은 제4 부분(4708d)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 보간된 인덕터 곡선(4709)의 각각의 부분(4708a 내지 4708d)은 측정된 전류(4614a)의 대응하는 부분 di1, di2, di3, 및 di4에 기초하여 보간될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 보간된 인덕터 곡선(4709)의 각각의 부분(4708a 내지 4708d)은 측정된 전류(4614a)의 상이한 부분 di1, di2, di3, 및 di4에 대응할 수 있다.
도 48은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 스위칭 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(4800)의 플로차트를 예시한다. 방법(4800)은 하나 이상의 블록(4802, 4804, 4806, 4808, 또는 4810)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(4800)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(4802)에서, 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 듀티 사이클들에서 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 각각의 듀티 사이클은 에너지 공급 페이즈 및 에너지 공급 차단 페이즈를 포함할 수 있다. 에너지 공급 페이즈 동안, 전하 저장 컴포넌트에 에너지가 공급될 수 있다. 추가적으로, 에너지 공급 차단 페이즈 동안, 복수의 컨버터 출력들 중 하나 이상의 컨버터 출력에 대해 전하 저장 컴포넌트에 에너지 공급이 차단될 수 있다.
블록(4804)에서, 방법은 컴포넌트 입력 전압, 컴포넌트 입력 전류, 및 스위칭 출력 전압을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서 컴포넌트 입력 전압 및 컴포넌트 입력 전류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서 스위칭 출력 전압을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(4806)에서, 방법은 제1 센서에 의해 컴포넌트 입력 전압 값, 컴포넌트 입력 전류 값, 및/또는 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서 에너지 공급 페이즈의 시작과 끝 동안 컴포넌트 입력 전압 값(예를 들면, 입력 전압 값) 및 컴포넌트 입력 전류 값(예를 들면, 입력 전류 값)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 에너지 공급 페이즈의 시작과 끝 동안 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(4808)에서, 방법은 제2 센서에 의해 컴포넌트 입력 전압 값, 컴포넌트 입력 전류 값, 및/또는 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 적어도 하나의 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 또는 끝 동안 컴포넌트 입력 전압, 컴포넌트 입력 전류 값, 또는 스위칭 출력 전압 값 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서 컴포넌트 입력 전압 또는 컴포넌트 입력 전류 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 방법은 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(4810)에서, 방법은 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 결정된 값들을 사용하여 전기적 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(4800)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(4800)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 전압 센서로서 구성될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제1 센서는 전류 센서로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 전압 센서 및 전류 센서 양쪽 모두를 포함하는 것으로서 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 전압 센서로서 구성될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제2 센서는 전류 센서로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 전압 센서 및 전류 센서 양쪽 모두를 포함하는 것으로서 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 전압 센서로서 구성될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제3 센서는 전류 센서로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 전압 센서 및 전류 센서 양쪽 모두를 포함하는 것으로서 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 인덕터의 제1 단자 또는 제2 단자의 결정된 전압 값들(예를 들면, 컴포넌트 입력 전압 값, 컴포넌트 전압 값, 또는 전압 값) 또는 결정된 전류 값들(예를 들면, 컴포넌트 입력 전류 값, 컴포넌트 전류 값, 또는 전류 값)을 사용하여 다양한 함수들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 에너지 공급 페이즈 동안 제1 단자의 입력 전압 또는 입력 전류를 검출할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 페이즈 동안 인덕터의 제1 단자의 입력 전압 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제1 센서에 의해 검출되는 입력 전압에 기초하여 에너지 공급 페이즈 동안 입력 전압 값을 결정할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 페이즈 동안 제1 단자의 입력 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제1 센서에 의해 검출되는 입력 전류에 기초하여 에너지 공급 페이즈 동안 입력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 제1 단자의 전압 또는 전류를 검출할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 인덕터의 제1 단자의 전압 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제2 센서에 의해 검출되는 전압에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈 동안 전압 값을 결정할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 제1 단자의 입력 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제1 센서에 의해 검출되는 입력 전류에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈 동안 입력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 페이즈 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 제2 단자의 스위칭 출력 전압 또는 출력 전류를 검출할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제3 센서에 의해 검출되는 스위칭 출력 전압에 기초하여 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다. 제어기는 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 제2 단자의 출력 전류 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 제1 센서에 의해 검출되는 출력 전류에 기초하여 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단 페이즈 동안 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 에너지 공급 페이즈의 시작 동안(예를 들면, 시작에서) 인덕터의 제1 단자의 입력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 에너지 공급 페이즈의 시작은 스위치들이 인덕터에 에너지를 공급하도록(예를 들면, 인덕터를 충전시키도록) 구성된 상태로 전환한 후의 시간 기간에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 입력 전압에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 시작에서 인덕터의 제1 단자의 입력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 에너지 공급 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제1 단자의 입력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 입력 전류에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 시작에서 인덕터의 제1 단자의 입력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 스위칭 출력 전압에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 시작에서 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 출력 전류에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 시작에서 인덕터의 제2 단자의 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 에너지 공급 페이즈의 끝 동안(예를 들면, 끝에서) 인덕터의 제1 단자의 입력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 에너지 공급 페이즈의 끝은 스위치들이 인덕터에 에너지 공급을 차단하도록(예를 들면, 인덕터를 도통시키도록) 구성된 상태로 전환하기 전의 시간 기간에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 입력 전압에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 입력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제1 센서는 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 입력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 입력 전류에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 입력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 스위칭 출력 전압에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 출력 전류에 기초하여 에너지 공급 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안(예를 들면, 시작에서) 인덕터의 제1 단자의 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 에너지 공급 차단 페이즈의 시작은 스위치들이 인덕터에 에너지 공급을 차단하도록(예를 들면, 인덕터를 도통시키도록) 구성된 상태로 전환한 후의 시간 기간에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 전압에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제1 단자의 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제1 단자의 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 전류에 기초하여 인덕터의 제1 단자의 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 스위칭 출력 전압에 기초하여 인덕터의 제2 단자의 에너지 공급 차단 페이즈의 시작에서 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 출력 전류에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 시작에서 인덕터의 제2 단자의 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안(예를 들면, 끝에서) 인덕터의 제1 단자의 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 에너지 공급 차단 페이즈의 끝은 스위치들이 인덕터에 에너지를 공급하도록(예를 들면, 충전시키도록) 구성된 상태로 전환하거나 인덕터 상에 실질적으로 전류가 발생하지 않게 하도록 구성된 상태로 전환하기 전의 시간 기간에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 전압에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 전류에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 스위칭 출력 전압에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 센서는 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류를 검출할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 검출된 출력 전류에 기초하여 에너지 공급 차단 페이즈의 끝 동안 인덕터의 제2 단자의 출력 전류 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 에너지 공급 페이즈의 시작과 끝 동안 인덕터(예를 들면, 전하 저장 컴포넌트)의 제1 단자의(예를 들면, 제1 노드에서의) 전압 값(예를 들면, 입력 전압 값 또는 전압 값) 또는 전류 값(예를 들면, 입력 전류 값 또는 전류 값) 중 적어도 하나 및 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 에너지 공급 페이즈의 시작 또는 끝 동안 인덕터의 제1 단자의 전압 값(예를 들면, 입력 전압 값 또는 전압 값), 인덕터의 제1 단자의 전류 값(예를 들면, 입력 전류 값 또는 전류 값) 중 적어도 하나, 또는 인덕터의 제2 단자의(예를 들면, 제2 노드에서의) 스위칭 출력 전압 값을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 결정된 값들을 사용하여 인덕터(예를 들면, 전하 저장 컴포넌트)의 전기적 특성을 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 입력 전압 값, 입력 전류 값, 전압 값, 전류 값, 스위칭 출력 전압 값, 출력 전류 값, 또는 이들의 어떤 조합을 사용하여 인덕터의 실제 인덕턴스 값을 결정할 수 있다. 추가적으로, 제어기는 입력 전압 값, 입력 전류 값, 전압 값, 전류 값, 스위칭 출력 전압 값, 출력 전류 값, 또는 이들의 어떤 조합을 보간하는 것에 의해 인덕터의 전기적 특성을 결정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 입력 전압 값, 입력 전류 값, 전압 값, 전류 값, 스위칭 출력 전압 값, 출력 전류 값, 또는 이들의 어떤 조합의 보간에 기초하여 인덕터의 실제 인덕턴스 정격(예를 들면, 인덕턴스 곡선)을 결정할 수 있다. 이들 및 다른 예들에서, 제어기는 입력 전압 값, 입력 전류 값, 전압 값, 전류 값, 스위칭 출력 전압 값, 출력 전류 값, 또는 이들의 어떤 조합에 기초하여 인덕터의 실제 인덕턴스 정격을 보간할 수 있다.
제어기는 이하의 수학식에 따라 인덕터의 전기적 특성(예를 들면, 인덕터 양단의 전압 u(t))을 결정할 수 있다:
Figure pct00008
수학식 3에서,
- V(Lx)는 인덕터의 제1 단자의 전압 값을 지정한다(예를 들면, SIMO 컨버터가 DCM 모드에서 작동되는 경우에, SIMO 스위칭의 모든 페이즈의 시작과 끝에서 보통 실질적으로 0V이다 - 이 경우에, 인덕터에 실질적으로 전류가 흐르지 않는다 -);
- VoN은 컨버터 출력(또는 컨버터 출력 레일) 상의 각자의 출력 전압을 지정한다;
- L은 인덕터의 유도성(inductivity)을 지정한다;
- iN은 컨버터 출력 N에 대해 각자의 에너지 공급 차단 시간 기간 동안 인덕터 상의 전류를 지정한다.
- iN-1은 컨버터 출력 N-1에 대해 각자의 에너지 공급 차단 시간 기간 동안(예를 들면, 컨버터 출력 N에 대해 에너지 공급 차단 시간 기간 직전의 에너지 공급 차단 시간 기간 동안, 환언하면, iN-1에 대한 에너지 공급 차단 시간 기간과 iN-1에 대한 에너지 공급 차단 시간 기간 사이에 다른 에너지 공급 차단 시간 기간이 없고, 예를 들면, 정확히 하나의 에너지 공급 시간 기간만이 있음) 인덕터 상의 전류를 지정한다; 그리고
- toN은 컨버터 출력 N에 대한 에너지 공급 차단 시간 기간의 시간 지속기간을 지정한다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 인덕터의 전기적 특성에 따라 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제어기는 인덕터 상의 증가된 전류로 인한 인덕터 디레이팅을 보상하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 스위치들의 듀티 사이클을 증가 또는 감소시키기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 제어기는 DCM에 따라 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상에서, 인덕터 사이클들이 불연속적으로 되게 하는 것이 SIMO 컨버터의 성능을 개선시키도록 전기적 특성이 결정되는 경우, 제어기는 스위치들이 DCM에 따라 작동하도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터는 커패시터로 대체될 수 있고 본 개시내용에서 논의되는 다양한 동작들은 인덕터 대신에 커패시터를 사용하여 수행될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 커패시터의 전기적 특성은 커패시터의 용량을 포함할 수 있다.
일부 양상들에서, 제4 스위치는 인덕터의 제2 단자와 스위칭 출력 전압 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제5 스위치는 인덕터의 제2 단자와 입력 전압 사이에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터에서의 효율이 감소되도록 할 수 있는 타이밍 오차들을 최소화할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용에서 설명되는 하나 이상의 양상은, 정의된 부하들 하에서, 과도한 인덕터 디레이팅을 보상하기 위해 타이밍을 적응시킬(예를 들면, 스위치들의 듀티 사이클들을 적응시킬) 수 있다. 본 개시내용의 이러한 양상들은 외부 인덕터들을 알려진 인덕터 곡선 특성들을 포함하는 인덕터로 대체할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터와 관련하여 설명된 기능들은 오버샘플링을 사용하는 SISO 컨버터에 의해 구현될 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상에 따르면, 제어기는 스위칭 출력 전압 값의 전압 리플이 감소되도록 스위치들을 제어할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 하나 이상의 양상에 따르면, 제어기는 제어 피드백 계산들 또는 타이밍 오차들과 연관된 부정확성을 감소시키거나 제거하기 위해 결정된 전기적 특성에 기초하여 스위치들을 제어할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)는 출력 커패시터들 중 하나 이상에 저장된 전력을 재순환시킬 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 전력을 저장 커패시터로 재순환시킬 수 있다. 저장 커패시터에 저장된 전력은 후속 인덕터 사이클 동안 인덕터(202)를 충전시키는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, SIMO 컨버터(104)는 후속 인덕터 사이클 동안 인덕터(202)를 충전시키기 위해 전력을 재순환시킬 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 하나 이상의 전력 저장 디바이스(예를 들면, 하나 이상의 커패시터)를 사용하여 미사용 전력을 재순환시키도록 구성될 수 있다. 즉, SIMO 컨버터 내의 미사용 잔여 전하들이 수집 및 저장되고, 이어서 추가적인 에너지 소스들로서 사용될 수 있으며, 이는 회로의 개선된 효율을 결과할 수 있다. 달리 말하면, 많은 전기 컴포넌트들이 유사한 전압 요구사항들(예를 들면, 전압 도메인들)을 갖기 때문에, 하나의 컴포넌트에 대한 미사용 전력이 일시적으로 저장되고 이어서 다른 컴포넌트로 리디렉션될 수 있다. 예를 들어, BLE와 Wi-Fi 디바이스들은 유사한 전압 도메인들을 가지며, 이는 BLE 디바이스에 연결되는 컨버터 출력에 대한 미사용 전압이 Wi-Fi 모듈에 연결되는 컨버터 출력에 대한 커패시터에 저장될 수 있게 한다. 더욱이, 컴포넌트들이 상이한 전압 요구사항들을 갖더라도, 제1 컴포넌트로부터의 저장된 전압으로 제2 컴포넌트에 전력을 공급하는 것이 가능할 수 있다.
도 49는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(4900)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4900)은 컨버터 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 컨버터 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(4900)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
시스템(4900)은 방전 시간 기간 동안 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압을 재순환시키도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압은 후속 인덕터 사이클 동안 사용되도록 재순환될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기(예시되지 않음)는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압이 시스템(4900) 내의 다른 컴포넌트에 전달되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압이 인덕터(202)를 충전시키는 데 사용되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 방전 시간 기간 동안, 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 전류(도 49에서 화살표(4901)로 표현됨)가 출력 커패시터(도 49에서 커패시터(4907c)로서 예시됨)로부터 기준 전위로 전파될 수 있도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 전류가 출력 커패시터(4907c)로부터 기준 전위로 전파되는 것은 전류가 인덕터(202)에 저장되도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터(4907c)에 저장된 전압이 저장 커패시터(예시되지 않음)에 전달되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 저장 커패시터는 SIMO(104)의 입력 단자(102)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 저장 커패시터는 스위치(예시되지 않음)를 통해 입력 단자(102)에 전기적으로 결합될 수 있다.
방전 시간 기간 동안, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 전류(도 49에서 화살표(4903)로 표현됨)가 출력 커패시터(도 49에서 커패시터(4907c)로서 예시됨)로부터 입력 단자(102)로 전파될 수 있도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 전류가 출력 커패시터(4907c)로부터 입력 단자(102)로 전파되는 것은 전류가 인덕터(202)에 저장되게 하거나 전압이 입력 단자(102)에 전기적으로 결합되는 저장 커패시터에 저장되도록 할 수 있다. 후속 인덕터 사이클들에서, 저장 커패시터에 저장된 전압은 입력 전압의 적어도 일부를 제공할 수 있다.
도 50은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 인덕터가 단일 전기 디바이스에 전기적으로 결합되거나 출력 커패시터가 분리된 인덕터 사이클들 동안 방전되는 시뮬레이션의 그래픽 표현(5000)을 예시한다. 도 50에서, 파형들(5002a 내지 5002d)은 인덕터 사이클들 동안 인덕터 상의 전류를 나타낸다. 파형들(5002a 내지 5002d)은 인덕터 상의 전류가 인덕터 사이클들 동안 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 인덕터 사이클들 중 하나 이상은 충전 부분, 도통 부분, 또는 방전 부분을 포함할 수 있다. 충전 부분들은 도 50에서 부분들(5004a 내지 5004c)로서 예시되어 있다. 도통 부분들은 도 50에서 부분들(5006, 5008, 5010)로서 예시되어 있다. 방전 부분은 도 50에서 부분(5009)으로서 예시되어 있다.
충전 부분들(5004a 내지 5004c)은 인덕터가 입력 전압을 사용하여 충전되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 변화를 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터는 양의 전압인 입력 전압을 사용하여 충전될 수 있다. 예를 들어, 도 50에 예시된 충전 부분들(5004a 내지 5004c)은 인덕터가 입력 전압 또는 재순환되어 저장 커패시터에 저장된 전압을 사용하여 충전되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 증가를 나타낸다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터는 시스템의 출력 커패시터에 저장된 전압을 사용하여 충전될 수 있다. 예를 들어, 방전 부분(5009)은 출력 커패시터가 대응하는 인덕터 사이클(5002c) 동안 방전되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 (음의 방향으로의) 변화를 나타낸다. 인덕터 상의 전류는, 대응하는 방전 부분(5009) 동안, 음의 방향으로 증가할 수 있는데 그 이유는 출력 커패시터에 저장된 전압으로 인한 전류가 입력 전압으로 인한 전류와 반대 방향으로 흐르기 때문이다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 방전 부분(5009)은 또한 저장된 전압이 감소함에 따라 출력 커패시터에 저장된 전압이 임계값에 도달할 때 인덕터 상의 전류의 감소를 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방전 부분(5009) 동안 전류가 인덕터를 통해 전파하기 때문에, 출력 커패시터에 저장된 전압이 감소될 수 있다. 임계 양의 저장된 전압(예를 들면, 실질적으로 절반)이 소산될 때, 저장된 전압의 감소로 인해 인덕터 상의 전류가 감소하기 시작할 수 있다.
도통 부분들(5006, 5008, 5010)은 도통 부분들(5006, 5008, 5010) 동안 인덕터가 입력 전압으로부터 분리되고 SIMO 컨버터의 컨버터 출력을 통해 전기 디바이스에 전기적으로 결합되는 것으로 인한 인덕터 상의 전류의 감소를 예시한다. 예를 들어, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도통 부분들(5006, 5008, 5010) 각각은 인덕터가 SIMO 컨버터의 상이한 컨버터 출력을 통해 상이한 전자 디바이스들에 전기적으로 결합되는 것에 대응할 수 있다. 다른 예로서, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 도통 부분들(5006, 5008, 5010) 각각은 인덕터가 SIMO 컨버터의 컨버터 출력을 통해 동일한 전자 디바이스에 전기적으로 결합되는 것에 대응할 수 있다.
도 51은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 스위칭 전력 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(5100)의 플로차트를 예시한다. 방법(5100)은 하나 이상의 블록(5102, 5104, 5106, 또는 5108)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(5100)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
블록(5102)에서, 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 제공하기 위해 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압이 컨버터 출력에 제공될 수 있다.
블록(5104)에서, 방법은 인덕터에 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 인덕터 에너지 공급 시간 기간에 인덕터에 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(5106)에서, 방법은 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 방법은 에너지 공급 차단 시간 기간에 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(5108)에서, 방법은 커패시터를 방전시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 커패시터는 컨버터 출력에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 커패시터는 출력 커패시터를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상에서, 커패시터는 방전 시간 기간에 방전될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 방전 시간 기간은 인덕터 에너지 공급 시간 기간 또는 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 외부에서 발생할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 커패시터가 방전되어 방전된 에너지를 에너지 저장 디바이스에 저장할 수 있다. 에너지 저장 디바이스는 SIMO 컨버터 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 다양한 양상들에서, 에너지 저장 디바이스는 현재 사용되지 않는 컨버터 출력 레일의 커패시터일 수 있다. 다양한 양상들에서, 에너지 저장 디바이스는 인덕터(202)의 업스트림에 배열되는 추가적인 커패시터일 수 있다. 다양한 양상들에서, 에너지 저장 디바이스는 인덕터(202)의 다운스트림에 배열되는 추가적인 커패시터일 수 있다. 다양한 양상들에서, 에너지 저장 디바이스는 인덕터(202)의 각자의 단부 영역들에 있는 2 개의 인덕터 단자 사이에서 인덕터(202)에 선택적으로 결합될 수 있는 인덕터의 탭 단자에 연결되는 추가적인 커패시터일 수 있다.
본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 방법(5100)에 대한 수정들, 추가들, 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 방법(5100)의 동작들이 상이한 순서로 구현될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2 개 이상의 동작이 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 개략적으로 설명된 동작들 및 액션들은 단지 예들로서 제공되고, 설명된 양태들의 본질을 벗어나지 않으면서 동작들 및 액션들 중 일부는 임의적이거나, 보다 적은 동작들 및 액션들로 결합되거나, 추가적인 동작들 및 액션들로 확장될 수 있다.
도 52는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 다른 예시적인 시스템(5200)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(5200)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
시스템(5200)은 방전 시간 기간 동안 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압을 재순환시키도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 출력 커패시터(4907a 내지 4907n)에 저장된 전압은 후속 인덕터 사이클 동안 사용되도록 재순환될 수 있다. 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 하나 이상에 저장된 전압은 하나 이상의 출력 커패시터(4907a 내지 4907n)으로부터 보조 커패시터(5207)에 재순환될 수 있다.
스위치 제어기(예시되지 않음)는 방전 부분들 동안 보조 커패시터(5207)를 인덕터(202)의 제1 단자에 전기적으로 결합시키기 위해 보조 스위치(5205)를 제어할 수 있다. 스위치 제어기는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압이 보조 커패시터(5207)에 전달되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208), 보조 스위치(5205), 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다.
추가적으로, 스위치 제어기는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압의 적어도 일부가 인덕터(202)를 충전시키는 데 사용되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 방전 시간 기간 동안, 스위치 제어기는 전류(도 52에서 화살표(5201)로 표현됨)가 출력 커패시터(도 52에서 커패시터(4907c)로서 예시됨)로부터 기준 전위로 전파될 수 있도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 전류가 출력 커패시터(4907c)로부터 기준 전위로 전파되는 것은 전류가 인덕터(202)에 저장되도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터(4907c)에 저장된 전압이 보조 커패시터(5207)(예를 들면, 저장 커패시터)에 전달되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208), 보조 스위치(5205), 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다. 방전 시간 기간 동안, 스위치 제어기는 전류(도 52에서 화살표(5203)로 표현됨)가 출력 커패시터(도 52에서 커패시터(4907c)로서 예시됨)로부터 보조 커패시터(5207)로 전파될 수 있도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208), 보조 스위치(5205), 또는 어떤 조합을 제어할 수 있다.
