WO2024071709A1 - 전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치 - Google Patents

전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치 Download PDF

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WO2024071709A1
WO2024071709A1 PCT/KR2023/013129 KR2023013129W WO2024071709A1 WO 2024071709 A1 WO2024071709 A1 WO 2024071709A1 KR 2023013129 W KR2023013129 W KR 2023013129W WO 2024071709 A1 WO2024071709 A1 WO 2024071709A1
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switching
electronic device
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차재덕
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삼성전자주식회사
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    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion method for improving power conversion efficiency and converting a high-level input voltage according to various embodiments, and an electronic device that performs the method.
  • the power output from the adapter can be input to a power conversion device such as a charger or a point-of-load (POL) DCDC converter. You can.
  • a power conversion device such as a charger or a point-of-load (POL) DCDC converter.
  • the power conversion device can convert power to each set voltage level and supply power to each component.
  • the electronic device can communicate with the adapter and determine the rated supply voltage determined by the specification through negotiation. Electronic devices can convert input power according to the rated supply voltage to charge a battery or supply necessary power to each component.
  • Electronic devices may include a processor, a battery, a conversion circuit that converts and outputs an external input voltage, and a memory that is electrically connected to the processor and stores instructions that can be executed by the processor. You can.
  • the conversion circuit includes a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch connected in series, and a first switch including a capacitor connected in parallel with the second switch and the third switch connected in series. It may include a switching unit.
  • the conversion circuit may include a second switching unit including a fifth switch and a sixth switch connected in series.
  • the conversion circuit may include an inductor connected between a point where the second switch and the third switch are connected and a point where the fifth switch and the sixth switch are connected.
  • the processor When the command is executed, the processor sends a control signal to control the first to sixth switches according to the size of the input voltage input from the outside, the size of the battery voltage, and the operation mode of the electronic device. You can decide.
  • the processor may control the conversion circuit to convert and output the input voltage based on the control signal.
  • a conversion circuit includes a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch connected in series, and a capacitor connected in parallel with the second switch and the third switch connected in series.
  • a first switching unit including a second switching unit including a fifth switch and a sixth switch connected in series, and a point where the second switch and the third switch are connected and the fifth switch and the sixth switch are connected. It includes an inductor connected between the points, and can convert and output an input voltage input to the first switch according to a control signal that controls the operation of the first to sixth switches.
  • a power conversion method includes first to sixth switches of a conversion circuit that converts and outputs the input voltage according to the size of the input voltage input from the outside, the size of the battery voltage, and the operation mode of the electronic device.
  • An operation of determining a control signal for controlling and an operation of controlling the conversion circuit to convert and output the input voltage based on the control signal, the conversion circuit comprising: the first switch connected in series; A first switching unit including the second switch, the third switch, and the fourth switch, and including a capacitor connected in parallel with the second switch and the third switch connected in series, and the fifth switch connected in series
  • It may include a second switching unit including a switch and the sixth switch, and an inductor connected between a point where the second switch and the third switch are connected and a point where the fifth switch and the sixth switch are connected. there is.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram of a power management module and battery, according to various embodiments.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an electronic device and an adapter according to one embodiment.
  • Figure 4 is a diagram showing the operation of an electronic device and an adapter according to an embodiment.
  • Figure 5 is a schematic circuit diagram of a first conversion circuit according to one embodiment.
  • FIGS. 6A to 6D and FIG. 7 are diagrams showing the operation of the first conversion circuit when the duty ratio is less than 50% according to an embodiment.
  • FIGS. 8A to 8D and FIG. 9 are diagrams showing the operation of the first conversion circuit when the duty ratio is greater than 50% according to an embodiment.
  • Figure 10 is a diagram showing the power conversion efficiency of a first conversion circuit according to an embodiment.
  • Figure 11 is a diagram showing the magnitude of the ripple current of the first conversion circuit according to one embodiment.
  • Figure 12 is an operation flowchart of a power conversion method according to an embodiment.
  • a or B “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “A Each of phrases such as “at least one of , B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof.
  • each operation may be performed sequentially, but is not necessarily performed sequentially.
  • the order of each operation may be changed, and at least two operations may be performed in parallel.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (e.g., a short-range wireless communication network) or a second network 199. It is possible to communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (e.g., a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • a first network 198 e.g., a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199.
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or may include an antenna module 197.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101.
  • some of these components e.g., sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into one component (e.g., display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (e.g., program 140) to operate at least one other component (e.g., hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and various data processing or calculations can be performed. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, the processor 120 stores commands or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132. The commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • software e.g., program 140
  • the processor 120 stores commands or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132.
  • the commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • the processor 120 includes a main processor 121 (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor 123 that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • a main processor 121 e.g., a central processing unit or an application processor
  • auxiliary processor 123 e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the electronic device 101 includes a main processor 121 and a secondary processor 123
  • the secondary processor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or be specialized for a designated function. You can.
  • the auxiliary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • the auxiliary processor 123 may, for example, act on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (e.g., sleep) state, or while the main processor 121 is in an active (e.g., application execution) state. ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (e.g., the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) At least some of the functions or states related to can be controlled.
  • co-processor 123 e.g., image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component e.g., camera module 180 or communication module 190. there is.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. For example, such learning may be performed in the electronic device 101 itself on which the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (e.g., server 108).
  • Learning algorithms may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but It is not limited.
  • An artificial intelligence model may include multiple artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural network (DNN), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), restricted boltzmann machine (RBM), belief deep network (DBN), bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • artificial intelligence models may additionally or alternatively include software structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101. Data may include, for example, input data or output data for software (e.g., program 140) and instructions related thereto.
  • Memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134.
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or application 146.
  • the input module 150 may receive commands or data to be used in a component of the electronic device 101 (e.g., the processor 120) from outside the electronic device 101 (e.g., a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, keys (eg, buttons), or digital pen (eg, stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101.
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver. Speakers can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 can visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector, and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 can convert sound into an electrical signal or, conversely, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device (e.g., directly or wirelessly connected to the electronic device 101). Sound may be output through the electronic device 102 (e.g., speaker or headphone).
  • the electronic device 102 e.g., speaker or headphone
  • the sensor module 176 detects the operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device 101 or the external environmental state (e.g., user state) and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that can be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly with an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 can capture still images and moving images.
  • the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 can manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 188 may be implemented as at least a part of, for example, a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
  • Communication module 190 is configured to provide a direct (e.g., wired) communication channel or wireless communication channel between electronic device 101 and an external electronic device (e.g., electronic device 102, electronic device 104, or server 108). It can support establishment and communication through established communication channels. Communication module 190 operates independently of processor 120 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • processor 120 e.g., an application processor
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 192 e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module
  • the corresponding communication module is a first network 198 (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (e.g., legacy It may communicate with an external electronic device 104 through a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support 5G networks after 4G networks and next-generation communication technologies, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support high frequency bands (eg, mmWave bands), for example, to achieve high data rates.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies to secure performance in high frequency bands, for example, beamforming, massive array multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. It can support technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements specified in the electronic device 101, an external electronic device (e.g., electronic device 104), or a network system (e.g., second network 199).
  • the wireless communication module 192 supports Peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (e.g., 164 dB or less) for realizing mmTC, or U-plane latency (e.g., 164 dB or less) for realizing URLLC.
  • Peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 164 dB or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to or from the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator made of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is connected to the plurality of antennas by, for example, the communication module 190. can be selected Signals or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • a mmWave antenna module includes: a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high frequency band. can do.
  • a first side e.g., bottom side
  • a designated high frequency band e.g., mmWave band
  • a plurality of antennas e.g., array antennas
  • peripheral devices e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be of the same or different type as the electronic device 101.
  • all or part of the operations performed in the electronic device 101 may be executed in one or more of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 may perform the function or service instead of executing the function or service on its own.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result as is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology can be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of Things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199.
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 of the power management module 188 and battery 189, according to various embodiments.
  • power management module 188 may include a charging circuit 210, a power regulator 220, or a power gauge 230.
  • the charging circuit 210 may charge the battery 189 using power supplied from an external power source for the electronic device 101.
  • the charging circuit 210 is configured to determine the type of external power source (e.g., power adapter, USB, or wireless charging), the size of power that can be supplied from the external power source (e.g., about 20 watts or more), or the battery (189).
  • a charging method (e.g., normal charging or fast charging) can be selected based on at least some of the properties of ), and the battery 189 can be charged using the selected charging method.
  • the external power source may be connected to the electronic device 101 by wire, for example, through the connection terminal 178, or wirelessly through the antenna module 197.
  • the power regulator 220 may generate a plurality of powers having different voltages or different current levels by, for example, adjusting the voltage level or current level of power supplied from an external power source or the battery 189.
  • the power regulator 220 may adjust the power of the external power source or battery 189 to a voltage or current level suitable for each of some of the components included in the electronic device 101.
  • the power regulator 220 may be implemented in the form of a low drop out (LDO) regulator or a switching regulator.
  • the power gauge 230 may measure usage status information about the battery 189 (e.g., capacity, charge/discharge count, voltage, or temperature) of the battery 189.
  • the power management module 188 may, for example, use the charging circuit 210, the voltage regulator 220, or the power gauge 230 to control the battery 189 based at least in part on the measured usage information.
  • Charge state information related to charging e.g., life, overvoltage, undervoltage, overcurrent, overcharge, overdischarge, overheating, short circuit, or swelling
  • the power management module 188 may determine whether the battery 189 is normal or abnormal based at least in part on the determined charging state information. If the state of the battery 189 is determined to be abnormal, the power management module 188 may adjust charging of the battery 189 (eg, reduce charging current or voltage, or stop charging). According to one embodiment, at least some of the functions of the power management module 188 may be performed by an external control device (eg, processor 120).
  • the battery 189 may include a battery protection circuit (protection circuit module (PCM)) 240, according to one embodiment.
  • the battery protection circuit 240 may perform one or more of various functions (eg, a pre-blocking function) to prevent performance degradation or burnout of the battery 189.
  • the battery protection circuit 240 is, additionally or alternatively, a battery management system (battery management system) that can perform various functions including cell balancing, battery capacity measurement, charge/discharge count measurement, temperature measurement, or voltage measurement. It may be configured as at least a part of BMS)).
  • At least part of the usage state information or the charging state information of the battery 189 is a corresponding sensor (e.g., temperature sensor), power gauge 230, or power management module among the sensor module 176. It can be measured using (188).
  • the corresponding sensor e.g., temperature sensor
  • the corresponding sensor among the sensor modules 176 is included as part of the battery protection circuit 240, or is disposed near the battery 189 as a separate device. You can.
  • the power management module 188 includes a power gauge 230, but is not limited thereto.
  • battery 189 may include power gauge 230.
  • the power management module 188 may identify usage status information about the battery 189 from the power gauge 230 included in the battery 189.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an electronic device 300 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) and an adapter 400 (eg, the electronic device 102 of FIG. 1 ) according to an embodiment.
  • an electronic device 300 eg, the electronic device 101 of FIG. 1
  • an adapter 400 eg, the electronic device 102 of FIG. 1
  • the electronic device 300 includes a charging circuit 310 (e.g., the charging circuit 210 of FIG. 2) and a communication module 390 (e.g., the communication module 190 of FIG. 1). )), battery 389 (e.g., battery 189 in FIG. 1), processor 320 (e.g., processor 120 in FIG. 1), switch 312, second conversion circuit 314, or connection terminal It may include at least one of (378) (e.g., connection terminal 178 of FIG. 1), or a combination thereof.
  • a charging circuit 310 e.g., the charging circuit 210 of FIG. 2
  • a communication module 390 e.g., the communication module 190 of FIG. 1).
  • battery 389 e.g., battery 189 in FIG. 1
  • processor 320 e.g., processor 120 in FIG. 1
  • switch 312 e.g., switch 312, second conversion circuit 314, or connection terminal It may include at least one of (378) (e.g., connection terminal 178 of FIG.
  • the adapter 400 includes a third conversion circuit 410, a processor 420 (e.g., processor 120 of FIG. 1), and a communication module 490 (e.g., communication module 190 of FIG. 1). ) and a connection terminal 478 (e.g., the connection terminal 178 in FIG. 1), or a combination thereof.
  • a processor 420 e.g., processor 120 of FIG. 1
  • a communication module 490 e.g., communication module 190 of FIG. 1).
  • connection terminal 478 e.g., the connection terminal 178 in FIG. 1
  • the electronic device 300 and the adapter 400 may be connected wired or wirelessly.
  • the electronic device 300 may be connected by wire to the connection terminal 478 of the adapter 400 through the connection terminal 378 of the electronic device 300.
  • the electronic device 300 may be wirelessly connected to the communication module 490 of the adapter 400 through the communication module 390.
  • the adapter 400 may transmit power to the electronic device 300 connected wired or wirelessly.
  • the adapter 400 may supply power to the electronic device 300 through the connection terminal 478 of the adapter 400 and the connection terminal 378 of the electronic device 300.
  • the adapter 400 may supply power to the electronic device 300 according to the magnitude of voltage and/or current determined through the communication module 490.
  • the electronic device 300 may transmit a control signal to the adapter 400.
  • the electronic device 300 may transmit a control signal to the adapter 400 using the communication module 390.
  • the electronic device 300 may transmit a control signal to the adapter 400 wired or wirelessly.
  • the electronic device 300 and the adapter 400 may be connected wired or wirelessly, and may perform data communication either wired or wirelessly.
  • the adapter 400 can supply power to the electronic device 300 wired or wirelessly.
  • the case where the electronic device 300 and the adapter 400 are connected by wire will be described.
  • the following description will describe the case where the electronic device 300 and the adapter 400 are connected wirelessly for data communication.
  • the same may be applied substantially in the case of power supply.
  • the electronic device 300 may use the input voltage input from the adapter 400 to output an output voltage for charging the battery 389.
  • the electronic device 300 may use the charging circuit 310 to convert an input voltage and output the converted output voltage.
  • the electronic device 300 can charge the battery 389 using the output voltage.
  • the charging circuit 310 may include at least one of the first conversion circuit 311 or the CHG (charging) processor 313, or a combination thereof.
  • the first conversion circuit 311 may convert the input voltage input from the adapter 400 into an output voltage.
  • the second conversion circuit 314 converts the output voltage output from the first conversion circuit 311 to each element in the electronic device 300 (e.g., processor 320, communication module 390).
  • power can be supplied to an audio module (e.g., the audio module 170 in FIG. 1).
  • the power supplied to each element may be converted to a voltage level required for operation of each element in the second conversion circuit 314.
  • the second conversion circuit 314 may mean a point of load (POL) DCDC converter.
  • switch 312 may be connected between charging circuit 310 and battery 389.
  • the switch 312 may be connected between the port through which the output voltage is output from the first conversion circuit 311 and the battery 389.
  • switch 312 may be a one-way switch or a two-way switch.
  • switch 312 may be an n-type MOSFET or a p-type MOSFET.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 may control the operation of the switch 312. For example, when the switch 312 is in the on state and the output voltage is output from the first conversion circuit 311, the electronic device 300 can charge the battery 389 using the output voltage. there is.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 determines the magnitude of the output voltage output from the first conversion circuit 311 to the battery 389. It can be controlled based on the voltage.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 may identify the level of the input voltage and the level of the battery voltage input from the adapter 400.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 may determine the power conversion ratio or the input/output voltage ratio of the first conversion circuit 311 according to the size of the input voltage and the size of the battery voltage.
  • the magnitude of the battery voltage may represent the output voltage of the first conversion circuit 311.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 may determine a control signal for controlling the operation of the first conversion circuit 311 based on the power conversion ratio or the input/output voltage ratio. .
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 causes the first conversion circuit 311 to boost the size of the input voltage and output it.
