KR20230127832A - A power management integrated circuit - Google Patents
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Abstract
전력관리집적회로가 제공된다. 본 발명의 전력관리 집적회로는, IP(Intellectural Property)에 제1 출력신호를 제공하는 제1 레귤레이터, 상기 IP 모듈에 제2 출력신호를 제공하는 제2 레귤레이터, 상기 IP 모듈에 제3 출력신호를 제공하는 제3 레귤레이터, 상기 제1 내지 제3 출력 신호를 트래킹하고, 어느 하나의 출력 신호를 선택 신호로 출력하는 전력 트래커, 상기 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 복수의 레귤레이터에 제공하는 서브 레귤레이터를 포함한다.A power management integrated circuit is provided. A power management integrated circuit of the present invention includes a first regulator providing a first output signal to an intellectual property (IP), a second regulator providing a second output signal to the IP module, and a third output signal to the IP module. A third regulator that tracks the first to third output signals and outputs one of the output signals as a selection signal, generates a reference voltage by adding an offset voltage to the selection signal, and generates a reference voltage and a sub-regulator generating an input voltage corresponding to and supplying the generated input voltage to the plurality of regulators.
Description
본 발명은 전력관리집적회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power management integrated circuit.
전자 장치는 전력 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit, 이하 "PMIC"라 한다)를 포함할 수 있다. PMIC는 전자 장치를 이루는 구성 요소들 각각에 전력을 공급하여 전자 장치가 동작하도록 할 수 있다. PMIC는 프로세서가 동작하기 위해 필요한 전력을 공급할 수 있다. 프로세서는 지정된 기능을 수행하기 위한 복수의 블록들을 가질 수 있다. PMIC는 전자 장치의 프로세서를 이루는 복수의 블록들 각각에 전력을 공급할 수 있다. PMIC는 프로세서와 인터페이스를 통해 전기적으로 연결되어 복수의 블록들에 지정된 전압을 갖는 복수의 클럭 신호들을 공급할 수 있다. 복수의 블록들 각각에 공급되는 복수의 클럭 신호들 각각은 지정된 범위를 가질 수 있다.The electronic device may include a power management integrated circuit (hereinafter referred to as "PMIC"). The PMIC can operate the electronic device by supplying power to each of the components constituting the electronic device. The PMIC can supply the power necessary for the processor to operate. A processor may have a plurality of blocks to perform designated functions. The PMIC may supply power to each of a plurality of blocks constituting a processor of an electronic device. The PMIC may be electrically connected to the processor through an interface to supply a plurality of clock signals having designated voltages to a plurality of blocks. Each of the plurality of clock signals supplied to each of the plurality of blocks may have a designated range.
PMIC는 복수의 스위칭 변환기에 각각 연결되어 상기 복수의 블록 각각에 낮은 노이즈 수준의 출력 전압을 제공하는 복수의 저전압 강하 레귤레이터(Low Dropout Regulator, 이하 "LDO"라 한다)를 포함하고, 각각의 LDO는 배터리 전압 또는 PMIC에 직접 입력되는 전압을 이용하지 않는다. PMIC의 입력 전압과 출력 전압 간의 차이가 크면 전력 손실이 커지므로, 저전압 강하 레귤레이터는 높은 효율을 갖는 서브 레귤레이터의 출력 전압을 입력 전원으로 사용한다. 이에 따라 LDO에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있다.The PMIC includes a plurality of low dropout regulators (hereinafter referred to as "LDOs") connected to a plurality of switching converters and providing an output voltage of a low noise level to each of the plurality of blocks, each LDO Do not use the battery voltage or the voltage directly input to the PMIC. A large difference between the input voltage and output voltage of the PMIC results in large power loss, so the low-dropout regulator uses the output voltage of a high-efficiency sub-regulator as the input power supply. Accordingly, power loss due to the LDO can be minimized.
본 발명이 해결하려는 과제는 동작 성능이 향상된 전력관리 집적회로를 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a power management integrated circuit with improved operating performance.
본 발명이 해결하려는 과제는 저전압 강하 레귤레이터의 입출력 차이를 줄여 전력 손실을 최소화함으로써 성능 효율이 좋은 전력관리 집적회로를 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a power management integrated circuit with good performance efficiency by minimizing power loss by reducing the difference between input and output of a low voltage drop regulator.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력관리 집적회로는, IP(Intellectural Property)에 제1 출력신호를 제공하는 제1 레귤레이터, 상기 IP에 제2 출력신호를 제공하는 제2 레귤레이터, 상기 IP에 제3 출력신호를 제공하는 제3 레귤레이터, 상기 제1 내지 제3 출력 신호를 트래킹하고, 어느 하나의 출력 신호를 선택 신호로 출력하는 전력 트래커, 상기 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 복수의 레귤레이터에 제공하는 서브 레귤레이터를 포함한다.In order to solve the above problems, a power management integrated circuit according to some embodiments of the present invention includes a first regulator providing a first output signal to an intellectual property (IP), and a second regulator providing a second output signal to the IP. , a third regulator providing a third output signal to the IP, a power tracker tracking the first to third output signals and outputting one output signal as a selection signal, and adding an offset voltage to the selection signal and a sub-regulator that generates a reference voltage, generates an input voltage corresponding to the reference voltage, and provides the generated input voltage to the plurality of regulators.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력관리 집적회로는, 제1 출력신호를 출력하는 제1 루프 회로, 제2 출력신호를 출력하는 제2 루프 회로, 제3 출력신호를 출력하는 제3 루프 회로, 상기 제1 내지 제3 출력 신호를 트래킹하고, 어느 하나의 출력 신호를 선택 신호로 출력하는 전력 트래커 및 상기 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 루프회로에 제공하는 충전회로를 포함한다.A power management integrated circuit according to some embodiments of the present invention for solving the above problems is a first loop circuit outputting a first output signal, a second loop circuit outputting a second output signal, and outputting a third output signal. A third loop circuit that tracks the first to third output signals, and generates a reference voltage by adding an offset voltage to the power tracker and outputting any one output signal as a selection signal, and the reference voltage And a charging circuit that generates an input voltage corresponding to and provides it to the first to third loop circuits.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력관리 집적회로는, 제1 출력전압 및 제1 출력전류를 제공하는 제1 레귤레이터, 제2 출력전압 및 제2 출력전류를 제공하는 제2 레귤레이터, 제3 출력전압 및 제1 출력전류를 제공하는 제3 레귤레이터, 상기 제1 내지 제3 출력 전압 및 상기 제1 내지 제3 출력 전류를 트래킹하고, 공통출력노드를 통해 어느 하나의 출력 신호를 선택 신호로 출력하는 전력 트래커, 상기 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 레귤레이터에 제공하는 서브 레귤레이터를 포함한다.In order to solve the above problems, a power management integrated circuit according to some embodiments of the present invention includes a first regulator providing a first output voltage and a first output current, and a second regulator providing a second output voltage and a second output current. A third regulator providing a third output voltage and a first output current, tracking the first to third output voltages and the first to third output currents, and outputting any one output signal through a common output node. and a power tracker outputting a selection signal, a sub-regulator generating a reference voltage by adding an offset voltage to the selection signal, generating an input voltage corresponding to the reference voltage, and supplying the generated input voltage to the first to third regulators.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 전력관리집적회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프이다.
도 3은 도 1의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프 및 전류 그래프이다.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 10은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 도 10의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프이다.
도 12는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 14는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.
도 16은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a power management integrated circuit according to some embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a voltage graph for explaining the operation of the power management integrated circuit of FIG. 1 .
FIG. 3 is a voltage graph and a current graph for explaining the operation of the power management integrated circuit of FIG. 1 .
4 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
5 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
6 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
7 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
8 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
9 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
10 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
FIG. 11 is a voltage graph for explaining the operation of the power management integrated circuit of FIG. 10 .