시스템(5200)은 출력 커패시터들(4907)에 저장된 전력을 보조 커패시터(5207)로 재순환시키기 위해 인덕터(202)를 사용할 수 있다. 추가적으로, 보조 커패시터(5207)는 보조 스위치(5205)에 의해 인덕터(202) 또는 스위치들(204)로부터 격리되는 격리된 커패시터로 구현될 수 있다.
도 53는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 다른 예시적인 시스템(5300)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 시스템(5200)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
시스템(5300)은 스위치 커패시터 네트워크(5309)(스위치 네트워크(5309)라고도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 스위치 커패시터 네트워크(5309)는 보조 스위치들(5205a 내지 5205d) 및 보조 커패시터(5207)를 포함할 수 있다. 스위치 커패시터 네트워크(5309)는 방전 시간 기간 동안 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압을 보조 커패시터(5207)로 재순환시키도록 구성될 수 있다.
스위치 제어기(예시되지 않음)는 방전 시간 기간 동안, 출력 커패시터들(4907a 내지 4907n) 중 하나 이상에 저장된 전압이 보조 커패시터(5207)에 전달되도록 스위치들(204a 내지 204n, 210, 206, 208), 보조 스위치들(5205a 내지 5205d), 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다.
시스템(5300)은 출력 커패시터들(4907)에 저장된 전력을 재순환시키기 위해 인덕터(202)를 사용하지 않을 수 있다.
도 54는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 예시적인 방법(5400)의 플로차트를 예시한다. 방법(5400)은 하나 이상의 블록(5402 내지 5414)을 포함할 수 있다. 개별 블록들로 예시되어 있지만, 방법(5400)의 블록들 중 하나 이상과 연관된 동작들은, 특정 구현에 따라, 추가적인 블록들로 분할되거나, 보다 적은 블록들로 결합되거나, 제거될 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5402)에서, 클록의 작동을 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 클록은 SIMO 컨버터, 스위치 제어기, 또는 이들의 어떤 조합을 작동시키기 위한 클록 신호를 포함할 수 있다. 블록(5402)에 뒤이어서 블록(5404)이 올 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5404)에서, SIMO 컨버터를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들, 보조 스위치들, 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다. 블록(5404)에 뒤이어서 블록(5406)이 올 수 있다.
방법(5400), 블록(5406)에서, 스위칭 출력 전압에 대한 모든 값들이 하이인지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압에 대한 모든 값들(예를 들면, 대응하는 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압의 값)이 하이인지 여부를 결정할 수 있다. 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압에 대한 값들이 임계 값 초과인 경우 스위칭 출력 전압에 대한 값들이 하이라고 결정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압에 대한 값들의 임계 값은 1.7 V 내지 7 V, 예를 들면, 3 V 내지 5 V를 포함할 수 있다. 스위칭 출력 전압에 대한 값들 모두가 하이인 경우, 블록(5406)에 뒤이어서 블록(5408)이 올 수 있다. 스위칭 출력 전압에 대한 값들 모두가 하이인 것은 아닌 경우, 블록(5406)에 뒤이어서 블록(5404)이 올 수 있다. 블록(5404) 및 블록(5406)은 스위칭 출력 전압에 대한 값들 모두가 하이일 때까지 반복될 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5408)에서, 스위칭 출력 전압이 턴오프되어야 한다는 것을 표시하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압이 대응하는 컨버터 출력에 제공되는 것을 중단해야 한다고 결정할 수 있다. 블록(5408)에 뒤이어서 블록(5410)이 올 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5410)에서, 출력 커패시터 상의 전력이 재순환되어야 하는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 하나 이상의 출력 커패시터 상의 전력이 보조 커패시터에 재순환되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 하나 이상의 출력 커패시터 상의 전력이 재순환되어야 하는 경우, 블록(5410)에 뒤이어서 블록(5412)이 올 수 있다. 하나 이상의 출력 커패시터 상의 전력이 재순환되지 않는 경우, 블록(5410)에 뒤이어서 블록(5414)이 올 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5412)에서, 출력 커패시터 상의 전력을 보조 커패시터로 재순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 출력 커패시터들에 저장된 전력을 보조 커패시터에 전달하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들, 보조 스위치들, 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다.
방법(5400)은, 블록(5414)에서, 출력 커패시터 상의 전력을 기준 전위로 방전시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 출력 커패시터들에 저장된 전력을 기준 전위(예를 들면, 접지 전위)로 방전시키기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들, 보조 스위치들, 또는 이들의 어떤 조합을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 출력 커패시터들은 스위칭 출력 전압을 평활화하기 위해(예를 들면, 스위칭 출력 전압에서의 리플들을 감소시키기 위해) 사용될 수 있다. 스위칭 출력 전압이 대응하는 컨버터 출력에 제공될 때 출력 커패시터들은 전압을 저장할 수 있다. 출력 커패시터들은 SIMO 컨버터의 충전 기간들 또는 도통 기간들 외부에서 전압을 저장할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전압은 대응하는 인덕터 사이클들 외부에서 기준 전위(예를 들면, 접지)로 방전(예를 들면, 폐기)될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전압은 후속 인덕터 사이클들에서 인덕터를 충전시키는 데 사용되도록 재순환될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전압은 후속 인덕터 사이클에서 사용하기 위해 인덕터를 충전시키는 데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전압(예를 들면, 출력 커패시터들에 저장된 에너지 또는 전위)은 재순환되어 저장 커패시터에 저장될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 저장 커패시터는 SIMO 컨버터의 입력에 선택적으로 전기적으로 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 저장 커패시터를 SIMO 컨버터의 입력에 선택적으로 전기적으로 결합시키기 위해 스위치를 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 방전 시간 기간 동안, 저장 커패시터에 전압을 저장하기 위해 전류가 출력 커패시터들 중 하나 이상으로부터 저장 커패시터로 흐르도록 SIMO 컨버터 내의 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 방전 시간 기간 동안, 인덕터를 충전시키기 위해 전류가 출력 커패시터들 중 하나 이상으로부터 기준 전위로 흐르도록 스위치들이 제어될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 방전 시간 기간은 인덕터 에너지 공급 시간 기간(예를 들면, 충전 부분들) 또는 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간(예를 들면, 도통 부분들) 외부에서 발생할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 예를 들면, 전하들이 방전될 저장 커패시터로부터 에너지 저장 디바이스에 전달되는 SIMO 컨버터의 레일들(환언하면, 회복 방전(recovery discharge) 경로(들))이 인덕터 에너지 공급 시간 기간 또는 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 동안, 제각기, 인덕터의 에너지 공급 또는 에너지 공급 차단에 관여하고 있는 레일들로부터 실질적으로 전기적으로 격리되어 있는 경우에, 방전 시간 기간은 인덕터 에너지 공급 시간 기간(예를 들면, 충전 부분들) 또는 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간(예를 들면, 도통 부분들) 내에서 부분적으로 발생할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 단일 출력 커패시터가 방전 시간 기간들 동안 방전될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 다수의 출력 커패시터들이 방전 시간 기간들 동안 방전될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 단일 출력 커패시터가 각각의 방전 시간 기간 동안 방전될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 다수의 출력 커패시터들이 각각의 방전 시간 기간 동안 방전될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들 중 하나 이상에 저장된 전압이 상이한 출력 커패시터로 재순환되도록 스위치들이 제어될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 저장된 전압을 상이한 출력 커패시터로 재순환시키는 것은 스위칭 출력 전압이 후속 방전 기간 동안 안정되기 위한 시간량을 감소시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 출력 커패시터들 중 하나 이상의 출력 커패시터의 충전 상태가 미리 정의된 기준을 충족시키는지를 결정할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 출력 커패시터들 중 하나 이상이 미리 정의된 기준을 충족시키는 경우 방전 부분이 발생하게 하도록 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 미리 정의된 기준은 하나 이상의 커패시터에 저장된 전압(예를 들면, 에너지)의 양이 미리 정의된 에너지 임계 값 이상인 것을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치들 중 하나 이상은 전력 스위치를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템은 SIMO 컨버터 이외의 컨버터를 포함할 수 있고, 상이한 컨버터를 갖는 시스템은 위에서 논의된 것과 동일하거나 유사한 방식으로 하나 이상의 출력 커패시터에 저장된 전력을 재순환시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전력은 다수의 위치들로 재순환될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전력의 일부는 저장 커패시터로 재순환될 수 있고 다른 일부는 인덕터로 재순환될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 출력 커패시터들에 저장된 전력은 다른 출력 커패시터로 재순환될 수 있다.
SIMO 컨버터는 상이한 컨버터 출력들에서 상이한 전압 레벨들의 스위칭 출력 전압을 고대역 WiFi 체인 및 블루투스 송신기 체인과 저대역 WiFi 체인을 포함하는 결합된 체인에 제공할 수 있다. SIMO 컨버터가 상이한 컨버터 출력들에서 스위칭 출력 전압을 제공하는 것은 결합된 체인 내의 블루투스 송신기 체인과 고대역 WiFi 체인이 동시에 작동하도록 할 수 있다. 추가적으로, SIMO 컨버터는 고대역 체인의 적절한 작동을 유지하면서 블루투스 체인의 전력 소비를 감소시키기 위해 스위칭 출력 전압의 전압 레벨을 블루투스 송신기 체인 및 고대역 체인에 맞게 조정할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 고대역 WiFi 체인들, 블루투스 송신기 체인과 저대역 WiFi 체인을 포함하는 결합된 체인, 또는 이들의 조합에 전압 도메인들 내의 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다.
도 55는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, DC-DC 컨버터(5502)를 포함하는 예시적인 라디오 송신기(5500)의 블록 다이어그램을 예시한다. 라디오 송신기(5500)는 WiFi 저대역(WLB) 체인(5504), 블루투스(BT) 체인(5506), 및 WiFi 고대역(WHB) 체인(5508)을 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, DC-DC 컨버터(5502)는 DC 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, DC-DC 컨버터(5502)는 상이한 DC 전압의 출력 전압을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 출력 전압의 전압 레벨은 WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)의 하나 이상의 설정에 기초할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)은 단일 레일(5501)을 통해 DC-DC 컨버터(5502)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)은 레일(5501)을 통해 DC-DC 컨버터(5502)로부터 출력 전압을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 체인(5504)은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 표준들에 따라 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 체인(5504)은 WiFi 프로토콜들에 따라 저대역에서 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 체인(5504)은 제2 레일(5503)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 체인(5504)은 제2 레일(5503)을 통해 입력 전압을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 체인(5506)은 BT 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 체인(5506)은 BT 표준들에 따라 BT 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 체인(5506)은 제2 레일(5505)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 체인(5506)은 제2 레일(5503)을 통해 입력 전압을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WHB 체인(5508)은 WLAN 표준들에 따라 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 체인(5508)은 WiFi 프로토콜들에 따라 고대역에서 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)은 WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)에 의해 송신될 송신 신호로서 출력 전압을 수신할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 체인(5504), BT 체인(5506), 또는 WHB 체인(5508)은 동시에 작동하여 출력 전압을 사용하여 대응하는 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, DC-DC 컨버터(5502)가 출력 전압을 단일 레일(5501)을 통해 BT 체인(5506) 또는 WHB 체인(5508)에 제공하는 것은 라디오 신호들의 열화를 야기할 수 있다. 예를 들어, DC-DC 컨버터(5502)가 출력 전압을 단일 레일(5501)을 통해 BT 체인(5506) 및 WLB 체인(5504)에 제공하는 것은 WLB 체인(5504)만이 출력 전압을 사용하여 작동하는 것과 비교하여 상호 부하(mutual loading)로 인해 실질적으로 1 데시벨의 성능 저하를 야기할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 체인(5506) 및 WHB 체인(5508) 양쪽 모두가 출력 전압을 사용하여 송신하고 있을 때, DC-DC 컨버터(5502)는 BT 체인(5506) 및 WHB 체인(5508) 양쪽 모두가 적절하게 작동할 수 있게 하는 레벨의 출력 전압을 제공할 수 있다. DC-DC 컨버터(5502)가 BT 체인(5506)이 또한 송신하고 있는 동안 WHB 체인(5508)의 설정들에 기초하여 출력 전압의 레벨을 증가시키는 것은 BT 체인(5506)에 의한 전력 소비를 증가시킬 수 있다.
도 56은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, DC-DC 컨버터(5502)를 포함하는 다른 예시적인 라디오 송신기(5600)의 블록 다이어그램을 예시한다. 라디오 송신기(5600)는 결합된 WLB와 BT 체인(5610) 및/또는 WHB 체인(5508)을 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, DC-DC 컨버터(5502)는 DC 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, DC-DC 컨버터(5502)는 상이한 전압의 출력 전압을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 출력 전압의 전압 레벨은 결합된 WLB와 BT 체인(5610) 또는 WHB 체인(5508)의 하나 이상의 설정에 기초할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 레일(5605)을 통해 DC-DC 컨버터(5502)에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 체인(5508)은 레일(5607)을 통해 DC-DC 컨버터(5502)에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 WLAN 표준들에 따라 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 WiFi 프로토콜들에 따라 저대역에서 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 또한 BT 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 BT 표준들에 따라 BT 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 레일(5605)을 통해 DC-DC 컨버터(5502)로부터 출력 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 체인(5508)은 레일(5607)을 통해 DC-DC 컨버터로부터 출력 전압을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 작동하여 레일(5605)을 통해 수신되는 출력 전압을 사용하여 대응하는 라디오 신호들을 동시에 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)이 레일(5605)(예를 들면, 단일 레일)을 통해 수신되는 송신 신호로서 출력 전압을 사용하여 BT 라디오 신호들 및 WLB 라디오 신호들을 동시에 송신하는 것은 BT 라디오 신호들의 효율을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)의 BT 부분 내의 디바이스들보다 더 높은 최대 전력(Pmax)을 포함하는 결합된 WLB와 BT 체인(5610)의 WiFi 부분 내의 WiFi 전력 증폭기로 인해 BT 라디오 신호들의 효율이 감소될 수 있다.
도 57는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 하이브리드 컨버터(5712)를 포함하는 예시적인 라디오 송신기(5700)의 블록 다이어그램을 예시한다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 하이브리드 컨버터(5712)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 하이브리드 컨버터들에 대응할 수 있다. 하이브리드 컨버터(5712)는 SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(106a, 106b)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, LDO들(106a, 106b)은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기(5700)는 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 SIMO 컨버터(104)의 상이한 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)의 스위치들은 SIMO 컨버터(104)의 듀티 사이클들 동안 스위칭 출력 전압을 송신 신호들로서 하나 이상의 컨버터 출력에 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터(104)의 스위치들은 컨버터 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터(104)의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터(104)의 듀티 사이클들 동안 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 SIMO 컨버터(104)의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WHB 체인(5508)은 레일(5711)을 통해 SIMO 컨버터(104)의 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 체인(5508)은 레일(5711)을 통해 스위칭 출력 전압을 송신 신호로서 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 레일(5709)을 통해 SIMO 컨버터(104)의 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610)은 레일(5709)을 통해 스위칭 출력 전압을 송신 신호로서 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인(5610) 대신에, 라디오 송신기(5700)는 WLB 체인(5504) 또는 BT 체인(5506)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 체인(5504) 및 BT 체인(5506)은 상이한 레일들을 통해 SIMO 컨버터(104)의 상이한 컨버터 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 58은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 라디오 송신기를 작동시키는 방법(5800)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(5800)은, SIMO 컨버터에 의해, 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계(5802); SIMO 컨버터에 의해, 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 또는 제2 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(5804); 제1 컨버터 출력에 결합되는 블루투스 송신기 체인에 의해 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계(5806); 제1 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인에 의해 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계(5808); 및 제2 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인에 의해 제2 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계(5810)를 포함할 수 있다.
도 59는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 라디오 송신기를 작동시키는 방법(5900)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(5900)은, SIMO 컨버터에 의해, 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제1 듀티 사이클에서 컨버터 출력에 제공하고 제2 듀티 사이클에서 추가 컨버터 출력에 제공하는 단계(5902); SIMO 컨버터에 의해, 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 인가하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(5904); 블루투스 송신기 체인 출력에 의해, 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계(5906); 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인에 의해, 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계(5908); 및 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인에 의해, 추가 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계(5910)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 단일 레일을 통해 DC-DC 컨버터에 전기적으로 결합되는 개별 디바이스들로서 WLB 체인, BT 체인, 또는 WHB 체인을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, DC-DC 컨버터는 단일 DC 출력 전압을 BT 체인 또는 WHB 체인에 제공할 수 있고, 이는 라디오 신호들의 열화를 야기할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 체인 및 WHB 체인 양쪽 모두가 송신하고 있을 때, DC-DC 컨버터는 BT 체인 및 WHB 체인 양쪽 모두가 적절하게 작동할 수 있게 하는 레벨로 출력 전압을 증가시킬 수 있다. DC-DC 컨버터가 BT 체인이 또한 송신하고 있는 동안 WHB 체인의 설정들에 기초하여 출력 전압을 증가시키는 것은 BT 체인에 의한 전력 소비를 증가시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 상이한 레일들을 통해 DC-DC 컨버터에 전기적으로 결합되는 결합된 WLB와 BT 체인 또는 WHB 체인을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인이 송신 신호와 동일한 출력 전압을 사용하여 BT 라디오 신호들 및 WLB 라디오 신호들을 동시에 송신하는 것은 BT 라디오 신호들의 효율을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 WLB와 BT 체인의 BT 부분 내의 디바이스들보다 더 높은 Pmax를 포함하는 결합된 WLB와 BT 체인의 WiFi 부분 내의 WiFi 전력 증폭기로 인해 BT 라디오 신호들의 효율이 감소될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 SIMO 컨버터(예를 들면, 하이브리드 컨버터)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 개별 컨버터 출력들에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압을 결합된 WLB와 BT 체인 및 WHB 체인에 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들은 결합된 WLB와 BT 체인 및 WHB 체인이 최적의 전압 레벨들을 사용하여 동시에 작동(예를 들면, 공동 작동(co-run))하도록 할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들은 스위칭 출력 전압이 WHB 체인에 충분한 레벨에 있을 수 있게 하면서 WLAN 또는 BT 라디오 신호들이 송신되고 있는지 여부에 기초하여 결합된 WLB와 BT 체인에 대해 스위칭 출력 전압이 조정되도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위칭 출력 전압은 SIMO 컨버터의 하나 이상의 컨버터 출력에 제공될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 SIMO 컨버터의 제1 듀티 사이클에서 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력에 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 SIMO 컨버터의 제2 듀티 사이클에서 스위칭 출력 전압을 제2 컨버터 출력(예를 들면, 추가 컨버터 출력)에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 스위칭 출력을 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 제2 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 BT 송신기 체인(예를 들면, BT 체인)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 제1 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상(예를 들면, 제1 컨버터 출력)을 통해 송신 전력(예를 들면, 스위칭 출력 전압)을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, BT 송신기 체인은 2.4 GHz 주파수 대역에서 BT 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 WLAN 저대역(WLB) 송신기 체인(예를 들면, WLB 체인)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 제1 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상(예를 들면, 제1 컨버터 출력)을 통해 송신 전력(예를 들면, 스위칭 출력 전압)을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WLB 송신기 체인은 2.4 Ghz 주파수 대역에서 WLAN 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WLB 송신기 체인은 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, 또는 IEEE 802.11ac 표준들 중 적어도 하나에 따라 WLAN 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 WLAN 고대역(WHB) 송신기 체인(예를 들면, WHB 체인)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 제2 컨버터 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, WHB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상을 통해 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, WHB 송신기 체인은 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들 중 하나 이상(예를 들면, 제1 컨버터 출력)을 통해 송신 전력을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, WHB 송신기 체인은 5 Ghz 주파수 대역에서 WLAN 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, WHB 송신기 체인은 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, 또는 IEEE 802.11ac 표준들 중 적어도 하나에 따라 WLAN 라디오 신호들을 송신할 수 있다.
일부 양상들에서, 라디오 송신기는 송신기 체인 선택기를 또한 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 송신기 체인 선택기는 WHB 송신기 체인, WLB 송신기 체인, BT 송신기 체인, 또는 결합된 WLB와 BT 송신기에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 송신기 체인 선택기는 대응하는 라디오 신호를 송신하기 위해 WHB 송신기 체인, WLB 송신기 체인, BT 송신기 체인, 또는 결합된 WLB와 BT 송신기 체인을 선택할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 라디오 송신기는 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터 내의 스위치들에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상은 결합된 WLB와 BT 송신기 체인에 의해 송신되는 신호의 열화를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 BT 및 WLAN 송신들의 최적의 성능 및 효율을 유지할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 WHB 송신기 체인 및 BT 송신기 체인의 동시 작동(예를 들면, 공동 작동)을 가능하게 하면서 양쪽 송신기 체인들의 전력 소비를 유지할 수 있다. 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 다중 입력 다중 출력(MIMO) 다이 내의 다수의 WLB 송신기 체인들이 BT 빔포밍을 유지하면서 증가된 면적 오버헤드 없이 WLAN 송신기 체인 및 BT 송신기 체인 영역들 양쪽 모두를 포함하도록 할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 BT 송신기 체인이 디지털 전력 증폭기를 포함할 때 BT 브로드캐스팅을 위한 고전력 BT를 가능하게 할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, BT 송신기 체인이 저전력 BT 작동을 수행할 수 있으면서 BT 송신기 체인이 WLAN 송신을 위한 레벨의 스위칭 출력 전압을 수신할 수 있다.
라디오 헤드 시스템의 라디오 칩은 상이한 전압 값들을 사용하여 작동하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 라디오 헤드 시스템은 입력 전력을 수신하기 위한 단일 입력 레일만을 포함할 수 있다. SIMO 벅-부스트 컨버터(104)(본 명세서에서 "SIMO 컨버터"라고 일반적으로 지칭됨)는 단일 입력 레일로부터 입력 전력을 수신할 수 있고 상이한 전압 값들의 스위칭 출력 전압을 생성할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 컴포넌트들이 적절하게 작동할 수 있게 하기 위해 스위칭 출력 전압을 라디오 쉽 내의 상이한 컴포넌트들에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 라디오 헤드 시스템 내의 컴포넌트들에 대한 스위칭 출력 전압 도메인들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 각각의 라디오 헤드 시스템 컴포넌트는 고유 전압 도메인을 가질 수 있다. 따라서, 각각의 컴포넌트는 SIMO 벅-부스트 컨버터의 상이한 컨버터 출력에 연결될 수 있다.