  • a control signal to do this can be determined.
  • the mode in which the first conversion circuit 311 boosts the level of the input voltage and outputs the output may be called a boost mode.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 causes the first conversion circuit 311 to reduce the magnitude of the input voltage and output it.
  • a control signal to do this can be determined.
  • the mode in which the first conversion circuit 311 reduces the magnitude of the input voltage and outputs it may be called a buck mode.
  • the first conversion circuit 311 may include at least one of at least one switch, an inductor, and a capacitor, or a combination thereof.
  • the control signal for operating the first conversion circuit 311 according to the buck mode or boost mode causes at least one switch to perform a switching operation, maintains at least one switch in the on state, or It may refer to a signal for keeping at least one switch in the off state.
  • the electronic device 300 converts the power stored in the battery 389 into the second conversion circuit. It can be supplied as (314).
  • the second conversion circuit 314 may convert the power supplied from the battery 389 and supply power to each element.
  • the CHG processor 313 may control the operation of the charging circuit 310.
  • the CHG processor 313 may control the operation of the first conversion circuit 311.
  • the CHG processor 313 may control the magnitude of the output voltage output from the first conversion circuit 311.
  • the first conversion circuit 311 may include a buck-boost charger or buck-boost converter.
  • the first conversion circuit 311 may include a plurality of switches and/or inductors.
  • the CHG processor 313 may control the magnitude of the output voltage by controlling switching signals input to a plurality of switches.
  • the CHG processor 313 uses the duty ratio of the signal that controls the operation of the plurality of switches included in the first conversion circuit 311 to determine the magnitude of the voltage output from the first conversion circuit 311. You can control it.
  • the CHG processor 313 may control the operation of the second conversion circuit 314.
  • the second conversion circuit 314 may include a plurality of conversion circuits for supplying power to each element.
  • the CHG processor 313 may control a plurality of conversion circuits included in the second conversion circuit 314 to control the voltage level of power supplied to each element.
  • the CHG processor 313 may control the operation of the switch 312.
  • the CHG processor 313 may control the switch 312 to be turned on in order to charge the battery 389 when power is input from the adapter 400.
  • the CHG processor 313 uses the power stored in the battery 389 to supply power to the second conversion circuit 314, using the switch 312. can be controlled in the on state.
  • the processor 320 may identify status information of the battery 389.
  • the processor 320 is connected to the battery 389 through a system management bus (SMBus) and can identify status information of the battery 389.
  • SMBs system management bus
  • the processor 320 may determine the voltage of the battery 389 included in the status information of the battery 389, the current input to the battery 389, the current output from the battery 389, and the temperature of the battery 389.
  • RSOC relative state of capacity
  • ASOC absolute state of capacity
  • number of cells connected in series cycle count, status, manufacturer access, alarm, etc.
  • RSOC may mean (remaining capacity) / full charge capacity (FCC).
  • ASOC may mean (remaining capacity / DC).
  • the processor 320 may identify the device name, chemistry, design capacity (DC), and full charge capacity (FCC) when inserting and connecting the battery 389.
  • DC design capacity
  • FCC full charge capacity
  • processor 320 may identify adapter 400 insertion.
  • inserting the adapter 400 may mean that the adapter 400 is connected to the electronic device 300 by wire or wirelessly.
  • inserting the adapter 400 may mean supplying power from the adapter 400 to the electronic device 300 wired or wirelessly.
  • inserting the adapter 400 may mean supplying an input voltage from the adapter 400 to the electronic device 300, either wired or wirelessly.
  • processor 320 may input a control signal to charging circuit 310.
  • the charging circuit 310 can charge the battery 389 according to the control signal.
  • the CHG processor 313 operates at least one of the first conversion circuit 311, the switch 312, or the second conversion circuit 314, or one of these, according to the control signal received from the processor 320. Combinations can be controlled.
  • the battery 389 may include a plurality of cells connected in series.
  • the voltage range of the battery 389 may be determined depending on the number of cells connected in series.
  • a 2S battery 389 in which two cells are connected in series may have a minimum voltage and a charging voltage ranging from about 6V or more to about 8.7V or less.
  • the 3S battery 389, in which three cells are connected in series may have a minimum voltage and charging voltage ranging from about 9V or more to about 13.05V or less.
  • the 4S battery 389, in which four cells are connected in series may have a minimum voltage and charging voltage range from about 12V or more to about 17.4V or less.
  • the voltage range, minimum voltage, and charging voltage of one cell may be about 3V or more and about 4.35V or less.
  • the processor 320 may identify the magnitude of the voltage input from the adapter 400, the switching operation of the first conversion circuit 311, and the operation mode of the electronic device 300.
  • the processor 320 can use the communication module 390 and the charging circuit 310 to identify the magnitude of the voltage input from the adapter 400 and the switching operation of the first conversion circuit 311.
  • the electronic device 300 may further include a platform controller hub (PCH (not shown)). The processor 320 can identify the operation mode of the electronic device 300 using the PCH.
  • PCH platform controller hub
  • the communication module 390 and the communication module 490 may include a power delivery IC (PDIC).
  • the electronic device 300 may receive input voltage from the adapter 400 according to a preset standard.
  • the electronic device 300 may receive a rated supply voltage of a set size, such as universal serial bus power delivery (USB PD) 3.0, USB PD 3.1, etc., from the adapter 400.
  • the electronic device 300 may use the communication module 390 to enable the adapter 400 to supply power for charging the battery 389.
  • the communication module 390 of the electronic device 300 determines the amount of power (e.g., the amount of voltage and/or current) for charging the battery 389 with the communication module 490 of the adapter 400. Can be transmitted.
  • the electronic device 300 may determine the level of the input voltage input from the adapter 400 using the communication module 390.
  • the processor 320 or the CHG processor 313 of the electronic device 300 may use the first conversion circuit 311 to convert the magnitude of the input voltage to a preset ratio and bypass it.
  • the communication module 390 of the electronic device 300 may perform configuration channel (CC) communication with the communication module 490 of the adapter 400.
  • CC configuration channel
  • cc communication may mean data communication using a USB cc line.
  • the connection terminal 378 and the connection terminal 478 may include a port for CC communication.
  • the connection terminal 378 and connection terminal 478 may include a USB type C port.
  • the processor 320 of the electronic device 300 may transmit a control signal to the adapter 400.
  • the adapter 400 may determine the level of the input voltage using a control signal received from the electronic device 300.
  • the electronic device 300 may negotiate a power data object (PDO) through CC communication with the adapter 400 and determine the size of the input voltage input from the adapter 400.
  • PDO power data object
  • the electronic device 300 may consider the voltage range of the battery 389, perform PDO negotiation, and determine the level of the input voltage input from the adapter 400.
  • the adapter 400 may perform data communication with the electronic device 300 through the communication module 490.
  • the processor 420 of the adapter 400 may control the third conversion circuit 410 based on a control signal received from the electronic device 300.
  • the processor 320 of the adapter 400 may control the third conversion circuit 410 to output the input voltage determined by the third conversion circuit 410.
  • the electronic device 300 may identify the operating mode of the electronic device 300.
  • the operating mode may include a normal operating mode (e.g., a first operating mode), a minimum power mode such as a sleep mode (e.g., a second operating mode), and a power off mode (e.g., a second operating mode). : second operation mode), etc.
  • the first conversion circuit 311, switch 312, or second conversion circuit 314 included in the charging circuit 310 is controlled by the CHG processor 313, and the processor ( 320) explains an example of transmitting a control signal to the CHG processor 313.
  • the embodiment shown in FIG. 3 is one example among various embodiments, and the components included in the electronic device 300 and/or the adapter 400, the inclusion relationship between the components, the connection relationship, etc. are the embodiments shown in FIG. 3. It is not limited to examples.
  • the processor 320 may control the first conversion circuit 311, switch 312, or second conversion circuit 314 included in the charging circuit 310, and the switch 312 may control the charging circuit 310. It may be connected between the battery 389 and the charging circuit 310 independently of 310.
  • processor 320 and CHG processor 313 may be included in a single IC.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the electronic device 300 and the adapter 400 according to one embodiment.
  • the processor 320 of the electronic device 300 may transmit I_CHG, V_CHG, and CHG_EN (eg, high) signals to the CHG processor 313.
  • the CHG processor 313 may charge the battery 389 according to a signal received from the processor 320.
  • I_CHG and V_CHG may mean the size of the battery 389 charging current and battery 389 charging voltage set according to the voltage range, type, number of cells, etc. of the battery 389, respectively.
  • the charging current of the battery 389 may refer to the current input to the battery 389
  • the charging voltage of the battery 389 may refer to the output voltage.
  • the magnitude of the output voltage output from the charging circuit 310 is dependent on the amount of charge of the battery 389 or the magnitude of the voltage of the battery 389, and may vary within the charging voltage range.
  • the CHG processor 313 can control the magnitude of the output voltage within the charging voltage range.
  • the power converted in the charging circuit 310 may charge the battery 389, be converted again in the second conversion circuit 314, and be supplied to each element of the electronic device 300.
  • the magnitude of the output voltage output from the charging circuit 310 may depend on the amount of charge of the battery 389 or the magnitude of the voltage of the battery 389.
  • the level of the output voltage output from the charging circuit 310 may be substantially the same as the level of the voltage of the battery 389.
  • the electronic device 300 determines that the level of the output voltage output from the charging circuit 310 is the same as the voltage level of the battery 389. It can be increased to be dependent on .
  • the switch 312 may block the connection between the battery 389 and the charging circuit 311.
  • the CHG processor 313 may input a control signal to the switch 312 to turn the switch on or off.
  • the switch 312 shown in FIG. 4 represents a p-type MOSFET, but the present invention is not limited thereto, and the switch 312 may include an n-type MOSFET.
  • the processor 320 may transmit a CHG_EN (eg, low) signal to the CHG processor 313 when the adapter 400 is removed or the input voltage supplied from the adapter 400 is removed.
  • the CHG processor 313 may stop the operation of the first conversion circuit 311. Power stored in the battery 389 may be supplied to the second conversion circuit 314.
  • the adapter 400 converts the external power input to the third conversion circuit 410 and supplies an input voltage (e.g., VADP in FIG. 4) to the electronic device 300.
  • an input voltage e.g., VADP in FIG. 4
  • the processor 420 may receive the determined level of the input voltage from the electronic device 300 using the communication module 490.
  • the processor 420 may control the third conversion circuit 410 to control the size of the input voltage VADP.
  • the processor 420 of the adapter 400 can identify the voltage and current at A.
  • the processor 420 of the adapter 400 may control the operation of the third conversion circuit 410 according to the magnitude of the voltage and current identified in A.
  • the communication module 490 of the adapter 400 may receive a signal for supplying power to the electronic device 300.
  • the communication module 490 or the processor 420 may control the operation of the switch 430 and supply power output from the third conversion circuit 410 to the electronic device 300.
  • the electronic device 300 determines the power conversion ratio or input/output voltage ratio (e.g., VADP/VDC in FIG. 4) of the first conversion circuit 311 based on the input voltage VAPD and the voltage size of the battery 389. You can.
  • the electronic device 300 may determine a control signal for controlling the operation of the first conversion circuit 311 according to the power conversion ratio or the input/output voltage ratio.
  • the switch 312 shown in FIG. 4 is a diagram showing an example of applying a BFET.
  • the processor 320 receives the input voltage VADP from the communication module 390, the charging circuit 310, and the PCH (not shown), the switching operation of the first conversion circuit 311, and the operating mode of the electronic device 300. can be identified.
  • Processor 320 may identify the voltage and current at points B and C in FIG. 4.
  • the processor 320 may identify the magnitude of the current I_SYS and/or the input voltage VADP input to the first conversion circuit 311 at point B.
  • the processor 320 may identify the output voltage VDC and/or the magnitude of the current I_CHG input to the battery 389 at point C.
  • the PCH may transmit a signal to the processor 320 depending on the operation mode of the electronic device 300. For example, when the PCH satisfies the minimum power mode entry conditions such as sleep mode, it may transmit a signal to the processor 320 to perform an operation to enter the minimum power mode. For example, a minimum power mode, such as a sleep mode, may be set as the second operating mode.
  • the electronic device 300 is based on at least one of the magnitude of the input voltage input from an external source (e.g., adapter 400), the magnitude of the battery voltage, and the operating mode of the electronic device 300, or a combination thereof.
  • a control signal for controlling the operation of the first conversion circuit 311 can be determined.
  • the magnitude of the battery voltage may be understood as substantially the same as the magnitude of the output voltage of the first conversion circuit 311.
  • the electronic device 300 uses a first conversion circuit ( 311) may determine a control signal to operate according to a 3-level buck mode.
  • the 3-level buck mode may represent a power conversion mode in which the first conversion circuit 311 has three levels of phase voltage and outputs the output by reducing the input voltage.
  • the electronic device 300 may determine a control signal that causes the first conversion circuit 311 to operate in a 2-level boost mode.
  • the two-level boost mode may represent a power conversion mode in which the first conversion circuit 311 has two levels of phase voltage and outputs the input voltage by boosting it.
  • the electronic device 300 when the magnitude of the input voltage is greater than the magnitude of the battery charging voltage and the operation mode of the electronic device 300 is the second operation mode (e.g., sleep mode, power-off mode), the electronic device 300 operates in the first operation mode.
  • a control signal that causes the conversion circuit 311 to operate according to a two-level buck mode may be determined.
  • the two-level buck mode may represent a power conversion mode in which the first conversion circuit 311 has two levels of phase voltage and outputs the input voltage by reducing it.
  • the electronic device 300 may control the first conversion circuit 311 to convert and output the input voltage based on the control signal.
  • Figure 5 is a schematic circuit diagram of the first conversion circuit 311 according to one embodiment.
  • the first conversion circuit 311 may include a first switching unit, a second switching unit, and an inductor 580.
  • the first switching unit includes a first switch 510 (e.g., switch Q1 in FIG. 5), a second switch 520 (e.g., switch Q3 in FIG. 5), and a third switch 530 (e.g., switch Q3 in FIG. 5) connected in series.
  • the second switching unit may include a fifth switch 550 (e.g., switch Q5 in FIG. 5) and a sixth switch 560 (e.g., switch Q6 in FIG. 5) connected in series.
  • a fifth switch 550 e.g., switch Q5 in FIG. 5
  • a sixth switch 560 e.g., switch Q6 in FIG. 5
  • the inductor 580 may be connected between a point where the second switch 520 and the third switch 530 are connected and a point where the fifth switch 550 and the sixth switch 560 are connected.
  • the first conversion circuit 311 is an input voltage By converting, the output voltage can be output.
  • the output voltage The size of may be substantially equal to the battery charging voltage.
  • an electronic device identifies the magnitude of the charging voltage of a battery (e.g., battery 389 in FIG. 3) and determines the input voltage. size can be identified.
  • the electronic device 300 determines the size of the charging voltage of the battery 389 and the input voltage. Based on the size of the input/output voltage ratio of the first conversion circuit 311 ( / ) can be determined.
  • the electronic device 300 determines the duty ratio of the control signal input to the first to sixth switches 510, 520, 530, 540, 550, and 560 of the first conversion circuit 311 according to the input/output voltage ratio. ) can be determined.
  • the voltage output from the first conversion circuit 311 The size of may be determined according to the duty ratio.
  • the electronic device 300 when the electronic device 300 is included in a second preset operation mode (e.g., sleep mode, minimum power mode, etc.) and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage of the battery 389, the electronic device 300 operates in the first operation mode.
  • the switch 510 and the second switch 520 perform a first switching operation
  • the third switch 530 and the fourth switch 540 perform a second switching operation
  • the fifth switch 550 maintains the on state
  • the sixth switch 550 maintains the on state.
  • Switch 560 may determine a control signal to remain in the off state.