12 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
13 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
14 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
15 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
16 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
이하에서, 도 1 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력관리집적회로에 대해서 설명한다.Hereinafter, power management integrated circuits according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16 .
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 전력관리집적회로를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a power management integrated circuit according to some embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 전력관리집적회로(1)는 디지털 로직(30), 저전압 강하 레귤레이터(21,22,23), 서브 레귤레이터(10), 전력 트래커(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a power management integrated
전력관리집적회로(1)는 외부에서 공급되는 전압 또는 배터리 전압을 변환하여 내부 구성요소(예를 들어 Intellectual Property; 이하 IP 모듈, 2)에 맞는 내부 전압(예를 들어 VL1~VL3, IL1~IL3)으로 출력한다. 또한 전력관리집적회로(1)는 다양한 실시예에 따라 IP 모듈의 동작에 상응하도록 클락 주파수 또는 위상 지연을 조절하여 출력할 수도 있다.The power management integrated circuit (1) converts the voltage supplied from the outside or the battery voltage to an internal voltage (eg, VL1 to VL3, IL1 to IL3) suitable for the internal component (eg, Intellectual Property; hereinafter IP module, 2) ) as output. In addition, the power management integrated
도시된 예에서 하나의 IP 모듈만 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 다양한 실시예에 따라 전력관리집적회로(1)는 복수 개의 IP 모듈에 연결되어, 각각의 IP 모듈마다 독자적인 저전압 강하 레귤레이터(21,22,23)가 연결될 수도 있다. Although only one IP module is shown in the illustrated example, this is for convenience of explanation. According to various embodiments, the power management integrated
디지털 로직(30)는 저전압 강하 레귤레이터(Low Drop-Out Regulator, 이하 LDO, 21,22,23)의 동작을 제어하는 신호(c1, c2, c3)를 출력할 수 있다. 예를 들어 신호(c1, c2, c3)는 LDO(21, 22, 23)의 출력전압의 크기를 조절하거나 활성화 또는 비활성화를 제어할 수 있다. The
몇몇 실시예에 따라 디지털 로직(30)은 IP 모듈로부터 LDO(21,22,23)의 출력신호에 대한 제어명령을 수신할 수 있다. 디지털 로직(30)은 제어명령에 기초하여 LDO(21,22,23)에 조절신호(c1, c2, c3)를 출력하고 서브 레귤레이터(10)에 조절신호(a)를 출력할 수 있다. 조절신호는 LDO(21, 22, 23) 및 서브 레귤레이터(10)에서 출력되는 출력신호의 동작 타이밍을 조절할 수 있다. According to some embodiments, the
LDO(21,22,23)는 조절신호(c1, c2, c3)에 기초하여 출력신호(VL, IL)의 레벨 변환 타이밍을 조절하고, 서브 레귤레이터(10)는 조절신호(a)에 기초하여 입력전압(VBK)의 레벨 변환 타이밍을 조절할 수 있다.The
서브 레귤레이터(10)는 LDO(21,22,23) 각각에 입력전압(VBK)을 제공한다. 몇몇 실시예에 따라 서브 레귤레이터(10)는 스위칭 변환기로서 벅(BUCK) 변환회로, 부스트(Boost) 변환회로 또는 벅-부스트 변환회로 중 어느 하나일 수 있다.The
LDO(21,22,23)는 서브 레귤레이터(10)의 입력전압(VBK)에 기초하여 IP 모듈에 제공되는 출력신호를 생성한다. 출력신호는 예를 들어 LDO(21,22,23)의 출력전압(VL1, VL2, VL3) 또는 출력전류(IL1, IL2, IL3) 중 적어도 하나일 수 있다. LDO(21,22,23)는 IP 모듈에서 요구되는 내부 공급전압을 상기 출력신호로 생성한다. 설명의 편의를 위해 도 1에서는 3개의 LDO(21,22,23)로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고 3 이상의 레귤레이터에도 적용될 수 있다할 것이다.The
전력 트래커(100)는 LDO(21,22,23)의 출력신호를 트래킹하여, 어느 하나의 출력 신호를 선택하여 선택 신호(Vsel)로 출력할 수 있다. 전력 트래커(100)는 선택 신호(Vsel)에 오프셋 전압(Vk)을 합산하여 기준전압(Vref)을 생성할 수 있다.The
예를 들어 전력 트래커(100)는 LDO(21,22,23)의 출력신호가 전압 형태(즉, 출력 전압)인 경우 전압 트래커로 동작할 수 있다. 예를 들어 전력 트래커(100)는 LDO(21,22,23)의 출력신호가 전류 형태(즉, 출력 전류)인 경우 전류 트래커로 동작 할 수 있다. 동작에 대해서는 도 2 및 도 3에서 후술한다.For example, the
도 2는 도 1의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프이다. FIG. 2 is a voltage graph for explaining the operation of the power management integrated circuit of FIG. 1 .
전력관리집적회로(1)는 시스템 운영 시나리오에 따라 동작 상태가 정의될 수 있다. 예를 들어 모든 LDO(21,22,23)를 활성화시키는 노말 모드와 저전력 동작을 위해 대부분의 LDO를 턴오프하는 대기 모드로 동작할 수 있다. 도시된 예에서 LDO(21)의 출력전압 VL1, LDO(22)의 출력전압 VL2, LDO(23)의 출력전압 VL3의 크기는 VL1>VL2>VL3라고 가정한다. An operating state of the power management integrated
제1 구간(0~t1)에서는 모든 LDO가 턴온되고, 제2 구간(t1~t2)에서는 LDO(21)가 턴오프되고, 제3 구간(t2~t3)에서는 LDO(22)가 턴오프된다. 전력 트래커(100)은 출력전압 중 가장 작은 전압을 선택전압(Vsel)으로 선택하고, 선택전압(Vsel)에 기초하여 LDO(21,22,23)의 입력전압(VBK)을 생성한다. LDO(21,22,23)의 전력 소모는 로 정의할 수 있으며, ΔV는 입력전압(VBK)과 출력전압(VL1~VL3) 간의 차이이고, IL은 턴온된 LDO들에서의 전류의 합을 의미한다.In the first period (0 to t1), all LDOs are turned on, in the second period (t1 to t2), the
만약 입력전압(VBK)가 출력전압(VL1~VL3)의 변동을 고려하지 않고 일정하게 공급될 경우 전력 손실은 모든 LDO(21,22,23)가 턴온된 제1 구간보다 LDO(23)만 턴온된 제3 구간에서 더 크게 나타날 수 있다. 이러한 전력 손실을 줄이기 위해서 입력전압(VBK)을 턴온된 LDO들의 출력에 대응하여 조절할 경우, 즉, 턴온된 LDO들의 입력전압과 출력전압의 차 이 일정하게 유지되도록 제어한다면, LDO들의 턴온/턴오프에 의한 전력손실을 예방할 수 있다.If the input voltage (VBK) is constantly supplied without considering the variation of the output voltages (VL1 to VL3), the power loss is greater than that of the first section in which all the LDOs 21, 22, and 23 are turned on, only the
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 전력관리집적회로는 LDO의 출력신호들을 트래킹한 선택 신호(Vsel)에 따라 LDO에 제공되는 입력전압(VBK)을 생성한다. 즉 입력전압(VBK)이 선택 신호(Vsel)를 따라(tracked) 변동됨으로써 최소한의 전력만 손실되도록 할 수 있다.Therefore, the power management integrated circuit according to the embodiments of the present invention generates the input voltage VBK provided to the LDO according to the selection signal Vsel tracking the output signals of the LDO. That is, as the input voltage VBK is tracked and varied according to the selection signal Vsel, only a minimum amount of power may be lost.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
도 3을 참조하면, 몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-1)는 트랙 및 선택부(110), 전압 생성부(120) 및 합산노드(130)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , according to some embodiments, a power tracker 100-1 includes a track and
