WO2024106700A1 - 전원 입력 회로, 전원 입력 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

전원 입력 회로, 전원 입력 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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WO2024106700A1
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switch
power
input
voltage
mode
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최항석
강상우
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삼성전자주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to a power input circuit, an electronic device including a power input circuit, and a method of operating the same.
  • RF (radio frequency) power amplifier uses a linear amplifier to ensure a high operating frequency, and the RF output can change dynamically over time.
  • the power amplifier's power supply must be supplied high enough to guarantee maximum output, but if the power amplifier's output is lower than the supplied power, efficiency becomes relatively poor.
  • an average power tracking method has been recently applied in which the supplied power dynamically changes depending on the output power of the RF power amplifier.
  • the power supply circuit (e.g. power input circuit) used for average power tracking must be able to generate an output voltage of 1 to 5 V by receiving an input voltage from a battery with a voltage between 3.3 and 4.4 V, so it must be lower than the input voltage.
  • a general buck converter that only allows output voltage cannot be used; a converter that can supply an output voltage lower or higher than the input voltage must be used.
  • the power input circuit includes a charge pump and an LC filter.
  • the charge pump includes a first switch configured to receive input power from a power source - the input power is input through a first end of the first switch.
  • the charge pump includes a second switch electrically connected to the first switch - the second end of the first switch is electrically connected to the first end of the second switch, and the second end of the second switch is ground. Includes electrically connected to.
  • the charge pump includes a third switch configured to receive the input power from the power source - the input power is input through a first terminal of the third switch.
  • the charge pump includes a fourth switch electrically connected to the third switch - the second terminal of the third switch is electrically connected to the first terminal of the fourth switch, and the second terminal of the fourth switch is ground. Electrically connected to - Includes.
  • the charge pump has a first terminal of the first capacitor electrically connected to the second terminal of the first switch, and a second terminal of the first capacitor electrically connected to the second terminal of the third switch. It includes the first capacitor.
  • the LC filter includes a first inductor and a second capacitor. The first inductor of the LC filter is electrically connected to the second terminal of the first capacitor.
  • the electronic device may include a charge pump, LC filter, and processor.
  • the charge pump may include a first switch configured to receive input power from a power source - the input power is input through a first stage of the first switch.
  • the charge pump includes a second switch electrically connected to the first switch - the second end of the first switch is electrically connected to the first end of the second switch, and the second end of the second switch is ground. electrically connected to - may include.
  • the charge pump may include a third switch set to receive the input power from the power source - the input power is input through a first stage of the third switch.
  • the charge pump includes a fourth switch electrically connected to the third switch - the second terminal of the third switch is electrically connected to the first terminal of the fourth switch, and the second terminal of the fourth switch is ground. Electrically connected to - may include.
  • the charge pump has a first terminal of the first capacitor electrically connected to the second terminal of the first switch, and a second terminal of the first capacitor electrically connected to the second terminal of the third switch. may include the first capacitor.
  • the LC filter may include a first inductor and a second capacitor. The first inductor of the LC filter may be electrically connected to the second terminal of the first capacitor.
  • the electronic device includes a power input circuit, a power source, and a processor.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device according to an embodiment.
  • Figure 2 is a circuit diagram of a power input circuit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device according to an embodiment.
  • the electronic device 100 may include a power source 110, a power input circuit 120, a load 130, and/or a processor 140.
  • the operation of the electronic device 100 may be understood as the operation of the processor 140.
  • the processor 140 may control other components included in the electronic device 100.
  • the processor 140 may control the power input circuit 120 (or a component included in the power input circuit 120).
  • the processor 140 may control the power input circuit 120 to provide power provided from the power source 110 to the load 130 through the power input circuit 120.
  • the processor 140 may convert power provided from the power source 110 through the power input circuit 120 and provide the converted power to the load 130.
  • the power source 110 may provide input power to the power input circuit 120.
  • the power input circuit 120 may receive input power from the power source 110. There are no restrictions on the form and implementation method of the power source 110. “Input power” may be power input to the power input circuit 120.
  • the power input circuit 120 may convert input power provided from the power source 110.
  • the power input circuit 120 may convert the voltage (eg, input voltage) of the input power provided from the power source 110 and output power having the converted voltage (eg, output voltage). “Output power” may be power output from the power input circuit 120.
  • the power input circuit 120 may provide output power to the load 130. There are no restrictions on the form and implementation method of the load 130. The circuit diagram of the power input circuit 120 will be described with reference to FIG. 2.
  • Figure 2 is a circuit diagram of a power input circuit according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a power source 110 and a power input circuit 120 included in the electronic device 100 according to an embodiment.
  • the power input circuit 120 includes a charge pump 220 and an LC filter 230.
  • the power input circuit 120 converts power (e.g., input power) provided from the power source 110 through the charge pump 220 and the LC filter 230, and converts the converted power (e.g., output power). can be output.
  • the power input circuit 120 may convert the voltage of the input power through the charge pump 220 and the LC filter 230, and output output power having the converted voltage.
  • the charge pump 220 includes a first switch 221, a second switch 222, a third switch 223, a fourth switch 224, and a first capacitor 225.
  • the first switch 221, the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 may be implemented as transistors. There are no restrictions on the implementation method of the first switch 221, the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224.
  • the first switch 221 receives input power from the power source 110.
  • the first terminal of the first switch 221 may be connected to the input terminal 201.
  • the charge pump 220 may receive input power from the power source 110 through the first stage of the first switch 221.
  • the second switch 222 is electrically connected to the first switch 221.
  • the second terminal of the first switch 221 and the first terminal of the second switch 222 are electrically connected.
  • the second terminal of the second switch 222 is electrically connected to ground.
  • the third switch 223 receives input power from the power source 110.
  • the first terminal of the third switch 223 may be connected to the input terminal 201.
  • the charge pump 220 may receive input power from the power source 110 through the first stage of the third switch 223.
  • the fourth switch 224 is electrically connected to the third switch 223.
  • the second terminal of the third switch 223 and the first terminal of the fourth switch 224 are electrically connected.
  • the second terminal of the fourth switch 224 is electrically connected to ground.
  • the first capacitor 225 may be electrically connected between the first switch 221 and the second switch 222.
  • the first terminal 202 of the first capacitor 225 may be electrically connected to the second terminal of the first switch 221 and may be electrically connected to the first terminal of the second switch 222.
  • the first capacitor 225 may be electrically connected between the third switch 223 and the fourth switch 224.
  • the second terminal of the first capacitor 225 may be electrically connected to the second terminal of the third switch 223 and the first terminal of the fourth switch 224.
  • the second terminal of the first capacitor 225 may be connected to the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the first capacitor 225 is charged by the difference in voltage between the second terminal of the first capacitor 225 (e.g., the input terminal 203 of the LC filter 230) and the first terminal of the first capacitor 225. Or it may be discharged.
  • the charge pump 220 may output switching power to the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • “Switching power” may be power having a voltage converted by the charge pump 220 based on input power.
  • the charge pump 220 may output switching power to the input terminal 203 of the LC filter 230 based on the input power provided from the power source 110.
  • the charge pump 220 may output switching power to the LC filter 230 through the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the LC filter 230 includes an inductor 231 and a second capacitor 232.
  • the inductor 231 of the LC filter 230 is electrically connected to the second terminal of the first capacitor 225 of the charge pump 220.
  • the first end of the inductor 231 of the LC filter 230 may be electrically connected to the second end of the first capacitor 225 of the charge pump 220.
  • the second terminal of the inductor 231 of the LC filter 230 may be electrically connected to the first terminal of the second capacitor 232 of the LC filter 230.
  • the second terminal of the second capacitor 232 of the LC filter 230 may be electrically connected to ground.
  • the LC filter 230 can receive switching power through the inductor 231.
  • the LC filter 230 may receive switching power from the charge pump 220 through the inductor 231.
  • the LC filter 230 may output power through the output terminal 204 of the LC filter 230 between the inductor 231 and the second capacitor 232 based on the switching power.
