KR20230143083A

KR20230143083A - 충전 회로를 구비한 전자 장치

Info

Publication number: KR20230143083A
Application number: KR1020220082389A
Authority: KR
Inventors: 최항석; 강상우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-04-04
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2023-10-11

Abstract

다양한 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 제2 전력 변환 회로; 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 및 상기 제2 전력 변환 회로에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.

Description

충전 회로를 구비한 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE HAVING CHARGING CIRCUIT}

다양한 실시예는 충전 회로를 구비한 전자 장치에 관한 것이다.

어댑터(예: travel adaptor or wall adaptor)는 유선을 통해 전력 수신 장치에 연결되고 전력 수신 장치에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 전력 수신 장치(예: 스마트 폰)는 어댑터로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 부하 회로(예: 프로세서, 디스플레이, 카메라)에 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 어댑터에서 전력 수신 장치로 공급된 공급 전력은 충전 회로를 통해서 배터리 및/또는 부하 회로로 배분될 수 있다.

다이렉트 충전 기술은 전압 및 전류의 제어를, 배터리를 구비한 전력 수신 장치가 아닌, PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는 어댑터가 담당하도록 함으로써, 전력 수신 장치에서 발열을 최소화하고 배터리가 고속 충전되게 할 수 있다.

전력 수신 장치에서 다이렉트 충전 회로는 배터리 충전에 이용 시 발열이 적고 높은 충전 효율을 제공하지만, 입력 전압 대비 출력 전압의 비율(이하, 전압 변환 비)가 예컨대, 2:1로 고정되어 있다. PPS 기능 미지원 어댑터가 전력 수신 장치에 연결 시, 다이렉트 충전 회로로는 배터리 충전이 어려울 수 있다. 따라서, 전력 수신 장치에 연결된 어댑터가 PPS 기능을 지원하지 않는 경우를 고려하여, 전압 변환 비를 조정할 수 있는 스위칭 충전 회로가 전력 수신 장치에 구비될 수 있다.

스위칭 충전 회로는 어댑터로부터 수신된 전력 신호의 전압 및/또는 전류 값 변환 시 비교적 효율이 낮아 고속 충전에 적용 시 발열이 심할 수 있다. 또한, 호환성을 고려하면 다이렉트 충전 회로는 물론, 스위칭 충전 회로까지 전자 장치에 구비되어야 한다. 이러한 경우 실장 공간의 부족이나 전자 장치의 가격 상승이 야기될 수 있다. 배터리 충전 시 배터리의 내부 온도가 상승될 수 있다. 고사양의 성능이 필요한 어플리케이션(예: 게임)이 실행됨으로써 부하 회로에서 비교적 전력 소비가 많을 경우, 전력 소비 시 부하 회로에서 발생된 열에 의해 충전 중인 배터리의 내부 온도 상승이 가중될 수 있다.

다양한 실시예는 발열을 최소화하고 배터리를 고속으로 충전할 수 있도록 구성된 전자 장치를 제공할 수 있다. 다양한 실시예는 호환성을 고려하되 배터리 충전을 위한 회로 구성이 간단한 전자 장치를 제공할 수 있다. 다양한 실시예는 전자 장치에 어댑터가 연결된 상태에서 부하 회로에서 비교적 많은 전력 소비 시 배터리로 전력 공급을 일시적으로 중지함으로써 배터리의 내부 온도의 상승을 억제할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다. 본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다양한 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 제2 전력 변환 회로; 배터리 스위치; 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 상기 제2 전력 변환 회로, 및 상기 배터리 스위치에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하거나 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 제1 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 열어 놓고, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시예에서, 휴대 전자 장치를 동작하는 방법이 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는, 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 및 제2 전력 변환 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하는 동작; 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작; 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작; 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 배터리 충전을 위한 간단한 회로 구성을 가지고 발열을 최소화할 수있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 배터리를 고속으로 충전하고 내부 온도의 상승을 억제할 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1 은, 다양한 실시예에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2 은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블럭도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 전력 공급 장치로부터 수신된 전력을 이용하여 부하 회로에 전력을 공급하고 배터리를 충전하도록 구성된 전자 장치의 블록도이다.
도 4a는 제1 전력 변환 회로에서 제1 커패시터가 충전되게 하기 위한 제1 스위칭 상태 및 제1 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 4b는 제1 전력 변환 회로에서 제1 커패시터가 방전되게 하기 위한 제2 스위칭 상태 및 제2 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 4c 및 도 4d는 제1 커패시터가 충전도 방전도 되지 않는 플로팅(floating) 상태로 유지되게 하기 위한 제3 스위칭 상태 및 제4 스위칭 상태를 나타내는 도면이다.
도 4e, 도 4f, 및 도 4g는 제1 전력 변환 회로에서 스위칭 상태의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 제2 전력 변환 회로에서 제2 커패시터가 방전되게 하기 위한 제5 스위칭 상태 및 제5 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 5b는 제2 전력 변환 회로에서 제2 커패시터가 충전되게 하기 위한 제6 스위칭 상태 및 제6 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은, 전력 공급 장치가 정전류 모드로 동작하고 전자 장치가 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은, 전자 장치가 통과 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환 회로에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은, 전자 장치가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환회로에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는, 전자 장치가 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 10은, 일 실시예에 따른, 배터리와 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은, 일 실시예에 따른, 배터리와 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는, 일 실시예에 따른, 배터리로 전력 공급 중단하고 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈(188) 및 배터리(189)에 대한 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은 전자 장치(101)와, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.