도 60은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 컨버터(6003)를 포함하는 예시적인 시스템(6000)의 블록 다이어그램을 예시한다. 도 61은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 컨버터(6003)를 포함하는 다른 예시적인 시스템(6100)의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 60 및 도 61을 함께 참조하면, 시스템들(6000, 6100)은 단일 인터페이스 케이블(6016)(예를 들면, 디지털/전력 인터페이스 케이블)을 통해 전력 신호들, 제어 신호들, 또는 임의의 다른 적절한 신호를 수신할 수 있는 라디오 헤드(RH) 회로부(6001)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 단일 인터페이스 케이블(6016)은 플렉스 케이블(flex cable)을 포함할 수 있다.
RH 회로부(6001)는 컨버터(6003), RH 라디오 칩(6002), 및/또는 안테나(6004)를 포함할 수 있다. 컨버터(6003)는 SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(106a 내지 106c)를 포함할 수 있다(컨버터(6003)가 본 명세서에서 설명되는 SIMO 컨버터들 중 임의의 것일 수 있음에 유의해야 함). 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(106a 내지 106c)는, 제각기, 본 개시내용의 다른 곳에서 설명된 SIMO 컨버터(104) 및 LDO(106)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6003)는 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6003)는 입력 전압을 수신하고 스위칭 출력 전압을 공급 전압들로서 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 컨버터(6003)는 상이한 값들의 공급 전압들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6003)는 컨버터(6003)의 출력들을 통해 공급 전압들을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, RH 라디오 칩(6002)은 다수의 공급 전압 도메인들(6020, 6022, 및 6024)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 공급 전압 도메인들(6020, 6022, 및 6024) 각각은 RH 라디오 칩(6002)의 상이한 체인 또는 부분에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 공급 전압 도메인(6020)은 RH 라디오 칩(6002)의 송신기 체인에 대응할 수 있고 이후부터 송신기 체인(6020)이라고 지칭될 것이다.
송신기 체인(6020)은 전원 단자(예시되지 않음) 및 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전원 단자는 컨버터(6003)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 송신기 체인(6020) 내의 전자 컴포넌트들은 실질적으로 동일한 도메인 특정적 공급 전압에서 작동하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 송신기 체인(6020) 내의 전자 컴포넌트들 각각은 전원 단자에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 송신기 체인(6020)은 하나 이상의 송신기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기 컴포넌트들은 송신 전력 증폭기(6006)(도 60 및 도 61에서 디지털 전력 증폭기(DPA)(6006)로서 예시됨)를 포함할 수 있다.
제2 공급 전압 도메인(6022)은 수신기 체인에 대응할 수 있고, 이후부터 수신기 체인(6022)이라고 지칭될 것이다. 수신기 체인(6022)은 전원 단자(예시되지 않음) 및 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전원 단자는 컨버터(6003)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 수신기 체인(6022) 내의 전자 컴포넌트들은 실질적으로 동일한 도메인 특정적 공급 전압에서 작동하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 수신기 체인(6022) 내의 전자 컴포넌트들 각각은 전원 단자에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 수신기 체인(6022)은 하나 이상의 수신기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신기 컴포넌트들은 저잡음 증폭기(6010)(도 60 및 도 61에서 RX(6010)로서 예시됨) 또는 LDO(6008)를 포함할 수 있다. LDO(6008)는 본 개시내용의 다른 곳에서 논의되는 LDO들(106)과 동일하거나 유사하게 작동할 수 있다.
제3 공급 전압 도메인(6024)은 디지털 체인에 대응할 수 있고, 이후부터 디지털 체인(6024)이라고 지칭될 것이다. 디지털 체인(6024)은 전원 단자(예시되지 않음) 및 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전원 단자는 컨버터(6003)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 디지털 체인(6024) 내의 전자 컴포넌트들은 실질적으로 동일한 도메인 특정적 공급 전압에서 작동하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 디지털 체인(6024) 내의 전자 컴포넌트들 각각은 전원 단자에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 디지털 체인(6024)은 하나 이상의 디지털 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디지털 컴포넌트들은 모뎀(MAC 및 PHY 계층) 구현, 임의의 연관된 통신 프로세서, 및/또는 라디오의 아날로그 및 RF 섹션들에 대한 신호 컨디셔닝 및 교정을 구현하는 디지털 회로들 중 임의의 것(예를 들면, 디지털 프런트 엔드)를 포함할 수 있다. 도 60을 참조하면, 디지털 컴포넌트들은 LDO(6012)를 또한 포함할 수 있다. LDO(6012)는 본 개시내용의 다른 곳에서 논의되는 LDO들(106)과 동일하거나 유사하게 작동할 수 있다. 도 61을 참조하면, 디지털 컴포넌트들은 LDO(6012)를 포함하지 않을 수 있다.
안테나(6004)는 인터페이스 케이블(6018)을 통해 RH 라디오 칩(6002)에 전기적으로 결합되거나 통신 가능하게 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 인터페이스 케이블(6018)은 디지털(예를 들면, 제어) 신호들 또는 전력을 안테나(6004)에 송신하도록 구성될 수 있다.
RH 시스템은 안테나에 직접 결합되는 RF 컴포넌트들 및 라디오 칩(예를 들면, RH 라디오 칩)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나와 라디오 칩은 단일 유닛 내에 위치하여 수용될 수 있다. RH 시스템을 제대로 작동시키기 위해, 유닛에 결합되는 전력 레일들, 통신 레일들, 또는 다른 외부 연결들의 수가 제한될 수 있다. 예를 들어, 외부 연결들은 제어, 통신, 및 전력 신호들을 제공하기 위한 단일 외부 레일로 제한될 수 있다. 추가적으로, 유닛의 물리적 크기를 감소시키기 위해 면적 제한(예를 들면, 회로 풋프린트에 대한 제한)이 구현될 수 있다. 예를 들어, 면적 제한은 DC-DC 변환을 위한 단일 인덕터가 RH 시스템 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 단일 인덕터 및 다수의 출력들을 포함하는 컨버터(예를 들면, DC-DC 컨버터)가 RH 시스템 내에 구현될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, RH 시스템은 다수의 공급 전압 도메인들을 포함하는 RH 라디오 칩을 포함할 수 있다. 공급 전압 도메인들 각각은 컨버터의 상이한 출력에 전기적으로 결합될 수 있다. 이것은 각각의 전압 도메인이 서로 동일하거나 상이한 공급 전압 값을 수신하도록 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 공급 전압 도메인들은 제1 전압 도메인, 제2 전압 도메인, 또는 제3 전압 도메인을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 전압 도메인은 송신기 체인을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 송신기 체인은 제1 공급 전압에서 작동하는 송신기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제2 전압 도메인은 수신기 체인을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 수신기 체인은 제2 공급 전압에서 작동하는 수신기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 공급 전압은 제2 공급 전압과 상이할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 전압 도메인은 제3 공급 전압에서 작동하는 하나 이상의 디지털 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제3 공급 전압은 제1 공급 전압 및 제2 공급 전압 중 적어도 하나와 상이할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 공급 전압 도메인들은 송신기 체인을 포함하는 제1 전압 도메인을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 송신기 체인은 하나 이상의 송신기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 송신기 컴포넌트들은 제1 공급 전압에서 작동할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 송신기 컴포넌트들은 송신 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 공급 전압 도메인들은 수신기 체인을 포함하는 제2 전압 도메인을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 수신기 체인은 하나 이상의 수신기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 수신기 컴포넌트들은 제2 공급 전압에서 작동할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 수신기 컴포넌트들은 저잡음 증폭기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 공급 전압은 제1 공급 전압과 상이할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, RH 시스템의 물리 계층, 터보 디코더(TD), 또는 라디오 주파수(RF) 컴포넌트들이 안테나에 연결될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, RH 시스템 내에 종래의 단일 DC-DC 컨버터를 구현하는 것은 다수의 DC-DC 컨버터들을 구현하는 시스템들에 비해 전력 소비를 증가시킬 것이다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상에 따르면, 단일 유닛 내에 수용되는 RH 시스템들의 면적 요구사항들 및 전력 요구사항들 양쪽 모두를 충족시키는 RH 시스템이 구현될 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 송신기 및 수신기 각각에 대한 전압 도메인들 내에서 컨버터 출력들에 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다. 송신기와 수신기는 별개의 전압 도메인들을 가질 수 있다.
도 62a는 본 개시내용의 양상에 따른 예시적인 DC2DC 컨버터(6202)의 블록 다이어그램을 예시한다. 컨버터(6202)는 연결(6210)을 통해 송신기 증폭기(6204)에 전압을 공급한다. 컨버터(6202)는 연결(6210)을 통해 LDO 레귤레이터(6206)에 전압을 공급한다. 연결(6210)은 송신 및 수신 동작들을 제공하는 하나의 라이브 전압 레일(live voltage rail)이다. LDO 레귤레이터(6206)는 조절된 전압을 수신 체인(6208)에 추가로 공급한다. 단일 컨버터(6202)는 레귤레이터(6206)를 통해 증폭기(6204)와 수신 체인(6208)의 수신기 양쪽 모두에 전압을 공급한다.
하나의 활성 전압 레일(6210)의 사용은 송신 증폭기(6204) 트랜지스터에 대한 스트레스를 생성할 수 있다. 수신이 온 상태에 있고 송신이 오프 상태에 있을 때, 송신기와 수신기는 동일한 레일을 사용하기 때문에 송신기는 여전히 라이브 전압을 본다. 송신기에 대한 스트레스는 신뢰성을 저하시킨다.
도 62b는 본 개시내용의 양상에 따른 예시적인 DC2DC 컨버터들(6202a 및 6202b)의 블록 다이어그램을 예시한다. 컨버터(6202a)는 연결(6212)을 통해 송신기 증폭기(6204)에 전압을 공급한다. 컨버터(6202b)는 연결(6214)을 통해 LDO 레귤레이터(6206)에 전압을 공급한다. LDO 레귤레이터(6206)는 조절된 전압을 수신 체인(6208)에 추가로 공급한다. 독립적인 컨버터들(6202a 및 6202b)은, 제각기, 수신 체인(6208)의 증폭기(6204) 및 수신기에 전압을 공급한다.
개별적인 연결들(6212 및 6214)은 트랜지스터(6204)에 대한 스트레스 및 송신을 열화시킬 위험을 제거한다. 수신이 활성인 동안 송신기(6204)에 대한 전압이 턴오프될 수 있다. 그렇지만, 2 개의 DC2DC 컨버터(6202a 및 6202b)를 갖는 것과 연관된 폼팩터 및 생산 비용에 트레이드오프가 있다.
도 63은 본 개시내용의 양상에 따른 SIMO DC2DC 컨버터(6302)를 포함하는 예시적인 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 회로부(6300)의 블록 다이어그램을 예시한다. 컨버터(6302)는 다수의 출력 레일들(6310 및 6312)을 포함한다. 출력 레일(6310)은 컨버터(6302)로부터의 전압을 송신기(6304)에 공급한다. 출력 레일(6312)은 컨버터(6302)로부터의 전압을 LDO 레귤레이터(6306)에 공급한다. LDO 레귤레이터(6306)는 컨버터(6302)로부터의 공급된 전압을 목표 전압으로 조절하고 조절된 전압을 수신기(6308)에 공급한다. 목표 전압은 미리 정의되거나 구성 가능할 수 있다.
개별적인 공급 레일들(또는 노드들)(6310 및 6312)은 송신기 증폭기(6304) 및 수신기(6308)가 필요로 하는 상이한 출력 전압들을 가능하게 한다. 예를 들어, LDO 레귤레이터(6306)를 통해 수신기(6308)에 공급되는 것보다 더 낮은 전압이 송신기 증폭기(6304)에 공급될 수 있다. 추가적으로, 개별적인 노드들(6310 및 6312)은 수신기(6308)에 대한 레일(6312)이 활성인 동안 컨버터(6302)가 송신기 증폭기(6304)에 공급하는 것을 가능하게 한다.
SIMO(6302)는 송신 및 수신을 위해 지정된 출력 레일들을 사용하여 송신기(6304)의 디지털 전력 증폭기(DPA)에 대한 스트레스를 제거한다. 수신이 활성인 동안, 송신기(6304)가 활성 전압을 보는 것을 제거하기 위해 레일(6312)은 턴온될 수 있고 레일(6310)은 턴오프될 수 있다. 따라서, 단일 DC2DC 컨버터(6302)는 송신 신뢰성에 대한 위험 없이 수신 및 송신에 독립적으로 공급할 수 있다.
도 64는 본 개시내용의 양상에 따른 SIMO 회로부를 작동시키는 예시적인 방법을 묘사하며, 이 방법은: 제1 컨버터 출력을 통해 제1 공급 전압을 제공하고 제2 컨버터 출력을 통해 제2 공급 전압을 제공하는 단계(6402); 전력 증폭기를 포함하고 제1 공급 전압을 수신하기 위해 제1 컨버터 출력에 갈바닉적으로 결합되는 라디오 송신기를 통해 라디오 신호들을 송신하는 단계(6404); 및 제2 공급 전압을 수신하기 위해 제2 컨버터 출력에 갈바닉적으로 결합되는 라디오 수신기를 통해 라디오 신호들을 수신하는 단계를 포함한다.
도 65는 본 개시내용의 적어도 하나의 양상에 따른 SIMO 회로부(예를 들면, SIMO 회로부(6300))를 작동시키는 예시적인 방법(6500)의 플로차트를 예시한다. 방법(6500)은 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로부터 전력을 수신하기 위해 제1 출력에 직접 갈바닉적으로 결합되는 라디오 송신기를 통해 라디오 신호들을 송신하는 단계(6502)를 포함할 수 있다. 이 방법은 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로부터 전력을 수신하기 위해 제2 출력에 갈바닉적으로 결합되는 라디오 수신기를 통해 라디오 신호들을 수신하는 단계(6504)를 더 포함할 수 있다.
증폭기 및 라디오 주파수 수신기를 포함하는 라디오 송신기는 개별적인 컨버터 출력들을 통해 SIMO 컨버터와 전자적으로 결합될 수 있다. 라디오 송신기와 라디오 주파수 수신기는 상이한 전압 요구사항들을 가질 수 있다. 상이한 SIMO 컨버터 출력들은 상이한 전압들을 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신기 공급(receiver supply)이 온인 동안, SIMO 컨버터는 송신기에 공급되는 전압을 낮추도록 구성될 수 있다. 수신기 공급이 온인 동안 송신기에 대한 공급을 낮추는 것은 수신기 공급이 오프 상태에 있는 송신기 증폭기의 신뢰성 위험을 제거할 수 있다.
수신기는 컨버터와 수신기 사이에 직렬로 구성되는 레귤레이터로부터 조절된 전압을 수신할 수 있다. 컨버터는 자신의 지정된 컨버터 출력으로부터 직접 공급 전압을 레귤레이터에 공급한다. 레귤레이터는 그 전압을 수신기에 대해 구성 가능한 전압 목표로 조절한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, SIMO 컨버터는 2 개의 공급 전압에 대응하는 2 개의 컨버터 출력을 포함한다. 제1 컨버터 출력에 전자적으로 결합되는 증폭기를 포함하는 라디오 송신기는 제1 공급 전압을 수신한다. 제2 컨버터 출력에 전자적으로 결합되는 라디오 수신기는 제2 공급 전압을 수신한다. 송신기와 수신기는 온 상태와 오프 상태 사이를 전환할 수 있다. 온 상태에 있을 때, 송신기는 라디오 신호들을 송신할 수 있다. 온 상태에 있을 때, 수신기는 라디오 신호들을 수신할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 라디오 송신기는 디지털적으로 제어되는 전력 증폭기를 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, SIMO 회로부는 수신기에 공급되는 공급 전압을 조절하도록 구성된 레귤레이터를 컨버터 출력들 중 하나와 수신기 사이에 포함한다. 일부 양상들에 따르면, 레귤레이터는 선형 레귤레이터 또는 저손실 레귤레이터일 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, SIMO 회로부는 제1 컨버터 출력 또는 제2 컨버터 출력에 공급 전압들을 제공하기 위해 SIMO 컨버터의 하나 이상의 스위치를 제어하기 위한 스위치 제어기를 포함한다.
SIMO 컨버터(104)는 상이한 전압 값들의 스위칭 출력 전압을 클래스 G 전력 증폭기에 제공할 수 있다. 클래스 G 전력 증폭기는 클래스 G 전력 증폭기의 효율을 개선시키기 위해 상이한 전압 값들의 스위칭 출력 전압 사이를 스위칭하는 것에 의해 작동할 수 있다. 클래스 G 전력 증폭기는 SIMO 컨버터(104)가 2 개 이상의 전압 값의 스위칭 출력 전압을 제공하는 것으로 인해 개선된 효율로 작동할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 클래스 Go 전력 증폭기에 대한 기준 전압들을 위해 전압 도메인들 내의 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력들에서 제공할 수 있다.
도 66은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, 컨버터(6604)를 포함하는 예시적인 시스템(6600)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(6600)은 DPA(6602)를 또한 포함할 수 있다.
컨버터(6604)는 SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(106a 내지 106d)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(106a 내지 106c)는, 제각기, 본 개시내용의 다른 곳에서 설명된 SIMO 컨버터(104) 및 LDO(106)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 입력 전압을 수신하고 스위칭 출력 전압을 공급 전압들로서 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 컨버터(6604)는 상이한 값들의 공급 전압들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 컨버터(6604)의 출력들을 통해 공급 전압들을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, DPA(6602)는 컨버터(6604)의 출력들에 전기적으로 결합될 수 있다. 이들 및 다른 양상들에서, DPA(6602)는 컨버터(6604)의 출력들에 갈바닉적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, DPA(6602)의 제1 입력은 컨버터(6604)의 제1 출력에 결합될 수 있고, DPA(6602)의 제2 입력은 컨버터(6604)의 제2 출력에 결합될 수 있으며, DPA(6602)의 제3 입력은 컨버터(6604)의 제3 출력에 결합될 수 있고, DPA(6602)의 제4 입력은 컨버터(6604)의 제4 출력에 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 제1 출력을 통해 제1 공급 전압을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 컨버터(6604)는 제2 출력을 통해 제2 공급 전압을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 제3 출력을 통해 제3 공급 전압을 제공할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(6604)는 제4 출력을 통해 제4 공급 전압을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, DPA(6602)는 제1 입력을 통해 제1 공급 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, DPA(6602)는 제2 입력을 통해 제2 공급 전압을 수신할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, DPA(6602)는 제3 입력을 통해 제3 공급 전압을 수신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, DPA(6602)는 제4 입력을 통해 제4 공급 전압을 수신할 수 있다.
다중 레벨(ML) 전력 증폭기(예를 들면, 클래스 G 전력 증폭기 또는 DPA)는 효율을 증가시키기 위해 공급 전압들 사이를 전환할 수 있다. 예를 들어, ML 전력 증폭기는 효율을 증가시키기 위해 공급 전압으로부터 보다 낮은 공급 전압으로 전환할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, ML 전력 증폭기가 보다 낮은 공급 전압을 사용하여 보다 높은 전력 백오프(power back-off)에서 작동하는 것으로 인해 ML 전력 증폭기의 효율이 증가될 수 있다(예를 들면, ML 전력 증폭기의 포화 전에 작동이 증가될 수 있다). 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템은 SIMO 컨버터 및 LDO들을 포함하는 컨버터를 포함할 수 있다. 컨버터는 하나 이상의 상이한 값의 다수의 공급 전압들을 ML 전력 증폭기에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터 및 LDO들 레귤레이터(106)는 SIMO(10)의 출력에 전기적으로 결합되는 증폭기 회로(3908)를 포함할 수 있고 공급 전압들을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 및 LDO들은 ML 전력 증폭기를 포함하는 시스템들에서 다수의 DC-DC 컨버터들을 대체할 수 있다. 예를 들어, 일부 컨버터 기술들에서, 다수의 DC-DC 컨버터들은 입력 전압을 수신할 수 있고 각각의 DC-DC 컨버터는 ML 전력 증폭기에 대한 상이한 DC 공급 전압을 생성할 수 있다. 그렇지만, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 단일 컨버터로서 구현되는 SIMO 및 LDO들은 입력 전압을 수신하고 상이한 값들의 상이한 공급 전압들을 ML 전력 증폭기에 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 컨버터(예를 들면, SIMO 및 LDO들)는 상이한 값들의 공급 전압들을 생성할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 컨버터는 2 개 이상의 값의 2 개 이상의 공급 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨버터는 3 개의 상이한 값의 3 개의 공급 전압을 생성할 수 있다. 다른 예로서, 컨버터는 2 개의 상이한 값의 3 개의 공급 전압을 생성할 수 있다(예를 들면, 제1 공급 전압 및 제2 공급 전압은 동일한 값일 수 있고 제3 공급 전압은 상이한 값일 수 있음). 또 다른 예로서, 컨버터는 4 개의 상이한 값의 4 개의 공급 전압을 생성할 수 있다.
그에 따라, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 다수의 DC-DC 컨버터들을 구현하는 시스템들과 비교하여 ML 전력 증폭기(예를 들면, 클래스 G 전력 증폭기)를 사용하기 위한 감소된 풋프린트와 함께 상이한 값들의 다수의 공급 전압들을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 다수의 DC-DC 컨버터들을 구현하는 시스템들과 비교하여 시스템들에 대한 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
추가적으로, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 ML 전력 증폭기(예를 들면, 클래스 G 전력 증폭기)가 다수의 DC-DC 컨버터들을 구현하는 시스템들에 비해 더 효율적으로 작동하도록 할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, ML 전력 증폭기는 2 개의 DC-DC 컨버터를 구현하는 시스템들에 비해 단일 컨버터에서의 증가된 수의 전압 값들(예를 들면, 스위칭 출력 전압의 값들)로 인해 더 효율적으로 작동할 수 있다.
