KR20230130646A - Multi-output switched-mode power supply for multi-cell-in-series battery charging - Google Patents

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KR20230130646A
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Abstract

2-셀-인-시리즈 (2S) 배터리를 그에 커플링된 듀얼-출력 3-레벨 벅 컨버터를 사용하여 충전하는 것과 같이 멀티-셀-인-시리즈 배터리에 커플링된 멀티-출력 스위치드 모드 전력 공급부 (SMPS) 를 사용하여, 또는 멀티-셀-인-시리즈 배터리로부터 전력을 수신하는 멀티-입력 SMPS 회로를 사용하여, 전력을 변환하기 위한 기법들 및 장치. 하나의 예시적인 전력 공급 회로는 일반적으로, 입력 노드 및 출력 노드를 갖는 스위치드 모드 전력 공급 회로, 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하는 배터리, 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 전하 펌프 회로로서, 전하 펌프 회로의 제 2 단자는 배터리에 커플링되는, 상기 전하 펌프 회로, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치, 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 포함한다.A multi-output switched mode power supply coupled to a multi-cell-in-series battery, such as charging a 2-cell-in-series (2S) battery using a dual-output 3-level buck converter coupled thereto. Techniques and apparatus for converting power using (SMPS), or using a multi-input SMPS circuit that receives power from a multi-cell-in-series battery. One exemplary power supply circuit generally includes a switched mode power supply circuit having an input node and an output node, a battery comprising multiple cells connected in series, and a charge pump circuit having a first terminal and a second terminal to generate charge. a second terminal of the pump circuit being coupled to a battery, a first switch coupled between an output node of the switched mode power supply circuit and a first terminal of the charge pump circuit, and a switched mode power supply circuit. and a second switch coupled between the output node and the second terminal of the charge pump circuit.

Description

멀티-셀-인-시리즈 배터리 충전을 위한 멀티-출력 스위치드 모드 전력 공급부Multi-output switched mode power supply for multi-cell-in-series battery charging

관련 출원(들)에 대한 상호참조Cross-reference to related application(s)

본 출원은, "Multi-Output Switched-Mode Power Supply for Multi-Cell-in-Series Battery Charging" 의 명칭으로 2021년 1월 19일자로 출원된 미국 가출원 제63/139,257호의 이익 및 그 우선권을 주장하는, "Multi-Output Switched-Mode Power Supply for Multi-Cell-in-Series Battery Charging" 의 명칭으로 2021년 9월 21일자로 출원된 미국출원 제17/448,306호의 우선권을 주장하며, 이들은 하기에서 충분히 설명된 바와 같이 그리고 모든 적용가능한 목적들로 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 명백히 통합된다.This application claims the benefit and priority of U.S. Provisional Application No. 63/139,257, filed on January 19, 2021, under the title “Multi-Output Switched-Mode Power Supply for Multi-Cell-in-Series Battery Charging” , claims priority to U.S. Application No. 17/448,306, filed September 21, 2021, entitled “Multi-Output Switched-Mode Power Supply for Multi-Cell-in-Series Battery Charging,” which are fully described below. are expressly incorporated herein by reference in their entirety, as incorporated herein and for all applicable purposes.

기술분야Technology field

본 개시의 특정 양태들은 일반적으로 전자 회로들에 관한 것으로, 더 상세하게는, 멀티-셀-인-시리즈 (multi-cell-in-series) 배터리에 커플링된 멀티-출력 스위치드 모드 (switched-mode) 전력 공급부 (SMPS) 를 사용하여 전력을 변환하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.Certain aspects of the disclosure relate generally to electronic circuits, and more particularly to multi-output switched-mode circuits coupled to a multi-cell-in-series battery. ) relates to methods and devices for converting power using a power supply unit (SMPS).

전압 레귤레이터는 이상적으로, 부하 전류 또는 입력 전압에서의 변경들에 무관하게 일정한 직류 (DC) 출력 전압을 제공한다. 전압 레귤레이터들은 선형 레귤레이터들 또는 스위칭 레귤레이터들로서 분류될 수도 있다. 선형 레귤레이터들은 상대적으로 콤팩트한 경향이 있지만, 많은 어플리케이션들은 스위칭 레귤레이터의 증가된 효율로부터 이익을 얻을 수도 있다. 선형 레귤레이터는, 예를 들어, LDO (low-dropout) 레귤레이터에 의해 구현될 수도 있다. 스위칭 레귤레이터 ("스위칭 컨버터" 또는 "스위처 (switcher)" 로서도 또한 공지됨) 는, 예를 들어, 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 또는 전하 펌프와 같은 스위치드 모드 전력 공급부 (SMPS) 에 의해 구현될 수도 있다.A voltage regulator ideally provides a constant direct current (DC) output voltage regardless of changes in load current or input voltage. Voltage regulators may be classified as linear regulators or switching regulators. Although linear regulators tend to be relatively compact, many applications may benefit from the increased efficiency of switching regulators. A linear regulator may be implemented by, for example, a low-dropout (LDO) regulator. A switching regulator (also known as a “switching converter” or “switcher”) is a switched mode power supply (SMPS), for example, a buck converter, boost converter, buck-boost converter, or charge pump. It may be implemented.

예를 들어, 벅 컨버터는 통상적으로, 다음을 포함하는 SMPS 의 일 타입이다: (1) 상대적으로 더 높은 전압 레일과 스위칭 노드 사이에 커플링된 상측 스위치, (2) 스위칭 노드와 상대적으로 더 낮은 전압 레일 사이에 커플링된 하측 스위치, 및 (3) 스위칭 노드와 부하 (예컨대, 션트 용량성 엘리먼트에 의해 표현됨) 사이에 커플링된 인덕터. 상측 및 하측 스위치들은 통상적으로, 트랜지스터들로 구현되지만, 하측 스위치는 대안적으로, 다이오드로 구현될 수도 있다.For example, a buck converter is typically a type of SMPS that includes: (1) a high-side switch coupled between the relatively higher voltage rail and the switching node, (2) a relatively lower voltage rail coupled between the switching node and the switching node. (3) a low-side switch coupled between the voltage rails, and (3) an inductor coupled between the switching node and the load (e.g., represented by a shunt capacitive element). The high and low switches are typically implemented with transistors, but the low switch may alternatively be implemented with a diode.

전하 펌프는, 커패시터를 통한 부하에 걸친 공급 전압의 연결을 제어하기 위해 적어도 하나의 스위칭 디바이스를 통상적으로 포함하는 SMPS 의 일 타입이다. 전압 더블러 (doubler) ("2-승산 (multiply-by-two; X2) 전하 펌프" 로서도 또한 지칭됨) 에서, 예를 들어, 전하 펌프 회로의 커패시터는 초기에 공급부에 걸쳐 연결되어, 커패시터를 공급 전압으로 충전할 수도 있다. 그 다음, 전하 펌프 회로는 공급부 및 부하와 직렬로 커패시터를 연결하도록 재구성되어, 부하에 걸친 전압을 배가시킬 수도 있다. 이러한 2-스테이지 사이클은 전하 펌프에 대한 스위칭 주파수에서 반복된다. 전하 펌프들은, 회로 토폴로지에 의존하여, 전압들을 정수 또는 분수량들로 승산하거나 제산하는데 사용될 수도 있다.A charge pump is a type of SMPS that typically includes at least one switching device to control the coupling of the supply voltage across the load through a capacitor. In a voltage doubler (also referred to as a “multiply-by-two (X2) charge pump”), for example, the capacitor of the charge pump circuit is initially connected across the supply, making the capacitor It can also be charged from the supply voltage. The charge pump circuit may then be reconfigured to connect a capacitor in series with the supply and load, doubling the voltage across the load. This two-stage cycle is repeated at the switching frequency for the charge pump. Charge pumps may be used to multiply or divide voltages by integer or fractional quantities, depending on the circuit topology.

전력 관리 집적 회로들 (전력 관리 IC들 또는 PMIC들) 은 호스트 시스템의 전력 방식을 관리하기 위해 사용되고, 하나 이상의 전압 레귤레이터들 (예컨대, 벅 컨버터들 또는 전하 펌프들) 을 포함 및/또는 제어할 수도 있다. PMIC 는 디바이스들 내의 전력의 플로우 및 방향을 제어하기 위해 모바일 폰들, 태블릿들, 랩탑들, 웨어러블들 등과 같은 배터리 동작식 디바이스들에서 사용될 수도 있다. PMIC 는 DC-DC 변환 (예를 들어, 상기에서 설명된 바와 같은 전압 레귤레이터를 사용함), 배터리 충전, 전력 소스 선택, 전압 스케일링, 전력 시퀀싱 등과 같이 디바이스에 대한 다양한 기능들을 수행할 수도 있다.Power management integrated circuits (power management ICs or PMICs) are used to manage the power regime of the host system and may include and/or control one or more voltage regulators (e.g., buck converters or charge pumps). there is. PMIC may be used in battery-operated devices such as mobile phones, tablets, laptops, wearables, etc. to control the flow and direction of power within the devices. The PMIC may perform various functions for the device, such as DC-DC conversion (e.g., using a voltage regulator as described above), battery charging, power source selection, voltage scaling, power sequencing, etc.

본 개시의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 수개의 양태들을 가지며, 이들 양태들 중 어떠한 단일 양태도 그 바람직한 속성들을 유일하게 책임지지 않는다. 뒤이어지는 청구항들에 의해 표현된 바와 같이 본 개시의 범위를 한정하지 않고도, 일부 특징들이 하기에서 간략하게 논의된다. 이 논의를 고려한 이후, 특히, "상세한 설명" 이라는 제목의 섹션을 읽은 후, 본 명세서에서 설명된 이점들을 본 개시의 특징부들이 어떻게 제공하는지를 이해할 것이다.Each of the systems, methods and devices of this disclosure has several aspects, no single aspect of which is solely responsible for its desirable properties. Without limiting the scope of the disclosure as expressed by the claims that follow, some features are briefly discussed below. After considering this discussion, and especially after reading the section titled “Detailed Description,” you will understand how the features of the disclosure provide the advantages described herein.

본 개시의 특정 양태들은 일반적으로, 2-셀-인-시리즈 (2S) 배터리에 커플링된 듀얼-출력 3-레벨 벅 컨버터와 같이 멀티-셀-인-시리즈 배터리에 커플링된 멀티-출력 스위치드 모드 전력 공급 (SMPS) 회로에 관련된다. 그러한 회로는 대안적으로, 듀얼-입력 2-레벨 부스트 컨버터에 커플링된 2S 배터리와 같이 멀티-셀-인-시리즈 배터리로부터 전력을 수신하는 멀티-입력 SMPS 회로로서 역으로 기능할 수도 있다.Certain aspects of the present disclosure generally provide a multi-output switched converter coupled to a multi-cell-in-series (2S) battery, such as a dual-output 3-level buck converter coupled to a 2-cell-in-series (2S) battery. Mode power supply (SMPS) circuitry. Such a circuit may alternatively function inversely as a multi-input SMPS circuit receiving power from a multi-cell-in-series battery, such as a 2S battery coupled to a dual-input 2-level boost converter.

본 개시의 특정 양태들은 전력 공급 회로에 관한 것이다. 전력 공급 회로는 일반적으로, 입력 노드 및 출력 노드를 갖는 스위치드 모드 전력 공급 회로, 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하는 배터리, 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 전하 펌프 회로로서, 전하 펌프 회로의 제 2 단자는 배터리에 커플링되는, 상기 전하 펌프 회로, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치, 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 포함한다.Certain aspects of the present disclosure relate to power supply circuitry. The power supply circuit generally includes a switched mode power supply circuit having an input node and an output node, a battery including multiple cells connected in series, and a charge pump circuit having a first terminal and a second terminal. 2 terminal is coupled to the charge pump circuit, the first switch coupled between the output node of the switched mode power supply circuit and the first terminal of the charge pump circuit, and the output node of the switched mode power supply circuit and the charge. and a second switch coupled between the second terminal of the pump circuit.

본 개시의 특정 양태들은 상기에서 설명된 전력 공급 회로의 적어도 일부를 포함하는 전력 관리 집적 회로 (PMIC) 를 제공한다.Certain aspects of the present disclosure provide a power management integrated circuit (PMIC) that includes at least a portion of the power supply circuitry described above.

본 개시의 특정 양태들은 상기에서 설명된 전력 공급 회로를 포함하는 배터리 충전 회로를 제공한다.Certain aspects of the present disclosure provide a battery charging circuit that includes the power supply circuit described above.

