KR20230052060A - 전원 스위치 회로 및 그 동작 방법 - Google Patents

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김정훈
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이혜진
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Abstract

전원 스위치 회로 및 그 동작 방법이 개시될 수 있다. 전원 스위치 회로는, 제1 전원 전압을 전력 증폭기의 전원 단자로 공급하는 것을 스위칭하는 제1 스위치, 전하 펌프 동작을 통해 제1 제어 전압을 생성하며 상기 제1 전원 전압과 상기 전원 단자의 제1 전압을 비교하여 상기 전하 펌프 동작을 제어하는 제어 전압 생성기, 그리고 상기 제1 제어 전압을 이용하여 상기 제1 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호를 생성하는 스위치 제어기를 포함할 수 있다.

Description

전원 스위치 회로 및 그 동작 방법{POWER SUPPLY SWITCH CIRCUIT AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 기재는 전원 스위치 회로 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
무선 통신 규격이 진화함에 따라, 2G, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 3G, 4G, 5G 등의 복수의 통신 규격이 하나의 디바이스(예를 들면, 스마트폰)에서 사용되고 있다. 복수의 통신 규격이 하나의 디바이스에 사용됨에 따라, 송신 신호를 출력하는 전력 증폭기(Power Amplifier)도 각 통신 규격마다 사용된다. 즉, 복수의 통신 규격에 맞는 신호를 출력하기 위해, 복수의 통신 규격에 대응하는 복수의 전력 증폭기가 필요할 수 있다.
전력 증폭기는 외부로부터 전원을 공급을 받아 동작하는데, 일반적으로 하나의 전력 증폭기로 전원을 공급하는 별도의 전원(Power Supply) IC(Integrated Circuit)가 사용되었다. 예를 들어, 4개의 전력 증폭기를 동작시키 위해서는 4개의 전원 IC가 사용되고 있다. 복수의 통신 규격 중에서 하나의 통신 규격이 사용될 때 다른 통신 규격이 동시에 사용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 4G 통신 규격이 사용되는 시점에는 3G 통신 규격이 사용되지 않을 수 있다. 이에 따라 사용되지 않은 통신 규격에 대응하는 전원 IC가 다른 통신 규격을 위해 효과적으로 사용될 필요가 있다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 적어도 2개의 전원 전압을 스위칭하여 전력 증폭기에 공급하는 전원 스위치 회로 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 전력 증폭기에 안정적으로 전원 전압을 공급하는 전원 스위치 회로 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
일측면에 따르면, 전원 스위치 회로가 제공될 수 있다. 상기 전원 스위치 회로는, 제1 전원 전압을 전력 증폭기의 전원 단자로 공급하는 것을 스위칭하는 제1 스위치, 전하 펌프 동작을 통해 제1 제어 전압을 생성하며, 상기 제1 전원 전압과 상기 전원 단자의 전압인 제1 전압을 비교하여 상기 전하 펌프 동작을 제어하는 제어 전압 생성기, 그리고 상기 제1 제어 전압을 이용하여, 상기 제1 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호를 생성하는 스위치 제어기를 포함할 수 있다.
상기 전원 스위치 회로는 제2 전원 전압을 상기 전원 단자로 공급하는 것을 스위칭하는 제2 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 전압 생성기는 전하 펌프 동작을 통해 제2 제어 전압을 생성하며 상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하여 상기 전하 펌프 동작을 제어할 수 있으며, 상기 스위치 제어기는 상기 제2 제어 전압을 이용하여 상기 제2 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어 전압 생성기는, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 비교기, 상기 제1 스위치의 인에이블 신호와 상기 비교기의 출력에 대응하여, 파형을 생성하는 오실레이터, 그리고 상기 제1 전원 전압과 소정의 제2 전압을 입력 받으며, 상기 파형을 통해 동작하여 상기 제1 제어 전압을 생성하는 전하 펌프를 포함할 수 있다.
상기 제어 전압 생성기는 상기 파형의 클락 회수를 카운팅하고 카운팅한 클락 횟수가 소정의 기준 회수를 만족하는 경우, 인에이블 신호를 상기 비교기로 출력하는 카운터를 더 포함할 수 있으며, 상기 비교기는 상기 카운터의 상기 인에이블 신호가 입력되는 경우, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 오실레이터는, 상기 비교기가 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내라고 판단한 경우, 상기 파형에 대한 생성을 멈출 수 있다.
상기 제어 전압 생성기는 상기 제1 스위치의 상기 인에이블 신호와 상기 비교기의 출력을 입력 받는 NAND 게이트를 더 포함할 수 있으며, 상기 오실레이터는 상기 NAND 게이트의 출력 신호에 대응하여 활성화 또는 비활성화 될 수 있다.
상기 제1 제어 전압은 상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전압의 합에 해당할 수 있다.
상기 스위치 제어기는, 상기 제1 제어 전압을 입력 받으며 상기 제1 제어 전압을 가지는 상기 스위칭 구동 신호를 생성하는 버퍼 회로를 포함할 수 있다.
상기 제1 전원 전압은 상기 전력 증폭기로 입력되는 RF(Radio Frequency) 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 제1 전원 전압과 제2 전원 전압 중 적어도 하나의 전압을 스위칭하여 전력 증폭기의 전원 단자로 공급하는 전원 스위치 회로가 동작하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은, 상기 제1 전원 전압을 스위칭하는 제1 스위치에 대한 인에이블 신호에 대응하여, 제1 파형을 생성하는 단계, 상기 제1 파형을 통해 전하 펌프 동작을 수행하여, 제1 제어 전압을 생성하는 단계, 상기 제1 전원 전압과 상기 전원 단자의 전압인 제1 전압을 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 대응하여, 상기 제1 파형에 대한 생성을 멈추는 단계, 그리고 상기 제1 제어 전압을 이용하여, 상기 제1 스위치를 제어하는 제1 스위칭 구동 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제1 파형에 대한 클락 횟수를 카운팅하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 비교하는 단계는, 상기 카운팅한 클락 횟수가 소정의 기준 횟수를 만족하는 경우, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 멈추는 단계는, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내인 경우, 상기 제1 파형에 대한 생성을 멈추는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제2 전원 전압을 스위칭하는 제2 스위치에 대한 인에이블 신호에 대응하여, 제2 파형을 생성하는 단계, 상기 제2 파형을 통해 전하 펌프 동작을 수행하여 제2 제어 전압을 생성하는 단계, 상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 단계, 상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압에 대한 비교 결과에 대응하여 상기 제2 파형에 대한 생성을 멈추는 단계, 그리고 상기 제2 제어 전압을 이용하여, 상기 제2 스위치를 제어하는 제1 스위칭 구동 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 제어 전압은 상기 제1 전원 전압보다 높으며, 상기 제2 제어 전압은 상기 제2 전원 전압보다 높을 수 있다.