따라서, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 다수의 DC-DC 컨버터들을 구현하는 시스템들에 비해 ML 전력 증폭기를 구현하기 위한 보다 낮은 비용의 시스템을 가능하게 할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 ML 전력 증폭기의 백오프 동작들에 비해 ML 전력 증폭기 효율을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 ML 전력 증폭기의 전력 백오프가 단일 레벨 전력 증폭기의 6 데시벨 상한 레벨을 넘어설 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 공급 전압 값의 변화가 발생할 때 6 데시벨 상한이 확장될 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 적어도 하나의 양상은 하나의 공급 전압이 사용되고 다른 공급 전압이 턴오프되는 것으로 인해 기복이 있는(예를 들면, 가변적인) 전력 소비를 허용할 수 있다.
SIMO 컨버터(104)의 인덕터(202)는 인덕터(202)의 제1 단부 단자(end terminal)와 제2 단부 단자 사이에 하나 이상의 탭 단자를 포함할 수 있다. 탭 단자들은 대응하는 탭 단자에서의 인덕터(202)의 인덕턴스 정격에 기초하여 상이한 전압 레벨들의 태핑된(tapped) 전압들을 제공하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 스위치 제어기는 컨버터 출력들에서 스위칭 출력 전압 또는 태핑된 전압들 중 하나를 제공하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 스위치 제어기는 SIMO 컨버터(104)가 재구성 가능할 수 있도록 하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 컨버터는 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 하나 이상의 탭 단자를 갖는 인덕터를 포함할 수 있다.
도 67은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(6700)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(6700)은 하나 이상의 탭 스위치(6706, 6708, 및 6710) 또는 저장 커패시터(6712)를 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(6700)은 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터(202)는 제1 단부 단자(6714) 또는 제2 단부 단자(6716)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 인덕터(202)는 하나 이상의 탭 단자(6702 및 6704)를 또한 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 탭 단자(6702 및 6704)는 제1 단부 단자(6714)와 제2 단부 단자(6716) 사이에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 인덕터(202)는 트랜스포머 또는 임의의 다른 적절한 유도성 컴포넌트로 대체될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 트랜스포머는 본 개시내용에서 설명되는 인덕터(202)와 동일하거나 유사하게 작동할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 인덕터(202) 또는 임의의 다른 도면의 인덕터는 트랜스포머로 대체될 수 있으며, 그러면 이 트랜스포머가 SIMO 컨버터(104)의 인덕터에 대해 본 명세서에 개시된 바와 같이 에너지 공급 및 에너지 공급 차단 페이즈들을 수행할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 탭 스위치(6706)는 탭 단자(6702)와 연관된 컨버터 출력 사이에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 탭 스위치(6708)는 탭 단자(6704)와 연관된 컨버터 출력 사이에 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 탭 스위치(6710)는 인덕터(202)와 저장 커패시터(6712) 사이에 결합될 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 저장 커패시터(6712)는 탭 스위치(6710)와 기준 전위 사이에 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 탭 스위치(6706 및 6708)는 탭 단자들(6702 및 6704) 중 하나 이상을 컨버터 출력들 중 하나 이상에 선택적으로 결합시킬 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 탭 스위치들(6706 또는 6708)은 태핑된 스위칭 출력 전압을 연관된 컨버터 출력들에 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 탭 스위치들(6706 또는 6708)은 태핑된 스위칭 출력 전압을 연관된 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압으로서 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(6700)은 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들 또는 탭 스위치들(6706, 6708, 또는 6710)을 제어하도록 구성된 스위치 제어기(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압 또는 태핑된 스위칭 출력 전압을 SIMO 컨버터(104)의 상이한 컨버터 출력들에 선택적으로 인가하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
도 68은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 방법(6800)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(6800)은, 다수의 스위치들에 의해, 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력에 제공하는 단계 - 유도성 컴포넌트는 제1 단부 단자, 제2 단부 단자 및 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이의 적어도 하나의 탭 단자를 포함함 - (6802); 적어도 하나의 탭 스위치에 의해, 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전압에 응답하여 태핑된 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 적어도 하나의 컨버터 출력을 적어도 하나의 탭 단자에 선택적으로 결합시키는 단계(6804); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(6806); 및 태핑된 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 적어도 하나의 탭 스위치를 제어하는 단계(6808)를 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터의 컨버터 출력들에 전기적으로 결합되는 일부 전자 디바이스들은 시간에 따라 상이한 전류 부하들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 전자 디바이스들은 스위칭 출력 전압에 대한 상이한 설정들을 포함할 수 있다. 게다가, 일부 전자 디바이스들은 상이한 인덕터(예를 들면, 최적의 인덕터 성능) 및 에너지 사전 충전 설정들을 포함할 수 있다. 게다가, SIMO 컨버터는 컨버터 출력들 상의 스위칭 출력 전압 간의 차이를 최소화하기 위해 컨버터 출력들 사이의 크로스 레귤레이션을 수행할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들은 재구성 가능한 SIMO 컨버터로서 구성된 SIMO 컨버터를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터는 다수의 스위치들 및 태핑된 에너지 저장 디바이스(예를 들면, 인덕터 또는 트랜스포머를 포함한 유도성 컴포넌트)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 연관된 전자 디바이스들의 작업 부하에 기초하여 에너지를 태핑된 에너지 저장 디바이스에 저장할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 컨버터 출력들을 분리시키는 것에 의해 컨버터 출력들 상의 전압의 크로스 레귤레이션을 수행할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 비활성 컨버터 출력들에 결합되는 다른 커패시터들에 전력을 라우팅하는 것에 의해 SIMO 컨버터 또는 태핑된 에너지 저장 디바이스 내의 커패시터들에 저장된 전력을 재순환시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 유도성 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 유도성 컴포넌트는 인덕터 또는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 유도성 컴포넌트는 제1 단부 단자, 제2 단부 단자, 및 하나 이상의 탭 단자를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 하나 이상의 탭 단자는 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이의 유도성 컴포넌트 상에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 하나 이상의 탭 스위치를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 탭 스위치들 중 하나 이상은 유도성 컴포넌트와 컨버터 출력들 사이에 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 탭 스위치들 중 하나 이상은 유도성 컴포넌트와 저장 커패시터(예를 들면, 플라이백 커패시터) 사이에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 탭 스위치들은 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전압에 응답하여 태핑된 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 하나 이상의 탭 스위치는 제1 탭 스위치, 제2 탭 스위치, 및/또는 제3 탭 스위치를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 제1 탭 스위치는 탭 단자들 중 하나와 SIMO 컨버터의 연관된 컨버터 출력 사이에 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 탭 스위치는 탭 단자들 중 하나와 기준 전위 사이에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 제2 탭 스위치는 탭 단자들 중 하나와 저장 커패시터 사이에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제3 탭 스위치는 탭 단자들 중 하나와 SIMO 컨버터의 다른 연관된 컨버터 출력 사이에 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 탭 스위치들은 태핑된 스위칭 출력 전압을 저장 커패시터에 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 저장 커패시터는 스위칭 출력 전압을 사용하여 에너지를 저장할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 저장 커패시터는 유도성 컴포넌트를 충전시키기 위해 후속 에너지 공급 페이즈들 동안 저장된 에너지를 제공할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 SIMO 컨버터의 스위치들 또는 탭 스위치들에 결합될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 태핑된 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들 또는 탭 스위치들을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들 또는 탭 스위치들을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 저장 커패시터는 탭 단자들 중 하나와 기준 전위 사이에 결합될 수 있다. 그에 따라, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 유도성 컴포넌트 상에 탭 단자들을 포함하지 않는 시스템들의 효율을 개선시킬 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터가 상이한 작업 부하들을 포함하는 전자 디바이스들을 지원하기 위해 단일 SIMO 컨버터로 재구성 가능하도록 할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터가 유도성 컴포넌트 상에 탭 단자들을 포함하지 않는 SIMO 컨버터들에 비해 더 최적으로 그리고 더 나은 레귤레이션으로 작동하도록 할 수 있다.
전압 컨버터 시스템은 SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 스위치드 커패시터 레귤레이터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 스위치드 커패시터 레귤레이터와 결합된 SIMO 컨버터(104)는 SIMO 컨버터(104) 또는 스위치드 커패시터 레귤레이터들 자체에 비해 스위칭 출력 전압에 대한 더 큰 전압 값 범위를 제공할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 버스트-부스트 컨버터는 스위칭 출력 전압을 조절하고 따라서 컨버터 출력에 결합되는 전자 디바이스의 전압 도메인 내에서 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 하나 이상의 스위칭된 커패시터 레귤레이터를 활용할 수 있다.
도 69는 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터(104)를 포함하는 예시적인 시스템(6900)의 블록 다이어그램을 예시한다. 시스템(6900)은 하나 이상의 스위치드 커패시터 레귤레이터(SCR)(6902a 내지 6902d)를 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(6900)은 SIMO 컨버터(104) 및 하나 이상의 LDO(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SIMO 컨버터(104)는 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 SIMO 컨버터(104)에 대응할 수 있다. LDO들은 본 개시내용의 다른 곳에서 설명되는 LDO들(106)에 대응할 수 있다. SIMO 컨버터(104)는 컨버터 출력 라인들 중 2 개 이상에서 상이한 값들의 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 제공하기 위해 다수의 출력들을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들(6902a 내지 6902d)은 대응하는 컨버터 출력 라인들에 대한 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)을 동적으로 설정할 수 있다. SCR들(6902a 내지 6902d)은 시간에 따른 상이한 작업 부하 설정들(workload over time settings)을 포함하는 전자 디바이스들이 적절하게 작동할 수 있도록 하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)을 동적으로 설정할 수 있다. SCR들(6702a 내지 6702d)은 다양한 전압 도메인들 내에서 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)의 전압 값을 동적으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들(6902a 내지 6902d)은 SIMO 컨버터(104)로부터 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 수신할 수 있다. SCR들(102a 내지 102d)은 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)을 생성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들(6902a 내지 6902d)은 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)을 미리 정의된 범위(예를 들면, 미리 정의된 전압 범위) 내에 있도록 설정할 수 있다. SCR들(6902a 내지 6902d) 각각은 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)이 상이한 미리 정의된 범위 내에 있게 설정하도록 구성될 수 있다. SCR들(6902a 내지 6902d)은 대응하는 컨버터 출력 라인들에 대한 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a 내지 6908d)을 동적으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 시스템(6900)은 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기(예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압(108a 내지 108n)을 상이한 SCR들(6902a 내지 6902d)에 선택적으로 인가하기 위해 SIMO 컨버터(104) 내의 스위치들을 제어할 수 있다.
예시의 편의를 위해 SCR(silicon controlled regulator)(6902a)만의 컴포넌트들이 도 69에 예시되어 있다. 추가적으로, 논의의 편의를 위해 본 개시내용에서 SCR(6902a)만의 작동이 논의된다. SCR들(6902b 내지 6902d)은 SCR(6902a)과 유사하거나 동일한 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, SCR(6902a)과 유사하거나 동일한 동작들을 수행할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR(6902a)은 레귤레이터 커패시터들(6904a 내지 6904c) 및 하나 이상의 레귤레이터 스위치(6906a 내지 6906n)를 포함할 수 있다. SCR(6902a)은 레귤레이터 입력 노드(6901) 및 레귤레이터 출력 노드(6903)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 레귤레이터 입력 노드(6901)는 인덕터(202)에 전기적으로 결합될 수 있다. 레귤레이터 입력 노드(6901) 및 레귤레이터 출력 노드(6903)는 대응하는 컨버터 출력 라인의 일부를 형성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)은 하나 이상의 레귤레이터 커패시터(6904a 내지 6904c)를 대응하는 컨버터 출력 라인, 기준 전위, 또는 이들의 어떤 조합에 선택적으로 연결시킬 수 있다.
본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)은 레귤레이터 입력 노드(6901)와 레귤레이터 출력 노드(6903) 사이에 레귤레이터 커패시터들(6904a 내지 6904c)을 병렬 또는 직렬로 선택적으로 연결시킬 수 있다. 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)은 레귤레이터 입력 노드(6901), 레귤레이터 출력 노드(6903), 또는 이들의 어떤 조합과 기준 전위 사이에 레귤레이터 커패시터들(6904a 내지 6904c)을 선택적으로 연결시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 제어기는 SCR(6902a)을 상이한 스테이지들에서 작동시키기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다. SCR(6902a)의 상이한 스테이지들은 레귤레이터 커패시터들(6904a 내지 6904c)에 에너지를 저장하는 스테이지, 레귤레이터 커패시터들(6904a 내지 6904c)에 저장된 전력을 컨버터 출력 라인에 제공하는 스테이지, 레귤레이터 커패시터들을 기준 전위로 방전시키는 스테이지, 또는 이들의 어떤 조합을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 미리 정의된 범위 내에서 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a)을 설정하고 선택적으로 제공하기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 스위치 제어기는 구성 가능한 범위 내의(예를 들면, 구성 가능한 전압 값들의) 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a)을 제공하기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 레귤레이터 입력 노드(6901)와 레귤레이터 출력 노드(6903) 사이에 2 개 이상의 레귤레이터 커패시터(6904a 내지 6904c)를 병렬로 연결시키기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다. 스위치 제어기는 레귤레이터 입력 노드(6901)와 레귤레이터 출력 노드(6903) 사이에 2 개 이상의 레귤레이터 커패시터(6904a 내지 6904c)를 직렬로 연결시키기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위치 제어기는 시간에 따른 상이한 작업 부하 설정들을 포함하는 대응하는 전자 디바이스가 단일 공통 레일을 사용하여 적절하게 작동할 수 있도록 하기 위해 상이한 전압 도메인들 내에서 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a)을 제공하기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 대응하는 전자 디바이스는 상이한 전압 도메인들 내에서 작동하도록 구성된 블루투스 라디오 및 WLAN 라디오를 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 블루투스 라디오 또는 WLAN 라디오가 작동할 것인지 여부에 기초하여 상이한 전압 도메인들 내에서 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압(6908a)을 제공하기 위해 레귤레이터 스위치들(6906a 내지 6906n)을 제어할 수 있다.
도 70은 본 개시내용에서 설명되는 적어도 하나의 양상에 따른, SIMO 컨버터를 작동시키는 방법(7000)의 플로차트를 예시적으로 예시한다. 방법(7000)은, 다수의 스위치들에 의해, 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계(7002); 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 스위치들을 제어하는 단계(7004); 및 적어도 하나의 SCR에 의해, 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계(4606)를 포함할 수 있다.
일부 전자 디바이스들은 상이한 전압 설정들, 전류 설정들, 시간에 따른 작업 부하 설정들, 또는 이들의 어떤 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 전자 디바이스들은 다수의 라디오들을 포함하는 다중 링크 디바이스들로서 작동하도록 구성될 수 있다(예를 들면, 단일 공통 회로 내에서 상이한 라디오들을 공동 작동시킬 수 있거나 상이한 라디오들을 통합하는 것을 포함할 수 있음). 게다가, 일부 전자 디바이스들은 상이한 동작점들 또는 상이한 모드들에서(예를 들면, 상이한 전압 도메인들을 사용하여) 작동할 수 있다. 예를 들어, 단일 공통 전자 디바이스는 2 개의 상이한 전압 도메인 내에서(예를 들면, 상이한 VDD 값들을 사용하여) 작동하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 다양한 전자 디바이스들이 넓은 전압 도메인 범위 내에서 작동할 수 있다.
일부 스위치드 인덕터 레귤레이터들은 전압 도메인들 간의 차이가 증가함에 따라 덜 효율적으로 작동할 수 있다. 일부 SCR들은 특정 전압 도메인 비들(ratios of voltage domains) 내에서만 작동하도록 구성될 수 있다. 이러한 SCR들은 특정 비에 의해서만 전압을 상이한 전압으로 변환하도록 구성될 수 있다. 이러한 SCR들은 넓은 전압 도메인 범위에서 전압을 제공하지 못할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상은 하나 이상의 SCR과 결합되는 구성 가능한 SIMO 컨버터(본 개시내용에서 결합된 컨버터라고 지칭됨)를 포함할 수 있다. 결합된 컨버터는 SIMO 컨버터 단독 또는 SCR 단독에 비해 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압의 전압 도메인(예를 들면, 전압 값) 범위를 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 결합된 컨버터는 SIMO 컨버터의 효율을 감소시키지 않으면서 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압의 전압 도메인 범위를 증가시킬 수 있다. 결합된 컨버터는 SIMO 컨버터의 컨버터 출력에 전기적으로 결합되는 레귤레이터 스위치들 및 레귤레이터 커패시터들의 구성 가능한 네트워크를 포함할 수 있다. 레귤레이터 스위치들 및 레귤레이터 커패시터들의 구성 가능한 네트워크는 결합된 컨버터에 의해 공급되는 전압 도메인 범위를 증가시키도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 제1 전압 값의 입력 전압을 수신할 수 있다. SIMO 컨버터는 입력 전압에 기초하여 제2 전압 값의 스위칭 출력 전압을 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 일부 양상들에서, 스위칭 출력 전압의 제2 전압 값은 입력 전압의 제1 전압 값과 상이할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 제2 전압 값은 제1 전압 값보다 크거나 작을 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 다수의 컨버터 출력 라인들을 포함할 수 있다. SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 하나 이상의 컨버터 출력 라인에 제공할 수 있다. SIMO 컨버터는 대응하는 전자 디바이스의 설정들에 기초하여 스위칭 출력 전압의 제2 전압 값을 2 개 이상의 컨버터 출력 라인에서 상이하도록 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 SIMO 컨버터 내의 스위치들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압의 제2 전압 값을 설정하기 위해 스위치들을 제어할 수 있다.
SCR들은 대응하는 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들은 스위칭 출력 전압에 기초하여 제3 전압 값의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 제공할 수 있다. 추가적으로, 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압의 제3 전압 값은 스위칭 출력 전압의 제2 전압 값과 상이할 수 있다. 제3 전압 값은 제2 전압 값보다 크거나 작을 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들 각각은 SIMO 컨버터의 상이한 컨버터 출력 라인에 전기적으로 결합될 수 있다. SCR들은 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 대응하는 컨버터 출력 라인들에 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SCR들은 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압의 제3 전압 값들을 스위칭 출력 전압의 제2 전압 값과 상이하도록 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SCR들 각각은 대응하는 컨버터 출력 라인의 일부로서 레귤레이터 입력 노드 및 레귤레이터 출력 노드를 포함할 수 있다. SCR들 중 하나 이상은 다수의 레귤레이터 커패시터들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들에서, SCR들 중 하나 이상은 다수의 레귤레이터 스위치들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 레귤레이터 스위치들은 레귤레이터 커패시터들을 대응하는 레귤레이터 입력 노드, 대응하는 레귤레이터 출력 노드, 또는 기준 전위에 선택적으로 연결시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 레귤레이터 스위치들은 대응하는 레귤레이터 입력 노드와 대응하는 레귤레이터 출력 노드 사이에 레귤레이터 커패시터들 중 2 개 이상을 병렬로 선택적으로 연결시킬 수 있다. 레귤레이터 스위치들은 대응하는 레귤레이터 입력 노드와 대응하는 레귤레이터 출력 노드 사이에 레귤레이터 커패시터들 중 2 개 이상을 직렬로 선택적으로 연결시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 컨버터는, SIMO 컨버터(104)의 모든, 또는 모두보다 적은 출력 레일들의 전압들이 선형 레귤레이터에 의해 조절되도록, 하나 이상의 선형 레귤레이터를 포함할 수 있다. 다수의 유형들의 선형 레귤레이터들이 본 명세서에서 개시되고, 하나 이상의 선형 레귤레이터는 개시된 선형 레귤레이터들 중 임의의 것, 또는 선형 레귤레이터들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 모두보다 적은 출력 레일들의 전압들이 하나 이상의 선형 레귤레이터에 의해 조절되는 경우, 선형 레귤레이터를 갖지 않는 이러한 출력 레일들은 비선형 레귤레이터에 의해 조절되거나 그렇지 않으면 레귤레이터를 갖지 않을 수 있다. 결합된 컨버터는 하나 이상의 컨버터 출력 라인에 전기적으로 결합되는 하나 이상의 SCR을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, 선형 레귤레이터는 SCR들과 상이한 컨버터 출력 라인들에 전기적으로 결합될 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 선형 레귤레이터는 하나 이상의 SCR로서 공통 컨버터 출력 라인들에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 선형 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성될 수 있다. 선형 레귤레이터는 SCR들 대신에 또는 SCR들과 함께 작동할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 선형 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 결합된 컨버터는 하나 이상의 푸시-풀 레귤레이터를 포함할 수 있다. 결합된 컨버터는 하나 이상의 컨버터 출력 라인에 전기적으로 결합되는 하나 이상의 SCR을 포함할 수 있다. 푸시-풀 레귤레이터는 SCR들과 상이한 컨버터 출력 라인들에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, 푸시-풀 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성될 수 있다. 푸시-풀 레귤레이터는 SCR들 대신에 또는 SCR들과 함께 작동할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 푸시-풀 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터의 하나 이상의 스위치는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 레귤레이터 스위치들 중 하나 이상은 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터 단독 또는 SCR 단독에 비해 결합된 컨버터에 의해 전력을 공급받을 수 있는 전자 디바이스들의 전압 도메인들에 대한 전압 범위(예를 들면, 전압 생성에서의 시스템 유연성)를 증가시킬 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들은 SIMO 컨버터 단독 또는 SCR 단독 대신에 결합된 컨버터를 사용하여 보다 큰 유형의 전자 디바이스들이 효율적으로 작동할 수 있도록 할 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터 단독에 비해 전자 디바이스들의 시간에 따른 작업 부하 설정들에 대한 효율을 개선시킬 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양상은 전자 디바이스들의 시간에 따른 작업 부하 설정들에 기초하여 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 변경할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 양상들은 상이한 전압 도메인들 내에서 작동하는 컴포넌트들을 포함하는 전자 디바이스들이 적절하게 및/또는 효율적으로 작동할 수 있도록 하기 위해 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 변경할 수 있다. 게다가 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 SIMO 컨버터 단독 또는 SCR 단독에 비해 전압 리플 및/또는 부하 레귤레이션을 최적화할 수 있다.
