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WO2023195601A1 - 충전 회로를 구비한 전자 장치 - Google Patents

충전 회로를 구비한 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2023195601A1
WO2023195601A1 PCT/KR2022/021585 KR2022021585W WO2023195601A1 WO 2023195601 A1 WO2023195601 A1 WO 2023195601A1 KR 2022021585 W KR2022021585 W KR 2022021585W WO 2023195601 A1 WO2023195601 A1 WO 2023195601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
battery
conversion circuit
power conversion
electronic device
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/021585
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최항석
강상우
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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 KR1020220082389A external-priority patent/KR20230143083A/ko
Application filed by 삼성전자 주식회사 filed Critical 삼성전자 주식회사
Priority to EP22936654.7A priority Critical patent/EP4415217A1/en
Priority to US18/172,809 priority patent/US20230318344A1/en
Publication of WO2023195601A1 publication Critical patent/WO2023195601A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • 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

Definitions

  • This disclosure relates to an electronic device with a charging circuit.
  • the present disclosure relates to an electronic device having a simple circuit configuration for charging a battery considering compatibility.
  • An adapter e.g., travel adapter or wall adapter
  • a power receiving device e.g., a smart phone
  • a load circuit e.g., processor, display, camera
  • the power supplied from the adapter to the power receiving device may be distributed to the battery and/or load circuit through a charging circuit.
  • Direct charging technology allows an adapter that supports the PPS (programmable power supply) function to control voltage and current, rather than a power receiving device equipped with a battery, thereby minimizing heat generation in the power receiving device and allowing the battery to charge quickly. can do.
  • PPS programmable power supply
  • the direct charging circuit in the power receiving device generates less heat and provides high charging efficiency when used to charge the battery, but the ratio of output voltage to input voltage (hereinafter referred to as voltage conversion ratio) is fixed at, for example, 2:1.
  • voltage conversion ratio the ratio of output voltage to input voltage
  • the power receiving device may be equipped with a switching charging circuit that can adjust the voltage conversion ratio.
  • the switching charging circuit has relatively low efficiency in converting the voltage and/or current value of the power signal received from the adapter, so it may generate severe heat when applied to fast charging. Additionally, considering compatibility, electronic devices must be equipped with not only a direct charging circuit but also a switching charging circuit. In this case, there may be a shortage of mounting space or an increase in the price of the electronic device.
  • the internal temperature of the battery may increase. If the load circuit consumes relatively high power due to the execution of an application that requires high-end performance (e.g., a game), the internal temperature of the battery being charged may increase due to the heat generated in the load circuit when power is consumed.
  • one aspect of the present disclosure is to provide an electronic device configured to minimize heat generation and charge a battery at high speed.
  • Another aspect of the present disclosure is to provide an electronic device that takes compatibility into account but has a simple circuit configuration for battery charging.
  • the electronic device when a relatively large amount of power is consumed in a load circuit while an adapter is connected to the electronic device, the electronic device suppresses an increase in the internal temperature of the battery by temporarily stopping power supply to the battery. can do.
  • a portable electronic device includes a connector including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit; a second power conversion circuit; and a control circuit electrically connected to the data terminal, the first power conversion circuit, and the second power conversion circuit.
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit and a battery of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to the load circuit and the battery; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • the control circuit may be configured to check, through the data terminal, whether a power supply device connected to the connector supports a programmable power supply (PPS) function.
  • PPS programmable power supply
  • the control circuit switches the 1-1 switch and the first switch with a 50% duty cycle and a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor.
  • 1-4 Outputting a first switching control signal to the first power conversion circuit to repeat a second switching state in which the switch is closed, the switching frequency and duty cycle being the same as the switching frequency and duty cycle of the first switching control signal. It may be configured to output a second switching control signal having a phase difference of 180 degrees from the first switching control signal to the second power conversion circuit.
  • the control circuit if it is determined that the power supply does not support the PPS function, disables the second power conversion circuit and has a switching frequency equal to or higher than the resonant frequency of the first capacitor and the inductor.
  • the 1-1 switch and the 1-2 switch have the same duty cycle and a 180-degree phase difference, the 1-1 switch and the 1-4 switch have a complementary relationship, and the 1-2 switch has a complementary relationship.
  • the first power conversion circuit may be configured to output a third switching control signal that causes the switch and the first to third switches to have a complementary relationship.
  • the control circuit is configured to set the third switching control signal to a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed, or a third switching state in which the 1-1 switch and the first switch are closed, depending on the state of charge of the battery.
  • -2 switches may be configured to have a fourth switching state where both are open.
  • a portable electronic device includes a connector including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit; a second power conversion circuit; battery switch; and a control circuit electrically connected to the data terminal, the first power conversion circuit, the second power conversion circuit, and the battery switch.
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to a battery of the portable electronic device; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • One end of the battery switch may be connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of the battery switch may be connected between the second output terminal and the battery.
  • the control circuit opens the battery switch. Then, the second power conversion circuit is deactivated, the first switch 1-1 and the first switch 1-3 are closed and the second switch is closed with a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor and a 50% duty cycle. A first switching state in which the 1-2 switch and the 1-4 switch are open, and a second switching state in which the 1-1 switch and the 1-3 switch are open and the 1-2 switch and the 1-4 switch are closed.
  • the first power conversion circuit may be configured to output a first switching control signal that repeats the switching state.
  • a method of operating a portable electronic device includes a connector including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit; And it may include a second power conversion circuit.
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit and a battery of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to the load circuit and the battery; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • the method includes: checking through the data terminal whether a power supply device connected to the connector supports a PPS (programmable power supply) function; When it is confirmed that the power supply device supports the PPS function, the 1-1 switch and the 1-3 switch have a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor and a 50% duty cycle. A first switching state is closed and the 1-2 switch and the 1-4 switch are open, and the 1-1 switch and the 1-3 switch are open and the 1-2 switch and the 1-4 switch are open.
  • PPS programmable power supply
  • the third switching control signal is in a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed, or in a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed. It may include an operation to have a fourth switching state that is all open.
  • an electronic device can minimize heat generation by having a simple circuit configuration for battery charging. Additionally, according to various embodiments of the present disclosure, an electronic device can charge a battery at high speed and suppress an increase in internal temperature.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram of a power management module and battery, according to various embodiments.
  • FIG. 3 is a block diagram of an electronic device configured to supply power to a load circuit and charge a battery using power received from a power supply device, according to one embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing a first switching state for charging the first capacitor in the first power conversion circuit and a power transmission path in the first switching state.
  • FIG. 4B is a diagram showing a second switching state for discharging the first capacitor in the first power conversion circuit and a power transmission path in the second switching state.
  • FIGS. 4C and 4D are diagrams showing a third switching state and a fourth switching state for maintaining the first capacitor in a floating state that is neither charged nor discharged.
  • FIGS. 4E, 4F, and 4G are diagrams for explaining switching state conversion in the first power conversion circuit.
  • FIG. 5A is a diagram showing a fifth switching state for discharging the second capacitor in the second power conversion circuit and a power transmission path in the fifth switching state.
  • FIG. 5B is a diagram showing a sixth switching state for charging the second capacitor in the second power conversion circuit and a power transmission path in the sixth switching state.
  • FIG. 6 is a diagram showing the waveform of current in power conversion circuits while the power supply device operates in constant current mode and the electronic device operates in direct charging mode.
  • FIG. 7 is a diagram showing the waveform of current in the first power conversion circuit while the electronic device is operating in pass-through mode.
  • FIG. 8 is a diagram showing the waveform of current in the first power conversion circuit while the electronic device operates in a switching charging mode.
  • FIG. 9 is a diagram showing the waveform of current in power conversion circuits while the electronic device operates in quasi direct charging mode.
  • Figure 10 is a flowchart for explaining operations for supplying power to a battery and a load circuit, according to one embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining operations for supplying power to a battery and a load circuit, according to one embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining operations for stopping power supply from a battery and supplying power to a load circuit, according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (e.g., a short-range wireless communication network) or a second network 199. It is possible to communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (e.g., a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • a first network 198 e.g., a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199.