본 개시의 특정 양태들은 전력 공급 회로에 관한 것이다. 전력 공급 회로는 일반적으로, 입력 노드 및 출력 노드를 갖는 스위치드 모드 전력 공급 회로, 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 전하 펌프 회로, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치, 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 포함한다.Certain aspects of the present disclosure relate to power supply circuitry. The power supply circuit generally includes a switched mode power supply circuit having an input node and an output node, a charge pump circuit having a first terminal and a second terminal, and a connection between the output node of the switched mode power supply circuit and the first terminal of the charge pump circuit. a first switch coupled to and a second switch coupled between the output node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit.

본 개시의 특정 양태들은 공급 전력의 방법에 관한 것이다. 그 방법은 일반적으로, 스위치드 모드 전력 공급 회로를 동작시키는 단계, 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치를 통해 또는 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 통해 전류를 선택적으로 라우팅하는 단계를 포함한다.Certain aspects of the present disclosure relate to a method of supplying power. The method generally includes operating a switched mode power supply circuit, and via a first switch coupled between a first node of the switched mode power supply circuit and a first terminal of the charge pump circuit or via a switched mode power supply circuit. and selectively routing current through a second switch coupled between the first node of and the second terminal of the charge pump circuit.

전술한 목적 및 관련 목적의 달성을 위해, 하나 이상의 양태들은, 이하 충분히 설명되고 청구항들에서 특별히 적시되는 특징들을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부 도면들은 하나 이상의 양태들의 특정한 예시적인 특징들을 상세히 기술한다. 하지만, 이들 특징들은 다양한 양태들의 원리들이 채용될 수도 있는 다양한 방식들 중 단지 몇몇만을 나타낸다.To the accomplishment of the foregoing and related objectives, one or more aspects include features fully described below and particularly pointed out in the claims. The following description and accompanying drawings set forth in detail certain example features of one or more aspects. However, these features represent only a few of the various ways in which the principles of the various aspects may be employed.

본 개시의 상기 기재된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 상기 간략히 요약된 더 상세한 설명이 양태들을 참조하여 행해질 수도 있으며, 이 양태들 중 일부는 첨부 도면들에서 예시된다. 하지만, 첨부 도면들은 본 개시의 오직 특정한 통상적인 양태들만을 예시할 뿐이고, 따라서, 본 설명은 다른 동일하게 효과적인 양태들을 허용할 수도 있으므로, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 함이 주목되어야 한다.
도 1 은 본 개시의 양태들이 실시될 수도 있는, 스위치드 모드 전력 공급 (SMPS) 회로 및 배터리 충전 회로를 포함하는 전력 관리 시스템을 포함하는 예시적인 디바이스의 블록 다이어그램이다.
도 2a 는 2-셀-인-시리즈 (2S) 배터리를 충전하기 위한, 단일-출력 SMPS 및 전하 펌프를 갖는 예시적인 전력 공급 회로의 블록 다이어그램이다.
도 2b 및 도 2c 는 본 개시의 특정 양태들에 따른, 상이한 전력 경로들을 예시하는 2S 배터리를 충전하기 위한, 듀얼-출력 SMPS 및 전하 펌프를 갖는 예시적인 전력 공급 회로의 블록 다이어그램들이다.
도 2d 및 도 2e 는 본 개시의 특정 양태들에 따른, 상이한 전력 경로들을 갖는 2S 배터리로부터 전력을 수신하는 듀얼-입력 SMPS 로서 역으로 동작하는 도 2b 및 도 2c 의 예시적인 전력 공급 회로의 블록 다이어그램들이다.
도 3 은 2-레벨 벅 컨버터에 대한 그리고 3-레벨 벅 컨버터에 대한 정규화된 전류 리플 대 듀티 사이클의 예시적인 그래프이다.
도 4 는 본 개시의 특정 양태들에 따른, 전력을 공급하기 위한 예시적인 동작들의 플로우 다이어그램이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 부호들은, 가능할 경우, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하도록 사용되었다. 일 양태에 개시된 엘리먼트들은 특정 기재없이도 다른 양태들에서 유리하게 활용될 수도 있음이 고려된다.
In such a manner that the above-described features of the disclosure may be understood in detail, a more detailed description of the briefly summarized above may be made with reference to the aspects, some of which are illustrated in the accompanying drawings. However, it should be noted that the accompanying drawings illustrate only certain typical aspects of the present disclosure and, therefore, should not be considered to limit the scope of the present disclosure, as the description may permit other equally effective embodiments. do.
1 is a block diagram of an example device including a power management system including a switched mode power supply (SMPS) circuit and a battery charging circuit in which aspects of the present disclosure may be practiced.
2A is a block diagram of an example power supply circuit with a single-output SMPS and charge pump for charging a 2-cell-in-series (2S) battery.
2B and 2C are block diagrams of an example power supply circuit with a dual-output SMPS and a charge pump for charging a 2S battery illustrating different power paths, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
2D and 2E are block diagrams of the example power supply circuit of FIGS. 2B and 2C operating inversely as a dual-input SMPS receiving power from a 2S battery with different power paths, in accordance with certain aspects of the present disclosure. admit.
3 is an example graph of normalized current ripple versus duty cycle for a 2-level buck converter and for a 3-level buck converter.
4 is a flow diagram of example operations for providing power, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
To facilitate understanding, like reference numerals have been used, where possible, to designate like elements that are common to the drawings. It is contemplated that elements disclosed in one aspect may be advantageously utilized in other aspects without specific recitation.

본 개시의 특정 양태들은 2-셀-인-시리즈 (2S) 배터리를 그에 커플링된 듀얼-출력 3-레벨 벅 컨버터를 사용하여 충전하는 것과 같이 멀티-셀-인-시리즈 배터리에 커플링된 멀티-출력 스위치드 모드 전력 공급부 (SMPS) 를 사용하여 전력을 변환하기 위한 기법들 및 장치를 제공한다. 그러한 전력 공급 회로는 대안적으로, 2S 배터리로부터 다른 디바이스를 충전하는 듀얼-입력 2-레벨 부스트 컨버터와 같이 멀티-셀-인-시리즈 배터리로부터 전력을 수신하는 멀티-입력 SMPS 회로로서 역으로 기능할 수도 있다.Certain aspects of the present disclosure are directed to a multi-cell-in-series (2S) battery coupled to a multi-cell-in-series battery, such as charging a 2-cell-in-series (2S) battery using a dual-output 3-level buck converter coupled thereto. -Provides techniques and devices for converting power using an output switched mode power supply (SMPS). Such power supply circuitry could alternatively function inversely as a multi-input SMPS circuit receiving power from a multi-cell-in-series battery, such as a dual-input 2-level boost converter to charge other devices from a 2S battery. It may be possible.

본 개시의 다양한 양태들은 첨부 도면들을 참조하여 이하 더 충분히 설명된다. 하지만, 본 개시는 다수의 상이한 형태들로 구현될 수도 있으며, 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 임의의 특정 구조 또는 기능으로 한정되는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 양태들은, 본 개시가 철저하고 완전할 것이며 그리고 본 개시의 범위를 당업자에게 충분히 전달할 것이도록 제공된다. 본 명세서에서의 교시들에 기초하여, 당업자는, 본 개시의 임의의 다른 양태와는 독립적으로 구현되든 임의의 다른 양태와 결합되든, 본 개시의 범위가 본 명세서에서 개시된 본 개시의 임의의 양태를 커버하도록 의도됨을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 임의의 수의 양태들을 이용하여 일 장치가 구현될 수도 있거나 또는 일 방법이 실시될 수도 있다. 부가적으로, 본 개시의 범위는, 본 명세서에 기재된 본 개시의 다양한 양태들에 부가한 또는 그 이외의 구조 및 기능, 또는 다른 구조, 기능을 이용하여 실시되는 그러한 장치 또는 방법을 커버하도록 의도된다. 본 명세서에서 개시된 본 개시의 임의의 양태는 청구항의 하나 이상의 엘리먼트들에 의해 구현될 수도 있음이 이해되어야 한다.Various aspects of the present disclosure are more fully described below with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and should not be construed as limited to any particular structure or function presented throughout the disclosure. Rather, these aspects are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the disclosure to those skilled in the art. Based on the teachings herein, those skilled in the art will recognize that the scope of the disclosure extends to any aspect of the disclosure disclosed herein, whether implemented independently of or in combination with any other aspect of the disclosure. You will recognize that it is intended to cover. For example, an apparatus may be implemented or a method may be practiced using any number of the aspects set forth herein. Additionally, the scope of the present disclosure is intended to cover such devices or methods practiced using structures and functions in addition to or other than the various aspects of the present disclosure described herein. . It should be understood that any aspect of the disclosure disclosed herein may be implemented by one or more elements of a claim.

단어 "예시적인" 은 "예, 사례, 또는 예시로서 기능함" 을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태는 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다.The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example, instance, or illustration.” Any aspect described herein as “exemplary” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 동사 "연결하다" 의 다양한 시제들에서 용어 "~와 연결됨" 은 엘리먼트 A 가 엘리먼트 B 에 직접 연결됨 또는 다른 엘리먼트들이 엘리먼트들 A 와 B 사이에 연결될 수도 있음 (즉, 엘리먼트 A 는 엘리먼트 B 와 간접적으로 연결됨) 을 의미할 수도 있다. 전기 컴포넌트들의 경우, 용어 "~와 연결됨" 은 또한, 본 명세서에서, 와이어, 트레이스, 또는 다른 전기 전도성 재료가 엘리먼트들 A 및 B (및 이들 사이에서 전기적으로 연결되는 임의의 컴포넌트들) 를 전기적으로 연결하기 위해 사용됨을 의미하는데 사용될 수도 있다.As used herein, the term "connected to" in various tenses of the verb "connect" means that element A is directly connected to element B or that other elements may be connected between elements A and B (i.e. Element A may be indirectly connected to element B. For electrical components, the term "connected to" also means herein that a wire, trace, or other electrically conductive material is electrically connected to elements A and B (and any components electrically connected between them). It can also be used to mean used to connect.

예시적인 디바이스Exemplary Device

본 개시의 양태들은 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수도 있음이 이해되어야 한다. 본 개시는 이러한 점에서 제한되지 않지만, 본 명세서에 개시된 회로들은 통신 시스템의 전력 공급부, 배터리 충전 회로, 또는 전력 관리 회로, 비디오 코덱, 뮤직 플레이어들 및 마이크로폰들과 같은 오디오 장비, 텔레비전, 카메라 장비, 및 오실로스코프와 같은 테스트 장비에서와 같이 다양한 적합한 장치 중 임의의 것에서 사용될 수도 있다. 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된 통신 시스템들은, 오직 예로서, 셀룰러 무선전화 통신 시스템들, 위성 통신 시스템들, 양방향 무선 통신 시스템들, 단방향 페이저들, 양방향 페이저들, 개인 통신 시스템들 (PCS), 개인용 디지털 보조기들 (PDA들) 등을 포함한다.It should be understood that aspects of the present disclosure may be used in a variety of applications. Although the disclosure is not limited in this respect, circuits disclosed herein may include power supplies, battery charging circuits, or power management circuits in communication systems, video codecs, audio equipment such as music players and microphones, television, camera equipment, etc. and test equipment such as an oscilloscope. Communication systems intended to be included within the scope of this disclosure include, by way of example only, cellular radiotelephone communication systems, satellite communication systems, two-way wireless communication systems, one-way pagers, two-way pagers, personal communication systems (PCS) , personal digital assistants (PDAs), etc.

도 1 은, 본 개시의 양태들이 구현될 수도 있는 예시적인 디바이스 (100) 를 예시한다. 디바이스 (100) 는 셀룰러 폰, PDA, 핸드헬드 디바이스, 무선 디바이스, 랩탑 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰, 웨어러블 디바이스 등과 같은 배터리 동작식 디바이스일 수도 있다.1 illustrates an example device 100 in which aspects of the present disclosure may be implemented. Device 100 may be a battery-operated device, such as a cellular phone, PDA, handheld device, wireless device, laptop computer, tablet, smartphone, wearable device, etc.