상기 제1 전원 전압 및 상기 제2 전원 전압은 상기 전력 증폭기로 입력되는 RF(Radio Frequency) 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동될 수 있다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 전원 스위치 회로를 통해 전력 증폭기에 전원 전압을 선택적으로 제공함으로써, 전원 회로의 개수를 줄일 수 있다.
실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 전원 전압과 전력 증폭기의 전원 단자에 공급되는 전압에 대한 비교를 통해 스위치의 제어 전압을 생성함으로써, 전력 증폭기에 안정적으로 전원 전압을 공급할 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 송신기 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 전원 스위치 회로와 전력 증폭기간의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 전원 스위치 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 로직 테이블(logic table)을 나타내는 도면이다.
도 5는 한 실시예예 따른 제어 전압 생성기를 나타내는 도면이다.
도 6a는 한 실시예에 따른 제1 제어 전압 생성기의 내부 구성을 나타내는 도면이며, 도 6b는 한 실시예에 따른 제2 제어 전압 생성기의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6a의 제1 제어 전압 생성기에 대한 동작 타이밍 그래프를 나타낸다.
도 8은 한 실시예에 따른 스위치 회로의 내부 구성 및 스위치 제어기의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 한 실시예에 따른 로직 회로를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 로직 회로의 입출력 로직 테이블(logic table)을 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "커플링(coupling)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 또는 물리적으로 커플링"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 또는 비접촉 커플링"되어 있는 경우를 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 또는 물리적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 또는 비접촉 연결"되어 있는 경우, 또는 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, RF(Radio Frequency) 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 한 실시예에 따른 송신기 시스템(1000)을 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 송신기 시스템(1000)은 제1 및 제2 전원 회로(100a, 100b), 제1 및 제2 전원 스위치 회로(200a, 200b), 그리고 제1 내지 제4 전력 증폭기(300a ~ 300d)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 하나의 예로서 송신기 시스템(1000)이 4개의 전력 증폭기로 구성되고 이와 관련된 전원 스위치 회로가 2개인 경우를 나타냈지만 전력 증폭기 및 전원 스위치 회로의 개수는 변경될 수 있다.
제1 전원 회로(100a)는 제1 전원 전압(VCC1)을 생성하여 출력한다. 한 실시예에 따르면, 제1 전원 전압(VCC1)은 제1 전력 증폭기(300a), 제2 전력 증폭기(300b) 또는 제3 전력 증폭기(300c)의 전원 단자에 인가될 수 있다. APT 모드(Average Power Tracking mode)를 지원하기 위해, 제1 전원 전압(VCC1)의 값은 제1 전력 증폭기(300a), 제2 전력 증폭기(300b) 또는 제3 전력 증폭기(300c)로 입력되는 RF 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동될 수 있다.
제2 전원 회로(100b)는 제2 전원 전압(VCC2)을 생성하여 출력한다. 한 실시예에 따르면, 제2 전원 전압(VCC2)은 제2 전력 증폭기(300b), 제3 전력 증폭기(300c) 또는 제4 전력 증폭기(300d)의 전원 단자에 인가될 수 있다. APT 모드(Average Power Tracking mode)를 지원하기 위해, 제2 전원 전압(VCC2)의 값은 제2 전력 증폭기(300b), 제3 전력 증폭기(300c) 또는 제4 전력 증폭기(300d)로 입력되는 RF 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 전원 회로(100a, 100b)는 각각 PM IC(Power Management Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.
제1 전원 스위치 회로(200a)는 제1 전원 회로(100a)로부터 제1 전원 전압(VCC1)을 입력 받고 제2 전원 회로(100b)로부터 제2 전원 전압(VCC2)를 입력 받을 수 있다. 제1 전원 스위치 회로(200a)는 입력 받은 제1 및 제2 전원 전압(VCC1, VCC2) 중 하나의 선택하여, 제2 전력 증폭기(300b)의 전원 단자로 출력(공급)할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 증폭기(300a)가 동작하지 않는 경우, 제1 전원 스위치 회로(200a)는 제1 전원 전압(VCC1)를 선택하여, 제2 전력 증폭기(300b)의 전원 단자로 출력할 수 있다. 그리고, 제4 전력 증폭기(300d)가 동작하지 않는 경우, 제1 전원 스위치 회로(200a)는 제2 전원 전압(VCC2)를 선택하여, 제2 전력 증폭기(300b)의 전원 단자로 출력할 수 있다.
제2 전원 스위치 회로(200b)는 제1 전원 회로(100a)로부터 제1 전원 전압(VCC1)을 입력 받고 제2 전원 회로(100b)로부터 제2 전원 전압(VCC2)를 입력 받는다. 제2 전원 스위치 회로(200b)는 입력 받은 제1 및 제2 전원 전압(VCC1, VCC2) 중 하나의 선택하여, 제3 전력 증폭기(300c)의 전원 단자로 출력(공급)할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 증폭기(300a)가 동작하지 않는 경우, 제2 전원 스위치 회로(200b)는 제1 전원 전압(VCC1)를 선택하여, 제3 전력 증폭기(300c)의 전원 단자로 출력할 수 있다. 그리고, 제4 전력 증폭기(300d)가 동작하지 않는 경우, 제2 전원 스위치 회로(200b)는 제2 전원 전압(VCC2)를 선택하여, 제3 전력 증폭기(300c)의 전원 단자로 출력할 수 있다.