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or may include an antenna module 197.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101.
  • some of these components e.g., sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into one component (e.g., display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (e.g., program 140) to operate at least one other component (e.g., hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and various data processing or calculations can be performed. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, the processor 120 stores instructions or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132. The commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • software e.g., program 140
  • the processor 120 stores instructions or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132.
  • the commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • the processor 120 includes the main processor 121 (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor 123 that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • the main processor 121 e.g., a central processing unit or an application processor
  • an auxiliary processor 123 e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the electronic device 101 includes a main processor 121 and a secondary processor 123
  • the secondary processor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or be specialized for a designated function. You can.
  • the auxiliary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • the auxiliary processor 123 may, for example, act on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (e.g., sleep) state, or while the main processor 121 is in an active (e.g., application execution) state. ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (e.g., the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) At least some of the functions or states related to can be controlled.
  • co-processor 123 e.g., image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component e.g., camera module 180 or communication module 190. there is.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. For example, such learning may be performed in the electronic device 101 itself on which the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (e.g., server 108).
  • Learning algorithms may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but It is not limited.
  • An artificial intelligence model may include multiple artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural network (DNN), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), restricted boltzmann machine (RBM), belief deep network (DBN), bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • artificial intelligence models may additionally or alternatively include software structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101. Data may include, for example, input data or output data for software (e.g., program 140) and instructions related thereto.
  • Memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134.
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or application 146.
  • the input module 150 may receive commands or data to be used in a component of the electronic device 101 (e.g., the processor 120) from outside the electronic device 101 (e.g., a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, keys (eg, buttons), or digital pen (eg, stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101.
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver. Speakers can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 can visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector, and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 can convert sound into an electrical signal or, conversely, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device (e.g., directly or wirelessly connected to the electronic device 101). Sound may be output through the electronic device 102 (e.g., speaker or headphone).
  • the electronic device 102 e.g., speaker or headphone
  • the sensor module 176 detects the operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device 101 or the external environmental state (e.g., user state) and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that can be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly with an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 can capture still images and moving images.
  • the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 can manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 188 may be implemented as at least a part of, for example, a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
  • Communication module 190 is configured to provide a direct (e.g., wired) communication channel or wireless communication channel between electronic device 101 and an external electronic device (e.g., electronic device 102, electronic device 104, or server 108). It can support establishment and communication through established communication channels. Communication module 190 operates independently of processor 120 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • processor 120 e.g., an application processor
  • the communication module 190 may be a wireless communication module 192 (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 192 e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module
  • the corresponding communication module is a first network 198 (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (e.g., legacy It may communicate with an external electronic device 104 through a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 to communicate within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support 5G networks after 4G networks and next-generation communication technologies, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support high frequency bands (eg, mmWave bands), for example, to achieve high data rates.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies to secure performance in high frequency bands, for example, beamforming, massive array multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. It can support technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements specified in the electronic device 101, an external electronic device (e.g., electronic device 104), or a network system (e.g., second network 199).
  • the wireless communication module 192 supports Peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (e.g., 164 dB or less) for realizing mmTC, or U-plane latency (e.g., 164 dB or less) for realizing URLLC.
  • Peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 164 dB or less
  • the antenna module 197 may transmit signals or power to or receive signals or power from the outside (e.g., an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator made of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for the communication method used in the communication network, such as the first network 198 or the second network 199, is connected to the plurality of antennas by, for example, the communication module 190. can be selected Signals or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • a mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high-frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high frequency band. can do.
  • a mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high-frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side)
  • peripheral devices e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be of the same or different type as the electronic device 101.
  • all or part of the operations performed in the electronic device 101 may be executed in one or more of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 may perform the function or service instead of executing the function or service on its own.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result as is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology can be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of Things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199.
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 of the power management module 188 and battery 189, according to various embodiments.
  • power management module 188 may include a charging circuit 210, a power regulator 220, or a power gauge 230.
  • the charging circuit 210 may charge the battery 189 using power supplied from an external power source for the electronic device 101.
  • the charging circuit 210 is configured to determine the type of external power source (e.g., power adapter, USB, or wireless charging), the size of power that can be supplied from the external power source (e.g., about 20 watts or more), or the battery (189).
  • a charging method (e.g., normal charging or fast charging) can be selected based on at least some of the properties of ), and the battery 189 can be charged using the selected charging method.
  • the external power source may be connected to the electronic device 101 by wire, for example, through the connection terminal 178, or wirelessly through the antenna module 197.
  • the power regulator 220 may generate a plurality of powers having different voltages or different current levels by, for example, adjusting the voltage level or current level of power supplied from an external power source or the battery 189.
  • the power regulator 220 may adjust the power of the external power source or battery 189 to a voltage or current level suitable for each of some of the components included in the electronic device 101.
  • the power regulator 220 may be implemented in the form of a low drop out (LDO) regulator or a switching regulator.
  • the power gauge 230 may measure usage status information about the battery 189 (e.g., capacity, charge/discharge count, voltage, or temperature) of the battery 189.
  • the power management module 188 may, for example, use the charging circuit 210, the voltage regulator 220, or the power gauge 230 to control the battery 189 based at least in part on the measured usage information.
  • Charge state information related to charging e.g., life, overvoltage, undervoltage, overcurrent, overcharge, overdischarge, overheating, short circuit, or swelling
  • the power management module 188 may determine whether the battery 189 is normal or abnormal based at least in part on the determined charging state information. If the state of the battery 189 is determined to be abnormal, the power management module 188 may adjust charging of the battery 189 (eg, reduce charging current or voltage, or stop charging). According to one embodiment, at least some of the functions of the power management module 188 may be performed by an external control device (eg, processor 120).
  • the battery 189 may include a battery protection circuit (protection circuit module (PCM)) 240, according to one embodiment.
  • the battery protection circuit 240 may perform one or more of various functions (eg, a pre-blocking function) to prevent performance degradation or burnout of the battery 189.
  • the battery protection circuit 240 is, additionally or alternatively, a battery management system (battery management system) that can perform various functions including cell balancing, battery capacity measurement, charge/discharge count measurement, temperature measurement, or voltage measurement. It may be configured as at least a part of BMS)).
  • At least part of the usage state information or the charging state information of the battery 189 is a corresponding sensor (eg, temperature sensor), power gauge 230, or power management module among the sensor module 176. It can be measured using (188).
  • the corresponding sensor e.g., temperature sensor
  • the corresponding sensor among the sensor modules 176 is included as part of the battery protection circuit 240, or is disposed near the battery 189 as a separate device. You can.
  • 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 element from another, and may be used to distinguish such elements in other respects, such as importance or order) is not limited.
  • One (e.g. first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g. second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”.
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. According to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present document are one or more instructions stored in a storage medium (e.g., built-in memory 136 or external memory 138) that can be read by a machine (e.g., electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 140) including these.
  • a processor e.g., processor 120
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play 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 machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play Store TM
  • two user devices e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.
  • FIG. 3 is a block diagram of an electronic device 300 configured to supply power to a load circuit 370 and charge a battery 310 using power received from a power supply device 301, according to one embodiment. .
  • the electronic device 300 (e.g., the electronic device 101 of FIG. 1) includes a battery 310, a connector 320, an overvoltage protection circuit 330, a first power conversion circuit 340, It may include a second power conversion circuit 350, a battery switch 360, a load circuit (or system) 370, and a control circuit 399.
  • the load circuit 370 refers to electronic components that are driven using a power signal received through the power conversion circuits 340 and 350 and/or a power signal received from the battery 310, such as a processor (e.g. It may include a processor 120 of FIG. 1), a display, and a camera.
  • the power supply device 301 may include an adapter (e.g., a travel adapter, a wall adapter).