본 개시내용의 양상에 따르면, SIMO 벅-부스트 컨버터는 출력 레일들 사이의 갈바닉 연결들을 열거나 닫기 위해 스위치 매트릭스를 활용할 수 있다. 이러한 방식으로, 스위치 매트릭스는, 예를 들어, 제1 출력 레일의 입력 부분을 제2 출력 레일의 출력 부분에 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 컨버터 출력이 BLE 디바이스에 연결되고 제2 컨버터 출력이 Wi-Fi 모듈에 연결되는 경우, 양쪽 디바이스가 유사한 도메인 전압들을 갖기 때문에 스위치 제어기는 컨버터 출력들을 상호 교환 가능하게 사용할 수 있다. 추가로 언급하면, SIMO 컨버터가 (예를 들면, 스위치들(204a 내지 204n)을 사용하여) BLE 디바이스에 대한 출력 레일과 Wi-Fi 모듈에 대한 출력 레일 사이를 스위칭하는 경우, 스위치 제어기는 (BLE 디바이스에 대한) 제1 컨버터 출력을 활성으로 유지할 수 있고 스위치 매트릭스로 하여금, 제1 출력을 비활성화시키고 제2 출력을 활성화시키는 대신에, 제1 컨버터 출력을 Wi-Fi 모듈에 연결시키도록 할 수 있다.
도 71은 본 개시내용의 양상에 따른 예시적인 SIMO 회로부(7100)의 블록 다이어그램을 예시한다. SIMO 회로부는 본 개시내용에서 이전에 설명된 SIMO 컨버터(104)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 컨버터는 하나 이상의 출력 레일과 전자적으로 결합되는 하나 이상의 커패시터(7107a 내지 7107n)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에서, SIMO 회로부(7100)는 스위치 매트릭스(7102)를 포함할 수 있다. 스위치 매트릭스(7102)는 하나 이상의 구성 가능한 스위치(7104a 내지 7104n)를 포함할 수 있다. SIMO 회로부(7100)는 스위치들(7104a 내지 7104n 및 204a 내지 204n)을 제어하기 위한 하나 이상의 스위치 제어기(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 스위치(7104a)는 열린(비도통) 상태와 닫힌(도통) 상태 사이를 전환할 수 있다. 구성 가능한 스위치들(7104a 내지 7104n)은 각각의 컨버터 출력 레일(7112 내지 7118)을 다른 컨버터 출력 레일들(7112 내지 7118) 중 하나 이상에 연결시킬 수 있다. 출력 전압들(108a 내지 108n) 중 적어도 하나에 대한 부하 요구(load demand)가 변함에 따라, 스위치 매트릭스(7102)는 새로운 부하 요구를 수용하기 위해 하나 이상의 스위치(7104a 내지 7104n)를 열리거나 닫히도록 제어할 수 있다. 출력 전압에 대한 부하 요구가 증가하는 경우, 하나 이상의 다른 레일로부터 전류를 끌어내기 위해 하나 이상의 스위치(7104a 내지 7104n)가 닫힐 수 있다. 출력 전압에 대한 부하 요구가 감소하는 경우, 하나 이상의 다른 레일로부터 보다 적은 전류를 끌어내기 위해 하나 이상의 스위치(7104a 내지 7104n)가 열릴 수 있다.
예를 들어, 컨버터 출력 레일(7118)은 출력 전압(108)과 연관될 수 있다. 레일(7118)과 연관된 출력 전압에 대한 증가된 부하 요구에 응답하여, 스위치 매트릭스(7102)는 레일(7118)과 연관된 전압 출력을 위한 보다 많은 전류를 끌어내도록 레일(7118)을 레일(7116)에 연결시키기 위해 하나 이상의 스위치(7104a 내지 7104n)를 제어할 수 있다. 도 71에 예시된 바와 같이, 레일(7116)과 연관된 스위치(204)는 닫혀 있다. 그렇지만, 스위치들(7104a 내지 7104n)은 레일(7116)이 출력 전압을 제공하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 레일(7118)과 연관된 출력 전압에 대한 부하 요구의 증가는 인덕터(102)의 출력 단자로부터 레일(7116)을 통해 끌어내진다.
대안적으로, 레일(7118)과 연관된 출력 전압에 대한 증가된 부하 요구에 응답하여, 스위치 매트릭스(7102)는 레일(7118)과 연관된 전압 출력을 위한 보다 많은 전류를 끌어오기 위해 레일(7118)을 레일들(7112 및/또는 7114)에 연결시키기 위해 하나 이상의 스위치(7104a 내지 7104n)를 제어할 수 있다. 도 71에 예시된 바와 같이, 레일들(7112 및 7114)과 연관된 스위치들(204)은 열려 있다. 따라서, 레일(7118)과 연관된 출력 전압에 대한 부하 요구의 증가는 레일들(7112 및 7114)과 연관된 커패시터들(7107a 내지 7107n)로부터 끌어내진다. 커패시터들(7107a 내지 7107n)은 연관된 스위치들(204a 내지 204n)가 닫혀 있을 때 충전되었을 수 있다.
도 72는 본 개시내용의 적어도 하나의 양상에 따른 SIMO 회로부를 작동시키는 예시적인 방법(7200)의 플로차트를 예시한다. 방법(7200)은, 복수의 스위치들을 통해, 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들의 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계(7202)를 포함할 수 있다. 이 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계(7204)를 더 포함할 수 있다. 이 방법은, 적어도 하나의 스위치드 커패시터를 동적으로 조절하는 것을 통해, 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 설정하는 단계(7206)를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 컨버터 출력 라인들을 서로 선택적으로 결합시키기 위해 스위치 매트릭스의 복수의 출력 라인 스위치들을 제어하는 단계(7208)를 더 포함할 수 있다.
SIMO 컨버터 출력들에 결합되는 전자 디바이스들은 시변적 부하 요구 요구사항들을 가질 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 하나 이상의 스위치를 포함하는 스위치 매트릭스가 SIMO 컨버터 출력 레일들 사이에 내장될 수 있다. 활성 레일의 부하 요구가 동적으로 변할 때 비활성 레일들로부터 보다 높은 전류들을 전달할 수 있도록 하나 이상의 스위치가 재구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양상들은 부하 요구가 시변적일 때 SIMO 회로부의 성능 및 효율을 증가시킬 수 있다. 컨버터 출력의 조절된 출력은 상이한 조절된 컨버터 출력들에 잡음을 유발할 수 있다. 아날로그 및 라디오 주파수(RF) 신호들은 크로스 레귤레이션 잡음에 특히 민감하다. 이전에 설명된 스위치 매트릭스를 사용하여 SIMO 회로부를 작동시키는 것은 하나의 조절된 출력 전압과 다른 출력 레일들 사이의 과도 상태들로 인한 크로스 레귤레이션 잡음/리플을 감소시키거나 제거할 수 있다. 추가적으로, 스위치 매트릭스를 포함하는 SIMO 회로부 구현은 출력 전압이 부하선(loadline) 아래에 있게 보장하도록 출력 전압을 조절할 수 있다. 활성 레일이 전류 서지를 경험하는 동안 하나 이상의 SIMO 회로부 레일이 비활성인 경우, 스위치 매트릭스는 활성 레일의 전류 서지를 상이한 부하들에 재할당할 수 있다.
스위치 제어기는 머신 러닝 계산 모델들을 활용하여 부하 요구 변화들을 예측하는 것에 의해 SIMO 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 머신 러닝 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 딥 신경 네트워크(DNN)와 같은 딥 러닝 아키텍처는 부하 요구의 동적 변화를 예상할 수 있다. 신경 네트워크, 콘볼루션 신경 네트워크, 오토인코더 네트워크, 변분 오토인코더 네트워크, 희소 오토인코더 네트워크, 순환 신경 네트워크, 디콘볼루션 네트워크, 생성적 적대 네트워크, 전향적 사고 신경 네트워크, 합-곱(sum-product) 신경 네트워크, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 머신 러닝 모델 네트워크들은 스위치 매트릭스에 대한 부하 요구 변화를 예상할 수 있다.
머신 러닝 알고리즘은 SIMO 컨버터에 결합되는 전기 디바이스들과 연관된 부하 요구 변화를 결정하도록 트레이닝될 수 있다. 이러한 방식으로, 스위치들은 어떠한 성능 손실도 없이 부하 변화를 수용하도록 원활하게(seamlessly) 재구성될 수 있다. 추가적으로, 머신 러닝 알고리즘은 부하 요구 변화의 입력에 기초하여 지속적으로 학습하고 향후 부하 요구 변화를 보다 정확하게 예측하기 위해 머신 러닝 모델을 이용할 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 입력 전압이 SIMO 컨버터의 인덕터에 공급된다. 그 결과, 하나 이상의 스위치는 SIMO 컨버터의 인덕터로부터의 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 라인에 제공한다. 스위치 제어기는 스위치 매트릭스의 하나 이상의 스위치를 제어하기 위해 스위칭 출력 전압을 조정할 수 있다. 본 개시내용의 다른 양상들에서, 스위치 매트릭스는 2 개 이상의 컨버터 출력 라인을 연결시키기 위해 스위치들을 열고 닫도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 스위치 매트릭스 제어기는 부하 요구의 변화에 응답하여 컨버터 출력 라인들의 출력 전압들을 동적으로 조절하기 위해 하나 이상의 스위치를 제어하도록 구성된다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 스위치 매트릭스 제어기는 출력 라인에 대한 예측된 부하 변화에 기초하여 부하 요구의 변화를 수용하기 위해 하나 이상의 출력 라인 스위치를 동적으로 열고 닫는다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 단일 인덕터 다중 출력 컨버터는 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 하나 이상의 스위치드 커패시터 레귤레이터를 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 스위치드 커패시터 레귤레이터들 중 하나 이상은 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 입력과 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 출력 노드 사이에 커패시터들을 병렬로 연결시키기 위해 하나 이상의 레귤레이터 커패시터 및 레귤레이터 스위치를 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 스위치 매트릭스는 복수의 레귤레이터 스위치들을 포함한다. 다른 양상들에서, 스위치 매트릭스 제어기는 복수의 레귤레이터 스위치들을 제어하도록 구성된다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 선형 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들 중 각자의 추가 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, SIMO 회로부는 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위해 하나 이상의 푸시-풀 레귤레이터를 포함한다. 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압은 SIMO의 각자의 컨버터 출력 라인에 공급된다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 레귤레이터들은 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 복수의 스위치들 및 스위치 제어기는 공통 칩에 모놀리식으로 집적되고, 인덕터는 공통 칩과 별도로 구현된다. 이들 및 다른 양상들에서, 하나 이상의 스위치는 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치 및 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 포함한다. 이들 및 다른 양상들에서, 하나 이상의 스위치는 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 복수의 스위치들은 인덕터의 제2 단자와 스위칭 출력 전압 사이에 결합되는 제4 스위치를 포함한다.
본 개시내용의 일부 양상들에 따르면, 하나 이상의 스위치는 인덕터의 제2 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제5 스위치를 포함한다.
스위칭 모드 DC-DC 전력 컨버터들은 제1 전압으로부터의 DC 입력 전류를 제2 전압의 DC 출력 전류로 변환하는 전자 회로들이다. 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들은 입력 에너지를 일시적으로 저장하고 이어서 해당 에너지를 상이한 전압의 출력으로 방출하는 것에 의해 작동한다. 에너지는 하나 이상의 인덕터의 자기장에 저장되고 이어서 상이한 전압으로 출력으로 방출될 수 있다. 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들은 적어도 부스트 컨버터(스텝업(step-up)), 벅 컨버터(스텝다운(step-down)) 또는 벅-부스트 컨버터(스텝업 또는 스텝다운)로서 구성될 수 있다.
구성이 무엇이든 간에, 본 명세서에서 개시되는 스위칭 모드 컨버터들은 적어도 하나의 인덕터, 및 전압원에 연결되는 하나 이상의 반도체 스위치를 포함한다. 하나 이상의 반도체 스위치는 원하는 주파수로 스위칭 신호를 하나 이상의 스위치에 출력하도록(예를 들면, 트랜지스터로 하여금 활성 모드/포화 모드에 진입하고 그로부터 이탈하게 하기 위해 스위칭 신호를 트랜지스터의 베이스/게이트에 출력하도록) 프로그래밍될 수 있는 제어 회로에 의해 작동될 수 있다.
스위칭 모드 DC-DC 전력 컨버터들은 벅 컨버터로서 구성될 수 있다. 벅 컨버터는 입력 전압(Vin)을 하나 이상의 원하는 출력 전압(Vout1, Vout2 등)으로 감소시키도록 구성될 수 있으며, 하나 이상의 출력 전압은 입력 전압(Vin)보다 작다.
벅 컨버터들은 입력 전압을 출력 전압으로 감소시키기 위해 트랜지스터(예를 들면, FET, MOSFET)를 주 스위칭 디바이스로서 포함할 수 있다. 도 73은 본 개시내용의 양상에 따른 벅 컨버터를 묘사한다. 벅 컨버터는 트랜지스터의 베이스/게이트에서의 제어 회로(7306)의 출력에 기초하여 스위치(7304)로서 작동하는 트랜지스터를 포함한다. 이러한 벅 컨버터는 스위치(7304)를 통해 전압 입력에 연결되는 인덕터(7310)를 포함한다. 벅 컨버터는 다이오드(7308), 커패시터(7312), 및 부하(7314)를 더 포함할 수 있다. 입력 전압(Vin)이 컨버터의 입력 스테이지(7302)에 인가된다. 벅 컨버터는, 스위칭 트랜지스터(7304)가 턴"온"되는지 턴"오프"되는지에 따라, 2 개의 작동 모드에 따라 작동할 수 있다.
제1 작동 모드에서, 스위칭 트랜지스터(7304)는 "온"으로 바이어스되고(예를 들면, 스위치가 닫힘), 다이오드(7308)는 역 바이어스되며, 입력 전압 Vin은 전류가 인덕터(7310)를 통해 부하(7314)로 흐르게 한다. 이 전류는 또한 커패시터(7312)를 충전시킨다. 인덕터(7310)는 전류의 변화에 대항하고 그의 수신된 에너지의 일부를 자기장에 저장한다.
트랜지스터(7304)가 턴"오프"될 때(예를 들면, 스위치가 열릴 때), 입력 전압이 인덕터(7310)로부터 분리된다. 이러한 전압 감소는 인덕터의 자기장을 파괴시키고, 이는 인덕터(7310)에 역전압을 유도한다. 이 역전압은 다이오드(7308)가 순방향 바이어스되게 하고 전류가 부하(7314)로 흐르게 한다. 커패시터(7312)는 또한 그의 저장된 전기장을 방전시키고, 이에 의해 부하에 전류를 공급한다.
달리 말하면, 스위치(7304)가 닫혀 있을 때, 입력 전압(7302)의 결과로서 전류가 흐르고, 스위치(7304)가 열려 있을 때, 인덕터의 자기장의 방전으로 인해 전류가 흐른다. 벅 컨버터의 평균 출력 전압(Vout)은 듀티 사이클의 함수이며, 듀티 사이클은 하나의 전체 스위칭 사이클 동안 트랜지스터 스위치가 "온"으로 설정되는 지속기간으로서 이해될 수 있다. 평균 출력 전압은 다음과 같이 이해될 수 있다:
Figure pct00009
벅 컨버터의 듀티 사이클은 다음과 같이 생각될 수 있다:
Figure pct00010
그러면, 출력 전압은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00011
스위칭 트랜지스터가 임의의 지속기간 동안 턴오프된다고 가정하면, 출력 전압은 입력 전압보다 항상 작다.
DC-DC 스위칭 모드 전력 컨버터는 또한 부스트 컨버터로서 구성될 수 있으며 이에 의해 입력 전압보다 더 높은 전압을 출력하도록 구성될 수 있다. 도 74는 본 개시내용의 다른 양상에 따른 부스트 컨버터 구성을 묘사한다. 부스트 컨버터에서, 트랜지스터 스위치(7304)가 "온"일 때, 입력 전압(Vin)은 전류가 인덕터(7310) 및 트랜지스터 스위치(7304)를 통과하도록 하고 이어서 전원으로 복귀하도록 한다. 인덕터를 통해 흐르는 전류는 인덕터가 에너지를 저장하는 자기장을 형성하도록 한다.
트랜지스터 스위치(7304)가 "오프"일 때, 전류는 트랜지스터(7304)를 통해 흐를 수 없고 따라서 인덕터(7310)에 직렬로 연결되는 다이오드(7308)를 통해 흐른다. 적어도 보다 긴 경로와 증가된 저항으로 인해, 보다 적은 전류가 인덕터(7310)를 통해 흐르고, 이에 의해 인덕터의 자기장의 감소를 결과한다. 자기장이 감소함에 따라, 인덕터는 역전압을 생성하고, 이 역전압이 입력 전압에 가산된다. 이 합산된 전압이 커패시터(7312)에 인가될 수 있고, 커패시터(7312)는 입력 전압과 방전된 인덕터 전압의 결합된 전압으로 전기장에 에너지를 저장할 수 있다.
부트 컨버터의 출력은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00012
DC-DC 컨버터는 입력 전압보다 크거나 작은 전압을 출력하도록 구성될 수 있는 벅-부스트 컨버터로서 구성될 수 있다. 도 75는 본 개시내용의 양상에 따른, 벅-부스트 컨버터를 묘사한다. 벅-부스트 구성에서, 그리고 트랜지스터 스위치(7304)가 "온"일 때(예를 들면, 닫혀 있을 때), 입력 전압(Vin)(7302)은 전류가 트랜지스터 스위치와 인덕터(7310)를 통해 흐르도록 한다. 이 구성에서, 다이오드(7308)는 역 바이어스되고, 이에 의해 전류가 다이오드를 지나 흐르는 것을 방지한다. 입력 전압이 인덕터에 인가됨에 따라, 인덕터는 자기장을 형성하고 자기장 내에 전기 에너지의 일부가 저장된다.
트랜지스터 스위치(7304)가 "오프"일 때(예를 들면, 열려 있을 때), 인덕터의 자기장이 소산되기 시작하고, 인덕터에 저장된 전기 에너지가 부하에 전달된다. 이것이 발생할 때, 인덕터 양단의 전압이 반전되며, 이는 인덕터의 출력 전압이 입력 전압에 가산되게 하며, 이에 의해 입력 전압보다 더 큰 크기의 전압을 결과한다. 더욱이, 이 결합된 전압이 커패시터(7312)에 인가된다. 방전하는 인덕터의 역전압이 커패시터(7312)의 애노드에 양의 전압을 인가하기 때문에, 방전 전압이 커패시터 내에 저장된 에너지의 임의의 전압에 가산될 수 있다. 듀티 사이클의 길이에 따라, 커패시터에서의 전압을 입력 전압보다 훨씬 큰 레벨들로 순차적으로 증가시키는 것이 가능할 수 있다.
듀티 사이클에 따라, 인덕터의 반전된 출력 전압의 크기는 입력 전압의 크기보다 크거나 작거나 동일할 수 있다.
벅-부스트 컨버터의 전압 출력은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00013
일부 구현들에서, 출력 전압을 조절하는 데 사용될 수 있는 저손실 레귤레이터(LDO)를 활용하는 것이 바람직할 수 있다. 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 또는 벅-부스트 컨버터에서와 같이, 출력 전압을 조절하기 위해 트랜지스터 스위칭에 의존하기보다는, LDO들은 스위칭에 의존하지 않으며 따라서 스위칭 잡음이 없다. 그렇지만, LDO들은, 전력을 열로서 소산시키는 것에 의해 전압을 조절하기 때문에, 일반적으로 스위칭 레귤레이터들보다 덜 효율적이다.
도 76은 본 개시내용의 양상에 따른 LDO를 묘사한다. 이 도면에서, 입력 전압(Vin)(7602)이 트랜지스터(7604)에 결합된다. 트랜지스터는 개방 컬렉터(open collector)/개방 드레인(open drain) 유형으로 구성될 수 있으며, 여기서 전류는 출력 전압에서 트랜지스터를 빠져나간다. 트랜지스터는 미리 결정된 기준 전압 값의 기준 전압(7608)에 연결되는 증폭기(7606)에 의해 제어(예를 들면, 포화 상태에 들어가고 포화 상태에서 벗어나도록 구동)될 수 있다. 증폭기(7606)의 다른 입력은 트랜지스터(7604)의 출력에 의존하는 전압이다. 전형적인 구성에서, 트랜지스터 출력은, 예를 들어, 수학식 9에 따른 기준 전압을 사용하여 그에 대응하여 선택될 수 있는 적층된 제1 저항기(7610) 및 제2 저항기(7612)를 갖는 분기를 부분적으로 통과한다:
Figure pct00014
R1과 R2 사이의 전압이 기준 전압(7608)보다 작은 경우, 증폭기는 출력 전압을 증가시키기 위해 트랜지스터를 제어한다. R1과 R2 사이의 전압이 기준 전압(7608)보다 큰 경우, 증폭기는 출력 전압을 감소시키기 위해 트랜지스터를 제어한다. 이러한 방식으로, 출력 전압(Vout)이 엄격하게 제어될 수 있다. LDO는 한 유형의 선형 레귤레이터이며 스텝다운 컨버터로서 기능한다. 이것은 출력 전압이 입력 전압보다 작거나 같을 것임을 의미한다.
본 명세서에서 설명되는 컨버터들 및 레귤레이터들은 다양한 응용들에서, 단독으로든 또는 조합하여든, 구현될 수 있다. 컴퓨터, 집적 회로, 및 무선 통신 기술에서의 응용들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 응용들에서, 다양한 상이한 전압들을 필요로 하는 다양한 컴포넌트들이 존재할 수 있다. 적어도 크기와 비용을 고려할 때, 각각의 컴포넌트에 개별적이고 컴포넌트 특정적 공급 전압(예를 들면, 개별적인 트랜스포머 또는 개별적인 AC-DC 변환된 전압)을 제공하는 것은 비현실적이고/이거나 바람직하지 않을 수 있다. 일부 종래의 접근 방식들은 필요한 다양한 전압들을 달성하고 공급하기 위해 다수의 DC-DC 컨버터들을 활용했지만; 이것은 종종 비용과 효율 면에서 차선책인 것으로 판명된다.
다수의 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들을 갖는 것은 일반적으로 각각의 컨버터에 대해 별도의 인덕터를 필요로 한다. 인덕터는 코일형 도체로 구성된 물리적 컴포넌트이기 때문에, 인덕터들은 다른 전자 컴포넌트들에 비해 클 수 있고 상당한 실리콘 공간을 필요로 할 수 있다. 게다가, 다수의 개별적인 스위칭 모드 DC-DC 컨버터들을 구현하는 것, 및 따라서 다수의 인덕터들을 포함하는 것은 비용을 증가시킨다.
