WO2024136431A1 - 전력 관리 장치 - Google Patents

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WO2024136431A1
WO2024136431A1 PCT/KR2023/021053 KR2023021053W WO2024136431A1 WO 2024136431 A1 WO2024136431 A1 WO 2024136431A1 KR 2023021053 W KR2023021053 W KR 2023021053W WO 2024136431 A1 WO2024136431 A1 WO 2024136431A1
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WO
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voltage
input
output
low
level
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Application number
PCT/KR2023/021053
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English (en)
French (fr)
Inventor
장원석
남태규
윤종현
전인호
Original Assignee
주식회사 엘엑스세미콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230185868A external-priority patent/KR20240099058A/ko
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Definitions

  • Embodiments of the invention relate to power management devices. Embodiments of the invention relate to a power management device having a low-voltage dropout regulator that recycles internal voltage.
  • a low drop-out regulator is a device to provide a stable voltage.
  • a low-voltage drop regulator is a linear regulator that provides an output voltage that is lower than the input voltage.
  • a low-voltage drop regulator has a power loss because the output voltage is lower than the input voltage, but can provide a stable output voltage.
  • low-voltage drop regulators have excellent line regulation and load regulation characteristics and are used in many fields such as power management integrated circuits (Power Management IC).
  • Embodiments of the invention provide a power management device having a regulator that recycles the output voltage of the power management device.
  • An embodiment of the invention provides a power management device that can select the input voltage of each of the low-voltage drop regulators from among the feedback voltages of the power management device.
  • An embodiment of the invention provides a power management device that senses the levels of voltages within the power management device and supplies the sensed voltages to input terminals of each of the low voltage drop regulators.
  • An embodiment of the invention provides a power management device that can improve low operating characteristics and reduce power consumption by recycling the output voltage of the internal configuration as the input voltage of a low-voltage drop regulator.
  • the second input voltage of the second low voltage drop regulator is the output voltage of the power stage circuit and may have a voltage lower than the level of the external voltage.
  • the feedback voltage selector may control the switch to set the rise time of the second output voltage of the second low-voltage drop regulator to the input time of the external voltage or the battery voltage.
  • the feedback voltage selector may control the switch so that the falling point of the second output voltage of the second low voltage drop regulator is the ending point of the external voltage or the battery voltage.
  • the output voltage fed back from the power stage circuit is a first voltage higher than the level of the external voltage
  • the switch selects one of the external voltage and the first voltage by the feedback voltage selection unit. It may include a first switch to select one and provide it as the first input voltage of the first low voltage drop regulator.
  • the second voltage may be 1.8V or less, and the level difference between the second voltage and the operating voltage of the control circuit may be 0.5V or less.
  • the input voltage of each of the low-voltage drop regulators can be selected according to the voltage level of the power management device, thereby reducing power consumption.
  • the output voltage of the power management device can be fed back or sensed and reused as the input voltage of each low-voltage drop regulator, and the size and power consumption of the control circuit can be reduced.
  • the input voltage of each of the low voltage drop regulators can be selected according to the sensed voltage level, thereby reducing power consumption.
  • Embodiments of the invention can use the output of low-voltage drop regulators as a control power source, improving noise characteristics and reducing output changes due to power supply changes.
  • Embodiments of the invention can improve the reliability of a system or display device with a power management device by reducing power consumption of a power management device with low-voltage drop regulators.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power management device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator according to the level of the feedback voltage and external voltage of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of the feedback voltage and external voltage of FIG. 1 is the first condition.
  • FIG. 4 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of the feedback voltage and external voltage of FIG. 1 is the second condition.
  • Figure 5 is a block diagram of a power management device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a waveform diagram comparing the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator according to the level of the battery voltage and the sensed voltage of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a waveform diagram comparing the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of the detected voltage and battery voltage of FIG. 5 is the first condition.
  • FIG. 8 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of the detection voltage and battery voltage of FIG. 5 is the second condition.
  • Figure 9 is a configuration diagram showing an example of connecting a power management device and a light emitting device string unit according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 10 is a configuration diagram showing an example of connecting a power management device and a light emitting device string unit according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing another example of the power management device of FIG. 2.
  • Figure 12 is a configuration diagram showing a power management device according to a fifth embodiment of the invention.
  • Figure 13 is a configuration diagram showing a power management device, a driving driver, and a light emitting device string unit according to a sixth embodiment of the invention.
  • Figure 14 is a configuration diagram showing the input and output of a power management device according to an embodiment of the invention.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular may also include the plural unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and B and C", it is combined with A, B, and C. It can contain one or more of all possible combinations.
  • terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not determined by the term.
  • ⁇ part may be used interchangeably with “circuit”, “integrated circuit”, “block”, etc.
  • the power management unit may be used interchangeably with a power management circuit, a power management integrated circuit, or a power management block.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power management device according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator according to the level of the feedback voltage and external voltage of Figure 1.
  • FIG. 3 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of the feedback voltage and external voltage of FIG. 1 is the first condition
  • FIG. 4 is a waveform diagram of the feedback voltage and external voltage (VCC) of FIG. 1. This is a waveform diagram of the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator when the level of ) is the second condition.
  • VCC feedback voltage and external voltage
  • the power management device 100 includes a plurality of low dropout (LDO) regulators 11 and 12, a feedback voltage selection unit 13, a control circuit 21, and a level shift ( It may include a level shift (L/S) circuit 22, a gate driver 23, a power stage circuit 24, and a plurality of switches 41 and 42.
  • LDO low dropout
  • L/S level shift
  • the power management device 100 manages and controls power within electronic devices such as laptops or monitors. Additionally, the power management device 100 performs various functions such as battery management, power conversion, charging, and power consumption management. This power management device 100 requires a low operating voltage to reduce power consumption. For example, the power management device 100 may reuse the output voltage of the power management device 100 as a low-dropout (LDO) regulator through feedback or sensing of the input voltage.
  • the power management device 100 is a PMIC (Power Management IC) and can be implemented as a chip that receives power and converts it into stable and efficient voltage or current required by electronic devices, rectifies, distributes, and controls it.
  • the plurality of low voltage drop regulators 11 and 12 may be disposed in the power management device 100.
  • the plurality of low voltage drop regulators 11 and 12 include first and second low voltage drop regulators 11 and 12, and supply a stable output voltage with low noise. At least one of the plurality of low voltage drop regulators 11 and 12 may be operated by a low input voltage.
  • the LDO regulator is a linear regulator that operates at a low input/output potential difference for low-power power supplies, and a relatively low input voltage can be selected to output the same voltage. These LDO regulators can select low input voltages and operate at low potential differences, so energy loss is low and heat generation can be suppressed.
  • the input terminal of each of the plurality of low voltage drop regulators 11 and 12 is connected to the fixed terminal of each of the switches 41 and 42, and the output terminal is connected to a circuit that requires output voltages VL1 and VL2.
  • the input terminal of the first low voltage drop regulator 11 is connected to the output terminal of the first switch 41, and the selected voltage is input through the first switch 41.
  • the input terminal of the second low voltage drop regulator 12 is connected to the output terminal of the second switch 42, and the selected voltage is input through the second switch 42.
  • the first switch 41 selects between the first voltage (PVDD) and the external voltage (VCC), and the second switch 42 selects between the second voltage (VIO) and the external voltage (VCC).
  • the first and second voltages (PVDD, VIO) may be voltages fed back from the output (VOUT) of the power management device 100.
  • the first and second voltages PVDD and VIO may be voltages fed back from the voltage output from the power stage circuit 24.
  • the first and second voltages (PVDD, VIO) can be defined as recycled voltages because the output voltage within the power management device 100 or the output voltage (VOUT) of the power stage circuit 24 is reused.
  • the first voltage PVDD is a voltage exceeding 1.8V among the output voltages within the power management device 100, and may range from 1.81V to 5.5V, for example.
  • the second voltage VIO may be a voltage of 1.8V or less among the output voltages within the power management device 100, for example, in the range of 1.7V to 1.8V.
  • the first voltage (PVDD) may be higher than the external voltage (VCC) or may be defined as a high voltage
  • the second voltage (VIO) may be lower than the external voltage (VCC) or may be defined as a low voltage.
  • the second voltage VIO may be a voltage that has the smallest difference from the operating voltage of the control circuit 21 among the voltages output within the power management device 100.
  • the difference between the second voltage (VIO) and the external voltage (VCC) may be 1.55V or less, for example, in the range of 1.55V to 1.4V.
  • the external voltage (VCC) can be defined as a third voltage.
  • the difference between the second voltage VIO and the operating voltage of the control circuit 21 may be 1V or less, for example, 0.5V or less.
  • the output terminal of the power management device 100 for example, the output terminal of the power stage circuit 24 is connected to one end of the first switch 41, and an external voltage (VCC) terminal is connected to the other end.
  • the output terminal of the power management device 100 for example, the output terminal of the power stage circuit 24 is connected to one end of the second switch 42, and an external voltage (VCC) terminal is connected to the other end.
  • One end and the other end of each of the first and second switches 41 and 42 may have a single input.
  • the feedback voltage selection unit 13 is connected to a node (feedback node) connected to the feedback line of the output voltage (VOUT) in the power management device 100, and selects the feedback voltage input through the feedback node. The level is detected, and the selection path of the switches 41 and 42 is controlled according to the detected voltage level.
  • the feedback voltage selection unit 13 outputs a first selection signal (S1) to the first switch 41 to select between a first voltage (PVDD) and an external voltage (VCC), which are feedback voltages.
  • the voltage selected through the switch 41 is input as the input voltage V1 of the first low voltage drop regulator 15.
  • the feedback voltage selection unit 13 outputs a second selection signal (S2) to the second switch 42 to select between the second voltage (VIO), which is a feedback voltage, and the external voltage (VCC), and the second switch 42
  • the voltage selected through (42) is input as the input voltage (V2) of the second low voltage drop regulator (16).
  • the feedback voltage selection unit 13 switches the first switch 41 to the input terminal of the first voltage (PVDD) by the first selection signal (S1). and the second switch 42 is switched and connected to the input terminal of the external voltage (VCC).
  • the feedback voltage selection unit 13 switches and connects the second switch 42 to the input terminal of the second voltage (VIO), and the first switch 41 The switching connection is made to the input terminal of the external voltage (VCC).
  • the feedback voltage when the feedback voltage is greater than 1.8V, the feedback voltage is supplied to the input of the first low voltage drop regulator 11 through the input terminal of the first switch 41, and when the feedback voltage is less than 1.8V, the feedback voltage is It may be supplied to the input of the second low voltage drop regulator 12 through the input terminal of the second switch 42.
  • the feedback voltage selection unit 13 selects the output voltage.
  • the first and second voltages (PVDD, VIO) are fed back respectively, the levels of the first and second voltages (PVDD, VIO) are detected, and the first and second voltages (PVDD, VIO) input to each switch (51, 52) are fed back. You can control the selection of PVDD, VIO).
  • the criteria for selecting the first voltage (PVDD) in the feedback voltage selection unit 13 are detecting the first voltage (PVDD) to be fed back, level code of the first voltage (PVDD), or stabilization of the first voltage (PVDD).
  • the selected level, or the level of the first voltage PVDD may be selected by combining at least one or two of the following conditions, such as meeting the standard.
  • the criteria for selecting the second voltage (VIO) in the feedback voltage selection unit 13 are detecting the second voltage (VIO) to be fed back, level code of the second voltage (VIO), or stabilization of the second voltage (VIO).
  • the selected level or the level of the second voltage (VIO) may be selected by combining at least one or two of the following conditions, such as meeting the standard.