  • the adapter can convert the current characteristics of a power signal introduced from an external power source from alternating current (AC) to direct current (DC) and adjust the voltage of the power signal to a specified voltage value.
  • the adapter may perform a function (eg, programmable power supply (PPS)) of changing current and voltage according to the control of the electronic device 300 to receive the power signal.
  • PPS programmable power supply
  • the adapter may lower or increase the current of the power signal to be output to the electronic device 300 in response to a control signal received from the electronic device 300.
  • the adapter may lower or increase the voltage of the power signal to be output to the electronic device 300 in response to a control signal received from the electronic device 300 through a cable.
  • the adapter may be a model that does not support the variable function and outputs the current and/or voltage of the power signal fixed to a specified value. If the adapter is a model that supports the variable function, the voltage (or current) of the power signal to be output by the adapter of the power supply device 301 to the electronic device 300 is a voltage value set to charge the battery 310. (or, it can be changed to current value). If the adapter is a model that does not support the variable function, the control circuit 399 (e.g., the power management module 188 in FIGS. 1 and 2) adjusts the voltage of the power signal received from the power supply 301 (or , current) can be adjusted to a voltage value (or voltage value) set to charge the battery 310.
  • the control circuit 399 e.g., the power management module 188 in FIGS. 1 and 2 adjusts the
  • the power supply device 301 may be electrically connected to the connector 320 of the electronic device 300 through a cable (eg, USB cable).
  • the power supply device 301 may output a power signal whose voltage is adjusted by an adapter and whose current characteristics are converted to DC to the power terminal 321 of the connector 320 through a cable.
  • the power conversion circuits 340 and 350 may charge the battery 310 using the power signal received from the power supply device 301 through the power terminal 321.
  • Connector 320 may be configured to perform data communication and power reception.
  • the connector 320 has a power terminal 321 for receiving a power signal from the power supply device 301 and a data terminal 322 for PD (power delivery) communication between the power supply device 301 and the electronic device 300.
  • the connector 320 may be configured as a socket according to USB (universal serial bus) Type-C and be combined with the plug of a USB cable.
  • USB universal serial bus
  • the VBUS pin may be used as the power terminal 321
  • the CC1 (configuration channel 1) pin and/or CC2 pin may be used as the data terminal 322.
  • the overvoltage protection circuit 330 is connected to the power terminal 321 of the connector 320 to block overvoltage from flowing into the electronic device 300, thereby preventing electronic components (e.g., power conversion circuits 340 and 350). ) can prevent damage.
  • the overvoltage protection circuit 330 may be configured to include a Zener diode.
  • the first power conversion circuit 340 and the second power conversion circuit 350 convert the current of the power signal received from the power terminal 321 through the overvoltage protection circuit 330 based on the control of the control circuit 399. The value and/or voltage value can be converted.
  • the first power conversion circuit 340 and the second power conversion circuit 350 may supply the converted power signal to the battery 310 and/or the load circuit 370.
  • the first power conversion circuit 340 may include a first input terminal 340a electrically connected to the power terminal 321 and a first output terminal 340b electrically connected to the load circuit 370 and the battery 310. You can.
  • the first output terminal 340b is directly connected to the load circuit 370, and in the case of the battery 310, it may be electrically connected through the battery switch 360.
  • the battery switch 360 when the battery switch 360 is in an open state, power supply from the first output terminal 340b to the battery 310 is blocked, and when the battery switch 360 is closed, the first output terminal 340b is blocked. Power may be supplied to the battery 310 at 340b.
  • the battery switch 360 may be omitted from the configuration of the electronic device 300. That is, the first output terminal 340b may be directly connected to the battery 310, just as the first output terminal 340b is directly connected to the load circuit 370.
  • the first power conversion circuit 340 may operate in a switching charging mode (e.g., buck-boost circuit) or a direct charging mode (e.g., switched capacitor voltage divider (SCVD)) based on the control of the control circuit 399. there is. As it is configured to operate in two modes, the first power conversion circuit 340 may be called a hybrid charging circuit.
  • a switching charging mode e.g., buck-boost circuit
  • a direct charging mode e.g., switched capacitor voltage divider (SCVD)
  • SCVD switched capacitor voltage divider
  • the control circuit 399 requests output of a power signal to the power supply device 301 through the data terminal 322, and sends the first power signal to the power supply device 301.
  • the conversion circuit 340 may be controlled to operate in a switching charging mode that converts the current value and/or voltage value of the power signal received from the power supply device 301 according to the charging state of the battery 310.
  • the first power conversion circuit 340 may support constant current (CC) and constant voltage (CV) charging.
  • the control circuit 399 may measure the voltage “VBAT” of the battery 310 and the current “IBAT” flowing into the battery.
  • the first power conversion circuit 340 keeps IBAT constant at the charging current value set by the control circuit 399 (or processor) so that VBAT rises to the specified target voltage value. It can be maintained.
  • the target voltage value may be equal to the voltage difference between the positive (+) and negative (-) poles of the battery when the battery is in a fully charged state.
  • Full charge may refer to a state of charge (SOC) when the battery's charge rate reaches a set maximum charge amount without fear of burnout or explosion.
  • SOC state of charge
  • the charging mode can be switched to CV mode.
  • the first power conversion circuit 340 lowers IBAT step by step under the control of the control circuit 399 so that VBAT returns to the target voltage value. It can be maintained.
  • a current value e.g., topoff current value
  • the control circuit 399 converts the first power conversion circuit 340 to a fixed voltage conversion ratio (power signal input to the first power conversion circuit 340).
  • the first power conversion circuit 340 When the first power conversion circuit 340 operates in the direct charging mode under the control of the control circuit 399, the first power conversion circuit 340 converts the voltage of the power signal input to the first input terminal 340a
  • the battery 310 can be charged at high speed while converting the value and current value while minimizing power loss compared to when operating in a switching charging mode. If the power loss rate in the first power conversion circuit 340 is ideally '0', the first power conversion circuit 340 relative to the input power input to the first input terminal 340a of the first power conversion circuit 340 The ratio of the output power output from the first output terminal 340b may be '1'.
  • the first power conversion circuit 340 distributes the voltage input to the first input terminal 340a using one or more capacitors to multiply the input voltage by 1/N (where N is a natural number of 2 or more) ) can be lowered and output to the outside of the first output terminal (340b), and the current input to the first input terminal (340a) can be increased by N times using one or more capacitors and output to the outside of the first output terminal (340b).
  • the first power conversion circuit 340 includes switches (e.g., metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)) QA1 connected in series from the first input terminal 340a to the ground of the electronic device 300. One end is connected between (341), QA2 (342), QA3 (343) and QA4 (344), and QA1 (341) and QA2 (342), and the other end is connected between QA3 (343) and QA4 (344). Including a connected first capacitor (e.g., flying capacitor) 345, and an inductor 346 with one end connected between QA2 (342) and QA3 (343) and the other end connected to the first output terminal (340b). By doing so, direct charging mode and switching charging mode can be supported.
  • the second power conversion circuit 350 is described below.
  • FIG. 4A is a diagram showing a first switching state for charging the first capacitor 345 in the first power conversion circuit 340 and a power transmission path in the first switching state.
  • FIG. 4B is a diagram showing a second switching state for discharging the first capacitor 345 in the first power conversion circuit 340 and a power transmission path in the second switching state.
  • FIGS. 4C and 4D are diagrams showing a third switching state and a fourth switching state for maintaining the first capacitor 345 in a floating state that is neither charged nor discharged.
  • FIGS. 4E, 4F, and 4G are diagrams for explaining the conversion of switching states in the first power conversion circuit 340.
  • QA1 (341) and QA3 (343) are closed (or turned on) and QA2 (342) and QA4 (344) are open (or turned off) (hereinafter referred to as the first While in the switching state), the power signal flowing into the first input terminal 340a may pass through QA1 341 and be charged in the first capacitor 345.