  • the voltage (e.g. output voltage) of the output power output through the output terminal 204 of the LC filter 230 between the inductor 231 and the second capacitor 232 of the LC filter 230 is It can be determined based on the voltage of the switching power provided through the input terminal 203.
  • FIG. 3 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • the first mode can be described with reference to FIG. 3.
  • the “first mode” may be a mode in which the voltage of the input power input to the charge pump 220 and the voltage of the switching power output to the input terminal 203 of the LC filter 230 are substantially the same. Based on the first mode, the charge pump 220 outputs switching power having a voltage substantially the same as the voltage of the input power input to the charge pump 220 to the input terminal 203 of the LC filter 230. You can.
  • the first mode may be a combination of the first switch 221 being off, the second switch 222 being on, the third switch 223 being on, and the fourth switch 224 being off.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 so that the charge pump 220 operates in the first mode.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 in the first mode to output switching power having a voltage substantially the same as the input voltage of the input power through the charge pump 220.
  • the processor 140 turns the first switch 221 off, the second switch 222 on, the third switch 223 on, and the fourth switch so that the charge pump 220 operates in the first mode. It can be controlled by turning off (224).
  • in the first mode input power provided from the power source 110 through the first path 301 including the third switch 223 is supplied to the input terminal 203 of the LC filter 230. It can be delivered.
  • the first capacitor 225 generates a voltage of substantially the same magnitude as the voltage of the input power (e.g., input voltage) provided from the power source 110 through the second path 302, based on the first mode. It can be charged to have.
  • the LC filter 230 provides switching power with a voltage substantially equal to the voltage of the input power provided from the power source 110 (e.g., input voltage) through the third path 303. can be input.
  • the second mode can be explained with reference to FIG. 4.
  • the “second mode” may be a mode in which switching power having a voltage substantially twice the voltage of the input power input to the charge pump 220 is output to the input terminal 203 of the LC filter 230. . Based on the second mode, the charge pump 220 outputs switching power having a voltage that is substantially twice the voltage of the input power input to the charge pump 220 to the input terminal 203 of the LC filter 230. can do.
  • the second mode may be a combination of the first switch 221 being on, the second switch 222 being off, the third switch 223 being off, and the fourth switch 224 being off.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 so that the charge pump 220 operates in the second mode.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 in the second mode to output switching power having a voltage that is substantially twice the input power through the charge pump 220.
  • the processor 140 turns the first switch 221 on, the second switch 222 off, the third switch 223 off, and the fourth switch so that the charge pump 220 operates in the second mode. It can be controlled by turning off (224).
  • the input power provided from the power source 110 through the first path 401 including the first switch 221 is connected to the first terminal of the first capacitor 225. 202).
  • the input terminal 203 of the LC filter 230 receives substantially the voltage of the input power provided from the power source 110.
  • FIG. 5 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • the third mode can be explained with reference to FIG. 5.
  • the “third mode” may be a mode in which the charge pump 220 does not output switching power to the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 may not output switching power based on the third mode.
  • the third mode may be a combination of the first switch 221 being off, the second switch 222 being off, the third switch 223 being off, and the fourth switch 224 being on.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 so that the charge pump 220 operates in the third mode.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 in the third mode so as not to output switching power through the charge pump 220.
  • the processor 140 turns the first switch 221 off, the second switch 222 off, the third switch 223 off, and the fourth switch so that the charge pump 220 operates in the third mode. It can be controlled by turning on (224).
  • the LC filter 230 may not be provided with switching power. Referring to FIG. 5, the fact that the LC filter 230 is not provided with switching power may be expressed as the LC filter 230 being connected to the ground through the third path 503.
  • the charge pump 220 performs a switching operation between the first mode, the second mode, and/or the third mode, thereby controlling the input terminal 203 of the LC filter 230. Switching power can be output to the LC filter 230.
  • the processor 140 operates the charge pump 220 in a first mode, a second mode, and/or a third mode in order to output switching power to the LC filter 230 through the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 e.g., switches 221, 222, 223, and 224 included in the charge pump 220
  • FIG. 6 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram explaining the operation of a power input circuit and an electronic device according to an embodiment.
  • the processor 140 may control the charge pump 220 based on the required voltage (eg, required voltage of output power) at the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the processor 140 uses the first switch 221, the second switch 222, and the third switch based on the required voltage (e.g., the required voltage of output power) at the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the duty cycle of (223) and/or the fourth switch (224) can be controlled. For example, if a voltage of 4V is required for the operation of the load (e.g., the load 130 in FIG. 1), the required voltage at the output terminal may be 4V, and the processor 140 may supply the voltage through the power input circuit 120.
  • the charge pump 220 (e.g., switches 221, 222, 223, 224) of the charge pump 220 can be controlled so that a voltage of 4V is output through the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • a certain level of required voltage is required until t 1 . From t 2, the required voltage becomes smaller than before t 1 . A constant level of input voltage is input until t 3 , but the size of the input voltage decreases from t 4 . From t 6 , the required voltage becomes larger than before t 5 , and from t 6 , the required voltage exceeds the input voltage.
  • a method by which the processor 140 controls the charge pump 220 to provide output power having an output voltage corresponding to the required voltage will be described with reference to FIG. 7.
  • 710 indicates the magnitude of the input voltage.
  • 720 indicates the size of the output voltage (or required voltage).
  • 730 represents twice the size of the input voltage.
  • the bar graph represents the voltage of the switching power.
  • V BAT V 3
  • the input voltage up to t 5 may be greater than the required voltage.
  • the input voltage e.g. V BAT
  • the required voltage e.g. V out
  • V 2 the operation of the charge pump 220 is as follows.
  • the processor 140 may cause the charge pump 220 to switch between a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a third mode (e.g., the third mode in FIG. 5).
  • the charge pump 220 can be controlled to operate.
  • the input power provided from power source 110 The output voltage of the output power output through the output terminal 204 of the LC filter 230 may be determined in the following range of the input voltage.
  • the processor 140 controls the first switch 221 to be off until t 1 , and the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 can be switched on/off. there is.
  • the processor 140 controls the duty cycle of the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 until t 1 , thereby outputting the output through the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 is operated in the first mode so that the output voltage (e.g., V out ) of the output power is within the range below the input voltage (e.g., V BAT ) of the input power provided from the power source 110.
  • the charge pump 220 may be controlled to perform a switching operation between (e.g., the first mode in FIG. 3) and the third mode (e.g., the third mode in FIG. 5).
  • the processor 140 operates the charge pump 220 in a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a third mode (e.g., the third mode in FIG. 5).
  • the charge pump 220 can be controlled to perform a switching operation between the two.
  • the processor 140 controls the first switch 221 to be off, and the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 to be on/off. Switching is possible.
  • the processor 140 controls the duty cycle of the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 from t 2 to t 3 , thereby controlling the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 is configured so that the output voltage (e.g., V out ) of the output power output through is within the range below the input voltage (e.g., V BAT ) of the input power provided from the power source 110.
  • the charge pump 220 may be controlled to perform a switching operation between a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a third mode (e.g., the third mode in FIG. 5).
  • the processor 140 may adjust the duty cycle for maintaining the first mode to be shorter based on the fact that the required voltage is smaller than the existing output voltage.
  • the processor 140 based on the fact that the required voltage from t 2 to t 3 (e.g., V 4 ) is lower than the output voltage up to t 1 (e.g., V 2 ), t
  • the second duty cycle (eg, D 2 ) maintaining the first mode from 2 to t 3 may be adjusted to be shorter than the first duty cycle (eg, D 1 ) maintaining the first mode until t 1 .
  • the processor 140 may adjust the duty cycle for maintaining the first mode to be longer based on the fact that the required voltage is greater than the existing output voltage.
  • the processor 140 maintains the first mode from t 2 to t 3 .
  • the charge pump 220 can be controlled so that the duty cycle is shorter than the first duty cycle that maintains the first mode until t 1.