제1 전력 증폭기(300a)는 제1 전원 회로(100a)로부터 제1 전원 전압(VCC1)을 공급받아 동작하며, 입력되는 RF(radio frequency) 신호를 증폭하여 출력한다. 제1 전력 증폭기(300a)의 입력 RF 신호는 제1 통신 규격을 위한 RF 신호일 수 있다.
제2 전력 증폭기(300b)는 제1 전원 스위치 회로(200a)에 의해 선택된 전원 전압(즉, 제1 전원 전압(VCC1) 또는 제2 전원 전압(VCC2))을 공급받아 동작하며, 입력되는 RF 신호를 증폭하여 출력한다. 제2 전력 증폭기(300b)의 입력 RF 신호는 제2 통신 규격을 위한 RF 신호일 수 있다.
제3 전력 증폭기(300c)는 제2 전원 스위치 회로(200b)에 의해 선택된 전원 전압(즉, 제1 전원 전압(VCC1) 또는 제2 전원 전압(VCC2))을 공급받아 동작하며, 입력되는 RF 신호를 증폭하여 출력한다. 제3 전력 증폭기(300c)의 입력 RF 신호는 제3 통신 규격을 위한 RF 신호일 수 있다.
제4 전력 증폭기(300d)는 제2 전원 회로(100b)로부터 제2 전원 전압(VCC2)을 공급받아 동작하며, 입력되는 RF(radio frequency) 신호를 증폭하여 출력한다. 제4 전력 증폭기(300d)의 입력 RF 신호는 제4 통신 규격을 위한 RF 신호일 수 있다.
여기서, 제1 내지 제4 통신 규격은 서로 다른 통신 규격일 수 있으며, 2G, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 3G, 4G, 5G 중 어느 하나의 통신 규격일 수 잇다. 한편, 제1 내지 제4 통신 규격은 5G 통신 규격 중 서로 다른 대역을 규정하는 통신 규격일 수 있다.
이와 같은 실시예에 따르면, 전원 스위치 회로를 통해 전원 전압을 공유함으로써, 전원 회로의 개수를 줄일 수 있다. 일반적으로 전력 증폭기가 4개인 경우 4개의 전원 회로가 사용되나, 도 1에서는 전원 스위치 회로를 이용함으로써 전원 회로의 개수를 2개로 줄일 수 있다. 이하에서는 제1 및 제2 전원 스위치 회로(200a, 200b)와 같은 전원 스위치 회로의 구체적인 구성 및 동작 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 한 실시예에 따른 전원 스위치 회로(200)와 전력 증폭기(300)간의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
전원 스위치 회로(200)는 제1 전원 전압(VCC1)과 제2 전원 전압(VCC2)을 입력 받으며, 입력 받은 제1 및 제2 전원 전압(VCC1, VCC2) 중 하나의 전원 전압을 선택하여 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC)로 출력한다. 여기서, 전원 스위치 회로(200)는 도 1의 제1 전원 스위치 회로(200a) 또는 제2 전원 스위치 회로(200b)일 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 전원 스위치 회로(200)가 두 개의 전원 전압을 입력 받는 것으로 나타나 있지만 적어도 2개의 전원 전압을 입력 받을 수 있다. 이때, 전원 스위치 회로(200)는 적어도 2개의 전원 전압 중 하나의 전원 전압을 선택할 수 있다.
전력 증폭기(300)는 입력 단자(RFin), 출력 단자(RFout), 그리고 전원 단자(power supply terminal)(T_VCC)를 포함한다. 입력 단자(RFin)에서 RF 신호가 입력되며, 출력 단자(Rout)에서 증폭된 신호가 출력된다. 전원 단자(T_VCC)에는 전원 전압(VCC1 또는 VCC2)이 인가되며, 전력 증폭기(300)는 인가되는 전원 전압(VCC1 또는 VCC2)에 의해 동작된다. 전력 증폭기(300)는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 전력 증폭기(300)가 BJT(Bipolar Junction Transistor)로 구현되는 경우, 입력 단자(RFin)는 베이스일 수 있고 전원 단자(T_VCC)는 컬렉터 또는 에미터일 수 있다. 한편, 전력 증폭기(300)가 FET(Field Effect Transistor)로 구현되고는 경우, 입력 단자(RFin)는 게이트일 수 있고 전원 단자(T_VCC)는 드레인 또는 소스일 수 있다.
한편, 도 2의 전원 스위치 회로(200)와 전력 증폭기(300)가 결합되어 하나의 전력 증폭기 모듈로 구현될 수 있다.
도 3은 한 실시예에 따른 전원 스위치 회로(200)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 전원 스위치 회로(200)는 스위치 회로(210), 스위치 제어기(220), 그리고 제어 전압 생성기(230)를 포함할 수 있다.
스위치 회로(210)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1)는 제1 전원 전압(VCC1)을 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC)로 공급하는 것을 스위칭할 수 있고, 제2 스위치(SW2)는 제2 전원 전압(VCC2)을 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC)로 공급하는 것을 스위칭할 수 있다. 제1 스위치(SW1)는 제1 전원 회로(100a)와 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC) 사이에 연결될 수 있으며, 제2 스위치(SW2)는 제2 전원 회로(100b)와 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC) 사이에 연결될 수 있다. 한편, 도 3에서, 전원 단자(T_VCC)의 전압을 VT로 나타냈으며, 이하에서는 전원 단자(T_VCC)의 전압을 '전원 단자 전압(VT)'이라 한다.
스위치 제어기(220)는 외부로부터 비트 신호(디지털 신호)를 입력 받으며 입력 비트 신호에 대응하여 스위치 회로(210)를 스위칭하는 스위칭 구동 신호(VSW)를 생성할 수 있다. 생성된 스위칭 구동 신호(VSW)는 스위치 회로(210)로 출력된다. 여기서, 하나의 예로서, 외부에서 입력되는 비트 신호는 2bit일 수 있다. 스위칭 구동 신호(VSW)는 제1 스위치(SW1)를 제어하는 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)와 제2 스위치(SW2)를 제어하는 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)를 포함할 수 있다. 스위치 제어기(220)는 제어 전압 생성기(230)로부터 제1 제어 전압(VC1)을 입력 받으며 제1 제어 전압(VC1)을 이용하여 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)를 생성할 수 있다. 그리고 스위치 제어기(220)는 제어 전압 생성기(230)로부터 제2 제어 전압(VC2)을 입력 받으며 제2 제어 전압(VC2)을 이용하여 제2 스위칭 구동 신호(VSW1)를 생성할 수 있다.