전력 조정기(220)는, 예를 들면, 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들 중 일부 구성 요소들 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다. 전력 게이지(230)는 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보(예: 배터리(189)의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 정상 또는 이상 여부를 판단할 수 있다. 배터리(189)의 상태가 이상으로 판단되는 경우, 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.

배터리(189)는, 일실시예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)들 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로, 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 포함하는 다양한 기능들을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.

일실시예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 센서 모듈(176) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서), 전원 게이지(230), 또는 전력 관리 모듈(188)을 이용하여 측정될 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(240)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어^TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

도 3은, 일 실시예에 따른, 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력을 이용하여 부하 회로(370)에 전력을 공급하고 배터리(310)를 충전하도록 구성된 전자 장치(300)의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 배터리(310), 커넥터(320), 과전압 보호 회로(330), 제1 전력 변환 회로(340), 제2 전력 변환 회로(350), 배터리 스위치(360), 부하 회로(또는, 시스템)(370), 및 제어 회로(399)를 포함할 수 있다. 부하 회로(370)는 전력 변환 회로들(340, 350)을 통해 수신된 전력 신호 및/또는 배터리(310)로부터 수신된 전력 신호를 이용하여 구동하는 전자 부품들을 통칭하는 것으로서 예컨대, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 디스플레이, 및 카메라를 포함할 수 있다.

전력 공급 장치(301)(예: 도 1의 전자 장치(102))는 어댑터(예: travel adaptor, wall adaptor)를 포함할 수 있다. 예컨대, 어댑터는 외부 전원에서 유입된 전력 신호의 전류 특성을 교류(AC; alternating current))에서 직류(DC; direct current)로 변환하고 전력 신호의 전압을 지정된 전압 값으로 조정할 수 있다. 어댑터는 전력 신호를 수신할 전자 장치(300)의 제어에 따라 전류 및 전압을 변경하는 기능(예: PPS(programmable power supply))을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어댑터는, 전자 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 반응하여, 전자 장치(300)로 출력될 전력 신호의 전류를 낮추거나 높일 수 있다. 어댑터는, 케이블을 통해 전자 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 반응하여, 전자 장치(300)로 출력될 전력 신호의 전압을 낮추거나 높일 수 있다. 어댑터는 상기 가변 기능이 지원되지 않고, 전력 신호의 전류 및/또는 전압을 지정된 값으로 고정하여 출력하는 모델일 수도 있다. 어댑터가 상기 가변 기능을 지원하는 모델인 경우, 전력 공급 장치(301)의 어댑터가 전자 장치(300)로 출력할 전력 신호의 전압(또는, 전류)을 배터리(310)를 충전하기 위해 설정된 전압 값(또는, 전류 값)으로 변경할 수 있다. 어댑터가 상기 가변 기능을 지원하지 않은 모델인 경우, 제어 회로(399)(예: 도 1 및 도 2의 전력 관리 모듈(188))가 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호의 전압(또는, 전류)을 배터리(310)을 충전하기 위해 설정된 전압 값(또는, 전압 값)으로 조정할 수 있다.

전력 공급 장치(301)는 케이블(예: USB 케이블)을 통해 전자 장치(300)의 커넥터(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 공급 장치(301)는 어댑터에 의해 전압 조정되고 DC로 전류 특성 변환된 전력 신호를 케이블을 통해 커넥터(320)의 전원 단자(321)로 출력할 수 있다. 전력 변환 회로들(340, 350)은 전원 단자(321)를 통해 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호를 이용하여 배터리(310)를 충전할 수 있다.

커넥터(320)는 데이터 통신과 전력 수신을 수행하도록 구성될 수 있다. 커넥터(320)는 전력 공급 장치(301)로부터 전력 신호를 수신하기 위한 전원 단자(321) 및 전력 공급 장치(301)와 전자 장치(300) 간의 PD(power delivery) 통신을 위한 데이터 단자(322)를 구비할 수 있다. 예컨대, 커넥터(320)는 USB(universal serial bus) Type-C에 따른 소켓으로 구성되어 USB 케이블의 플러그와 결합될 수 있다. USB Type-C 소켓의 핀들 중에서 VBUS 핀이 전원 단자(321)로 이용되고 CC1(configuration channel 1) 핀 및/또는 CC2 핀이 데이터 단자(322)로 이용될 수 있다.

과전압 보호 회로(330)는 커넥터(320)의 전원 단자(321)에 연결되어 과전압(overvoltage)이 전자 장치(300)로 유입되는 것을 차단함으로써 전자 부품(예: 전력 변환 회로들(340, 350))의 파손을 방지할 수 있다. 예컨대, 과전압 보호 회로(330)는 제너(Zener) 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 과전압 보호 회로(330)를 통해 전원 단자(321)로부터 수신된 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 변환(convert)할 수 있다. 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)는, 변환된 전력 신호를 배터리(310) 및/또는 부하 회로(370)로 공급할 수 있다.