  • the first switching operation is an operation of being in the on state for a first time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the voltage magnitude of the battery 389 in the set period, and switching to the off state for the remaining time. can indicate.
  • the second switching operation is an operation of switching to the on state for a second time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the voltage magnitude of the battery 389 in the set period and to the off state for the remaining time. It can be expressed.
  • the first switch 510 and the second switch 520 may be in an on state, and the third switch 530 and the fourth switch 540 may be in an off state.
  • the first switch 510 and the second switch 520 may be in an off state, and the third switch 530 and the fourth switch 540 may be in an on state.
  • the first conversion circuit 311 is a path formed through the first switch 510, the second switch 520, the inductor 580, and the fifth switch 550 during the first time, Using the path formed through the fourth switch 540, the third switch 530, the inductor 580, and the fifth switch 550, the input voltage Convert the output voltage to can be output.
  • output voltage The magnitude of the input voltage It can be determined according to the size and duty ratio.
  • the electronic device 300 may apply an input voltage When the size is smaller than the charging voltage size of the battery 389, the fifth switch 550 performs the first switching operation, the sixth switch 560 performs the second switching operation, and the first switch 510 and the second switch 520 perform the second switching operation. ) may be determined to maintain the control signal to remain in the on state and the third switch 530 and fourth switch 540 to remain in the off state.
  • the fifth switch 550 may be in an on state and the sixth switch 560 may be in an off state for a first period of time.
  • the fifth switch 550 may be in an off state and the sixth switch 560 may be in an on state during the second time.
  • the first conversion circuit 311 is a path formed through the first switch 510, the second switch 520, the inductor 580, and the fifth switch 550 during the first time, Using the path formed through the first switch 510, the second switch 520, the inductor 580, and the sixth switch 560, the input voltage Convert the output voltage to can be output.
  • output voltage The magnitude of the input voltage It can be determined according to the size and duty ratio.
  • the electronic device 300 determines a control signal and performs a first conversion circuit according to the control signal.
  • the description of the operation of a known buck & boost charger can be applied, even if the description is omitted.
  • the first switch 510 and the second switch 520 of the first conversion circuit 311 operate substantially like a single switch, and the third switch 530 and the fourth switch 540 It can be understood as substantially operating the same as a single switch.
  • the above description can be applied substantially in the same manner as to the operation of the electronic device 300 and the operation of the first conversion circuit 311 when the magnitude of the input voltage is smaller than the magnitude of the charging voltage of the battery 389. .
  • the electronic device 300 when the operation mode is included in the preset first operation mode and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage magnitude of the battery 389, the electronic device 300 performs the first switching operation, the first switch 510, and the first switching operation.
  • the second switch 520 operates in a second switching operation
  • the third switch 530 operates in a state opposite to the operation of the second switch 520
  • the fourth switch 540 operates in a state opposite to the operation of the first switch 510
  • the control signal may be determined to maintain the fifth switch 550 in the on state and the sixth switch 560 in the off state.
  • the phase voltage The magnitude of is approximately 0 V or the input voltage It can be of any size.
  • the phase voltage The magnitude of is approximately 0 V, depending on the duty ratio and input voltage , input voltage It may be the size obtained by subtracting the voltage of the capacitor 570.
  • the power conversion mode may be referred to as a two-level buck mode.
  • the magnitude of the phase voltage has three levels (e.g., approximately 0 V, the input voltage size, input voltage
  • the power conversion mode size minus the voltage of the capacitor 570) may be referred to as a 3-level buck mode.
  • FIG. 6A to 6D and FIG. 7 show the operation of the first conversion circuit 311 (e.g., the first conversion circuit 311 in FIG. 5) when the duty ratio is less than 50% according to an embodiment. This is a drawing showing .
  • FIGS. This is a diagram showing the operation of the conversion circuit 311.
  • the first switch 510 (e.g., switch Q1 in FIG. 5, switch P1 in FIG. 6) performs a first switching operation
  • the second switch 520 (e.g., switch P1 in FIG. 5) performs a first switching operation.
  • Switch Q3, switch P2 in FIG. 6) operates in a second switching operation
  • the third switch 530 (e.g., switch Q4 in FIG. 5, switch N2 in FIG. 6) operates in a state opposite to the operation of the second switch 520
  • the fourth switch 540 (e.g., switch Q2 in FIG. 5 and switch N1 in FIG. 6) operates in the opposite state to the first switch 510
  • the fifth switch 550 is in the on state
  • the sixth switch 560 is in the on state. represents the equivalent circuit of the first conversion circuit 311 when maintained in the off state.
  • the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 may have a complementary relationship with each other, and the second switch 520 ) P2 and the third switch 530 N2 may have a complementary relationship with each other.
  • the electronic device switches the first switch 510 P1 and the second switch 510 when the input voltage is greater than the voltage of the battery 389.
  • the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 can be controlled so that the four switches 540 N1 operate complementary to each other, and the second switch 520 P2 and the third switch 530 N2
  • the second switch 520 P2 and the third switch 530 N2 can be controlled so that they operate complementary to each other.
  • the electronic device 101 may determine a control signal that is complementary to the control signal input to the first switch 510 P1 and the control signal input to the fourth switch 540 N1.
  • the electronic device 101 may determine a control signal in which the control signal input to the second switch 520 P2 and the control signal input to the third switch 530 N2 are complementary to each other.
  • the fact that the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 operate in a complementary manner means that the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 operate in opposite states. can indicate that For example, when the first switch 510 P1 is on, the fourth switch 540 N1 is off, and when the first switch 510 P1 is off, the fourth switch 540 N1 is on. When in this state, the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 may correspond to a complementary relationship.
  • the description of the complementary operation of the first switch 510 P1 and the fourth switch 540 N1 is substantially the same as the complementary operation of the second switch 520 P2 and the third switch 530 N2. It can be applied.
  • the graph 710 of FIG. 7 represents a control signal input to the first switch 510
  • the graph 720 represents a control signal input to the second switch 520.
  • the first switch 510 has a set cycle 1st time in It is in the on state for some time, and in the off state for the rest of the time.
  • the second switch 520 has a set cycle 2nd time in It is in the on state for some time, and in the off state for the rest of the time.
  • the fourth switch 540 operates in the opposite state to the first switch 510, and operates at a set period. 1st time in It is in the off state for some time, and in the on state for the rest of the time.
  • the third switch 530 operates in the opposite state to the second switch 520, so that the set cycle 2nd time in It is in the off state for some time, and in the on state for the rest of the time.
  • the voltage level of the battery 389 may be substantially the same as the level of the output voltage converted and output by the first conversion circuit 311.
  • Figure 6a This is a diagram showing the operating state 610 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is on, the second switch 520 is off, the third switch 530 is on, and the fourth switch 540 is off. Input power input through the first switch 510 Can be converted through a path formed by the first switch 510, the capacitor 570, the third switch 530, and the inductor 580.
  • Figure 6b This is a diagram showing the operating state 620 of the first conversion circuit 311.
  • the first switch 510 is off
  • the second switch 520 is off
  • the third switch 530 is on
  • the fourth switch 540 is on.
  • a path may be formed through the fourth switch 540, the third switch 530, and the inductor 580, and the power stored in the inductor 580 may be output. For example, energy stored in the inductor 580 may be discharged.
  • Figure 6c This is a diagram showing the operating state 630 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is off, the second switch 520 is on, the third switch 530 is off, and the fourth switch 540 is on. A path may be formed through the fourth switch 540, the capacitor 570, the second switch 520, and the inductor 580, and the power stored in the capacitor 570 may be output.
  • Figure 6d This is a diagram showing the operating state 640 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is off, the second switch 520 is off, the third switch 530 is on, and the fourth switch 540 is on. A path may be formed through the fourth switch 540, the third switch 530, and the inductor 580, and the power stored in the inductor 580 may be output.
  • the graph 730 in FIG. 7 shows the phase voltage according to the operation of the first conversion circuit 311 during a set period. This is a drawing showing the size.
  • phase voltage Is Depending on the input voltage and the voltage of the capacitor 570 in the section , Voltage of capacitor 570 in section , and It can be about 0V in the section.
  • the magnitude of the voltage of the capacitor 570 is the input voltage It could be half the size.
  • the voltage of capacitor 570 go If /2, phase voltage is about 0V, (or It can be /2).
  • an electronic device may receive an input voltage Based on the size of , the first conversion circuit 311 can be controlled to pre-charge the voltage of the capacitor 570.
  • the electronic device 300 receives the input voltage size can be identified.
  • the electronic device 300 may have an input voltage Based on the size of, the voltage of the capacitor 570 before the first conversion circuit 311 operates. can be charged.
  • the first conversion circuit 311 may include an auxiliary circuit (not shown) for charging the capacitor 570.
  • the first conversion circuit 311 is connected to the voltage of the capacitor 570 through an auxiliary circuit. can be charged.
  • the graph 740 in FIG. 7 shows the current of the inductor 580.
  • the graph 750 shows the voltage of the capacitor 570 represents.
  • Current in inductor 580 and the voltage of capacitor 570 may increase or decrease depending on the operation of the first conversion circuit 311.
  • FIG. 8A to 8D and FIG. 9 show the operation of the first conversion circuit 311 (e.g., the first conversion circuit 311 in FIG. 5) when the duty ratio is greater than 50% according to an embodiment. This is a drawing showing .
  • FIGS. This is a diagram showing the operation of the conversion circuit 311.
  • the first switch 510 is a first switching operation
  • the second switch 520 is a second switching operation
  • the third switch 530 is a second switch 520 operation.
  • the fourth switch 540 operates in the opposite state to the first switch 510
  • the fifth switch 550 remains in the on state
  • the sixth switch 560 remains in the off state
  • the first conversion Shows the equivalent circuit of circuit 311.
  • the first switch 510 has a set cycle 1st time in , , It is in the on state for some time, and in the off state for the rest of the time.
  • the second switch 520 has a set cycle 2nd time in , , It is in the on state for some time, and in the off state for the rest of the time.
  • the fourth switch 540 operates in the opposite state to the first switch 510, and operates at a set period. 1st time in , , It is in the off state for some time, and in the on state for the rest of the time.
  • the third switch 530 operates in the opposite state to the second switch 520, so that the set cycle 2nd time in , , It is in the off state for some time, and in the on state for the rest of the time.
  • the voltage level of the battery 389 may be substantially the same as the level of the output voltage converted and output by the first conversion circuit 311.
  • Figure 8a This is a diagram showing the operating state 810 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is on, the second switch 520 is on, the third switch 530 is off, and the fourth switch 540 is off. Input power input through the first switch 510 Can be converted through a path formed by the first switch 510, the second switch 520, and the inductor 580.
  • Figure 8b This is a diagram showing the operating state 820 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is on, the second switch 520 is off, the third switch 530 is on, and the fourth switch 540 is off. A path may be formed by the first switch 510, the capacitor 570, the third switch 530, and the inductor 580, and the input voltage input to the first switch 510 can be converted and output.
  • Figure 8c This is a diagram showing the operating state 830 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is on, the second switch 520 is on, the third switch 530 is off, and the fourth switch 540 is off. Input power input through the first switch 510 Can be converted through a path formed by the first switch 510, the second switch 520, and the inductor 580.
  • Figure 9d This is a diagram showing the operating state 840 of the first conversion circuit 311. During the time, the first switch 510 is off, the second switch 520 is on, the third switch 530 is off, and the fourth switch 540 is on. A path may be formed through the fourth switch 540, the capacitor 570, the second switch 520, and the inductor 580, and the power stored in the capacitor 570 and the inductor 580 may be output.
  • the graph 930 in FIG. 9 shows the phase voltage according to the operation of the first conversion circuit 311 during a set period. This is a drawing showing the size of . phase voltage Is section and Input voltage in section , and Depending on the input voltage and the voltage of the capacitor 570 in the section It can be.
  • the magnitude of the voltage of the capacitor 570 is the input voltage It could be half the size.
  • the voltage of capacitor 570 go If /2, phase voltage is the input voltage , (or It can be /2).
  • Graph 940 in FIG. 9 shows the current of the inductor 580
  • the graph 950 shows the voltage of the capacitor 570 represents.
  • Current in inductor 580 and the voltage of capacitor 570 may increase or decrease depending on the operation of the first conversion circuit 311.
  • the phase voltage of the first conversion circuit 311 The size of the duty ratio, input voltage Size, voltage of capacitor 570 Depending on the size, it can have three levels. For example, the voltage of the charged capacitor 570 go If /2, phase voltage is about 0V, the input voltage , (or Like /2), it can have three levels.
  • the first switch 510 performs the first switching operation
  • the second switch 520 performs the second switching operation
  • the third switch 530 operates in the opposite state to the first switch 510
  • the fourth switch operates in the opposite state to the first switch 510.
  • the first conversion circuit 311 phase voltage There may be three levels.
  • the first conversion circuit 311 shown in FIGS. 6A to 9 may be referred to as a 3-level buck operation.
  • the first to sixth switches 510, 520, 530, 540, 550, and 560 of the first conversion circuit 311 described above can apply low-rated FETs even when the input voltage is large.
  • Table 1 below shows the rated voltage, current, and charging power according to the PD 3.0 method.
  • the size of the input voltage according to the EPR (extended power range) PD 3.1 method is about 28V, about 36V, and about 48V, and the input voltage is higher than the input voltage of about 20V according to the PD 3.0 method. It can be.
  • an input voltage of about 28V, about 36V, or about 48V is input, in the case of a 2-level buck-boost charger, it is applied to both ends of the switch (e.g., drain-source of FET)
  • a voltage rating of approximately 35V, approximately 45V, or approximately 60V or higher may be required.
  • the phase voltage The level of can be level 3.
  • the input voltage according to the PD 3.1 scheme Even when the size increases to about 28V, about 36V, or about 48V, the size of the voltage applied to both ends of each of the first to sixth switches (510, 520, 530, 540, 550, and 560) is 2 level buck. -It may be reduced compared to the boost charger.
  • a switch that can be applied to both ends of the switch Even if the voltage rating is about 30V, it can operate normally.
  • the ripple current of the inductor 580 may be reduced as shown in FIG. 11, which will be described later.
  • the first conversion circuit 311 shown in FIGS. 6A to 9 includes more switches than a two-level buck-boost charger, but the total area may be reduced depending on the low ripple current.
  • a pre-regulator is used in the front of the 2-level buck-boost charger to increase the input-output voltage ratio and increase power conversion efficiency according to the size of the high input voltage.
  • the power conversion efficiency of the first conversion circuit 311 shown in FIGS. 6A to 9 is high, and it can be designed using a small area.
  • FIG. 6A to 9 shown above show the first conversion circuit 311 according to an embodiment.
  • the level of the page voltage can be expanded to the N level. You can.
  • the electronic device 300 may control the first conversion circuit 311 to pre-charge the capacitor according to the size of the voltage determined based on the size of the input voltage and the charging voltage of the battery 389. For example, referring to FIGS. 7 and 9 above, when the duty ratio is 50%, the phase voltage The size of the input voltage during the set period half of It can be /2. As shown in FIG. 11, which will be described later, the size of the ripple current applied to the inductor 580 of the first conversion circuit 311 is 0A, and the first conversion circuit 311 is converted to the input voltage. It can be converted and bypassed.
  • the electronic device 300 identifies the voltage level of the battery 389 and inputs an input voltage twice as large as the voltage level of the identified battery 389.
  • the adapter 400 can be controlled to input .
  • the electronic device 300 has a first conversion circuit 311 that uses an input voltage A control signal with a duty ratio of 50% can be determined to depressurize and bypass.
  • the electronic device 300 may apply an input voltage is half the size of , and the capacitor can be pre-charged.