제1 스위칭 구동 신호(VSW1)가 온(ON) 구동 신호이며 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)가 오프(OFF) 구동 신호인 경우, 제1 스위치(SW1)는 턴온되며 제2 스위치(SW2)는 턴오프된다. 이에 따라, 제1 전원 전압(VCC1)이 제1 스위치(SW1)를 통해 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC)로 인가된다.
제1 스위칭 구동 신호(VSW1)가 오프(OFF) 구동 신호이며 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)가 온(ON) 구동 신호인 경우, 제1 스위치(SW1)는 턴오프되며 제2 스위치(SW2)는 턴온된다. 이에 따라, 제2 전원 전압(VCC2)이 제2 스위치(SW2)를 통해 전력 증폭기(300)의 전원 단자(T_VCC)로 인가된다.
도 4는 한 실시예에 따른 로직 테이블(logic table)을 나타내는 도면이다.
도 4에서, bit1 및 bit2는 스위치 제어기(220)로 입력되는 외부 비트 신호이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 외부 비트 신호가 00인 경우 및 11인 경우, 제1 및 제2 스위칭 구동 신호(VSW1, VSW2) 모두 오프(OFF) 구동 신호일 수 있으며, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)가 모두 오프 상태일 수 있다. 스위치 제어기(220)는 도 4와 같은 로직 테이블을 가지는 로직 회로를 포함할 수 있는데 이는 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제어 전압 생성기(230)은 제1 전원 회로(100a)로부터 제1 전원 전압(VCC1)을 입력 받으며 제2 전원 회로(100b)로부터 제2 전원 전압(VCC2)을 입력 받는다. 그리고 제어 전압 생성기(230)는 제1 초과 전압(ΔV1), 제2 초과 전압(ΔV2), 그리고 전원 단자 전압(VT)도 입력 받는다. 제어 전압 생성기(230)는 제1 전원 전압(VCC1), 제1 초과 전압(ΔV1), 그리고 전원 단자 전압(VT)을 이용하여, 제1 제어 전압(VC1)을 생성한다. 제어 전압 생성기(230)는 제2 전원 전압(VCC2), 제2 초과 전압(ΔV2), 그리고 전원 단자 전압(VT)을 이용하여 제2 제어 전압(VC2)을 생성한다. 제어 전압 생성기(230)에서 생성된 제1 및 제2 제어 전압(VC1, VC2)은 스위치 제어기(220)로 입력된다. 제1 제어 전압(VC1)은 제1 스위치(SW1)를 스위칭하기 위한 제어 전압(예를 들면 게이트 전압)일 수 있으며, 제2 제어 전압(VC2)는 제2 스위치(SW2)를 스위칭하기 위한 제어 전압(예를 들면 게이트 전압)일 수 있다.
도 5는 한 실시예예 따른 제어 전압 생성기(230)를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제어 전압 생성기(230)는 제1 제어 전압 생성기(230a)와 제2 제어 전압 생성기(230b)를 포함할 수 있다.
제1 제어 전압 생성기(230a)는 제1 전원 전압(VCC1), 제1 초과 전압(ΔV1), 그리고 전원 단자 전압(VT)을 입력 받으며, 이들을 이용하여 제1 제어 전압(VC1)을 생성한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제1 제어 전압 생성기(230a)은 제1 스위치(SW1)의 인에이블(Enable) 신호가 입력되는 경우 내부의 전하 펌프(charge pump)를 동작시킴으로써, 제1 제어 전압(VC1)을 생성한다. 그리고 제1 제어 전압 생성기(230a)는 내부의 카운터(counter)에 설정된 시간 동안 전하 펌프를 동작시킴으로써, 전류 소모를 줄일 수 있다. 여기서, 제1 제어 전압(VC1)은 제1 전원 전압(VCC1)과 제1 초과 전압(ΔV1)의 합(VCC1+ΔV1)일 수 있다. 제1 초과 전압(ΔV1)은 임의로 설정되는 전압이며, 하나의 예로서 3V일 수 있다. 제1 초과 전압(ΔV1)은 LDO(Low Dropout)와 같은 레귤레이터(regulator)로 통해 구현될 수 있다.
제2 제어 전압 생성기(230b)는 제2 전원 전압(VCC2), 제2 초과 전압(ΔV2), 그리고 전원 단자 전압(VT)을 입력 받으며, 이들을 이용하여 제2 제어 전압(VC2)을 생성한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제2 제어 전압 생성기(230b)은 제2 스위치(SW2)의 인에이블(Enable) 신호가 입력되는 경우 내부의 전하 펌프(charge pump)를 동작시킴으로써, 제2 제어 전압(VC2)을 생성한다. 그리고 제2 제어 전압 생성기(230b)는 내부의 카운터(counter)에 설정된 시간 동안 전하 펌프를 동작시킴으로써, 전류 소모를 줄일 수 있다. 여기서, 제2 제어 전압(VC2)은 제2 전원 전압(VCC2)과 제2 초과 전압(ΔV2)의 합(VCC2+ΔV2)일 수 있다. 제2 초과 전압(ΔV2)은 임의로 설정되는 전압이며, 하나의 예로서 3V일 수 있다. 제2 초과 전압(ΔV2)도 LDO(Low Dropout)와 같은 레귤레이터(regulator)로 통해 구현될 수 있다. 제2 초과 전압(ΔV2)은 제1 초과 전압(ΔV1)과 동일한 전압일 수 있다.
도 6a는 한 실시예에 따른 제1 제어 전압 생성기(230a)의 내부 구성을 나타내는 도면이며, 도 6b는 한 실시예에 따른 제2 제어 전압 생성기(230b)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 6a에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 제1 제어 전압 생성기(230a)는 오실레이터(231a), 전하 펌프(232a), 카운터(233a), 그리고 비교기(234a)를 포함할 수 있다.