  • the processor 140 operates the charge pump 220 in a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a third mode (e.g., the third mode in FIG. 5).
  • the charge pump 220 can be controlled to perform a switching operation between the two.
  • the processor 140 controls the first switch 221 to be off, and the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 to be on/off. Switching is possible.
  • the processor 140 controls the duty cycle of the second switch 222, the third switch 223, and the fourth switch 224 from t 4 to t 5 , thereby controlling the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 is configured so that the output voltage (e.g., V out ) of the output power output through is within the range below the input voltage (e.g., V BAT ) of the input power provided from the power source 110.
  • the charge pump 220 may be controlled to perform a switching operation between a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a third mode (e.g., the third mode in FIG. 5). For example, while the required voltage is the same, the processor 140 may adjust the duty cycle for maintaining the first mode to be longer based on the fact that the input voltage is lower than the existing input voltage.
  • the processor 140 operates the first voltage from t 2 to t 3 .
  • the charge pump 220 can be controlled such that the third duty cycle (e.g., D 3 ) maintaining the first mode from t 4 to t 5 is longer than the second duty cycle (e.g., D 2 ) maintaining the mode. there is.
  • the processor 140 may adjust the duty cycle for maintaining the first mode to be shorter based on the input voltage becoming higher than the existing input voltage.
  • the processor 140 performs the first voltage from t 2 to t 3 .
  • the charge pump 220 may be controlled so that the third duty cycle for maintaining the first mode from t 4 to t 5 is shorter than the second duty cycle for maintaining the mode.
  • the input voltage may be less than the required voltage.
  • the input voltage e.g. V BAT
  • the required voltage e.g. V out
  • V 4 is maintained at V 4 until t 5 , increases to V 2 at t 6 , and can be maintained at V 2 thereafter.
  • V 3 may be smaller than V 2 .
  • the operation of the charge pump 220 is as follows.
  • the processor 140 switches the charge pump 220 between a first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and a second mode (e.g., the second mode in FIG. 4).
  • the charge pump 220 can be controlled to operate.
  • the input power provided from power source 110 The output voltage of the output power output through the output terminal 204 of the LC filter 230 may be determined in the following range of the input voltage.
  • the processor 140 controls the fourth switch 224 to be off, and the first switch 221, the second switch 222, and the third switch 223 can be switched on/off. there is. From t 6 , the processor 140 controls the duty cycle of the first switch 221, the second switch 222, and the third switch 223, thereby outputting the output through the output terminal 204 of the LC filter 230.
  • the output voltage (e.g., V out ) of the output power is less than or equal to a voltage that is substantially twice the magnitude of the input voltage (e.g., V BAT ) of the input power provided from the power source 110, and the input voltage (e.g., V BAT ), so that the charge pump 220 performs a switching operation between the first mode (e.g., the first mode in FIG. 3) and the second mode (e.g., the second mode in FIG. 4). (220) can be controlled.
  • the processor 140 can control the duty cycle (e.g., D 4 ) of the first switch 221, the second switch 222, and the third switch 223. there is.
  • the power input circuit 120 may include a charge pump 220 and an LC filter 230.
  • the charge pump 220 includes a first switch 221 set to receive input power from the power source 110 - the input power is input through a first stage of the first switch 221. can do.
  • the charge pump 220 includes a second switch 222 electrically connected to the first switch 221 - the second end of the first switch 221 and the first end of the second switch 222. It may be electrically connected, and the second terminal of the second switch 222 may be electrically connected to ground.
  • the charge pump 220 has a third switch 223 set to receive the input power from the power source 110 - the input power is input through the first stage of the third switch 223 - may include.
  • the charge pump 220 includes a fourth switch 224 electrically connected to the third switch 223 - the second end of the third switch 223 and the first end of the fourth switch 224. It may be electrically connected, and the second terminal of the fourth switch 224 may be electrically connected to ground.
  • the first terminal of the first capacitor 225 is electrically connected to the second terminal of the first switch 221
  • the second terminal of the first capacitor 225 is electrically connected to the second terminal of the first switch 221.
  • It may include the first capacitor 225, which is electrically connected to the second terminal of the third switch 223.
  • the LC filter 230 may include a first inductor 231 and a second capacitor 232. The first inductor 231 of the LC filter 230 may be electrically connected to the second terminal of the first capacitor 225.
  • all components of the power input circuit 120 that are electrically connected to other components may be directly electrically connected.
  • the second terminal of the first capacitor 225 may be connected to the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 may be set to output switching power to the input terminal 203 of the LC filter 230 based on the input power.
  • the LC filter 230 receives the switching power through the first inductor 231, and operates an LC filter between the first inductor 231 and the second capacitor 232 based on the switching power ( It can be set to output power through the output terminal 204 of 230).
  • the charge pump 220 may be set to output the switching power having a voltage substantially the same as the input voltage of the input power, based on the first mode.
  • the first mode may be a combination of the first switch 221 being turned off, the second switch 222 being turned on, the third switch 223 being turned on, and the fourth switch 224 being turned off.
  • the first capacitor 225 may be set to be charged to have a voltage substantially the same as the input voltage of the input power, based on the first mode.
  • the charge pump 220 may be set to output the switching power having a voltage that is substantially twice the input voltage of the input power based on the second mode.
  • the second mode may be a combination of the first switch 221 on, the second switch 222 off, the third switch 223 off, and the fourth switch 224 off. .
  • the charge pump 220 may be set not to output the switching power based on the third mode.
  • the third mode may be a combination of the first switch 221 being off, the second switch 222 being off, the third switch 223 being off, and the fourth switch 224 being on. .
  • the output power The output voltage can be determined.
  • the duty cycle in order to lower the output voltage of the output power, the duty cycle may be adjusted to be short. To increase the output voltage of the output power, the duty cycle may be adjusted to become longer.
  • the charge pump 220 switches between the first mode and the second mode, in a range below a voltage that is substantially twice the input voltage of the input power and above the input voltage.
  • the output voltage of the output power may be determined.
  • the output voltage of the output power may be determined in a range below the input voltage of the input power.
  • the power input circuit 120 has the advantage of reducing the chip size because it can be configured using a smaller number of switches compared to the prior art. Additionally, the power input circuit 120 according to the present disclosure has improved efficiency. According to one embodiment, the number of switches included in the power input circuit 120 is limited to four. According to an embodiment, the switch is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the electronic device may include a charge pump 220, an LC filter 230, and a processor 140.
  • the charge pump 220 includes a first switch 221 set to receive input power from the power source 110 - the input power is input through a first stage of the first switch 221. can do.
  • the charge pump 220 includes a second switch 222 electrically connected to the first switch 221 - the second end of the first switch 221 and the first end of the second switch 222. It may be electrically connected, and the second terminal of the second switch 222 may be electrically connected to ground.
  • the charge pump 220 has a third switch 223 set to receive the input power from the power source 110 - the input power is input through the first stage of the third switch 223 - may include.
  • the charge pump 220 includes a fourth switch 224 electrically connected to the third switch 223 - the second end of the third switch 223 and the first end of the fourth switch 224. It may be electrically connected, and the second terminal of the fourth switch 224 may be electrically connected to ground.
  • the first terminal of the first capacitor 225 is electrically connected to the second terminal of the first switch 221
  • the second terminal of the first capacitor 225 is electrically connected to the second terminal of the first switch 221.
  • It may include the first capacitor 225, which is electrically connected to the second terminal of the third switch 223.
  • the LC filter 230 may include a first inductor 231 and a second capacitor 232. The first inductor 231 of the LC filter 230 may be electrically connected to the second terminal of the first capacitor 225.
  • the second terminal of the first capacitor 225 may be connected to the input terminal 203 of the LC filter 230.
  • the charge pump 220 may be set to output switching power to the input terminal 203 of the LC filter 230 based on the input power.
  • the LC filter 230 receives the switching power through the first inductor 231, and operates an LC filter between the first inductor 231 and the second capacitor 232 based on the switching power ( It can be set to output power through the output terminal 204 of 230).