  • the electronic device 300 may pre-charge the capacitor to the voltage level of the battery 389.
  • FIG. 10 is a diagram showing the power conversion efficiency of the first conversion circuit 311 (e.g., the first conversion circuit 311 of FIG. 5) according to an embodiment.
  • the power conversion efficiency 1010 is calculated when the first conversion circuit 311 (or 3-level buck-boost charger) described in FIGS. 6A to 9 converts the input voltage by performing a 3-level buck operation. represents the power conversion efficiency, and the power conversion efficiency 1020 represents the power conversion efficiency when a 2-level buck-boost charger performs a 2-level buck operation to convert the input voltage.
  • FIG. 11 is a diagram showing the magnitude of the ripple current of the first conversion circuit 311 (e.g., the first conversion circuit 311 of FIG. 5) according to an embodiment.
  • the ripple current 1110 is normalized according to the duty ratio when the first conversion circuit 311 (or 3-level buck-boost charger) described in FIGS. 6A to 9 performs a 3-level buck operation.
  • the magnitude of the ripple current , and the ripple current 1120 is the size of the normalized ripple current according to the duty ratio when the 2-level buck-boost charger performs 2-level buck operation. represents.
  • the size of the ripple current when the first conversion circuit 311 described in FIGS. 6A to 9 performs a 3-level buck operation to convert the input voltage is the ripple when the 2-level buck-boost charger performs a 2-level buck operation. It can be confirmed that it is smaller than the magnitude of the current. Since the size of the ripple current when the first conversion circuit 311 operates is small, a small-sized inductor 580 can be applied.
  • the first conversion circuit 311 when the first conversion circuit 311 performs a 3-level buck operation and the duty ratio is 50%, the magnitude of the ripple current becomes 0.
  • the first conversion circuit 311 When the first conversion circuit 311 performs a 3-level buck operation and the duty ratio is 50%, the first conversion circuit 311 reduces the magnitude of the input voltage by a preset ratio (e.g., the input voltage , output voltage /2, input/output voltage ratio 0.5), can be bypassed.
  • a preset ratio e.g., the input voltage , output voltage /2, input/output voltage ratio 0.5
  • Figure 12 is an operation flowchart of a power conversion method according to an embodiment.
  • an electronic device determines the size of the input voltage and the battery (e.g., the battery 389 of FIG. 3) in operation 1205. Voltage magnitudes can be compared.
  • the voltage level of the battery 389 may indicate the level of the output voltage that should be output from the first conversion circuit 311.
  • the electronic device 300 may identify the operating mode of the electronic device 300 in operation 1210. .
  • the first operation mode may be set to include a normal operation mode
  • the second operation mode may be set to include a sleep mode, minimum power mode, power saving mode, and standby mode.
  • the electronic device 300 may perform a 3-level buck operation in operation 1215.
  • the first switch of the first conversion circuit 311 shown in FIG. 5 e.g., the first switch 510 in FIG. 5
  • a second switch e.g., The second switch 520 in FIG. 5 operates in the second switching operation
  • the third switch e.g., the third switch 530 in FIG. 5
  • the fourth switch e.g., : The fourth switch 540 in FIG.
  • the sixth switch 560 in FIG. 5 may indicate an operation that is maintained in an off state.
  • the first switching operation and the second switching operation are switched to the on state during the first time and the second time corresponding to the duty ratio, respectively, in the set period, and to the off state during the remaining times.
  • the duty ratio may be determined according to the magnitude of the input voltage and the magnitude of the output voltage (eg, battery 389 charging voltage).
  • the electronic device 300 may perform a two-level buck operation in operation 1220.
  • the first switch 510 and the second switch 520 of the first conversion circuit 311 shown in FIG. 5 perform the first switching operation, the third switch 530, and the fourth switch.
  • the switch 540 may represent a second switching operation, the fifth switch 550 may represent an operation maintained in an on state, and the sixth switch 560 may remain in an off state.
  • one of the first switch 510 and the second switch 520 of the first conversion circuit 311 shown in FIG. 5 performs the first switching operation, and the first switch 510 and the remaining one of the second switches 520 is in the on state, one of the third switches 530 and the fourth switches 540 is in the second switching operation, and one of the third switches 530 and the fourth switches 540 is in the on state.
  • This may represent an operation in which the remaining one is in the on state, the fifth switch 550 is in the on state, and the sixth switch 560 is in the off state.
  • the description of the first switching operation, the second switching operation, and the duty ratio described in operation 1215 are substantially the same. It can be applied.
  • the operation mode of the electronic device 300 is the second operation mode
  • the amount of power consumed by the electronic device 300 is small, and the electronic device 300 operates according to the 2-level buck operation. Power consumption due to switching of the first to sixth switches 510, 520, 530, 540, 550, and 560 can be prevented and power conversion efficiency can be improved.
  • the electronic device 300 may perform a two-level boost operation in operation 1225.
  • the fifth switch 550 of the first conversion circuit 311 shown in FIG. 5 is a first switching operation
  • the sixth switch 560 is a second switching operation
  • the first switch ( 510) and the second switch 520 may be maintained in an on state
  • the third switch 530 and fourth switch 540 may be maintained in an off state.
  • the description of the first switching operation, the second switching operation, and the duty ratio described in operation 1225 are substantially the same. It can be applied.
  • the range of battery 389 voltage may be determined depending on the number of cells of the battery 389 in series.
  • the input voltage and current input through an adapter e.g., adapter 400 in FIG. 3
  • the input voltage and current input through the adapter 400 may be one of approximately 28V 5A, approximately 36V 5A, and approximately 48V 5A.
  • the electronic device 300 when the magnitude of the input voltage is greater than the voltage of the battery 389, the electronic device 300 causes the first conversion circuit 311 to perform a buck operation (e.g., a 3-level buck operation). 1
  • the conversion circuit 311 can be controlled.
  • the electronic device 300 converts the first conversion circuit 311 to perform a boost operation (e.g., a 2-level boost operation). You can control it.
  • the electronic device 300 may control the first conversion circuit 311 to perform a buck operation or a boost operation.
  • the charging voltage of the battery 389 may have a voltage level within the voltage range of the battery 389, depending on the charging state of the battery 389.
  • the electronic device 300 may control the first conversion circuit 311 to perform a buck operation.
  • the electronic device 300 may control the first conversion circuit 311 to perform a boost operation.
  • An electronic device (e.g., the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments includes a processor (e.g., the processor 120 of FIG. 1), a battery 389, and a device that converts and outputs an input voltage input from the outside. It is electrically connected to the conversion circuit 311 and the processor 120, and may include a memory (eg, memory 130 in FIG. 1) that stores instructions that can be executed by the processor 120.
  • the conversion circuit 311 includes a first switch (e.g., the first switch 510 in FIG. 5), a second switch (e.g., the second switch 520 in FIG. 5), and a third switch (e.g., the first switch 510 in FIG. 5) connected in series. : Includes a third switch 530 in FIG.
  • the conversion circuit 311 includes a second switching unit including a fifth switch (e.g., the fifth switch 550 in FIG. 5) and a sixth switch (e.g., the sixth switch 560 in FIG. 5) connected in series. It can be included.
  • the conversion circuit 311 is connected between the point where the second switch 520 and the third switch 530 are connected and the point where the fifth switch 550 and the sixth switch 560 are connected.
  • the processor 120 When the command is executed, the processor 120 operates the first switch 510 according to the size of the input voltage input from the outside, the size of the voltage of the battery 389, and the operation mode of the electronic device 300. A control signal for controlling the sixth switch 560 may be determined. The processor 120 may control the conversion circuit 311 to convert and output the input voltage based on the control signal.
  • the processor 120 performs a first switching operation when the operation mode is included in a preset first operation mode and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage magnitude of the battery 389.
  • the second switch 520 operates in a second switching operation
  • the third switch 530 operates in a state opposite to the second switching operation
  • the fourth switch 540 operates in a state opposite to the first switching operation.
  • the control signal is determined so that the fifth switch 550 is maintained in the on state and the sixth switch 560 is maintained in the off state, and the first switching operation is performed such that the input voltage is maintained in the set period.
  • It represents an operation of switching to an on state for a first time and an off state for the remaining time corresponding to the duty ratio determined based on the size and voltage size of the battery 389, and the second switching operation is, in the set period, It may represent an operation of switching to the on state during the second time corresponding to the duty ratio and to the off state for the remaining time.
  • the processor 120 operates the first switch 510 and the second switch when the operation mode is included in a preset second operation mode and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage magnitude of the battery 389.
  • 520 is a first switching operation
  • the third switch 530 and the fourth switch 540 are a second switching operation
  • the fifth switch 550 maintains the on state
  • the sixth switch 560 determines the control signal to maintain the off state
  • the first switching operation is performed for a first time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the magnitude of the battery 389 voltage during the set period.
  • the second switching operation is an operation of switching to an on state for a second time corresponding to the duty ratio and an off state for the remaining time in the set period.
  • the processor 120 When the input voltage is smaller than the voltage of the battery 389, the processor 120 performs a first switching operation using the fifth switch 550 and performs a second switching operation using the sixth switch 560.
  • the control signal is determined to maintain the first switch 510 and the second switch 520 in the on state and the third switch 530 and the fourth switch 540 in the off state, and 1
  • the switching operation represents an operation of switching to the on state for the first time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the voltage magnitude of the battery 389 in a set period and to the off state for the remaining time
  • the second switching operation may represent an operation of switching to the on state for a second time corresponding to the duty ratio and to the off state for the remaining time in the set period.
  • the processor 120 may control the conversion circuit 311 to pre-charge the capacitor 570 according to a voltage size determined based on the size of the input voltage and the voltage level of the battery 389.
  • the processor 120 may control the conversion circuit 311 to bypass the input voltage by reducing it by a preset ratio.
  • the conversion circuit 311 includes a first switch (e.g., the first switch 510 in FIG. 5), a second switch (e.g., the second switch 520 in FIG. 5), and a first switch (e.g., the second switch 520 in FIG. 5) connected in series.
  • the second switch 520 and the third switch include three switches (e.g., the third switch 530 in FIG. 5) and a fourth switch (e.g., the fourth switch 540 in FIG. 5), and are connected in series.
  • It may include a first switching unit including a capacitor (eg, capacitor 570 in FIG. 5) connected in parallel with the switch 530.
  • the conversion circuit 311 includes a second switching unit including a fifth switch (e.g., the fifth switch 550 in FIG. 5) and a sixth switch (e.g., the sixth switch 560 in FIG. 5) connected in series. It can be included.
  • the conversion circuit 311 is connected between the point where the second switch 520 and the third switch 530 are connected and the point where the fifth switch 550 and the sixth switch 560 are connected.
  • the input voltage can be converted and output.
  • the control signal is such that the first switch 510 operates in a first switching operation, the second switch 520 operates in a second switching operation, and the third switch 530 operates in a state opposite to the second switching operation.
  • the fourth switch 540 operates in a state opposite to the first switching operation, the fifth switch 550 maintains the on state, the sixth switch 560 maintains the off state, and the first switch 550 maintains the on state.
  • the switching operation is an operation of switching to the on state for a first time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the magnitude of the voltage output from the conversion circuit 311 in a set period and to the off state for the remaining time.
  • the second switching operation may represent an operation of switching to the on state for a second time corresponding to the duty ratio and to the off state for the remaining time in the set period.
  • the capacitor 570 may be pre-charged according to the level of voltage determined based on the level of the input voltage.
  • the first switching unit may bypass the input voltage by reducing it by a preset ratio.
  • a power conversion method includes a conversion circuit 311 that converts and outputs the input voltage according to the size of the input voltage input from the outside, the size of the battery 389 voltage, and the operation mode of the electronic device 300. ) of determining a control signal for controlling the first to sixth switches (510, 520, 530, 540, 550, 560) and converting the input voltage to output based on the control signal. It includes an operation of controlling the circuit 311, and the conversion circuit 311 includes a first switch (e.g., the first switch 510 in FIG. 5) and a second switch (e.g., the first switch 510 in FIG. 5) connected in series. 2 switches 520), a third switch (e.g., the third switch 530 in FIG.
  • the conversion circuit 311 includes a second switching unit including a fifth switch (e.g., the fifth switch 550 in FIG. 5) and a sixth switch (e.g., the sixth switch 560 in FIG. 5) connected in series. It can be included.
  • the conversion circuit 311 is connected between the point where the second switch 520 and the third switch 530 are connected and the point where the fifth switch 550 and the sixth switch 560 are connected.
  • the operation of determining the control signal includes: when the operation mode is included in a preset first operation mode, and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage magnitude of the battery 389, the first switch 510 Switching operation, the second switch 520 operates in a second switching operation, the third switch 530 operates in a state opposite to the second switching operation, and the fourth switch 540 operates in a state opposite to the first switching operation.
  • the control signal is determined so that the fifth switch 550 is maintained in the on state and the sixth switch 560 is maintained in the off state, and the first switching operation is performed by the input during the set period.
  • It represents an operation of switching to an on state for a first time and an off state for the remaining time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the voltage and the voltage magnitude of the battery 389, and the second switching operation is performed at the set period.
  • it may represent an operation of switching to the on state for the second time corresponding to the duty ratio and to the off state for the remaining time.
  • the operation of determining the control signal includes, when the operation mode is included in a preset second operation mode and the magnitude of the input voltage is greater than the voltage magnitude of the battery 389, the first switch 510 and the second operation mode.
  • the second switch 520 performs a first switching operation
  • the third switch 530 and the fourth switch 540 perform a second switching operation
  • the fifth switch 550 maintains the on state
  • the sixth switch determines the control signal to maintain the off state
  • the first switching operation is performed in a set period corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the magnitude of the battery 389 voltage.
  • It represents an operation of switching to an on state for 1 hour and an off state for the remaining time
  • the second switching operation is switching to an on state for a second time corresponding to the duty ratio and to an off state for the remaining time in the set period. It can represent an action.
  • the fifth switch 550 performs a first switching operation
  • the sixth switch 560 performs a second switching operation. Operation: determining the control signal such that the first switch 510 and the second switch 520 remain in the on state, and the third switch 530 and the fourth switch 540 remain in the off state
  • the first switching operation is an operation of switching to an on state for a first time corresponding to the duty ratio determined based on the magnitude of the input voltage and the voltage magnitude of the battery 389 in a set period and to an off state for the remaining time.
  • the second switching operation may represent an operation of switching to the on state for a second time corresponding to the duty ratio and to the off state for the remaining time in the set period.
  • the power conversion method may further include pre-charging the capacitor 570 according to a voltage level determined based on the level of the input voltage and the voltage level of the battery 389.
  • Electronic devices may be of various types.
  • Electronic devices may include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), computer devices, portable multimedia devices, portable medical devices, cameras, wearable devices, or home appliances.
  • Electronic devices according to embodiments of this document are not limited to the above-described devices.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited.
  • One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present document are one or more instructions stored in a storage medium (e.g., built-in memory 136 or external memory 138) that can be read by a machine (e.g., electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 140) including these.
  • a processor e.g., processor 120
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (e.g. Play StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play StoreTM
  • two user devices e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.

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Abstract

전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치가 개시된다. 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 프로세서, 배터리, 외부에서 입력된 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 변환 회로는, 직렬로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하는 제1 스위칭부, 직렬로 연결된 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하는 제2 스위칭부 및 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 명령어가 실행될 때, 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 상기 배터리 전압의 크기 및 상기 전자 장치의 동작 모드에 따라, 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로를 제어할 수 있다.

Description

전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치
다양한 실시예들에 따른 전력 변환 효율을 향상시키고, 높은 크기의 입력 전압을 변환하기 위한 전력 변환 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치의 IC, 디스플레이 등과 같은 각각의 컴포넌트(component)로 전력을 공급하기 위하여, 어댑터로부터 출력된 전력을 차져(charger), POL(point-of-load) DCDC 컨버터와 같은 전력 변환 장치에 입력할 수 있다.