  • the feedback voltage detector may control the first voltage (PVDD) to be selected if the feedback voltage is not the second voltage (VIO), and if the feedback voltage is not the first voltage (PVDD), the second voltage (VIO) may be selected. You can control the selection.
  • the first low voltage drop regulator 11 adjusts the voltage V1 input through the first switch 41 to output a first output voltage VL1
  • the second low voltage drop regulator 12 is The voltage V2 input through the second switch 42 is adjusted to output the second output voltage VL2.
  • the first output voltage (VL1) is supplied to the level shift circuit 22 and the gate driver 23. Accordingly, the driving power of the gate driver 23 can be supplied to the first output voltage (VL1) of the first low voltage drop regulator 11.
  • the range of the first output voltage VL1 may change depending on the driving voltage of the gate driver 23.
  • the second low voltage drop regulator 12 supplies the second output voltage VL2 to the control circuit 21 and the level shift circuit 22. Accordingly, the second output voltage VL2 of the second low voltage drop regulator 12 can be provided as an operating power source for the control circuit 21.
  • the range of the second output voltage VL2 may change depending on the operating voltage of the control circuit 21.
  • the input voltage (V2) of the second low voltage drop regulator 12 can be reused as a feedback voltage, reducing the size of the control circuit 21, It can reduce power consumption.
  • the first output voltage (VL1) outputs a voltage exceeding 1.8V and may be lower than the first voltage (PVDD) or higher than the external voltage (VCC).
  • the second output voltage VL2 may output a voltage of 1.8 V or less or a voltage of less than the second voltage VI0.
  • the control circuit 21 operates by the second output voltage VL2, includes a CMOS circuit, and is responsible for power management and control of each unit. Additionally, the control circuit 21 includes a CMOS circuit to minimize power consumption and perform efficient power management.
  • the control circuit 21 controls the operation of each unit within the power management device 100, and the power stage circuit 24 can provide a signal fed back to the control circuit 21.
  • the gate driver 23 is connected to the level shift circuit 22.
  • the level shift circuit 22 converts the voltage level to correspond to changes in input and output voltage levels and transfers signals between the control circuit 21 and the gate driver 23 connected including the CMOS circuit.
  • the power stage circuit 24 operates by the driving voltage output through the gate driver 23, adjusts input power, performs power conversion and management, and supplies power required for each component. do.
  • the first and second low voltage drop regulators 11 and 12 operate at a high level of the external voltage VCC and can be turned off at a low level.
  • the timing of operating or turning off the first and second low voltage drop regulators 11 and 12 may be linked depending on the rising timing (or section) or falling timing (or section) of the external voltage (VCC).
  • the first and second low voltage drop regulators 11 and 12 communicate with a timing controller (not shown), and the feedback is provided according to the timing of the external voltage (VCC) and the timing of the first and second voltages.
  • the input voltage may be adaptively changed by the voltage selection unit 13.
  • the timing controller may be connected to the feedback voltage selection unit 13 and provide timing signals of the voltages to the feedback voltage selection unit 13.
  • the timing controller is connected to the feedback voltage selection unit 13 and the low voltage drop regulators 11 and 12, and the feedback voltage selection unit 13 and the low voltage drop regulators 11 and 12. Timing signals of the voltages may be provided.
  • FIGS. 2 to 4 represent the horizontal axis direction in each waveform diagram representing time, the vertical axis represents the voltage level, and (a) in FIGS. 2 to 4 represents the second input voltage of the second low voltage drop regulator of FIG. 1. It is a waveform diagram for explaining the level of the second input and output voltage according to the input point (or section), and (b) in Figures 2 to 4 is the second input voltage (V2) of the second low voltage drop regulator in Figure 1. This is a waveform diagram to explain the levels of the second input and output voltage according to the end point (or section) of .
  • the second input voltage (V2) is At the input time (Ta1) of the external voltage (VCC), it rises according to the level of the external voltage (VCC), and the second output voltage (VL2) is the time (or section) at which the second input voltage (V2) rises. It is output to (Ta2).
  • the second voltage (VIO) is fed back or detected, the second voltage (VIO) is selected by the feedback voltage selection unit 13, and the level of the second voltage (VIO) is set to the second input voltage (V2).
  • the second output voltage (VL2) is output at the level at which the second voltage (VIO) is adjusted.
  • the second low voltage drop regulator 12 starts operating, and thereafter, the second low voltage drop regulator 12 operates by the second fed back voltage (VIO). It continues to output the second output voltage (VL2).
  • the second input voltage (V2) is input at the level of the second voltage (VIO) until the external voltage (VCC) becomes the reference level (Tb1, Tb2), and the second output voltage (VL2) is input at the level of the external voltage (VCC). It is output from the point where the level starts (Tb3).
  • the second voltage (VIO) is greater than 1.7V
  • the second input voltage (V2) is input to the second voltage (VIO).
  • the second low voltage The step-down regulator 12 operates. Thereafter, the second low voltage drop regulator 12 continues to operate based on the second fed back voltage VIO and outputs the second output voltage VL2.
  • the second condition is that the external voltage (VCC) is input after the second voltage (VIO) is input to the input terminal of the second switch 42, the second voltage (VI0) ) rises (Tc1) to the reference level, there is no input of the second input voltage (V2), and when the external voltage (VCC) is input (Tc2), the second input voltage (V2) is the external voltage ( It is input according to the level of the external voltage (VCC), and the second output voltage (VL2) is output from the point in time (Tc3) when the high level of the external voltage (VCC) begins. That is, when the external voltage (VCC) is below the reference level, the second input voltage (V2) becomes the external voltage (VCC).
  • the second input voltage (V2) becomes the second voltage (VIO). Additionally, the second low voltage drop regulator 12 operates when the external voltage (VCC) exceeds the reference voltage.
  • the operation of the second low voltage drop regulator 12 is linked according to the rising and falling times of the external voltage (VCC), and the second input voltage (V2) is determined by whether or not the detected second voltage (VIO) is input. Depending on this, it can be switched to high level (external voltage level) or low level.
  • the first low voltage drop regulator 12 operates as shown in Figures 2 and 3 depending on the level of the first voltage (PVDD) and the level of the external voltage (VCC), and the rising and falling times of the external voltage (VCC) The operation is turned on/off depending on the timing, and the first input voltage V1 can be converted to a high level (external voltage level) or a low level depending on whether the detected first voltage PVDD is input.
  • the output voltage of the first and second low voltage drop regulators 11 and 12 by selecting the feedback voltage, power consumption can be reduced, noise characteristics are improved, and changes in output voltage due to power supply changes are reduced. I can give it. It can also improve the stability of the operation of the power management device.
  • the feedback voltage selection unit 13 adaptively controls the levels of the input voltages (PVDD, VCC, VIO) of the first and second switches 41 and 42 to operate the first and second low voltage drop regulators.
  • the input voltages (V1, V2) of (11, 12) can be changed.
  • Figure 5 shows the second embodiment, and for the same configuration as the first embodiment, refer to the description of the first embodiment.
  • the power management device 100A includes a plurality of low voltage drop regulators 15 and 16, a detection voltage selection unit 17, a plurality of switches 43 and 44, a control circuit 21A, and a level shift circuit. 22A, a gate driver 23A, and a power stage circuit 24A.
  • control circuit 21A, level shift circuit 22A, gate driver 23A, and power stage circuit 24A refer to the description of FIG. 1.
  • the sensing voltage selection unit 17 may be connected to lines of the first voltage (PVDD), battery voltage (VBAT), and second voltage (VIO), or may detect input of the voltages by a control signal.
  • the sensing voltage selection unit 17 outputs selection signals (S1, S2) for selecting the first voltage (PVDD), battery voltage (VBAT), and second voltage (VIO).
  • the sensing voltage selection unit 17 can be controlled to sense and select the voltage at the input terminal of the switches 43 and 44, which are selectively input to the first and second low voltage drop regulators 15 and 16.
  • the sensing voltage selection unit 17 outputs a first selection signal S1 to the first switch 43 and selects one of the input voltages PVDD and VBAT.
  • the sensing voltage selection unit 17 outputs a second selection signal S2 to the second switch 42 and selects one of the input voltages VBAT and VIO.
  • the detection voltage selection unit 17 detects a voltage similar to the operating voltage of the control circuit 21A and a voltage similar to or equal to the voltage for driving the gate driver 23A among the output voltages in the power management device 100A. This can be controlled with selection signals (S1 and S2), and the lines of the detected voltages can be reused by connecting to the input terminals of the switches (15 and 16), respectively.
  • the first voltage (PVDD) may be higher than the second voltage (VIO) and lower than the battery voltage (VBAT), and the second voltage (VIO) may be lower than the first voltage (PVDD) and a voltage of 1.8V or less. It can be.
  • the battery voltage (VBAT) may be greater than 5V, for example, in the range of 6V to 24V, and may vary depending on the electronic product.
  • the battery voltage (VBAT) can be defined as the fourth voltage.
  • the first switch 43 selects one of the first voltage PVDD and the battery voltage VBAT according to the first selection signal S1, and the input terminal of the first low voltage drop regulator 15
  • the selected voltage (V1) is provided.
  • the second switch 42 selects one of the battery voltage (VBAT) and the second voltage (VIO) by the second selection signal (S2), and is connected to the input terminal of the second low voltage drop regulator 16. This provides the selected voltage (V2).
  • the first input voltage (V1) of the first low voltage drop regulator 15 is a voltage selected by the first switch 43 from among the first voltage (PVDD) and the battery voltage (VBAT), and the second low voltage drop is
  • the second input voltage V2 of the regulator 16 is a voltage selected by the second switch 42 from among the battery voltage VBAT and the second voltage VIO.
  • a level shift circuit 22A and a gate driver 23A are connected to the output terminal of the first low voltage drop regulator 15, and the first output voltage VL1 of the first low voltage drop regulator 15 is connected to the level shift circuit. It is input to (22A) and gate driver (23A).
  • a control circuit 21A and a level shift circuit 22A are connected to the output terminal of the second low voltage drop regulator 16, and the second output voltage VL2 of the second low voltage drop regulator 16 is connected to the control circuit. (21A) and the level shift circuit (22A).
  • the first output voltage VL1 of the first low voltage drop regulator 15 outputs a voltage exceeding 1.8V and may be lower than the first voltage PVDD or lower than the battery voltage VBAT.
  • the second output voltage VL2 of the second low voltage drop regulator 16 may output a voltage of 1.8 V or less or a voltage of less than the second voltage VI0.
  • the light emitting device string portion 31 is connected to the output terminal of the power management device 100A, and the light emitting device string portion 31 is turned on according to the output voltage (VLED) of the power stage circuit 24A. Alternatively, it can be turned off and the current source connected to the ground terminal.
  • the light emitting device string unit 31 may have input terminals of a plurality of LED (light emitting device) strings connected to the output voltage (VLED) terminal.
  • Each string of the light emitting device string portion 31 includes a plurality of light emitting devices (eg, light emitting diodes) connected in series, and the strings of the plurality of light emitting device string portions 31 are connected in parallel to each other.
  • Figures 6 to 8 are waveform diagrams comparing the input voltage and output voltage of the second low voltage drop regulator according to the level of the detected voltage and battery voltage (VBAT) of Figure 5.
  • the horizontal axis direction in each waveform diagram represents time
  • the vertical axis represents voltage level
  • (a) of FIGS. 6 to 8 represents the second input voltage
  • It is a waveform diagram for explaining the level of the second input and output voltage according to the start point of V2)
  • (b) in Figures 6 to 8 is the second input voltage (V2) of the second low voltage drop regulator in Figure 5.