디바이스 (100) 는, 디바이스 (100) 의 동작을 제어하는 프로세서 (104) 를 포함할 수도 있다. 프로세서 (104) 는 또한 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 으로서 지칭될 수도 있다. 판독 전용 메모리 (ROM) 및 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 양자 모두를 포함할 수도 있는 메모리 (106) 는 명령들 및 데이터를 프로세서 (104) 에 제공한다. 메모리 (106) 의 일부는 또한 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리 (NVRAM) 를 포함할 수도 있다. 프로세서 (104) 는 통상적으로, 메모리 (106) 내에 저장된 프로그램 명령들에 기초하여 논리 및 산술 연산들을 수행한다.Device 100 may include a processor 104 that controls the operation of device 100. Processor 104 may also be referred to as a central processing unit (CPU). Memory 106, which may include both read only memory (ROM) and random access memory (RAM), provides instructions and data to processor 104. Portions of memory 106 may also include non-volatile random access memory (NVRAM). Processor 104 typically performs logical and arithmetic operations based on program instructions stored within memory 106.

특정 양태들에서, 디바이스 (100) 는 또한, 디바이스 (100) 와 원격 위치 간의 데이터의 송신 및 수신을 허용하기 위한 송신기 (110) 및 수신기 (112) 를 포함할 수도 있는 하우징 (108) 을 포함할 수도 있다. 특정 양태들에 대해, 송신기 (110) 및 수신기 (112) 는 트랜시버 (114) 로 결합될 수도 있다. 하나 이상의 안테나들 (116) 은 하우징 (108) 에 어태치되거나 그렇지 않으면 커플링되고 트랜시버 (114) 에 전기적으로 연결될 수도 있다. 디바이스 (100) 는 또한, 다중의 송신기들, 다중의 수신기들, 및/또는 다중의 트랜시버들을 포함할 수도 있다 (도시 안됨).In certain aspects, device 100 may also include a housing 108 that may include a transmitter 110 and a receiver 112 to allow transmission and reception of data between device 100 and a remote location. It may be possible. For certain aspects, transmitter 110 and receiver 112 may be combined into transceiver 114. One or more antennas 116 may be attached to or otherwise coupled to housing 108 and electrically connected to transceiver 114 . Device 100 may also include multiple transmitters, multiple receivers, and/or multiple transceivers (not shown).

디바이스 (100) 는 또한, 트랜시버 (114) 에 의해 수신된 신호들의 레벨을 검출 및 정량화하기 위한 노력으로 사용될 수도 있는 신호 검출기 (118) 를 포함할 수도 있다. 신호 검출기 (118) 는 그러한 신호 파라미터들을, 다른 것들 중에서, 총 에너지, 심볼당 서브캐리어당 에너지, 및 전력 스펙트럼 밀도로서 검출할 수도 있다. 디바이스 (100) 는 또한 신호들을 프로세싱함에 있어서의 사용을 위한 디지털 신호 프로세서 (DSP) (120) 를 포함할 수도 있다.Device 100 may also include a signal detector 118 that may be used in an effort to detect and quantify the level of signals received by transceiver 114. Signal detector 118 may detect such signal parameters as total energy, energy per subcarrier per symbol, and power spectral density, among others. Device 100 may also include a digital signal processor (DSP) 120 for use in processing signals.

디바이스 (100) 는 (예를 들어, 벽면 어댑터 또는 무선 전력 충전기와 같은 다른 전력 소스가 이용가능하지 않은 경우) 디바이스 (100) 의 다양한 컴포넌트들에 전력공급하기 위해 사용될 수도 있는 배터리 (122) 를 더 포함할 수도 있다. 배터리 (122) 는 단일 셀, 또는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함할 수도 있다. 디바이스 (100) 는 또한, 배터리 (122), 벽면 어댑터, 및/또는 무선 전력 충전기로부터 디바이스 (100) 의 다양한 컴포넌트들로의 전력을 관리하기 위한 전력 관리 시스템 (123) 을 포함할 수도 있다. 전력 관리 시스템 (123) 는 DC-DC 변환, 배터리 충전, 전력 소스 선택, 전압 스케일링, 전력 시퀀싱 등과 같이 디바이스에 대한 다양한 기능들을 수행할 수도 있다. 특정 양태들에서, 전력 관리 시스템 (123) 은 전력 관리 집적 회로 (전력 관리 IC 또는 PMIC) (124), 및 PMIC 에 의해 제어될 수도 있는 배터리 충전기 (125) 와 같은 하나 이상의 전력 공급 회로들을 포함할 수도 있다. 특정 양태들에 대해, 하나 이상의 전력 공급 회로들의 적어도 일부는 PMIC (124) 에 통합될 수도 있다. PMIC (124) 및/또는 하나 이상의 전력 공급 회로들은 스위치드 모드 전력 공급 (SMPS) 회로의 적어도 일부를 포함할 수도 있으며, 이는 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 3-레벨 벅 컨버터, 또는 2-승산 (X2) 또는 3-승산 (X3) 전하 펌프와 같은 전하 펌프와 같은 다양한 적합한 SMPS 회로 토폴로지들 중 임의의 것에 의해 구현될 수도 있다.Device 100 further includes a battery 122 that may be used to power various components of device 100 (e.g., when another power source such as a wall adapter or wireless power charger is not available). It may also be included. Battery 122 may include a single cell, or multiple cells connected in series. Device 100 may also include a power management system 123 to manage power from battery 122, wall adapter, and/or wireless power charger to various components of device 100. Power management system 123 may perform various functions for the device, such as DC-DC conversion, battery charging, power source selection, voltage scaling, power sequencing, etc. In certain aspects, power management system 123 may include a power management integrated circuit (power management IC or PMIC) 124, and one or more power supply circuits, such as a battery charger 125 that may be controlled by the PMIC. It may be possible. For certain aspects, at least a portion of one or more power supply circuits may be integrated into PMIC 124. PMIC 124 and/or one or more power supply circuits may include at least a portion of a switched mode power supply (SMPS) circuit, which may include a buck converter, buck-boost converter, 3-level buck converter, or 2-multiply ( It may be implemented by any of a variety of suitable SMPS circuit topologies, such as a charge pump, such as a 3-multiply (X2) or 3-multiply (X3) charge pump.

디바이스 (100) 의 다양한 컴포넌트들은 버스 시스템 (126) 에 의해 함께 커플링될 수도 있으며, 이 버스 시스템은 데이터 버스에 부가하여 전력 버스, 제어 신호 버스, 및/또는 상태 신호 버스를 포함할 수도 있다.The various components of device 100 may be coupled together by bus system 126, which may include a power bus, control signal bus, and/or status signal bus in addition to a data bus.

예시적인 멀티-셀-인-시리즈 배터리 충전 방식들 Exemplary Multi-Cell-in-Series Battery Charging Schemes

배터리 충전 시스템들 (예를 들어, 도 1 의 배터리 충전기 (125)) 은 더 높은 충전 전류를 향하는 추세이고, 이는 더 넓은 배터리 전압 범위에 걸쳐 동작할 수 있는 더 고효율의 변환기들에 대한 요구로 이어진다. 열적 문제들을 감소시키고/시키거나 전력을 보존하기 위해, 그러한 배터리 충전 시스템들을 더 고효율로 동작시키는 것이 바람직할 수도 있다.Battery charging systems (e.g., battery charger 125 of FIG. 1) are trending toward higher charging currents, leading to a need for more efficient converters that can operate over a wider battery voltage range. . To reduce thermal problems and/or conserve power, it may be desirable to operate such battery charging systems at higher efficiency.

하나의 예시적인 병렬 충전 솔루션에서, 마스터 충전기는 벅 컨버터 토폴로지에 기초하여 구현된다. 마스터 충전기는 배터리 (예를 들어, 배터리 (122)) 를 충전하는 것 및 자체적으로 전력을 제공하는 것이 가능하거나 또는 하나 이상의 슬레이브 충전기들과 병렬화될 수도 있다. 슬레이브 충전기들의 각각은 스위치드 커패시터 컨버터 (예를 들어, 2-제산 (divide-by-two; Div2) 전하 펌프) 또는 인덕터 (예를 들어, 벅 컨버터) 를 사용하는 스위치드 모드 전력 공급 (SMPS) 토폴로지로서 구현될 수도 있다. 전하 펌프 컨버터들은 벅 컨버터들보다 더 효율적인 대안을 제공할 수도 있다.In one example parallel charging solution, the master charger is implemented based on a buck converter topology. The master charger may be capable of charging a battery (e.g., battery 122) and provide power on its own or may be paralleled with one or more slave chargers. Each of the slave chargers is configured in a switched mode power supply (SMPS) topology using a switched capacitor converter (e.g., a divide-by-two (Div2) charge pump) or an inductor (e.g., a buck converter). It may be implemented. Charge pump converters may provide a more efficient alternative to buck converters.

단일 셀 (1S) 배터리 충전과 비교하여, 2-셀-인-시리즈 (2S) 배터리를 충전하는 것은 동일한 충전 전류로 2배의 전력을 배터리에 저장하고, 이에 의해, 2배의 충전률을 제공한다. 2S 배터리를 충전하기 위한 전력 공급 시스템은, 예를 들어, 부스트 컨버터가 뒤따르는 벅 컨버터, 또는 전압을 2로 승산 (X2) 이 가능한 전하 펌프가 뒤따르는 벅 컨버터를 포함할 수도 있다. X2 전하 펌프는 또한, 2S 배터리를 반대 방향으로 (즉, 역으로) 방전할 때 2로 제산 (Div2) 이 가능할 수도 있다. 따라서, 이러한 2-승산 및 2-제산 전하 펌프 능력을 갖는 배터리 충전 회로는 "X2/D2" 회로로서 지칭될 수도 있다.Compared to charging a single cell (1S) battery, charging a two-cell-in-series (2S) battery stores twice the power in the battery at the same charging current, thereby providing twice the charging rate. do. A power supply system for charging a 2S battery may include, for example, a buck converter followed by a boost converter, or a buck converter followed by a charge pump capable of multiplying the voltage by 2 (X2). The X2 charge pump may also be capable of dividing by 2 (Div2) when discharging a 2S battery in the opposite direction (i.e., in reverse). Accordingly, a battery charging circuit with this 2-multiply and 2-divide charge pumping capability may be referred to as an “X2/D2” circuit.

도 2a 는 멀티-셀 배터리 (230) (예를 들어, 2S 배터리) 를 충전하기 위한, 단일-출력 SMPS (210) 및 전하 펌프 (214) (예를 들어, X2/D2 전하 펌프) 를 갖는 예시적인 전력 공급 회로 (200) 의 블록 다이어그램이다. 전하 펌프 (214) 가 일반적으로, X2/D2 전하 펌프의 예로 본 명세서에서 설명되지만, 전하 펌프는 X3/D3 전하 펌프와 같이 다른 구성들로 구현될 수도 있음이 이해되어야 한다. 전하 펌프 (214) 에 대한 전력 소스는 (예를 들어, PMIC (124) 와 같은 전력 관리 회로에서의) SMPS (210) 로부터 올 수도 있는 제 1 전력 공급 노드 (213) ("VBAT1" 로 라벨링됨) 또는 배터리 (230) 로부터 올 수도 있는 제 2 전력 공급 노드 (215) ("VBAT2" 로 라벨링됨) 로부터 올 수도 있다. 도 2a 에 예시된 바와 같이, 배터리 (230) 는, 포트 (202) 를 통해 연결된 벽면 어댑터 또는 다른 전력 케이블 (예를 들어, 범용 직렬 버스 (USB) 어댑터 (201)), 또는 무선 전력 트랜시버 (204) 에 연결된 무선 전력 루프 (205) 에 유도적으로 커플링된 5 내지 20V 의 예시적인 전력 공급 범위를 갖는 무선 전력 충전기 (도시 안됨) 와 같은 다중의 잠재적 전력 소스들 중 하나로부터 VBAT2 = 6 내지 9V 를 갖도록 충전될 수도 있다. 예를 들어, USB 소스는 USB 표준 다운스트림 포트, 충전 다운스트림 포트, 또는 전용 충전 포트 (SDP/CDP/DCP) 또는 USB 타입-C 로의 5V, 고속 충전 (QC) 2.0/3.0/4.0 으로의 9 내지 12V, 또는 USB 전력 전달 (PD) 어댑터로의 15 내지 20V 의 전압 (VUSB) 을 공급할 수도 있다. 송신 모드 (Tx) 에서의 무선 (WLS) 소스는, 예를 들어, Qi 베이스라인 전력 프로파일 (BPP) 로의 5V, Qi 확장형 전력 프로파일 (EPP) 로의 15V, 또는 다른 모드들로의 20V 의 전압 (VWLS) 을 공급할 수도 있다.2A is an illustration with a single-output SMPS 210 and a charge pump 214 (e.g., an X2/D2 charge pump) for charging a multi-cell battery 230 (e.g., a 2S battery). This is a block diagram of the power supply circuit 200. Although charge pump 214 is generally described herein as an example of an X2/D2 charge pump, it should be understood that the charge pump may be implemented in other configurations, such as an X3/D3 charge pump. The power source for charge pump 214 is a first power supply node 213 (labeled “V BAT1” ), which may come from SMPS 210 (e.g., in a power management circuit such as PMIC 124). ) or from a second power supply node 215 (labeled “V BAT2” ), which may come from a battery 230. As illustrated in FIG. 2A , battery 230 can be connected to a wall adapter or other power cable (e.g., universal serial bus (USB) adapter 201) connected through port 202, or wireless power transceiver 204. ) from one of multiple potential power sources, such as a wireless power charger (not shown) with an exemplary power supply range of 5 to 20 V inductively coupled to the wireless power loop 205 connected to V BAT2 = 6 to It can also be charged to have 9V. For example, the USB source can be a USB standard downstream port, a charging downstream port, or a dedicated charging port (SDP/CDP/DCP), or 5V to USB Type-C, Quick Charge (QC) 2.0/3.0/4.0 to 9 It may be possible to supply a voltage (V USB ) of 15 to 20 V to 12 V, or to a USB Power Delivery (PD) adapter. A wireless (WLS) source in transmit mode (Tx) can operate at a voltage (V) of, for example, 5 V in the Qi Baseline Power Profile (BPP), 15 V in the Qi Extended Power Profile (EPP), or 20 V in other modes. WLS ) can also be supplied.