오실레이터(231a)는 제1 스위치의 인에이블 신호(SW1_Enable)가 입력될 시에 활성화되며, 구형파를 생성할 수 있다. 오실레이터(231a)에서 생성되는 구형파는 클락(Clock) 신호일 수 있다. 즉, 제1 스위치(SW1)의 턴온 신호가 입력되는 경우, 오실레이터(231a)는 활성화되어 구형파를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 스위치의 인에이블 신호(SW1_Enable)는 제1 스위치(SW1)의 제어를 위한 비트 신호인 bit 1일 수 있다. 도 6a에서, 오실레이터(231a)의 출력 신호를 'OSC_OUT'으로 표시하였다. 한편, 아래에서 설명하는 바와 같이, 오실레이터(231a)는 비교기(234a)의 출력에 대응하여 비활성화 되고 구형파 생성을 멈출 수 있다.
전하 펌프(232a)는 오실레이터(231a)의 출력 신호(OSC_OUT)을 입력 받으며 제1 전원 전압(VCC1) 및 제1 초과 전압(ΔV1)을 입력 받는다. 오실레이터(231a)로부터 구형파가 입력되는 경우, 전하 펌프(232a)는 동작을 수행한다. 이에 따라, 전하 펌프(232a)는 제1 전원 전압(VCC1)과 제1 초과 전압(ΔV1)의 합에 해당하는 전압(VCC1+ΔV1)을 제1 제어 전압(VC1)으로서 출력한다. 여기서, 전하 펌프(232a)는 전원 단자 전압(VT)이 제1 전원 전압(VCC1)와 유사한 전압이 될 때까지 전하 펌핑 동작을 계속 수행한다. 전하 펌프(233a)가 제1 전원 전압(VCC1), 그리고 제1 초과 전압(ΔV1), 그리고 오실레이터(231a)로부터 입력되는 구형파를 이용하여 제1 제어 전압(VC1)을 생성하는 구체적인 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
여기서, 제1 제어 전압(VC1)과 제1 전원 전압(VCC1)의 관계는 아래의 수학식 1을 만족할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 전압(VC1)은 제1 전원 전압(VCC1)보다 제1 초과 전압(ΔV1)만큼 높은 전압으로 설정될 수 있다. 제1 제어 전압(VC1)은 제1 스위치(SW1)를 스위칭하는데 사용되는 전압이므로, 제1 스위치(SW1)가 충분히 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(SW1)가 n타입 트랜지스터로 구현되는 경우, 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)의 전압이 제1 전원 전압(VCC1)보다 높게 설정되어야, 제1 스위치(SW1)가 충분히 턴온 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 제1 제어 전압 생성부(230a)는 제1 전원 전압(VCC1)보다 높은 제1 제어 전압(VC1)을 생성하여, 스위치 제어기(220)로 출력한다.
카운터(counter)(233a)는 오실레이터(231a)의 출력 신호(OSC_OUT)를 입력 받아 카운팅을 수행한다. 즉, 오실레이터(231a)가 구형파를 출력하는 경우, 카운터(233a)는 구형파의 클락에 대한 횟수를 카운팅한다. 카운터(233a)의 내부에는 소정의 기준 횟수가 설정되어 있다. 카운터(233a)는 카운팅한 클락의 횟수가 소정의 기준 횟수가 되는 경우, 인에이블(Enable) 신호를 출력한다. 그리고 카운터(233a)는 카운팅한 클락이 소정의 기준 횟수가 되기 전까지는 디스에이블(Disable) 신호를 출력한다. 여기서, 소정의 기준 횟수는 설계자에게 의해 미리 설정되는 횟수로서, 차지 펌프(233a)가 충분히 제1 제어 전압을 생성할 수 있는 펌핑 횟수에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 설계자는 차지 펌프(233a)의 10회 펌핑 동작만으로 제1 제어 전압(VC1)이 충분히 승압된다는 것을 알고 있다면, 상기 소정의 횟수는 10회로 설정될 수 있다.
비교기(234a)는 카운터(233a)의 출력 신호를 입력 받아 동작을 수행한다. 카운터(233a)로부터 인에이블(Enable)가 입력되는 경우, 비교기(234a)는 활성화되어 비교 동작을 수행한다. 그리고 카운터(233a)로부터 디스에이블(Disable)가 입력되는 경우, 비교기(234a)는 비활성화되어 비교 동작을 수행하지 않는다. 비교기(234a)에는 비교 대상이 되는 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)이 입력되며, 비교기(234a)는 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)이 서로 유사한지 여부를 판단한다. 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)간의 차가 소정의 범위 내인 경우, 비교기(234a)는 서로 유사한 것으로 판단할 수 있다. 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)이 서로 유사한 경우, 비교기(234a)는 하이(High) 신호를 출력한다. 그리고 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)이 서로 유사하지 않은 경우, 비교기(234a)는 로우(Low) 신호를 출력한다. 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)가 서로 유사하는 것은 제1 전원 전압(VCC1)이 전원 단자(T_VCC)로 정상적으로 공급되었다는 것을 의미한다. 비교기(234a)가 두 전압(VCC1, VT)이 유사한지 여부를 판단하는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
한 실시예에 따른 제1 제어 전압 생성기(230a)는 NAND 게이트(235a)를 더 포함할 수 있다. NAND 게이트(235a)는 제1 스위치의 인에이블 신호(SW1_Enable)와 비교기(234a)의 출력 신호를 입력 받는다. NAND 게이트(235a)의 출력 신호는 오실레이터(231a)로 입력되며, 오실레이터(231a)는 NAND 게이트(235a)의 출력 신호에 대응하여 활성화된다. NAND 게이트(235a)의 출력 신호가 하이(High) 신호인 경우, 오실레이터(231a)는 활성화된다. NAND 게이트(235a)의 출력 신호가 로우(Low) 신호인 경우, 오실레이터(231a)는 비활성화된다. NAND 게이트(235a)는 두 입력 신호(제1 스위치의 인에이블 신호(SW1_Enable), 비교기(234a)의 출력 신호)가 모두 하이 신호인 경우에만 로우(Low) 신호를 출력한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 비교기(234a)는 두 전압(VCC1, VT)이 유사한 경우 하이(High) 신호를 출력한다. 이에 따라, 두 전압(VCC1, VT)이 서로 유사한 경우 NAND 게이트(235a)는 로우(Low) 신호를 출력하고, 오실레이터(231a)는 비활성화 되어 구형파 생성을 멈춘다. 오실레이터(231a)가 구형파 생성을 멈추는 경우, 전하 펌프(232a)는 펌핑 동작을 멈춘다.