  • This is a waveform diagram to explain the level of the second input and output voltage according to the end point.
  • the second input voltage (V2) increases from the rising time (Td1) of the battery voltage (VBAT), and the second output voltage (VL2) rises to the reference level during the rising time of the battery voltage (VBAT) and is output (Td2).
  • the second voltage (VIO) is input or detected (Td3), the second voltage (VIO) is selected by the detection voltage selection unit 17, and the second input voltage (V2) is the second voltage.
  • the second output voltage (VL2) is output at the level at which the second voltage (VIO) is adjusted.
  • the second low voltage drop regulator 16 starts operating. Afterwards, the second low voltage drop regulator 16 operates based on the sensed second voltage VIO and outputs the second output voltage VL2.
  • the second input voltage (V2) is input from the rising point (Te1) of the second voltage (VIO), and the second output voltage (VL2) is output from the starting point (Te2) of the reference level of the battery voltage (VBAT).
  • the second voltage (VIO) exceeds 1.7V
  • the second input voltage (V2) is input at the level of the second voltage (VIO)
  • the threshold value when the battery voltage (VBAT) exceeds the threshold value. (Te3)
  • the second low voltage drop regulator 16 operates. Thereafter, the second low voltage drop regulator 16 continues to operate based on the sensed second voltage VIO and outputs the second output voltage VL2.
  • the second input voltage (V2) is at a low level until the battery voltage (VBAT) starts (Tf2) even if the second voltage (VI0) is input (Tf1), and the second output voltage (VL2) is the battery voltage (VBAT) It is output from the point where the high level of begins (Tf3).
  • the second input voltage (V2) becomes the battery voltage (VBAT).
  • the second input voltage (V2) becomes the second voltage (VIO). Additionally, the second low voltage drop regulator 16 operates when the battery voltage (VBAT) is higher than the reference voltage. Thereafter, the second low voltage drop regulator 16 operates by the second voltage VIO and outputs a second output voltage VL2.
  • the operation of the second low voltage drop regulator 16 is controlled by the rising and falling times of the battery voltage (VBAT), and the second input voltage (V2) is determined by whether or not the detected second voltage (VIO) is input. Depending on this, it can be switched to high level (battery voltage level) or low level.
  • the first low voltage drop regulator 15 operates as shown in FIGS. 6 to 8 according to the detection results of the first voltage (PVDD) and the battery voltage (VBAT), and determines the rising and falling times of the battery voltage (VBAT). It is turned on/off by , and the first input voltage V1 can be converted to a high level (battery voltage level) or a low level depending on whether the detected first voltage PVDD is input.
  • the detection voltage By outputting the output voltage of the first and second low voltage drop regulators 15 and 16 by selecting the detection voltage, power consumption can be reduced, noise characteristics are improved, and changes in output voltage due to power supply changes are reduced. I can give it. It can also improve the stability of the operation of the power management device.
  • the sensing voltage selection unit 17 adaptively controls the levels of the input voltages (PVDD, VBAT, VIO) of the first and second switches 43 and 44 to operate the first and second low voltage drop regulators.
  • the input voltages (V1, V2) of (15, 16) can be changed.
  • Figure 9 is a diagram showing an example of a power management device according to a third embodiment.
  • the power management device 100A may supply a power supply voltage (VLED) for driving a load, for example, the light emitting device string unit 31.
  • VLED power supply voltage
  • the first input voltage V1 of the first low voltage drop regulator 15 is connected to the terminal of the battery voltage VBAT
  • the second input voltage of the second low voltage drop regulator 16 is connected to the terminal of the battery voltage VBAT.
  • V2 is connected to the output terminal of switch 44.
  • the input terminal of the switch 44 is connected to the battery voltage (VBAT) terminal and the detection voltage (VI0) terminal.
  • the switch 44 selects the battery voltage (VBAT) or the detection voltage (VIO) by the selection signal (S2) of the voltage selection unit 17, and the second input voltage of the second low voltage drop regulator 16 ( V2) operates as the selection voltage of the switch 44.
  • the detection voltage is a voltage of 1.8V or less, and when the detection voltage is selected, the second low voltage drop regulator 16 operates by the detection voltage, thereby reducing power consumption.
  • Figure 10 is a diagram showing an example of a power management device according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the first to third embodiments will be the same and redundant description will be omitted.
  • the power management device 100A supplies power voltage required for a load or device, for example, supplying a voltage VLED for driving the light emitting device string unit 31.
  • the power management device (100A) includes a plurality of low voltage drop regulators (15A, 15B, 15C), control circuits (21, 21A), level shift circuits (22, 22A), gate driver (23A), and power stage circuit (24A). , it may include a plurality of switches (53A, 53B, 54A), and detection voltage selection units (17A, 17B).
  • the low voltage drop regulator includes first to third low voltage drop regulators (15A, 15B, and 15C), and the plurality of switches includes first to third switches (53A, 53B, and 54A), and selects the detection voltage.
  • the section 17A includes first and second sensing voltage selection sections 17A and 17B.
  • the first switch 43 selects between the first voltage PVDD and the battery voltage VBAT according to the selection signal S4 of the first sensing voltage selection unit 17A, and the first switch 53A
  • the voltage selected by is input as the first input voltage (V1) of the first low voltage drop regulator (15A).
  • the first low voltage drop regulator 15A adjusts the first input voltage V1 to supply the first output voltage VL1, which is the power supply voltage of the second level shift circuit 22A and the gate driver 23A.
  • the gate driver 23A controls the operation of the power stage 24A, and the power stage circuit 24A provides a driving voltage (VLED) required for the load, that is, the light emitting device string unit 31.
  • VLED driving voltage
  • the second switch 53A selects between the first voltage PVDD and the battery voltage VBAT according to the selection signal S2 of the first sensing voltage selection unit 17A, and the second switch 53B
  • the voltage selected by is input as the second input voltage (V2) of the second low voltage drop regulator (15B).
  • the second low voltage drop regulator (15B) adjusts the second input voltage (V2) to be the power supply voltage of the first level shift circuit 22, the second control circuit 22A, and the second level shift circuit 24A. 2 Supply output voltage (VL2).
  • the third switch 54A selects between the second voltage VIO and the battery voltage VBAT according to the selection signal S2 of the second sensing voltage selection unit 17B, and the third switch 54A
  • the voltage selected by is input as the third input voltage (V3) of the third low voltage drop regulator (16A).
  • the third low voltage drop regulator 16A adjusts the third input voltage V3 to supply the third output voltage VL3, which is the power supply voltage of the first control circuit 21 and the first level shift circuit 22. .
  • the first and second low voltage drop regulators 15A and 15B can provide power for components in which a voltage exceeding 1.8V is used.
  • the output voltage of the first and second low voltage drop regulators 15A and 15B exceeds 1.8V and may be at the same level or at different levels. Accordingly, the voltage required for various high voltage (exceeding 1.8V) elements can be stably supplied through the first and second low voltage drop regulators 15A and 15B.
  • the third low-voltage drop regulator 16A can provide power to the components 21 and 22 or low-voltage elements in which a voltage of 1.8V or less is used.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a power management device showing another example of FIG. 2.
  • the first switch 43 provides one of the first voltage PVDD and the battery voltage VBAT as the first input voltage V1 of the first low voltage drop regulator 15.
  • the first low voltage drop regulator 15 regulates a high voltage, for example, an input voltage exceeding 1.8V, and provides a first output voltage VL1 to the level shift circuit 22A and the gate driver 23A.
  • the second switch 44A selects one of the battery voltage (VBAT), the external voltage (VCC), and the second voltage (VIO) and provides it as the second input voltage of the second low voltage drop regulator 16.
  • the second switch 44A can be connected to at least three voltage lines of different levels (VBAT, VCC, VIO), and can provide a selection of three voltages (VBAT, VCC, VIO). If the second switch 44A cannot use the low voltage, that is, the feedback voltage or sensing voltage, in the power management device 100A, a terminal with an external voltage (VCC) lower than the battery voltage (VBAT) is added, 2 Switch 44A can select between battery voltage (VBAT) and external voltage (VCC).
  • the on/off timing of the second low-voltage drop regulator 16 may be controlled by the battery voltage (VBAT), and in the on state, the second low-voltage drop regulator 16 operates at 1.8V by the external voltage (VCC). It can be output by adjusting the second output voltage (VL2) below. Accordingly, the second low voltage drop regulator 16 receives a voltage lower than the battery voltage (VBAT) and adjusts it to the second output voltage (VL2), thereby reducing power consumption.
  • Figure 12 is a configuration diagram showing a power management device according to a fifth embodiment of the invention.
  • the same configurations as those in the first and second embodiments will be referred to in the description of the first and second embodiments, and duplicate descriptions will be omitted.
  • the power management device includes a plurality of power management units 30, each of which includes a control circuit 21, a level shift circuit 22, a gate driver 23, and a power stage circuit 24.
  • the output terminals of the plurality of power management units 30 may output voltages (VGL, VGH, NVDD, PVDD, VCORE, VIO) at different levels.
  • the output terminals of the plurality of power management units 30 output, for example, a first voltage (PVDD), a second voltage (VIO), and high or low level voltages.
  • Terminals of the first voltage (PVDD) and external voltage (VCC) are connected to the input terminal of the first switch 51, and the input terminal of the first low voltage drop regulator 11 is connected to the output terminal.
  • the terminals of the second voltage (VIO) and the external voltage (VCC) are connected to the input terminal of the second switch 52, and the input terminal of the second low voltage drop regulator 12 is connected to the output terminal.
  • the feedback voltage selection unit 13 feeds back the first voltage (PVDD) and the second voltage (VIO), and selects the selection signal (S1) of the first switch 51 according to the level of the fed back first voltage (PVDD). It can be controlled with the selection signal S2 of the second switch 52 according to the level of the second voltage VIO fed back.
  • the first low voltage drop regulator 11 operates by the external voltage (VCC) or the first voltage (PVDD) input as the first input voltage (V1) and is adjusted to the first output voltage (VL1) exceeding 1.8. do.
  • the second low voltage drop regulator 12 operates by an external voltage (VCC) or a second voltage (VIO) input as the second input voltage (V2), and is adjusted to a second output voltage (VL2) of 1.8 or less. do.
  • the first and second voltages (PVDD, VIO) may be voltages output through the power management unit 30 and sensed by the detection voltage selection unit 17.
  • Figure 13 is a configuration diagram showing a power management device, a driving driver, and a light emitting device string unit according to a sixth embodiment of the invention.
  • the driving driver 120 may include a light emitting device driver, such as an LED driver.
  • the driving driver 120 may include a power management circuit, such as a second control circuit 21A, a second level shift circuit 22A, and a second gate driver 23A.
  • the first low voltage drop regulator 51 of the power management device 100 operates by receiving a voltage selected from the first voltage PVDD and the external voltage VCC, and adjusts it to the first output voltage VL1.
  • the first output voltage (VL1) of the first low voltage drop regulator 11 of the power management device 100 is connected to the first level shift circuit 22 and the first gate driver 23 of the power management device 100, and It is supplied to the second level shift circuit 22A and the second gate driver 23A of the driving driver 120.
  • the second gate driver 23A can be driven by the first output voltage VL1 to provide the necessary power to the light emitting device string unit 31 through the power stage circuit 24A.
  • the second low voltage drop regulator 13 of the power management device 100 operates by receiving a voltage selected from the second voltage (VIO) and the external voltage (VCC) and adjusts it to the second output voltage (VL2).
  • the second output voltage (VL2) of the second low voltage drop regulator 13 of the power management device 100 is connected to the first control circuit 21 and the first level shift circuit 22 in the power management device 100. supplied.