SMPS (210) 는 2-레벨 벅 컨버터 또는 3-레벨 벅 컨버터와 같이 다양한 적합한 스위칭 컨버터들 중 임의의 것을 포함할 수도 있다. 3-레벨 벅 컨버터 토폴로지를 구현하기 위해, 도 2a 에 도시된 바와 같이, SMPS (210) 는 제 1 트랜지스터 (Q1), 제 2 트랜지스터 (Q2), 제 3 트랜지스터 (Q3), 제 4 트랜지스터 (Q4), 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY), 유도성 엘리먼트 (L1), 및 션트 용량성 엘리먼트 (COUT) 를 포함할 수도 있다. 트랜지스터 (Q2) 는 제 1 노드 (플라잉 커패시터 하이 노드에 대해 "CFH" 로 라벨링됨) 를 통해 트랜지스터 (Q1) 에 커플링될 수도 있고, 트랜지스터 (Q3) 는 제 2 노드 (전압 스위칭 노드에 대해 "VSW" 로 라벨링됨) 를 통해 트랜지스터 (Q2) 에 커플링될 수도 있고, 트랜지스터 (Q4) 는 제 3 노드 (플라잉 커패시터 로우 노드에 대해 "CFL" 로 라벨링됨) 를 통해 트랜지스터 (Q3) 에 커플링될 수도 있다. 특정 양태들에 대해, 트랜지스터들 (Q1-Q4) 은, 도 2a 에 예시된 바와 같이, n형 금속 산화물 반도체 (NMOS) 트랜지스터들로서 구현될 수도 있다. 이 경우, 트랜지스터 (Q2) 의 드레인은 트랜지스터 (Q1) 의 소스에 커플링될 수도 있고, 트랜지스터 (Q3) 의 드레인은 트랜지스터 (Q2) 의 소스에 커플링될 수도 있고, 트랜지스터 (Q4) 의 드레인은 트랜지스터 (Q3) 의 소스에 커플링될 수도 있다. 트랜지스터 (Q4) 의 소스는 전력 공급 회로 (200) 에 대한 레퍼런스 전위 노드 (예를 들어, 전기 접지) 에 커플링될 수도 있다. 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 는 제 1 노드에 커플링된 제 1 단자 및 제 3 노드에 커플링된 제 2 단자를 가질 수도 있다. 유도성 엘리먼트 (L1) 는 제 2 노드에 커플링된 제 1 단자 및 출력 전압 노드 ("VPH1" 로 라벨링됨) 에 커플링된 제 2 단자를 가질 수도 있다.SMPS 210 may include any of a variety of suitable switching converters, such as a 2-level buck converter or a 3-level buck converter. To implement a three-level buck converter topology, as shown in FIG. 2A, SMPS 210 includes a first transistor (Q1), a second transistor (Q2), a third transistor (Q3), and a fourth transistor (Q4). ), a flying capacitive element (C FLY ), an inductive element (L1), and a shunt capacitive element (C OUT ). Transistor Q2 may be coupled to transistor Q1 via a first node (labeled "CFH" for the flying capacitor high node), and transistor Q3 may be coupled to transistor Q1 via a second node (labeled "CFH" for the voltage switching node). may be coupled to transistor Q2 via a third node (labeled “CFL” for flying capacitor low node), and transistor Q4 may be coupled to transistor Q3 via a third node (labeled “CFL” for flying capacitor low node). It could be. For certain aspects, transistors Q1-Q4 may be implemented as n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors, as illustrated in FIG. 2A. In this case, the drain of transistor Q2 may be coupled to the source of transistor Q1, the drain of transistor Q3 may be coupled to the source of transistor Q2, and the drain of transistor Q4 may be coupled to the source of transistor Q2. It may be coupled to the source of transistor Q3. The source of transistor Q4 may be coupled to a reference potential node (eg, electrical ground) for power supply circuit 200. A flying capacitive element (C FLY ) may have a first terminal coupled to a first node and a second terminal coupled to a third node. Inductive element L1 may have a first terminal coupled to a second node and a second terminal coupled to an output voltage node (labeled “V PH1” ).

특정 양태들은 VPH1 노드와 제 1 전력 공급 노드 (VBAT1) 사이에 배치된 옵션적인 트랜지스터 ("QBAT1" 로 라벨링됨) 를 포함할 수도 있다. 트랜지스터 (QBAT1) 는, 도시된 바와 같이, NMOS 트랜지스터에 의해 구현될 수도 있고, 전류 플로우를 제어하고/하거나 전력 공급 회로 (200) 에서의 하나 이상의 엘리먼트들을 보호하도록 서빙할 수도 있다.Certain aspects may include an optional transistor (labeled “QBAT1”) disposed between the V PH1 node and the first power supply node (V BAT1 ). Transistor QBAT1 may be implemented by an NMOS transistor, as shown, and may serve to control current flow and/or protect one or more elements in power supply circuit 200.

제어 로직 (도시 안됨, 하지만, 특정 양태들에 대해 PMIC 에 통합될 수도 있음) 은 전력 공급 회로 (200) 의 동작을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어 로직은, 개별 게이트 구동기들 (2061-2064) (집합적으로, "게이트 구동기들 (206)" 로서 지칭됨) 의 입력들로의 출력 신호들을 통해 트랜지스터들 (Q1-Q4) 의 동작을 제어할 수도 있다. 게이트 구동기들 (206) 의 출력들은 트랜지스터들 (Q1-Q4) 의 개별 게이트들에 커플링된다. 전력 공급 회로 (200) 의 동작 동안, 제어 로직은 4개의 상이한 페이즈들을 통해 순환할 수도 있으며, 이는 듀티 사이클이 50% 미만인지 또는 50% 초과인지에 의존하여 상이할 수도 있다.Control logic (not shown, but may be integrated into the PMIC for certain aspects) may control the operation of the power supply circuit 200. For example , the control logic may be configured to drive transistors (Q1- The operation of Q4) can also be controlled. The outputs of gate drivers 206 are coupled to individual gates of transistors Q1-Q4. During operation of the power supply circuit 200, the control logic may cycle through four different phases, which may differ depending on whether the duty cycle is below or above 50%.

50% 미만의 듀티 사이클을 갖는 3-레벨 벅 컨버터의 동작이 먼저 설명된다. 제 1 페이즈 ("충전 페이즈" 로서 지칭됨) 에서, 트랜지스터들 (Q1 및 Q3) 이 활성화되고 트랜지스터들 (Q2 및 Q4) 이 비활성화되어, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 를 충전하고 유도성 엘리먼트 (L1) 를 에너자이징한다. 제 2 페이즈 ("유지 페이즈" 로 지칭됨) 에서, 트랜지스터 (Q1) 가 비활성화되고 트랜지스터 (Q4) 는 활성화되어, VSW 노드가 레퍼런스 전위 노드에 연결되고, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 는 연결해제되고 (예를 들어, CFLY 단자들 중 하나가 플로팅됨), 유도성 엘리먼트 (L1) 는 에너자이징해제된다. 제 3 페이즈 ("방전 페이즈" 로서 지칭됨) 에서, 트랜지스터들 (Q2 및 Q4) 이 활성화되고 트랜지스터 (Q3) 는 비활성화되어, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 를 방전시키고 유도성 엘리먼트 (L1) 를 에너자이징한다. 제 4 페이즈 (또한, "유지 페이즈" 로서 지칭됨) 에서, 트랜지스터 (Q3) 가 활성화되고 트랜지스터 (Q2) 는 비활성화되어, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 는 연결해제되고 유도성 엘리먼트 (L1) 는 에너자이징해제된다.The operation of a 3-level buck converter with a duty cycle of less than 50% is first described. In the first phase (referred to as the “charge phase”), transistors Q1 and Q3 are activated and transistors Q2 and Q4 are deactivated, charging the flying capacitive element (C FLY ) and inductive element ( Energize L1). In the second phase (referred to as the “maintenance phase”), transistor Q1 is deactivated and transistor Q4 is activated, so that the VSW node is connected to the reference potential node and the flying capacitive element (C FLY ) is disconnected. (e.g. one of the C FLY terminals is floating) and the inductive element (L1) is de-energized. In the third phase (referred to as the “discharge phase”), transistors Q2 and Q4 are activated and transistor Q3 is deactivated, discharging the flying capacitive element (C FLY ) and inductive element (L1). Energizing. In the fourth phase (also referred to as the “maintenance phase”), transistor Q3 is activated and transistor Q2 is deactivated, so that the flying capacitive element (C FLY ) is disconnected and the inductive element (L1) is Energizing is released.

50% 초과의 듀티 사이클을 갖는 3-레벨 벅 컨버터의 동작은 동일한 트랜지스터 구성들로 제 1 및 제 3 페이즈들에서 유사하다. 하지만, 제 1 페이즈에 후속하는 제 2 페이즈 ("유지 페이즈" 로 지칭됨) 에서, 트랜지스터 (Q3) 가 비활성화되고 트랜지스터 (Q2) 는 활성화되어, VSW 노드가 SMPS (210) 의 입력 전압 노드 ("MID" 로 라벨링됨) 에 커플링되고, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 는 연결해제되고, 유도성 엘리먼트 (L1) 는 에너자이징된다. 유사하게, 제 4 페이즈 (또한, "유지 페이즈" 로서 지칭됨) 에서, 트랜지스터 (Q1) 가 활성화되고 트랜지스터 (Q4) 는 비활성화되어, 플라잉 용량성 엘리먼트 (CFLY) 는 연결해제되고 유도성 엘리먼트 (L1) 는 에너자이징된다.The operation of a three-level buck converter with a duty cycle greater than 50% is similar in the first and third phases with identical transistor configurations. However, in the second phase following the first phase (referred to as the “maintenance phase”), transistor Q3 is disabled and transistor Q2 is enabled, such that the VSW node is connected to the input voltage node (“ labeled "MID"), the flying capacitive element (C FLY ) is disconnected and the inductive element (L1) is energized. Similarly, in the fourth phase (also referred to as the “maintenance phase”), transistor Q1 is activated and transistor Q4 is deactivated, so that the flying capacitive element (C FLY ) is disconnected and the inductive element ( L1) is energized.