도 7은 도 6a의 제1 제어 전압 생성기(230a)에 대한 동작 타이밍 그래프를 나타낸다.
t1 시점에, 제1 스위치의 인에이블 신호(SW1_Enable)가 로우(Low) 신호에서 하이(High) 신호로 변경된다. 이에 따라, 오실레이터(231a)는 활성화되고 구형파를 생성한다. 오실레이터(231a)에서 생성된 구형파(예를 들면, 클락 신호)는 전하 펌프(232a)와 카운터(233a)로 입력된다. 이때, 전하 펌프(232a)는 펌핑 동작을 수행하고 카운터(233a)는 카운팅 동작을 수행한다. 전하 펌프(233a)는 펌핑 동작을 통해 상승하는 제1 제어 전압(VC1)을 생성하며, 카운터(233a)는 오실레이터(231a)의 구형파에 대한 횟수를 카운팅한다.
t2 시점에, 카운터(233a)는 인에이블(Enable) 신호를 출력한다. 즉, 카운터(233a)는 카운팅한 클락의 횟수가 소정의 기준 횟수가 되는 경우 인에이블(Enable) 신호를 출력한다. 이때, 카운터(233a)의 인에이블(Enable) 신호가 비교기(234a)로 입력되므로, 비교기(234a)는 활성화되어 비교 동작을 수행한다. 한편, t1 시점부터 t2 시점 사이에서, 전원 단자 전압(VT)은 점진적으로 상승하여 제1 전원 전압(VCC1) 근처에 도달한다. t2 시점에, 비교기(234a)는 제1 전원 전압(VCC1)과 전원 단자 전압(VT)이 서로 유사한지 여부를 판단하고, 유사한 경우 하이 신호(High)를 출력한다. 비교기(234a)의 하이 신호에 의해 NAND 게이트(235a)는 로우 신호를 출력하며, 오실레이터(231a)는 비활성화된다. 이에 따라, t2 시점에 오실레이터(231a)는 구형파 생성을 멈춘다.
그리고 전하 펌프(232a)는 t1 시점부터 펌핑 동작을 계속 수행하고 t2 시점에서 펌핑 동작을 멈춘다. 전하 펌프(232a)는 t2 시점 이전에 충분한 펌핑 동작을 수행하였으므로, 제1 제어 전압(VC1)은 제1 전원 전압(VCC1)과 제1 초과 전압(ΔV1)의 합에 해당하는 전압(VCC1+ΔV1)이 될 수 있다. 제1 제어 전압(VC1)은 제1 스위치(SW1)를 턴온하는 제어 전압으로 사용되므로, 제1 스위치(SW1)는 충분히 턴온될 수 있다. 이에 따라, 전원 단자(T_VCC)에 제1 전원 전압(VCC1)과 거의 유사한 전압이 인가될 수 있다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 제2 제어 전압 생성기(230b)는 오실레이터(231b), 전하 펌프(232b), 카운터(233b), 비교기(234b), NAND 게이트(235b)를 포함할 수 있다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 제2 제어 전압 생성기(230b)의 내부 구성은 제1 제어 전압 생성기(230a)와 다음의 부분을 제외하고 실질적으로 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다. 오실레이터(231a)는 제2 스위치의 인에이블 신호(SW2_Enable)가 입력될 시에 구형파를 생성한다. 전하 펌프(232b)는 제2 전원 전압(VCC2) 및 제2 초과 전압(ΔV2)을 입력 받아, 제2 전원 전압(VCC2)과 제2 초과 전압(ΔV2)의 합에 해당하는 전압(VCC2+ΔV2)을 제2 제어 전압(VC2)으로서 출력한다. 비교기(234b)에는 제2 전원 전압(VCC2)과 전원 단자 전압(VT)가 입력되며, 비교기(234b)는 제2 전원 전압(VCC2)과 전원 단자 전압(VT)이 서로 유사한지 여부를 판단한다. 그리고, NAND 게이트(235b)에는 제2 스위치의 인에이블 신호(SW2_Enable)가 입력된다.
한편, 제2 제어 전압(VC2)과 제2 전원 전압(VCC2)의 관계는 아래의 수학식 2를 만족할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에 나타낸 바와 같이, 제2 제어 전압(VC2)은 제2 전원 전압(VCC2)보다 제2 초과 전압(ΔV2)만큼 높은 전압으로 설정될 수 있다. 제2 제어 전압(VC2)은 제2 스위치(SW2)를 스위칭하는데 사용되는 전압이므로, 제2 스위치(SW2)가 충분히 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(SW2)가 n타입 트랜지스터로 구현되는 경우, 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)의 전압이 제2 전원 전압(VCC2)보다 높게 설정되어야, 제2 스위치(SW2)가 충분히 턴온 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 제2 제어 전압 생성부(230b)는 제2 전원 전압(VCC2)보다 높은 제2 제어 전압(VC2)을 생성하여, 스위치 제어기(220)로 출력한다.
도 8은 한 실시예에 따른 스위치 회로(210)의 내부 구성 및 스위치 제어기(220)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 스위치 제어기(220)는 로직 회로(221) 및 버퍼 회로(222)를 포함할 수 있다.
로직 회로(221)는 외부의 비트 신호(bit1, bit2)을 입력 받으며, 비트 신호(bit1, bit2)에 대응하여 로직 신호(VLOG1, VLOG2)를 생성하여 출력한다. 제1 비트 신호(bit1)와 제1 로직 신호(VLOG1)는 제1 스위치(SW1)를 제어하는데 사용되며, 제2 비트 신호(bit2)와 제2 로직 신호(VLOG2)는 제2 스위치(SW2)를 제어하는데 사용된다.