  • the second low voltage drop regulator 13 is adjusted to the second output voltage (VL2) by the low voltage second voltage (VIO), so it can be selected according to the level of the feedback voltage, thereby reducing power consumption. .
  • Figure 14 is a configuration diagram conceptually showing the input and output of a power management device according to an embodiment of the invention.
  • the input voltage (VIN EXT ) is voltage dropped by the parasitic resistance (R PARA ), and the voltage (VIN PMIC ) is stabilized through the first capacitor (C1), It is adjusted to the first and second output voltages disclosed above, the necessary voltage is output through the power stage circuit, and noise can be removed by the second capacitor C2.
  • the size and power consumption of the second low voltage drop regulator 42 can be reduced, and heat generation can also be reduced.
  • the output of the second low-voltage drop regulator 42 is used as the power source for the control circuit 21, the influence of the power source is reduced, enabling stable supply, noise characteristics are strengthened, and changes in other outputs due to changes in power source are reduced. You can. Additionally, since power consumption is reduced, voltage dropout with respect to the external voltage (VCC) can be reduced, voltage stability can be increased, and voltage margin can be improved.
  • VCC external voltage

Landscapes

  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

발명의 실시 예에 개시된 전력 관리 장치는 레벨 시프트 회로; 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 연결되며 부하에 필요한 전력으로 변환하여 출력전압을 출력하는 파워 스테이지 회로; 각 부의 동작을 제어하는 제어회로; 입력되는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 조절하여 상기 게이트 드라이버에 출력하는 제1 저전압 강하 레귤레이터; 입력되는 제2 입력 전압을 제2 출력전압으로 조절하여 상기 제어회로의 전원으로 출력하는 제2 저전압 강하 레귤레이터; 외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압의 피드백 레벨에 따라 상기 제1, 2 저전압 강하 레귤레이터 중 적어도 하나의 입력 전압을 선택하는 피드백전압 선택부; 및 상기 피드백전압 선택부의 선택 신호에 의해 외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압을 스위칭 선택하는 스위치를 포함할 수 있다.

Description

전력 관리 장치
발명의 실시 예는 전력 관리 장치에 관한 것이다. 발명의 실시 예는 내부 전압을 재 활용하는 저전압 강하 레귤레이터를 갖는 전력 관리 장치에 관한 것이다.
저전압 강하 레귤레이터(LDO: Low Drop-Out regulator)는 안정적인 전압을 제공하기 위한 장치이다. 저전압 강하 레귤레이터는 선형 레귤레이터로서, 입력전압보다 낮은 출력전압을 제공한다.
저전압 강하 레귤레이터는 출력전압이 입력전압보다 낮아 전력 손실이 있으나, 안정적인 출력전압을 제공할 수 있다. 또한 저전압 강하 레귤레이터는 라인 레귤레이션(Line Regulation) 및 부하 레귤레이션(Load Regulation)의 특성이 우수하여 전력 관리 집적 회로(Power Management IC) 등 많은 분야에서 이용되고 있다.
발명의 실시 예는 전력 관리 장치의 출력전압을 재 활용하는 레귤레이터를 갖는 전력 관리 장치를 제공한다.
발명의 실시 예는 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 입력전압을 전력 관리 장치의 피드백전압들 중에서 선택할 수 있는 전력 관리 장치를 제공한다.
발명의 실시 예는 전력 관리 장치 내의 전압들의 레벨을 센싱하고, 센싱된 전압들 중에서 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 입력 단으로 제공하는 전력 관리 장치를 제공한다.
발명의 실시 예는 내부 구성의 출력전압을 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압으로 재 활용하여 낮은 동작 특성을 개선하고 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있는 전력 관리 장치를 제공한다.
발명의 실시 예에 따른 전력 관리 장치는 레벨 시프트 회로; 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 연결되며 부하에 필요한 전력으로 변환하여 출력전압을 출력하는 파워 스테이지 회로; 각 부의 동작을 제어하는 제어회로; 입력되는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 조절하여 상기 게이트 드라이버에 출력하는 제1 저전압 강하 레귤레이터; 입력되는 제2 입력 전압을 제2 출력전압으로 조절하여 상기 제어회로의 전원으로 출력하는 제2 저전압 강하 레귤레이터; 외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압의 레벨에 따라 상기 제1, 2 저전압 강하 레귤레이터 중 적어도 하나의 입력 전압을 선택하는 피드백전압 선택부; 및 상기 피드백전압 선택부의 선택 신호에 의해 외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압 중에서 스위칭 선택하는 스위치를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압은 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압이며, 상기 외부전압의 레벨보다 낮은 전압을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 피드백전압 선택부는 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 출력전압의 상승 시점을 상기 외부 전압 또는 상기 배터리 전압의 입력 시점으로 상기 스위치를 제어할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 피드백전압 선택부는 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 출력 전압의 하강 시점을 상기 외부 전압 또는 상기 배터리 전압의 종료 시점으로 상기 스위치를 제어할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 외부 전압의 레벨보다 높은 제1 전압이며, 상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 외부 전압과 상기 제1 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터의 제1 입력 전압으로 제공하는 제1 스위치를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 외부 전압의 레벨과 상기 제1 전압의 레벨보다 낮은 제2 전압이며, 상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 외부 전압과 상기 제2 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력 전압으로 제공하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 전압은 1.8V이하이며, 상기 제2 전압과 상기 제어회로의 동작 전압 사이의 레벨 차이는 0.5V 이하일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 배터리 전압의 레벨보다 낮은 제1 전압이며, 상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 배터리 전압과 상기 제1 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터의 제1 입력 전압으로 제공하는 제1 스위치를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 배터리 전압의 레벨과 상기 제1 전압의 레벨보다 낮은 제2 전압이며, 상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 배터리 전압과 상기 제2 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력 전압으로 제공하는 제2 스위치를 포함하며, 상기 제2 전압은 1.8V이하이며, 상기 제2 전압과 상기 제어회로의 동작 전압 사이의 레벨 차이는 0.5V 이하일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 전력 관리 장치는 레벨 시프트 회로; 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버와 발광소자 스트링부 사이에 연결되며 상기 게이트 드라이버에 의해 상기 발광소자 스트링부의 구동 전압으로 변환하여 출력하는 파워 스테이지 회로; 각 부의 동작을 제어하는 제어회로; 입력되는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 조절하여 상기 게이트 드라이버에 출력하는 제1 저전압 강하 레귤레이터; 입력되는 제2 입력 전압을 제2 출력전압으로 조절하여 상기 제어회로의 전원으로 출력하는 제2 저전압 강하 레귤레이터; 외부전압 또는 배터리 전압, 및 제1 전압 중 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터로 출력하는 제1 스위치; 외부전압 또는 배터리 전압, 및 제2 전압 중 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터로 출력하는 제2 스위치; 및 상기 제1, 2 전압의 레벨에 따라 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터 중 적어도 하나의 입력 전압을 선택하는 피드백전압 선택부를 포함하며, 상기 제1,2 전압은 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압이 피드백된 전압 또는 센싱된 전압이며, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압의 레벨보다 낮고 상기 제어회로의 동작 전원으로 사용되도록 상기 제2 스위치의 입력 단으로 입력될 수 있다.
발명의 실시 예는 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 입력전압을 전력 관리 장치의 전압 레벨에 따라 선택 가능하므로, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있다. 특히 전력 관리 장치의 출력전압을 피드백 또는 센싱하여 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 입력전압으로 재 활용할 수 있고, 제어 회로의 사이즈 및 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예는 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 입력전압을 센싱된 전압 레벨에 따라 선택 가능하므로, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예는 저전압 강하 레귤레이터들의 출력을 제어 전원으로 사용할 수 있어, 노이즈 특성이 개선되며, 전원 변화에 따른 출력 변화를 감소시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예는 저전압 강하 레귤레이터들을 갖는 전력 관리 장치의 소비 전력을 감소시켜 줌으로써, 전력 관리 장치를 갖는 시스템 또는 표시 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 전력 관리 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 피드백전압과 외부 전압의 레벨에 따른 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이다.
도 3는 도 1의 피드백전압과 외부 전압의 레벨이 제1 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이다.
도 4는 도 1의 피드백전압과 외부 전압의 레벨이 제2 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이다.
도 5는 발명의 제2실시 예에 따른 전력 관리 장치의 블록 구성도이다.
도 6은 도 5의 감지전압과 배터리 전압의 레벨에 따른 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압을 비교한 파형도이다.
도 7은 도 5의 감지전압과 배터리 전압의 레벨이 제1 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압을 비교한 파형도이다.
도 8은 도 5의 감지전압과 배터리 전압의 레벨이 제2 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이다.
도 9는 발명의 제3실시 예에 따른 전력 관리 장치와 발광소자 스트링(string)부를 연결한 예를 나타낸 구성도이다.
도 10은 발명의 제4실시 예에 따른 전력 관리 장치와 발광소자 스트링부를 연결한 예를 나타낸 구성도이다.
도 11은 도 2의 전력 관리 장치의 다른 예를 나타낸 구성도이다.
도 12는 발명의 제5실시 예에 따른 전력 관리 장치를 나타낸 구성도이다.
도 13은 발명의 제6실시 예에 따른 전력 관리 장치와 구동 드라이버 및 발광소자 스트링부를 나타낸 구성도이다.
도 14는 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 장치의 입력 및 출력을 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 확정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 여러 개의 실시예는 서로 조합될 수 없다고 특별히 언급되지 않는 한, 서로 조합할 수 있다. 또한, 여러 개의 실시예 중 어느 하나의 실시예에 대한 설명에서 누락된 부분은 특별히 언급되지 않는 한, 다른 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다. 이하에서, ‘~부’는 “회로”, 집적 회로”, “블록” 등과 혼용될 수 있다. 예컨대, 전력 관리부는 전력 관리회로, 전력 관리 집적회로 또는 전력 관리블록과 혼용될 수 있다.
<제1실시 예>
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 전력 관리 장치의 블록 구성도이며, 도 2는 도 1의 피드백전압과 외부 전압의 레벨에 따른 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이고, 도 3는 도 1의 피드백전압과 외부 전압의 레벨이 제1 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이며, 도 4는 도 1의 피드백전압과 외부 전압(VCC)의 레벨이 제2 조건일 때, 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압의 파형도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 전력 관리 장치(100)는 복수의 저전압 강하(LDO: Low dropout) 레귤레이터(11,12), 피드백전압 선택부(13), 제어 회로(21), 레벨 시프트(L/S: Level shift) 회로(22), 게이트 드라이버(Gate driver)(23), 파워 스테이지(Power stage) 회로(24), 및 복수의 스위치(41,42)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 장치(100)는 노트북 또는 모니터 등과 같은 전자 기기 내에서 전원을 관리하고 제어하게 된다. 또한 상기 전력 관리 장치(100)는 배터리 관리, 전원 변환, 충전 및 소비 전력 관리 등 다양한 기능을 수행한다. 이러한 전력 관리 장치(100)는 전력 소모를 줄여 주기 위해 낮은 동작 전압이 요구되고 있다. 예컨대, 전력 관리 장치(100)는 상기 전력 관리 장치(100)의 출력전압을 피드백 또는 입력 전압의 센싱을 통해 저전압 강하(LDO) 레귤레이터로 재 활용할 수 있다. 상기 전력 관리 장치(100)는 PMIC(Power Management IC)로서, 전원을 입력 받아 전자기기에서 요구하는 안정적이고 효율적인 전압 또는 전류로 변환 정류, 분배 및 제어하는 칩으로 구현될 수 있다.