선형 레귤레이터들은 인덕터를 필요로 하지 않으며, 따라서 스위칭 모드 컨버터들에서 흔히 볼 수 있는 비용 및 실리콘 공간에 관련된 특정 단점들과 연관되지 않을 수 있지만; 선형 레귤레이터들은 과도한 전력을 열로서 소산하며 따라서 스위칭 모드 레귤레이터들에 비해 감소된 효율을 갖는다.
단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 레귤레이터들은 단일 인덕터만을 사용하여 단일 입력 전압을 하나 이상의 상이한 출력 전압으로 효율적으로 변환하는 것에 의해 이러한 문제들 중 다수를 해결한다. 일부 예시적인 SIMO 아키텍처들은 물론 그들의 동작들은 도 77 내지 도 80을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 이러한 SIMO 아키텍처들은 특정 응용들의 요구사항들에 따라 위에서 설명된 SIMO 컨버터(104)를 구현하는 데 사용될 수 있다.
도 77은 본 개시내용의 일 양상에 따른, 벅 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다. 이 구성에서, SIMO 컨버터는 전압 입력(Vin) 스위치(SHS)(7702), 복수의 출력 스위치들(S01 내지 S04)(7704), 인덕터(7706), 및 방전 스위치(SLS)(7708)를 포함한다. 위에서 설명된 DC-SC 벅 컨버터와 유사하게, 인덕터는 빠른 일련의 에너지 공급 및 에너지 공급 차단 페이즈들을 겪을 수 있다. 에너지 공급 페이즈 동안, 출력 스위치들(S01 내지 S04)(7704) 중 하나 이상 및 전압 입력 스위치(SHS)(7702)가 닫힌다. 따라서 입력 전압은 전류가 인덕터(7706)를 통해 그리고 하나 이상의 닫힌 스위치(7704)를 가로질러 대응하는 전압 출력들(V01 내지 V04)로 흐르게 한다. 인덕터는 이 에너지의 일부를 자기장에 저장한다. 에너지 공급 차단 페이즈에서, 전압 입력 스위치(SHS)가 열리고, 이에 의해 Vin에 대한 연결을 단절시키며 인덕터(7706)에 인가되는 전압을 감소시킨다. 이것은 인덕터의 자기장을 파괴시키고, 이는 전류가 하나 이상의 열린 스위치(S01 내지 S04)(7704)로 흐르게 하는 전압을 결과한다. 자기장이 감쇠됨에 따라, 전압이 감소한다. 하나 이상의 스위치(S01 내지 S04)(7704)는 감쇠 사이클의 순간 전압에 대응하는 원하는 전압의 전류를 수신하기 위해 감쇠 사이클 동안 선택적으로 닫힐 수 있다. 대응하는 출력들이 감쇠 사이클의 하나 이상의 부분으로부터 전류를 수신하기 위해 출력 스위치들(S01 내지 S04) 중 임의의 것이 닫히는 것이 요망되지 않는 경우, 스위치들(S01 내지 S04) 중 일부 또는 전부가 열린 상태로 유지되는 동안 스위치(SLS)가 닫힐 수 있으며, 이는 저장된 전하가 접지로 유출되는 것을 결과할 것이다. 이러한 방식으로, SIMO 아키텍처는 벅 컨버터로서 기능하여, 공급 전압으로부터의 전압을 하나 이상의 더 낮은 출력 전압으로 감소시킨다.
도 78은 본 개시내용의 일 양상에 따른, 부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다. SIMO 부스트 컨버터는 전압 입력(Vin)과 하나 이상의 스위치(S01 내지 S04)(7704) 사이에 연결되는 인덕터(7706)를 포함한다. 전압 입력 반대편의 인덕터 단자는 에너지 공급 스위치(SENG)(S7802)에 연결된다. 위에서 설명된 DC-DC 부스트 컨버터와 유사하게, 에너지 공급 페이즈에서, 에너지 공급 스위치(SENG)가 닫히고, 이는, 짧은 전도 경로 및/또는 낮은 저항으로 인해, 많은 양의 전류가 인덕터를 통해 전달되도록 야기한다. 인덕터는 이 에너지의 일부를 자신의 자기장에 저장한다. 에너지 공급 차단 페이즈에서, 에너지 공급 스위치(SENG)(7802)가 열리고 출력 스위치들(S01 내지 S04)(7704) 중 하나 이상이 닫힌다. 보다 긴 전도 경로/증가된 저항은 인덕터의 자기장의 부분적 항복을 결과하고, 자기장의 감쇠는 전압을 생성하며, 이는 입력 전압(Vin)에 가산되어, 이에 의해 입력 전압보다 더 큰 출력 전압을 결과한다. 에너지 공급 차단 페이즈 동안, 출력 스위치들(S01 내지 S04)은 결과적인 전압을 하나 이상의 대응하는 원하는 출력에 인가하기 위해 닫힐 수 있다.
도 79는 본 개시내용의 일 양상에 따른, 벅-부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다. SIMO 벅-부스트 컨버터는 전압 입력(Vin)과 하나 이상의 스위치(S01 내지 S04)(7704)에 또는 그 사이에 연결되는 인덕터(7706)를 포함한다. 입력 전압(상측) 스위치(SHS)(7702)는 전압 입력(Vin)과 인덕터(7706) 사이에 직렬로 배치된다. 하측 스위치(7708)는 인덕터(7706)에 에너지 공급을 차단하기 위한 그룹에 대한 연결을 가능하게 하고, 전압 입력 스위치(SHS)와 함께 에너지 공급 스위치(7802)는 스위치들(S01 내지 S04)(7704)이 닫힐 때 인덕터의 에너지 공급 페이즈를 가능하게 한다. 벅 컨버터 구성 및 부스트 컨버터 구성에 따라 위에서 설명된 바와 같이 스위치들 SHS(7702), SLS(7708), SENG(7802) 및 S01 내지 S04(7704)를 활용하는 것에 의해, SIMO 컨버터는, 원하는 바에 따라, 입력 전압보다 큰, 입력 전압보다 작은, 또는 입력 전압과 동일한 전압을 하나 이상의 출력 레일에 동시에 출력할 수 있다.
도 80은 본 개시내용의 일 양상에 따른, H-브리지를 갖는 벅-부스트 컨버터로서 구성된 SIMO 아키텍처를 묘사한다. 이 SIMO 컨버터는 위에서 도 79에서 설명된 벅-부스트 컨버터의 요소들을 추가적인 스위치(SCHG)(8002)와 함께 포함하며, 이는 SCHG(8002)가 Vin을 인덕터에 연결시키고 SLS가 인덕터의 반대편 단부를 접지에 연결시키는 교호하는 에너지 공급 페이즈를 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 인덕터의 극성은, 도 79에서 설명되는 벅-부스트 컨버터에서의 인덕터의 극성과 비교하여, 에너지 공급 페이즈 동안 반대이다.
본 명세서에서 설명되는 SIMO 아키텍처는 4 개의 출력 스위치(S01 내지 S04)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 이 수는 설명 목적으로만 선택되었으며, 주어진 구현의 요구들을 충족시키도록 선택될 수 있다.
이하에서, 본 개시내용의 다양한 양상들이 비제한적인 예들로서 예시될 것이다.
예 1a는 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 및 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들을 포함하며, 여기서 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들, 및 복수의 레귤레이터들을 제어하도록 구성될 수 있다. 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고 입력 전압을 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된다.
예 2a는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하도록 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. SIMO 컨버터는 복수의 레귤레이터들을 더 포함할 수 있고, 각각의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 수신하고 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다. 각각의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 입력 전압을 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된 회로를 포함한다.
예 20a는 단일 인덕터 다중 출력 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함할 수 있다. 이 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 및 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고 입력 전압을 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하기 위해 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 21a는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하도록 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 수신하는 것에 응답하여 출력 전압을 동적으로 설정하고, 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하며, 입력 전압을 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절한다.
예 1b는 컨버터이다. 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 컨버터는 하나 이상의 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다. 컨버터는 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드 중에서 컨버터의 작동 모드를 선택하고; 제1 작동 모드에서 컨버터를 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로서 작동시키며; 제2 작동 모드에서 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해 스위칭 출력 전압이 조절되지 않고 적어도 하나의 다른 컨버터 출력에 대해 연관된 레귤레이터가 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 방식으로 컨버터를 작동시키기 위한 적어도 하나의 프로세서를 더 포함할 수 있다.
예 2b는 컨버터이다. 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들 - 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력은 연관된 선택 스위치를 가지며, 각각의 선택 스위치는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함함 -; 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 컨버터는 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드 중에서 컨버터의 작동 모드를 선택하고; 제1 작동 모드에서, 각각의 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 포화 영역에서 작동시키며; 제2 작동 모드에서, 적어도 하나의 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 포화 영역에서 작동시키고 적어도 하나의 다른 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 선형 영역에서 작동시키기 위한 적어도 하나의 프로세서를 더 포함할 수 있다.
예 3b에서, 예 2b의 주제는 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나의 컨버터 출력이 선택 스위치를 포함하는 연관된 레귤레이터를 갖는다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4b에서, 예 2b 또는 예 3b 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 프로세서가, 제2 작동 모드에서, 정확히 하나의 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 포화 영역에서 작동시키고 적어도 하나의 다른 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 선형 영역에서 작동시키도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5b에서, 예 1b 내지 예 4b 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 레귤레이터 중 적어도 하나의 레귤레이터가 선형 레귤레이터를 포함하거나 선형 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6b에서, 예 1b 내지 예 5b 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 레귤레이터 중 적어도 하나의 레귤레이터가 디지털 레귤레이터를 포함하거나 디지털 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7b에서, 예 1b 내지 예 6b 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 프로세서가 제2 작동 모드에서 정확히 하나의 컨버터 출력에 대해 스위칭 출력 전압이 조절되지 않고 복수의 다른 컨버터 출력들에 대해 연관된 레귤레이터가 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 방식으로 컨버터를 작동시키도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8b에서, 예 1b 내지 예 7b 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치 및 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9b에서, 예 1b 내지 예 8b 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10b는 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계; 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드 중에서 컨버터의 작동 모드를 선택하는 단계; 제1 작동 모드에서 컨버터를 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로서 작동시키는 단계; 및 제2 작동 모드에서 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해 스위칭 출력 전압이 조절되지 않고 적어도 하나의 다른 컨버터 출력에 대해 연관된 레귤레이터가 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 방식으로 컨버터를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 11b는 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계 - 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력은 연관된 선택 스위치를 가지며, 각각의 선택 스위치는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함함 -; 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드 중에서 컨버터의 작동 모드를 선택하는 단계; 제1 작동 모드에서, 각각의 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 포화 영역에서 작동시키는 단계; 및 제2 작동 모드에서, 적어도 하나의 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 포화 영역에서 작동시키고 적어도 하나의 다른 선택 스위치의 적어도 하나의 트랜지스터를 그의 선형 영역에서 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 1c는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력 라인들; 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고; 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된 적어도 하나의 레귤레이터를 포함할 수 있다.
예 2c는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하기 위한 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지; 및 스위칭 출력 전압을 수신하고 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된 적어도 하나의 레귤레이터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된 회로를 포함한다.
예 3c에서, 예 1c 또는 예 2c 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치 및 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4c에서, 예 1c 내지 예 3c 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5c는 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 적어도 하나의 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고, 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
예 6c는 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하도록 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계; 적어도 하나의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계; 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계; 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1d는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 인덕터에 결합되는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. SIMO 컨버터는 불연속 도통 모드에서 회로부를 작동시키도록, 스위칭 출력 전압을 제1 인덕터 사이클 동안에는 제1 출력에 제공하고, 제1 인덕터 사이클에 후속하는 제2 인덕터 사이클 동안에는 제2 출력에 제공하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록, 그리고 제2 인덕터 사이클과 동일한 지속기간을 갖도록 제1 인덕터 사이클을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 더 포함할 수 있다.
예 2d에서, 예 1d의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함하고, 각각의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압에 기초하여 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3d는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 및 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 인덕터에 결합되는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. SIMO 컨버터는 불연속 도통 모드에서 회로부를 작동시키도록, 그리고 스위칭 출력 전압을 분리된 인덕터 스위칭 사이클들에서 상이한 출력들에 제공하고 분리된 인덕터 스위칭 사이클들을 일정한 스위칭 주파수로 스위칭하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 더 포함할 수 있다.
예 4d에서, 예 3d의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함하고, 각각의 레귤레이터가 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 각자의 출력으로 동적으로 설정한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5d는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. 이 방법은 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 적어도 하나의 프로세서가 불연속 도통 모드에서 회로부를 작동시키고, 스위칭 출력 전압을 제1 인덕터 사이클 동안에는 제1 출력에 제공하고, 제1 인덕터 사이클에 후속하는 제2 인덕터 사이클 동안에는 제2 출력에 제공하기 위해 복수의 스위치들을 제어하며, 제2 인덕터 사이클과 동일한 지속기간을 갖도록 제1 인덕터 사이클을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 6d는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 인덕터 및 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 스위치들은 인덕터의 제1 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치, 인덕터의 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치, 및 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함한다. 이 방법은 적어도 하나의 프로세서가 불연속 도통 모드에서 회로부를 작동시키고, 스위칭 출력 전압을 분리된 인덕터 스위칭 사이클들에서 상이한 출력들에 제공하고, 분리된 인덕터 스위칭 사이클들을 일정한 스위칭 주파수로 스위칭하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 1e는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및 복수의 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고, 입력 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하며 - 입력 전류는 레귤레이터를 통해 제1 레귤레이터 단자로부터 제2 레귤레이터 단자로 흐름 -, 제1 레귤레이터 단자에서의 제1 전압 또는 제2 레귤레이터 단자에서의 제2 전압 중 적어도 하나를 결정하고, 복수의 스위치들을 제어하기 위해 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나를 사용하도록 구성된다.
예 2e에서, 예 1e의 주제는 각각의 레귤레이터가 입력 전압을 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3e에서, 예 1e 또는 예 2e 중 어느 한 예의 주제는 레귤레이터들 중 적어도 하나가 조절된 목표 출력 전압을 제공하도록 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 조절하기 위한 비례 레귤레이터 부분을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4e에서, 예 1e 내지 예 3e 중 어느 한 예의 주제는 레귤레이터들 중 적어도 하나가 조절된 목표 출력 전압을 제공하도록 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 조절하기 위한 적분 레귤레이터 부분을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5e에서, 예 1e 또는 예 2e 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 가산된 전압을 제공하기 위해 목표 출력 전압과 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나를 가산하기 위한 가산기를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6e에서, 예 3e 또는 예 4e 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 가산된 전압을 제공하기 위해 조절된 목표 출력 전압과 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나를 가산하기 위한 가산기를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7e에서, 예 5e 또는 예 6e 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 가산된 전압을 사용하여 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 연관된 레귤레이터에 의해 제공되는 가산된 전압이 증가할 때는 듀티 사이클을 증가시키거나 연관된 레귤레이터에 의해 제공되는 가산된 전압이 감소할 때는 듀티 사이클을 감소시키도록 추가로 구성된다.
예 8e는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 및 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터가 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고, 입력 전류를 사용하여 스위칭 출력 전압을 조절하며 - 입력 전류는 레귤레이터를 통해 제1 레귤레이터 단자로부터 제2 레귤레이터 단자로 흐름 -, 제1 레귤레이터 단자에서의 제1 전압 또는 제2 레귤레이터 단자에서의 제2 전압 중 적어도 하나를 결정하고, 복수의 스위치들을 제어하기 위해 제1 전압 또는 제2 전압 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1f는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 스위칭 출력 전압을 제어하고, 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력에 인가하며, 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 다른 컨버터 출력에 인가하고, 제2 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력에 인가하며(제2 듀티 사이클은 제1 듀티 사이클 직후의 듀티 사이클임), 제2 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 다른 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다.
예 2f에서, 예 1f의 주제는 스위치 제어기가 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분 및 제2 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 인덕터에 에너지를 공급하고; 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 및 제2 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 인덕터에 에너지 공급을 차단하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3f에서, 예 1f 또는 예 2f 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제2 컨버터 출력에 인가하고; 제2 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제3 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4f는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 및 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 듀티 사이클들은 하나 이상의 듀티 사이클 그룹으로 그룹화되고, 각각의 듀티 사이클 그룹은 컨버터 출력들의 수에 대응하는 수의 듀티 사이클들을 포함하고, 각각의 듀티 사이클은 제1 시간 부분 및 제2 시간 부분을 포함한다. SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 제어하고, 한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력에 인가하며, 동일한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 다른 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 더 포함할 수 있다.
예 5f에서, 예 4f의 주제는 스위치 제어기가 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제1 시간 부분 동안 인덕터에 에너지를 공급하고, 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 인덕터에 에너지 공급을 차단하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6f에서, 예 4f 또는 예 5f 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 동일한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 제2 컨버터 출력에 인가하고, 동일한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 다른 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 제3 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7f에서, 예 1f 내지 예 6f 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다.
예 8f는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 및 스위칭 출력 전압을 제어하고, 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하며, 제1 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력에 인가하고, 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 다른 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예 9f는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 듀티 사이클들은 하나 이상의 듀티 사이클 그룹으로 그룹화되고, 각각의 듀티 사이클 그룹은 컨버터 출력들의 수에 대응하는 수의 듀티 사이클들을 포함하고, 각각의 듀티 사이클은 제1 시간 부분 및 제2 시간 부분을 포함한다. 이 방법은 스위칭 출력 전압을 제어하고, 한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제1 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력에 인가하며, 동일한 듀티 사이클 그룹 내의 복수의 듀티 사이클들의 제2 시간 부분 동안 스위칭 출력 전압을 컨버터 출력 이외의 복수의 컨버터 출력들 중 다른 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 1g는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. SIMO 컨버터는 수신된 작동 대상 요청에 기초하여 단일 인덕터 다중 출력 컨버터의 복수의 작동 모드들 중에서 한 작동 모드를 선택하고, 선택된 작동 모드에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 스위치 제어기에 지시하기 위한 작동 모드 선택기를 더 포함할 수 있다. 스위치 제어기는 선택된 작동 모드에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다. 작동 대상 요청은 이하의 요청들 중 적어도 하나를 포함한다:
- 스위칭 출력 전압에 리플을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것, 여기서, 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 리플은 공칭 전압 공급의 약 1 %(예를 들면, 1V 공급의 경우 10mV), 공칭 전압 공급의 약 2%(예를 들면, 1V 공급의 경우 20mV), 공칭 전압 공급의 약 3%(예를 들면, 1V 공급의 경우 30mV), 또는 공칭 전압 공급의 3% 초과일 수 있음;
- 적어도 80%, 적어도 85%, 또는 적어도 90%의 에너지 변환 효율을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것;
- 공급 허용오차 및 리플이 약 10mV인 경우 약 1mV 미만, 공급 허용오차 및 리플이 약 20mV인 경우 약 2mV 미만, 또는 공급 허용오차 및 리플이 약 30mV인 경우 약 3mV 미만의 크로스 레귤레이션을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것.
예 2g에서, 예 1g의 주제는 작동 모드 선택기가 인덕터 전류에 기초하여 작동 모드를 선택하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3g에서, 예 1g 또는 예 2g 중 어느 한 예의 주제는 작동 모드 선택기가 연속 도통 모드; 불연속 도통 모드; 복수의 컨버터 출력들 중 컨버터 출력들을 선택하는 순서로 복수의 상이한 스케줄링 방식들을 제공하는 작동 모드; 연속 도통 모드에 따라 적어도 하나의 컨버터 출력을 작동시키고 불연속 도통 모드에 따라 적어도 하나의 다른 컨버터 출력을 작동시키는 작동 모드; 및 컨버터 출력들 간의 크로스 레귤레이션을 최소화하는 작동 모드로 이루어진 작동 모드 그룹 중에서 작동 모드를 선택하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4g에서, 예 1g 내지 예 3g 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 작동 모드 선택기에 결합되고 작동 대상 요청을 생성하여 이를 작동 모드 선택기에 제공하도록 구성된 전력 관리 회로를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5g에서, 예 1g 내지 예 4g 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 한 듀티 사이클의 제1 시간 부분 동안 인덕터에 에너지를 공급하고; 제1 듀티 사이클의 제2 시간 부분 동안 인덕터에 에너지 공급을 차단하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6g에서, 예 1g 내지 예 5g 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다.
예 7g는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 수신된 작동 대상 요청에 기초하여 단일 인덕터 다중 출력 컨버터의 복수의 작동 모드들 중에서 한 작동 모드를 선택하고, 선택된 작동 모드에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 스위치 제어기에 지시하는 단계; 및 선택된 작동 모드에 따라 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 작동 대상 요청은 이하의 요청들 중 적어도 하나를 포함한다: 스위칭 출력 전압에 리플을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것, 여기서, 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 리플은 공칭 전압 공급의 약 1 %(예를 들면, 1V 공급의 경우 10mV), 공칭 전압 공급의 약 2%(예를 들면, 1V 공급의 경우 20mV), 공칭 전압 공급의 약 3%(예를 들면, 1V 공급의 경우 30mV), 또는 공칭 전압 공급의 3% 초과일 수 있음; 적어도 80%, 또는 적어도 90%의 에너지 변환 효율을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것; 공급 허용오차 및 리플이 약 10mV인 경우 1mV 미만; 공급 허용오차 및 리플이 약 20mV인 경우 2mV 미만; 또는 공급 허용오차 및 리플이 약 30mV인 경우 3mV 미만의 크로스 레귤레이션을 제공하는 작동 모드를 선택하는 것.
예 1h는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환하기 위한 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기; 및 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 수신하고, 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값을 수신하며, 한 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 사용하여 인덕터의 에너지 공급의 지속기간을 나타내는 적어도 하나의 에너지 공급 시간을 결정하고, 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해, 한 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값 및 제각기 연관된 목표 출력 전압 값을 사용하여 인덕터의 에너지 공급 차단의 지속기간을 나타내는 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간을 결정하기 위한 적어도 하나의 디지털 프로세서를 포함할 수 있다.