제1 전력 변환 회로(340)는 전원 단자(321)에 전기적으로 연결된 제1 입력 단(340a)과 부하 회로(370) 및 배터리(310)에 전기적으로 연결된 제1 출력 단(340b)를 포함할 수 있다. 일례로, 제1 출력 단(340b)은 도시된 바와 같이, 부하 회로(370)에 직접 연결되고, 배터리(310)의 경우 배터리 스위치(360)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 배터리 스위치(360)가 열린(open) 상태인 경우 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310)로 전력 공급은 차단되고 배터리 스위치(360)가 닫힌(closed) 상태인 경우 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310)로 전력이 공급될 수 있다. 배터리 스위치(360)는 전자 장치(300)의 구성에서 생략될 수 있다. 즉, 제1 출력 단(340b)이 부하 회로(370)에 직접 연결된 것과 같이 배터리(310)에 직접 연결될 수도 있다.

제1 전력 변환 회로(340)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 스위칭 충전 모드(예: 벅 부스트 회로) 또는 다이렉트 충전 모드(예: SCVD(switched capacitor voltage divider))로 동작할 수 있다. 두 가지 모드로 작동 가능하도록 구성됨에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 일명, 하이브리드 충전 회로로 명명될 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하지 않는 모델인 경우, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)로 전력 신호를 출력해 줄 것을 요청하고, 제1 전력 변환 회로(340)는 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 배터리(310)의 충전 상태에 따라 변환하도록 하는 스위칭 충전 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

제어 회로(399)의 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작할 경우, 제1 전력 변환 회로(340)는 CC(constant current) 및 CV(constant voltage) 충전을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 배터리(310)의 전압 “VBAT”와 배터리로 흐르는 전류 “IBAT”를 측정할 수 있다. 충전 모드가 CC 모드로 설정되어 있는 동안, 제1 전력 변환 회로(340)는 VBAT가 지정된 목표 전압 값까지 상승하도록 IBAT를 제어 회로(399)(또는, 프로세서)에 의해 설정된 충전 전류 값으로 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, 목표 전압 값은 배터리가 만충전(full charge)된 상태일 때 배터리의 양(+)극과 음(-)극 간의 전압 차와 동일할 수 있다. 만충전은 배터리의 충전율이, 소손이나 폭발의 우려 없이, 설정된 최대 충전 량에 도달했을 때 충전 상태(state of charge, SOC)를 의미할 수 있다. 배터리 충전 중에 VBAT가 목표 전압 값에 도달하면, 충전 모드는 CV 모드로 전환될 수 있다. VBAT가 목표 전압 값에 도달함으로써 충전 모드가 CC 모드에서 CV 모드로 전환되면, 제1 전력 변환 회로(340)는 제어 회로(399)의 제어에 따라 IBAT를 단계적으로 낮춤으로써 VBAT가 목표 전압 값으로 유지되게 할 수 있다. CV 모드로 배터리(310) 충전 중에 IBAT가 충전 완료를 위해 지정된 전류 값(예: topoff current value)까지 낮아지면, 제1 전력 변환 회로(340)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 배터리(310)로 전력 신호의 출력을 중단함으로써 배터리(310)의 충전을 완료할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는 모델인 경우, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)를 고정된 전압 변환 비(제1 전력 변환 회로(340)로 입력되는 전력 신호의 전압 값 대비 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전압 값의 비율)(예: 2 대 1 (=50%))로 전력 신호의 전압 값을 변환하여 출력하는 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제어하고, 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)를 상술한 CC 및 CV 모드를 지원하도록 제어할 수 있다.

제어 회로(399)의 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)가 다이렉트 충전 모드로 동작할 경우, 제1 전력 변환 회로(340)는, 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전력 신호의 전압 값 및 전류 값을 변환하되, 전력 손실을 스위칭 충전 모드로 동작할 때 보다 최소화하면서 배터리(310)를 고속으로 충전할 수 있다. 제1 전력 변환 회로(340)에서 전력의 손실율이 이상적으로 ‘0’이면, 제1 전력 변환 회로(340)의 제1 입력 단(340a)으로 입력되는 입력 전력 대비 제1 전력 변환 회로(340)의 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 출력 전력의 비율은 ‘1’일 수 있다. 예컨대, 제1 전력 변환 회로(340)는 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전압을 하나 또는 그 이상의 커패시터를 이용하여 배분함으로써 입력 전압을 1/N 배(여기서, N은 2 또는 그 이상의 자연수) 낮춰서 제1 출력 단(340b) 외부로 출력하고 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전류를 하나 또는 그 이상 커패시터를 이용하여 N배 높여서 제1 출력 단(340b) 외부로 출력할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 전력 변환 회로(340)는 제1 입력 단(340a)에서 전자 장치(300)의 접지까지 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor))들인 QA1(341), QA2(342), QA3(343) 및 QA4(344)와, QA1(341) 및 QA2(342) 사이에 일 단이 연결되고 QA3(343) 및 QA4(344) 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터(예: flying capacitor)(345)와, QA2(342) 및 QA3(343) 사이에 일 단이 연결되고 제1 출력 단(340b)에 타 단이 연결된 인덕터(346)를 포함하여 이루어짐으로써 다이렉트 충전 모드 및 스위칭 충전 모드를 지원할 수 있다. 제2 전력 변환 회로(350)는 아래에서 설명된다.