도 9는 한 실시예에 따른 로직 회로(221)를 나타내는 도면이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 로직 회로(221)는 제1 NAND 게이트(910), 제2 NAND 게이트(920), 그리고 제3 NAND 게이트(930)를 포함할 수 있다.
제1 NAND 게이트(910)는 제1 비트 신호(bit1)와 제2 비트 신호(bit2)를 입력 받는다. 제2 NAND 게이트(920)는 제1 비트 신호(bit1)와 제1 NAND 게이트(910)의 출력을 입력 받으며, 제1 로직 신호(VLOG1)를 출력한다. 그리고, 제3 NAND 게이트(930)는 제2 비트 신호(bit2)와 제1 NAND 게이트(910)의 출력을 입력 받으며, 제2 로직 신호(VLOG2)를 출력한다.
도 10은 도 9의 로직 회로(221)의 입출력 로직 테이블(logic table)을 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 로직 회로(221)는 두 비트 신호에 대응하여 4개의 상태(state)를 생성하여 출력할 수 있다. 제1 로직 신호(VLOG1)가 1인 경우는 하이(High) 레벨을 의미하는데, 이때는 제1 스위치(SW1)가 턴오프될 수 있다. 그리고 제1 로직 신호(VLOG1)이 0인 경우는 로우(Low) 레벨을 의미하는데, 이때는 제1 스위치(SW1)가 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 로직 신호(VLOG1, VLOG2)의 하이(High) 레벨에서 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 턴오프되고, 제1 및 제2 로직 신호(VLOG1, VLOG2)의 로우(Low) 레벨에서 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 턴온된다. 즉, 비트 신호 01에서 제1 로직 신호(VLOG1)가 로우(Low) 레벨이 되므로, 제1 스위치(SW1)가 턴온된다. 그리고 비트 신호 10에서 제2 로직 신호(VLOG2)가 로우(Low) 레벨이 되므로, 제2 스위치(SW2)이 턴온된다. 나머지의 경우에는 제1 및 제2 로직 신호(VLOG1, VLOG2)가 하이(High) 레벨이 되므로, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)가 모두 턴오프된다.
버퍼 회로(222)는 로직 회로(221)로부터 제1 및 제2 로직 신호(VLOG1, VLOG2)를 입력 받으며, 스위칭 구동 신호(VSW1, VSW2)를 생성하여 출력할 수 있다. 버퍼 회로(222)는 제1 로직 신호(VLOG1)를 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)로 변환하며 제2 로직 신호(VLOG2)를 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)로 변환한다. 제1 로직 신호(VLOG1)와 제2 로직 신호(VLOG2)는 로직 신호이므로 전류 레벨이 낮다. 이에 따라 버퍼 회로(222)는 제1 로직 신호(VLOG1)와 제2 로직 신호(VLOG2)를 각각 전류 레벨이 높은 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)와 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)로 변환한다. 한편, 버퍼 회로(222)는 전류 레벨 뿐만 아니라 전압 레벨을 높이기 위해 버퍼 뿐만 아니라 레벨 쉬프터 회로(Level Shifter Circuit)를 더 포함할 수 있다. 한 실시예에 따른 버퍼 회로(222)는 제어 전압 생성기(230)로부터 제1 제어 전압(VC1)을 입력 받으며, 제1 제어 전압(VC1)을 이용하여 높은 전압 레벨을 가지는 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)를 생성한다. 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)가 높은 전압 레벨을 가지는 경우, 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)는 제1 제어 전압(VC1)일 수 있다. 그리고 버퍼 회로(222)는 제어 전압 생성기(230)로부터 제2 제어 전압(VC2)을 입력 받으며, 제2 제어 전압(VC2)을 이용하여 높은 전압 레벨을 가지는 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)를 생성한다. 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)가 높은 전압 레벨을 가지는 경우, 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)는 제2 제어 전압(VC2)일 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 구동 신호(VSW1, VSW2)가 낮은 전압 레벨을 가지는 경우에는, 제1 및 제2 구동 신호(VSW1, VSW2)는 접지 전압(0V)이나 음(-)의 전압일 수 있다. 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)가 n타입 트랜지스터로 구현되는 경우, 버퍼 회로(222)는 온(ON) 구동 신호로서, 제1 및 제2 제어 전압(VC1, VC2)을 각각 가지는 제1 및 제2 스위칭 구동 신호(VSW1, VSW2)를 출력할 수 있다. 버퍼 회로(222)가 제1 및 제2 제어 전압(VC1, VC2)을 이용하여 제1 및 제2 스위칭 구동 신호(VSW1, VSW2)를 생성 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 스위치 회로(210)에서, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 트랜지스터(211, 212)로 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 트랜지스터(211)는 n타입 FET(Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다.
트랜지스터(211)의 제1 단자(예를 들면, 드레인 단자)는 제1 전원 회로(100a)에 연결되어 제1 전원 전압(VCC1)을 입력(공급) 받으며, 트랜지스터(211)의 제2 단자(예를 들면, 소스 단자)는 전원 단자(T_VCC)에 연결된다. 트랜지스터(211)의 제어단자(예를 들면, 게이트 단자)는 버퍼 회로(222)로부터 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)를 입력 받는다. 트랜지스터(212)의 제1 단자는 제2 전원 회로(100b)에 연결되어 제2 전원 전압(VCC2)을 입력(공급) 받으며, 트랜지스터(212)의 제2 단자는 전원 단자(T_VCC)에 연결된다. 트랜지스터(212)의 제어단자는 버퍼 회로(222)로부터 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)를 입력 받는다.