  • the processor 140 uses the charge pump 220 to output the switching power having a voltage substantially the same as the input voltage of the input power through the charge pump 220. It can be set to control in the first mode.
  • the first mode may be a combination of the first switch 221 being turned off, the second switch 222 being turned on, the third switch 223 being turned on, and the fourth switch 224 being turned off. .
  • the first capacitor 225 may be set to be charged to have a voltage substantially the same as the input voltage of the input power, based on the first mode.
  • the processor 140 uses the charge pump 220 to output the switching power having a voltage that is substantially twice the input voltage of the input power through the charge pump 220. Can be set to control in the second mode.
  • the second mode may be a combination of the first switch 221 on, the second switch 222 off, the third switch 223 off, and the fourth switch 224 off. .
  • the processor 140 may be set to control the charge pump 220 in a third mode so as not to output the switching power through the charge pump 220.
  • the third mode may be a combination of the first switch 221 being off, the second switch 222 being off, the third switch 223 being off, and the fourth switch 224 being on. .
  • the processor 140 may be configured to control the charge pump 220 in a first mode, a second mode, and/or a third mode.
  • the processor 140 may check the required voltage of the output power.
  • the processor 140 adjusts the duty cycle of the first switch 221, the second switch 222, the third switch 223, and/or the fourth switch 224 based on the required voltage. It can be set to control the cycle.
  • the processor 140 may be set to adjust the duty cycle to be shortened based on the required voltage of the output power being lower than the existing output voltage of the output power.
  • the processor 140 may be set to adjust the duty cycle to become longer based on the required voltage of the output power being higher than the existing output voltage of the output power.
  • the processor 140 may configure the charge so that the output voltage of the output power is included in a range below a voltage that is substantially twice the input voltage of the input power and above the input voltage.
  • Pump 220 may be configured to control switching between a first mode and a second mode.
  • the processor 140 operates the charge pump 220 between the first mode and the third mode so that the output voltage of the output power is within the range below the input voltage of the input power. It can be set to control switching.
  • 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 those components 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.” Where mentioned, it means that any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in the 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. can be used
  • a module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Embodiments of this document may be implemented as software (e.g., a program) including one or more instructions stored in a storage medium (e.g., internal memory or external memory) that can be read by a machine.
  • a processor of a device e.g., a device
  • the one or more instructions that enable operation to perform a function may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter. It may be provided in the form of a transitory storage medium.
  • 'non-transitory' simply means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves). does not distinguish between cases where data is semi-permanently stored in a storage medium and cases where data is stored temporarily.
  • the method according to the embodiments disclosed in this document may be provided and included in a computer program product.
  • 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 Store TM ) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • 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 multiple entities, and some of the multiple entities may be separately arranged in other components.
  • 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 identically or similarly to 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, omitted, or , or one or more other operations may be added.

Landscapes

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Abstract

실시예에 따라서, 전원 입력 회로는, 차지 펌프 및 LC 필터를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 전원 소스로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 1 스위치에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 전원 소스로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 3 스위치에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 제 1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터는 제 1 인덕터 및 제 2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터의 상기 제 1 인덕터는 상기 제 1 커패시터에 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

전원 입력 회로, 전원 입력 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법
본 개시의 실시 예들은, 전원 입력 회로, 전원 입력 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
RF(radio frequency) power amplifier는 높은 동작 주파수를 보장하기 위해 linear 방식의 증폭기를 사용하며 RF 출력은 시간에 따라 동적으로 변할 수 있다. Power amplifier의 공급 전원은 최대 출력을 보장할 수 있게 충분히 높게 공급되어야 하는데 power amplifier의 출력이 공급 전원에 비해 낮은 경우는 상대적으로 효율이 나빠지게 된다. 이러한 문제를 개선하기 위해 최근 RF power amplifier의 출력 전력에 따라 공급 전원이 동적으로 변하는 average power tracking 방식이 적용되고 있다.
Average power tracking에 사용되는 전원 공급 회로(예: 전원 입력 회로)는 3.3~4.4V 사이에서 전압을 갖는 배터리로부터 입력 전압을 공급받아 1~5V 의 출력 전압을 생성할 수 있어야 하기 때문에 입력 전압 보다 낮은 출력 전압만 허용하는 일반적인 buck 컨버터는 사용할 수 없고 입력 전압보다 낮거나 높은 출력 전압을 공급할 수 있는 컨버터를 사용해야 한다.
실시예에 따라서, 전원 입력 회로는, 차지 펌프, 및 LC 필터를 포함한다. 상기 차지 펌프는, 전원 소스로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치-상기 제 1 스위치의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함한다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 1 스위치에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치-상기 제 1 스위치의 제 2 단과 상기 제 2 스위치의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위치의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함한다. 상기 차지 펌프는, 상기 전원 소스로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치-상기 제 3 스위치의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함한다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 3 스위치에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치-상기 제 3 스위치의 제 2 단과 상기 제 4 스위치의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 4 스위치의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨- 를 포함한다. 상기 차지 펌프는, 제 1 커패시터의 제 1 단이 상기 제 1 스위치의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 커패시터의 제 2 단이 상기 제 3 스위치의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커패시터를 포함한다. 상기 LC 필터는 제 1 인덕터 및 제 2 커패시터를 포함한다. 상기 LC 필터의 상기 제 1 인덕터는 상기 제 1 커패시터의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결된다.
실시예에 따라서, 전자 장치는, 차지 펌프, LC 필터, 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 전원 소스로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치-상기 제 1 스위치의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 1 스위치에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치-상기 제 1 스위치의 제 2 단과 상기 제 2 스위치의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위치의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 전원 소스로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치-상기 제 3 스위치의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 상기 제 3 스위치에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치-상기 제 3 스위치의 제 2 단과 상기 제 4 스위치의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 4 스위치의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨- 를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프는, 제 1 커패시터의 제 1 단이 상기 제 1 스위치의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 커패시터의 제 2 단이 상기 제 3 스위치의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터는 제 1 인덕터 및 제 2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터의 상기 제 1 인덕터는 상기 제 1 커패시터의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는 전원 입력 회로, 전원 소스 및 프로세서를 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 전원 입력 회로의 회로도이다.
도 3은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 1은 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
실시예에 따라, 도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는, 전원 소스(110), 전원 입력 회로(120), 부하(130), 및/또는 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 전자 장치(100)의 동작은 프로세서(140)의 동작으로 이해될 수 있다. 프로세서(140)는 전자 장치(100)에 포함되는 다른 구성을 제어할 수 있다. 프로세서(140)는 전원 입력 회로(120)(또는 전원 입력 회로(120)에 포함되는 구성)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는, 전원 입력 회로(120)를 제어함으로써, 전원 소스(110)로부터 제공되는 전력을 전원 입력 회로(120)를 통해 부하(130)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는, 전원 소스(110)로부터 제공되는 전력을 전원 입력 회로(120)를 통해 컨버팅 하고, 컨버팅 된 전력을 부하(130)로 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 전원 소스(110)는 전원 입력 회로(120)로 입력 전력을 제공할 수 있다. 전원 입력 회로(120)는 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 제공받을 수 있다. 전원 소스(110)의 형태 및 구현 방식에는 제한이 없다. "입력 전력"은 전원 입력 회로(120)로 입력되는 전력일 수 있다.
실시예에 따라, 전원 입력 회로(120)는 전원 소스(110)로부터 제공되는 입력 전력을 컨버팅 할 수 있다. 전원 입력 회로(120)는 전원 소스(110)로부터 제공되는 입력 전력의 전압(예: 입력 전압)을 변환하고, 변환된 전압(예: 출력 전압)을 가지는 출력 전력을 출력할 수 있다. "출력 전력"은 전원 입력 회로(120)에서 출력되는 전력일 수 있다. 전원 입력 회로(120)는 부하(130)로 출력 전력을 제공할 수 있다. 부하(130)의 형태 및 구현 방식에는 제한이 없다. 전원 입력 회로(120)의 회로도는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 실시예에 따른 전원 입력 회로의 회로도이다.