  • the power signal may be output from the first capacitor 345 to the second output terminal 340b through QA3 343 and the inductor 346. Accordingly, a current path 401 through which a power signal flows in the order of QA1 (341), first capacitor 345, QA3 (343), and inductor 346 can be formed on the first power conversion circuit 340. there is.
  • Vin is connected to the first input terminal 340a.
  • VCF is the input voltage of the incoming power signal
  • VCF is the voltage of the first capacitor 345
  • VLX is the voltage at the point connecting QA2 (342) and QA3 (343).
  • the first capacitor 345 is in a floating state.
  • the power signal that is maintained and introduced into the first input terminal (340a) may be output to the second output terminal (340b) through QA1 (341) and QA2 (342). Accordingly, a current path 403 through which a power signal flows in the order of QA1 341, QA2 342, and inductor 346 may be formed on the first power conversion circuit 340.
  • both QA1 341 and QA2 342 are in an open state (hereinafter referred to as a fourth switching state)
  • the first capacitor 345 may remain in a floating state.
  • both QA3 (343) and QA4 (344) may be in an open state or both may be in a closed state as shown.
  • the control circuit 399 may control the first power conversion circuit 340 to periodically alternate between the first switching state and the second switching state. According to this control, the first power conversion circuit 340 can operate in direct charging mode.
  • the control circuit 399 controls the ratio of time 411 in the first switching state to one alternating cycle 410 from the first switching state to the second switching state (e.g., duty rate or duty cycle). ) is set to about 50% and the switching frequency that determines the alternating period 410 is set to periodically change the first switching state and the second switching state according to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346. 1
  • the power conversion circuit 340 can be controlled. Accordingly, the first power conversion circuit 340 may operate as a direct charging circuit with a voltage conversion ratio fixed to about 50%.
  • the control circuit 399 repeats the first switching state and the second switching state, and uses a first power conversion circuit 340 to convert from the first switching state to the second switching state through the third switching state or fourth switching state. ) can be controlled. According to this control, the first power conversion circuit 340 can operate as a switching charging circuit capable of adjusting the voltage conversion ratio.
  • the control circuit 399 sets the switching frequency that determines the alternating period 420 to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 or to a higher frequency
  • the first power conversion circuit 340 may be controlled to change from the first switching state to the third switching state and from the third switching state to the second switching state during one alternating cycle 420. Accordingly, the first power conversion circuit 340 may operate as a switching charging circuit that sets the voltage conversion ratio higher than 50%. For example, the voltage output from the first output terminal 340b may be higher than Vin/2. As the duty cycle, which represents the ratio of the time 421 that the third switching state lasts to one alternating cycle 420, increases, the output voltage may approach Vin.
  • the control circuit 399 sets the switching frequency that determines the alternating period 430 to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 or to a higher frequency
  • the first power conversion circuit 340 may be controlled to change from the first switching state to the fourth switching state and from the fourth switching state to the second switching state during one alternating cycle 430. Accordingly, the first power conversion circuit 340 may operate as a switching charging circuit that sets the voltage conversion ratio lower than 50%. For example, the voltage output from the first output terminal 340b may be lower than Vin/2. As the duty cycle, which represents the ratio of the time 431 that the fourth switching state lasts to one alternating cycle 430, increases, the output voltage may approach 0.
  • the second power conversion circuit 350 has a second input terminal 350a electrically connected to the power terminal 321 and a second output terminal electrically connected to the load circuit 370 and the battery 310. (350b). As shown, the second output terminal 350b is directly connected to the battery 310 and, in the case of the load circuit 370, may be electrically connected through the battery switch 360.
  • the battery switch 360 (“QBAT”) is a diode 360a that allows current to flow from the battery 310 to the load circuit 370 and blocks the current flow from the first output terminal 340b to the battery 310. It can work. Accordingly, regardless of the state of the battery switch 360, a discharge path through which power is supplied from the battery 310 to the load circuit 370 may be formed on the electronic device 300.
  • the battery switch 360 may be omitted from the configuration of the electronic device 300. That is, the second output terminal 350b may be directly connected to the load circuit 370, just as it is directly connected to the battery 310.
  • the second power conversion circuit 350 may be configured to support the first power conversion circuit 340 operating in a direct charging mode in which the voltage conversion ratio is fixed to about 50%.
  • the second power conversion circuit 350 includes switches (e.g., MOSFETs) QB1 (351) and QB2 (352) connected in series from the second input terminal (350a) to the second output terminal (350b). , between QB3 (353) and QB4 (354), and QB1 (351) and QB2 (352), which are switches (e.g., MOSFETs) connected in series to the ground of the electronic device 300 at the second output terminal 350b.
  • It may include a second capacitor (e.g., flying capacitor) 355 where one end is connected and the other end is connected between QB3 (353) and QB4 (354).
  • FIG. 5A is a diagram showing a fifth switching state for discharging the second capacitor 355 in the second power conversion circuit 350 and a power transmission path in the fifth switching state.
  • FIG. 5B is a diagram showing a sixth switching state for charging the second capacitor 355 in the second power conversion circuit 350 and a power transmission path in the sixth switching state.
  • QB1 (351) and QB3 (353) are open and QA2 (352) and QA4 (354) are closed (hereinafter referred to as the fifth switching state), QB4 (354) and the second capacitor (355) ), and a current path 501 through which power signals flow in the order of QB2 352 and is output to the outside through the second output terminal 350b may be formed on the second power conversion circuit 350.
  • QB1 (351) and QB3 (353) are closed and QB2 (352) and QB4 (354) are in an open state (hereinafter referred to as the sixth switching state), QB1 (351) and the second capacitor (355) ), and a current path 502 through which a power signal flows in the order of QB3 353 and is output to the outside through the second output terminal 350b may be formed on the second power conversion circuit 350.
  • the control circuit 399 can remove or minimize the ripple (AC component) of the power signal output from the first power conversion circuit 340 by controlling the power conversion circuits 340 and 350 in an interleaving manner.
  • the control circuit 399 outputs a first switching control signal to operate in a direct charging mode to the first power conversion circuit 340, and simultaneously outputs a frequency equal to the frequency of the first switching control signal.
  • a second switching control signal having a phase difference of 180 degrees may be output to the second power conversion circuit 350.
  • the control circuit 399 has a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 and a duty cycle fixed at 50%, and operates the first power conversion circuit 340 in the first switching state and the first switching state.
  • a first switching control signal that repeats the second switching state may be output to the first power conversion circuit 340.
  • the control circuit 399 has the same frequency as the frequency of the first switching control signal and the first power conversion circuit 340 performs the first switching causing the second power conversion circuit 350 to be in the fifth switching state when the first power conversion circuit 340 is in the second switching state, and causing the second power conversion circuit 350 to be in the sixth switching state when the first power conversion circuit 340 is in the second switching state.
  • the second switching control signal may be output to the second power conversion circuit 350.
  • the control circuit 399 can identify the type of external device connected to the connector 320. For example, the control circuit 399 determines whether the external device is the power supply device 301 capable of supplying power based on data received from the external device through the data terminal 322. It is possible to identify whether the model supports the PPS function and, if it is a model that does not support the PPS function, the fixed voltage value of the power signal output from the power supply device 301.
  • the control circuit 399 may perform power delivery (PD) communication to charge the battery 310 based on the identification information. For example, the control circuit 399 performs PD communication with an external device through the data terminal 322 to determine which of the external device and the electronic device 300 is the source that supplies power and which is the sink that receives power.
  • PD power delivery
  • the control circuit 399 When the electronic device 300 is determined to be the sink (power receiving device) and the external device is determined to be the source (power supply device 301), the control circuit 399 connects the power supply device 301 through the data terminal 322. By performing PD communication with , the power supply device 301 can perform an operation of negotiating the current value and/or voltage value of the power signal to be supplied.
  • the control circuit 399 may transmit identification information about the external device to the processor. Accordingly, control of the above-described negotiation and/or power conversion circuits 340 and 350 may be performed by a processor instead of the control circuit 399 based on the received identification information.