전력 변환 장치는 각각 설정된 전압 크기로 전력을 변환하여, 각각의 컴포넌트들로 전력을 공급할 수 있다.
전자 장치는 어댑터와 통신을 수행하여, 협상(negotiation)을 통해 스펙(spec)으로 정해진 정격 공급 전압을 결정할 수 있다. 전자 장치는 정격 공급 전압에 따라 입력되는 전력을 변환하여, 배터리를 충전하거나 또는 각 컴포넌트에 필요한 전력을 공급할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 프로세서, 배터리, 외부에서 입력된 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로는, 직렬로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하는 제1 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로는 직렬로 연결된 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로는, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 명령어가 실행될 때, 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 상기 배터리 전압의 크기 및 상기 전자 장치의 동작 모드에 따라, 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 변환 회로는 직렬로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하는 제1 스위칭부, 직렬로 연결된 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하는 제2 스위칭부 및 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터를 포함하고, 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치의 동작을 제어하는 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치로 입력되는 입력 전압을 변환하는 출력할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전력 변환 방법은 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 배터리 전압의 크기 및 전자 장치의 동작 모드에 따라, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로의 제1 스위치 내지 제6 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 동작 및 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로를 제어하는 동작을 포함하고, 상기 변환 회로는, 직렬로 연결된 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하는 제1 스위칭부, 직렬로 연결된 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치를 포함하는 제2 스위칭부 및 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터를 포함할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블럭도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자 장치 및 어댑터의 개략적인 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자 장치 및 어댑터의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 제1 변환 회로의 개략적인 회로도이다.
도 6a 내지 도 6d 및 도 7은 일 실시예에 따른 듀티 비(duty ratio)가 50% 미만일 때, 제1 변환 회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d 및 도 9은 일 실시예에 따른 듀티 비(duty ratio)가 50% 초과일 때, 제1 변환 회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 제1 변환 회로의 전력 변환 효율을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 제1 변환 회로의 리플 전류의 크기를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전력 변환 방법의 동작 흐름도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
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.
이하 실시예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
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 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나 와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 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 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 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: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 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. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 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 제 2 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.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 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. 일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 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), 전력 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.
도 2에 도시된 실시예는 전력 관리 모듈(188)이 전력 게이지(230)을 포함하는 실시예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(189)는 전력 게이지(230)을 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 포함된 전력 게이지(230)로부터 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보를 식별할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101)) 및 어댑터(400)(예: 도 1의 전자 장치(102))의 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(300)는 충전 회로(310)(예: 도 2의 충전 회로(210)), 통신 모듈(390)(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 배터리(389)(예: 도 1의 배터리(189)), 프로세서(320)(예: 도 1의 프로세서(120)), 스위치(312), 제2 변환 회로(314) 또는 연결 단자(378)(예: 도 1의 연결 단자(178)) 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 어댑터(400)는 제3 변환 회로(410), 프로세서(420)(예: 도 1의 프로세서(120)), 통신 모듈(490)(예: 도 1의 통신 모듈(190)) 및 연결 단자(478)(예: 도 1의 연결 단자(178)) 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)와 어댑터(400)는 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 전자 장치(300)의 연결 단자(378)를 통해 어댑터(400)의 연결 단자(478)와 유선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 통신 모듈(390)을 통해 어댑터(400)의 통신 모듈(490)과 무선으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 어댑터(400)는 유선 또는 무선으로 연결된 전자 장치(300)로 전력을 전송할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)는 어댑터(400)의 연결 단자(478) 및 전자 장치(300)의 연결 단자(378)를 통해, 전자 장치(300)로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)는 통신 모듈(490)을 통해 결정된 전압 및/또는 전류의 크기에 따라, 전자 장치(300) 로 전력을 공급할 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 어댑터(400)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 통신 모듈(390)을 이용하여, 어댑터(400)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 전자 장치(300)는 유선 또는 무선으로 제어 신호를 어댑터(400)로 전송할 수 있다.
상기와 같이, 전자 장치(300)와 어댑터(400)는 유선 또는 무선으로 연결될 수 있고, 유선 또는 무선으로 데이터 통신을 수행할 수 있다. 어댑터(400)는 유선 또는 무선으로 전자 장치(300)로 전력을 공급할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 전자 장치(300)와 어댑터(400)는 유선으로 연결되는 경우에 관하여 설명하나, 이하의 설명은 전자 장치(300)와 어댑터(400)가 무선으로 연결되어 데이터 통신 또는 전력 공급을 수행하는 경우에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 어댑터(400)로부터 입력되는 입력 전압을 이용하여, 배터리(389)를 충전시키기 위한 출력 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 충전 회로(310)를 이용하여, 입력 전압을 변환하고, 변환된 출력 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 출력 전압을 이용하여, 배터리(389)를 충전시킬 수 있다.
예를 들어, 충전 회로(310)는 제1 변환 회로(311) 또는 CHG(charging) 프로세서(313) 중 적어도 어느 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다
예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 어댑터(400)로부터 입력된 입력 전압을 출력 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제2 변환 회로(314)는 제1 변환 회로(311)에서 출력된 출력 전압을 변환하여, 전자 장치(300) 내의 각각의 소자(예: 프로세서(320), 통신 모듈(390), 오디오 모듈(예: 도 1의 오디오 모듈(170)) 등)으로 전력을 공급할 수 있다. 각 소자들로 공급되는 전력은, 제2 변환 회로(314)에서 각 소자의 동작에 필요한 전압 크기로 변환될 수 있다. 예를 들어, 제2 변환 회로(314)는 POL(point of load) DCDC 컨버터를 의미할 수 있다.
예를 들어, 스위치(312)는 충전 회로(310)와 배터리(389) 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 스위치(312)는 제1 변환 회로(311)에서 출력 전압이 출력되는 포트와 배터리(389) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 스위치(312)는 단방향 스위치 또는 양방향 스위치일 수 있다. 예를 들어, 스위치(312)는 n형 MOSFET 또는 p형 MOSFET일 수 있다.
예를 들어, 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 스위치(312)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치(312)가 온(on) 상태이고, 제1 변환 회로(311)에서 출력 전압이 출력되는 경우, 전자 장치(300)는 출력 전압을 이용하여 배터리(389)를 충전시킬 수 있다.
예를 들어, 배터리(389)를 충전시키는 경우, 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)에서 출력되는 출력 전압의 크기를, 배터리(389)의 전압에 기초하여 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 어댑터(400)로부터 입력되는 입력 전압의 크기, 배터리 전압의 크기를 식별할 수 있다. 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 입력 전압의 크기 및 배터리 전압의 크기에 따라, 제1 변환 회로(311)의 전력 변환비 또는 입출력 전압비를 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 전압의 크기는 제1 변환 회로(311)의 출력 전압을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 전력 변환비 또는 입출력 전압비에 기초하여, 제1 변환 회로(311)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 입력 전압의 크기가 배터리 전압의 크기보다 작은 경우, 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)가 입력 전압의 크기를 승압하여 출력하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)가 입력 전압의 크기를 승압하여 출력하는 모드는 부스트(boost) 모드로 호칭될 수 있다.
예를 들어, 입력 전압의 크기가 배터리 전압의 크기보다 큰 경우, 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)가 입력 전압의 크기를 감압하여 출력하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)가 입력 전압의 크기를 감압하여 출력하는 모드는 벅(buck) 모드로 호칭될 수 있다.
예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 적어도 하나의 스위치, 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기의 벅 모드 또는 부스트 모드에 따라 제1 변환 회로(311)를 동작 시키기 위한 제어 신호는, 적어도 하나의 스위치를 스위칭 동작하도록 하고, 적어도 하나의 스위치를 온 상태로 유지하거나 또는, 적어도 하나의 스위치를 오프 상태로 유지하기 위한 신호를 의미할 수 있다.
예를 들어, 스위치(312)가 온(on) 상태이고, 제1 변환 회로(311)에서 출력 전압이 출력되지 않는 경우, 전자 장치(300)는 배터리(389)에 저장된 전력을 제2 변환 회로(314)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 변환 회로(314)는 배터리(389)로부터 공급된 전력을 변환하여, 각 소자로 전력을 공급할 수 있다.
일례로, CHG 프로세서(313)는 충전 회로(310)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)에서 출력되는 출력 전압의 크기를 제어할 수 있다.
일례로, 제1 변환 회로(311)는 벅-부스트 차져(buck-boost charger) 또는 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 복수의 스위치 및/또는 인덕터를 포함할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 복수의 스위치에 입력되는 스위칭 신호를 제어하여, 출력 전압의 크기를 제어할 수 있다.
예를 들어, CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)에 포함된 복수의 스위치의 동작을 제어하는 신호의 듀티 비를 이용하여, 제1 변환 회로(311)에서 출력되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.
일례로, CHG 프로세서(313)는 제2 변환 회로(314)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 변환 회로(314)는 각 소자로 전력을 공급하기 위한 복수의 변환 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 제2 변환 회로(314)에 포함된 복수의 변환 회로를 제어하여, 각 소자로 공급되는 전력의 전압 크기를 제어할 수 있다.
예를 들어, CHG 프로세서(313)는 스위치(312)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 어댑터(400)로부터 전력이 입력되는 경우 배터리(389)를 충전시키기 위하여 스위치(312)를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 어댑터(400)로부터 전력이 입력되지 않는 경우, 배터리(389)에 저장된 전력을 이용하여 제2 변환 회로(314)에 전력을 공급하기 위하여, 스위치(312)를 온 상태로 제어할 수 있다.
일례로, 프로세서(320)는 배터리(389)의 상태 정보를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 SMBus(system management bus)로 배터리(389)와 연결되어, 배터리(389)의 상태 정보를 식별할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(320)는 배터리(389)의 상태 정보에 포함된 배터리(389)의 전압, 배터리(389)로 입력되는 전류, 배터리(389)로부터 출력되는 전류, 배터리(389)의 온도, RSOC(relative state of capacity), ASOC(absolute state of capacity), 셀의 직렬 연결 수, 충방전 사이클 횟수(cycle count), 상태(status), 제조사 접근(manufacturer access), 알람 등을 식별할 수 있다. 예를 들어, RSOC는 (남은 충전량(remaining capacity) / 완전 충전량(FCC))를 의미할 수 있다. 예를 들어, ASOC는 (남은 충전량(remaining capacity) / DC)를 의미할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(320)는 배터리(389) 삽입 연결 시 장치 이름(device name), 화학적 성질(chemistry), DC(design capacity), FCC(full charge capacity)를 식별할 수 있다.
일례로, 프로세서(320)는 어댑터(400) 삽입을 식별할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400) 삽입은 어댑터(400)가 유선 또는 무선으로 전자 장치(300)와 연결되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400) 삽입은, 유선 또는 무선으로 어댑터(400)에서 전자 장치(300)로 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400) 삽입은, 유선 또는 무선으로 어댑터(400)에서 전자 장치(300)로 입력 전압을 공급하는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 어댑터(400) 삽입이 식별되면, 프로세서(320)는 충전 회로(310)에 제어 신호를 입력할 수 있다. 충전 회로(310)는 제어 신호에 따라, 배터리(389)를 충전할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는, 프로세서(320)로부터 수신한 제어 신호에 따라, 제1 변환 회로(311), 스위치(312) 또는 제2 변환 회로(314) 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 제어할 수 있다.
일례로, 배터리(389)는 직렬 연결되는 복수의 셀을 포함할 수 있다. 배터리(389)의 전압 범위는 직렬 연결되는 복수의 셀의 개수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 2개의 셀이 직렬로 연결되는 2S 배터리(389)는 최소 전압과 충전 전압의 범위가 약 6V 이상 내지 약 8.7V 이하일 수 있다. 예를 들어, 3개의 셀이 직렬로 연결되는 3S 배터리(389)는 최소 전압과 충전 전압의 범위가 약 9V 이상 내지 약 13.05V 이하일 수 있다. 예를 들어, 4개의 셀이 직렬로 연결되는 4S 배터리(389)는 최소 전압과 충전 전압의 범위가 약 12V 이상 내지 약 17.4V 이하일 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀의 전압 범위, 최소 전압과 충전 전압의 범위는 약 3V 이상 내지 약 4.35V 이하일 수 있다.
일례로, 프로세서(320)는 어댑터(400)로부터 입력되는 전압의 크기, 제1 변환 회로(311)의 스위칭 동작, 전자 장치(300)의 동작 모드를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 통신 모듈(390), 충전 회로(310)를 이용하여, 어댑터(400)로부터 입력되는 전압의 크기, 제1 변환 회로(311)의 스위칭 동작을 식별할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 PCH(미도시)(platform controller hub)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(320)는 PCH을 이용하여, 전자 장치(300)의 동작 모드를 식별할 수 있다.
예를 들어, 통신 모듈(390) 및 통신 모듈(490)은 PDIC(power delivery IC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 미리 설정된 규격에 따라 어댑터(400)로부터 입력 전압을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는, USB PD(universal serial bus power delivery) 3.0, USB PD 3.1 등과 같이 설정된 크기의 정격 공급 전압을 어댑터(400)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 통신 모듈(390)을 이용하여, 어댑터(400)가 배터리(389)의 충전을 위한 전력을 공급하도록 할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)의 통신 모듈(390)은 어댑터(400)의 통신 모듈(490)로 배터리(389)의 충전을 위한 전력의 크기(예: 전압 및/또는 전류의 크기)를 전송할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)는 통신 모듈(390)을 이용하여, 어댑터(400)로부터 입력되는 입력 전압의 크기를 결정할 수 있다. 전자 장치(300)의 프로세서(320) 또는 CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)을 이용하여, 입력 전압의 크기를 미리 설정된 비율로 변환하여, 바이패스(bypass)할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)의 통신 모듈(390)은 어댑터(400)의 통신 모듈(490)과 cc(configuration channel) 통신을 할 수 있다. 예를 들어, cc 통신은 USB cc 라인을 이용한 데이터 통신을 의미할 수 있다. 예를 들어, 연결 단자(378) 및 연결 단자(478)는 cc 통신을 위한 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결 단자(378) 및 연결 단자(478)는 USB 타입 C 포트(type C port)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)의 프로세서(320)는 어댑터(400)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)는 전자 장치(300)로부터 수신한 제어 신호를 이용하여, 입력 전압의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 어댑터(400)와 cc 통신을 통해, PDO(power data object)의 협상을 수행하고, 어댑터(400)로부터 입력되는 입력 전압의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 배터리(389)의 전압 범위를 고려하여, PDO 협상을 수행하고, 어댑터(400)로부터 입력되는 입력 전압의 크기를 결정할 수 있다.
예를 들어, 어댑터(400)는 통신 모듈(490)을 통해, 전자 장치(300)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)의 프로세서(420)는 전자 장치(300)로부터 수신한 제어 신호에 기초하여, 제3 변환 회로(410)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)의 프로세서(320)는 제3 변환 회로(410)에서 결정된 입력 전압을 출력하도록, 제3 변환 회로(410)를 제어할 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 전자 장치(300)의 동작 모드를 식별할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드는 노멀(normal) 동작 모드(예: 제1 동작 모드), 슬립(sleep) 모드와 같은 최소 전력 모드(예: 제2 동작 모드), 전원 오프(power off) 모드(예: 제2 동작 모드) 등을 포함할 수 있다.
상기의 도 3에 관한 설명에서, 충전 회로(310)에 포함된 제1 변환 회로(311), 스위치(312) 또는 제2 변환 회로(314)는 CHG 프로세서(313)에 의해 제어되고, 프로세서(320)는 CHG 프로세서(313)로 제어 신호를 전송하는 예를 설명하고 있다. 도 3에 도시된 실시예는 다양한 실시예들 중 일 실시예로, 전자 장치(300) 및/또는 어댑터(400)에 포함된 구성, 구성 간의 포함 관계, 연결 관계 등은 도 3에 도시된 실시예로 한정되지 않는다.