도 2는 실시예에 따른 전자 장치(100)에 포함되는 전원 소스(110) 및 전원 입력 회로(120)의 회로도이다.
실시예에 따라, 도 2를 참조하면, 전원 입력 회로(120)는, 차지 펌프(220) 및 LC 필터(230)를 포함한다. 전원 입력 회로(120)는, 차지 펌프(220) 및 LC 필터(230)를 통해, 전원 소스(110)로부터 제공되는 전력(예: 입력 전력)을 컨버팅 하고, 컨버팅 된 전력(예: 출력 전력)을 출력 할 수 있다. 전원 입력 회로(120)는, 차지 펌프(220) 및 LC 필터(230)를 통해, 입력 전력의 전압을 변환하고, 변환된 전압을 가지는 출력 전력을 출력 할 수 있다.
실시예에 따라, 차지 펌프(220)는, 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223), 제 4 스위치(224), 및 제 1 커패시터(225)를 포함한다. 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223), 및 제 4 스위치(224)는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223), 및 제 4 스위치(224)의 구현 방식에는 제한이 없다. 제 1 스위치(221)는 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받는다. 제 1 스위치(221)의 제 1 단은 입력단(201)에 연결될 수 있다. 차지 펌프(220)는, 제 1 스위치(221)의 제 1 단을 통해 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받을 수 있다. 제 2 스위치(222)는 제 1 스위치(221)에 전기적으로 연결된다. 제 1 스위치(221)의 제 2 단과 제 2 스위치(222)의 제 1 단은 전기적으로 연결된다. 제 2 스위치(222)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결된다. 제 3 스위치(223)는 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받는다. 제 3 스위치(223)의 제 1 단은 입력단(201)에 연결될 수 있다. 차지 펌프(220)는, 제 3 스위치(223)의 제 1 단을 통해 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받을 수 있다. 제 4 스위치(224)는 제 3 스위치(223)에 전기적으로 연결된다. 제 3 스위치(223)의 제 2 단과 제 4 스위치(224)의 제 1 단은 전기적으로 연결된다. 제 4 스위치(224)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결된다. 제 1 커패시터(225)는 제 1 스위치(221)와 제 2 스위치(222)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(225)의 제 1 단(202)은, 제 1 스위치(221)의 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 제 2 스위치(222)의 제 1 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(225)는 제 3 스위치(223)와 제 4 스위치(224)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(225)의 제 2 단은, 제 3 스위치(223)의 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 제 4 스위치(224)의 제 1 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(225)의 제 2 단은 LC 필터(230)의 입력단(203)에 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(225)는 제 1 커패시터(225)의 제 2 단(예: LC 필터(230)의 입력단(203)) 및 제 1 커패시터(225)의 제 1 단 사이의 전압의 차이에 의해 충전 또는 방전될 수 있다.
차지 펌프(220)는 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력할 수 있다. "스위칭 전력"은 입력 전력에 기반하여 차지 펌프(220)에 의해 변환된 전압을 가지는 전력일 수 있다. 차지 펌프(220)는 전원 소스(110)로부터 제공되는 입력 전력에 기반하여 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력할 수 있다. 차지 펌프(220)는 LC 필터(230)의 입력단(203)을 통해 LC 필터(230)로 스위칭 전력을 출력할 수 있다.
실시예에 따라, LC 필터(230)는 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232)를 포함한다. LC 필터(230)의 인덕터(231)는 차지 펌프(220)의 제 1 커패시터(225)의 제 2 단에 전기적으로 연결된다. LC 필터(230)의 인덕터(231)의 제 1 단은 차지 펌프(220)의 제 1 커패시터(225)의 제 2 단에 전기적으로 연결될 수 있다. LC 필터(230)의 인덕터(231)의 제 2 단은 LC 필터(230)의 제 2 커패시터(232)의 제 1 단에 전기적으로 연결될 수 있다. LC 필터(230)의 제 2 커패시터(232)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결될 수 있다. LC 필터(230)는 인덕터(231)를 통해 스위칭 전력을 입력 받을 수 있다. LC 필터(230)는 인덕터(231)를 통해 차지 펌프(220)로부터 스위칭 전력을 제공 받을 수 있다. LC 필터(230)는 스위칭 전력에 기반하여 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232) 사이의 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력 전력을 출력할 수 있다. LC 필터(230)의 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232) 사이의 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 전압(예: 출력 전압)은, LC 필터(230)의 입력단(203)을 통해 제공되는 스위칭 전력의 전압에 기반하여 결정될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하여 제 1 모드에 대해 설명할 수 있다. "제 1 모드"는 차지 펌프(220)에 입력되는 입력 전력의 전압과 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 출력되는 스위칭 전력의 전압이 실질적으로 동일한 모드일 수 있다. 차지 펌프(220)는 제 1 모드에 기반하여, 차지 펌프(220)에 입력되는 입력 전력의 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 출력할 수 있다. 제 1 모드는 제 1 스위치(221)의 오프, 제 2 스위치(222)의 온, 제 3 스위치(223)의 온, 및 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드로 동작하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)를 통해 입력 전력의 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 출력하기 위하여, 차지 펌프(220)를 제 1 모드로 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드로 동작하도록, 제 1 스위치(221)의 오프, 제 2 스위치(222)의 온, 제 3 스위치(223)의 온, 및 제 4 스위치(224)의 오프로 제어할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제 1 모드에서, 제 3 스위치(223)를 포함하는 제 1 경로(301)를 통해 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력이 LC 필터(230)의 입력단(203)에 전달될 수 있다. 제 1 커패시터(225)는, 제 1 모드에 기반하여, 제 2 경로(302)를 통해, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 전압(예: 입력 전압)과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지도록 충전될 수 있다. 제 1 모드에서, LC 필터(230)는, 제 3 경로(303)를 통해, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 전압(예: 입력 전압)과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 입력 받을 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4를 참고하여 제 2 모드에 대해 설명할 수 있다. "제 2 모드"는, 차지 펌프(220)에 입력되는 입력 전력의 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력이, LC 필터(230)의 입력단(203)으로 출력되는 모드일 수 있다. 차지 펌프(220)는 제 2 모드에 기반하여, 차지 펌프(220)에 입력되는 입력 전력의 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 출력할 수 있다. 제 2 모드는 제 1 스위치(221)의 온, 제 2 스위치(222)의 오프, 제 3 스위치(223)의 오프, 및 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 2 모드로 동작하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)를 통해 입력 전력의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 출력하기 위하여, 차지 펌프(220)를 제 2 모드로 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 2 모드로 동작하도록, 제 1 스위치(221)의 온, 제 2 스위치(222)의 오프, 제 3 스위치(223)의 오프, 및 제 4 스위치(224)의 오프로 제어할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제 2 모드에서, 제 1 스위치(221)를 포함하는 제 1 경로(401)를 통해 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력이 제 1 커패시터(225)의 제 1 단(202)에 전달될 수 있다. 제 2 모드에서, 제 1 커패시터(225)를 포함하는 제 2 경로(402)에 기반하여, LC 필터(230)의 입력단(203)에는 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력이 제공될 수 있다. 제 2 모드에서, LC 필터(230)는, 제 3 경로(403)를 통해, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 전압(예: 입력 전압)의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 스위칭 전력을 입력 받을 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하여 제 3 모드에 대해 설명할 수 있다. "제 3 모드"는, 차지 펌프(220)가 LC 필터(230)의 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력하지 않는 모드일 수 있다. 차지 펌프(220)는 제 3 모드에 기반하여, 스위칭 전력을 출력하지 않을 수 있다. 제 3 모드는 제 1 스위치(221)의 오프, 제 2 스위치(222)의 오프, 제 3 스위치(223)의 오프, 및 제 4 스위치(224)의 온의 조합일 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 3 모드로 동작하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)를 통해 스위칭 전력을 출력하지 않기 위하여, 차지 펌프(220)를 제 3 모드로 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 3 모드로 동작하도록, 제 1 스위치(221)의 오프, 제 2 스위치(222)의 오프, 제 3 스위치(223)의 오프, 및 제 4 스위치(224)의 온으로 제어할 수 있다. 제 3 모드에서, LC 필터(230)는, 스위칭 전력을 제공받지 않을 수 있다. LC 필터(230)가 스위칭 전력을 제공받지 않는 것을, 도 5를 참조하여, LC 필터(230)가 제 3 경로(503)를 통해, 그라운드에 연결된다고 표현할 수도 있다.