상기 복수의 저전압 강하 레귤레이터(11,12)는 전력 관리 장치(100) 내에 2개 또는 3개 이상이 배치될 수 있다. 상기 복수의 저전압 강하 레귤레이터(11,12)는 제1 및 제2 저전압 강하 레귤레이터(11,12)를 포함하며, 노이즈가 적은 안정된 출력전압을 공급한다. 상기 복수의 저전압 강하 레귤레이터(11,12) 중 적어도 하나는 낮은 입력전압에 의해 동작될 수 있다. LDO 레귤레이터는 소전력용 전원을 위해 낮은 입출력 전위차에서도 동작하는 리니어 레귤레이터로서, 동일한 전압을 출력하기 위해 비교적 낮은 입력전압이 선택될 수 있다. 이러한 LDO 레귤레이터는 낮은 입력전압을 선택할 수 있고, 낮은 전위차에서 동작하므로, 에너지 손실이 적어 발열을 억제할 수 있다.
상기 복수의 저전압 강하 레귤레이터(11,12) 각각의 입력 단은 스위치(41,42)들 각각의 고정 단에 연결되며, 출력 단은 출력전압(VL1,VL2)이 필요한 회로 등에 연결된다. 예를 들면, 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)의 입력 단은 제1 스위치(41)의 출력 단에 연결되며, 상기 제1 스위치(41)를 통해 선택된 전압이 입력된다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)의 입력 단은 제2 스위치(42)의 출력 단에 연결되며, 상기 제2 스위치(42)를 통해 선택된 전압이 입력된다.
상기 제1 스위치(41)는 제1 전압(PVDD)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택하며, 상기 제2 스위치(42)는 제2 전압(VIO)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택하게 된다. 상기 제1,2 전압(PVDD,VIO)은 상기 전력 관리 장치(100)의 출력(VOUT)이 피드백된 전압일 수 있다. 예컨대, 상기 제1,2 전압(PVDD,VIO)은 상기 파워 스테이지 회로(24)로부터 출력된 전압이 피드백된 전압일 수 있다. 상기 제1,2 전압(PVDD,VIO)은 상기 전력 관리 장치(100) 내의 출력전압 또는 파워 스테이지 회로(24)의 출력전압(VOUT)이 재 사용되므로, 재활용 전압으로 정의할 수 있다.
상기 제1 전압(PVDD)는 전원 관리 장치(100) 내의 출력전압들 중에서 1.8V 초과되는 전압이며, 예컨대, 1.81V 내지 5.5V 범위일 수 있다. 상기 제2 전압(VIO)는 전원 관리 장치(100) 내의 출력전압들 중에서 1.8V 이하의 전압일 수 있으며, 예컨대 1.7V 내지 1.8V 범위이다. 상기 제1 전압(PVDD)은 상기 외부 전압(VCC)보다 높은 전압이거나 고전압으로 정의할 수 있으며, 상기 제2 전압(VIO)는 상기 외부 전압(VCC)보다 낮은 전압이거나 저전압으로 정의할 수 있다. 상기 제2 전압(VIO)는 상기 전원 관리 장치(100) 내에서 출력되는 전압들 중 상기 제어 회로(21)의 동작 전압과 가장 차이가 작은 전압일 수 있다.
상기 제2 전압(VIO)와 상기 외부 전압(VCC)의 차이는 1.55V 이하 예컨대, 1.55V 내지 1.4V 범위일 수 있다. 여기서, 상기 외부 전압(VCC)는 제3 전압으로 정의할 수 있다. 상기 제2 전압(VIO)과 상기 제어 회로(21)의 동작 전압의 차이는 1V 이하 예컨대, 0.5V 이하일 수 있다.
상기 제1 스위치(41)의 일단에는 상기 전력 관리 장치(100)의 출력 단 예컨대, 파워 스테이지 회로(24)의 출력 단이 연결되고, 타단에는 외부 전압(VCC) 단이 연결된다. 상기 제2 스위치(42)의 일단에는 상기 전력 관리 장치(100)의 출력 단 예컨대, 파워 스테이지 회로(24)의 출력 단이 연결되고, 타단에는 외부 전압(VCC) 단이 연결된다. 상기 제1,2 스위치(41,42) 각각의 일단 및 타단은 입력 단일 수 있다. 상기 피드백전압(feedback voltage) 선택부(13)는 상기 전력 관리 장치(100) 내의 출력전압(VOUT)의 피드백 라인과 연결된 노드(피드백 노드)에 연결되며, 상기 피드백 노드를 통해 입력된 피드백전압의 레벨을 검출하고, 상기 검출된 전압 레벨에 따라 상기 스위치(41,42)들의 선택 경로를 제어하게 된다.
상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 제1 스위치(41)에 제1 선택신호(S1)를 출력하여 피드백 전압인 제1 전압(PVDD)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택하도록 하며, 상기 제1 스위치(41)를 통해 선택된 전압은 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 입력전압(V1)으로 입력된다. 상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 제2 스위치(42)에 제2 선택신호(S2)를 출력하여 피드백 전압인 제2 전압(VIO)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택하도록 하며, 제2 스위치(42)를 통해 선택된 전압은 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 입력전압(V2)으로 입력된다.
다른 예로서, 상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 피드백 전압의 레벨이 기준 치보다 높을 경우, 제1 선택신호(S1)에 의해 제1 스위치(41)를 제1 전압(PVDD)의 입력 단으로 스위칭 연결하고, 제2 스위치(42)는 외부전압(VCC)의 입력 단으로 스위칭 연결하게 된다. 상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 피드백전압의 레벨이 기준 치보다 낮을 경우, 제2 스위치(42)를 제2 전압(VIO)의 입력 단으로 스위칭 연결하고, 상기 제1 스위치(41)는 외부전압(VCC)의 입력 단으로 스위칭 연결하게 된다. 예컨대, 피드백전압이 1.8V 초과인 경우, 피드백전압은 제1 스위치(41)의 입력 단을 통해 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)의 입력으로 공급되고, 피드백전압이 1.8V 이하인 경우, 피드백전압은 제2 스위치(42)의 입력 단을 통해 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)의 입력으로 공급될 수 있다.
다른 예로서, 도 12와 같이, 복수의 파워 스테이지 회로(24)의 출력전압(VGL,VGH,NVDD,PVDD,VCORE,VIO)이 각각 출력되는 경우, 상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 출력전압 중에서 제1, 2 전압(PVDD,VIO)을 각각 피드백하고, 제1,2 전압(PVDD,VIO)의 레벨을 검출하고, 각각의 스위치(51,52)로 입력되는 제1,2 전압(PVDD,VIO)의 선택을 제어할 수 있다.
상기 피드백전압 선택부(13)에서 제1 전압(PVDD)을 선택하는 기준은 피드백되는 제1 전압(PVDD)을 검출하거나, 제1 전압(PVDD)의 레벨 코드, 제1 전압(PVDD)의 안정화된 레벨, 또는 제1 전압(PVDD)의 레벨이 기준에 부합 등의 조건들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 조합하여 선택할 수 있다. 상기 피드백전압 선택부(13)에서 제2 전압(VIO)을 선택하는 기준은 피드백되는 제2 전압(VIO)을 검출하거나, 제2 전압(VIO)의 레벨 코드, 제2 전압(VIO)의 안정화된 레벨, 또는 제2 전압(VIO)의 레벨이 기준에 부합 등의 조건들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 조합하여 선택할 수 있다. 또는 상기 피드백전압 검출부는 제2 전압(VIO)이 아닌 경우, 제1 전압(PVDD)이 선택되도록 제어할 수 있고, 피드백전압이 제1 전압(PVDD)이 아닌 경우, 제2 전압(VIO)이 선택되도록 제어할 수 있다.
상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)는 상기 제1 스위치(41)를 통해 입력된 전압(V1)을 조절하여 제1 출력전압(VL1)을 출력하며, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 상기 제2 스위치(42)를 통해 입력된 전압(V2)을 조절하여 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다. 상기 제1 출력전압(VL1)은 레벨 시프트 회로(22) 및 게이트 드라이버(23)에 공급된다. 이에 따라 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)의 제1 출력전압(VL1)으로 상기 게이트 드라이버(23)의 구동 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 상기 제1 출력전압(VL1)의 범위는 상기 게이트 드라이버(23)의 구동 전압에 따라 변경될 수 있다.
상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 제2 출력전압(VL2)을 제어 회로(21) 및 레벨 시프트 회로(22)에 공급된다. 이에 따라 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)의 제2 출력전압(VL2)은 제어 회로(21)의 동작 전원으로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 제2 출력전압(VL2)의 범위는 상기 제어 회로(21)의 동작 전압에 따라 변경될 수 있다. 여기서, 상기 제어 회로(21)를 1.8V로 설계할 경우, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)의 입력전압(V2)을 피드백전압으로 재 활용할 수 있어, 제어 회로(21)의 사이즈를 줄이고, 소비 전력을 줄여줄 수 있다.
상기 제1 출력전압(VL1)은 1.8V 초과의 전압이 출력되며, 상기 제1 전압(PVDD)보다 낮거나 상기 외부 전압(VCC)보다 높을 수 있다. 상기 제2 출력전압(VL2)은 1.8V 이하의 전압이 출력되거나 상기 제2 전압(VI0) 이하의 전압이 출력될 수 있다.
상기 제어 회로(21)는 상기 제2 출력전압(VL2)에 의해 동작하며, CMOS 회로를 포함하고 각 부의 전력 관리 및 제어를 담당하게 된다. 또한 상기 제어 회로(21)는 CMOS 회로를 포함하여 전력 소모를 최소화하고 효율적인 전력 관리를 수행한다. 제어 회로(21)는 전력 관리 장치(100) 내의 각 부의 동작을 제어하게 되며, 상기 파워 스테이지 회로(24)는 상기 제어 회로(21)에 피드백된 신호를 제공할 수 있다. 상기 게이트 드라이버(23)는 상기 레벨 시프트 회로(22)와 연결된다. 상기 레벨 시프트 회로(22)는 입력 및 출력전압　레벨들의 변화들에 대응되도록 전압 레벨을 변환하며, CMOS 회로를 포함하여 연결된 제어 회로(21) 및 게이트 드라이버(23) 간의 신호를 전달하게 된다. 상기 파워 스테이지(power stage) 회로(24)는 상기 게이트 드라이버(23)를 통해 출력된 구동 전압에 의해 동작하고, 입력 전원을 조절하고 전력 변환 및 관리를 수행하며, 각 구성에 필요한 전원을 공급하게 된다.
상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(11,12)는 상기 외부 전압(VCC)의 하이 레벨에 의해 동작하며, 로우 레벨에 의해 오프될 수 있다. 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(11,12)의 동작하거나 오프되는 시점은 외부 전압(VCC)의 상승 시점(또는 구간) 또는 하강 시점(또는 구간)에 따라 연동될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(11,12)는 타이밍 컨트롤러(Timing controller, 미도시)와 통신하며, 상기 외부 전압(VCC)의 타이밍과 제1,2 전압의 타이밍에 따라 상기 피드백전압 선택부(13)에 의해 적응적으로 입력 전압이 변경될 수 있다. 다른 예로서, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 피드백전압 선택부(13)에 연결되고, 상기 피드백전압 선택부(13)에 상기 전압들의 타이밍 신호를 제공할 수 있다. 다른 예로서, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 피드백전압 선택부(13) 및 상기 저전압 강하 레귤레이터(11,12)들에 연결되고, 상기 피드백전압 선택부(13) 및 상기 저전압 강하 레귤레이터(11,12)들에 상기 전압들의 타이밍 신호를 제공할 수 있다.