배터리 충전 동안, SMPS (210) 는 입력 노드에서의 5 내지 20V 전력의 입력 전압을, 예를 들어, SMPS 출력 노드 ("VPH1" 로 라벨링됨) 에서의 3 내지 4.5V 의 범위로 변환할 수도 있다. 그 다음, 전하 펌프 (214) 는, 배터리 (230) 를 충전하기 위해 이 전압을 (X2/D2 전하 펌프의 경우) 6 내지 9V 의 범위로 배가할 수도 있다. 배터리 방전 동안 (예를 들어, 배터리 (122) 가 디바이스 (100) 에 전력공급할 때와 같이, 이용가능한 외부 전력 어댑터 또는 무선 전력 입력이 없을 때), SMPS (210) 는 디스에이블될 수도 있고, 전하 펌프 (214) 는 시스템 부하들 ("VPH1 부하들" 로 라벨링됨) 에 대해 VPH1 = 3 내지 4.5 V 를 제공하기 위해 Div2 모드에서 동작할 수도 있다. 특정 양태들에 대해, SMPS (210) 는 또한, (2-레벨) 부스트 컨버터로서 역으로 동작하여 배터리 (230) 로부터의 전력을 역방향 충전 모드에서 USB 포트 (202) 및/또는 무선 전력 루프 (205) 에 공급할 수도 있다 (예를 들어, USB OTG (On-the-Go) 에서 VUSB 에 5V 를 공급하거나 역방향 WLS 충전을 위해 VWLS 에 10V 를 공급함).During battery charging, SMPS 210 may convert an input voltage ranging from 5 to 20V power at the input node, for example, in the range of 3 to 4.5V at the SMPS output node (labeled “V PH1” ). there is. Charge pump 214 may then multiply this voltage to a range of 6 to 9V (for the X2/D2 charge pump) to charge battery 230. During battery discharge (e.g., when there is no external power adapter or wireless power input available, such as when battery 122 is powering device 100), SMPS 210 may be disabled and charge Pump 214 may operate in Div2 mode to provide V PH1 = 3 to 4.5 V for system loads (labeled “VPH1 loads”). For certain aspects, SMPS 210 also operates in reverse as a (two-level) boost converter to direct power from battery 230 to USB port 202 and/or wireless power loop 205 in reverse charge mode. ) (for example, supplying 5V to V USB in USB OTG (On-the-Go) or supplying 10V to V WLS for reverse WLS charging).

도 2a 에서의 이러한 전력 공급 회로 아키텍처는 1S 배터리 충전 (예를 들어, 전하 펌프 (214) 가 없거나 이를 디스에이블함) 에 대해 또는 2S 배터리 충전 (예를 들어, X2/D2 전하 펌프를 사용하거나 이를 인에이블함) 에 대해 유연성을 제공한다. 2-레벨 벅 컨버터와 비교하여, 3-레벨 벅 컨버터로서 SMPS (210) 를 구현하는 것은 스위칭 노드 ("VSW" 로 라벨링됨) 의 진폭을 반분하고 유효 스위칭 주파수를 배가하며, 이는 더 작은 인덕턴스를 갖는 인덕터를 사용하는 것을 허용하고, 따라서, 더 낮은 DC 저항 (DCR) 및 더 높은 효율을 제공한다. 이러한 아키텍처는 (50% 듀티 사이클에서 또는 그 근처에서) 3 내지 4.5 V 의 출력 전압 (VPH1) 에 대해 5 내지 9 V 의 (MID 노드에서의) 입력 전압들로 양호한 효율을 제공하지만, 15 내지 20V 의 입력 전압들로 더 낮은 효율을 가질 수도 있다. 예를 들어, MID 노드에서의 15 내지 20 V 의 입력 전압 및 4 내지 4.5 V 의 VPH1 노드에서의 출력 전압으로, 3-레벨 벅 컨버터는 20-30% 듀티비로 동작할 수도 있으며, 이는 (50% 듀티 사이클과 비교하여, 도 3 의 그래프 (300) 에 도시된 바와 같이) 더 높은 인덕터 전류 리플 및 더 낮은 효율을 초래한다. 또한, X2 모드에서 동작할 때 전하 펌프 (214) 를 통한 1 내지 2% 의 효율 손실이 있을 수도 있다.This power supply circuit architecture in FIG. 2A can be configured for 1S battery charging (e.g., without or disabling charge pump 214) or for 2S battery charging (e.g., using or disabling the Enabled) provides flexibility. Compared to a 2-level buck converter, implementing SMPS 210 as a 3-level buck converter halves the amplitude of the switching node (labeled “VSW”) and doubles the effective switching frequency, which results in a smaller inductance. allows the use of an inductor, thus providing lower DC resistance (DCR) and higher efficiency. This architecture provides good efficiency with input voltages (at the MID node) of 5 to 9 V for an output voltage (V PH1 ) of 3 to 4.5 V (at or near 50% duty cycle), but It may have lower efficiency with input voltages of 20V. For example, with an input voltage of 15 to 20 V at the MID node and an output voltage at the V PH1 node of 4 to 4.5 V, a 3-level buck converter may operate with a 20-30% duty ratio, which is (50 Compared to % duty cycle, this results in higher inductor current ripple and lower efficiency (as shown in graph 300 of FIG. 3). Additionally, there may be a 1 to 2% efficiency loss through charge pump 214 when operating in X2 mode.

특정 양태들에 대해, 옵션적인 병렬 충전기 (216) (예를 들어, Div2 전하 펌프) 는 (예를 들어, 15 내지 20 V 의 입력 전압들을 갖는) 특정 경우들에서 VUSB 에서의 USB 입력 노드 (USB_IN" 으로 라벨링됨) 또는 VWLS 에서의 무선 전력 입력 노드 (WLS_IN" 으로 라벨링됨) 로부터의 전력을 VBAT2 에서의 제 2 전력 공급 노드 (215) 에 제공하도록 인에이블될 수도 있다. 하지만, 일부 경우들에 대해, 그러한 병렬 충전기 (216) 가 존재하지 않을 때 효율은 수용가능하지 않게 낮을 수도 있다.For certain aspects, the optional parallel charger 216 (e.g., a Div2 charge pump) may in certain cases (e.g., with input voltages of 15 to 20 V) connect the USB input node at V USB (e.g., USB_IN") or a wireless power input node at V WLS (labeled WLS_IN") may be enabled to provide power to a second power supply node 215 at V BAT2 . However, for some cases, the efficiency may be unacceptably low when such parallel charger 216 is not present.

이러한 이유들로, 도 2a 의 전력 공급 회로 (200) 로 멀티-셀-인-시리즈 배터리를 충전하는 효율은 가능한 한 이상적이지 않을 수도 있다. 이에 따라, 본 개시의 특정 양태들은 멀티-셀-인-시리즈 배터리를 더 고효율로 충전하기 위한 기법들 및 장치를 제공한다.For these reasons, the efficiency of charging a multi-cell-in-series battery with the power supply circuit 200 of Figure 2A may not be as ideal as possible. Accordingly, certain aspects of the present disclosure provide techniques and apparatus for charging multi-cell-in-series batteries with greater efficiency.

도 2b 는 배터리 (230) 를 충전하기 위한, 듀얼-출력 SMPS (260) 및 전하 펌프 (214) 를 갖는 예시적인 전력 공급 회로 (250) 의 블록 다이어그램이다. 전력 공급 회로 (250) 는 도 2a 의 전력 공급 회로 (200) 에 (도시된 바와 같이 트랜지스터들 (QPH1 및 QPH2) 에 의해 구현될 수도 있는) 2개의 스위치들을 추가한다. 제 1 스위치를 통한 (예를 들어, 트랜지스터 (QPH1) 을 통한) 하나의 경로는 도 2a 의 SMPS (210) 의 출력과 유사한 듀얼-출력 SMPS (260) 의 제 1 출력을 제공한다. 제 2 스위치를 통한 (예를 들어, 트랜지스터 (QPH2) 를 통한) 다른 경로는 SMPS (260) 의 제 2 출력을 제공하며, 이는 VBAT2 로 제 2 전력 공급 노드 (215) 에 출력 노드 (270) ("VOUT" 으로 라벨링됨) 를 선택적으로 연결하여, 전하 펌프 (214) 를 바이패스할 수 있다.FIG. 2B is a block diagram of an example power supply circuit 250 with a dual-output SMPS 260 and charge pump 214 for charging battery 230. Power supply circuit 250 adds two switches (which may be implemented by transistors QPH1 and QPH2 as shown) to power supply circuit 200 of Figure 2A. One path through the first switch (e.g., through transistor QPH1) provides the first output of dual-output SMPS 260, similar to the output of SMPS 210 in FIG. 2A. Another path through the second switch (e.g., through transistor QPH2) provides the second output of SMPS 260, which connects output node 270 to second power supply node 215 with V BAT2 . (labeled “V OUT” ) can be optionally connected to bypass the charge pump 214.

(예를 들어, 5V USB 또는 WLS BPP Tx 로) VMID < VBAT2 일 경우, 제 1 스위치 (트랜지스터 (QPH1)) 는 폐쇄되고, 제 2 스위치 (트랜지스터 (QPH2)) 는 개방된다. 이 경우, SMPS (260) 는 순방향 모드로 동작되어 입력 전압 (VMID) 을 VPH1 노드에서 그리고 제 1 전력 공급 노드 (213) 에서 더 낮은 전압 (VBAT1) (예를 들어, 3 내지 4.5 V) 으로 하향 변환하고, 전하 펌프 (214) 는 X2 모드로 동작되어 제 2 전력 공급 노드 (215) 에서 전압 (VBAT1) 을 더 높은 전압 (VBAT2) (예를 들어, 6 내지 9 V) 으로 배가한다. 따라서, 이 경우, 전류는, 도 2b 에 예시된 바와 같이, 배터리 (230) 를 충전하기 위해, 입력 노드로부터 출력 노드 (270) 로, 제 1 스위치 (트랜지스터 (QPH1)) 및 전하 펌프 (214) 를 통해, 제 1 경로 (272) 로 흐른다.If V MID < V BAT2 (e.g., with 5V USB or WLS BPP Tx), the first switch (transistor QPH1) is closed and the second switch (transistor QPH2) is open. In this case, SMPS 260 is operated in forward mode to increase the input voltage (V MID ) at the V PH1 node and to a lower voltage (V BAT1 ) at the first power supply node 213 (e.g., 3 to 4.5 V). ) , and the charge pump 214 is operated in double it Therefore, in this case, current flows from the input node to the output node 270, through the first switch (transistor QPH1) and charge pump 214, to charge battery 230, as illustrated in FIG. 2B. flows to the first path 272.

(예를 들어, QC2/3/4, USB PD, 또는 WLS EPP/HPP Tx 로) VMID > VBAT2 일 경우, 제 1 스위치 (트랜지스터 (QPH1)) 는 개방되고, 제 2 스위치 (트랜지스터 (QPH2)) 는 폐쇄되어, 다른 순방향 모드에서 SMPS (260) 로부터 배터리 (230) 로 전력을 공급하고 (예를 들어, VBAT2 = 6 내지 9V), 전하 펌프 (214) 를 효과적으로 바이패스한다. 따라서, 도 2c 에 도시된 바와 같은 이러한 시나리오에서, 전류는, 배터리 (230) 를 충전하기 위해 입력 노드로부터 출력 노드 (270) 로 그리고 제 2 스위치 (트랜지스터 (QPH2)) 를 통해 제 2 경로 (274) 로 흐른다. 이 경우, 배터리 (230) 를 충전하는 대신, 전하 펌프 (214) 는 제산 모드 (예를 들어, D2 모드) 로 동작되어 시스템 부하들에 전력을 공급할 수도 있다 (예를 들어, VPH1 = 3 내지 4.5V).(e.g., with QC2/3/4, USB PD, or WLS EPP/HPP Tx) If V MID > V BAT2 , the first switch (transistor (QPH1)) is open, and the second switch (transistor (QPH2) is open. )) is closed, supplying power from SMPS 260 to battery 230 in the other forward mode (e.g., V BAT2 = 6 to 9V), effectively bypassing charge pump 214. Accordingly, in this scenario as shown in FIG. 2C, current flows from the input node to the output node 270 and through the second switch (transistor QPH2) to the second path 274 to charge the battery 230. ) flows. In this case, instead of charging battery 230, charge pump 214 may operate in a divide mode (e.g., D2 mode) to power system loads (e.g., V PH1 = 3 to 4.5V).

도 2b 의 전력 공급 회로 (250) 는, 더 높은 입력 전압들을 갖는 도 2a 의 전력 공급 회로 (200) 보다 현저히 더 높은 효율을 달성할 수 있다. 이는, SMPS (260) 가 1.0 에 가까운 높은 듀티비 (예를 들어, 인덕터에서 VMID = 9V 및 VOUT = 8 내지 9V) 로 또는 0.5 듀티비 (예를 들어, VMID = 15 내지 20V 및 VOUT = 8 내지 9V) 로 동작될 수 있고, 이들 양자 모두는 (도 3 의 그래프 (300) 에 도시된 바와 같이) 낮은 인덕터 전류 리플 및 따라서 낮은 AC 손실을 초래하기 때문이다. 더욱이, 제 1 스위치가 개방되고 제 2 스위치가 폐쇄되는 도 2c 의 경우에, 전하 펌프 (214) 가 효과적으로 바이패스되어, 배터리를 충전할 시 전하 펌프를 통한 1 내지 2% 의 효율 손실이 없다.The power supply circuit 250 of FIG. 2B can achieve significantly higher efficiency than the power supply circuit 200 of FIG. 2A with higher input voltages. This means that the SMPS 260 can be operated at a high duty ratio close to 1.0 (e.g., V MID = 9V and V OUT = 8 to 9V at the inductor) or at a duty ratio of 0.5 (e.g., V MID = 15 to 20V and V OUT = 8 to 9V), both of which result in low inductor current ripple and therefore low AC losses (as shown in graph 300 of FIG. 3). Moreover, in the case of FIG. 2C where the first switch is open and the second switch is closed, the charge pump 214 is effectively bypassed, so there is no 1 to 2% efficiency loss through the charge pump when charging the battery.