도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 차지 펌프(220)는, 제 1 모드, 제 2 모드, 및/또는 제 3 모드 사이에서 스위칭 동작함으로써, LC 필터(230)의 입력단(203)을 통해 LC 필터(230)로 스위칭 전력을 출력할 수 있다. 프로세서(140)는, LC 필터(230)의 입력단(203)을 통해 LC 필터(230)로 스위칭 전력을 출력하기 위하여, 차지 펌프(220)가 제 1 모드, 제 2 모드, 및/또는 제 3 모드 사이에서 스위칭 동작하도록 차지 펌프(220)(예: 차지 펌프(220)에 포함되는 스위치들(221, 222, 223, 224))를 제어할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다. 도 7은 실시예에 따른 전원 입력 회로 및 전자 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 차지 펌프(220)에 포함되는 스위치들(221, 222, 223, 224)의 듀티 사이클의 제어를 이해할 수 있다.
도 6은, 시간에 따른, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압(610)(예: VBAT)과, 전원 입력 회로(120)의 출력단에서 출력되는 출력 전력의 출력 전압(620)(예: Vout)을 나타내는 그래프이다. 출력 전압(620)은, LC 필터(230)의 출력단(204)에서의 필요 전압일 수 있다. "필요 전압"은, 부하(예: 도 1의 부하(130))의 동작에 필요한 크기의 전압일 수 있다. 프로세서(140)는, LC 필터(230)의 출력단(204)에서의 필요 전압(예: 출력 전력의 필요 전압)을 확인할 수 있다. 프로세서(140)는, LC 필터(230)의 출력단(204)에서의 필요 전압(예: 출력 전력의 필요 전압)에 기반하여, 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, LC 필터(230)의 출력단(204)에서의 필요 전압(예: 출력 전력의 필요 전압)에 기반하여, 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및/또는 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 예를 들어, 부하(예: 도 1의 부하(130))의 동작에 4V의 전압이 필요한 경우, 출력단에서의 필요 전압은 4V일 수 있고, 프로세서(140)는 전원 입력 회로(120)를 통해 4V의 전압이 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되도록 차지 펌프(220)(예: 차지 펌프(220)의 스위치들(221, 222, 223, 224))를 제어할 수 있다. 도 6을 참조하면, t1까지는 일정한 크기의 필요 전압이 필요한 상태이다. t2부터는 t1 이전 보다 필요 전압의 크기가 작아진 상태이다. t3까지는 일정한 크기의 입력 전압이 입력 되다가, t4부터 입력 전압의 크기가 작아진 상태이다. t6부터는 t5 이전 보다 필요 전압의 크기가 커진 상태이고, t6부터는 필요 전압의 크기가 입력 전압의 크기를 넘어선 상태이다. 도 6의 상태에서, 필요 전압에 대응하는 출력 전압을 가지는 출력 전력을 제공하기 위하여, 프로세서(140)가 차지 펌프(220)를 제어하는 방법에 대해 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
입력 전압(예: VBAT)이 필요 전압(예: Vout) 보다 큰 경우와, 입력 전압(예: VBAT)이 필요 전압(예: Vout) 보다 작은 경우에 대해 설명하도록 한다.
도 7에서, 710은 입력 전압의 크기를 나타낸다. 720은 출력 전압(또는 필요 전압)의 크기를 나타낸다. 730은 입력 전압의 두 배의 크기를 나타낸다. 도 7에서 막대 그래프는 스위칭 전력의 전압을 나타낸다. 예를 들어, 도 7에서, t1까지는, LC 필터(230)의 입력단(203)으로 입력되는 스위칭 전력의 전압이, 입력 전압(예: VBAT = V1)과 그라운드 전압(예: 0V) 사이에서 스위칭 하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 t6 이후에는, LC 필터(230)의 입력단(203)으로 입력되는 스위칭 전력의 전압이, 입력 전압(예: VBAT = V3)의 두 배의 크기의 전압과 입력 전압(예: VBAT = V3) 사이에서 스위칭 하는 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, t5까지 입력 전압은 필요 전압 보다 클 수 있다. 입력 전압(예: VBAT)은, t3까지는 V1을 유지하고, t4에서 V3로 작아지고, t5까지 V3를 유지할 수 있다. 필요 전압(예: Vout)은, t1까지는 V2를 유지하고, t2에서 V4로 작아지고, t5까지 V4를 유지할 수 있다. 이 경우, 차지 펌프(220)의 동작은 다음과 같다.
예를 들어, t1까지, 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 함에 따라, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에서 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압이 결정될 수 있다. 프로세서(140)는, t1까지, 제 1 스위치(221)는 오프로 제어하고, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)는 온/오프를 스위칭 할 수 있다. 프로세서(140)는, t1까지, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어함으로써, LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압(예: Vout)이, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압(예: VBAT)의 이하의 범위에 포함되도록, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다.
예를 들어, t2에서 t3까지, 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, t2에서 t3까지, 제 1 스위치(221)는 오프로 제어하고, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)는 온/오프를 스위칭 할 수 있다. 프로세서(140)는, t2에서 t3까지, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어함으로써, LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압(예: Vout)이, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압(예: VBAT)의 이하의 범위에 포함되도록, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 동일한 상태에서, 필요 전압이 기존의 출력 전압 보다 작은 것에 기반하여, 프로세서(140)는 제 1 모드를 유지하는 듀티 사이클이 짧아지도록 조정할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서, 프로세서(140)는, t1까지의 출력 전압(예: V2) 보다, t2에서 t3까지의 필요 전압(예: V4)이 낮은 것에 기반하여, t2에서 t3까지 제 1 모드를 유지하는 제 2 듀티 사이클(예: D2)이, t1까지 제 1 모드를 유지하는 제 1 듀티 사이클(예: D1) 보다 짧아지도록 조정할 수 있다. 도 7과는 달리, 입력 전압은 동일한 상태에서, 필요 전압이 기존의 출력 전압 보다 큰 것에 기반하여, 프로세서(140)는 제 1 모드를 유지하는 듀티 사이클이 길어지도록 조정할 수 있다. 예를 들어, t1까지의 필요 전압은 V2이고, t2에서 t3까지의 필요 전압이 V2 보다 큰 경우, 프로세서(140)는, t2에서 t3까지 제 1 모드를 유지하는 제 2 듀티 사이클이 t1까지 제 1 모드를 유지하는 제 1 듀티 사이클 보다 짧도록, 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다
예를 들어, t4에서 t5까지, 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는, t4에서 t5까지, 제 1 스위치(221)는 오프로 제어하고, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)는 온/오프를 스위칭 할 수 있다. 프로세서(140)는, t4에서 t5까지, 제 2 스위치(222), 제 3 스위치(223) 및 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어함으로써, LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압(예: Vout)이, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압(예: VBAT)의 이하의 범위에 포함되도록, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 3 모드(예: 도 5의 제 3 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 필요 전압은 동일한 상태에서, 입력 전압이 기존의 입력 전압 보다 낮아지는 것에 기반하여, 프로세서(140)는 제 1 모드를 유지하는 듀티 사이클이 길어지도록 조정할 수 있다. 예를 들어, t2에서 t5까지 필요 전압이 일정하게 유지되는 동안, t4부터 입력 전압이 t3 이전의 입력 전압 보다 낮아짐에 따라, 프로세서(140)는, t2에서 t3까지 제 1 모드를 유지하는 제 2 듀티 사이클(예: D2) 보다 t4에서 t5까지 제 1 모드를 유지하는 제 3 듀티 사이클(예: D3)이 길어지도록, 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 도 7과는 달리, 필요 전압은 동일한 상태에서, 입력 전압이 기존의 입력 전압 보다 높아지는 것에 기반하여, 프로세서(140)는 제 1 모드를 유지하는 듀티 사이클이 짧아지도록 조정할 수 있다. 예를 들어, t2에서 t5까지 필요 전압이 일정하게 유지되는 동안, t4부터 입력 전압이 t3 이전의 입력 전압 보다 높아짐에 따라, 프로세서(140)는, t2에서 t3까지 제 1 모드를 유지하는 제 2 듀티 사이클 보다 t4에서 t5까지 제 1 모드를 유지하는 제 3 듀티 사이클이 짧아지도록, 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, t6부터 입력 전압은 필요 전압 보다 작을 수 있다. 입력 전압(예: VBAT)은, t4부터 V3을 유지할 수 있다. 필요 전압(예: Vout)은, t5까지는 V4를 유지하고, t6에서 V2로 커지고, 이후 V2를 유지할 수 있다. V3는 V2 보다 작을 수 있다. 이 경우, 차지 펌프(220)의 동작은 다음과 같다.