트랜지스터(211)가 n타입 트랜지스터인 경우, 트랜지스터(211)의 턴온을 위해, 버퍼 회로(220)는 제1 스위칭 구동 신호(VSW1)로서 제1 제어 전압(VC1)을 출력할 수 있다. 그리고 트랜지스터(212)가 n타입 트랜지스터인 경우, 트랜지스터(212)의 턴온을 위해, 버퍼 회로(220)는 제2 스위칭 구동 신호(VSW2)로서 제2 제어 전압(VC2)을 출력할 수 있다. 이를 통해 n타입 트랜지스터(211, 212)가 충분히 온(ON)될 수 있다. n타입 트랜지스터(211, 212)의 제어 전압이 제1 단자의 전압(예를 들면, 드레인 전압) 또는 제2 단자의 전압(예를 들면, 소스 전압)보다 낮은 경우, n타입 트랜지스터(211, 212)가 턴오프 영역에서 동작하여 온(ON) 저항이 크질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 제어 전압 생성기(230)는 제1 및 제2 전원 전압(VCC1, VCC2)보다 각각 높은 제1 및 제2 제어 전압(VC1, VC2)을 생성한다. 버퍼 회로(222)는 제1 및 제2 제어 전압(VC1, VC2)을 각각 n타입 트랜지스터(211, 212)의 제어 전압으로써 생성한다. 즉, 제1 제어 전압(VC1)은 n타입 트랜지스터(211)의 온(ON) 제어 전압일 수 있으며, 제2 제어 전압(VC2)은 n타입 트랜지스터(212)의 온(ON) 제어 전압일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1000: 송신기 시스템
100a: 제1 전원 회로
100b: 제2 전원 회로
200: 전원 스위치 회로
300: 전력 증폭기
210: 스위치 회로
220: 스위치 제어기
230: 제어 전압 생성기
221: 로직 회로
222: 버퍼 회로

Claims (15)

  1. 제1 전원 전압을 전력 증폭기의 전원 단자로 공급하는 것을 스위칭하는 제1 스위치,
    전하 펌프 동작을 통해 제1 제어 전압을 생성하며, 상기 제1 전원 전압과 상기 전원 단자의 전압인 제1 전압을 비교하여 상기 전하 펌프 동작을 제어하는 제어 전압 생성기, 그리고
    상기 제1 제어 전압을 이용하여, 상기 제1 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호를 생성하는 스위치 제어기를 포함하는 전원 스위치 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 전원 전압을 상기 전원 단자로 공급하는 것을 스위칭하는 제2 스위치를 더 포함하며,
    상기 제어 전압 생성기는 전하 펌프 동작을 통해 제2 제어 전압을 생성하며, 상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하여 상기 전하 펌프 동작을 제어하며,
    상기 스위치 제어기는 상기 제2 제어 전압을 이용하여 상기 제2 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호를 생성하는 전원 스위치 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 전압 생성기는,
    상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 비교기,
    상기 제1 스위치의 인에이블 신호와 상기 비교기의 출력에 대응하여, 파형을 생성하는 오실레이터, 그리고
    상기 제1 전원 전압과 소정의 제2 전압을 입력 받으며, 상기 파형을 통해 동작하여 상기 제1 제어 전압을 생성하는 전하 펌프를 포함하는 전원 스위치 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 전압 생성기는, 상기 파형의 클락 회수를 카운팅하고 카운팅한 클락 횟수가 소정의 기준 회수를 만족하는 경우, 인에이블 신호를 상기 비교기로 출력하는 카운터를 더 포함하며,
    상기 비교기는, 상기 카운터의 상기 인에이블 신호가 입력되는 경우, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내인지 여부를 판단하는 전원 스위치 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오실레이터는, 상기 비교기가 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내라고 판단한 경우, 상기 파형에 대한 생성을 멈추는 전원 스위치 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 전압 생성기는, 상기 제1 스위치의 상기 인에이블 신호와 상기 비교기의 출력을 입력 받는 NAND 게이트를 더 포함하며,
    상기 오실레이터는 상기 NAND 게이트의 출력 신호에 대응하여 활성화 또는 비활성화 되는 전원 스위치 회로.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 제어 전압은 상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전압의 합에 해당하는 전원 스위치 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어기는, 상기 제1 제어 전압을 입력 받으며 상기 제1 제어 전압을 가지는 상기 스위칭 구동 신호를 생성하는 버퍼 회로를 포함하는 전원 스위치 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전원 전압은 상기 전력 증폭기로 입력되는 RF(Radio Frequency) 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동되는 전원 스위치 회로.
  10. 제1 전원 전압과 제2 전원 전압 중 적어도 하나의 전압을 스위칭하여 전력 증폭기의 전원 단자로 공급하는 전원 스위치 회로가 동작하는 방법으로서,
    상기 제1 전원 전압을 스위칭하는 제1 스위치에 대한 인에이블 신호에 대응하여, 제1 파형을 생성하는 단계,
    상기 제1 파형을 통해 전하 펌프 동작을 수행하여, 제1 제어 전압을 생성하는 단계,
    상기 제1 전원 전압과 상기 전원 단자의 전압인 제1 전압을 비교하는 단계,
    상기 비교 결과에 대응하여, 상기 제1 파형에 대한 생성을 멈추는 단계, 그리고
    상기 제1 제어 전압을 이용하여, 상기 제1 스위치를 제어하는 제1 스위칭 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 파형에 대한 클락 횟수를 카운팅하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비교하는 단계는, 상기 카운팅한 클락 횟수가 소정의 기준 횟수를 만족하는 경우, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 멈추는 단계는, 상기 제1 전원 전압과 상기 제1 전압의 차가 소정의 범위 내인 경우, 상기 제1 파형에 대한 생성을 멈추는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전원 전압을 스위칭하는 제2 스위치에 대한 인에이블 신호에 대응하여, 제2 파형을 생성하는 단계,
    상기 제2 파형을 통해 전하 펌프 동작을 수행하여, 제2 제어 전압을 생성하는 단계,
    상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압을 비교하는 단계,
    상기 제2 전원 전압과 상기 제1 전압에 대한 비교 결과에 대응하여, 상기 제2 파형에 대한 생성을 멈추는 단계, 그리고
    상기 제2 제어 전압을 이용하여, 상기 제2 스위치를 제어하는 제1 스위칭 구동 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 제어 전압은 상기 제1 전원 전압보다 높으며, 상기 제2 제어 전압은 상기 제2 전원 전압보다 높은 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전원 전압 및 상기 제2 전원 전압은 상기 전력 증폭기로 입력되는 RF(Radio Frequency) 신호의 포락선(envelope)에 따라 변동되는 방법.
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