더욱이, SMPS (260) 는 듀얼-입력 (2-레벨) 부스트 컨버터로서 역방향 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 2d 에 예시된 바와 같이, 전류는 제 2 스위치 (예를 들어, 트랜지스터 (QPH2)) 를 통해 제 3 경로 (276) 를 경유하여 배터리 (230) 로부터 라우팅될 수 있어서, 제 2 전력 공급 노드 (215) 에서의 전압 (VBAT2) 은, USB 포트 (202) 에 연결되거나 무선 전력 루프 (205) 에 유도적으로 커플링된 디바이스들의 역방향 충전을 위해 MID 노드를 공급하도록 SMPS (260) 에 의해 부스팅될 수 있다. 예를 들어, 전압 (VBAT2) 은 역방향 WLS 충전을 위해 VWLS = 10V 로 부스팅될 수도 있다. 대안적으로, 도 2e 에 예시된 바와 같이, 전류는 제 1 스위치 (예를 들어, 트랜지스터 (QPH1)) 를 통해 제 4 경로 (278) 를 경유하여 배터리 (230) 로부터 라우팅될 수 있어서, 제 1 전력 공급 노드 (213) 에서의 전압 (VBAT1) 은, 디바이스들의 역방향 충전을 위해 MID 노드를 공급하도록 SMPS (260) 에 의해 부스팅될 수 있다. 예를 들어, 전압 (VBAT1) 은 (예를 들어, USB OTG 에 따른) USB 디바이스들의 역방향 충전을 위해 VUSB = 5V 로 부스팅될 수도 있다. 제 2 스위치를 통해 VBAT2 를 부스팅할 경우, 효율은 본 명세서에서 제공된 예들의 변환 비율들 (및 연관된 인덕터 전류 리플) 에 따라, 제 1 스위치를 통해 VBAT1 을 부스팅할 경우보다 더 클 수 있다.Moreover, SMPS 260 is capable of operating in reverse mode as a dual-input (2-level) boost converter. For example, as illustrated in FIG. 2D , current can be routed from battery 230 via third path 276 through a second switch (e.g., transistor QPH2), such that the second The voltage V BAT2 at the power supply node 215 is connected to the SMPS 260 to supply the MID node for reverse charging of devices connected to the USB port 202 or inductively coupled to the wireless power loop 205. ) can be boosted by . For example, voltage V BAT2 may be boosted to V WLS = 10V for reverse WLS charging. Alternatively, as illustrated in FIG. 2E , current can be routed from battery 230 via fourth path 278 through a first switch (e.g., transistor QPH1), such that first The voltage (V BAT1 ) at power supply node 213 may be boosted by SMPS 260 to supply the MID node for reverse charging of devices. For example, voltage V BAT1 may be boosted to V USB = 5V for reverse charging of USB devices (e.g., according to USB OTG). When boosting V BAT2 through a second switch, the efficiency may be greater than when boosting V BAT1 through a first switch, depending on the conversion ratios (and associated inductor current ripple) of the examples provided herein.

도시된 바와 같이, 예시적인 전력 공급 회로 (250) 는 2S 배터리를 충전할 수 있지만, 본 개시의 범위는 2개 초과의 셀들을 갖는 배터리들 (예를 들어, 3-셀-인-시리즈 (3S), 4-셀-인-시리즈 (4S) 배터리들, 또는 n-셀-인-시리즈 (여기서, n 은 1 보다 큰 정수)) 을 포함하는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 전력 공급 회로 (250) 가 2개의 상이한 출력들 사이의 (예를 들어, VBAT1 과 VBAT2 사이의) 전하 펌프 (214) 와 듀얼-출력 SMPS (260) 를 갖지만, 본 개시의 범위는 상이한 출력들 (예를 들어, 3S 배터리에 대해 VBAT1, VBAT2, 및 VBAT3) 사이에서 선택하기 위한 다중의 스위치들을 갖는 멀티-출력 SMPS (예를 들어, 3S 배터리에 대해 3-출력 SMPS), 및 출력들의 각각의 쌍 사이의 전하 펌프 (예를 들어, 3S 배터리에 대해 VBAT2 와 VBAT3 사이의 X1.5/D1.5 전하 펌프) 를 포함하는 것이 이해되어야 한다.As shown, the example power supply circuit 250 is capable of charging a 2S battery, but the scope of the present disclosure is for batteries with more than two cells (e.g., 3-cell-in-series (3S ), 4-cell-in-series (4S) batteries, or n -cell-in-series (where n is an integer greater than 1). Moreover, although the power supply circuit 250 has a charge pump 214 and a dual-output SMPS 260 between two different outputs (e.g., between V BAT1 and V BAT2 ), the scope of the present disclosure is not limited to Multi-output SMPS (e.g., 3-output SMPS for 3S batteries) with multiple switches to select between different outputs (e.g., V BAT1 , V BAT2 , and V BAT3 for 3S batteries) , and a charge pump between each pair of outputs (e.g., a X1.5/D1.5 charge pump between V BAT2 and V BAT3 for a 3S battery).

예시적인 동작들Example Operations

도 4 는 본 개시의 특정 양태들에 따른, 전력을 공급하기 위한 예시적인 동작들 (400) 의 플로우 다이어그램이다. 동작들 (400) 은 전력 공급 회로 (예컨대, 도 2b 내지 도 2e 의 전력 공급 회로 (250)) 에 의해 수행될 수도 있다.4 is a flow diagram of example operations 400 for applying power, in accordance with certain aspects of the present disclosure. Operations 400 may be performed by a power supply circuit (e.g., power supply circuit 250 of FIGS. 2B-2E).

동작들 (400) 은, 블록 402 에서, 스위치드 모드 전력 공급 회로 (예컨대, SMPS (260)) 를 동작시킴으로써 시작할 수도 있다. 블록 404 에서, 전력 공급 회로는 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드 (예컨대, 출력 노드 (270)) 와 전하 펌프 회로 (예컨대, 전하 펌프 (214)) 의 제 1 단자 (예컨대, 제 1 전력 공급 노드 (213) 에 커플링됨) 사이에 커플링된 제 1 스위치 (예컨대, 트랜지스터 (QPH1)) 를 통해 또는 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 (예컨대, 제 2 전력 공급 노드 (215) 에 커플링됨) 사이에 커플링된 제 2 스위치 (예컨대, 트랜지스터 (QPH2)) 를 통해 전류를 선택적으로 라우팅할 수도 있다.Operations 400 may begin, at block 402, by operating a switched mode power supply circuit (e.g., SMPS 260). At block 404, the power supply circuit connects a first node (e.g., output node 270) of the switched mode power supply circuit and a first terminal (e.g., first power supply) of a charge pump circuit (e.g., charge pump 214). via a first switch (e.g., transistor QPH1) coupled between the first node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit (e.g., the second power supply circuit) Current may be selectively routed through a second switch (eg, transistor QPH2) coupled between supply node 215.

특정 양태들에 따르면, 동작들 (400) 은 옵션적인 블록 406 에서, 배터리 (예컨대, 배터리 (230)) 를 충전하는 것을 더 수반할 수도 있다. 이 경우, 블록 402 에서 동작시키는 것은 스위치드 모드 전력 공급 회로를 순방향 모드로 동작시키는 것을 포함할 수도 있다. 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함할 수도 있다. 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링될 수도 있다.According to certain aspects, operations 400 may further involve charging a battery (e.g., battery 230), at optional block 406. In this case, operating at block 402 may include operating the switched mode power supply circuit in forward mode. A battery may include multiple cells connected in series. A battery may be coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

특정 양태들에 따르면, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드 (예컨대, MID 노드) 에서의 입력 전압 (예컨대, VMID) 이 배터리의 배터리 전압 (예컨대, VBAT2) 보다 작을 경우, 블록 404 에서 선택적으로 라우팅하는 것은 제 1 스위치를 폐쇄하고 제 2 스위치를 개방하는 것을 수반한다. 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 동작들 (400) 은 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 1 단자로부터 제 2 단자로의 2-승산 전하 펌프로서 동작시키는 것을 더 포함할 수도 있다.According to certain aspects, when the input voltage (e.g., V MID ) at a second node (e.g., MID node) of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery (e.g., V BAT2 ), in block 404, the optional Routing involves closing a first switch and opening a second switch. When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery, operations 400 cause the charge pump circuit to pump a 2-multiply charge from the first terminal to the second terminal of the charge pump circuit. It may further include operating as a pump.

특정 양태들에 따르면, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드 (예컨대, MID 노드) 에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압 (예컨대, VBAT2) 보다 큰 경우, 블록 404 에서 선택적으로 라우팅하는 것은 제 1 스위치를 개방하고 제 2 스위치를 폐쇄하는 것을 수반한다. 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 동작들 (400) 은 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 2 단자로부터 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 것을 더 포함할 수도 있다.According to certain aspects, when the input voltage at the second node (e.g., MID node) of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery (e.g., V BAT2 ), selectively routing in block 404 may cause the first It involves opening a switch and closing a second switch. When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery, operations 400 cause the charge pump circuit to pump a 2-divisible charge from the second terminal of the charge pump circuit to the first terminal. It may further include operating as a pump.

특정 양태들에 따르면, 동작들 (400) 은, 유선 연결을 위해 지정되고 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 포트 (예컨대, USB 포트 (202)), 또는 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 무선 전력 트랜시버 (예컨대, 무선 전력 트랜시버 (204)) 중 적어도 하나를 통해 배터리를 충전하기 위한 전력을 수신하는 것을 더 수반할 수도 있다.According to certain aspects, operations 400 may include a port designated for a wired connection and coupled to a switched mode power supply circuitry (e.g., USB port 202), or a wireless connection coupled to a switched mode power supply circuitry. It may further involve receiving power to charge the battery through at least one of the power transceivers (e.g., wireless power transceiver 204).

특정 양태들에 따르면, 블록 402 에서 동작시키는 것은 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 것을 수반하고, 블록 404 에서 선택적으로 라우팅하는 것은 전하 펌프 회로로부터 제 1 스위치를 통해 스위치드 모드 전력 공급 회로로 전류를 라우팅하기 위해 제 1 스위치를 폐쇄하고 제 2 스위치를 개방하는 것을 수반한다. 특정 양태들에 대해, 동작들 (400) 은 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 2 단자로부터 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 것을 더 포함한다. 특정 양태들에 대해, 동작들 (400) 은 배터리 (예컨대, 배터리 (230)) 로부터 전력을 수신하는 것을 더 수반한다. 이 경우, 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함할 수도 있다. 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링될 수도 있다.According to certain aspects, operating in block 402 involves operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode, and selectively routing in block 404 involves routing from the charge pump circuit through the first switch to the switched mode power supply circuit. It involves closing a first switch and opening a second switch to route the current. For certain aspects, operations 400 further include operating the charge pump circuit as a 2-divisible charge pump from a second terminal to a first terminal of the charge pump circuit. For certain aspects, operations 400 further involve receiving power from a battery (e.g., battery 230). In this case, the battery may include multiple cells connected in series. A battery may be coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

특정 양태들에 따르면, 블록 402 에서 동작시키는 것은 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 것을 수반하고, 블록 404 에서 선택적으로 라우팅하는 것은 배터리로부터 제 2 스위치를 통해 스위치드 모드 전력 공급 회로로 전류를 라우팅하기 위해 제 1 스위치를 개방하고 제 2 스위치를 폐쇄하는 것을 수반한다. 이 경우, 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함할 수도 있다. 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링될 수도 있다.According to certain aspects, operating at block 402 involves operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode, and selectively routing at block 404 involves directing current from the battery to the switched mode power supply circuit through the second switch. Routing involves opening a first switch and closing a second switch. In this case, the battery may include multiple cells connected in series. A battery may be coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

예시적인 양태들Exemplary Aspects

상기에서 설명된 다양한 양태들에 부가하여, 양태들의 특정 조합들은 본 개시의 범위 내에 있으며, 그 중 일부가 하기에서 상술된다.In addition to the various aspects described above, certain combinations of aspects are within the scope of this disclosure, some of which are detailed below.