예를 들어, t6부터, 프로세서(140)는, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 2 모드(예: 도 4의 제 2 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 2 모드(예: 도 4의 제 2 모드) 사이에서 스위칭 함에 따라, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에서 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압이 결정될 수 있다. 프로세서(140)는, t6부터, 제 4 스위치(224)는 오프로 제어하고, 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222) 및 제 3 스위치(223)는 온/오프를 스위칭 할 수 있다. 프로세서(140)는, t6부터, 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222) 및 제 3 스위치(223)의 듀티 사이클을 제어함으로써, LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력되는 출력 전력의 출력 전압(예: Vout)이, 전원 소스(110)에서 제공되는 입력 전력의 입력 전압(예: VBAT)의 실질적으로 2배인 크기의 전압의 이하, 및 입력 전압(예: VBAT)의 이상의 범위에 포함되도록, 차지 펌프(220)가 제 1 모드(예: 도 3의 제 1 모드) 및 제 2 모드(예: 도 4의 제 2 모드) 사이에서 스위칭 동작 하도록 차지 펌프(220)를 제어할 수 있다. t6부터의 필요 전압의 크기에 따라, 프로세서(140)는, 제 1 스위치(221), 제 2 스위치(222) 및 제 3 스위치(223)의 듀티 사이클(예: D4)을 제어할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예들은, 적용 가능한 범위 내에서, 상호 유기적으로 적용될 수 있음을 당업자는 이해할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 일 실시예의 적어도 일부 동작이 생략되어 적용될 수도 있고, 일 실시예의 적어도 일부 동작과 다른 실시예의 적어도 일부 동작이 유기적으로 연결되어 적용될 수도 있음을 당업자는 이해할 수 있다.
실시예에 따라서, 전원 입력 회로(120)는, 차지 펌프(220), 및 LC 필터(230)를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치(221)-상기 제 1 스위치(221)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 제 1 스위치(221)에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치(222)-상기 제 1 스위치(221)의 제 2 단과 상기 제 2 스위치(222)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위치(222)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 전원 소스(110)로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치(223)-상기 제 3 스위치(223)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 제 3 스위치(223)에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치(224)-상기 제 3 스위치(223)의 제 2 단과 상기 제 4 스위치(224)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 4 스위치(224)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 제 1 커패시터(225)의 제 1 단이 상기 제 1 스위치(221)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 커패시터(225)의 제 2 단이 상기 제 3 스위치(223)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커패시터(225)를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터(230)는 제 1 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232)를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터(230)의 상기 제 1 인덕터(231)는 상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 다른 구성요소와 전기적으로 연결되는 전원 입력 회로(120)의 모든 구성요소는, 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단은 LC 필터(230)의 입력단(203)에 연결될 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 입력 전력에 기반하여 상기 LC 필터(230)의 상기 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력하도록 설정될 수 있다. 상기 LC 필터(230)는, 상기 제 1 인덕터(231)를 통해 상기 스위칭 전력을 입력 받고, 상기 스위칭 전력에 기반하여 상기 제 1 인덕터(231) 및 상기 제 2 커패시터(232) 사이의 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력 전력을 출력하도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 차지 펌프(220)는, 제 1 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하도록 설정될 수 있다. 상기 제 1 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 온, 상기 제 3 스위치(223)의 온, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 커패시터(225)는, 상기 제 1 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 상기 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지도록 충전되도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 차지 펌프(220)는, 제 2 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하도록 설정될 수 있다. 상기 제 2 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 온, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 차지 펌프(220)는, 제 3 모드에 기반하여, 상기 스위칭 전력을 출력하지 않도록 설정될 수 있다. 상기 제 3 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 온의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 스위치(221), 상기 제 2 스위치(222), 상기 제 3 스위치(223), 및/또는 상기 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클에 기반하여, 상기 출력 전력의 출력 전압이 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출력 전력의 상기 출력 전압을 낮추기 위하여, 상기 듀티 사이클은 짧아지도록 조정될 수 있다. 상기 출력 전력의 상기 출력 전압을 높히기 위하여, 상기 듀티 사이클은 길어지도록 조정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 차지 펌프(220)가 제 1 모드 및 제 2 모드 사이에서 스위칭 함에 따라, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압의 이하, 및 상기 입력 전압의 이상의 범위에서 상기 출력 전력의 출력 전압이 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 차지 펌프(220)가 제 1 모드 및 제 3 모드 사이에서 스위칭 함에 따라, 상기 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에서 상기 출력 전력의 출력 전압이 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 전원 입력 회로(120)는 종래 기술에 비해 적은 수의 스위치를 사용하여 구성할 수 있기 때문에 칩 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 개시에 따른 전원 입력 회로(120)는 효율이 향상된다. 한 실시예에 따르면, 전원 입력 회로(120)에 포함되는 스위치의 개수는 4개로 제한된다. 실시예에 따르면, 스위치는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.