트랙 및 선택부(110)는 복수의 LDO(21,22,23)의 출력전압(VL1, VL2, VL3)를 트래킹하고, 턴온된 LDO 중 어느 하나의 출력전압을 선택하여 선택 신호(Vsel)로 출력한다. 선택 신호(Vsel)는 몇몇 실시예에 따라 턴온된 LDO의 출력전압(VL1, VL2, VL3) 중 최대값이 선택된 것일 수도 있고 또는 최소값이 선택된 것일 수도 있고, 또는 중간값이 선택된 것일 수도 있다. 이하 본 명세서에서 설명하는 실시예들은 턴온된 LDO의 출력전압(VL1, VL2, VL3) 중 최대값을 갖는 출력전압을 선택 신호(Vsel)로 출력하는 경우를 예로 들어 설명하나, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니라고 할 것이다.The track and
전압 생성부(120)는 기준제어신호(Vcnt[k:1])에 따라 오프셋 전압(Vk)을 생성한다. 기준제어신호(Vcnt[k:q])는 오프셋 전압(Vk)의 레벨을 조절할 수 있다. The
합산노드(130)는 선택 신호(Vsel)와 오프셋 전압(Vk)을 합산하여 기준전압(Vref)을 생성하고, 기준전압(Vref)을 서브 레귤레이터(10)에 제공한다.The summing
서브 레귤레이터(10)는 기준전압(Vref)에 상응하는 LDO(21,22,23)의 입력전압(VBK)을 생성한다.The sub-regulator 10 generates an input voltage VBK of the LDOs 21, 22, and 23 corresponding to the reference voltage Vref.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
도 4를 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 전력 트래커(100-1)는 트랙 및 선택부(110)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , a power tracker 100-1 according to some embodiments may include a track and
트랙 및 선택부(110)는 복수의 LDO(21,22,23)의 출력신호(VL1, VL2, VL3)를 연속적으로 추적하여 그중 하나를 선택 신호(Vsel)로 검출할 수 있다. 트랙 및 선택부(110)는 제1 트래커(111), 제2 트래커(112), 제3 트래커(113), 디스차징 유닛(117)을 포함할 수 있다. 제1 트래커(111)는 LDO(21)의 출력단에 연결되어, LDO(21)의 출력신호(VL1)를 트래킹할 수 있다. 제2 트래커(112)는 LDO(22)의 출력단에 연결되어, LDO(22)의 출력신호(VL2)를 트래킹할 수 있다. 제3 트래커(113)는 LDO(23)의 출력단에 연결되어, LDO(23)의 출력신호(VL3)를 트래킹할 수 있다. 출력신호는 예를 들어 출력전압(VL1, VL2, VL3)일 수 있다. 도시된 실시예에서는 출력 신호가 출력전압(VL1, VL2, VL3) 경우를 예를 들어 설명하나, 다양한 실시예에 따라 출력 신호는 출력전류(IL1, IL2, IL3)일 수도 있다The track and
제1 트래커(111), 제2 트래커(112), 제3 트래커(113)는 공통출력노드(N1)로 트래킹된 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어 제1 트래커(111)는 공통출력노드(N1)로 제1 출력신호를 출력하고, 제2 트래커(112)는 공통출력노드(N1)로 제2 출력신호를 출력하고, 제3 트래커(113)는 공통출력노드(N1)로 제3 출력신호를 출력할 수 있다. The
디스차징 유닛(117)은 공통출력노드(N1)에 연결되어 선택 신호(Vsel)의 전압 방향에 따라 전류를 방전(discharge)시킬 수 있다. 디스차징 유닛(117)은 공통출력노드(N1)에서 선택 신호(Vsel)를 계속 추적할 수 있도록 한다. 몇몇 실시예에 따라 디스차징 유닛(117)은 저항으로 구현할 수도 있고 또는 전류소스로 구현할 수도 있다. The discharging
몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-1)는 기설정된 오프셋 전압을 생성하여 합산노드(130, N2)로 제공할 수 있다. According to some embodiments, the power tracker 100-1 may generate a preset offset voltage and provide it to the summing node 130 (N2).
또는 몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-1)는 기준 제어 신호(Vcnt[k:1])에 의해 레벨이 조정되는 오프셋 전압을 생성하는 전압 생성부(120)를 더 포함할 수 있다. 전압 생성부(120)는 예를 들어 임피던스 유닛(121)과 전류 생성부(122)를 포함할 수 있다. 임피던스 유닛(121)은 몇몇 실시예에 따라 기설정된 임피던스를 가질 수도 있고 또는 몇몇 실시예에 따라 프로그래머블(programmable) 임피던스를 가질 수도 있다. 전류 생성부(122)는 기준제어신호(Vcnt[k:1])에 따라 오프셋 전류를 생성하고, 오프셋 전류가 임피던스 유닛(121)에 반영되어, 오프셋 전압(Vk)을 생성할 수 있다. Alternatively, according to some embodiments, the power tracker 100-1 may further include a
선택 신호(Vsel)는 합산노드(N2, 도 3의 130)에서 오프셋 전압(Vk)와 합산되어, 기준전압(Vref)로 출력된다.The selection signal Vsel is summed with the offset voltage Vk at the summing node N2 (130 in FIG. 3) and output as the reference voltage Vref.
도 5은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 트래커(111), 제2 트래커(112), 제3 트래커(113)는 증폭기(A1, A2, A3)를 포함하여, 증폭기의 게인을 조절함으로써 입력되는 출력신호(VL1, VL2, VL3)보다 높거나 낮은 전압으로 선택 신호(Vsel)를 출력할 수 있다.4 and 5, the
예를 들어 제1 트래커(111)는 증폭기(A1) 및 트랜지스터(MN1)를 포함할 수 있다. 증폭기(A1)는 LDO(21)의 출력전압(VL1)과 공통출력노드(N1)의 전압을 각각 입력으로 하여, LDO(21)의 출력전압(VL1)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제1 비교신호를 출력할 수 있다. 트랜지스터(MN1)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1)사이에 연결되고, 제1 비교신호로 게이팅되어, 제1 비교신호에 상응하는 제1 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.For example, the
예를 들어 제2 트래커(112)는 증폭기(A2) 및 트랜지스터(MN2)를 포함할 수 있다. 증폭기(A2)는 LDO(22)의 출력전압(VL2)과 공통출력노드(N1)의 전압을 각각 입력으로 하여, LDO(22)의 출력전압(VL2)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제2 비교신호를 출력할 수 있다. 트랜지스터(MN2)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1)사이에 연결되고, 제2 비교신호로 게이팅되어, 제2 비교신호에 상응하는 제2 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.For example, the
예를 들어 제3 트래커(113)는 증폭기(A3) 및 트랜지스터(MN3)를 포함할 수 있다. 증폭기(A3)는 LDO(23)의 출력전압(VL3)과 공통출력노드(N1)의 전압을 각각 입력으로 하여, LDO(23)의 출력전압(VL3)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제3 비교신호를 출력할 수 있다. 트랜지스터(MN3)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1) 사이에 연결되고, 제3 비교신호로 게이팅되어, 제3 비교신호에 상응하는 제3 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.For example, the
즉, 제1 트래커(111), 제2 트래커(112), 제3 트래커(113)는 전압 소스 팔로워(voltage source follower) 형태로, LDO(21,22,23)의 출력신호를 추적한다.That is, the
디스차징 유닛(117)의 일 실시예로 공통출력노드(N1)에 저항(Rk)이 더 포함될 수 있다. As an example of the discharging
증폭기(A1, A2, A3)는 몇몇 실시예에 따라 제1 후보 선택 신호, 제2 후보 선택 신호, 제3 후보선택 신호 중 어느 하나의 출력을 따라가서 선택 신호(Vsel)로 검출되도록 할 수 있다. 예를 들어 도 2의 그래프에서 모든 LDO가 턴온된 상태로 출력전압이 VL1 > VL2일 때(제1 구간), 트랙 및 선택부(110)는 증폭기(A1)를 따라 제1 후보 선택 신호를 연속적으로 추적하여 선택 신호(Vsel)로 검출하고, 나머지 트랜지스터(MN2, MN3)는 턴오프시키는 방향으로 동작한다. 이후 LDO(21)이 턴오프되어 VL1<VL2가 되면(제2 구간), 트랙 및 선택부(110)는 제2 후보선택 신호만 연속적으로 추적하고(즉 제2 후보선택 신호가 선택 신호(Vsel)로 검출) 나머지 트랜지스터(MN1, MN3)는 턴오프시키는 방향으로 동작할 수 있다.The amplifiers A1, A2, and A3 may follow the output of any one of the first candidate selection signal, the second candidate selection signal, and the third candidate selection signal to be detected as the selection signal Vsel according to some embodiments. . For example, in the graph of FIG. 2, when all LDOs are turned on and the output voltage is VL1>VL2 (first period), the track and