양태 1: 전력 공급 회로는, 입력 노드 및 출력 노드를 갖는 스위치드 모드 전력 공급 회로; 제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 전하 펌프 회로; 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치; 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 포함한다.Aspect 1: The power supply circuit includes a switched mode power supply circuit having an input node and an output node; a charge pump circuit having a first terminal and a second terminal; a first switch coupled between an output node of the switched mode power supply circuit and a first terminal of the charge pump circuit; and a second switch coupled between the output node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit.

양태 2: 양태 1 의 전력 공급 회로는, 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하는 배터리를 더 포함하고, 여기서, 전하 펌프 회로의 제 2 단자는 배터리에 커플링된다.Aspect 2: The power supply circuit of aspect 1 further includes a battery comprising multiple cells connected in series, wherein a second terminal of the charge pump circuit is coupled to the battery.

양태 3: 양태 2 의 전력 공급 회로에 있어서, 입력 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 제 1 스위치는 폐쇄되도록 구성되고 제 2 스위치는 개방되도록 구성된다.Aspect 3: The power supply circuit of aspect 2, wherein when the input voltage at the input node is less than the battery voltage of the battery, the first switch is configured to close and the second switch is configured to open.

양태 4: 양태 3 의 전력 공급 회로에 있어서, 전하 펌프 회로는, 입력 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 전하 펌프 회로의 제 1 단자로부터 제 2 단자로의 2-승산 전하 펌프로서 구성된다.Aspect 4: The power supply circuit of Aspect 3, wherein the charge pump circuit comprises a 2-multiply charge pump from a first terminal to a second terminal of the charge pump circuit when the input voltage at the input node is less than the battery voltage of the battery. It is composed as.

양태 5: 양태 2 의 전력 공급 회로에 있어서, 입력 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 제 1 스위치는 개방되도록 구성되고 제 2 스위치는 폐쇄되도록 구성된다.Aspect 5: The power supply circuit of aspect 2, wherein when the input voltage at the input node is greater than the battery voltage of the battery, the first switch is configured to open and the second switch is configured to close.

양태 6: 양태 5 의 전력 공급 회로에 있어서, 전하 펌프 회로는, 입력 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 전하 펌프 회로의 제 2 단자로부터 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 구성된다.Aspect 6: The power supply circuit of Aspect 5, wherein the charge pump circuit comprises a 2-divisible charge pump from the second terminal of the charge pump circuit to the first terminal when the input voltage at the input node is greater than the battery voltage of the battery. It is composed as.

양태 7: 선행하는 양태들 중 어느 하나의 전력 공급 회로에 있어서, 전력 공급 회로는 역방향 모드에서 동작되도록 구성되고, 역방향 모드에서, 제 1 스위치는 폐쇄되도록 구성되고 제 2 스위치는 개방되도록 구성된다.Aspect 7: The power supply circuit of any of the preceding aspects, wherein the power supply circuit is configured to operate in a reverse mode, wherein the first switch is configured to be closed and the second switch is configured to be open.

양태 8: 양태 1 내지 양태 6 중 어느 하나의 전력 공급 회로에 있어서, 전력 공급 회로는 역방향 모드에서 동작되도록 구성되고, 역방향 모드에서, 제 1 스위치는 개방되도록 구성되고 제 2 스위치는 폐쇄되도록 구성된다.Aspect 8: The power supply circuit of any one of aspects 1 to 6, wherein the power supply circuit is configured to operate in a reverse mode, and in the reverse mode, the first switch is configured to be open and the second switch is configured to be closed. .

양태 9: 선행하는 양태들 중 어느 하나의 전력 공급 회로에 있어서, 제 1 스위치 및 제 2 스위치는 n형 금속 산화물 반도체 (NMOS) 트랜지스터들을 포함한다.Aspect 9: The power supply circuit of any of the preceding aspects, wherein the first switch and the second switch include n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors.

양태 10: 선행하는 양태들 중 어느 하나의 전력 공급 회로에 있어서, 스위치드 모드 전력 공급 회로는, 입력 노드에 커플링된 제 1 트랜지스터; 제 1 노드를 통해 제 1 트랜지스터에 커플링된 제 2 트랜지스터; 제 2 노드를 통해 제 2 트랜지스터에 커플링된 제 3 트랜지스터; 제 3 노드를 통해 제 3 트랜지스터에 커플링된 제 4 트랜지스터; 제 1 노드에 커플링된 제 1 단자를 갖고 제 3 노드에 커플링된 제 2 단자를 갖는 용량성 엘리먼트; 및 제 2 노드에 커플링된 제 1 단자를 갖고 스위치드 모드 전력 공급 회로의 출력 노드에 커플링된 제 2 단자를 갖는 유도성 엘리먼트를 포함한다.Aspect 10: The power supply circuit of any of the preceding aspects, wherein the switched mode power supply circuit comprises: a first transistor coupled to an input node; a second transistor coupled to the first transistor through a first node; a third transistor coupled to the second transistor through a second node; a fourth transistor coupled to the third transistor through a third node; a capacitive element having a first terminal coupled to a first node and a second terminal coupled to a third node; and an inductive element having a first terminal coupled to a second node and a second terminal coupled to an output node of the switched mode power supply circuit.

양태 11: 양태 10 의 전력 공급 회로에 있어서, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 트랜지스터들은 n형 금속 산화물 반도체 (NMOS) 트랜지스터들을 포함한다.Aspect 11: The power supply circuit of aspect 10, wherein the first, second, third, and fourth transistors include n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors.

양태 12: 선행하는 양태들 중 어느 하나의 전력 공급 회로는, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 입력 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 병렬 충전기를 더 포함한다.Aspect 12: The power supply circuit of any of the preceding aspects further comprises a parallel charger coupled between the input node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit.

양태 13: 임의의 선행하는 양태의 전력 공급 회로의 적어도 일부를 포함하는 전력 관리 집적 회로 (PMIC).Aspect 13: A power management integrated circuit (PMIC) comprising at least a portion of the power supply circuitry of any preceding aspect.

양태 14: 전력을 공급하는 방법은, 스위치드 모드 전력 공급 회로를 동작시키는 단계; 및 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치를 통해 또는 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 통해 전류를 선택적으로 라우팅하는 단계를 포함한다.Aspect 14: A method of providing power, comprising operating a switched mode power supply circuit; and via a first switch coupled between a first node of the switched mode power supply circuit and a first terminal of the charge pump circuit or between a first node of the switched mode power supply circuit and a second terminal of the charge pump circuit. and selectively routing current through a second switch.

양태 15: 양태 14 의 방법은, 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하고, 여기서, 동작시키는 단계는 스위치드 모드 전력 공급 회로를 순방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고, 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고, 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링된다.Aspect 15: The method of aspect 14 further includes charging a battery, wherein operating includes operating a switched mode power supply circuit in a forward mode, and the battery has multiple cells connected in series. and the battery is coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

양태 16: 양태 15 의 방법에 있어서, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 선택적으로 라우팅하는 단계는 제 1 스위치를 폐쇄하고 제 2 스위치를 개방하는 단계를 포함한다.Aspect 16: The method of aspect 15, wherein when the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery, the selectively routing step includes closing the first switch and opening the second switch. Includes steps.

양태 17: 양태 16 의 방법에 있어서, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 1 단자로부터 제 2 단자로의 2-승산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함한다.Clause 17: The method of aspect 16, wherein when the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery, the charge pump circuit is coupled from a first terminal to a second terminal of the charge pump circuit. It further includes operating as a two-multiplier charge pump.

양태 18: 양태 15 의 방법에 있어서, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 선택적으로 라우팅하는 단계는 제 1 스위치를 개방하고 제 2 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함한다.Aspect 18: The method of aspect 15, wherein when the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery, selectively routing comprises opening the first switch and closing the second switch. Includes steps.

양태 19: 양태 18 의 방법에 있어서, 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 2 단자로부터 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함한다.Clause 19: The method of aspect 18, wherein when the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery, the charge pump circuit is coupled from the second terminal to the first terminal of the charge pump circuit. 2-It further includes operating as an antacid charge pump.

양태 20: 양태 15 내지 양태 19 중 어느 하나의 방법은, 유선 연결을 위해 지정되고 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 포트; 또는 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 무선 전력 트랜시버 중 적어도 하나를 통해 배터리를 충전하기 위한 전력을 수신하는 단계를 더 포함한다.Aspect 20: The method of any of Aspects 15-19, comprising: a port designated for a wired connection and coupled to a switched mode power supply circuit; or receiving power to charge the battery through at least one of a wireless power transceiver coupled to the switched mode power supply circuit.

양태 21: 양태 14 내지 양태 20 중 어느 하나의 방법에 있어서, 동작시키는 단계는 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고, 선택적으로 라우팅하는 단계는 전하 펌프 회로로부터 제 1 스위치를 통해 스위치드 모드 전력 공급 회로로 전류를 라우팅하기 위해 제 1 스위치를 폐쇄하고 제 2 스위치를 개방하는 단계를 포함한다.Aspect 21: The method of any one of Aspects 14-20, wherein operating includes operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode, and selectively routing the first switch from the charge pump circuit. closing the first switch and opening the second switch to route current to the switched mode power supply circuit through.

양태 22: 양태 14 내지 양태 21 중 어느 하나의 방법은, 전하 펌프 회로를, 전하 펌프 회로의 제 2 단자로부터 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함한다.Aspect 22: The method of any of Aspects 14-21 further comprising operating the charge pump circuit as a 2-divisible charge pump from a second terminal of the charge pump circuit to a first terminal.

양태 23: 양태 14 내지 양태 22 중 어느 하나의 방법에 있어서, 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고; 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링된다.Aspect 23: The method of any one of Aspects 14 through 22, wherein the battery includes multiple cells connected in series; The battery is coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

양태 24: 양태 14 의 방법에 있어서, 동작시키는 단계는 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고; 선택적으로 라우팅하는 단계는 배터리로부터 제 2 스위치를 통해 스위치드 모드 전력 공급 회로로 전류를 라우팅하기 위해 제 1 스위치를 개방하고 제 2 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하고; 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고; 배터리는 제 2 스위치에 그리고 전하 펌프 회로의 제 2 단자에 커플링된다.Aspect 24: The method of aspect 14, wherein operating comprises operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode; The selectively routing step includes opening the first switch and closing the second switch to route current from the battery through the second switch to the switched mode power supply circuit; A battery includes multiple cells connected in series; The battery is coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.

양태 25: 양태 1 내지 양태 12 중 어느 하나의 전력 공급 회로의 적어도 일부를 포함하는 배터리 충전 회로.Aspect 25: A battery charging circuit comprising at least a portion of the power supply circuit of any one of Aspects 1 to 12.

상기에서 설명된 방법들의 다양한 동작들은 대응하는 기능들을 수행 가능한 임의의 적합한 수단들에 의해 수행될 수도 있다. 그 수단은 회로, 주문형 집적 회로 (ASIC), 또는 프로세서를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 도면들에 예시된 동작들이 존재하는 경우, 그 동작들은 유사한 넘버링을 갖는 대응하는 상대의 수단-플러스-기능 컴포넌트들을 가질 수도 있다.The various operations of the methods described above may be performed by any suitable means capable of performing the corresponding functions. The means may include various hardware and/or software component(s) and/or module(s), including but not limited to a circuit, an application-specific integrated circuit (ASIC), or a processor. In general, where there are operations illustrated in the figures, those operations may have corresponding counterpart means-plus-function components with similar numbering.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "결정하는 것" 은 매우 다양한 액션들을 포괄한다. 예를 들어, "결정하는 것" 은 계산하는 것, 컴퓨팅하는 것, 프로세싱하는 것, 도출하는 것, 조사하는 것, 검색하는 것 (예를 들어, 표, 데이터베이스, 또는 다른 데이터 구조에서 검색하는 것), 확인하는 것 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 수신하는 것 (예를 들어, 정보를 수신하는 것), 액세스하는 것 (예를 들어, 메모리 내 데이터에 액세스하는 것) 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 해결하는 것, 선택하는 것, 선출하는 것, 확립하는 것 등을 포함할 수도 있다.As used herein, the term “deciding” encompasses a wide variety of actions. For example, “determining” means calculating, computing, processing, deriving, examining, retrieving (e.g., retrieving in a table, database, or other data structure). ), confirmation, etc. Additionally, “determining” may include receiving (e.g., receiving information), accessing (e.g., accessing data in memory), and the like. Additionally, “deciding” can also include resolving, choosing, electing, establishing, etc.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 아이템들의 리스트 "중 적어도 하나" 를 지칭하는 어구는 단일 멤버들을 포함하여 그 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 일 예로서, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나" 는 a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c 뿐 아니라 동일한 엘리먼트의 배수들과의 임의의 조합 (예컨대, a-a, a-a-a, a-a-b, a-a-c, a-b-b, a-c-c, b-b, b-b-b, b-b-c, c-c, 및 c-c-c 또는 a, b, 및 c 의 임의의 다른 순서화) 을 커버하도록 의도된다.As used herein, a phrase referring to “at least one of” a list of items refers to any combination of those items, including single members. As an example, “at least one of a, b, or c” means a, b, c, a-b, a-c, b-c, and a-b-c, as well as any combination of multiples of the same element (e.g., a-a, a-a-a, a-a-b , a-a-c, a-b-b, a-c-c, b-b, b-b-b, b-b-c, c-c, and c-c-c or any other ordering of a, b, and c).