도 2 내지 도 4에서, 각 파형도에서 수평 축 방향은 시간을 나타내며, 수직 축은 전압 레벨을 나타내며, 도 2 내지 도 4의 (a)는 도 1의 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압의 입력 시점(또는 구간)에 따른 제2 입,출력전압의 레벨을 설명하기 위한 파형도이며, 도 2 내지 도 4의 (b)는 도 1의 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압(V2)의 종료 시점(또는 구간)에 따른 제2 입,출력전압의 레벨을 설명하기 위한 파형도이다.
도 1 및 도 2의 (a)와 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 외부 전압(VCC)이 입력된 후 제2 전압(VIO)이 입력되면, 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 외부 전압(VCC)의 입력 시점(Ta1)에 상기 외부 전압(VCC)의 레벨에 따라 상승하고, 제2 출력전압(VL2)은 상기 제2 입력전압(V2)의 상승되는 시점(또는 구간)에 출력된다(Ta2). 상기 제2 전압(VIO)이 피드백되거나 검출되면, 상기 피드백전압 선택부(13)에 의해 제2 전압(VIO)이 선택되고, 상기 제2 입력전압(V2)으로 제2 전압(VIO)의 레벨로 입력되고(Ta3), 이때 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 제2 전압(VIO)이 조절된 레벨로 출력된다. 상기 외부 전압(VCC)이 하이 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 동작을 시작하며, 이후, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 피드백된 제2 전압(VIO)에 의해 동작을 지속하며 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다.
도 2의 (b) 및 도 1과 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 하강한 다음 외부 전압(VCC)이 하강하는 경우, 상기 제2 전압(VIO)이 하강하는 시점(Ta4)에 상기 외부 전압(VCC)으로 선택하여 제2 입력전압(V2)을 공급하고, 상기 제2 출력전압(VL2)은 외부 전압(VCC)이 하강(Ta5)하면 하강하게 된다. 상기 외부 전압(VCC)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 오프(off)된다.
도 3의 (a) 및 도 1과 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 입력된 후 외부 전압(VCC)이 입력되는 제1 조건이면, 상기 제2 입력전압(V2)은 외부 전압(VCC)가 기준 레벨이 될 때까지 상기 제2 전압(VIO)의 레벨로 입력되며(Tb1,Tb2), 제2 출력전압(VL2)은 상기 외부 전압(VCC)의 하이 레벨이 시작되는 시점(Tb3)부터 출력하게 된다. 예컨대, 상기 제2 전압(VIO)이 1.7V 초과이면, 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 제2 전압(VIO)이 입력되며, 이때 외부 전압(VCC)이 기준 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)가 동작하게 된다. 이후, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 피드백된 제2 전압(VIO)에 의해 동작을 지속하며 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다.
도 3의 (b) 및 도 1과 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 외부 전압(VCC)이 하강(Tb4)한 다음 제2 전압(VIO)이 하강(Tb5)하는 경우, 제2 입력전압(V2)은 상기 제2 전압(VIO)에 따라 입력되며, 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 외부 전압(VCC)의 하강 시점(Tb5)에 의해 하강하게 된다. 상기 외부 전압(VCC)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 오프된다.
도 4의 (a) 및 도 1과 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 입력된 후 외부 전압(VCC)이 입력되는 제2 조건이면, 제2 전압(VI0)가 상승(Tc1)하여 기준 레벨이 되더라도, 제2 입력전압(V2)의 입력은 없게 되며, 외부 전압(VCC)가 입력되면(Tc2), 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 외부 전압(VCC)의 레벨에 따라 입력되며, 제2 출력전압(VL2)은 상기 외부 전압(VCC)의 하이 레벨이 시작되는 시점(Tc3)부터 출력하게 된다. 즉, 외부 전압(VCC)이 기준 레벨 이하인 경우, 제2 입력전압(V2)은 외부 전압(VCC)이 된다. 외부 전압(VCC)이 기준 레벨을 초과하고 상기 제2 전압(VIO)이 1.7 V를 초과한 경우, 상기 제2 입력전압(V2)은 제2 전압(VIO)이 된다. 또한 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 상기 외부 전압(VCC)이 기준 전압을 초과한 경우, 동작하게 된다.
도 4의 (b) 및 도 1과 같이, 제2 스위치(42)의 입력 단에 외부 전압(VCC)이 하강(Tc4)한 다음 제2 전압(VIO)이 하강(Tc5)하는 경우, 제2 입력전압(V2)은 상기 외부 전압(VCC)에 따라 하강하며, 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 외부 전압(VCC)의 하강 시점에 따라 하강하게 된다. 상기 외부 전압(VCC)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 오프된다.
이와 같이, 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 외부 전압(VCC)의 상승 시점 및 하강 시점에 따라 동작이 연동되며, 제2 입력전압(V2)은 감지된 제2 전압(VIO)의 입력 여부에 따라 하이 레벨(외부 전압 레벨) 또는 로우 레벨로 전환될 수 있다.
또한 제1 저전압 강하 레귤레이터(12)는 제1 전압(PVDD)의 레벨과 외부 전압(VCC)의 레벨에 따라 도 2 내지 도 3과 같이 동작하게 되며, 상기 외부 전압(VCC)의 상승 시점 및 하강 시점에 따라 동작이 온/오프되며, 제1 입력전압(V1)은 감지된 제1 전압(PVDD)의 입력 여부에 따라 하이 레벨(외부 전압 레벨) 또는 로우 레벨로 전환될 수 있다. 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(11,12)의 출력전압을 피드백전압의 선택에 의해 출력함으로써, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있고, 노이즈 특성이 개선되며 전원 변화에 따른 출력전압의 변화를 줄여줄 수 있다. 또한 전력 관리 장치의 동작의 안정성을 향상시켜 줄 수 있다.
따라서, 상기 피드백전압 선택부(13)는 상기 제1,2 스위치(41,42)의 입력 전압(PVDD, VCC, VIO)의 레벨에 따라 적응적으로 제어하여, 상기 제1,2저전압 강하 레귤레이터(11,12)의 입력 전압(V1,V2)을 변경해 줄 수 있다.
도 5는 제2실시 예로서, 제1 실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 전력 관리 장치(100A)는 복수의 저전압 강하 레귤레이터(15,16), 감지전압 선택부(17), 복수의 스위치(43,44), 제어회로(21A), 레벨 시프트 회로(22A), 게이트 드라이버(23A), 및 파워 스테이지 회로(24A)를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로(21A), 레벨 시프트 회로(22A), 게이트 드라이버(23A), 및 파워 스테이지 회로(24A)는 도 1의 설명을 참조하기로 한다.
상기 감지전압 선택부(17)는 제1 전압(PVDD), 배터리 전압(VBAT), 및 제2 전압(VIO)의 라인들에 연결되거나, 제어신호에 의해 상기 전압들의 입력을 감지할 수 있다. 상기 감지전압 선택부(17)는 제1 전압(PVDD), 배터리 전압(VBAT) 및 제2 전압(VIO)을 선택하기 위한 선택신호(S1,S2)를 출력하게 된다. 상기 감지전압 선택부(17)는 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15,16)로 선택적으로 입력되는 스위치(43,44)의 입력 단의 전압을 센싱한 후 선택하도록 제어할 수 있다.
상기 감지전압 선택부(17)는 제1 스위치(43)에 제1 선택신호(S1)를 출력하며, 입력되는 전압(PVDD,VBAT)들 중 어느 하나를 선택하게 된다. 상기 감지전압 선택부(17)는 제2 스위치(42)에 제2 선택신호(S2)를 출력하며, 입력되는 전압(VBAT,VIO)들 중 어느 하나를 선택하게 된다.
상기 감지전압 선택부(17)는 전력 관리 장치(100A) 내의 출력전압 중에서 상기 제어 회로(21A)의 동작 전압과 유사한 전압과, 게이트 드라이버(23A)의 구동을 위한 전압과 유사하거나 같은 전압을 감지하여 선택 신호(S1,S2)로 제어할 수 있고, 상기 감지된 전압들의 라인은 스위치(15,16)의 입력 단으로 각각 연결하여 재 활용할 수 있다.
상기 제1 전압(PVDD)은 상기 제2 전압(VIO)보다 높고 상기 배터리 전압(VBAT) 보다 낮을 수 있으며, 상기 제2 전압(VIO)은 상기 제1 전압(PVDD)보다 낮고 1.8V 이하의 전압일 수 있다. 상기 배터리 전압(VBAT)은 5V 초과 예컨대, 6V 내지 24V 범위일 수 있으며, 전자 제품에 따라 다를 수 있다. 상기 배터리 전압(VBAT)은 제4 전압으로 정의할 수 있다.
상기 제1 스위치(43)는 상기 제1 선택신호(S1)에 의해 상기 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 어느 하나를 선택하며, 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 입력 단으로 선택된 전압(V1)을 제공하게 된다. 제2 스위치(42)는 상기 제2 선택신호(S2)에 의해 상기 배터리 전압(VBAT)과 제2 전압(VIO) 중에서 어느 하나를 선택하며, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 입력 단으로 선택된 전압(V2)을 제공하게 된다.
상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 제1 입력전압(V1)은 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 제1 스위치(43)에 의해 선택된 전압이 입력되며, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 입력전압(V2)은 배터리 전압(VBAT)과 제2 전압(VIO) 중에서 제2 스위치(42)에 의해 선택된 전압이 입력된다.
상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 출력 단에는 레벨 시프트 회로(22A) 및 게이트 드라이버(23A)가 연결되며, 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 제1 출력전압(VL1)은 레벨 시프트 회로(22A) 및 게이트 드라이버(23A)에 입력된다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 출력 단에는 제어 회로(21A) 및 레벨 시프트 회로(22A)가 연결되며, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 출력전압(VL2)은 상기 제어 회로(21A) 및 레벨 시프트 회로(22A)로 입력된다.
상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 제1 출력전압(VL1)은 1.8V 초과의 전압이 출력되며, 상기 제1 전압(PVDD)보다 낮거나 상기 배터리 전압(VBAT)보다 낮을 수 있다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 출력전압(VL2)은 1.8V 이하의 전압이 출력되거나 상기 제2 전압(VI0) 이하의 전압이 출력될 수 있다.
상기 전력 관리 장치(100A)의 출력 단에 발광소자 스트링부(31)의 일단이 연결되며, 발광소자 스트링부(31)가 상기 파워 스테이지 회로(24A)의 출력전압(VLED)에 따라 턴-온 또는 턴-오프될 수 있고 접지 단에 전류 원이 연결된다. 상기 발광소자 스트링부(31)는 복수의 LED(Light emitting device) 스트링의 입력 단이 상기 출력전압(VLED) 단에 연결될 수 있다. 상기 발광소자 스트링부(31)의 각 스트링 각각은 복수의 발광 소자(예컨대, Light emitting diode)들이 직렬로 연결되며, 복수의 발광소자 스트링부(31)의 스트링들은 서로 병렬로 연결된다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 감지전압과 배터리 전압(VBAT)의 레벨에 따른 제2 저전압 강하 레귤레이터의 입력전압과 출력전압을 비교한 파형도이다. 도 6 내지 도 8에서, 각 파형도에서 수평 축 방향은 시간을 나타내며, 수직 축은 전압 레벨을 나타내며, 도 6 내지 도 8의 (a)는 도 5의 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압(V2)의 시작 시점에 따른 제2 입,출력전압의 레벨을 설명하기 위한 파형도이며, 도 6 내지 도 8의 (b)는 도 5의 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압(V2)의 종료 시점에 따른 제2 입,출력전압의 레벨을 설명하기 위한 파형도이다.