예를 들어, 프로세서(320)가 충전 회로(310)에 포함된 제1 변환 회로(311), 스위치(312) 또는 제2 변환 회로(314)를 제어할 수 있고, 스위치(312)가 충전 회로(310)와 독립하여 배터리(389)와 충전 회로(310) 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)와 CHG 프로세서(313)는 단일 IC에 포함될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자 장치(300) 및 어댑터(400)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4에서, 전자 장치(300)의 프로세서(320)는 어댑터(400) 삽입을 식별하면, CHG 프로세서(313)로 I_CHG, V_CHG 및 CHG_EN(예: high) 신호를 전송할 수 있다. CHG 프로세서(313)는 프로세서(320)로부터 수신한 신호에 따라, 배터리(389) 충전을 수행할 수 있다. I_CHG, V_CHG는 각각 배터리(389)의 전압 범위, 종류, 셀의 개수 등에 따라 설정된 배터리(389) 충전 전류 및 배터리(389) 충전 전압의 크기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 배터리(389) 충전 전류는 배터리(389)로 입력되는 전류, 배터리(389) 충전 전압은 출력 전압을 의미할 수 있다.
충전 회로(310)에서 출력되는 출력 전압의 크기는 배터리(389)의 충전량 또는 배터리(389)의 전압 크기에 종속되어, 충전 전압 범위 내에서 변할 수 있다. CHG 프로세서(313)는 충전 전압 범위 내에서 출력 전압의 크기를 제어할 수 있다. 충전 회로(310)에서 변환된 전력은 배터리(389)를 충전시키고, 제2 변환 회로(314)에서 다시 변환되어 전자 장치(300)의 각 소자로 공급될 수 있다.
충전 회로(310)에서 출력되는 출력 전압의 크기는 배터리(389)의 충전량 또는 배터리(389)의 전압 크기에 종속될 수 있다. 예를 들어, 충전 회로(310)에서 출력되는 출력 전압의 크기는 배터리(389)의 전압 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 배터리(389)의 충전이 진행되어 배터리(389)의 전압 크기가 커지는 경우, 전자 장치(300)는 충전 회로(310)에서 출력되는 출력 전압의 크기가 배터리(389)의 전압 크기에 종속되도록 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 스위치(312)는 배터리(389)와 충전 회로(311)의 연결을 차단할 수 있다. 예를 들어, CHG 프로세서(313)는 스위치(312)에 제어 신호를 입력하여, 스위치를 턴 온 또는 턴 오프시킬 수 있다.
일례로, 도 4에 도시된 스위치(312)는 p형 MOSFET을 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않고, 스위치(312)는 n형 MOSFET을 포함할 수 있다.
프로세서(320)는 어댑터(400)가 제거되거나, 어댑터(400)로부터 공급되는 입력 전압이 제거되는 경우, CHG 프로세서(313)로 CHG_EN(예: low) 신호를 전송할 수 있다. CHG 프로세서(313)는 제1 변환 회로(311)의 동작을 중단할 수 있다. 배터리(389)에 저장된 전력이 제2 변환 회로(314)에 공급될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 어댑터(400)는 제3 변환 회로(410)에 입력되는 외부 전원을 변환하여, 입력 전압(예: 도 4의 VADP)을 전자 장치(300)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 통신 모듈(490)을 이용하여, 전자 장치(300)로부터 결정된 입력 전압의 크기를 수신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 제3 변환 회로(410)를 제어하여, 입력 전압 VADP의 크기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 어댑터(400)의 프로세서(420)는, A 에서의 전압 및 전류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(400)의 프로세서(420)는 A에서 식별한 전압 및 전류의 크기에 따라, 제3 변환 회로(410)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 어댑터(400)의 통신 모듈(490)은 어댑터(400)가 전자 장치(300)에 삽입되면, 전자 장치(300)로 전력을 공급하기 위한 신호를 수신할 수 있다. 통신 모듈(490) 또는 프로세서(420)는 스위치(430)의 동작을 제어하여, 제3 변환 회로(410)에서 출력된 전력을 전자 장치(300)로 공급할 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압 VAPD 및 배터리(389)의 전압 크기에 기초하여, 제1 변환 회로(311)의 전력 변환비 또는 입출력 전압비(예: 도 4의 VADP / VDC)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 전력 변환비 또는 입출력 전압비에 따라, 제1 변환 회로(311)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 도 4에 도시된 스위치(312)는 BFET을 적용한 일 예를 나타낸 도면이다.
예를 들어, 프로세서(320)는 통신 모듈(390), 충전 회로(310) 및 PCH(미도시)로부터 입력 전압 VADP, 제1 변환 회로(311)의 스위칭 동작, 전자 장치(300)의 동작 모드를 식별할 수 있다. 프로세서(320)는 도 4의 B 및 C 지점의 전압 및 전류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 B 지점에서 제1 변환 회로(311)에 입력되는 전류 I_SYS 및/또는 입력 전압 VADP의 크기를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 C 지점에서 출력 전압 VDC 및/또는 배터리(389)로 입력되는 전류 I_CHG의 크기를 식별할 수 있다.
예를 들어, PCH는 전자 장치(300)의 동작 모드에 따라, 프로세서(320)로 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, PCH는 슬립 모드와 같은 최소 전력 모드 진입 조건을 만족하는 경우, 최소 전력 모드로 진입하기 위한 동작을 수행하도록 프로세서(320)에 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 슬립 모드와 같은 최소 전력 모드는 제2 동작 모드로 설정될 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 외부(예: 어댑터(400))에서 입력되는 입력 전압의 크기, 배터리 전압의 크기 및 전자 장치(300)의 동작 모드 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합에 기초하여, 제1 변환 회로(311)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 전압의 크기는 제1 변환 회로(311)의 출력 전압의 크기와 실질적으로 동일하게 이해될 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압의 크기가 배터리 충전 전압의 크기보다 크고, 전자 장치(300)의 동작 모드가 제1 동작 모드(예: 노말 동작 모드)일 때, 제1 변환 회로(311)가 3 레벨(level) 벅 모드에 따라 동작하도록 하는 제어 신호를 결정할 수 있다. 3 레벨 벅 모드는, 제1 변환 회로(311)에서 페이즈 전압의 레벨이 3개이고, 입력 전압을 감압하여 출력하는 전력 변환 모드를 나타낼 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압의 크기가 배터리 충전 전압의 크기보다 작을 때, 제1 변환 회로(311)가 2 레벨 부스트 모드에 따라 동작하도록 하는 제어 신호를 결정할 수 있다. 2 레벨 부스트 모드는, 제1 변환 회로(311)에서 페이즈 전압의 레벨이 2개이고, 입력 전압을 승압하여 출력하는 전력 변환 모드를 나타낼 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압의 크기가 배터리 충전 전압의 크기보다 크고, 전자 장치(300)의 동작 모드가 제2 동작 모드(예: 슬립 모드, 파워 오프 모드)일 때, 제1 변환 회로(311)가 2 레벨 벅 모드에 따라 동작하도록 하는 제어 신호를 결정할 수 있다. 2 레벨 벅 모드는, 제1 변환 회로(311)에서 페이즈 전압의 레벨이 2개이고, 입력 전압을 감압하여 출력하는 전력 변환 모드를 나타낼 수 있다.
전자 장치(300)는 제어 신호에 기초하여, 입력 전압을 변환하여 출력하도록 제1 변환 회로(311)을 제어할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 제1 변환 회로(311)의 개략적인 회로도이다.
일 실시 예에 따른 제1 변환 회로(311)는 제1 스위칭부, 제2 스위칭부 및 인덕터(580)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 스위칭부는 직렬로 연결된 제1 스위치(510)(예: 도 5의 스위치 Q1), 제2 스위치(520)(예: 도 5의 스위치 Q3), 제3 스위치(530)(예: 도 5의 스위치 Q4) 및 제4 스위치(540)(예: 도 5의 스위치 Q2)를 포함하고, 직렬로 연결된 제2 스위치(520) 및 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(570)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 스위칭부는 직렬로 연결된 제5 스위치(550)(예: 도 5의 스위치 Q5) 및 제6 스위치(560)(예: 도 5의 스위치 Q6)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 인덕터(580)는 제2 스위치(520) 및 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 제5 스위치(550) 및 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000001
을 변환하여, 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000002
을 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000003
의 크기는 배터리 충전 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 배터리(예: 도 3의 배터리(389))의 충전 전압의 크기를 식별하고, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000004
의 크기를 식별할 수 있다. 전자 장치(300)는 배터리(389)의 충전 전압의 크기와 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000005
의 크기에 기초하여, 제1 변환 회로(311)의 입출력 전압비(
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000006
/
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000007
)을 결정할 수 있다. 전자 장치(300)는 입출력 전압비에 따라, 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)에 입력되는 제어 신호의 듀티 비(duty ratio)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)에서 출력되는 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000008
의 크기는, 듀티 비에 따라 결정될 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 동작 모드가 미리 설정된 제2 동작 모드(예: 슬립 모드, 최소 전력 모드 등)에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(389)의 전압보다 큰 경우, 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)는 제1 스위칭 동작, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 제2 스위칭 동작, 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 입력 전압의 크기 및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태이고, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭하는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제2 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 입력 전압의 크기 및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제1 시간 동안 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)가 온 상태, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 오프 상태일 수 있다. 예를 들어, 제2 시간 동안 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)가 오프 상태, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 온 상태일 수 있다.
예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 제1 시간 동안 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 인덕터(580), 제5 스위치(550)를 통해 형성된 경로, 제2 시간 동안 제4 스위치(540), 제3 스위치(530), 인덕터(580), 제5 스위치(550)를 통해 형성된 경로를 이용하여, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000009
을 변환하여 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000010
을 출력할 수 있다. 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000011
의 크기는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000012
의 크기 및 듀티 비에 따라 결정될 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000013
의 크기가 배터리(389) 충전 전압 크기보다 작은 경우, 제5 스위치(550)는 제1 스위칭 동작, 제6 스위치(560)는 제2 스위칭 동작, 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)는 온 상태, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 오프 상태를 유지하도록 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 예를 들어, 제1 시간 동안 제5 스위치(550)가 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태일 수 있다. 예를 들어, 제2 시간 동안 제5 스위치(550)가 오프 상태, 제6 스위치(560)는 온 상태일 수 있다.
예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 제1 시간 동안 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 인덕터(580), 제5 스위치(550)를 통해 형성된 경로, 제2 시간 동안 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 인덕터(580), 제6 스위치(560)를 통해 형성된 경로를 이용하여, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000014
을 변환하여 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000015
을 출력할 수 있다. 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000016
의 크기는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000017
의 크기 및 듀티 비에 따라 결정될 수 있다.
상기의 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(389)의 전압보다 큰 경우, 전자 장치(300)가 제어 신호를 결정하고, 제어 신호에 따라 제1 변환 회로(311)가 입력 전압을 변환하여 출력하는 동작에 관하여, 생략된 설명이라고 하더라도 공지된 벅 & 부스트 차져(buck & boost charger)의 동작에 관한 설명이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)는 실질적으로 단일 스위치와 동일하게 동작하고, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 실질적으로 단일 스위치와 동일하게 동작하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 충전 전압의 크기보다 작은 경우의 전자 장치(300)의 동작 및 제1 변환 회로(311)의 동작에 관하여, 상기의 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
일례로, 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 전자 장치(300)는 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 제3 스위치(530)는 제2 스위치(520) 동작과 반대 상태로 동작, 제4 스위치(540)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기에서 설명한 동작 모드가 제2 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압보다 큰 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000018
의 크기는 약 0 V 또는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000019
의 크기가 될 수 있다.
예를 들어, 상기에서 설명한 동작 모드가 제1 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압보다 큰 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000020
의 크기는 듀티 비에 따라 약 0 V, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000021
, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000022
에서 커패시터(570)의 전압을 뺀 크기가 될 수 있다.
상기와 같이, 페이즈 전압의 크기가 2개의 레벨(예: 약 0 V 또는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000023
)인 전력 변환 모드는 2 레벨 벅 모드로 호칭될 수 있다. 예를 들어, 페이즈 전압의 크기가 3개의 레벨(예: 약 0 V, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000024
의 크기, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000025
에서 커패시터(570)의 전압을 뺀 크기)인 전력 변환 모드는 3 레벨 벅 모드로 호칭될 수 있다.
도 6a 내지 도 6d, 및 도 7은 일 실시예에 따른 듀티 비(duty ratio)가 50% 미만일 때, 제1 변환 회로(311)(예: 도 5의 제1 변환 회로(311))의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는, 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(예: 도 3의 배터리(389)) 전압 크기보다 큰 경우, 결정된 제어 신호에 따른 제1 변환 회로(311)의 동작을 나타낸 도면이다.
예를 들어, 도 6a 내지 도 6d는, 제1 스위치(510)(예: 도 5의 스위치 Q1, 도 6의 스위치 P1)는 제1 스위칭 동작, 제2 스위치(520)(예: 도 5의 스위치 Q3, 도 6의 스위치 P2)는 제2 스위칭 동작, 제3 스위치(530)(예: 도 5의 스위치 Q4, 도 6의 스위치 N2)는 제2 스위치(520) 동작과 반대 상태로 동작, 제4 스위치(540)(예: 도 5의 스위치 Q2, 도 6의 스위치 N1)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지할 때, 제1 변환 회로(311)의 등가회로를 나타낸다.
이하의 도 6a 내지 도 6d, 도 8a 내지 도 8d에서, 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1은 서로 상호 보완적(complemental)인 관계를 가질 수 있고, 제2 스위치(520) P2와 제3 스위치(530) N2는 서로 상호 보완적인 관계를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 제1 동작 모드에서, 입력 전압의 크기가 배터리(389)의 전압 크기보다 큰 경우, 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1가 서로 상호 보완적으로 동작하도록 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1를 제어할 수 있고, 제2 스위치(520) P2와 제3 스위치(530) N2가 서로 상호 보완적으로 동작하도록, 제2 스위치(520) P2와 제3 스위치(530) N2를 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(101)는 제1 스위치(510) P1에 입력되는 제어 신호와 제4 스위치(540) N1에 입력되는 제어 신호가 서로 상호 보완적인 제어 신호를 결정할 수 있다. 전자 장치(101)는 제2 스위치(520) P2에 입력되는 제어 신호와 제3 스위치(530) N2에 입력되는 제어 신호가 서로 상호 보완적인 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1이 상호 보완적으로 동작하는 것은, 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1이 서로 반대 상태로 동작하는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(510) P1이 온 상태일 때, 제4 스위치(540) N1은 오프 상태, 제1 스위치(510) P1이 오프 상태일 때, 제4 스위치(540) N1은 온 상태가 될 때, 제1 스위치(510) P1과 제4 스위치(540) N1은 상호 보완적인 관계에 해당할 수 있다. 제1 스위치(510) P1 및 제4 스위치(540) N1의 상호 보완적인 동작에 관한 설명은 제2 스위치(520) P2 및 제3 스위치(530) N2의 상호 보완적인 동작에 관하여 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 7의 그래프(710)는 제1 스위치(510)에 입력되는 제어 신호, 그래프(720)는 제2 스위치(520)에 입력되는 제어 신호를 나타낸다. 제1 스위치(510)는 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000026
에서 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000027
동안 온 상태가 되고, 나머지 시간에는 오프 상태가 된다. 제2 스위치(520)는 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000028
에서 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000029
동안 온 상태가 되고, 나머지 시간에는 오프 상태가 된다.