도 4a는 제1 전력 변환 회로(340)에서 제1 커패시터(345)가 충전되게 하기 위한 제1 스위칭 상태 및 제1 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 4b는 제1 전력 변환 회로(340)에서 제1 커패시터(345)가 방전되게 하기 위한 제2 스위칭 상태 및 제2 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 4c 및 도 4d는 제1 커패시터(345)가 충전도 방전도 되지 않는 플로팅(floating) 상태로 유지되게 하기 위한 제3 스위칭 상태 및 제4 스위칭 상태를 나타내는 도면이다. 도 4e, 도 4f, 및 도 4g는 제1 전력 변환 회로(340)에서 스위칭 상태의 변환을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면, QA1(341)과 QA3(343)가 닫히고(또는, 턴 온(turn on)) QA2(342)와 QA4(344)가 열린(또는, 턴 오프) 상태(이하, 제1 스위칭 상태)인 동안, 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호가 QA1(341)를 통과하고 제1 커패시터(345)에 충전될 수 있다. 전력 신호는 제1 커패시터(345)에서 QA3(343)와 인덕터(346)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA1(341), 제1 커패시터(345), QA3(343) 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(401)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제1 스위칭 상태일 때, 제1 커패시터(345)에 의해 전압 배분이 이루어짐으로써 "VLX = Vin - VCF = Vin/2” 관계가 성립될 수 있다. 여기서, Vin은 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호의 입력 전압이고, VCF는 제1 커패시터(345)의 전압이고, VLX는 QA2(342)과 QA3(343)를 잇는 지점에서의 전압이다.

도4b를 참조하면, QA1(341)과 QA3(343)가 열리고 QA2(342)와 QA4(344)가 닫힌 상태(이하, 제2 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)에 충전된 전력 신호가 QA2(342)와 인덕터(346)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA4(344), 제1 커패시터(345), QA2(342), 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(402)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제2 스위칭 상태일 때, 제1 커패시터(345)에서 방전이 이루어지게 됨으로써 “VLX = VCF = Vin/2” 관계가 성립될 수 있다.

도 4c를 참조하면, QA1(341)과 QA2(342)가 닫히고 QA3(343)와 QA4(344)가 열린 상태(이하, 제3 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)가 플로팅 상태를 유지하고 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호가 QA1(341)과 QA2(342)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA1(341), QA2(342), 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(403)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제3 스위칭 상태에서는 "VLX = Vin” 관계가 성립될 수 있다.

도 4d를 참조하면, QA1(341)과 QA2(342) 모두 열린 상태(이하, 제4 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)가 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 제4 스위칭 상태에서는 "VLX = 0” 관계가 성립될 수 있다. 제4 스위칭 상태일 때, QA3(343)와 QA4(344)는 모두 열린 상태이거나 도시된 바와 같이 모두 닫힌 상태일 수 있다.

도 4e를 참조하면, 제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 주기적으로 교번하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이러한 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바뀌는 한 번의 교번 주기(410) 대비 제1 스위칭 상태인 시간(411)의 비율(예: duty rate or duty cycle)을 약 50%로 설정하고 교번 주기(410)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞춰 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 주기적으로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비가 약 50%로 고정된 다이렉트 충전 회로로 동작할 수 있다.

제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 반복하되, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 변환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이러한 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 조절할 수 있는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다.

도 4f를 참조하면, 제어 회로(399)는, 교번 주기(420)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞추거나 그보다 높은 주파수로 설정한 상태에서, 한번의 교번 주기(420) 동안 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태로 바꾸고 제3 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 50% 보다 높게 설정하는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 전압은 Vin/2보다 높을 수 있다. 한 번의 교번 주기(420) 대비 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간(421)의 비율을 나타내는 듀티 사이클이 클수록 출력 전압은 Vin에 가까워질 수 있다.

도 4f를 참조하면, 제어 회로(399)는, 교번 주기(430)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞추거나 그보다 높은 주파수로 설정한 상태에서, 한번의 교번 주기(430) 동안 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태로 바꾸고 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 50%보다 낮게 설정하는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 전압이 Vin/2보다 낮을 수 있다. 한 번의 교번 주기(430) 대비 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간(431)의 비율을 나타내는 듀티 사이클이 클수록 출력 전압은 0에 가까워질 수 있다.

도 3을 참조하면, 제2 전력 변환 회로(350)는 전원 단자(321)에 전기적으로 연결된 제2 입력 단(350a)과 부하 회로(370) 및 배터리(310)에 전기적으로 연결된 제2 출력 단(350b)를 포함할 수 있다. 제2 출력 단(350b)은 도시된 바와 같이, 배터리(310)에 직접 연결되고 부하 회로(370)의 경우 배터리 스위치(360)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 스위치(360, “QBAT”)는 배터리(310)에서 부하 회로(370) 방향으로 전류를 흐르게 하고 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310) 방향으로 전류 흐름을 차단하는 다이오드(360a)로서 동작할 수 있다. 따라서, 배터리 스위치(360)의 상태와 상관없이, 배터리(310)에서 부하 회로(370)로 전력이 공급되는 방전 경로가 전자 장치(300) 상에 형성될 수 있다. 배터리 스위치(360)는 전자 장치(300)의 구성에서 생략될 수 있다. 즉, 제2 출력 단(350b)이 배터리(310)에 직접 연결된 것과 같이 부하 회로(370)에 직접 연결될 수도 있다.