  • the control circuit 399 may deactivate the second power conversion circuit 350 while the first power conversion circuit 340 operates in the switching charging mode. For example, the control circuit 399 may leave QB1 351 (or QB3 353 and QB4 354) open while the first power conversion circuit 340 operates in a switching charging mode.
  • the electronic device 300 may consume a lot of power to run an application (eg, a game) that requires high performance. As a lot of power is consumed, the heat generated may increase the internal temperature of the battery being charged. According to one embodiment, a so-called pass through mode (or low heat generation mode) to suppress internal temperature rise may be performed in the electronic device 300.
  • the control circuit 399 may operate the electronic device 300 in a pass-through mode in which power supply to the battery 310 is paused and power is supplied to the load circuit 370 . While in the pass-through mode, the control circuit 399 may disable the second power conversion circuit 350 and control the first power conversion circuit 340 to operate in direct charging mode. Additionally, the control circuit 399 may open the battery switch 360 so that power is not supplied from the first power conversion circuit 340 to the battery 310. While in the pass-through mode, as battery charging is stopped, an increase in the internal temperature of the battery 310 can be suppressed. When the pass-through mode is inactive, the control circuit 399 may close the battery switch 360.
  • Pass-through mode can be activated when a specified event occurs.
  • the designated event corresponds to the performance of the pass-through mode and may be, for example, an event (eg, user input) requesting the electronic device 300 to execute a specific application (eg, a game) or execution of a specific application.
  • the type of power supply device 301 may be considered as a condition under which the pass mode can be performed.
  • the power supply device 301 is a model that supports the PPS function or a model that does not support the PPS function, but has a fixed output voltage (e.g., about twice the full charge voltage (e.g., 4.4 to 4.5 V) of the battery 310).
  • the control circuit 399 may operate the electronic device 300 in a pass-through mode.
  • SOC can be considered as an additional condition under which pass-through mode can be performed.
  • SOC or charge rate
  • the processor may display a menu on the display that allows the user to set whether to activate the pass-through mode.
  • the electronic device 300 when the electronic device 300 is always connected to an adapter (e.g., a product for display in a store), there may be a risk of the battery being overcharged and resulting battery damage (e.g., swelling). In this case, overcharging can be prevented by setting the electronic device 300 to operate in pass-through mode.
  • the processor may store setting information indicating whether to activate or not set through the setting menu in the memory. When a designated event occurs, the processor can check whether the pass-through mode is activated from the configuration information. If the check result is set to enabled, the processor may request the control circuit 399 to perform pass-through mode. If set to disabled, pass-through mode may not be performed even if a specified event occurs.
  • the control circuit 399 may control the first power conversion circuit 340 to operate in a quasi-direct charging mode that allows fine adjustment of the voltage conversion ratio (e.g., fine adjustment from 50%). For example, the control circuit 399 may synchronize the switching frequency of the first power conversion circuit 340 to the resonant frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 or set it high.
  • the control circuit 390 may finely adjust the voltage conversion ratio to be higher than 50% by controlling the first power conversion circuit 340 to switch from the first switching state to the second switching state through the third switching state.
  • the control circuit 390 may finely adjust the voltage conversion ratio to be lower than 50% by controlling the first power conversion circuit 340 to switch from the first switching state to the second switching state through the fourth switching state.
  • the control circuit 399 configures the second power conversion circuit 350 to change the state from the fifth switching state to the sixth switching state when the first power conversion circuit 340 changes state from the first switching state to the second switching state. ) can be controlled. Through this control operation, the current value and/or voltage value of the power signal supplied to the battery 310 may be changed.
  • the power supply device 301 is a model that does not support the PPS function, but is recognized as a model that outputs a power signal with a fixed output voltage of about twice the full charge voltage (e.g., 4.4 to 4.5 V) of the battery 310. When enabled, quasi-direct charging mode may be activated.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the waveforms of current in the power conversion circuits 340 and 350 while the power supply device 301 operates in constant current (CC) mode and the electronic device 300 operates in direct charging mode. .
  • the first current waveform 610 represents the current “IL” of the power signal output from the first power conversion circuit 340.
  • the second current waveform 620 represents the current “IQA1” of the power signal passing through QA1 (341) in the first power conversion circuit 340.
  • the third current waveform 630 represents the current “IQB1” of the power signal passing through QB1 (351) in the second power conversion circuit 350.
  • the current in the first power conversion circuit 340 may be in the form of a sine wave with relatively small loss during switching.
  • IQA1 and IL may have a sine wave form that starts at ‘0’ and ends at ‘0’ at each point when the switching state is changed. Ripple in the IL can be removed or minimized by the power signal output from the second power conversion circuit 350.
  • a power signal with ripple removed (or minimized) may be supplied to the battery 310 and the load circuit 370.
  • FIG. 7 is a diagram showing the waveform of the current in the first power conversion circuit 340 while the electronic device 300 operates in pass-through mode.
  • the first current waveform 710 represents the current “IL” of the power signal output from the first power conversion circuit 340.
  • the second current waveform 720 represents the current “IQA1” of the power signal passing through QA1 (341) in the first power conversion circuit 340. Due to the resonance of the first capacitor 345 and the inductor 346, IQA1 and IL may have a sine wave form starting at ‘0’ and ending at ‘0’ at each point when the switching state is changed.
  • FIG. 8 is a diagram showing the waveform of current in the first power conversion circuit 340 while the electronic device 300 operates in a switching charging mode.
  • the first current waveform 810 represents the current “IL” of the power signal output from the first power conversion circuit 340.
  • the second current waveform 820 represents the current “IQA1” of the power signal passing through QA1 (341) in the first power conversion circuit 340.
  • the third current waveform 830 represents the current “IQA2” of the power signal passing through QA2 (342) in the first power conversion circuit 340.
  • the switching frequency of the first power conversion circuit 340 is set higher than the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346, and accordingly, IQA1, IQA2, and IL are in the form of a sine wave, but the switching state is converted. It may increase linearly for at least some sections.
  • the state may be converted from the first switching state to the second switching state through the third or fourth switching state.
  • the control circuit 399 may switch the first power conversion circuit 340 from the first switching state to the fourth switching state in which both QA1 (341) and QA2 (342) are open.
  • the control circuit 399 may maintain the fourth switching state for a designated time “t1” and then switch the first power conversion circuit 340 from the fourth switching state to the second switching state after t1 has elapsed.
  • the voltage conversion ratio in the first power conversion circuit 340 may be maintained lower than 50%. The longer ‘t1’, the lower the voltage conversion ratio can be set.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the waveform of current in the power conversion circuits 340 and 350 while the electronic device 300 operates in a quasi direct charging mode.
  • the first current waveform 910 represents the current “IL” of the power signal output from the first power conversion circuit 340.
  • the second current waveform 920 represents the current “IQA1” of the power signal passing through QA1 (341) in the first power conversion circuit 340.
  • the third current waveform 930 represents the current “IQB1” of the power signal passing through QB1 (351) in the second power conversion circuit 350.
  • a state conversion may occur from the first switching state to the second switching state through the third or fourth switching state.
  • the control circuit 399 may switch the first power conversion circuit 340 from the first switching state to the fourth switching state in which both QA1 (341) and QA2 (342) are open.
  • the control circuit 399 may maintain the fourth switching state for a designated time “t2” and then switch the first power conversion circuit 340 from the fourth switching state to the second switching state after t2 has elapsed.
  • the control circuit 399 switches the second power conversion circuit 350 from the fifth switching state when the first power conversion circuit 340 switches from the fourth switching state to the second switching state or within time t2. 6
  • the state can be changed to a switching state. According to this state transition, the voltage conversion ratio in the first power conversion circuit 340 can be finely adjusted to be lower than 50%.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining operations for supplying power to the battery 310 and the load circuit 370, according to an embodiment.