예 2h에서, 예 1h의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 적어도 하나의 소프트웨어 알고리즘을 구현하는 것에 의해 적어도 하나의 에너지 공급 시간 및 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간을 결정하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3h에서, 예 2h의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 복수의 컴퓨터 프로그램들 중에서 하나의 컴퓨터 프로그램을 선택하도록 구성되고, 각각의 컴퓨터 프로그램은 상이한 최적화 기준들과 관련하여 적어도 하나의 에너지 공급 시간 및 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간을 결정하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 알고리즘을 구현한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4h에서, 예 1h 내지 예 3h 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기가 적어도 하나의 전압 제어 발진기 기반 아날로그-디지털 변환기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5h에서, 예 1h 내지 예 4h 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 결정된 적어도 하나의 에너지 공급 시간 및 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6h에서, 예 1h 내지 예 5h 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 아날로그 레귤레이터가 없다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7h는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 아날로그 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 아날로그 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환하기 위한 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기; 및 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 수신하고, 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값을 수신하며, 복수의 듀티 사이클들에 관련되고, 각각의 듀티 사이클에 대해, 인덕터에 에너지가 공급되는 동안인 에너지 공급 페이즈 및 인덕터에 에너지 공급이 차단되는 동안인 에너지 공급 차단 페이즈에 관련된 타이밍 파라미터들을 결정하기 위한 적어도 하나의 디지털 프로세서를 포함할 수 있다.
예 8h에서, 예 7h의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 적어도 하나의 소프트웨어 알고리즘을 구현하는 것에 의해 타이밍 파라미터들을 결정하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9h에서, 예 8h의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 복수의 컴퓨터 프로그램들 중에서 하나의 컴퓨터 프로그램을 선택하도록 구성되고, 각각의 컴퓨터 프로그램은 상이한 최적화 기준들과 관련하여 타이밍 파라미터들을 결정하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 알고리즘을 구현한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10h에서, 예 7h 내지 예 9h 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기가 적어도 하나의 전압 제어 발진기 기반 아날로그-디지털 변환기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 11h에서, 예 7h 내지 예 10h 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 디지털 프로세서가 결정된 적어도 하나의 에너지 공급 시간 및 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 12h에서, 예 7h 내지 예 11h 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 아날로그 레귤레이터가 없다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 13h는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기가 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환하는 단계; 적어도 하나의 디지털 프로세서가 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 수신하고, 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값을 수신하며, 한 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 사용하여 인덕터의 에너지 공급의 지속기간을 나타내는 적어도 하나의 에너지 공급 시간을 결정하고, 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나의 컨버터 출력에 대해, 한 듀티 사이클 내에서 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값 및 제각기 연관된 목표 출력 전압 값을 사용하여 인덕터의 에너지 공급 차단의 지속기간을 나타내는 적어도 하나의 에너지 공급 차단 시간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예 14h는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기가 아날로그 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값으로 변환하는 단계; 적어도 하나의 디지털 프로세서가 적어도 하나의 디지털 스위칭 출력 전압 값을 수신하고, 복수의 컨버터 출력들의 각각의 컨버터 출력에 대해, 연관된 목표 출력 전압 값을 수신하며, 복수의 듀티 사이클들에 관련되고, 각각의 듀티 사이클에 대해, 인덕터에 에너지가 공급되는 동안인 에너지 공급 페이즈 및 인덕터에 에너지 공급이 차단되는 동안인 에너지 공급 차단 페이즈에 관련된 타이밍 파라미터들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1i는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 복수의 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다. SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 제어하고, 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하며, 복수의 듀티 사이클들의 각자의 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하고, 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 나타내는 목표 전류와 인덕터를 통해 흐르는 인덕터 전류의 추이의 비교에 기초하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어기를 더 포함할 수 있다.
예 2i에서, 예 1i의 주제는 하나 이상의 제어기가 컨버터 출력 선택 신호에 따라 컨버터 출력의 선택을 구현하는 멀티플렉서를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3i에서, 예 1i 또는 예 2i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 인덕터 램프 전류를 나타내는 제1 전기량을 목표 전류를 나타내는 제2 전기량과 비교하는 것에 의해 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로의 스위칭을 구현하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4i에서, 예 1i 내지 예 3i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 인덕터 전류를 나타내는 제1 전기량을, 제1 입력에서, 수신하고 목표 전류를 나타내는 제2 전기량을, 제2 입력에서, 수신하기 위한 램프 비교기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5i에서, 예 1i 내지 예 4i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 제1 전기량이 제2 전기량에 도달하거나 근접할 때 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하기 위한 로직을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6i에서, 예 4i 또는 예 5i 중 어느 한 예의 주제는 램프 비교기가 제1 전기량을, 그의 반전 입력에서, 수신하고 제2 전기량을, 그의 비반전 입력에서, 수신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7i에서, 예 1i 내지 예 6i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 클록 신호를, 그의 S 입력에서, 수신하고 램프 비교기의 출력 신호를, 그의 R 입력에서, 수신하며 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로의 스위칭을 제어하는 스위치 제어 신호를 생성하도록 구성된 RS 플립플롭을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8i는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 복수의 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다. SIMO 컨버터는 스위칭 출력 전압을 제어하고, 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하며 - 각각의 듀티 사이클은 인덕터 에너지 공급 페이즈 및 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈를 포함함 -, 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 인덕터 전류의 추이를 사용하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어기를 더 포함할 수 있다.
예 9i에서, 예 8i의 주제는 하나 이상의 제어기가 컨버터 출력 선택 신호에 따라 컨버터 출력의 선택을 구현하는 멀티플렉서를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10i에서, 예 8i 또는 예 9i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 인덕터 램프 전류를 나타내는 제1 전기량을 목표 전류를 나타내는 제2 전기량과 비교하는 것에 의해 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로의 스위칭을 구현하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 11i에서, 예 8i 내지 예 10i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 인덕터 전류를 나타내는 제1 전기량을, 그의 제1 입력에서, 수신하고 목표 전류를 나타내는 제2 전기량을, 그의 제2 입력에서, 수신하기 위한 램프 비교기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 12i에서, 예 8i 내지 예 10i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 제1 전기량이 제2 전기량에 도달하거나 근접할 때 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하기 위한 로직을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 13i에서, 예 11i 또는 예 12i 중 어느 한 예의 주제는 램프 비교기가 제1 전기량을, 반전 입력에서, 수신하고 제2 전기량을, 비반전 입력에서, 수신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 14i에서, 예 11i 내지 예 13i 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 제어기가 클록 신호를, 그의 S 입력에서, 수신하고 램프 비교기의 출력 신호를, 그의 R 입력에서, 수신하며 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로의 스위칭을 제어하는 스위치 제어 신호를 생성하도록 구성된 RS 플립플롭을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 15i는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계; 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하는 단계; 복수의 듀티 사이클들의 각자의 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하는 단계; 및 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 나타내는 목표 전류와 인덕터를 통해 흐르는 인덕터 전류의 추이의 비교에 기초하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
예 16i는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클에서 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 복수의 레귤레이터들의 각각의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 조절하는 것에 의해 제각기 연관된 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 복수의 듀티 사이클들 중 한 듀티 사이클 동안 스위칭 출력 전압이 공급되는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력을 선택하는 단계 - 각각의 듀티 사이클은 인덕터 에너지 공급 페이즈 및 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈를 포함함 -; 복수의 듀티 사이클들 중 적어도 하나의 듀티 사이클 내에서, 복수의 컨버터 출력들 중 선택된 컨버터 출력에 대해, 인덕터 전류의 추이를 사용하여 인덕터 에너지 공급 페이즈로부터 인덕터 에너지 공급 차단 페이즈로 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1j는 스위칭 컨버터이다. 스위칭 컨버터는 전하 저장 컴포넌트; 복수의 컨버터 출력들; 전하 저장 컴포넌트에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 복수의 듀티 사이클들에서 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하기 위한 스위치 제어기 - 각각의 듀티 사이클은 전하 저장 컴포넌트에 에너지가 공급되는 동안인 에너지 공급 페이즈 및 복수의 컨버터 출력들 중 하나 이상의 컨버터 출력에 대해 전하 저장 컴포넌트에 에너지 공급이 차단되는 동안인 복수의 에너지 공급 차단 페이즈들을 포함함 -; 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압과 컴포넌트 입력 전류 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압을 검출하기 위한 하나 이상의 센서; 및 에너지 공급 페이즈의 시작과 끝에서, 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압 값과 컴포넌트 입력 전류 값 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압 값을 결정하고, 복수의 에너지 공급 차단 페이즈들 중 적어도 하나의 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 또는 끝 중 적어도 하나에서, 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압 값과 컴포넌트 입력 전류 값 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압 값을 결정하며, 결정된 값들을 사용하여 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성을 결정하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
예 2j에서, 예 1j의 주제는 스위치 제어기가 전기적 특성에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3j에서, 예 2j의 주제는 스위치 제어기가 불연속 전류 모드에 따라 복수의 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4j에서, 예 1j 내지 예 3j 중 어느 한 예의 주제는 하나 이상의 프로세서가 결정된 값들 중 적어도 일부를 보간하는 것에 의해 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성을 결정하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5j에서, 예 1j 내지 예 4j 중 어느 한 예의 주제는 전하 저장 컴포넌트가 2-단자 컴포넌트를 포함하거나 2-단자 컴포넌트인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6j에서, 예 1j 내지 예 5j 중 어느 한 예의 주제는 전하 저장 컴포넌트가 인덕터를 포함하거나 인덕터인 것과; 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성이 인덕터의 인덕턴스를 포함하거나 인덕터의 인덕턴스인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7j에서, 예 1j 내지 예 6j 중 어느 한 예의 주제는 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성이 커패시터의 용량을 포함하거나 커패시터의 용량인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8j에서, 예 1j 내지 예 7j 중 어느 한 예의 주제는 스위칭 컨버터가 연관된 컨버터 출력에 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된 적어도 하나의 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9j는 스위칭 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 전하 저장 컴포넌트에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 복수의 듀티 사이클들에서 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계 - 각각의 듀티 사이클은 전하 저장 컴포넌트에 에너지가 공급되는 동안인 에너지 공급 페이즈 및 복수의 컨버터 출력들 중 하나 이상의 컨버터 출력에 대해 전하 저장 컴포넌트에 에너지 공급이 차단되는 동안인 복수의 에너지 공급 차단 페이즈들을 포함함 -; 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압과 컴포넌트 입력 전류 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압을 검출하는 단계; 에너지 공급 페이즈의 시작과 끝에서, 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압 값과 컴포넌트 입력 전류 값 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계; 복수의 에너지 공급 차단 페이즈들 중 적어도 하나의 에너지 공급 차단 페이즈의 시작 또는 끝 중 적어도 하나에서, 전하 저장 컴포넌트의 제1 노드에서의 컴포넌트 입력 전압 값과 컴포넌트 입력 전류 값 및 전하 저장 컴포넌트의 제2 노드에서의 스위칭 출력 전압 값을 결정하는 단계; 결정된 값들을 사용하여 전하 저장 컴포넌트의 전기적 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1k는 스위칭 전력 컨버터이다. 스위칭 전력 컨버터는 인덕터; 적어도 하나의 컨버터 출력; 적어도 하나의 컨버터 출력에 결합되는 커패시터; 에너지 저장소; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 인덕터 에너지 공급 시간 기간에 인덕터에 에너지를 공급하고 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간에 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 제어하고, 인덕터 에너지 공급 시간 기간 및 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 이외의 방전 시간 기간에 커패시터를 방전시키고 방전된 에너지를 에너지 저장소에 저장하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다.
예 2k에서, 예 1k의 주제는 에너지 저장소가 입력 전압을 제공하는 에너지 소스의 일부인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3k에서, 예 1k 또는 예 2k 중 어느 한 예의 주제는 에너지 저장소가 커패시터에 전기적으로 연결 가능한 추가 커패시터를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4k에서, 예 1k 내지 예 3k 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 커패시터의 충전 상태가 미리 정의된 기준을 충족시키는지 여부를 결정하고 커패시터의 충전 상태가 미리 정의된 기준을 충족시키는 경우 커패시터를 방전시키도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5k에서, 예 4k의 주제는 커패시터에 저장되는 에너지 양이 미리 정의된 에너지 임계 값 초과인 경우 미리 정의된 기준이 충족된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6k는 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 복수의 커패시터들 - 각각의 커패시터는 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나의 연관된 컨버터 출력에 결합됨 -; 에너지 저장소; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 인덕터 에너지 공급 시간 기간에 인덕터에 에너지를 공급하고 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간에 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 제어하고, 인덕터 에너지 공급 시간 기간 및 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 이외의 적어도 하나의 방전 시간 기간에 복수의 커패시터들 중 적어도 하나의 커패시터를 방전시키고 방전된 에너지를 에너지 저장소에 저장하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다.
예 7k에서, 예 6k의 주제는 에너지 저장소가 입력 전압을 제공하는 에너지 소스의 일부인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8k에서, 예 6k 또는 예 7k 중 어느 한 예의 주제는 에너지 저장소가 커패시터에 전기적으로 연결 가능한 추가 커패시터를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9k에서, 예 6k 내지 예 8k 중 어느 한 예의 주제는 에너지 저장소가 복수의 커패시터들 중 적어도 하나의 커패시터를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10k에서, 예 6k 내지 예 9k 중 어느 한 예의 주제는 스위치 제어기가 복수의 커패시터들 중 적어도 하나의 커패시터의 충전 상태가 미리 정의된 기준을 충족시키는지 여부를 결정하고 적어도 하나의 커패시터의 충전 상태가 미리 정의된 기준을 충족시키는 경우 적어도 하나의 커패시터를 방전시키도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 11k에서, 예 10k의 주제는 적어도 하나의 커패시터에 저장되는 에너지 양이 미리 정의된 에너지 임계 값 초과인 경우 미리 정의된 기준이 충족된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 12k에서, 예 6k 내지 예 11k 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다.
예 13k는 스위칭 전력 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 적어도 하나의 컨버터 출력 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 스위치 제어기가 인덕터 에너지 공급 시간 기간에 인덕터에 에너지를 공급하고 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간에 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 제어하고, 인덕터 에너지 공급 시간 기간 및 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 이외의 방전 시간 기간에 적어도 하나의 컨버터 출력에 결합되는 커패시터를 방전시키고 방전된 에너지를 에너지 저장소에 저장하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예 14k는 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계; 인덕터 에너지 공급 시간 기간에 인덕터에 에너지를 공급하고 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간에 인덕터에 에너지 공급을 차단하는 것에 의해 스위칭 출력 전압을 제어하고, 인덕터 에너지 공급 시간 기간 및 인덕터 에너지 공급 차단 시간 기간 이외의 적어도 하나의 방전 시간 기간에 복수의 커패시터들 중 적어도 하나의 커패시터를 방전시키며 - 각각의 커패시터는 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나의 연관된 컨버터 출력에 결합됨 - 방전된 에너지를 에너지 저장소에 저장하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1l은 컨버터이다. 컨버터는 제1 단부 단자, 제2 단부 단자 및 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이의 적어도 하나의 탭 단자를 포함하는 유도성 컴포넌트 또는 회로부; 복수의 컨버터 출력들; 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전압에 응답하여 태핑된 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나를 적어도 하나의 탭 단자에 선택적으로 결합시키기 위한 적어도 하나의 탭 스위치; 및 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하고 태핑된 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 적어도 하나의 탭 스위치를 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다.
예 2l에서, 예 1l의 주제는 적어도 하나의 탭 스위치가 복수의 탭 스위치들을 포함한다는 것과; 스위치 제어기가 태핑된 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 탭 스위치들을 제어하도록 추가로 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3l에서, 예 2l의 주제는 제1 탭 스위치 및 제2 탭 스위치를 포함하는 복수의 탭 스위치들을 포함하고; 제1 탭 스위치는 적어도 하나의 탭 단자와 복수의 컨버터 출력들의 연관된 컨버터 출력 사이에 또는 이들에 결합되며; 제2 탭 스위치는 적어도 하나의 탭 단자와 기준 전위 사이에 결합된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4l에서, 예 3l의 주제는 기준 전위가 접지 전위인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5l에서, 예 1l 내지 예 4l 중 어느 한 예의 주제는 유도성 컴포넌트가 인덕터를 포함하거나 인덕터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6l에서, 예 1l 내지 예 4l 중 어느 한 예의 주제는 유도성 컴포넌트가 트랜스포머를 포함하거나 트랜스포머인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7l에서, 예 2l 내지 예 6l 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 탭 단자가 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이에 배열되는 복수의 탭 단자들을 포함한다는 것과; 복수의 탭 스위치들 중 적어도 하나의 탭 스위치가 복수의 탭 단자들 중 제1 탭 단자와 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력 사이에 결합된다는 것과; 복수의 탭 스위치들 중 적어도 하나의 추가 탭 스위치가 복수의 탭 단자들 중 제2 탭 단자와 복수의 컨버터 출력들 중 추가 컨버터 출력 사이에 결합된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8l에서, 예 1l 내지 예 7l 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 탭 단자가 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이에 배열되는 복수의 탭 단자들을 포함한다는 것과; 컨버터가 복수의 탭 단자들 중 한 탭 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 저장 커패시터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9l에서, 예 8l의 주제는 기준 전위가 접지 전위인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10l에서, 예 1l 내지 예 9l 중 어느 한 예의 주제는 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다.
예 11l은 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 유도성 컴포넌트는 제1 단부 단자, 제2 단부 단자 및 제1 단부 단자와 제2 단부 단자 사이의 적어도 하나의 탭 단자를 포함한다. 이 방법은 적어도 하나의 탭 스위치가 유도성 컴포넌트에 공급되는 입력 전압에 응답하여 태핑된 스위칭 출력 전압을 제공하기 위해 복수의 컨버터 출력들 중 적어도 하나를 적어도 하나의 탭 단자에 선택적으로 결합시키는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 및 태핑된 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 적어도 하나의 탭 스위치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 1m은 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력 라인들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터를 포함할 수 있다.
예 2m에서, 예 1m의 주제는 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 스위치드 커패시터 레귤레이터들을 포함하고, 각각의 스위치드 커패시터 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3m에서, 예 1m 또는 예 2m 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 입력 노드와 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 출력 노드 사이에 복수의 레귤레이터 커패시터들을 병렬로 선택적으로 연결시키기 위해 복수의 레귤레이터 커패시터들 및 복수의 레귤레이터 스위치들을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4m에서, 예 1m 내지 예 3m 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 추가 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 선형 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5m에서, 예 1m 내지 예 4m 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 다른 추가 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 푸시-풀 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6m에서, 예 1m 내지 예 5m 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다.
예제 7m은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 및 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1n은 SIMO 컨버터이다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력 라인들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하기 위한 스위치 제어기; 컨버터 출력 라인들을 서로 선택적으로 결합시키기 위한 복수의 출력 라인 스위치들을 포함하는 스위치 매트릭스; 및 컨버터 출력 라인들을 서로 동적으로 결합시키기 위해 복수의 출력 라인 스위치들을 제어하기 위한 스위치 매트릭스 제어기를 포함할 수 있다.
예 2n에서, 예 1n의 주제는 스위치 매트릭스 제어기가 하나 이상의 컨버터 출력 라인에서의 부하의 변화에 기초하여 컨버터 출력 라인들을 서로 동적으로 결합시키기 위해 복수의 출력 라인 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3n에서, 예 1n 또는 예 2n 중 어느 한 예의 주제는 스위치 매트릭스 제어기가 하나 이상의 컨버터 출력 라인에서의 부하의 예측된 변화에 기초하여 컨버터 출력 라인들을 서로 동적으로 결합시키기 위해 복수의 출력 라인 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4n에서, 예 1n 내지 예 3n 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5n에서, 예 4n의 주제는 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 스위치드 커패시터 레귤레이터들을 포함하고, 각각의 스위치드 커패시터 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6n에서, 예 4n 또는 예 5n 중 어느 한 예의 주제는 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 입력 노드와 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인 상의 레귤레이터 출력 노드 사이에 복수의 레귤레이터 커패시터들을 병렬로 선택적으로 연결시키기 위해 복수의 레귤레이터 커패시터들 및 복수의 레귤레이터 스위치들을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7n에서, 예 6n의 주제는 스위치 매트릭스가 복수의 레귤레이터 스위치들을 포함한다는 것과; 스위치 매트릭스 제어기가 복수의 레귤레이터 스위치들을 제어하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8n에서, 예 1n 내지 예 7n 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 추가 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 선형 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9n에서, 예 1n 내지 예 8n 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 다른 추가 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하기 위한 적어도 하나의 푸시-풀 레귤레이터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10n에서, 예 1n 내지 예 9n 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된다.
예 11n은 SIMO 컨버터를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 복수의 스위치들이 인덕터에 공급되는 입력 전류에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 적어도 하나의 스위치드 커패시터 레귤레이터가 복수의 컨버터 출력 라인들의 각자의 컨버터 출력 라인에 대한 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 동적으로 설정하는 단계; 및 컨버터 출력 라인들을 서로 선택적으로 결합시키기 위해 스위치 매트릭스의 복수의 출력 라인 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예 1o는 라디오 송신기이다. 라디오 송신기는 SIMO 컨버터를 포함할 수 있다. SIMO 컨버터는 인덕터; 제1 컨버터 출력 및 제2 컨버터 출력을 포함하는 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력 또는 제2 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 라디오 송신기는 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하기 위해 제1 컨버터 출력에 결합되는 블루투스 송신기 체인; 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하기 위해 제1 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인; 및 제2 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하기 위해 제2 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인을 더 포함할 수 있다.
예 2o는 라디오 송신기이다. 라디오 송신기는 SIMO 컨버터를 포함할 수 있다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제1 듀티 사이클에서 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하고 제2 듀티 사이클에서 복수의 컨버터 출력들 중 추가 컨버터 출력에 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 라디오 송신기는 스위칭 출력 전압을 수신하기 위해 컨버터 출력에 결합되는 블루투스 송신기 체인; 스위칭 출력 전압을 수신하기 위해 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인; 및 스위칭 출력 전압을 수신하기 위해 추가 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인을 더 포함할 수 있다.