제2 전력 변환 회로(350)는 제1 전력 변환 회로(340)가 전압 변환 비가 약 50%로 고정된 다이렉트 충전 모드로 동작하는 것을 지원하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 전력 변환 회로(350)는 제2 입력 단(350a)에서 제2 출력 단(350b)까지 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET)들인 QB1(351)과 QB2(352), 제2 출력 단(350b)에서 전자 장치(300)의 접지에 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET)들인 QB3(353)와 QB4(354), 및 QB1(351)와 QB2(352)사이에 일 단이 연결되고 QB3(353)와 QB4(354) 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터(예: flying capacitor)(355)를 포함할 수 있다.

도 5a는 제2 전력 변환 회로(350)에서 제2 커패시터(355)가 방전되게 하기 위한 제5 스위칭 상태 및 제5 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 5b는 제2 전력 변환 회로(350)에서 제2 커패시터(355)가 충전되게 하기 위한 제6 스위칭 상태 및 제6 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.

도 5a를 참조하면, QB1(351)과 QB3(353)가 열리고 QA2(352)와 QA4(354)가 닫힌 상태(이하, 제5 스위칭 상태)인 동안, QB4(354), 제2 커패시터(355), 및 QB2(352)의 순서로 전력 신호가 흐르고 제2 출력 단(350b)를 통해 외부로 출력되는 전류 경로(501)가 제2 전력 변환 회로(350) 상에 형성될 수 있다.

도 5b를 참조하면, QB1(351)과 QB3(353)가 닫히고 QB2(352)와 QB4(354)가 열린 상태(이하, 제6 스위칭 상태)인 동안, QB1(351), 제2 커패시터(355), 및 QB3(353)의 순서로 전력 신호가 흐르고 제2 출력 단(350b)을 통해 외부로 출력되는 전류 경로(502)가 제2 전력 변환 회로(350) 상에 형성될 수 있다.

제어 회로(399)는 인터리빙(interleaving) 방식으로 전력 변환 회로들(340, 350)를 제어함으로써 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 리플(교류 성분)을 제거 또는 최소화할 수 있다. 인터리빙 방식은 이를테면, 제어 회로(399)가, 다이렉트 충전 모드로 동작하게 하기 위한 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하는 동시에, 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 주파수와 동일한 주파수를 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력하는 것일 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50%로 고정된 듀티 사이클을 가지며 제1 전력 변환 회로(340)를 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하는 동시에, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 주파수와 동일한 주파수를 갖고 제1 전력 변환 회로(340)가 제1 스위칭 상태일 때 제2 전력 변환 회로(350)를 제5 스위칭 상태가 되게 하고 제1 전력 변환 회로(340)가 제2 스위칭 상태일 때 제2 전력 변환 회로(350)를 제6 스위칭 상태가 되게 하는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.

제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 외부 장치의 종류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 외부 장치로부터 수신된 데이터에 기초하여 외부 장치가 전력을 공급해 줄 수 있는 전력 공급 장치(301)인지 여부, 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는 모델인지 여부 및, PPS 기능 미지원 모델인 경우 전력 공급 장치(301)에서 출력되는 전력 신호의 고정된 전압 값을 식별할 수 있다. 제어 회로(399)는, 식별 정보에 기반하여, 배터리(310)을 충전하기 위한 PD(power delivery) 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 외부 장치와 PD 통신을 수행함으로써 외부 장치와 전자 장치(300) 중에 누가 전력을 공급하는 소스(source)이고 누가 전력을 수신하는 싱크(sink)인지를 협상하는 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(300)가 싱크(전력 수신 장치)로 결정되고 외부 장치가 소스(전력 공급 장치(301))로 결정된 경우, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)와 PD 통신을 수행함으로써 전력 공급 장치(301)가 공급할 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 협상하는 동작을 수행할 수 있다. 제어 회로(399)는 외부 장치에 관한 식별 정보를 프로세서로 전송할 수도 있다. 이에 따라, 상술한 협상 및/또는 전력 변환 회로들(340, 350)에 대한 제어를 제어 회로(399) 대신에 프로세서가 수신된 식별 정보에 기반하여 수행할 수도 있다.

제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 QB1(351)(또는, QB3(353)와 QB4(354))을, 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 열어 놓을 수 있다.

전자 장치(300)에서 고사양의 성능이 필요한 어플리케이션(예: 게임)을 실행하기 위해 많은 전력을 소비할 수 있다. 많은 전력이 소비되면서 발생된 열에 의해 충전 중인 배터리의 내부 온도 상승이 가중될 수 있다. 일 실시예에 따라 내부 온도 상승의 억제를 위한 일명, 통과 모드(pass through mode)(또는, 저 발열 모드)가 전자 장치(300)에서 수행될 수 있다.