  • control circuit 399 may check whether the power supply device 301 connected to the connector 320 supports the PPS function through data communication with the power supply device 301.
  • the control circuit 399 may operate the first power conversion circuit 340 and the second power conversion furnace 350 in direct charging mode in operation 1020. there is. For example, the control circuit 399 transmits a first switching control signal having a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 and a duty cycle of 50% to the first power conversion circuit 340. At the same time, a second switching control signal having the same switching frequency and duty cycle but a 180-degree phase difference may be output to the second power conversion circuit 350.
  • the control circuit 399 deactivates the second power conversion furnace 350 and operates the first power conversion circuit 340 in switching charging mode in operation 1030. can do.
  • the control circuit 399 may output a third switching control signal having a frequency equal to or higher than the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 to the first power conversion circuit 340.
  • the third switching control signal may cause QA1 341 and QA2 342 to have the same duty cycle and 180 degree phase difference.
  • the time that QA1 (341) lasts in the closed state and the time that QA2 (342) lasts in the closed state are the same, but when QA1 (341) is in the closed state, QA2 (342) ) may be in an open state.
  • the third switching control signal may cause QA1 341 and QA4 344 to have a complementary relationship. For example, when QA1 (341) is closed, QA4 (344) may be opened, and when QA1 (341) is opened, QA4 (344) may be closed.
  • the third switching control signal can cause QA2 (342) and QA3 (343) to also have a complementary relationship.
  • the control circuit 399 may monitor the charging state of the battery 310 and cause the third switching control signal to have the third switching state or the fourth switching state based on the monitoring result. For example, the control circuit 399 repeats the first switching state through the third switching state to the second switching state when VBAT exceeds the target voltage value (e.g., the fully charged voltage value of the battery 310).
  • the third switching control signal may be output to the first power conversion circuit 340.
  • the control circuit 399 may adjust the ratio of the duration of the third switching state to the period of the third switching control signal based on the monitoring result. If VBAT is lower than the target voltage value, the control circuit 399 outputs a third switching control signal to the first power conversion circuit 340 to repeat the second switching state from the first switching state through the fourth switching state. can do.
  • the control circuit 399 may adjust the ratio of the duration of the fourth switching state to the period of the third switching control signal based on the monitoring result.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining operations for supplying power to the battery 310 and the load circuit 370, according to an embodiment.
  • control circuit 399 may obtain device information about the power supply device 301 connected to the connector 320 through data communication with the power supply device 301.
  • control circuit 399 may check whether the power supply device 301 connected to the connector 320 supports the PPS function from device information.
  • the control circuit 399 may operate the first power conversion circuit 340 and the second power conversion furnace 350 in direct charging mode in operation 1130. there is. For example, the control circuit 399 transmits a first switching control signal having a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 and a duty cycle of 50% to the first power conversion circuit 340. At the same time, a second switching control signal having the same switching frequency and duty cycle but a 180-degree phase difference may be output to the second power conversion circuit 350.
  • the control circuit 399 determines that the voltage value that the power supply device 301 can supply is approximately twice the fully charged voltage value of the battery 310. (For example, whether the power supply device 301 supports 9V and the full charge voltage is 4.4 to 4.5V) can be identified through device information.
  • the control circuit 399 in operation 1150 may deactivate the second power conversion furnace 350 and operate the first power conversion circuit 340 in a switching charging mode.
  • the control circuit 399 has a frequency equal to or higher than the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346, and QA1 341 and QA2 342 have the same duty cycle and a 180-degree phase difference.
  • a third switching control signal that causes QA1 (341) and QA4 (344) to have a complementary relationship and QA2 (342) and QA3 (343) to have a complementary relationship is provided to the first power conversion circuit (340). Can be printed.
  • the control circuit 399 may monitor the charging state of the battery 310 and cause the third switching control signal to have the third switching state or the fourth switching state based on the monitoring result.
  • control circuit 399 performs operation 1160.
  • the first power conversion circuit 340 and the second power conversion furnace 350 may operate in a quasi-direct charging mode.
  • control circuit 399 may have a switching frequency equal to or higher than the resonant frequency of first capacitor 345 and inductor 346 and QA1 341 may have the same duty cycle as QA2 342 and 180 degrees.
  • the fourth switching control signal which has a phase difference and causes QA1 (341) and QA4 (344) to have a complementary relationship, and QA2 (342) and QA3 (343) to have a complementary relationship, is applied to the first power conversion circuit ( 340).
  • the control circuit 399 sends a fifth switching control signal having the same switching frequency as the fourth switching control signal and a duty cycle of 50% but a 180-degree phase difference from the fourth switching control signal to the second power conversion circuit. It can be output as (350).
  • the control circuit 399 may monitor the charging state of the battery 310 and cause the fourth switching control signal to have the third or fourth switching state based on the monitoring result.
  • the control circuit 399 repeats the first switching state through the third switching state to the second switching state when VBAT exceeds the target voltage value (e.g., the fully charged voltage value of the battery 310).
  • the fourth switching control signal may be output to the first power conversion circuit 340.
  • the control circuit 399 may adjust the ratio of the duration of the third switching state to the period of the fourth switching control signal based on the monitoring result. If VBAT is lower than the target voltage value, the control circuit 399 outputs a fourth switching control signal to the first power conversion circuit 340 to repeat the second switching state from the first switching state through the fourth switching state. can do.
  • the control circuit 399 may adjust the ratio of the time the fourth switching state lasts to the period of the fourth switching control signal based on the monitoring result.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining operations for stopping power supply to the battery 310 and supplying power to the load circuit 370, according to one embodiment.
  • the control circuit 399 may recognize that the first condition for activating the pass-through mode is satisfied. For example, the control circuit 399 sets as a first condition the power supply device 301 being a model that supports the PPS function or a model that does not support the PPS function, and the full charge voltage (e.g., 4.5V) of the battery 310. It can be recognized through data communication with the power supply device 301 that it is a model that outputs a power signal with a fixed output voltage of twice that amount.
  • the full charge voltage e.g., 4.5V
  • control circuit 399 may recognize that the second condition for activating the pass-through mode is satisfied. For example, the control circuit 399 may recognize the occurrence of a specific event (eg, execution of a specific application, or a user input requesting execution of a specific application or activation of a pass-through mode) as a second condition.
  • a specific event eg, execution of a specific application, or a user input requesting execution of a specific application or activation of a pass-through mode
  • the control circuit 399 disables the second power conversion circuit 350 and opens the first power conversion circuit 340 while leaving the battery switch 360 open. It can operate in pass-through mode. For example, the control circuit 399 transmits a first switching control signal having a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor 345 and the inductor 346 and a duty cycle of 50% to the first power conversion circuit 340. Can be printed.
  • the battery charge rate can be considered as an additional condition for activating the pass-through mode. For example, if the charging rate is less than a specified rate even if the first and second conditions are met, the control circuit 399 may withhold activation of the pass-through mode. Control circuit 399 may activate a pass-through mode when the charge rate is above a specified rate.
  • the control circuit 399 may recognize the occurrence of a specific event for deactivating the pass-through mode (eg, termination of execution of a specific application, or a user input requesting deactivation of the pass-through mode). As a specific event for deactivation of the pass-through mode occurs, the control circuit 399 closes the battery switch 360 and switches the first power conversion circuit 340 and the second power conversion circuit 350 to direct charging mode or quasi-direct charging.
  • the mode may be operated (e.g., operation 1130 or operation 1160 of FIG. 11).
  • a portable electronic device (e.g., electronic device 300 of FIG. 3) includes a connector (e.g., connector 320) including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit (e.g., first power conversion circuit 340); a second power conversion circuit (e.g., second power conversion circuit 350); and a control circuit (eg, control circuit 399) electrically connected to the data terminal, the first power conversion circuit, and the second power conversion circuit.