임피던스 유닛(121)은 일 실시예로 임피던스 저항(Rs)일 수 있다. 임피던스 저항(Rs)은 공통출력노드(N1)와 합산노드(N2) 사이에 연결될 수 있다.The
전류 생성부(122)는 몇몇 실시예에 따라 기준 증폭기(A4), 기준저항(Rr) 및 2개의 기준 트랜지스터(MP1, MP2)를 포함할 수 있다. The
기준 증폭기(A4)는 제어전압(Vr)과 비교노드(N3)의 출력전압을 비교하여 기준신호를 출력한다. 일 예로 기준 증폭기(A4)는 반전단자(-)에 제어전압(Vr)이 인가되고 비반전단자(+)는 비교노드(N3)에 연결되도록 구현될 수 있으나, 다른 실시예에 따라 비반전단자 및 반전단자의 연결이 반대로 구현될 수도 있다고 할 것이다. 몇몇 실시예에 따라 제어전압(Vr)은 기준제어신호(Vcnt[k:1])에 따라 레벨이 조정되는 전압일 수 있다.The reference amplifier A4 compares the control voltage Vr with the output voltage of the comparison node N3 and outputs a reference signal. For example, the reference amplifier A4 may be implemented such that the control voltage Vr is applied to the inverting terminal (-) and the non-inverting terminal (+) is connected to the comparison node N3, but according to another embodiment, the non-inverting terminal And it will be said that the connection of the inverting terminal may be implemented in reverse. According to some embodiments, the control voltage Vr may be a voltage whose level is adjusted according to the reference control signal Vcnt[k:1].
제1 기준 트랜지스터(MP1)는 기준신호에 의해 게이팅되고, 전원단자(VDD)와 비교노드(N3) 사이에 연결된다. 비교노드와 접지단자 사이에는 기준저항(Rr)이 연결된다. 제2 기준 트랜지스터(MP2)는 전원단자(VDD)와 합산노드(N2) 사이에 연결되고, 기준신호로 게이팅되어 오프셋 전류를 생성한다.The first reference transistor MP1 is gated by the reference signal and is connected between the power supply terminal VDD and the comparison node N3. A reference resistance Rr is connected between the comparison node and the ground terminal. The second reference transistor MP2 is connected between the power supply terminal VDD and the summing node N2, and is gated with a reference signal to generate an offset current.
오프셋 전류는 임피던스 저항(121)에 반영되어 오프셋 전압으로 변환되고, 합산노드(N2)에서 오프셋 전압(Vk)과 선택 신호(Vsel)가 합산되어 기준전압(Vref)이 생성된다.The offset current is reflected in the
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다. 설명의 편의를 위해 도 5와의 차이점을 위주로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.6 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments. For convenience of explanation, differences from FIG. 5 will be mainly described, and overlapping descriptions will be omitted.
도 6의 전력 트래커는 도 5와 달리 디스차징 유닛으로 전류소스(119)를 포함할 수 있다. 전류소스(119) 또한 선택 신호(Vsel)의 전압 방향에 따라 전류를 방전(discharge)시킬 수 있다. Unlike FIG. 5 , the power tracker of FIG. 6 may include a
도 6에 도시된 예에서 증폭기(A1, A2, A3)는 비반전단자에 LDO(21,22,23)의 출력전압(VL1, VL2, VL3)이 인가되고, 반전단자는 공통출력노드(N1)에 연결되나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 실시예에 따라 비반전단자 및 반전단자의 연결이 반대로 될 수도 있다고 할 것이다. 도시된 예에서 트랜지스터(MN1, MN2, MN3)는 N타입 트랜지스터를 예시로 설명하였으나 다른 실시예에 따라 P타입 트랜지스터도 이용될 수 있다할 것이다.In the example shown in FIG. 6, the output voltages VL1, VL2, and VL3 of the LDOs 21, 22, and 23 are applied to the non-inverting terminals of the amplifiers A1, A2, and A3, and the inverting terminals are connected to the common output node N1. ), but is not limited thereto, and according to other embodiments, the connection of the non-inverting terminal and the inverting terminal may be reversed. In the illustrated example, the transistors MN1 , MN2 , and MN3 have been described as N-type transistors, but P-type transistors may also be used according to other embodiments.
도 7은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다. 설명의 편의를 위해 도 5와의 차이점을 위주로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.7 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments. For convenience of explanation, differences from FIG. 5 will be mainly described, and overlapping descriptions will be omitted.
도 7을 참조하면, 증폭기(A1, A2, A3)는 비반전단자에 입력되는 전압은 LDO(21,22,23)의 출력전압(VL1, VL2, VL3)이 그대로 입력되지 않고, 전압 레벨이 변환되어 입력될 수 있다. Referring to FIG. 7, the voltages input to the non-inverting terminals of the amplifiers A1, A2, and A3 do not directly input the output voltages VL1, VL2, and VL3 of the LDOs 21, 22, and 23, and the voltage level is It can be converted and input.
예를 들면, LDO(21)과 증폭기(A1)의 비반전단자 사이에 분배 저항(R1, R2) 및 아날로그 버퍼(111b)가 더 포함될 수 있다. LDO(21)의 출력 전압은 분배 저항(R1, R2)의 비율에 따라 분배된 후 아날로그 버퍼(111b)를 거쳐 증폭기(A1)의 비반전 단자에 입력될 수 있다.For example, distribution resistors R1 and R2 and an
마찬가지로, LDO(22)의 출력 전압은 분배 저항(R3, R4)의 비율에 따라 분배된 후 아날로그 버퍼(112b)를 거쳐 증폭기(A2)의 비반전 단자에 입력될 수 있다. LDO(23)의 출력 전압은 분배 저항(R5, R6)의 비율에 따라 분배된 후 아날로그 버퍼(113b)를 거쳐 증폭기(A1)의 비반전 단자에 입력될 수 있다.Similarly, the output voltage of the
몇몇 실시예에 따라 분배저항들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)은 서로 같은 값으로 가질 수도 있고 또는 몇몇 실시예에 따라 LDO(21,22,23) 특성을 고려하여 서로 다른 값을 가질 수도 있다.According to some embodiments, the distribution resistors R1, R2, R3, R4, R5, and R6 may have the same value or different values in consideration of the characteristics of the LDOs 21, 22, and 23 according to some embodiments. may have
레벨 변환된 출력전압(VL1, VL2, VL3)을 증폭기(A1, A2, A3)의 입력으로 할 경우, 전력 트래커를 보다 적은 소모 전력으로 동작시킬 수 있다.When the level-converted output voltages VL1, VL2, and VL3 are input to the amplifiers A1, A2, and A3, the power tracker can be operated with less power consumption.
도 8은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도이다. 설명의 편의를 위해 도 5와의 차이점을 위주로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.8 is a circuit diagram illustrating a power tracker according to some embodiments. For convenience of explanation, differences from FIG. 5 will be mainly described, and overlapping descriptions will be omitted.