도 6의 (a)와 도 5를 참조하면, 제2 스위치(44)의 입력 단에 배터리 전압(VBAT)이 입력된 후 제2 전압(VIO)이 입력되면, 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 배터리 전압(VBAT)의 상승 시점(Td1)부터 상승하고, 제2 출력전압(VL2)은 배터리 전압(VBAT)의 상승 시간 동안 기준 레벨까지 상승하고 출력된다(Td2). 이후, 상기 제2 전압(VIO)이 입력되거나 감지되면(Td3), 상기 감지전압 선택부(17)에 의해 제2 전압(VIO)이 선택되고, 상기 제2 입력전압(V2)은 제2 전압(VIO)의 레벨로 입력되고, 이때 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 제2 전압(VIO)이 조절된 레벨로 출력된다. 상기 배터리 전압(VBAT)이 하이 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 동작이 개시된다. 이후, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 감지된 제2 전압(VIO)에 의해 동작하며 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다.
도 6(b) 및 도 5와 같이, 제2 스위치(44)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 하강한 다음 배터리 전압(VBAT)이 하강하는 경우, 상기 제2 전압(VIO)이 하강하는 시점(Td4)에 상기 배터리 전압(VBAT)을 선택하여 제2 입력전압(V2)을 공급하고, 상기 제2 출력전압(VL2)은 배터리 전압(VBAT)이 하강(Td5)하면 하강하게 된다. 상기 배터리 전압(VBAT)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 오프(off)된다.
도 7의 (a) 및 도 5와 같이, 제2 스위치(44)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 입력된 후 배터리 전압(VBAT)이 입력되는 제1 조건이면, 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 제2 전압(VIO)의 상승 시점(Te1)부터 입력되며, 제2 출력전압(VL2)은 상기 배터리 전압(VBAT)의 기준 레벨이 시작되는 시점(Te2)부터 출력하게 된다. 예컨대, 상기 제2 전압(VIO)이 1.7V 초과이면, 상기 제2 입력전압(V2)은 상기 제2 전압(VIO)의 레벨이 입력되며, 이때 배터리 전압(VBAT)이 임계 값을 초과한 경우(Te3), 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 동작하게 된다. 이후, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 감지된 제2 전압(VIO)에 의해 동작을 지속하며 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다.
도 7의 (b) 및 도 5와 같이, 제2 스위치(44)의 입력 단에 외부 전압(VCC)이 하강(Te4)한 다음 제2 전압(VIO)이 하강(Te5)하는 경우, 제2 입력전압(V2)은 상기 제2 전압(VIO)에 따라 입력되며, 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 배터리 전압(VBAT)의 하강에 따라 하강하게 된다. 상기 외부 전압(VCC)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 오프된다.
도 8의 (a) 및 도 5와 같이, 제2 스위치(44)의 입력 단에 제2 전압(VIO)이 입력된 후 배터리 전압(VBAT)이 입력되는 제2 조건이면, 상기 제2 입력전압(V2)은 제2 전압(VI0)가 입력(Tf1)되더라도, 상기 배터리 전압(VBAT)이 시작되는 시점(Tf2)까지 로우 레벨이 되며, 제2 출력전압(VL2)은 상기 배터리 전압(VBAT)의 하이 레벨이 시작되는 시점(Tf3)부터 출력하게 된다. 예컨대, 배터리 전압(VBAT)이 기준 레벨 미만인 경우, 제2 입력전압(V2)은 배터리 전압(VBAT)이 된다. 배터리 전압(VBAT)이 기준 레벨 이상이고 상기 제2 전압(VIO)이 1.7V를 초과한 경우, 상기 제2 입력전압(V2)은 제2 전압(VIO)이 된다. 또한 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 상기 배터리 전압(VBAT)이 기준 전압 이상인 경우, 동작하게 된다. 이후, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 상기 제2 전압(VIO)에 의해 동작하며 제2 출력전압(VL2)을 출력하게 된다.
도 8의 (b) 및 도 5와 같이, 제2 스위치(44)의 입력 단에 배터리 전압(VBAT)이 하강(Tf4)한 다음 제2 전압(VIO)이 하강(Tf5)하는 경우, 제2 입력전압(V2)은 상기 배터리 전압(VBAT)에 따라 하강하며, 상기 제2 출력전압(VL2)은 상기 배터리 전압(VBAT)의 하강 시점에 따라 하강하게 된다. 상기 배터리 전압(VBAT)이 로우 레벨인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 오프된다.
이와 같이, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 배터리 전압(VBAT)의 상승 시점 및 하강 시점에 의해 동작이 제어되며, 제2 입력전압(V2)은 감지된 제2 전압(VIO)의 입력 여부에 따라 하이 레벨(배터리 전압 레벨) 또는 로우 레벨로 전환될 수 있다.
또한 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)는 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT)의 감지 결과에 따라 도 6 내지 도 8과 같이 동작하게 되며, 상기 배터리 전압(VBAT)의 상승 시점 및 하강 시점에 의해 온/오프되며, 제1 입력전압(V1)은 감지된 제1 전압(PVDD)의 입력 여부에 따라 하이 레벨(배터리 전압의 레벨) 또는 로우 레벨로 전환될 수 있다. 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15,16)의 출력전압을 감지전압의 선택에 의해 출력함으로써, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있고, 노이즈 특성이 개선되며 전원 변화에 따른 출력전압의 변화를 줄여줄 수 있다. 또한 전력 관리 장치의 동작의 안정성을 향상시켜 줄 수 있다.
따라서, 상기 감지전압 선택부(17)는 상기 제1,2 스위치(43,44)의 입력 전압(PVDD, VBAT, VIO)의 레벨에 따라 적응적으로 제어하여, 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15,16)의 입력 전압(V1,V2)을 변경해 줄 수 있다.
도 9는 제3실시 예에 따른 전력 관리 장치의 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 전력 관리 장치(100A)는 부하 예컨대, 발광소자 스트링부(31)의 구동을 위한 전원전압(VLED)을 공급할 수 있다. 상기 전력 관리 장치(100A)에서, 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 제1 입력전압(V1)은 배터리 전압(VBAT)의 단으로 연결되며, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 입력전압(V2)은 스위치(44)의 출력 단에 연결된다. 상기 스위치(44)의 입력 단은 배터리 전압(VBAT) 단과 감지전압(VI0) 단으로 연결된다. 상기 스위치(44)는 전압 선택부(17)의 선택 신호(S2)에 의해 배터리 전압(VBAT) 또는 감지전압(VIO)을 선택하며, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 입력전압(V2)은 상기 스위치(44)의 선택 전압으로 동작하게 된다. 상기 감지전압은 1.8V 이하의 전압이며, 상기 감지전압이 선택될 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 상기 감지전압에 의해 동작하게 되므로, 소비 전력을 줄여줄 수 있다.
도 10은 제4실시 예에 따른 전력 관리 장치의 예를 나타낸 도면이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1 내지 제3실시 예의 구성은 동일 구성으로 하며 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 전력 관리 장치(100A)는 부하 또는 디바이스에 필요한 전원 전압을 공급하며, 예컨대, 발광소자 스트링부(31)의 구동을 위한 전압전압(VLED)을 공급할 수 있다.
상기 전력 관리 장치(100A)는 복수의 저전압 강하 레귤레이터(15A,15B,15C), 제어회로(21,21A), 레벨 시프트 회로(22,22A), 게이트 드라이버(23A), 파워 스테이지 회로(24A), 복수의 스위치(53A,53B,54A), 및 감지전압 선택부(17A,17B)를 포함할 수 있다.
상기 저전압 강하 레귤레이터는 제1 내지 제3 저전압 강하 레귤레이터(15A,15B,15C)를 포함하며, 상기 복수의 스위치는 제1 내지 제3 스위치(53A,53B,54A)를 포함하며, 상기 감지전압 선택부(17A)는 제1 및 제2 감지전압 선택부(17A,17B)를 포함한다.
상기 제1 스위치(43)는 상기 제1 감지전압 선택부(17A)의 선택신호(S4)에 의해 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 선택하며, 상기 제1 스위치(53A)에 의해 선택된 전압은 제1 저전압 강하 레귤레이터(15A)의 제1 입력전압(V1)으로 입력된다. 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15A)는 제1 입력전압(V1)을 조절하여 제2 레벨 시프트 회로(22A) 및 게이트 드라이버(23A)의 전원 전압인 제1 출력전압(VL1)을 공급한다. 상기 게이트 드라이버(23A)는 파워 스테이지(24A)의 동작을 제어하고, 상기 파워 스테이지 회로(24A)는 부하 즉, 발광소자 스트링부(31)가 필요한 구동 전압(VLED)을 제공한다.
상기 제2 스위치(53A)는 상기 제1 감지전압 선택부(17A)의 선택신호(S2)에 의해 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 선택하며, 상기 제2 스위치(53B)에 의해 선택된 전압은 제2 저전압 강하 레귤레이터(15B)의 제2 입력전압(V2)으로 입력된다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(15B)는 제2 입력전압(V2)을 조절하여 제1 레벨 시프트 회로(22), 제2 제어회로(22A) 및 제2 레벨 시프트 회로(24A)의 전원 전압인 제2 출력전압(VL2)을 공급한다.
상기 제3 스위치(54A)는 상기 제2 감지전압 선택부(17B)의 선택신호(S2)에 의해 제2 전압(VIO)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 선택하며, 상기 제3 스위치(54A)에 의해 선택된 전압은 제3 저전압 강하 레귤레이터(16A)의 제3 입력전압(V3)으로 입력된다. 상기 제3 저전압 강하 레귤레이터(16A)는 제3 입력전압(V3)을 조절하여 제1 제어 회로(21) 및 제1 레벨 시프트 회로(22)의 전원 전압인 제3 출력전압(VL3)을 공급한다.
상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15A,15B)는 1.8V 초과의 전압이 사용되는 구성들의 전원을 제공할 수 있다. 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15A,15B)의 출력전압은 1.8V 초과이며, 동일한 레벨이거나 다른 레벨일 수 있다. 이에 따라 제1,2 저전압 강하 레귤레이터(15A,15B)를 통해 다양한 고전압(1.8V 초과) 소자들에 필요한 전압을 안정적으로 공급할 수 있다. 상기 제3 저전압 강하 레귤레이터(16A)는 1.8V 이하의 전압이 사용되는 구성(21,22)이나 저전압 소자들에 전원을 제공할 수 있다.
도 11은 도 2의 다른 예를 나타낸 전력 관리 장치의 구성도이다.
도 11을 참조하면, 제1 스위치(43)는 제1 전압(PVDD)과 배터리 전압(VBAT) 중에서 어느 하나를 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)의 제1 입력전압(V1)으로 제공하게 된다. 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(15)는 고 전압 예컨대, 1.8V 초과의 입력전압을 조절하여 레벨 시프트 회로(22A) 및 게이트 드라이버(23A)에 제1 출력전압(VL1)을 제공한다.
상기 제2 스위치(44A)는 배터리 전압(VBAT), 외부 전압(VCC) 및 제2 전압(VIO) 중에서 어느 하나를 선택하여, 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)의 제2 입력전압으로 제공한다. 상기 제2 스위치(44A)에는 적어도 3개의 서로 다른 레벨의 전압(VBAT,VCC,VIO) 라인들과 연결하고, 3개의 전압(VBAT,VCC,VIO)들 중에서 선택하여 제공할 수 있다. 만약, 제2 스위치(44A)에서 전력 관리 장치(100A) 내의 저전압 즉, 피드백전압이나 센싱 전압을 사용하지 못할 경우, 배터리 전압(VBAT)보다 낮은 외부 전압(VCC)의 단자를 더 추가하여, 제2 스위치(44A)가 배터리 전압(VBAT)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택할 수 있다.