  • a connector e.g., connector 320
  • first power conversion circuit e.g., first power conversion circuit 340
  • second power conversion circuit e.g., second power conversion circuit 350
  • a control circuit e.g, control circuit 399
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit and a battery of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to the load circuit and the battery; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • the control circuit may be configured to check, through the data terminal, whether a power supply device connected to the connector supports a programmable power supply (PPS) function.
  • PPS programmable power supply
  • the control circuit switches the 1-1 switch and the first switch with a 50% duty cycle and a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor.
  • 1-4 Outputting a first switching control signal to the first power conversion circuit to repeat a second switching state in which the switch is closed, the switching frequency and duty cycle being the same as the switching frequency and duty cycle of the first switching control signal. It may be configured to output a second switching control signal having a phase difference of 180 degrees from the first switching control signal to the second power conversion circuit.
  • the control circuit if it is determined that the power supply does not support the PPS function, disables the second power conversion circuit and has a switching frequency equal to or higher than the resonant frequency of the first capacitor and the inductor.
  • the 1-1 switch and the 1-2 switch have the same duty cycle and a 180-degree phase difference, the 1-1 switch and the 1-4 switch have a complementary relationship, and the 1-2 switch has a complementary relationship.
  • the first power conversion circuit may be configured to output a third switching control signal that causes the switch and the first to third switches to have a complementary relationship.
  • the control circuit is configured to set the third switching control signal to a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed, or a third switching state in which the 1-1 switch and the first switch are closed, depending on the state of charge of the battery.
  • -2 switches may be configured to have a fourth switching state where both are open.
  • the control circuit has a switching frequency equal to or higher than the resonance frequency of the first capacitor and the inductor when the power supply device does not support the PPS function and the supplyable voltage value is confirmed to be a predetermined value.
  • -1 switch and the 1-2 switch have the same duty cycle and a 180-degree phase difference
  • the 1-1 switch and the 1-4 switch have a complementary relationship
  • the 1-2 switch and the The first to third switches may be configured to output a fourth switching control signal that has a complementary relationship with the first power conversion circuit.
  • the control circuit sends a fifth switching control signal having the same switching frequency as the fourth switching control signal, a 50% duty cycle, and a 180-degree phase difference from the fourth switching control signal to the second switching control signal. It may be configured to output to a power conversion circuit.
  • the control circuit is configured to output the fourth switching control signal to a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed, or a third switching state in which the 1-1 switch and the first switch are closed, depending on the state of charge of the battery.
  • -2 switches may be configured to have a fourth switching state where both are open.
  • the control circuit sends the fourth switching control signal to the first switching state to repeat the second switching state through the fourth switching state when the voltage of the battery exceeds the full charge voltage value. It may be configured to output to the power conversion circuit 340.
  • the control circuit sends the fourth switching control signal to the first switching state to repeat the second switching state through the third switching state when the voltage of the battery is lower than the full charge voltage value. It may be configured to output to a power conversion circuit.
  • the portable electronic device may further include a battery switch (eg, battery switch 360).
  • a battery switch eg, battery switch 360.
  • One end of the battery switch may be connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of the battery switch may be connected between the second output terminal and the battery.
  • the control circuit when it is confirmed that the power supply supports the PPS function and that a designated event has occurred in the electronic device, deactivates the second power conversion circuit while holding the battery switch open, and It may be configured to output the first switching control signal to the first power conversion circuit.
  • the designated event may include execution of a specific application or designated user input.
  • the battery switch may include a diode that allows current to flow from the battery to the load circuit.
  • the control circuit may be configured to withhold opening the battery switch when the charge rate of the battery is below a specified percentage and to open the battery switch when the charge rate of the battery is above a specified percentage.
  • the control circuit opens the battery switch when the power supply device does not support the PPS function, the supplyable voltage value is confirmed to be a pre-specified value, and the designated event is confirmed to have occurred in the electronic device. , It may be configured to deactivate the second power conversion circuit and output the first switching control signal to the first power conversion circuit.
  • a portable electronic device (e.g., electronic device 300 of FIG. 3) includes a connector (e.g., connector 320) including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit (e.g., first power conversion circuit 340); a second power conversion circuit (e.g., second power conversion circuit 350); a battery switch (e.g., battery switch 360); and a control circuit (control circuit 399) electrically connected to the data terminal, the first power conversion circuit, the second power conversion circuit, and the battery switch.
  • a connector e.g., connector 320
  • first power conversion circuit e.g., first power conversion circuit 340
  • a second power conversion circuit e.g., second power conversion circuit 350
  • a battery switch e.g., battery switch 360
  • control circuit control circuit
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to a battery of the portable electronic device; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • One end of the battery switch may be connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of the battery switch may be connected between the second output terminal and the battery.
  • the control circuit opens the battery switch. Then, the second power conversion circuit is deactivated, the first switch 1-1 and the first switch 1-3 are closed and the second switch is closed with a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor and a 50% duty cycle. A first switching state in which the 1-2 switch and the 1-4 switch are open, and a second switching state in which the 1-1 switch and the 1-3 switch are open and the 1-2 switch and the 1-4 switch are closed.
  • the first power conversion circuit may be configured to output a first switching control signal that repeats the switching state.
  • the first event may include execution of a specific application or designated user input.
  • the battery switch may include a diode that allows current to flow from the battery to the load circuit.
  • the control circuit may be configured to withhold opening the battery switch when the charge rate of the battery is below a specified percentage and to open the battery switch when the charge rate of the battery is above a specified percentage.
  • the control circuit closes the battery switch and has a switching frequency and duty cycle equal to the switching frequency and duty cycle of the first switching control signal, but It may be configured to output a second switching control signal having a 180-degree phase difference from the control signal to the second power conversion circuit.
  • a method of operating a portable electronic device (eg, the electronic device 300 of FIG. 3) is provided.
  • the portable electronic device includes a connector (eg, connector 320) including a power terminal and a data terminal; a first power conversion circuit (e.g., first power conversion circuit 340); And it may include a second power conversion circuit (eg, the second power conversion circuit 350).
  • the first power conversion circuit includes a first input terminal connected to the power terminal; a first output terminal connected to a load circuit and a battery of the portable electronic device; A 1-1 switch, a 1-2 switch, a 1-3 switch, and a 1-4 switch connected in series from the first input terminal to the ground of the portable electronic device; an inductor with one end connected between the 1-2 switch and the 1-3 switch and the other end connected to the first output terminal; And it may include a first capacitor with one end connected between the 1-1 switch and the 1-2 switch and the other end connected between the 1-3 switch and the 1-4 switch.
  • the second power conversion circuit includes a second input terminal connected to the power terminal; a second output terminal connected to the load circuit and the battery; A 2-1 switch and a 2-2 switch connected in series from the second input terminal to the second output terminal; A 2-3 switch and a 2-4 switch connected in series from the second output terminal to the ground; And it may include a second capacitor with one end connected between the 2-1 switch and the 2-2 switch and the other end connected between the 2-3 switch and the 2-4 switch.
  • the method includes checking through the data terminal whether a power supply device connected to the connector supports a PPS (programmable power supply) function (eg, operation 1010); When it is confirmed that the power supply device supports the PPS function, the 1-1 switch and the 1-3 switch have a switching frequency equal to the resonance frequency of the first capacitor and the inductor and a 50% duty cycle. A first switching state is closed and the 1-2 switch and the 1-4 switch are open, and the 1-1 switch and the 1-3 switch are open and the 1-2 switch and the 1-4 switch are open.
  • PPS programmable power supply
  • the method has a switching frequency equal to or higher than the resonance frequency of the first capacitor and the inductor and the first - Switch 1 and the 1-2 switch have the same duty cycle and a 180-degree phase difference, the 1-1 switch and the 1-4 switch have a complementary relationship, and the 1-2 switch and the An operation of outputting a fourth switching control signal that causes the first to third switches to have a complementary relationship with each other through the first power conversion circuit (e.g., operation 1160); Outputting a fifth switching control signal having the same switching frequency as the switching frequency of the fourth switching control signal, a duty cycle of 50%, and a 180-degree phase difference from the fourth switching control signal to the second power conversion circuit.