제어 회로(399)는 배터리(310)로 전력 공급은 중지(pause)되고 부하 회로(370)로 전력 공급되게 하는 통과 모드로 전자 장치(300)를 운영할 수 있다. 통과 모드인 동안, 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화하고 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)에서 배터리(310)로 전력 공급되지 않게 배터리 스위치(360)를 열어 놓을 수 있다. 이와 같이 통과 모드인 동안, 배터리 충전이 중지됨에 따라 배터리(310)의 내부 온도 상승이 억제될 수 있다. 통과 모드가 비활성화인 상태에서는 제어 회로(399)는 배터리 스위치(360)를 닫아 놓을 수 있다.

통과 모드는, 지정된 이벤트 발생 시, 활성화될 수 있다. 지정된 이벤트는 통과 모드의 수행에 대응하는 것으로서 예를 들어, 전자 장치(300)에서 특정 어플리케이션(예: 게임)을 실행하도록 요구하는 이벤트(예: 사용자 입력) 또는 특정 어플리케이션의 실행일 수 있다. 통과 모드가 수행될 수 있는 조건은 전력 공급 장치(301)의 종류가 고려될 수 있다. 예컨대, 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델이거나, PPS 기능 미지원 모델이되, 고정된 출력 전압(예: 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.4~4.5V)의 약 2배)으로 전력 신호를 출력하는 모델로 인식되고 상술한 이벤트가 발생될 경우, 제어 회로(399)는 전자 장치(300)를 통과 모드로 운영할 수 있다. 통과 모드가 수행될 수 있는 추가적인 조건으로 SOC가 고려될 수 있다. 예를 들어, SOC(또는, 충전율)는 백분율(%)로 수치화가 될 수 있고 기정해진 비율(예: 20%) 이상일 때 제어 회로(399)는 통과 모드를 수행할 수 있다. 프로세서는 통과 모드의 활성화 여부를 사용자가 설정할 수 있게 하는 메뉴를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(300)가 어댑터에 상시 연결된 상태인 경우(예: 매장에서 전시용 제품), 배터리가 과하게 충전될 위험성 및 이로 인한 배터리 파손(예: swelling)이 우려될 수 있다. 이러한 경우, 전자 장치(300)가 통과 모드로 동작하도록 설정됨으로써 과 충전이 방지될 수 있다. 프로세서는 설정 메뉴를 통해 설정된 활성화 여부를 나타내는 설정 정보를 메모리에 저장할 수 있다. 지정된 이벤트가 발생될 경우 프로세서는 설정 정보로부터 통과 모드의 활성화 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과 활성화로 설정되어 있으면 프로세서는 통과 모드를 수행하도록 제어 회로(399)에 요구할 수 있다. 비활성화로 설정되어 있으면, 지정된 이벤트가 발생되더라도, 통과 모드는 수행되지 않을 수 있다.

제어 회로(399)는 전압 변환 비를 미세 조정(예: 50%에서 미세 조정)하게 하는 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)의 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 동기화하거나 높게 설정할 수 있다. 제어 회로(390)는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 전환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어함으로써 전압 변환 비를 50%보다 높게 미세 조정할 수 있다. 제어 회로(390)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 전환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어함으로써 전압 변환 비를 50%보다 낮게 미세 조정할 수 있다. 제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 제1 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 변환 시, 제5 스위칭 상태에서 제6 스위칭 상태로 상태 변환하도록 제2 전력 변환 회로(350)를 제어할 수 있다. 이러한 제어 동작을 통해 배터리(310)로 공급되는 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값이 변경될 수 있다. 전력 공급 장치(301)가, PPS 기능 미지원 모델이되, 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.4~4.5V)의 약 2배만큼의 고정된 출력 전압으로 전력 신호를 출력하는 모델로 인식될 때, 준 다이렉트 충전 모드가 활성화될 수 있다.

도 6은, 전력 공급 장치(301)가 정전류(CC) 모드로 동작하고 전자 장치(300)가 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들(340, 350)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다. 도 6에서 제1 전류 파형(610)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(620)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(630)은 제2 전력 변환 회로(350)에서 QB1(351)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQB1”을 나타낸다. 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진에 의해, 제1 전력 변환 회로(340)에서 전류는 스위칭 시 손실이 비교적 적은 사인파 형태일 수 있다. 예컨대, IQA1과 IL은 스위칭 상태가 변환되는 시점마다 ‘0’에서 시작해서 ‘0’으로 끝나는 사인파 형태를 가질 수 있다. IL에서 리플이 제2 전력 변환 회로(350)에서 출력되는 전력 신호에 의해 제거되거나 최소화될 수 있다. 리플 제거(또는, 최소화)된 전력 신호가 배터리(310)와 부하 회로(370)로 공급될 수 있다.

도 7은, 전자 장치(300)가 통과 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환 회로(340)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다. 도 7에서 제1 전류 파형(710)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(720)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진에 의해 IQA1과 IL은 스위칭 상태가 변환되는 시점마다 ‘0’에서 시작해서 ‘0’으로 끝나는 사인파 형태를 가질 수 있다.

도 8은, 전자 장치(300)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환회로(340)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다. 도 8에서 제1 전류 파형(810)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(820)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(830)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA2(342)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA2”를 나타낸다. 제1 전력 변환 회로(340)의 스위칭 주파수가 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수보다 높게 설정되고 이에 따라 IQA1, IQA2 및 IL은, 사인파 형태가 아닌, 스위칭 상태가 변환되는 시점부터 적어도 일부 구간동안 선형적으로 증가하는 형태를 가질 수 있다.