도 8을 참조하면, 도 6과 달리 증폭기(A11, A12, A13)는 반전단자(-)에 LDO(21,22,23)의 출력전압(VL1, VL2, VL3)이 인가되고, 비반전단자(+)는 공통출력노드(N1)에 연결될 수 있다. 도시된 예에서 트랜지스터는 P타입 트랜지스터(MP11, MP12, MP13)가 연결될 수 있다.Referring to FIG. 8, unlike FIG. 6, in the amplifiers A11, A12, and A13, the output voltages VL1, VL2, and VL3 of the LDOs 21, 22, and 23 are applied to the inverting terminals (-), and the non-inverting terminals (+) may be connected to the common output node N1. In the illustrated example, P-type transistors MP11, MP12, and MP13 may be connected to the transistor.
제1 트래커(111')는 증폭기(A11) 및 트랜지스터(MP11)를 포함할 수 있다. 증폭기(A11)는 LDO(21)의 출력전압(VL1)을 반전단자(-)로, 공통출력노드(N1)의 전압을 비반전단자(+)로 입력받아, LDO(21)의 출력전압(VL1)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제1 비교신호를 트랜지스터(MP11)의 게이트로 출력할 수 있다. 트랜지스터(MP11)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1)사이에 연결되고, 제1 비교신호로 게이팅되어, 제1 비교신호에 상응하는 제1 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.The first tracker 111' may include an amplifier A11 and a transistor MP11. The amplifier A11 receives the output voltage VL1 of the
예를 들어 제2 트래커(112')는 증폭기(A12) 및 트랜지스터(MP12)를 포함할 수 있다. 증폭기(A12)는 LDO(22)의 출력전압(VL2)을 반전단자로, 공통출력노드(N1)의 전압을 비반전단자로 입력받아, LDO(22)의 출력전압(VL2)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제2 비교신호를 트랜지스터(MP12)의 게이트로 출력할 수 있다. 트랜지스터(MP12)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1)사이에 연결되고, 제2 비교신호로 게이팅되어, 제2 비교신호에 상응하는 제2 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.For example, the second tracker 112' may include an amplifier A12 and a transistor MP12. The amplifier A12 receives the output voltage VL2 of the
예를 들어 제3 트래커(113)는 증폭기(A13) 및 트랜지스터(MP13)를 포함할 수 있다. 증폭기(A13)는 LDO(23)의 출력전압(VL3)을 반전단자로, 공통출력노드(N1)의 전압을 비반전단자로 입력받아, LDO(23)의 출력전압(VL3)과 공통출력노드(N1)의 전압을 비교하고 제3 비교신호를 트랜지스터(MP13)의 게이트로 출력할 수 있다. 트랜지스터(MP13)는 전원단자(VDD)와 공통출력노드(N1) 사이에 연결되고, 제3 비교신호로 게이팅되어, 제3 비교신호에 상응하는 제3 후보 선택 신호를 공통출력노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.For example, the
예를 들어 전류 생성부(125)에 포함된 기준 증폭기(A14)는 제어전압(Vr)과 비교노드(N3)의 출력전압을 비교하여 기준신호를 비교 기준트랜지스터(MN31)의 게이트로 출력한다. 기준 증폭기(A14)는 비반전단자(+)에 제어전압(Vr)이 인가되고 반전단자(-)는 비교노드(N3)에 연결되도록 구현될 수 있다. 비교 기준트랜지스터(MN31)는 P타입 상보 트랜지스터에 연결될 수 있다. 제1 기준 상보트랜지스터(MP31) 및 제2 기준 상보트랜지스터(MP32)의 소스 단자는 전원공급단자(VDD)에 연결되고, 제1 기준 상보트랜지스터(MP31)의 드레인은 비교 기준트랜지스터(MN31)의 드레인과 연결된다. 제2 기준 상보트랜지스터(MP32)의 드레인 단자는 합산노드(N2)에 연결된다. 제1 기준 상보트랜지스터(MP31)와 제2 기준 상보트랜지스터(MP32)의 게이트 단자는 제1 기준 상보트랜지스터(MP31)의 드레인 단자에 연결된다. For example, the reference amplifier A14 included in the
즉, 기준 증폭기(A14)에서 출력되는 기준신호는 비교 기준 트랜지스터(MN31)를 게이팅하고, 전류 미러 회로를 형성하는 기준 상보트랜지스터(MP31, MP32)에 의해 오프셋 전류를 생성하고, 오프셋 전류는 임피던스 유닛(121)에 기초하여 오프셋 전압을 생성할 수 있다.That is, the reference signal output from the reference amplifier A14 gates the comparison reference transistor MN31, generates an offset current by the reference complementary transistors MP31 and MP32 forming a current mirror circuit, and the offset current is an impedance unit. An offset voltage can be generated based on (121).
그 결과 합산 노드(N2)에서 오프셋 전압(Vk)과 선택전압(Vsel)이 합산되어 기준전압(Vref)이 출력된다.As a result, the offset voltage Vk and the selection voltage Vsel are summed at the summing node N2 to output the reference voltage Vref.
도 9는 몇몇 실시예들에 따른 전력관리 집적회로를 설명하기 위한 블록도이고, 도 10은 도 9의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프이다. 설명의 편의를 위해 도 3의 실시예와의 차이를 위주로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다. FIG. 9 is a block diagram illustrating a power management integrated circuit according to some embodiments, and FIG. 10 is a voltage graph illustrating an operation of the power management integrated circuit of FIG. 9 . For convenience of description, differences from the embodiment of FIG. 3 will be mainly described, and overlapping descriptions will be omitted.
도 9 및 도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전력관리 집적회로는 복수의 루프 회로(21', 22', 23'), 전력 트래커(100-2), 및 충전 회로(11)를 포함한다. 9 and 10, a power management integrated circuit according to some embodiments includes a plurality of loop circuits 21', 22', and 23', a power tracker 100-2, and a charging
예를 들어 제1 루프회로(21')는 정전압 루프 회로(Constant Voltage Loop)일 수 있고, 제2 루프회로(22')는 정전류 루프회로(Constant Current Loop)일 수 있고, 제3 루프회로(23')는 입력 전압 루프회로(Input Voltage Loop)일 수 있다. 제1 루프회로(21')는 제1 출력신호(VL1)를 출력하고 제2 루프회로(22')는 제2 출력신호(VL2)를 출력하고, 제3 루프회로(23')는 제3 출력신호(VL3)를 출력한다.For example, the first loop circuit 21' may be a constant voltage loop circuit, the second loop circuit 22' may be a constant current loop circuit, and the third loop circuit ( 23') may be an input voltage loop circuit. The first loop circuit 21' outputs the first output signal VL1, the second loop circuit 22' outputs the second output signal VL2, and the third loop circuit 23' outputs the third output signal VL2. An output signal VL3 is output.
전력 트래커(100-2)는 제1 내지 제3 출력신호(VL1, VL2, VL3)를 추적하고, 어느 하나의 출력 신호를 선택 신호(Vsel)로 검출한다. 전력 트래커(100-2)는 선택 신호(Vsel)에 오프셋 전압(Vk)을 합산하여 기준전압(Vref)를 생성하고 충전 회로(11)에 제공한다. The power tracker 100-2 tracks the first to third output signals VL1, VL2, and VL3, and detects one of the output signals as the selection signal Vsel. The power tracker 100 - 2 generates a reference voltage Vref by adding the offset voltage Vk to the selection signal Vsel and provides the reference voltage Vref to the charging
전력 트래커(100-2)는 공통출력노드(N1)로 선택 신호(Vsel)를 출력하는 트랙 및 선택부(110')를 포함한다. The power tracker 100-2 includes a track and selection unit 110' that outputs a selection signal Vsel to a common output node N1.
몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-2)는 기준제어신호(Vcnt[k:1])에 의해 레벨이 조정된 오프셋 전압을 합산노드(130)로 제공하는 전압 생성부(120)를 더 포함할 수 있다. 또는 몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-2)는 기설정된 오프셋 전압을 합산노드(130)로 제공할 수도 있다.According to some embodiments, the power tracker 100-2 further includes a
충전 회로(11)는 기준전압(Vref)에 상응하는 입력전압(Vo)을 생성하고, 입력전압(Vo)을 제1 내지 제3 루프회로(21', 22', 23')에 공급한다.The charging
예를 들어, 제1 출력신호(VL1), 제2 출력신호(VL2) 및 제3 출력신호(VL3)의 크기는 VL1>VL2>VL3이고, 선택 신호(Vsel)는 추적되는 출력신호 중 최대값을 검출한다고 하자. For example, the magnitudes of the first output signal VL1, the second output signal VL2, and the third output signal VL3 are VL1>VL2>VL3, and the selection signal Vsel has the maximum value among the tracked output signals. Suppose we detect
도 10을 참조하면, 트랙 및 선택부(110')는 제1 내지 제3 출력신호(VL1, VL2, VL3) 중 구간별로 가장 높은 전압을 추적하여 검출한다. 도시된 예에서 제1 구간에서는 제1 출력신호(VL1), 제2 구간에서는 제2 출력신호(VL2), 제3 구간에서는 제3 출력신호(VL3)를 각각 검출하여 선택 신호(Vsel)로 출력한다.Referring to FIG. 10, the track and select unit 110' tracks and detects the highest voltage for each section among the first to third output signals VL1, VL2, and VL3. In the illustrated example, the first output signal VL1 is detected in the first section, the second output signal VL2 is detected in the second section, and the third output signal VL3 is detected in the third section and output as a selection signal Vsel. do.
도 11은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이고, 도 12는 도 11의 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도의 일 실시예이다.11 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments, and FIG. 12 is a circuit diagram illustrating the power tracker of FIG. 11 according to an embodiment.
도 11을 참조하면, 전력 트래커(100-3)는 제1 트래커(111"), 제2 트래커(112"), 제3 트래커(113") 및 소싱 유닛(118)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11 , the power tracker 100-3 may include a
몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-3)는 임피던스 유닛(121)과 전류 생성부(125)를 더 포함할 수 있다. 임피던스 유닛(121) 및 전류 생성부(125)는 오프셋 전압을 생성할 수 있다.According to some embodiments, the power tracker 100 - 3 may further include an
몇몇 실시예에 따라 제1 트래커(111")는 증폭기(A1) 및 트랜지스터(MP1)를 포함할 수 있다. 증폭기(A1)는 루프 회로의 출력신호(VL1)을 비반전단자로 입력받고, 공통출력노드(N1)의 전압을 반전단자로 입력받아 제1 비교신호를 출력할 수 있다. 트랜지스터(MP1)는 공통출력노드(N1)와 접지단자 사이에 연결되고, 제1 비교신호에 상응하는 제1 후보 선택 신호를 출력할 수 있다. 제2 트래커(112") 및 제3 트래커(113")도 제1 트래커(111")와 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생락한다.According to some embodiments, the
소싱 유닛(118)은 전원공급단자(VDD)와 공통출력노드(N1) 사이에 배치되어, 선택 신호(Vsel)의 전압 방향에 따라 전류를 방전(discharge)시킬 수 있다. 소싱 유닛(118)는 일 예로 전류원(Idis)일 수 있다.The
임피던스 유닛(121)는 일 예로 단순 저항일 수도 있고, 다른 예로 가변가능한 프로그래머블 저항일 수도 있다.The
전류 생성부(125)는 몇몇 실시예에 따라 도 8의 전류 생성부(125)와 유사하게 구현될 수 있으므로, 설명을 생략한다. Since the
소싱 유닛(118)과 제1 내지 제3 트래커(111", 112", 113")를 도 11과 같이 구현할 경우, 전력 트래커(100-3)는 도 3과 달리 LDO의 출력전압을 연속적으로 추적하여 출력전압들 중 최소값을 선택 신호(Vsel)로 검출할 수 있다. When the
도 13은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이고, 도 14는 도 13의 전력 트래커를 설명하기 위한 회로도의 일 실시예이다. 설명의 편의를 위해 도 3과 중복되는 설명은 생략한다.13 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments, and FIG. 14 is a circuit diagram illustrating the power tracker of FIG. 13 according to an embodiment. For convenience of description, descriptions overlapping those of FIG. 3 will be omitted.
도 13을 참조하면, 전력 트래커(100-4)는 도 3과 같이 LDO(21,22,23) 또는 도 9와 같이 루프 회로(21', 22', 23')의 출력전압(VL) 및 출력전류(IL)를 추적하여 선택 신호(Vsel)를 생성하고, 선택 신호(Vsel)에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압(Vref)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 13, the power tracker 100-4 outputs voltages VL of
몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-4)는 각각의 LDO 또는 루프 회로로부터 출력전압 및 출력전류를 추적하는 복수의 트래커(114, 115, 116)를 포함할 수 있다. According to some embodiments, the power tracker 100-4 may include a plurality of
예를 들어 제1 트래커(114)는 입력저항(Rs), 증폭기(A1) 및 트랜지스터(MN1)를 포함할 수 있다. 증폭기(A1)는 제1 입력단자는 공통출력노드에 연결되고, 제2 입력단자는 입력저항의 일단과 연결되며, 제1 입력단자와 제2 입력단자의 신호를 비교한 비교신호를 생성하여 트랜지스터(MN1)의 게이트에 인가할 수 있다. 입력저항(Rs)의 타단에는 LDO 또는 루프 회로의 출력전압(VL)이 제공되고, 입력저항의 일단에는 출력전류(IL)가 제공될 수 있다. 제2 트래커(115) 및 제3 트래커(116)는 제1 트래커(114)와 구조가 동일하게 구현될 수 있다.For example, the
임피던스 유닛(121) 및 전류 생성부(122)는 앞서 설명한 도 4 및 도 5와 중복되므로 설명을 생략한다.Since the
몇몇 실시예에 따라 전력 트래커(100-4)를 도 13과 같이 구현할 경우, 출력전압(VL) 뿐 아니라 출력전류(IL)까지 추적하여, 선택 신호(Vsel)를 검출할 수 있다. 도 15를 예로 들어 설명한다.According to some embodiments, when the power tracker 100 - 4 is implemented as shown in FIG. 13 , the selection signal Vsel may be detected by tracking not only the output voltage VL but also the output current IL. Fig. 15 will be described as an example.
도 15는 도 13의 전력관리집적회로의 동작을 설명하기 위한 전압 그래프 및 전류 그래프이다.FIG. 15 is a voltage graph and a current graph for explaining the operation of the power management integrated circuit of FIG. 13 .
도 15를 참조하면, LDO(21)는 입력전압(VBK)에 기초하여 출력전류(IL1) 및 출력전압(VL1)를 출력할 수 있다. 만약 출력전압(VL1)은 일정하게 유지되는데 출력전류(IL)은 레벨이 변동한다고 하자. 설명의 편의를 위해 하나의 LDO(21)만 턴온되어 동작하는 경우로 설명한다.Referring to FIG. 15 , the
출력전류(IL1)는 t1 구간에서 일정한 값을 유지하다가 t2 구간에서 상승하고, t3 구간에서 일정하다가 t4 구간에서 하강하고, t4 이후 구간에서 일정하게 유지된다.The output current IL1 maintains a constant value in the period t1, rises in the period t2, remains constant in the period t3, falls in the period t4, and remains constant in the period after t4.