본 명세서에 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 그 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구항들의 범위로부터 일탈함없이 서로 상호교환될 수도 있다. 즉, 단계들 또는 액션들의 특정 순서가 명시되지 않으면, 특정 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 그 사용은 청구항들의 범위로부터 일탈함없이 수정될 수도 있다.Methods disclosed herein include one or more steps or actions to achieve the described method. The method steps and/or actions may be interchanged with each other without departing from the scope of the claims. That is, if a specific order of steps or actions is not specified, the order of specific steps and/or actions and/or their use may be modified without departing from the scope of the claims.

청구항들은 상기에서 예시된 정확한 구성 및 컴포넌트들로 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 다양한 수정들, 변경들 및 변동들이 청구항들의 범위로부터 일탈함없이, 상기에서 설명된 방법들 및 장치의 배열, 동작 및 상세들에서 행해질 수도 있다.It should be understood that the claims are not limited to the exact structures and components illustrated above. Various modifications, changes and variations may be made in the arrangement, operation and details of the methods and apparatus described above without departing from the scope of the claims.

Claims (24)

전력 공급 회로로서,
입력 노드 및 출력 노드를 갖는 스위치드 모드 전력 공급 회로;
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 전하 펌프 회로;
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 출력 노드와 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치; 및
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 출력 노드와 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 포함하는, 전력 공급 회로.
As a power supply circuit,
a switched mode power supply circuit having an input node and an output node;
a charge pump circuit having a first terminal and a second terminal;
a first switch coupled between the output node of the switched mode power supply circuit and the first terminal of the charge pump circuit; and
A power supply circuit comprising a second switch coupled between the output node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit.
제 1 항에 있어서,
직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하는 배터리를 더 포함하고,
상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자는 상기 배터리에 커플링되는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
Further comprising a battery including multiple cells connected in series,
and the second terminal of the charge pump circuit is coupled to the battery.
제 2 항에 있어서,
상기 입력 노드에서의 입력 전압이 상기 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 상기 제 1 스위치는 폐쇄되도록 구성되고 상기 제 2 스위치는 개방되도록 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 2,
When the input voltage at the input node is less than the battery voltage of the battery, the first switch is configured to close and the second switch is configured to open.
제 3 항에 있어서,
상기 전하 펌프 회로는, 상기 입력 노드에서의 상기 입력 전압이 상기 배터리의 상기 배터리 전압보다 작을 경우, 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 1 단자로부터 상기 제 2 단자로의 2-승산 전하 펌프로서 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 3,
wherein the charge pump circuit is configured as a two-multiply charge pump from the first terminal to the second terminal of the charge pump circuit when the input voltage at the input node is less than the battery voltage of the battery, Power supply circuit.
제 2 항에 있어서,
상기 입력 노드에서의 입력 전압이 상기 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 상기 제 1 스위치는 개방되도록 구성되고 상기 제 2 스위치는 폐쇄되도록 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 2,
When the input voltage at the input node is greater than the battery voltage of the battery, the first switch is configured to open and the second switch is configured to close.
제 5 항에 있어서,
상기 전하 펌프 회로는, 상기 입력 노드에서의 상기 입력 전압이 상기 배터리의 상기 배터리 전압보다 클 경우, 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자로부터 상기 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 5,
wherein the charge pump circuit is configured as a 2-divisible charge pump from the second terminal to the first terminal of the charge pump circuit when the input voltage at the input node is greater than the battery voltage of the battery, Power supply circuit.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급 회로는 역방향 모드에서 동작되도록 구성되고, 상기 역방향 모드에서, 상기 제 1 스위치는 폐쇄되도록 구성되고 상기 제 2 스위치는 개방되도록 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
The power supply circuit is configured to operate in a reverse mode, wherein the first switch is configured to be closed and the second switch is configured to be open.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급 회로는 역방향 모드에서 동작되도록 구성되고, 상기 역방향 모드에서, 상기 제 1 스위치는 개방되도록 구성되고 상기 제 2 스위치는 폐쇄되도록 구성되는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
The power supply circuit is configured to operate in a reverse mode, wherein the first switch is configured to be open and the second switch is configured to be closed.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치는 n형 금속 산화물 반도체 (NMOS) 트랜지스터들을 포함하는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
wherein the first switch and the second switch include n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors.
제 1 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로는,
상기 입력 노드에 커플링된 제 1 트랜지스터;
제 1 노드를 통해 상기 제 1 트랜지스터에 커플링된 제 2 트랜지스터;
제 2 노드를 통해 상기 제 2 트랜지스터에 커플링된 제 3 트랜지스터;
제 3 노드를 통해 상기 제 3 트랜지스터에 커플링된 제 4 트랜지스터;
상기 제 1 노드에 커플링된 제 1 단자를 갖고 상기 제 3 노드에 커플링된 제 2 단자를 갖는 용량성 엘리먼트; 및
상기 제 2 노드에 커플링된 제 1 단자를 갖고 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 출력 노드에 커플링된 제 2 단자를 갖는 유도성 엘리먼트를 포함하는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
The switched mode power supply circuit,
a first transistor coupled to the input node;
a second transistor coupled to the first transistor through a first node;
a third transistor coupled to the second transistor through a second node;
a fourth transistor coupled to the third transistor through a third node;
a capacitive element having a first terminal coupled to the first node and a second terminal coupled to the third node; and
A power supply circuit comprising an inductive element having a first terminal coupled to the second node and a second terminal coupled to the output node of the switched mode power supply circuit.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 트랜지스터들은 n형 금속 산화물 반도체 (NMOS) 트랜지스터들을 포함하는, 전력 공급 회로.
According to claim 10,
The first, second, third, and fourth transistors include n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors.
제 1 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 입력 노드와 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자 사이에 커플링된 병렬 충전기를 더 포함하는, 전력 공급 회로.
According to claim 1,
A power supply circuit further comprising a parallel charger coupled between the input node of the switched mode power supply circuit and the second terminal of the charge pump circuit.
제 1 항에 기재된 전력 공급 회로의 적어도 일부를 포함하는 전력 관리 집적 회로 (PMIC).A power management integrated circuit (PMIC) comprising at least a portion of the power supply circuitry of claim 1. 전력을 공급하는 방법으로서,
스위치드 모드 전력 공급 회로를 동작시키는 단계; 및
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 1 노드와 전하 펌프 회로의 제 1 단자 사이에 커플링된 제 1 스위치를 통해 또는 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 제 1 노드와 상기 전하 펌프 회로의 제 2 단자 사이에 커플링된 제 2 스위치를 통해 전류를 선택적으로 라우팅하는 단계를 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
As a method of supplying power,
operating a switched mode power supply circuit; and
Via a first switch coupled between a first node of the switched mode power supply circuit and a first terminal of the charge pump circuit or between the first node of the switched mode power supply circuit and a second terminal of the charge pump circuit. A method of providing power, comprising selectively routing current through a second switch coupled to.
제 14 항에 있어서,
배터리를 충전하는 단계를 더 포함하고,
상기 동작시키는 단계는 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로를 순방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고, 상기 배터리는 상기 제 2 스위치에 그리고 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자에 커플링되는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 14,
Further comprising charging the battery,
The operating step includes operating the switched mode power supply circuit in a forward mode, wherein the battery includes multiple cells connected in series, the battery connected to the second switch and the charge pump circuit. A method of supplying power, coupled to the second terminal.
제 15 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 상기 배터리의 배터리 전압보다 작을 경우, 상기 선택적으로 라우팅하는 단계는 상기 제 1 스위치를 폐쇄하고 상기 제 2 스위치를 개방하는 단계를 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 15,
When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery, the selectively routing step includes closing the first switch and opening the second switch. How to provide power.
제 16 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 제 2 노드에서의 상기 입력 전압이 상기 배터리의 상기 배터리 전압보다 작을 경우, 상기 전하 펌프 회로를, 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 1 단자로부터 상기 제 2 단자로의 2-승산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 16,
When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is less than the battery voltage of the battery, the charge pump circuit is connected from the first terminal to the second terminal of the charge pump circuit. -A method of supplying power, further comprising operating as a multiplier charge pump.
제 15 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 제 2 노드에서의 입력 전압이 상기 배터리의 배터리 전압보다 클 경우, 상기 선택적으로 라우팅하는 단계는 상기 제 1 스위치를 개방하고 상기 제 2 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 15,
When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery, the selectively routing step includes opening the first switch and closing the second switch. How to provide power.
제 18 항에 있어서,
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로의 상기 제 2 노드에서의 상기 입력 전압이 상기 배터리의 상기 배터리 전압보다 클 경우, 상기 전하 펌프 회로를, 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자로부터 상기 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 18,
When the input voltage at the second node of the switched mode power supply circuit is greater than the battery voltage of the battery, the charge pump circuit -A method of supplying power, further comprising operating as an antacid charge pump.
제 15 항에 있어서,
유선 연결을 위해 지정되고 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 포트; 또는
상기 스위치드 모드 전력 공급 회로에 커플링된 무선 전력 트랜시버
중 적어도 하나를 통해 상기 배터리를 충전하기 위한 전력을 수신하는 단계를 더 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 15,
a port designated for a wired connection and coupled to the switched mode power supply circuit; or
A wireless power transceiver coupled to the switched mode power supply circuit.
A method of supplying power, further comprising receiving power for charging the battery through at least one of the following.
제 14 항에 있어서,
상기 동작시키는 단계는 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고;
상기 선택적으로 라우팅하는 단계는 상기 전하 펌프 회로로부터 상기 제 1 스위치를 통해 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로로 상기 전류를 라우팅하기 위해 상기 제 1 스위치를 폐쇄하고 상기 제 2 스위치를 개방하는 단계를 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 14,
The operating step includes operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode;
wherein the selectively routing step includes closing the first switch and opening the second switch to route the current from the charge pump circuit through the first switch to the switched mode power supply circuit. How to provide power.
제 21 항에 있어서,
상기 전하 펌프 회로를, 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자로부터 상기 제 1 단자로의 2-제산 전하 펌프로서 동작시키는 단계를 더 포함하는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 21,
operating the charge pump circuit as a 2-divisible charge pump from the second terminal of the charge pump circuit to the first terminal.
제 21 항에 있어서,
배터리로부터 전력을 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고;
상기 배터리는 상기 제 2 스위치에 그리고 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자에 커플링되는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 21,
Further comprising receiving power from a battery,
The battery includes multiple cells connected in series;
wherein the battery is coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.
제 14 항에 있어서,
상기 동작시키는 단계는 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로를 역방향 모드로 동작시키는 단계를 포함하고;
상기 선택적으로 라우팅하는 단계는 배터리로부터 상기 제 2 스위치를 통해 상기 스위치드 모드 전력 공급 회로로 상기 전류를 라우팅하기 위해 상기 제 1 스위치를 개방하고 상기 제 2 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하고;
상기 배터리는 직렬로 연결된 다중의 셀들을 포함하고;
상기 배터리는 상기 제 2 스위치에 그리고 상기 전하 펌프 회로의 상기 제 2 단자에 커플링되는, 전력을 공급하는 방법.
According to claim 14,
The operating step includes operating the switched mode power supply circuit in a reverse mode;
The selectively routing step includes opening the first switch and closing the second switch to route the current from a battery through the second switch to the switched mode power supply circuit;
The battery includes multiple cells connected in series;
wherein the battery is coupled to the second switch and to the second terminal of the charge pump circuit.
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