스위칭 충전 모드에서는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위치 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 상태 변환이 이루어질 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)을 제1 스위칭 상태에서 QA1(341)와 QA2(342)가 모두 열려 있는 제4 스위칭 상태로 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는 지정된 시간 “t1” 동안 제4 스위칭 상태를 유지하다가 t1 경과 후 제1 전력 변환 회로(340)를 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 이러한 상태 변환에 따라 제1 전력 변환 회로(340)에서 전압 변환 비는 50%보다 낮게 유지될 수 있다. ‘t1’이 길수록 전압 변환 비 더 낮게 설정될 수 있다.

도 9는, 전자 장치(300)가 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들(340, 350)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다. 도 9에서 제1 전류 파형(910)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(920)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(930)은 제2 전력 변환 회로(350)에서 QB1(351)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQB1”을 나타낸다.

준 다이렉트 충전 모드에서는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위치 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 상태 변환이 이루어질 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)를 제1 스위칭 상태에서 QA1(341)와 QA2(342)가 모두 열려 있는 제4 스위칭 상태로 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는 지정된 시간 “t2” 동안 제4 스위칭 상태를 유지하다가 t2 경과 후 제1 전력 변환 회로(340)를 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환될 때 또는 시간 t2 내에, 제2 전력 변환 회로(350)를 제5 스위칭 상태에서 제6 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 이러한 상태 변환에 따라 제1 전력 변환 회로(340)에서 전압 변환 비는 50%보다 낮게 미세 조정될 수 있다.

도 10은, 일 실시예에 따른, 배터리(310)와 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.

동작 1010에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는지 여부를 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 확인할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델로 확인된 경우, 동작 1020에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하고 동시에, 동일한 스위칭 주파수와 듀티 사이클을 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델로 확인된 경우, 동작 1030에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 화로(350)를 비활성화하고 제1 전력 변환 회로(340)를 스위칭 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 주파수를 갖는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제3 스위칭 제어 신호의 한 주기 동안, QA1(341)가 닫힌 상태로 지속하는 시간과 QA2(342)가 닫힌 상태로 지속하는 시간이 동일하되 QA1(341)가 닫힌 상태일 때 QA2(342)는 열린 상태일 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인(complementary) 관계를 갖게 할 수도 있다. 예컨대, QA1(341)가 닫히면 QA4(344)가 열리고 QA1(341)가 열리면 QA4(344)가 닫힐 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA2(342)와 QA3(343) 역시, 상호 보완적인 관계를 갖게 할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제3 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는, VBAT가 목표 전압 값(예: 배터리(310)의 만충전 전압 값)을 초과하면, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제3 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다. VBAT가 목표 전압 값보다 낮으면, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제3 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다.

도 11은, 일 실시예에 따른, 배터리(310)와 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.

동작 1110에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)에 관한 장치 정보를 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 획득할 수 있다.

동작 1120에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는지 여부를 장치 정보에서 확인할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델로 확인된 경우, 동작 1130에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하고 동시에, 동일한 스위칭 주파수와 듀티 사이클을 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델로 확인된 경우, 동작 1140에서 제어 회로(399)는 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 약 2배(예: 전력 공급 장치(301)가 9V를 지원하고 만충전 전압이 4.4~4.5V)인지 여부를 장치 정보를 통해 식별할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델이고 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 2배가 아닌 것으로 확인된 경우, 동작 1150에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 화로(350)를 비활성화하고 제1 전력 변환 회로(340)를 스위칭 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 주파수를 갖고 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 QA2(342)와 QA3(343) 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제3 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다.

전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델이고 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 약 2배로 확인된 경우, 동작 1160에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 준 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 스위칭 주파수를 갖고 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 QA2(342)와 QA3(343) 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 동시에, 제어 회로(399)는 제4 스위칭 제어 신호와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 가지되 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제4 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는, VBAT가 목표 전압 값(예: 배터리(310)의 만충전 전압 값)을 초과하면, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제4 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다. VBAT가 목표 전압 값보다 낮으면, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제4 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다.

도 12는, 일 실시예에 따른, 배터리(310)로 전력 공급 중단하고 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.

동작 1210에서 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화하기 위한 제1 조건이 만족된 것을 인식할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(399)는 제1 조건으로서 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델이거나, PPS 기능 미지원 모델이되, 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.5V)의 2배만큼의 고정된 출력 전압으로 전력 신호를 출력하는 모델인 것을 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 인식할 수 있다.

동작 1220에서 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화하기 위한 제2 조건이 만족된 것을 인식할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(399)는 제2 조건으로서 특정 이벤트(예: 특정 어플리케이션의 실행, 또는 특정 어플리케이션의 실행이나 통과 모드의 활성화를 요구하는 사용자 입력)의 발생을 인식할 수 있다.

제1 조건과 제2 조건이 만족됨에 따라 동작 1230에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화하고 배터리 스위치(360)를 열어 놓은 상태에서 제1 전력 변환 회로(340)를 통과 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다.