출력전압(VL1)이 일정하더라도 출력전류(IL1)가 t2 및 t3 구간에서 증가하면, 입력저항(Rs)에 의해 증폭기(A1)의 비반전단자에 입력되는 전압이 증가한다. 이에 따라 증폭기(A1)의 출력단자에서 출력되는 비교신호는 출력전류(IL1)의 변화에 따라 변화하고, 이 비교신호에 따라 선택 신호(Vsel)도 변화할 수 있다. 즉, 출력전압(VL1)이 일정하더라도, 선택 신호(Vsel)는 출력전류(IL1)에 비례하여 변동할 수 있다. 또한 서브 레귤레이터(10)에서 생성하는 입력전압(VBK)도 선택 신호(Vsel)에 기초한 기준전압(Vref)으로부터 생성되므로, 입력전압(VBK)도 선택 신호(Vsel)와 같이 출력전류(IL1)에 따라 변동된다.Even if the output voltage VL1 is constant, when the output current IL1 increases in the intervals t2 and t3, the voltage input to the non-inverting terminal of the amplifier A1 increases due to the input resistance Rs. Accordingly, the comparison signal output from the output terminal of the amplifier A1 changes according to the change of the output current IL1, and the selection signal Vsel can also change according to the comparison signal. That is, even if the output voltage VL1 is constant, the selection signal Vsel may vary in proportion to the output current IL1. In addition, since the input voltage VBK generated by the sub-regulator 10 is also generated from the reference voltage Vref based on the selection signal Vsel, the input voltage VBK also affects the output current IL1 like the selection signal Vsel. fluctuates according to
도 16은 몇몇 실시예들에 따른 전력 트래커를 설명하기 위한 블록도이다.16 is a block diagram illustrating a power tracker according to some embodiments.
도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전력 트래커(200)는 복수의 서브트래커(211, 212, 213), 소싱 유닛(217), 디스차징 유닛(219), 임피던스 유닛(221) 및 전류 생성부(222)를 모두 포함하도록 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 16 , a
레귤레이터(예를 들어 도 1의 LDO, 또는 도 9의 루프회로)의 출력신호를 추적하기 위해 전력 트래커(200)는 일 실시예에 따라 서브 트래커(211,212, 213)와 소싱 유닛(217)를 이용할 수도 있고, 또는 다른 실시예에 따라 서브 트래커(211,212, 213)와 디스차징 유닛(219)을 이용할 수도 있다. In order to track the output signal of the regulator (for example, the LDO of FIG. 1 or the loop circuit of FIG. 9), the
전력 트래커(200)는 전력관리집적회로에 연결된 IP 모듈의 특성에 따라 임피던스 유닛(221) 및 전류 생성부(222)를 이용할 수도 있고 또는 기저장된 오프셋 전압을 합산노드(N2)로 인가하여 이용할 수도 있고, 또는 임피던스 유닛(221) 및 전류 생성부(222) 없이 오프셋 전압을 인가하지 않고 선택전압(Vsel)을 기준전압(Vref)으로 하여 동작할 수도 있다.The
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
1 : 전력관리집적회로
2 : IP 모듈
10 : 서브 레귤레이터
21, 22, 23: 레귤레이터
30 : 디지털 로직
100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4: 전력트래커
110 : 트랙 및 선택부
120 : 전압생성부
N1 : 공통출력노드
N2, 130 : 합산노드1: power management integrated circuit 2: IP module
10:
30: digital logic
100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4: Power Tracker
110: track and selection unit 120: voltage generation unit
N1: common output node N2, 130: summing node
Claims (20)
상기 IP 모듈에 제2 출력신호를 제공하는 제2 레귤레이터;
상기 IP 모듈에 제3 출력신호를 제공하는 제3 레귤레이터;
상기 제1 내지 제3 출력 신호를 트래킹하고, 어느 하나의 출력 신호를 검출한 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하는 전력 트래커; 및
상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 레귤레이터에 제공하는 서브 레귤레이터를 포함하는 전력관리집적회로. A first regulator providing a first output signal to an IP (Intellectual Property) module;
a second regulator providing a second output signal to the IP module;
a third regulator providing a third output signal to the IP module;
a power tracker generating a reference voltage by tracking the first to third output signals and adding an offset voltage to a selection signal obtained by detecting one of the output signals; and
and a sub-regulator generating an input voltage corresponding to the reference voltage and supplying the generated input voltage to the first to third regulators.
제1 출력전압, 제2 출력전압, 제3 출력전압 또는 제1 출력전류, 제2 출력전류, 제3 출력전류 중 적어도 하나인, 전력관리집적회로.The method of claim 1, wherein the first output signal, the second output signal and the third output signal are
A power management integrated circuit that is at least one of a first output voltage, a second output voltage, a third output voltage, or a first output current, a second output current, and a third output current.
기준제어신호에 따라 오프셋 전류을 생성하는 전류 생성부;
상기 오프셋 전류가 제공되어, 상기 오프셋 전압을 출력하는 임피던스 유닛;
상기 제1 레귤레이터의 출력단에 연결되어 상기 제1 출력신호를 트래킹하는 제1 트래커;
상기 제2 레귤레이터의 출력단에 연결되어 상기 제2 출력신호를 트래킹하는 제2 트래커;
상기 제3 레귤레이터의 출력단에 연결되어 상기 제3 출력신호를 트래킹하는 제3 트래커; 및
상기 제1 트래커, 상기 제2 트래커 및 상기 제3 트래커의 공통출력노드에 연결되어, 상기 선택 신호의 전압 방향에 따라 전류를 방전하는 디스차징유닛을 포함하는 전력관리집적회로.The method of claim 1, wherein the power tracker
a current generator generating an offset current according to a reference control signal;
an impedance unit receiving the offset current and outputting the offset voltage;
a first tracker connected to an output terminal of the first regulator and tracking the first output signal;
a second tracker connected to the output terminal of the second regulator and tracking the second output signal;
a third tracker connected to an output terminal of the third regulator and tracking the third output signal; and
and a discharging unit connected to the common output node of the first tracker, the second tracker, and the third tracker to discharge current according to a voltage direction of the selection signal.
상기 제1 레귤레이터의 출력신호 및 상기 공통출력노드의 상기 선택 신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 제1 증폭기; 및
전원단자와 상기 공통출력노드 사이에 연결되고, 상기 비교신호에 상응하는 상기 선택 신호를 생성하는 트랜지스터를 포함하는, 전력관리집적회로.The method of claim 4, wherein the first tracker
a first amplifier comparing the output signal of the first regulator with the selection signal of the common output node and outputting a comparison signal; and
and a transistor coupled between a power supply terminal and the common output node and generating the selection signal corresponding to the comparison signal.
상기 공통출력노드와 접지 단자 사이에 연결된 저항인, 전력관리집적회로.The method of claim 4, wherein the discharging unit
A resistor connected between the common output node and a ground terminal, a power management integrated circuit.
상기 공통출력노드와 접지 단자 사이에 연결되어 기설정된 전류를 방출하는 전류소스인, 전력관리집적회로.The method of claim 4, wherein the discharging unit
A power management integrated circuit, which is a current source connected between the common output node and a ground terminal to emit a preset current.
제어전압과 비교노드의 출력전압을 비교하여 기준신호를 출력하는 기준 증폭기;
전원단자와 상기 비교노드 사이에 연결되고, 상기 기준신호로 게이팅되는 제1 기준 트랜지스터;
상기 비교노드와 접지 단자 사이에 연결되는 기준저항; 및
상기 전원단자와 합산노드 사이에 연결되고, 상기 기준신호에 상응하여 상기 오프셋 전류를 생성하는 제2 기준 트랜지스터를 포함하는, 전력관리집적회로.The method of claim 4, wherein the current generator
a reference amplifier for outputting a reference signal by comparing the control voltage with the output voltage of the comparison node;
a first reference transistor coupled between a power supply terminal and the comparison node and gated with the reference signal;
a reference resistance connected between the comparison node and a ground terminal; and
and a second reference transistor connected between the power supply terminal and a summing node and configured to generate the offset current in response to the reference signal.