제4 스위치(540)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작하여, 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000030
에서 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000031
동안 오프 상태가 되고, 나머지 시간에는 온 상태가 된다. 제3 스위치(530)는 제2 스위치(520)와 반대 상태로 동작하여, 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000032
에서 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000033
동안 오프 상태가 되고, 나머지 시간에는 온 상태가 된다.
예를 들어, 도 7의 그래프(710)에서, 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000034
은 입력 전압의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000035
및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비에 대응(예: (듀티 비)=
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000036
/
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000037
)할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 그래프(720)에서, 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000038
은 입력 전압의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000039
및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비(예: (듀티 비)=
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000040
/
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000041
)에 대응할 수 있다. 배터리(389) 전압 크기는, 제1 변환 회로(311)에서 변환되어 출력되는 출력 전압의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 6a는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000042
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(610)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000043
시간 동안 제1 스위치(510)는 온, 제2 스위치(520)는 오프, 제3 스위치(530)는 온, 제4 스위치(540)는 오프 상태이다. 제1 스위치(510)를 통해 입력된 입력 전원
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000044
는 제1 스위치(510), 커패시터(570), 제3 스위치(530), 인덕터(580)로 형성된 경로를 통해 변환될 수 있다.
도 6b는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000045
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(620)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000046
시간 동안, 제1 스위치(510)는 오프, 제2 스위치(520)는 오프, 제3 스위치(530)는 온, 제4 스위치(540)는 온 상태이다. 제4 스위치(540), 제3 스위치(530), 인덕터(580)로 경로가 형성될 수 있고, 인덕터(580)에 저장된 전력이 출력될 수 있다. 예를 들어, 인덕터(580)에 저장된 에너지가 방전될 수 있다.
도 6c는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000047
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(630)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000048
시간 동안, 제1 스위치(510)는 오프, 제2 스위치(520)는 온, 제3 스위치(530)는 오프, 제4 스위치(540)는 온 상태이다. 제4 스위치(540), 커패시터(570), 제2 스위치(520), 인덕터(580)로 경로가 형성될 수 있고, 커패시터(570)에 저장된 전력이 출력될 수 있다.
도 6d는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000049
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(640)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000050
시간 동안, 제1 스위치(510)는 오프, 제2 스위치(520)는 오프, 제3 스위치(530)는 온, 제4 스위치(540)는 온 상태이다. 제4 스위치(540), 제3 스위치(530), 인덕터(580)로 경로가 형성될 수 있고, 인덕터(580)에 저장된 전력이 출력될 수 있다.
도 7의 그래프(730)는 설정된 주기동안 제1 변환 회로(311)의 동작에 따른 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000051
크기를 나타낸 도면이다. 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000052
는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000053
구간에서 입력 전압 및 커패시터(570)의 전압에 따른
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000054
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000055
구간에서 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000056
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000057
및
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000058
구간에서 약 0V 가 될 수 있다.
예를 들어, 커패시터(570)의 전압의 크기가 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000059
크기의 절반일 수 있다. 예를 들어, 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000060
가
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000061
/2인 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000062
는 약 0V,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000063
(또는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000064
/2)가 될 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000065
의 크기에 기초하여, 커패시터(570)의 전압을 미리 충전하도록, 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 어댑터(400)가 삽입된 후, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000066
의 크기를 식별할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000067
의 크기에 기초하여, 제1 변환 회로(311)가 동작하기 전에 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000068
를 충전할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 커패시터(570)를 충전시키기 위한 보조 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 회로(311)는 보조 회로를 통해, 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000069
를 충전시킬 수 있다.
도 7의 그래프(740)는 인덕터(580)의 전류
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000070
, 그래프(750)는 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000071
를 나타낸다. 인덕터(580)의 전류
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000072
및 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000073
은 제1 변환 회로(311)의 동작에 따라, 증가 또는 감소할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d, 도 9은 일 실시예에 따른 듀티 비(duty ratio)가 50% 초과일 때, 제1 변환 회로(311)(예: 도 5의 제1 변환 회로(311))의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는, 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 입력 전압의 크기가 배터리(예: 도 3의 배터리(389)) 전압 크기보다 큰 경우, 결정된 제어 신호에 따른 제1 변환 회로(311)의 동작을 나타낸 도면이다.
예를 들어, 도 8a 내지 도 8d는, 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 제3 스위치(530)는 제2 스위치(520) 동작과 반대 상태로 동작, 제4 스위치(540)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지할 때, 제1 변환 회로(311)의 등가회로를 나타낸다.
도 9의 그래프(910)는 제1 스위치(510)에 입력되는 제어 신호, 그래프(920)는 제2 스위치(520)에 입력되는 제어 신호를 나타낸다. 제1 스위치(510)는 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000074
에서 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000075
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000076
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000077
동안 온 상태가 되고, 나머지 시간에는 오프 상태가 된다. 제2 스위치(520)는 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000078
에서 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000079
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000080
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000081
동안 온 상태가 되고, 나머지 시간에는 오프 상태가 된다.
제4 스위치(540)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작하여, 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000082
에서 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000083
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000084
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000085
동안 오프 상태가 되고, 나머지 시간에는 온 상태가 된다. 제3 스위치(530)는 제2 스위치(520)와 반대 상태로 동작하여, 설정된 주기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000086
에서 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000087
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000088
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000089
동안 오프 상태가 되고, 나머지 시간에는 온 상태가 된다.
예를 들어, 도 9의 그래프(910)에서, 제1 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000090
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000091
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000092
은 입력 전압의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000093
및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비에 대응(예: (듀티 비)= (
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000094
+
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000095
+
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000096
)/
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000097
)할 수 있다. 예를 들어, 도 9의 그래프(920)에서, 제2 시간
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000098
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000099
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000100
은 입력 전압의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000101
및 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 듀티 비에 대응(예: (듀티 비)= (
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000102
+
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000103
+
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000104
)/
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000105
)할 수 있다. 배터리(389) 전압 크기는, 제1 변환 회로(311)에서 변환되어 출력되는 출력 전압의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8a는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000106
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(810)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000107
시간 동안 제1 스위치(510)는 온, 제2 스위치(520)는 온, 제3 스위치(530)는 오프, 제4 스위치(540)는 오프 상태이다. 제1 스위치(510)를 통해 입력된 입력 전원
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000108
는 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 인덕터(580)로 형성된 경로를 통해 변환될 수 있다.
도 8b는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000109
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(820)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000110
시간 동안, 제1 스위치(510)는 온, 제2 스위치(520)는 오프, 제3 스위치(530)는 온, 제4 스위치(540)는 오프 상태이다. 제1 스위치(510), 커패시터(570), 제3 스위치(530), 인덕터(580)로 경로가 형성될 수 있고, 제1 스위치(510)로 입력된 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000111
가 변환되어 출력될 수 있다.
도 8c는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000112
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(830)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000113
시간 동안, 제1 스위치(510)는 온, 제2 스위치(520)는 온, 제3 스위치(530)는 오프, 제4 스위치(540)는 오프 상태이다. 제1 스위치(510)를 통해 입력된 입력 전원
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000114
는 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 인덕터(580)로 형성된 경로를 통해 변환될 수 있다.
도 9d는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000115
에서 제1 변환 회로(311)의 동작 상태(840)를 나타낸 도면이다.
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000116
시간 동안, 제1 스위치(510)는 오프, 제2 스위치(520)는 온, 제3 스위치(530)는 오프, 제4 스위치(540)는 온 상태이다. 제4 스위치(540), 커패시터(570), 제2 스위치(520), 인덕터(580)로 경로가 형성될 수 있고, 커패시터(570) 및 인덕터(580)에 저장된 전력이 출력될 수 있다.
도 9의 그래프(930)는 설정된 주기동안 제1 변환 회로(311)의 동작에 따른 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000117
의 크기를 나타낸 도면이다. 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000118
는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000119
구간 및
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000120
구간에서 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000121
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000122
및
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000123
구간에서 입력 전압 및 커패시터(570)의 전압에 따른
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000124
가 될 수 있다.
예를 들어, 커패시터(570)의 전압의 크기가 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000125
크기의 절반일 수 있다. 예를 들어, 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000126
가
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000127
/2인 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000128
는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000129
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000130
(또는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000131
/2)가 될 수 있다.
도 9의 그래프(940)는 인덕터(580)의 전류
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000132
, 그래프(950)는 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000133
를 나타낸다. 인덕터(580)의 전류
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000134
및 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000135
은 제1 변환 회로(311)의 동작에 따라, 증가 또는 감소할 수 있다.
상기의 도 6a 내지 도 9를 참조하면, 제1 변환 회로(311)의 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000136
의 크기는 듀티 비, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000137
의 크기, 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000138
의 크기에 따라, 3 개의 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 충전된 커패시터(570)의 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000139
가
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000140
/2인 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000141
는 약 0V, 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000142
,
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000143
(또는
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000144
/2)와 같이, 3개의 레벨을 가질 수 있다.
상기와 같이, 제1 스위치(510)를 제1 스위칭 동작, 제2 스위치(520)를 제2 스위칭 동작, 제3 스위치(530)는 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작, 제4 스위치(540)를 제2 스위치(520)와 반대 상태로 동작시키고, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 온 상태로 유지하는 제어 신호에 따라, 제1 변환 회로(311)의 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000145
의 레벨은 3개일 수 있다. 상기의 도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)는 3 레벨 벅 동작으로 호칭될 수 있다.
상기에서 설명한 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)는, 입력 전압의 크기가 큰 경우에도, 낮은 정격의 FET를 적용할 수 있다. 예를 들어, 아래 표 1은 PD 3.0 방법에 따른 정격 전압 및 전류, 충전 전력을 나타내고 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000146
상기의 표 1에서, EPR(extended power range) PD 3.1 방식에 따른 입력 전압의 크기는, 약 28V, 약 36V, 약 48V와 같이, PD 3.0 방식에 따른 입력 전압 약 20V보다 높은 크기의 전압이 입력될 수 있다.
예를 들어, 약 28V, 약 36V, 약 48V 크기의 입력 전압이 입력되는 경우, 2 레벨 벅-부스트 차져의 경우, 스위치의 양단(예: FET의 드레인(drain)-소스(source))에 인가될 수 있는 전압의 정격이 약 35V, 약 45V, 약 60V 이상이 요구될 수 있다.
도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)의 경우, 2 레벨 벅-부스트 차저와 달리, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000147
의 레벨이 3 레벨이 될 수 있다. 예를 들어, PD 3.1 방식에 따라 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000148
의 크기가 약 28V, 약 36V, 약 48V와 같이 커지는 경우에도, 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560) 각각의 양단에 인가되는 전압의 크기가 2 레벨 벅-부스트 차저에 비하여 줄어들 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)의 경우, 스위치 양단에 인가될 수 있는 전압의 정격이 약 30V인 경우에도, 정상적으로 동작할 수 있다.
도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)의 경우, 후술하는 도 11에 도시된 바와 같이, 인덕터(580)의 리플 전류가 감소할 수 있다. 도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)는 2 레벨 벅-부스트 차져에 비하여 많은 스위치를 포함하나, 낮은 리플 전류에 따라, 총 면적이 감소할 수 있다.
[표 2]
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000149
상기 표 2와 같이, 2 레벨 벅-부스트 차져의 경우보다 3 레벨 벅-부스트 차져의 총 면적이 감소함을 확인할 수 있다.
또한, 2 레벨 벅-부스트 차져에서, 높은 입력 전압의 크기에 따라 입출력 전압비를 높이고, 전력 변환 효율을 높이기 위하여, 2 레벨 벅-부스트 차져의 전단에 프리-레귤레이터(pre-regulator)를 이용하여, 입력 전압을 변환하는 경우에 비하여, 도 6a 내지 도 9에 도시된 제1 변환 회로(311)의 전력 변환 효율이 높고, 적은 면적을 이용하여 설계가 가능하다.
상기에 도시된 도 6a 내지 도 9는 일 실시 예에 따른 제1 변환 회로(311)를 나타낸 것으로, 제1 스위칭부에 직렬로 연결되는 스위치를 추가함으로써, 페이지 전압의 레벨을 N 레벨로 확장할 수 있다.
일례로, 전자 장치(300)는 입력 전압의 크기 및 배터리(389)의 충전 전압에 기초하여 결정된 전압의 크기에 따라 커패시를 미리 충전하도록, 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기의 도 7 및 도 9를 참조하면, 듀티 비가 50%인 경우, 페이즈 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000150
의 크기는 설정된 주기동안 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000151
의 절반인
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000152
/2가 될 수 있다. 후술하는 도 11과 같이, 제1 변환 회로(311)의 인덕터(580)에 인가되는 리플 전류의 크기가 0A가 되어, 제1 변환 회로(311)는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000153
를 변환하여, 바이패스(bypass) 시킬 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)는 배터리(389)의 전압 크기를 식별하고, 식별한 배터리(389)의 전압의 크기보다 2배 크기의 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000154
를 입력하도록, 어댑터(400)를 제어할 수 있다. 전자 장치(300)는 제1 변환 회로(311)가 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000155
를 감압하여 바이패스 시키도록, 듀티 비가 50%인 제어 신호를 결정할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)는 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000156
의 크기의 절반 크기로, 커패시터를 미리 충전할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 배터리(389)의 전압 크기로, 커패시터를 미리 충전할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 제1 변환 회로(311)(예: 도 5의 제1 변환 회로(311))의 전력 변환 효율을 나타낸 도면이다.
도 10에서, 전력 변환 효율(1010)은 도 6a 내지 도 9에서 설명한 제1 변환 회로(311)(또는, 3 레벨 벅-부스트 차져)가, 3 레벨 벅 동작을 수행하여 입력 전압을 변환하는 경우의 전력 변환 효율을 나타내고, 전력 변환 효율(1020)은 2 레벨 벅-부스트 차져가 2 레벨 벅 동작을 수행하여 입력 전압을 변환하는 경우의 전력 변환 효율을 나타낸다.
도 10과 같이, 도 6a 내지 도 9에서 설명한 제1 변환 회로(311)가 3 레벨 벅 동작을 수행하는 경우의 전력 변환 효율이 2 레벨 벅-부스트 차져의 전력 변환 효율보다 높음을 확인할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 제1 변환 회로(311)(예: 도 5의 제1 변환 회로(311))의 리플 전류의 크기를 나타낸 도면이다.
도 11에서, 리플 전류(1110)은 도 6a 내지 도 9에서 설명한 제1 변환 회로(311)(또는, 3 레벨 벅-부스트 차져)가, 3 레벨 벅 동작을 수행할 때, 듀티 비에 따른 정규화된 리플 전류의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000157
을 나타내고, 리플 전류(1120)은 2 레벨 벅-부스트 차져가 2 레벨 벅 동작을 할 때, 듀티 비에 따른 정규화된 리플 전류의 크기
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000158
를 나타낸다.
도 11과 같이. 도 6a 내지 도 9에서 설명한 제1 변환 회로(311)가 3 레벨 벅 동작을 수행하여 입력 전압을 변환할 때의 리플 전류의 크기가 2 레벨 벅-부스트 차져가 2 레벨 벅 동작을 할 때의 리플 전류의 크기보다 작음을 확인할 수 있다. 제1 변환 회로(311)가 동작할 때의 리플 전류의 크기가 작기 때문에, 작은 크기의 인덕터(580)를 적용할 수 있다.