예 3o에서, 예 1o 또는 예 2o 중 어느 한 예의 주제는 라디오 송신기가 라디오 신호들을 송신하기 위해 블루투스 송신기 체인 또는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인을 선택하기 위한 송신기 체인 선택기를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4o에서, 예 1o 내지 예 3o 중 어느 한 예의 주제는 블루투스 송신기 체인이 2.4 GHz 주파수 대역에서 블루투스 라디오 신호들을 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5o에서, 예 1o 내지 예 4o 중 어느 한 예의 주제는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인이 2.4 GHz 주파수 대역에서 무선 로컬 영역 네트워크 라디오 신호들을 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6o에서, 예 1o 내지 예 5o 중 어느 한 예의 주제는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인이 5 GHz 주파수 대역에서 무선 로컬 영역 네트워크 라디오 신호들을 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7o에서, 예 1o 내지 예 6o 중 어느 한 예의 주제는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인이 다음과 같은 무선 로컬 영역 네트워크 통신 표준들: IEEE 802.11 a; IEEE 802.11 b; IEEE 802.11 g; IEEE 802.11 n; 또는 IEEE 802.11 ac 중 적어도 하나에 따라 라디오 신호들을 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8o에서, 예 1o 내지 예 7o 중 어느 한 예의 주제는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인이 다음과 같은 무선 로컬 영역 네트워크 통신 표준들: IEEE 802.11 a; IEEE 802.11 b; IEEE 802.11 g; IEEE 802.11 n; 또는 IEEE 802.11 ac 중 적어도 하나에 따라 라디오 신호들을 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9o에서, 예 1o 내지 예 8o 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다.
예 10o는 라디오 송신기를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 SIMO 컨버터가 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하는 단계; 및 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 제1 컨버터 출력 또는 제2 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 컨버터 출력에 결합되는 블루투스 송신기 체인이 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계; 제1 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인이 제1 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계; 및 제2 컨버터 출력에 결합되는 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인이 제2 컨버터 출력을 통해 송신 전력을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 11o는 라디오 송신기를 작동시키는 방법이다. 이 방법은 SIMO 컨버터가 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제1 듀티 사이클에서 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 제공하고 제2 듀티 사이클에서 복수의 컨버터 출력들 중 추가 컨버터 출력에 제공하는 단계; 및 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 블루투스 송신기 체인 출력이 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계; 무선 로컬 영역 네트워크 저대역 송신기 체인이 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계; 및 무선 로컬 영역 네트워크 고대역 송신기 체인이 추가의 컨버터 출력을 통해 스위칭 출력 전압을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예 1p는 라디오 헤드 회로부이다. 라디오 헤드 회로부는 SIMO 컨버터를 포함할 수 있다. SIMO 컨버터는 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 및 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 선택적으로 인가하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함할 수 있다. 라디오 헤드 회로부는 복수의 공급 전압 도메인들 - 각각의 공급 전압 도메인은 전원 단자를 포함함 - 및 동일한 도메인 특정적 공급 전압에서 작동하도록 구성되고 전원 단자에 결합되는 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함하는 라디오 헤드 라디오 칩을 더 포함할 수 있다. 각각의 전원 단자는 복수의 컨버터 출력들 중 한 컨버터 출력에 결합된다.
예 2p에서, 예 1p의 주제는 라디오 헤드 회로부가 라디오 헤드 라디오 칩에 직접 결합되는 적어도 하나의 안테나를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3p에서, 예 2p의 주제는 적어도 하나의 안테나가 인터페이스 케이블을 통해 라디오 헤드 라디오 칩에 직접 결합된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4p에서, 예 3p의 주제는 인터페이스 케이블이 디지털 신호들 또는 전력 중 적어도 하나를 송신하도록 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5p에서, 예 1p 내지 예 4p 중 어느 한 예의 주제는 복수의 공급 전압 도메인들이 제1 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 송신기 컴포넌트를 포함하는 송신기 체인을 포함하는 제1 전압 도메인; 및/또는 제1 공급 전압과 상이한 제2 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 수신기 컴포넌트를 포함하는 수신기 체인을 포함하는 제2 전압 도메인; 및/또는 제1 공급 전압 또는 제2 공급 전압 중 적어도 하나와 상이한 제3 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 디지털 컴포넌트를 포함하는 제3 전압 도메인 중 적어도 하나를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6p에서, 예 1p 내지 예 5p 중 어느 한 예의 주제는 복수의 공급 전압 도메인들이 제1 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 송신기 컴포넌트를 포함하는 송신기 체인을 포함하는 제1 전압 도메인을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 하나 이상의 송신기 컴포넌트는 송신 전력 증폭기를 포함한다.
예 7p에서, 예 1p 내지 예 6p 중 어느 한 예의 주제는 복수의 공급 전압 도메인들은 제1 공급 전압과 상이한 제2 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 수신기 컴포넌트를 포함하는 수신기 체인을 포함하는 제2 전압 도메인을 포함하는 제1 전압 도메인을 포함하고, 하나 이상의 수신기 컴포넌트는 저잡음 증폭기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8p에서, 예 1p 내지 예 7p 중 어느 한 예의 주제는 복수의 공급 전압 도메인들은 제1 공급 전압 또는 제2 공급 전압 중 적어도 하나와 상이한 제3 공급 전압에서 작동하도록 구성된 하나 이상의 디지털 컴포넌트를 포함하는 제3 전압 도메인을 포함하는 제1 전압 도메인을 포함하고, 하나 이상의 디지털 컴포넌트는 모뎀(MAC 및 PHY 계층) 구현, 임의의 연관된 통신 프로세서, 라디오의 아날로그 및 RF 섹션들에 대한 신호 컨디셔닝 및 교정을 구현하는 디지털 회로들 중 임의의 것(예를 들면, 디지털 프런트 엔드), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9p에서, 예 1p 내지 예 8p 중 어느 한 예의 주제는 단일 인덕터 다중 출력 컨버터가 복수의 레귤레이터들을 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 목표 출력 전압을 복수의 컨버터 출력들의 각자의 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다.
예 1q는 라디오 통신 회로부이다. 라디오 통신 회로부는 제1 공급 전압을 제공하기 위한 제1 컨버터 출력 및 제2 공급 전압을 제공하기 위한 제2 컨버터 출력을 포함하는 SIMO 컨버터; 라디오 신호들을 송신하기 위한 전력 증폭기를 포함하고 제1 공급 전압을 수신하기 위해 제1 컨버터 출력에 갈바닉적으로(galvanically) 결합되는 라디오 송신기; 및 제2 공급 전압을 수신하기 위해 제2 컨버터 출력에 갈바닉적으로 결합되는, 라디오 신호들을 수신하기 위한 라디오 수신기를 포함할 수 있다.
예 2q는 라디오 통신 회로부이다. 라디오 통신 회로부는 제1 출력 및 제2 출력을 포함하는 단일 인덕터 다중 출력 컨버터; 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로부터 전력을 수신하기 위해 제1 출력에 직접 갈바닉적으로 결합되는, 라디오 신호들을 송신하기 위한 라디오 송신기; 및 단일 인덕터 다중 출력 컨버터로부터 전력을 수신하기 위해 제2 출력에 갈바닉적으로 결합되는, 라디오 신호들을 수신하기 위한 라디오 수신기를 포함할 수 있다.
예 3q에서, 예 2q의 주제는 라디오 송신기가 전력 증폭기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4q에서, 예 1q 또는 예 3q 중 어느 한 예의 주제는 전력 증폭기가 디지털적으로 제어되는 전력 증폭기인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5q에서, 예 1q 또는 예 3q 또는 예 4q 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터가 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 공급되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하고 스위칭 출력 전압을 제1 컨버터 출력 또는 레귤레이터에 공급하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 레귤레이터는 조절된 목표 출력 전압을 제2 컨버터 출력에 제공하도록 구성된다.
예 6q에서, 예 5q의 주제는 레귤레이터가 선형 레귤레이터를 포함하거나 선형 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7q에서, 예 5q 또는 예 6q 중 어느 한 예의 주제는 레귤레이터가 저손실 레귤레이터를 포함하거나 저손실 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 1r은 다중 레벨 전압 전력 증폭기 회로부이다. 다중 레벨 전압 전력 증폭기 회로부는 제1 공급 전압을 제공하기 위한 제1 컨버터 출력 및 제2 공급 전압을 제공하기 위한 제2 컨버터 출력을 포함하는 SIMO 컨버터; 및 제1 컨버터 출력 또는 제2 컨버터 출력에 선택적으로 갈바닉적으로 결합되는 다중 레벨 전압 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
예 2r에서, 예 1r의 주제는 SIMO 컨버터가 제3 공급 전압을 제공하기 위한 제3 컨버터 출력을 포함하고; 다중 레벨 전압 전력 증폭기가 추가로 제3 컨버터 출력에 선택적으로 갈바닉적으로 결합된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3r에서, 예 1r 또는 예 2r 중 어느 한 예의 주제는 전력 증폭기가 클래스 G 전력 증폭기인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4r에서, 예 1r 내지 예 3r 중 어느 한 예의 주제는 단일 인덕터 다중 출력 컨버터가 인덕터; 복수의 컨버터 출력들; 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들; 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및 복수의 레귤레이터들을 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고 입력 전압을 사용하여 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된다.
예 5r에서, 예 4r의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 선형 레귤레이터를 포함하거나 선형 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6r에서, 예 4r 또는 예 5r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 저손실 레귤레이터를 포함하거나 저손실 레귤레이터인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 3a에서, 예 1a 또는 예 2a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들 및 복수의 레귤레이터들이 공통 칩에 모놀리식으로 통합된다는 것과 인덕터가 공통 칩으로부터 분리되어 구현된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 4a에서, 예 1a 내지 예 3a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제2 단자와 스위칭 출력 전압 사이에 결합되는 제4 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 5a에서, 예 1a 내지 예 4a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들이 인덕터의 제2 단자와 입력 전압 사이에 결합되는 제5 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 6a에서, 예 1a 내지 예 5a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터 또는 컨버터가 스위칭 출력 전압과 기준 전위 사이에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 7a에서, 예 6a의 주제는 적어도 하나의 커패시터가 약 2 μF 내지 약 15 μF, 예를 들면, 약 1 μF 내지 약 3 μF, 예를 들면, 약 1.5 μF 내지 약 2.5 μF의 범위에 있는 용량을 갖는다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 8a에서, 예 1a 내지 예 7a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치가 트랜지스터를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 9a에서, 예 1a 내지 예 8a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 기준 전위가 접지 전위인 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 10a에서, 예 1a 내지 예 9a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 푸시-풀 레귤레이터를 포함하거나 푸시-풀 레귤레이터로서 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 11a에서, 예 1a 내지 예 10a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 입력 전압과 스위칭 출력 전압 사이에 결합되는 제6 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 12a에서, 예 11a의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 미리 정의된 제1 임계 전압과 비교하고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제1 임계 전압보다 작은 경우 제6 스위치가 닫히도록 그리고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제1 임계 전압보다 높은 경우 제6 스위치가 열리도록 제6 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 비교기 회로를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 13a에서, 예 1a 내지 예 12a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 입력 전압과 기준 전위 사이에 결합되는 제7 스위치를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 14a에서, 예 13a의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압을 미리 정의된 제2 임계 전압과 비교하고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제2 임계 전압보다 높은 경우 제7 스위치가 닫히도록 그리고 스위칭 출력 전압이 미리 정의된 제2 임계 전압보다 작은 경우 제7 스위치가 열리도록 제7 스위치를 제어하도록 구성되는 제2 비교기 회로를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 15a에서, 예 1a 내지 예 14a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 복수의 레귤레이터들 중 적어도 하나의 레귤레이터가 스위칭 출력 전압과 기준 전위 사이에 결합되는 제2 커패시터를 포함한다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 16a에서, 예 15a의 주제는 제2 커패시터가 약 2 μF 내지 약 15 μF, 예를 들면, 약 4 μF 내지 약 12 μF, 예를 들면, 약 6 μF 내지 약 10 μF의 범위에 있는 용량을 갖는다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 17a에서, 예 1a 내지 예 16a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 인덕터가 약 0.5 μH 내지 약 5 μH, 예를 들면, 약 1 μH 내지 약 3 μH, 예를 들면, 약 1.5 μH 내지 약 2.5 μH의 범위에 있는 인덕턴스를 갖는다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 18a에서, 예 1a 내지 예 17a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터 또는 컨버터가 벅 컨버터로서 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 19a에서, 예 1a 또는 예 2a 또는 예 1b 내지 예 9b 또는 예 1c 내지 예 4c 또는 예 1d 내지 예 4d 또는 예 1e 내지 예 7e 또는 예 1f 내지 예 7f 또는 예 1g 내지 예 6g 또는 예 1h 내지 예 12h 또는 예 1i 내지 예 14i 또는 예 1j 내지 예 8j 또는 예 1k 내지 예 12k 또는 예 1l 내지 예 10l 또는 예 1m 내지 예 6m 또는 예 1n 내지 예 10n 또는 예 1o 내지 예 9o 또는 예 1p 내지 예 9p 또는 예 5q 내지 예 7q 또는 예 4r 내지 예 6r 중 어느 한 예의 주제는 SIMO 컨버터 또는 컨버터가 부스트 컨버터로서 구성된다는 것을 임의로 포함할 수 있다.
예 22a는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 예 20a, 예 21a, 예 10b, 예 11b, 예 5c, 예 6c, 예 5d, 예 6d, 예 8e, 예 8f, 예 9f, 예 7g, 예 13h, 예 14h, 예 15i, 예 16i, 예 9j, 예 13k, 예 14k, 예 11l, 예 7m, 예 11n, 예 10o, 예 11o 중 어느 한 예의 방법을 구현하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
예 23은 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 포함하는 시스템이다. 단일 인덕터 다중 출력 회로부는 본 개시내용에서 설명되는 바와 같이 임의의 양상에 따라 구성될 수 있다. 이 시스템은 단일 인덕터 다중 출력 회로부의 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제1 출력 라인에 갈바닉적으로 연결되는 제1 디바이스를 더 포함할 수 있다. 제1 디바이스는 스위칭 출력 전압 또는 제1 출력 라인에 특정적인 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압에서 작동하도록 구성된다. 예로서, 제1 디바이스는 송신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신하도록 구성됨) 또는 수신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 수신하도록 구성됨) 또는 트랜시버(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신 및 수신하도록 구성됨), 프로세서(예를 들면, 기저대역 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서), 메모리 컴포넌트 등과 같은 스마트폰 컴포넌트일 수 있다. 게다가, 제1 디바이스는 웨어러블 디바이스 또는 히어러블 디바이스일 수 있다. 게다가, 제1 디바이스는 송신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신하도록 구성됨) 또는 수신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 수신하도록 구성됨) 또는 트랜시버(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신 및 수신하도록 구성됨), 프로세서(예를 들면, 기저대역 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서), 메모리 컴포넌트 등과 같은 랩톱 컴퓨터 컴포넌트 또는 태블릿 컴퓨터 컴포넌트일 수 있다. 이 시스템은 단일 인덕터 다중 출력 회로부의 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제2 출력 라인에 갈바닉적으로 연결되는 제2 디바이스를 더 포함할 수 있다. 제2 디바이스는 스위칭 출력 전압 또는 제2 출력 라인에 특정적인 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압에서 작동하도록 구성된다. 제2 디바이스는 제1 디바이스와 상이할 수 있거나, 제1 디바이스와 상이한 작동 전압 또는 전압 범위에서 작동할 수 있다. 제2 디바이스는 송신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신하도록 구성됨) 또는 수신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 수신하도록 구성됨) 또는 트랜시버(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신 및 수신하도록 구성됨), 프로세서(예를 들면, 기저대역 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서), 메모리 컴포넌트 등과 같은 스마트폰 컴포넌트일 수 있다. 게다가, 제1 디바이스는 웨어러블 디바이스 또는 히어러블 디바이스일 수 있다. 게다가, 제1 디바이스는 송신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신하도록 구성됨) 또는 수신기(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 수신하도록 구성됨) 또는 트랜시버(예를 들면, 무선 신호 또는 유선 신호를 송신 및 수신하도록 구성됨), 프로세서(예를 들면, 기저대역 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서), 메모리 컴포넌트 등과 같은 랩톱 컴퓨터 컴포넌트 또는 태블릿 컴퓨터 컴포넌트일 수 있다.
인덕터가 위에서 설명된 모든 양상들의 단일 인덕터 다중 출력 회로부 내에서 임의적인 것이라는 점에 유의해야 한다. 인덕터가 생략된 경우에, 단일 인덕터 다중 출력 회로부는 인덕터가 제공되는 경우 인덕터의 제1(예를 들면, 입력) 단자에 결합될 제1 단자와 제공되는 경우 인덕터의 제2(예를 들면, 출력) 단자에 결합될 제2 단자를 포함할 수 있다.
본 발명이 특정 양상들을 참조하여 상세하게 도시되고 설명되었지만, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이들에 형태 및 세부 사항의 다양한 변경들이 이루어질 수 있음이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 표시되며, 따라서 청구항들의 균등성(equivalency)의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경들은 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (23)

  1. 단일 인덕터 다중 출력 회로부로서,
    인덕터;
    복수의 컨버터 출력 라인들;
    상기 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들;
    상기 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 상기 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고; 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 상기 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 상기 스위칭 출력 전압을 조절하도록
    구성된 적어도 하나의 레귤레이터
    를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제1 단자와 상기 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치 및 상기 인덕터의 상기 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 상기 스위칭 출력 전압 사이에 결합되는 제4 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 상기 입력 전압 사이에 결합되는 제5 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 컨버터 출력 라인과 상기 다른 컨버터 출력 라인 사이에 결합되는 제6 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 스위칭 출력 전압을 미리 정의된 제1 임계 전압과 비교하고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 제1 임계 전압보다 작은 경우 상기 제6 스위치가 닫히도록 그리고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 제1 임계 전압보다 높은 경우 상기 제6 스위치가 열리도록 상기 제6 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 비교기 회로를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 컨버터 출력 라인과 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 또 다른 컨버터 출력 라인 사이에 결합되는 제7 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 스위칭 출력 전압을 미리 정의된 제2 임계 전압과 비교하고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 제2 임계 전압보다 높은 경우 상기 제7 스위치가 닫히도록 그리고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 제2 임계 전압보다 작은 경우 상기 제7 스위치가 열리도록 상기 제7 스위치를 제어하도록 구성되는 제2 비교기 회로를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  10. 단일 인덕터 다중 출력 회로부로서,
    복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하기 위한 인덕터 및 상기 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지; 및
    상기 스위칭 출력 전압을 수신하고 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제1 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하도록 구성된 적어도 하나의 레귤레이터
    를 포함하며, 상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 상기 스위칭 출력 전압이 상기 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제2 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 상기 스위칭 출력 전압을 조절하도록 구성된 회로를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제1 단자와 상기 입력 전압 사이에 결합되는 제1 스위치 및 상기 인덕터의 상기 제1 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제2 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 기준 전위 사이에 결합되는 제3 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 상기 스위칭 출력 전압 사이에 결합되는 제4 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 인덕터의 제2 단자와 상기 입력 전압 사이에 결합되는 제5 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 제2 컨버터 출력 라인과 상기 제1 컨버터 출력 라인 사이에 결합되는 제6 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 스위칭 출력 전압을 상기 미리 정의된 하한 임계 전압과 비교하고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 하한 임계 전압보다 작은 경우 상기 제6 스위치가 닫히도록 그리고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 하한 임계 전압보다 높은 경우 상기 제6 스위치가 열리도록 상기 제6 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 비교기 회로를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 제3 컨버터 출력 라인과 상기 제1 컨버터 출력 라인 사이에 결합되는 제7 스위치를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레귤레이터는 상기 스위칭 출력 전압을 상기 미리 정의된 상한 임계 전압과 비교하고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 상한 임계 전압보다 높은 경우 상기 제7 스위치가 닫히도록 그리고 상기 스위칭 출력 전압이 상기 미리 정의된 상한 임계 전압보다 작은 경우 상기 제7 스위치가 열리도록 상기 제7 스위치를 제어하도록 구성되는 제2 비교기 회로를 포함하는, 단일 인덕터 다중 출력 회로부.
  19. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법을 구현하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은:
    복수의 스위치들에 의해 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하는 단계;
    상기 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 상기 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 및
    연관된 제1 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고,
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제2 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 상기 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 상기 스위칭 출력 전압을 조절하기 위해
    적어도 하나의 레귤레이터를 작동시키는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  20. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 단일 인덕터 다중 출력 회로부를 작동시키는 방법을 구현하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은:
    복수의 스위치들의 스위칭 상태들에 의존하는 인가된 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 복수의 컨버터 출력 라인들 중 한 컨버터 출력 라인에 제공하도록 인덕터 및 상기 복수의 스위치들을 포함하는 스위칭 스테이지를 제어하는 단계;
    상기 스위칭 출력 전압을 수신하고;
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제1 컨버터 출력 라인에서의 출력 전압을 동적으로 설정하며;
    상기 스위칭 출력 전압이 목표 레귤레이터 출력 전압보다 큰 미리 정의된 상한 임계 전압 초과인지 여부 또는 상기 스위칭 출력 전압이 상기 목표 레귤레이터 출력 전압보다 작은 미리 정의된 하한 임계 전압 미만인지 여부 중 적어도 하나를 결정하며,
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 제2 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 상기 스위칭 출력 전압을 조절하기 위해
    적어도 하나의 레귤레이터를 작동시키는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  21. 시스템으로서,
    단일 인덕터 다중 출력 회로부 - 상기 단일 인덕터 다중 출력 회로부는:
    인덕터;
    복수의 컨버터 출력 라인들;
    상기 인덕터에 인가되는 입력 전압에 응답하여 스위칭 출력 전압을 제공하기 위한 복수의 스위치들;
    상기 스위칭 출력 전압을 제어하기 위해 상기 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 스위치 제어기; 및
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에서의 제각기 연관된 레귤레이터 특정적 미리 정의된 목표 출력 전압을 동적으로 설정하고;
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인으로부터의 전류를 사용하여 상기 목표 출력 전압으로부터 미리 정의된 범위 내에 유지되도록 상기 스위칭 출력 전압을 조절하도록
    구성된 적어도 하나의 레귤레이터를 포함함 -;
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 연관된 컨버터 출력 라인에 결합되고 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 상기 연관된 컨버터 출력 라인의 상기 목표 출력 전압에서 작동하도록 구성된 전자 컴포넌트
    를 포함하는, 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 다른 컨버터 출력 라인에 결합되고 상기 복수의 컨버터 출력 라인들 중 상기 다른 컨버터 출력 라인의 상기 목표 출력 전압에서 작동하도록 구성된 추가 전자 컴포넌트
    를 더 포함하는, 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 전자 컴포넌트는
    송신기;
    수신기;
    트랜시버;
    프로세서; 및
    메모리 컴포넌트
    로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 더 포함하는, 시스템.
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