제2 출력신호를 출력하는 제2 루프 회로;
제3 출력신호를 출력하는 제3 루프 회로;
상기 제1 내지 제3 출력 신호를 트래킹하고, 어느 하나의 출력 신호를 검출한 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하는 전력 트래커; 및
상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여, 상기 제1 내지 제3 루프회로에 상기 입력전압을 제공하는 충전회로를 포함하는 전력관리집적회로.a first loop circuit that outputs a first output signal;
a second loop circuit outputting a second output signal;
a third loop circuit outputting a third output signal;
a power tracker generating a reference voltage by tracking the first to third output signals and adding an offset voltage to a selection signal obtained by detecting one of the output signals; and
and a charging circuit generating an input voltage corresponding to the reference voltage and providing the input voltage to the first to third loop circuits.
상기 제1 출력신호를 트래킹하는 제1 트래커;
상기 제2 출력신호를 트래킹하는 제2 트래커;
상기 제3 출력신호를 트래킹하는 제3 트래커;
상기 제1 트래커, 상기 제2 트래커 및 상기 제3 트래커의 공통출력노드에 연결된 소싱유닛; 및
상기 공통출력노드에서 출력되는 상기 선택 신호에 상응하는 상기 기준전압을 출력하는 전압 생성부를 포함하는 전력관리집적회로.11. The method of claim 10, wherein the power tracker
a first tracker for tracking the first output signal;
a second tracker tracking the second output signal;
a third tracker tracking the third output signal;
a sourcing unit connected to a common output node of the first tracker, the second tracker, and the third tracker; and
and a voltage generator outputting the reference voltage corresponding to the selection signal output from the common output node.
일단이 상기 공통출력노드에 연결된 임피던스 유닛; 및
상기 임피던스 유닛에 가변가능한 오프셋 전류를 제공하여 오프셋 전압을 생성하는 전류 생성부를 포함하여,
상기 선택 신호에 상기 오프셋 전압을 합산하여 상기 기준전압을 출력하는, 전력관리집적회로. The method of claim 12, wherein the voltage generator
an impedance unit having one end connected to the common output node; and
Including a current generator for generating an offset voltage by providing a variable offset current to the impedance unit,
and outputting the reference voltage by adding the offset voltage to the selection signal.
제어전압과 비교노드의 출력전압을 비교하여 기준신호를 출력하는 기준 증폭기;
일 단자가 상기 비교노드에 연결되고, 상기 기준신호로 게이팅되는 비교 기준 트랜지스터;
상기 비교 기준 트랜지스터의 타 단자와 전원단자 사이에 연결되고, 상기 비교 기준 트랜지스터의 상기 타 단자의 신호로 게이팅되는 제1 기준 상보트랜지스터;
상기 비교 기준 트랜지스터의 상기 타 단자의 신호로 게이팅되고, 상기 전원단자와 상기 합산 노드 사이에 연결되어, 상기 기준신호에 상응하여 상기 오프셋 전류를 생성하는 제2 기준 상보트랜지스터; 및
상기 비교노드와 접지 단자 사이에 연결되는 기준저항을 포함하는, 전력관리집적회로.The method of claim 13, wherein the current generator
a reference amplifier for outputting a reference signal by comparing the control voltage with the output voltage of the comparison node;
a comparison reference transistor having one terminal connected to the comparison node and gated with the reference signal;
a first reference complementary transistor connected between the other terminal of the comparison reference transistor and a power supply terminal and gated with a signal of the other terminal of the comparison reference transistor;
a second reference complementary transistor gated by a signal of the other terminal of the comparison reference transistor, connected between the power supply terminal and the summing node, and configured to generate the offset current corresponding to the reference signal; and
A power management integrated circuit comprising a reference resistor connected between the comparison node and a ground terminal.
상기 공통출력노드로부터 기설정된 디스차징 전류를 방출하는 전류소스인, 전력관리집적회로.13. The method of claim 12, wherein the sourcing unit
A power management integrated circuit, which is a current source that emits a predetermined discharging current from the common output node.
상기 제1 출력신호 및 상기 공통출력노드의 상기 선택 신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 제1 증폭기; 및
전원단자와 상기 공통출력노드 사이에 연결되고, 상기 비교신호에 상응하는 상기 선택 신호를 생성하는 트랜지스터를 포함하는, 전력관리집적회로.The method of claim 12, wherein the first tracker
a first amplifier comparing the first output signal and the selection signal of the common output node and outputting a comparison signal; and
and a transistor coupled between a power supply terminal and the common output node and generating the selection signal corresponding to the comparison signal.
제2 출력전압 및 제2 출력전류를 제공하는 제2 레귤레이터;
제3 출력전압 및 제1 출력전류를 제공하는 제3 레귤레이터;
상기 제1 내지 제3 출력 전압 및 상기 제1 내지 제3 출력 전류를 트래킹하고, 공통출력노드를 통해 어느 하나의 출력 신호를 검출한 선택 신호에 오프셋 전압을 합산하여 기준전압을 생성하는 전력 트래커; 및
상기 기준전압에 상응하는 입력전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 레귤레이터에 제공하는 서브 레귤레이터를 포함하는 전력관리집적회로.a first regulator providing a first output voltage and a first output current;
a second regulator providing a second output voltage and a second output current;
a third regulator providing a third output voltage and a first output current;
a power tracker generating a reference voltage by tracking the first to third output voltages and the first to third output currents and adding an offset voltage to a selection signal detected through a common output node; and
and a sub-regulator generating an input voltage corresponding to the reference voltage and supplying the generated input voltage to the first to third regulators.
상기 공통출력노드의 상기 선택 신호를 상기 제1 출력전압 및 제1 출력전류와 비교하여 제1 비교신호를 출력하는 제1 증폭기 및 전원단자와 상기 공통출력노드 사이에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 제1 트래커;
상기 공통출력노드의 상기 선택 신호를 상기 제2 출력전압 및 제2 출력전류와 비교하여 제2 비교신호를 출력하는 제2 증폭기 및 전원단자와 상기 공통출력노드 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 제2 트래커; 및
상기 공통출력노드의 상기 선택 신호를 상기 제3 출력전압 및 제3 출력전류와 비교하여 제3 비교신호를 출력하는 제3 증폭기 및 전원단자와 상기 공통출력노드 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 포함하는 제3 트래커를 포함하여,
상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터 각각의 출력신호 중 가장 작은 값을 상기 공통출력노드를 통해 상기 선택 신호로 출력하는, 전력관리집적회로.19. The method of claim 18, wherein the power tracker
A first amplifier configured to compare the selection signal of the common output node with the first output voltage and the first output current and output a first comparison signal, and a first transistor connected between a power supply terminal and the common output node. first tracker;
A second amplifier configured to compare the selection signal of the common output node with the second output voltage and the second output current and output a second comparison signal, and a second transistor connected between a power supply terminal and the common output node. a second tracker; and
A third amplifier for outputting a third comparison signal by comparing the selection signal of the common output node with the third output voltage and the third output current, and a third transistor connected between a power supply terminal and the common output node. Including third trackers,
and outputting a smallest value among the output signals of the first transistor, the second transistor, and the third transistor as the selection signal through the common output node.
상기 공통출력노드에 연결되는 제1 입력단자;
입력저항의 일단과 연결되는 제2 입력단자; 및
상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되어 상기 제1 비교신호를 출력하는 출력단자를 포함하고,
상기 입력저항의 일단에 상기 제1 출력전류가 제공되고 상기 입력저항의 타단에 상기 제1 출력전압이 제공되는, 전력관리집적회로.20. The method of claim 19, wherein the first amplifier
a first input terminal connected to the common output node;
a second input terminal connected to one end of the input resistance; and
An output terminal connected to the gate of the first transistor to output the first comparison signal;
wherein the first output current is provided to one end of the input resistance and the first output voltage is provided to the other end of the input resistance.
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