도 11에서, 제1 변환 회로(311)가 3 레벨 벅 동작을 수행하고, 듀티 비가 50%일 때, 리플 전류의 크기가 0이 됨을 확인할 수 있다. 제1 변환 회로(311)가 3레벨 벅 동작을 수행하고, 듀티 비가 50%일 때, 제1 변환 회로(311)는 입력 전압의 크기를 미리 설정된 비율로 감압하여(예: 입력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000159
, 출력 전압
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000160
/2, 입출력 전압비 0.5), 바이패스 시킬 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 전력 변환 방법의 동작 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 동작(1205)에서, 입력 전압의 크기 및 배터리(예: 도 3의 배터리(389))의 전압 크기를 비교할 수 있다. 예를 들어, 배터리(389)의 전압 크기는 제1 변환 회로(311)에서 출력해야 하는 출력 전압의 크기를 나타낼 수 있다.
일례로, 동작(1205)에서, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압 크기를 초과하는 경우, 전자 장치(300)는 동작(1210)에서, 전자 장치(300)의 동작 모드를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 동작 모드는 노말 동작 모드를 포함하고, 제2 동작 모드는 슬립 모드, 최소 전력 모드, 절전 모드, 스탠바이 모드를 포함하도록 설정될 수 있다.
일례로, 동작(1210)에서 전자 장치(300)가 제1 동작 모드인 경우, 전자 장치(300)는 동작(1215)에서, 3 레벨 벅 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 3 레벨 벅 동작은 도 5에 도시된 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치(예: 도 5의 제1 스위치(510))가 제1 스위칭 동작, 제2 스위치(예: 도 5의 제2 스위치(520))가 제2 스위칭 동작, 제3 스위치(예: 도 5의 제3 스위치(530))가 제2 스위치(520)와 반대 상태로 동작, 제4 스위치(예: 도 5의 제4 스위치(540))가 제1 스위치(510)와 반대 상태로 동작하고, 제5 스위치(예: 도 5의 제5 스위치(550))는 온 상태, 제6 스위치(예: 도 5의 제6 스위치(560))는 오프 상태로 유지되는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 동작(1215)에서 제1 스위칭 동작 및 제2 스위칭 동작은, 설정된 주기에서 각각 듀티 비에 대응하는 제1 시간, 제2 시간 동안에는 온 상태이고, 나머지 시간에는 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 듀티 비는 입력 전압의 크기 및 출력 전압의 크기(예: 배터리(389) 충전 전압)에 따라 결정될 수 있다.
일례로, 동작(1210)에서 전자 장치(300)가 제2 동작 모드인 경우, 전자 장치(300)는 동작(1220)에서 2 레벨 벅 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 2 레벨 벅 동작은 도 5에 도시된 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)가 제1 스위칭 동작, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)가 제2 스위칭 동작, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태로 유지되는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 2 레벨 벅 동작은 도 5에 도시된 제1 변환 회로(311)의 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520) 중 하나가 제1 스위칭 동작하고, 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520) 중 나머지 하나는 온 상태, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540) 중 하나가 제2 스위칭 동작하고, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540) 중 나머지 하나가 온 상태, 제5 스위치(550)는 온 상태, 제6 스위치(560)는 오프 상태로 유지되는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 동작(1220)의 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작 및 듀티 비에 관하여, 동작(1215)에서 설명한 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작 및 듀티 비에 관한 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
전자 장치(300)는 전자 장치(300)의 동작 모드가 제2 동작 모드인 경우, 전자 장치(300)에서 소모되는 전력의 크기가 작기 때문에, 전자 장치(300)는 2 레벨 벅 동작에 따라 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)의 스위칭에 의한 전력 소모를 방지하고, 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
일례로, 동작(1205)에서, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압 크기 이하인 경우, 전자 장치(300)는 동작(1225)에서, 2 레벨 부스트 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 2 레벨 부스트 동작은 도 5에 도시된 제1 변환 회로(311)의 제5 스위치(550)가 제1 스위칭 동작, 제6 스위치(560)가 제2 스위칭 동작, 제1 스위치(510) 및 제2 스위치(520)는 온 상태, 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)는 오프 상태로 유지되는 동작을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 동작(1225)의 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작 및 듀티 비에 관하여, 동작(1215)에서 설명한 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작 및 듀티 비에 관한 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
상기의 도 12에 도시된 동작은 아래 표 3와 같이 설명될 수 있다.
[표 3]
Figure PCTKR2023013129-appb-img-000161
배터리(389) 전압의 범위는 배터리(389) 셀의 직렬 개수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, PD 3.0 SPR(standard power range)인 경우, 어댑터(예: 도 3의 어댑터(400))를 통해 입력되는 입력 전압 및 전류가 약 5V 3A, 약 9V 3A, 약 15V 3A, 약 20V 5A 중 하나일 수 있다. 예를 들어, PD 3.1 EPR(extended power range)인 경우, 어댑터(400)를 통해 입력되는 입력 전압 및 전류가 약 28V 5A, 약 36V 5A, 약 48V 5A 중 하나일 수 있다.
상기의 표 3와 같이, 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압보다 큰 경우, 전자 장치(300)는 제1 변환 회로(311)가 벅 동작(예: 3 레벨 벅 동작)을 수행하도록, 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다. 입력 전압의 크기가 배터리(389) 전압보다 작은 경우, 전자 장치(300)는 제1 변환 회로(311)가 부스트 동작(예: 2 레벨 부스트 동작)을 수행하도록, 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 배터리(389)가 3S 배터리고, 입력 전압의 크기가 약 9V인 경우, 전자 장치(300)는 벅 동작 또는 부스트 동작을 수행하도록 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다. 배터리(389) 충전 전압은 배터리(389)의 충전 상태에 따라, 배터리(389) 전압 범위 내의 전압 크기를 가질 수 있다. 배터리(389) 충전 상태에 따라, 배터리(389) 충전 전압이 약 9V 이하인 경우, 전자 장치(300)는 벅 동작을 수행하도록 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다. 배터리(389) 충전 상태에 따라, 배터리(389) 충전 전압이 약 9V 이상인 경우, 전자 장치(300)는 부스트 동작을 수행하도록 제1 변환 회로(311)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 배터리(389), 외부에서 입력된 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로(311) 및 상기 프로세서(120)와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있는 명령어를 저장하는 메모리(예: 도 1의 메모리(130))를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는, 직렬로 연결된 제1 스위치(예: 도 5의 제1 스위치(510)), 제2 스위치(예: 도 5의 제2 스위치(520)), 제3 스위치(예: 도 5의 제3 스위치(530)) 및 제4 스위치(예: 도 5의 제4 스위치(540))를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(예: 도 5의 커패시터(570))를 포함하는 제1 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는 직렬로 연결된 제5 스위치(예: 도 5의 제5 스위치(550)) 및 제6 스위치(예: 도 5의 제6 스위치(560))를 포함하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는, 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(예: 도 5의 인덕터(580))를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(120)는, 상기 명령어가 실행될 때, 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 상기 배터리(389) 전압의 크기 및 상기 전자 장치(300)의 동작 모드에 따라, 상기 제1 스위치(510) 내지 상기 제6 스위치(560)를 제어하기 위한 제어 신호를 결정할 수 있다. 상기 프로세서(120)는, 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로(311)를 제어할 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 상기 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 상기 동작 모드가 미리 설정된 제2 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 제1 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 제2 스위칭 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 작은 경우, 상기 제5 스위치(550)는 제1 스위칭 동작, 상기 제6 스위치(560)는 제2 스위칭 동작, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 온 상태, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 전압 크기에 따라 상기 커패시터(570)를 미리 충전하도록 상기 변환 회로(311)를 제어할 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 상기 듀티 비가 50%일 때, 상기 입력 전압을 미리 설정된 비율로 감압하여 바이패스(bypass) 시키도록 상기 변환 회로(311)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 변환 회로(311)는 직렬로 연결된 제1 스위치(예: 도 5의 제1 스위치(510)), 제2 스위치(예: 도 5의 제2 스위치(520)), 제3 스위치(예: 도 5의 제3 스위치(530)) 및 제4 스위치(예: 도 5의 제4 스위치(540))를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(예: 도 5의 커패시터(570))를 포함하는 제1 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는 직렬로 연결된 제5 스위치(예: 도 5의 제5 스위치(550)) 및 제6 스위치(예: 도 5의 제6 스위치(560))를 포함하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는, 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(예: 도 5의 인덕터(580))를 포함할 수 있고, 상기 제1 스위치(510) 내지 상기 제6 스위치(560)의 동작을 제어하는 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치(510)로 입력되는 입력 전압을 변환하여 출력할 수 있다.
상기 제어 신호는, 상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록 하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 변환 회로(311)에서 출력하는 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 커패시터(570)는, 상기 입력 전압의 크기에 기초하여 결정된 전압의 크기에 따라 미리 충전될 수 있다.
상기 제1 스위칭부는, 상기 듀티 비가 50%일 때, 상기 입력 전압을 미리 설정된 비율로 감압하여 바이패스(bypass) 시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전력 변환 방법은 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 배터리(389) 전압의 크기 및 전자 장치(300)의 동작 모드에 따라, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로(311)의 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 동작 및 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로(311)를 제어하는 동작을 포함하고, 상기 변환 회로(311)는, 직렬로 연결된 제1 스위치(예: 도 5의 제1 스위치(510)), 제2 스위치(예: 도 5의 제2 스위치(520)), 제3 스위치(예: 도 5의 제3 스위치(530)) 및 제4 스위치(예: 도 5의 제4 스위치(540))를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(예: 도 5의 커패시터(570))를 포함하는 제1 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는 직렬로 연결된 제5 스위치(예: 도 5의 제5 스위치(550)) 및 제6 스위치(예: 도 5의 제6 스위치(560))를 포함하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다. 상기 변환 회로(311)는, 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(예: 도 5의 인덕터(580))를 포함할 수 있다.
상기 제어 신호를 결정하는 동작은, 상기 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 제어 신호를 결정하는 동작은, 상기 동작 모드가 미리 설정된 제2 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 제1 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 제2 스위칭 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 제어 신호를 결정하는 동작은, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 작은 경우, 상기 제5 스위치(550)는 제1 스위칭 동작, 상기 제6 스위치(560)는 제2 스위칭 동작, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 온 상태, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고, 상기 제1 스위칭 동작은, 설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고, 상기 제2 스위칭 동작은, 상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타낼 수 있다.
상기 전력 변환 방법은, 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 전압 크기에 따라 상기 커패시터(570)를 미리 충전하는 동작을 더 포함할 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. "제 1", "제 2", 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: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 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 제 3 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. 예를 들면, 일실시예에 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.
일실시예에 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 스토어TM)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.

Claims (15)

  1. 전자 장치(300)에 있어서,
    프로세서(320);
    배터리(389);
    외부에서 입력된 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로(311); 및
    상기 프로세서(320)와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서(320)에 의해 실행될 수 있는 명령어를 저장하는 메모리(130)
    를 포함하고,
    상기 변환 회로(311)는,
    직렬로 연결된 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(570)를 포함하는 제1 스위칭부;
    직렬로 연결된 제5 스위치(550) 및 제6 스위치(560)를 포함하는 제2 스위칭부; 및
    상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(580)를 포함하고,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 명령어가 실행될 때, 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 상기 배터리(389) 전압의 크기 및 상기 전자 장치(300)의 동작 모드에 따라, 상기 제1 스위치(510) 내지 상기 제6 스위치(560)를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하고;
    상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로(311)를 제어하는,
    전자 장치(300).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    전자 장치(300).
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 동작 모드가 미리 설정된 제2 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 제1 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 제2 스위칭 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    전자 장치(300).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 작은 경우, 상기 제5 스위치(550)는 제1 스위칭 동작, 상기 제6 스위치(560)는 제2 스위칭 동작, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 온 상태, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    전자 장치(300).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 전압 크기에 따라 상기 커패시터(570)를 미리 충전하도록 상기 변환 회로(311)를 제어하는,
    전자 장치(300).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 듀티 비가 50%일 때, 상기 입력 전압을 미리 설정된 비율로 감압하여 바이패스(bypass) 시키도록 상기 변환 회로(311)를 제어하는,
    전자 장치(300).
  7. 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서(320)는,
    상기 설정된 주기의 시작 시점을 상기 제1 시간의 시작 시점으로 결정하고,
    상기 설정된 주기의 절반 시점을 상기 제2 시간의 시작 시점으로 결정하는,
    전자 장치(300).
  8. 직렬로 연결된 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 제3 스위치(530) 및 제4 스위치(540)를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(570)를 포함하는 제1 스위칭부;
    직렬로 연결된 제5 스위치(550) 및 제6 스위치(560)를 포함하는 제2 스위칭부; 및
    상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(580)
    를 포함하고,
    상기 제1 스위치(510) 내지 상기 제6 스위치(560)의 동작을 제어하는 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치(510)로 입력되는 입력 전압을 변환하는 출력하는,
    변환 회로(311).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 신호는,
    상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록 하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 변환 회로(311)에서 출력하는 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    변환 회로(311).
  10. 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커패시터(570)는,
    상기 입력 전압의 크기에 기초하여 결정된 전압의 크기에 따라 미리 충전되는,
    변환 회로(311).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는,
    상기 듀티 비가 50%일 때, 상기 입력 전압을 미리 설정된 비율로 감압하여 바이패스(bypass) 시키는,
    변환 회로(311)
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 시간의 시작 시점은, 상기 설정된 주기의 시작 시점으로 결정되고,
    상기 제2 시간의 시작 시점은, 상기 설정된 주기의 절반 시점으로 결졍되는,
    변환 회로(311).
  13. 외부에서 입력되는 입력 전압의 크기, 배터리(389) 전압의 크기 및 전자 장치(300)의 동작 모드에 따라, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하는 변환 회로(311)의 제1 스위치 내지 제6 스위치(510, 520, 530, 540, 550, 560)를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 동작; 및
    상기 제어 신호에 기초하여, 상기 입력 전압을 변환하여 출력하도록 상기 변환 회로(311)를 제어하는 동작
    을 포함하고,
    상기 변환 회로(311)는,
    직렬로 연결된 상기 제1 스위치(510), 상기 제2 스위치(520), 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)를 포함하고, 직렬로 연결된 상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)와 병렬로 연결되는 커패시터(570)를 포함하는 제1 스위칭부;
    직렬로 연결된 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)를 포함하는 제2 스위칭부; 및
    상기 제2 스위치(520) 및 상기 제3 스위치(530)가 연결되는 지점과 상기 제5 스위치(550) 및 상기 제6 스위치(560)가 연결되는 지점 사이에 연결되는 인덕터(580)를 포함하는,
    전력 변환 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 신호를 결정하는 동작은,
    상기 동작 모드가 미리 설정된 제1 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510)는 제1 스위칭 동작, 상기 제2 스위치(520)는 제2 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530)는 상기 제2 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제4 스위치(540)는 상기 제1 스위칭 동작과 반대 상태로 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    전력 변환 방법.
  15. 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 신호를 결정하는 동작은,
    상기 동작 모드가 미리 설정된 제2 동작 모드에 포함되고, 상기 입력 전압의 크기가 상기 배터리(389) 전압 크기보다 큰 경우, 상기 제1 스위치(510) 및 상기 제2 스위치(520)는 제1 스위칭 동작, 상기 제3 스위치(530) 및 상기 제4 스위치(540)는 제2 스위칭 동작, 상기 제5 스위치(550)는 온 상태를 유지, 상기 제6 스위치(560)는 오프 상태를 유지하도록, 상기 제어 신호를 결정하고,
    상기 제1 스위칭 동작은,
    설정된 주기 중에서 상기 입력 전압의 크기 및 상기 배터리(389) 전압 크기에 기초하여 결정된 상기 듀티 비에 대응하는 제1 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내고,
    상기 제2 스위칭 동작은,
    상기 설정된 주기 중에서, 상기 듀티 비에 대응하는 제2 시간 동안 온 상태, 나머지 시간에 오프 상태로 스위칭 하는 동작을 나타내는,
    전력 변환 방법.
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Citations (5)

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