실시예에 따라, 전자 장치는 차지 펌프(220), LC 필터(230), 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치(221)-상기 제 1 스위치(221)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 제 1 스위치(221)에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치(222)-상기 제 1 스위치(221)의 제 2 단과 상기 제 2 스위치(222)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위치(222)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 전원 소스(110)로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치(223)-상기 제 3 스위치(223)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 제 3 스위치(223)에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치(224)-상기 제 3 스위치(223)의 제 2 단과 상기 제 4 스위치(224)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 4 스위치(224)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-를 포함할 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 제 1 커패시터(225)의 제 1 단이 상기 제 1 스위치(221)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 커패시터(225)의 제 2 단이 상기 제 3 스위치(223)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커패시터(225)를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터(230)는 제 1 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232)를 포함할 수 있다. 상기 LC 필터(230)의 상기 제 1 인덕터(231)는 상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단은 LC 필터(230)의 입력단(203)에 연결될 수 있다. 상기 차지 펌프(220)는, 상기 입력 전력에 기반하여 상기 LC 필터(230)의 상기 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력하도록 설정될 수 있다. 상기 LC 필터(230)는, 상기 제 1 인덕터(231)를 통해 상기 스위칭 전력을 입력 받고, 상기 스위칭 전력에 기반하여 상기 제 1 인덕터(231) 및 상기 제 2 커패시터(232) 사이의 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력 전력을 출력하도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 차지 펌프(220)를 통해 상기 입력 전력의 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하기 위하여, 상기 차지 펌프(220)를 제 1 모드로 제어하도록 설정될 수 있다. 상기 제 1 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 온, 상기 제 3 스위치(223)의 온, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 커패시터(225)는, 상기 제 1 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 상기 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지도록 충전되도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 차지 펌프(220)를 통해 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하기 위하여, 상기 차지 펌프(220)를 제 2 모드로 제어하도록 설정될 수 있다. 상기 제 2 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 온, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 차지 펌프(220)를 통해 상기 스위칭 전력을 출력하지 않기 위하여, 상기 차지 펌프(220)를 제 3 모드로 제어하도록 설정될 수 있다. 상기 제 3 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 온의 조합일 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서(140)는 제 1 모드, 제 2 모드 및/또는 제 3 모드에서 차지 펌프(220)를 제어하도록 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 출력 전력의 필요 전압을 확인할 수 있다. 상기 프로세서(140)는, 상기 필요 전압에 기반하여, 상기 제 1 스위치(221), 상기 제 2 스위치(222), 상기 제 3 스위치(223), 및/또는 상기 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어하도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 출력 전력의 상기 필요 전압이 상기 출력 전력의 기존의 출력 전압 보다 낮은 것에 기반하여, 상기 듀티 사이클이 짧아지도록 조정하도록 설정될 수 있다. 상기 프로세서(140)는, 상기 출력 전력의 상기 필요 전압이 상기 출력 전력의 기존의 출력 전압 보다 높은 것에 기반하여, 상기 듀티 사이클이 길어지도록 조정하도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 출력 전력의 출력 전압이, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압의 이하, 및 상기 입력 전압의 이상의 범위에 포함되도록, 상기 차지 펌프(220)가 제 1 모드 및 제 2 모드 사이에서 스위칭하도록 제어하도록 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 프로세서(140)는, 상기 출력 전력의 출력 전압이, 상기 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에 포함되도록, 상기 차지 펌프(220)가 제 1 모드 및 제 3 모드 사이에서 스위칭하도록 제어하도록 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 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 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 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 실시예들은 기기(machine) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 장치의 프로세서는, 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 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.
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. 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. 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. 전원 입력 회로(120)에 있어서,
    차지 펌프(220); 및
    LC 필터(230)를 포함하고,
    상기 차지 펌프(220)는,
    전원 소스(110)로부터 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 1 스위치(221)-상기 제 1 스위치(221)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-;
    상기 제 1 스위치(221)에 전기적으로 연결되는 제 2 스위치(222)-상기 제 1 스위치(221)의 제 2 단과 상기 제 2 스위치(222)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위치(222)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-;
    상기 전원 소스(110)로부터 상기 입력 전력을 입력 받도록 설정되는 제 3 스위치(223)-상기 제 3 스위치(223)의 제 1 단을 통해 상기 입력 전력이 입력됨-;
    상기 제 3 스위치(223)에 전기적으로 연결되는 제 4 스위치(224)-상기 제 3 스위치(223)의 제 2 단과 상기 제 4 스위치(224)의 제 1 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제 4 스위치(224)의 제 2 단은 그라운드에 전기적으로 연결됨-; 및
    제 1 커패시터(225)의 제 1 단이 상기 제 1 스위치(221)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 커패시터(225)의 제 2 단이 상기 제 3 스위치(223)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커패시터(225)를 포함하고,
    상기 LC 필터(230)는 제 1 인덕터(231) 및 제 2 커패시터(232)를 포함하고,
    상기 LC 필터(230)의 상기 제 1 인덕터(231)는 상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단에 전기적으로 연결되는,
    전원 입력 회로(120).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터(225)의 상기 제 2 단은 상기 LC 필터(230)의 입력단(203)에 전기적으로 연결되고,
    상기 차지 펌프(220)는, 상기 입력 전력에 기반하여 상기 LC 필터(230)의 상기 입력단(203)으로 스위칭 전력을 출력하도록 설정되고,
    상기 LC 필터(230)는, 상기 제 1 인덕터(231)를 통해 상기 스위칭 전력을 입력 받고, 상기 스위칭 전력에 기반하여 상기 제 1 인덕터(231) 및 상기 제 2 커패시터(232) 사이의 상기 LC 필터(230)의 출력단(204)을 통해 출력 전력을 출력하도록 설정되는,
    전원 입력 회로(120).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차지 펌프(220)는, 제 1 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하도록 설정되고,
    상기 제 1 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 온, 상기 제 3 스위치(223)의 온, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합인,
    전원 입력 회로(120).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터(225)는, 상기 제 1 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 상기 입력 전압과 실질적으로 동일한 크기의 전압을 가지도록 충전되도록 설정되는,
    전원 입력 회로(120).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 차지 펌프(220)는, 제 2 모드에 기반하여, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압을 가지는 상기 스위칭 전력을 출력하도록 설정되고,
    상기 제 2 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 온, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 오프의 조합인,
    전원 입력 회로(120).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 차지 펌프(220)는, 제 3 모드에 기반하여, 상기 스위칭 전력을 출력하지 않도록 설정되고,
    상기 제 3 모드는 상기 제 1 스위치(221)의 오프, 상기 제 2 스위치(222)의 오프, 상기 제 3 스위치(223)의 오프, 및 상기 제 4 스위치(224)의 온의 조합인,
    전원 입력 회로(120).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치(221), 상기 제 2 스위치(222), 상기 제 3 스위치(223), 및/또는 상기 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클에 기반하여, 상기 출력 전력의 출력 전압(620)이 결정되는,
    전원 입력 회로(120).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 출력 전력의 상기 출력 전압(620)을 낮추기 위하여, 상기 듀티 사이클은 짧아지도록 조정되고,
    상기 출력 전력의 상기 출력 전압(620)을 높히기 위하여, 상기 듀티 사이클은 길어지도록 조정되는,
    전원 입력 회로(120).
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 차지 펌프(220)가 상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드 사이에서 스위칭 함에 따라, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압의 이하, 및 상기 입력 전압의 이상의 범위에서 상기 출력 전력의 출력 전압(620)이 결정되고, 및/또는
    상기 차지 펌프(220)가 상기 제 1 모드 및 상기 제 3 모드 사이에서 스위칭 함에 따라, 상기 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에서 상기 출력 전력의 상기 출력 전압(620)이 결정되는,
    전원 입력 회로(120).
  10. 전자 장치에 있어서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항의 전원 입력 회로(120);
    전원 소스(110); 및
    프로세서(140)를 포함하는,
    전자 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서(140)는,
    제 1 모드, 제 2 모드, 및/또는 제 3 모드로 상기 차저 펌프(220)를 제어하도록 설정되는,
    전자 장치.
  12. 제 10 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 프로세서(140)는,
    상기 출력 전력의 필요 전압을 확인하고,
    상기 필요 전압에 기반하여, 상기 제 1 스위치(221), 상기 제 2 스위치(222), 상기 제 3 스위치(223), 및/또는 상기 제 4 스위치(224)의 듀티 사이클을 제어하도록 설정되는,
    전자 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서(140)는,
    상기 출력 전력의 상기 필요 전압이 상기 출력 전력의 기존의 출력 전압 보다 낮은 것에 기반하여, 상기 듀티 사이클이 짧아지도록 조정하고,
    상기 출력 전력의 상기 필요 전압이 상기 출력 전력의 기존의 출력 전압 보다 높은 것에 기반하여, 상기 듀티 사이클이 길어지도록 조정하도록 설정되는,
    전자 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 프로세서(140)는,
    상기 출력 전력의 출력 전압이, 상기 입력 전력의 입력 전압의 실질적으로 2배인 크기의 전압의 이하, 및 상기 입력 전압의 이상의 범위에 포함되도록, 상기 차지 펌프(220)가 상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드 사이에서 스위칭하도록 제어하도록 설정되는,
    전자 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 프로세서(140)는,
    상기 출력 전력의 출력 전압이, 상기 입력 전력의 입력 전압의 이하의 범위에 포함되도록, 상기 차지 펌프(220)가 상기 제 1 모드 및 상기 제 3 모드 사이에서 스위칭하도록 제어하도록 설정되는,
    전자 장치.
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