통과 모드를 활성화하기 위한 추가적인 조건으로서 배터리 충전율이 고려될 수 있다. 예를 들어, 제1 조건과 제2 조건이 만족되더라도 충전율이 지정된 비율 미만인 경우, 제어 회로(399)는 통과 모드의 활성화를 보류할 수 있다. 충전율이 지정된 비율 이상으로 충전된 경우 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화할 수 있다.

제어 회로(399)는 통과 모드의 비활성화를 위한 특정 이벤트(예: 특정 어플리케이션의 실행 종료, 또는 통과 모드의 비활성화를 요구하는 사용자 입력)의 발생을 인식할 수 있다. 통과 모드의 비활성화를 위한 특정 이벤트가 발생됨에 따라 제어 회로(399)는 배터리 스위치(360)를 닫고 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)를 다이렉트 충전 모드 또는 준 다이렉트 충전 모드로 동작(예: 도 11의 동작 1130 또는 동작 1160)할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350)); 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 및 상기 제2 전력 변환 회로에 전기적으로 연결된 제어 회로(예: 제어 회로(399))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.

상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.

상기 제어 회로는, 상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값을 초과하면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제4 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값보다 낮으면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제3 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 휴대 전자 장치는 배터리 스위치(예: 배터리 스위치(360))를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 지정된 이벤트는, 특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함할 수 있다.

상기 배터리 스위치는, 상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성될 수 있다.

상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 상기 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350)); 배터리 스위치(예: 배터리 스위치(360)); 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 상기 제2 전력 변환 회로, 및 상기 배터리 스위치에 전기적으로 연결된 제어 회로(제어 회로(399))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하거나 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 제1 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 열어 놓고, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 이벤트는, 특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함할 수 있다.

지정된 제2 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 닫고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시예에서, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))를 동작하는 방법이 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는, 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 및 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하는 동작(예: 동작 1010); 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1020, 1130); 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작(예: 동작 1030, 1150); 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작(예: 동작 1030, 1150)을 포함할 수 있다.

상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우, 상기 방법은, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작(예: 동작 1160); 상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1160); 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작(예: 동작 1160)을 더 포함할 수 있다.

상기 휴대 전자 장치는, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1230)을 더 포함할 수 있다.

상기 휴대 전자 장치는, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1230)을 더 포함할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 문서의 실시예들은 본 문서의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 문서의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 문서의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 문서의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 문서의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

휴대 전자 장치에 있어서,
전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터;
제1 전력 변환 회로;
제2 전력 변환 회로; 및
상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 및 상기 제2 전력 변환 회로에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함하고,
제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함하고,
상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함하고,
상기 제어 회로는,
상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하고,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하고,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고,
상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성된 휴대 전자 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우,
상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고,
상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하고,
상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성된 휴대 전자 장치.
제2 항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값을 초과하면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제4 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하고,
상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값보다 낮으면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제3 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성된 전자 장치.
제1 항에 있어서, 배터리 스위치를 더 포함하되,
상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결되고,
상기 제어 회로는,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성된 휴대 전자 장치.
제4 항에 있어서, 상기 지정된 이벤트는,
특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함하는 휴대 전자 장치.
제4 항에 있어서, 상기 배터리 스위치는,
상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함하는 휴대 전자 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성된 휴대 전자 장치.
제1 항에 있어서, 배터리 스위치를 더 포함하되,
상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 인덕터의 타 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결되고,
상기 제어 회로는,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성된 휴대 전자 장치.
제8 항에 있어서, 상기 지정된 이벤트는,
특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함하는 휴대 전자 장치.
제8 항에 있어서, 상기 배터리 스위치는,
상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함하는 휴대 전자 장치.
제8 항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성된 휴대 전자 장치.
휴대 전자 장치에 있어서,
전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터;
제1 전력 변환 회로;
제2 전력 변환 회로;
배터리 스위치; 및
상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 상기 제2 전력 변환 회로, 및 상기 배터리 스위치에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함하고,
제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함하고,
상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함하고,
상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결되고,
상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하거나 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 제1 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우,
상기 배터리 스위치를 열어 놓고,
상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고,
상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성된 휴대 전자 장치.
제12 항에 있어서, 상기 제1 이벤트는,
특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함하는 휴대 전자 장치.
제12 항에 있어서, 상기 배터리 스위치는,
상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함하는 휴대 전자 장치.
제12 항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고,
상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성된 휴대 전자 장치.
제13 항에 있어서, 상기 제어 회로는, 지정된 제2 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 경우,
상기 배터리 스위치를 닫고,
상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성된 휴대 전자 장치.
휴대 전자 장치를 동작하는 방법에 있어서,
상기 휴대 전자 장치가:
전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터;
제1 전력 변환 회로; 및
제2 전력 변환 회로를 포함하고,
제1 전력 변환 회로가, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함하고,
상기 제2 전력 변환 회로가, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함하되,
상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하는 동작;
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작;
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작; 및
상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작을 포함하는 방법.
제17 항에 있어서, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우,
상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작;
상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작; 및
상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작을 더 포함하는 방법.
제17 항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치가, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 더 포함하되,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작을 더 포함하는 방법.
제17 항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치가, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 더 포함하되,
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작을 더 포함하는 방법.