상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 배터리 전압(VBAT)에 의해 온/오프 타이밍이 제어될 수 있고, 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 온 상태에서 상기 외부 전압(VCC)에 의해 1.8V 이하의 제2 출력전압(VL2)으로 조절하여 출력할 수 있다. 이에 따라 제2 저전압 강하 레귤레이터(16)는 배터리 전압(VBAT)보다 낮은 전압을 입력 받아 제2 출력전압(VL2)으로 조절하므로, 이에 따른 소비 전력을 줄여줄 수 있다.
도 12는 발명의 제5실시 예에 따른 전력 관리 장치를 나타낸 구성도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1,2실시 예에 동일한 구성은 제1,2실시 예의 설명을 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 전력 관리 장치는 복수의 전력 관리부(30)를 구비하며, 상기 복수의 전력 관리부(30) 각각은 제어 회로(21), 레벨 시프트 회로(22), 게이트 드라이버(23), 및 파워 스테이지 회로(24)를 포함할 수 있다.
복수의 전력 관리부(30)의 출력 단은 서로 다른 레벨의 전압(VGL,VGH,NVDD,PVDD,VCORE,VIO)이 출력될 수 있다. 복수의 전력 관리부(30)의 출력 단은 예컨대, 제1 전압(PVDD), 제2 전압(VIO), 하이 또는 로우 레벨의 전압들이 출력된다.
상기 제1 스위치(51)의 입력 단에는 제1 전압(PVDD)과 외부 전압(VCC)의 단자들이 연결되고, 출력 단에는 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)의 입력 단이 연결된다. 상기 제2 스위치(52)의 입력 단에는 제2 전압(VIO)과 외부 전압(VCC)의 단자들이 연결되고, 출력 단에는 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)의 입력 단이 연결된다.
피드백전압 선택부(13)는 제1 전압(PVDD)과 제2 전압(VIO)을 피드백하며, 상기 피드백된 제1 전압(PVDD)의 레벨에 따라 제1 스위치(51)의 선택 신호(S1)로 제어하고, 상기 피드백된 제2 전압(VIO)의 레벨에 따라 제2 스위치(52)의 선택 신호(S2)로 제어할 수 있다. 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)는 제1 입력전압(V1)으로 입력되는 외부 전압(VCC) 또는 제1 전압(PVDD)에 의해 동작하고, 1.8 초과의 제1 출력전압(VL1)으로 조절하게 된다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(12)는 제2 입력전압(V2)으로 입력되는 외부 전압(VCC) 또는 제2 전압(VIO)에 의해 동작하고, 1.8 이하의 제2 출력전압(VL2)으로 조절하게 된다. 이러한 제2 출력전압(VL2)은 저 전압의 제2 입력전압(V2)으로 조절되므로, 소비 전력을 줄여줄 수 있다. 상기 제1,2 전압(PVDD,VIO)은 상기 전력 관리부(30)를 통해 출력되고 감지전압 선택부(17)에 의해 센싱된 전압일 수 있다.
도 13은 발명의 제6실시 예에 따른 전력 관리 장치와 구동 드라이버 및 발광소자 스트링부를 나타낸 구성도이다.
도 13을 참조하면, 전력 관리 장치(100)는 구동 드라이버(120)와 연결된다. 상기 구동 드라이버(120)는 발광소자 드라이버 예컨대, LED 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 구동 드라이버(120)는 전력 관리 회로 예컨대, 제2 제어 회로(21A), 제2 레벨 시프트 회로(22A) 및 제2 게이트 드라이버(23A)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 장치(100)의 제1 저전압 강하 레귤레이터(51)는 제1 전압(PVDD)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택된 전압을 입력받아 동작하고, 제1 출력전압(VL1)으로 조절하게 된다.
상기 전력 관리 장치(100)의 제1 저전압 강하 레귤레이터(11)의 제1 출력전압(VL1)은 전력 관리 장치(100)의 제1 레벨 시프트 회로(22) 및 제1 게이트 드라이버(23), 및 구동 드라이버(120)의 제2 레벨 시프트 회로(22A) 및 제2 게이트 드라이버(23A)에 공급된다. 상기 제2 게이트 드라이버(23A)는 상기 제1 출력전압(VL1)에 의해 구동되어 파워 스테이지 회로(24A)를 통해 발광소자 스트링부(31)에 필요한 전원을 제공할 수 있다.
상기 전력 관리 장치(100)의 제2 저전압 강하 레귤레이터(13)는 제2 전압(VIO)과 외부 전압(VCC) 중에서 선택된 전압을 입력받아 동작하고, 제2 출력전압(VL2)으로 조절하게 된다.
상기 전력 관리 장치(100)의 제2 저전압 강하 레귤레이터(13)의 제2 출력전압(VL2)은 전력 관리 장치(100) 내의 제1 제어회로(21), 및 제1 레벨 시프트 회로(22)에 공급된다. 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터(13)는 저 전압인 제2 전압(VIO)에 의해 제2 출력전압(VL2)으로 조절되므로, 피드백전압의 레벨에 따라 선택할 수 있어, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있다.
도 14는 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 장치의 입력 및 출력을 개념적으로 나타낸 구성도이다.
도 14를 참조하면, 전력 관리 장치(100,100A)는 입력전압(VINEXT)이 기생 저항(RPARA)에 의해 전압 강하되며, 제1 캐패시터(C1)를 통해 전압(VINPMIC)이 안정화되며, 상기에 개시된 제1,2 출력전압으로 조절되고, 파워 스테이지 회로를 통해 필요한 전압이 출력되며 제2 캐패시터(C2)에 의해 노이즈가 제거될 수 있다.
도 1과 같이, 예컨대, 제어 회로(21)가 1.8V의 소자인 경우, 제2 저전압 강하 레귤레이터(42)의 사이즈 및 소비 전력을 줄여줄 수 있고, 발열도 저감시켜 줄 수 있다. 1mA 소비할 경우, 소비 전력은 3.3V의 입력이면, 3.3mW(=3.3V*1mA)의 소비 전력이 발생되지만, 1.8V의 입력을 사용하면, 소비전력은 1.8mW(=1.8V*1mA)로 낮아질 수 있다.
또한 제2 저전압 강하 레귤레이터(42)의 출력을 제어 회로(21)의 전원으로 사용하므로, 전원에 의한 영향이 줄어들어 안정적인 공급이 가능하며, 노이즈 특성이 강화되며 전원 변화에 다른 출력의 변화가 감소될 수 있다. 또한 소비 전력이 감소되므로, 외부 전압(VCC)에 대한 전압 강하(dropout)가 감소하고 전압 안정성이 높아지며 전압 마진(margin)이 개선될 수 있다.
본 명세서에서 단지 예시된 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이러한 실시 예들은 이 개시가 철저하고 완전하게 되기 위한 예로서 제공되며, 통상의 기술자에게 본 발명의 특징 및 기능을 완전하게 전달할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특징 및 기능을 완벽하게 이해하기 위해 필요하지 않은 프로세스, 요소들, 및 기술들은 설명되지 않을 수 있다. 특별히 언급하지 않는 한, 유사한 참조 번호들은 첨부된 도면들 및 쓰여진 설명에서 유사한 구성요소들을 나타내고, 따라서 그것에 대한 설명은 반복되지 않을 것이다.

Claims (10)

  1. 레벨 시프트 회로;
    게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버에 연결되며 부하에 필요한 전력으로 변환하여 출력전압을 출력하는 파워 스테이지 회로;
    각 부의 동작을 제어하는 제어회로;
    입력되는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 조절하여 상기 게이트 드라이버에 출력하는 제1 저전압 강하 레귤레이터;
    입력되는 제2 입력 전압을 제2 출력전압으로 조절하여 상기 제어회로의 전원으로 출력하는 제2 저전압 강하 레귤레이터;
    외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압의 레벨에 따라 상기 제1, 2 저전압 강하 레귤레이터 중 적어도 하나의 입력 전압을 선택하는 피드백전압 선택부; 및
    상기 피드백전압 선택부의 선택 신호에 의해 외부전압 또는 배터리 전압, 및 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압 중에서 스위칭 선택하는 스위치를 포함하는 전력 관리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력전압은 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압이며, 상기 외부전압의 레벨보다 낮은 전압을 갖는 전력 관리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 피드백전압 선택부는 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 출력전압의 상승 시점을 상기 외부 전압 또는 상기 배터리 전압의 입력 시점으로 상기 스위치를 제어하는 전력 관리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 피드백전압 선택부는 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 출력 전압의 하강 시점을 상기 외부 전압 또는 상기 배터리 전압의 종료 시점으로 상기 스위치를 제어하는 전력 관리 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 외부 전압의 레벨보다 높은 제1 전압이며,
    상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 외부 전압과 상기 제1 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터의 제1 입력 전압으로 제공하는 제1 스위치를 포함하는 전력 관리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압은 상기 외부 전압의 레벨과 상기 제1 전압의 레벨보다 낮은 제2 전압이며,
    상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 외부 전압과 상기 제2 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력 전압으로 제공하는 제2 스위치를 포함하는 전력 관리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 1.8V이하이며,
    상기 제2 전압과 상기 제어회로의 동작 전압 사이의 레벨 차이는 0.5V 이하인 전력 관리 장치.
  8. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압은 상기 배터리 전압의 레벨보다 낮은 제1 전압이며,
    상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 배터리 전압과 상기 제1 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터의 제1 입력 전압으로 제공하는 제1 스위치를 포함하는 전력 관리 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 파워 스테이지 회로로부터 피드백되는 상기 출력 전압은 상기 배터리 전압의 레벨과 상기 제1 전압의 레벨보다 낮은 제2 전압이며,
    상기 스위치는 상기 피드백전압 선택부에 의해 상기 배터리 전압과 상기 제2 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터의 제2 입력 전압으로 제공하는 제2 스위치를 포함하며,
    상기 제2 전압은 1.8V이하이며, 상기 제2 전압과 상기 제어회로의 동작 전압 사이의 레벨 차이는 0.5V 이하인 전력 관리 장치.
  10. 레벨 시프트 회로;
    게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버와 발광소자 스트링부 사이에 연결되며 상기 게이트 드라이버에 의해 상기 발광소자 스트링부의 구동 전압으로 변환하여 출력하는 파워 스테이지 회로;
    각 부의 동작을 제어하는 제어회로;
    입력되는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 조절하여 상기 게이트 드라이버에 출력하는 제1 저전압 강하 레귤레이터;
    입력되는 제2 입력 전압을 제2 출력전압으로 조절하여 상기 제어회로의 전원으로 출력하는 제2 저전압 강하 레귤레이터;
    외부전압 또는 배터리 전압, 및 제1 전압 중 어느 하나를 선택하여 상기 제1 저전압 강하 레귤레이터로 출력하는 제1 스위치;
    외부전압 또는 배터리 전압, 및 제2 전압 중 어느 하나를 선택하여 상기 제2 저전압 강하 레귤레이터로 출력하는 제2 스위치; 및
    상기 제1, 2 전압의 레벨에 따라 상기 제1,2 저전압 강하 레귤레이터 중 적어도 하나의 입력 전압을 선택하는 피드백전압 선택부를 포함하며,
    상기 제1,2 전압은 상기 파워 스테이지 회로의 출력 전압이 피드백된 전압 또는 센싱된 전압이며,
    상기 제2 전압은 상기 제1 전압의 레벨보다 낮고 상기 제어회로의 동작 전원으로 사용되도록 상기 제2 스위치의 입력 단으로 입력되는 전력 관리 장치.
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