  • An action e.g., action 1160
  • the fourth switching control signal is in a third switching state in which both the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed, or in a third switching state in which the 1-1 switch and the 1-2 switch are closed.
  • An operation e.g., operation 1160 that causes the fourth switching state to be all open may be further included.
  • the portable electronic device may include a battery switch, one end of which is connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of which is connected between the second output terminal and the battery.
  • the method includes, when it is confirmed that the power supply device supports the PPS function and a specified event has occurred in the electronic device, deactivating the second power conversion circuit with the battery switch open and An operation of outputting a first switching control signal to the first power conversion circuit (eg, operation 1230) may be further included.
  • the portable electronic device may further include a battery switch, one end of which is connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of which is connected between the second output terminal and the battery.
  • a battery switch one end of which is connected between the first output terminal and the load circuit, and the other end of which is connected between the second output terminal and the battery.

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Abstract

발열을 최소화하고 배터리를 고속으로 충전할 수 있도록 구성된 전자 장치가 제공될 수 있다. 호환성을 고려하되 배터리 충전을 위한 회로 구성이 간단한 전자 장치가 제공될 수 있다. 전자 장치는, 전자 장치에 어댑터가 연결되어 있는 동안 전자 장치의 부하 회로에서 비교적 많은 전력이 소비될 경우, 배터리로 전력 공급을 일시적으로 중지함으로써 배터리의 내부 온도의 상승을 억제할 수 있다.

Description

충전 회로를 구비한 전자 장치
본 개시는 충전 회로를 구비한 전자 장치에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 호환성을 고려하여 배터리를 충전하기 위한 간단한 회로 구성을 갖는 전자 장치에 관한 것이다.
어댑터(예: travel adaptor or wall adaptor)는 유선을 통해 전력 수신 장치에 연결되고 전력 수신 장치에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 전력 수신 장치(예: 스마트 폰)는 어댑터로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 부하 회로(예: 프로세서, 디스플레이, 카메라)에 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 어댑터에서 전력 수신 장치로 공급된 공급 전력은 충전 회로를 통해서 배터리 및/또는 부하 회로로 배분될 수 있다.
다이렉트 충전 기술은 전압 및 전류의 제어를, 배터리를 구비한 전력 수신 장치가 아닌, PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는 어댑터가 담당하도록 함으로써, 전력 수신 장치에서 발열을 최소화하고 배터리가 고속 충전되게 할 수 있다.
전력 수신 장치에서 다이렉트 충전 회로는 배터리 충전에 이용 시 발열이 적고 높은 충전 효율을 제공하지만, 입력 전압 대비 출력 전압의 비율(이하, 전압 변환 비)가 예컨대, 2:1로 고정되어 있다. PPS 기능 미지원 어댑터가 전력 수신 장치에 연결 시, 다이렉트 충전 회로로는 배터리 충전이 어려울 수 있다. 따라서, 전력 수신 장치에 연결된 어댑터가 PPS 기능을 지원하지 않는 경우를 고려하여, 전압 변환 비를 조정할 수 있는 스위칭 충전 회로가 전력 수신 장치에 구비될 수 있다.
위의 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경 정보로만 제공된다. 위의 내용 중 어느 것이 개시와 관련하여 선행 기술로 적용될 수 있는지 여부에 대해 어떠한 결정도 이루어지지 않았으며 어떠한 주장도 이루어지지 않았다.
스위칭 충전 회로는 어댑터로부터 수신된 전력 신호의 전압 및/또는 전류 값 변환 시 비교적 효율이 낮아 고속 충전에 적용 시 발열이 심할 수 있다. 또한, 호환성을 고려하면 다이렉트 충전 회로는 물론, 스위칭 충전 회로까지 전자 장치에 구비되어야 한다. 이러한 경우 실장 공간의 부족이나 전자 장치의 가격 상승이 야기될 수 있다. 배터리 충전 시 배터리의 내부 온도가 상승될 수 있다. 고사양의 성능이 필요한 어플리케이션(예: 게임)이 실행됨으로써 부하 회로에서 비교적 전력 소비가 많을 경우, 전력 소비 시 부하 회로에서 발생된 열에 의해 충전 중인 배터리의 내부 온도 상승이 가중될 수 있다.
본 개시의 양태(aspects)는 적어도 위에서 언급한 문제점 및/또는 단점을 해결하고 적어도 아래에서 설명하는 이점을 제공하는 것이다. 따라서, 본 개시의 하나의 양태는 발열을 최소화하고 배터리를 고속으로 충전할 수 있도록 구성된 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 또 하나의 양태는 호환성을 고려하되 배터리 충전을 위한 회로 구성이 간단한 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자 장치는, 전자 장치에 어댑터가 연결되어 있는 동안 부하 회로에서 비교적 많은 전력이 소비될 경우, 배터리로 전력 공급을 일시적으로 중지함으로써 배터리의 내부 온도의 상승을 억제할 수 있다.
부가적인 양태는 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 명백해지거나 제시된 실시예의 실시에 의해 학습될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 휴대 전자 장치가 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 제2 전력 변환 회로; 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 및 상기 제2 전력 변환 회로에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 또 하나의 양태에 따르면, 휴대 전자 장치가 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 제2 전력 변환 회로; 배터리 스위치; 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 상기 제2 전력 변환 회로, 및 상기 배터리 스위치에 전기적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하거나 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 제1 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 열어 놓고, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치를 동작하는 방법이 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는, 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터; 제1 전력 변환 회로; 및 제2 전력 변환 회로를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하는 동작; 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작; 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작; 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 배터리 충전을 위한 간단한 회로 구성을 가지고 발열을 최소화할 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 배터리를 고속으로 충전하고 내부 온도의 상승을 억제할 수 있다.
본 개시의 다른 양태, 장점 및 현저한 특징은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 다양한 실시예를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
본 개시의 특정 실시예의 상기 및 다른 측면, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1 은, 다양한 실시예에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2 은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블럭도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 전력 공급 장치로부터 수신된 전력을 이용하여 부하 회로에 전력을 공급하고 배터리를 충전하도록 구성된 전자 장치의 블록도이다.
도 4a는 제1 전력 변환 회로에서 제1 커패시터가 충전되게 하기 위한 제1 스위칭 상태 및 제1 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 4b는 제1 전력 변환 회로에서 제1 커패시터가 방전되게 하기 위한 제2 스위칭 상태 및 제2 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 4c 및 도 4d는 제1 커패시터가 충전도 방전도 되지 않는 플로팅(floating) 상태로 유지되게 하기 위한 제3 스위칭 상태 및 제4 스위칭 상태를 나타내는 도면이다.
도 4e, 도 4f, 및 도 4g는 제1 전력 변환 회로에서 스위칭 상태의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 제2 전력 변환 회로에서 제2 커패시터가 방전되게 하기 위한 제5 스위칭 상태 및 제5 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 5b는 제2 전력 변환 회로에서 제2 커패시터가 충전되게 하기 위한 제6 스위칭 상태 및 제6 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은, 전력 공급 장치가 정전류 모드로 동작하고 전자 장치가 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은, 전자 장치가 통과 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환 회로에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은, 전자 장치가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환회로에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는, 전자 장치가 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 10은, 일 실시예에 따른, 배터리와 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은, 일 실시예에 따른, 배터리와 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는, 일 실시예에 따른, 배터리로 전력 공급 중단하고 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
도면 전체에서, 동일하거나 유사한 요소, 특징 및 구조를 나타내기 위해 유사한 참조 번호가 사용된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈(188) 및 배터리(189)에 대한 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은 전자 장치(101)와, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는, 예를 들면, 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들 중 일부 구성 요소들 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다. 전력 게이지(230)는 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보(예: 배터리(189)의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 정상 또는 이상 여부를 판단할 수 있다. 배터리(189)의 상태가 이상으로 판단되는 경우, 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.
배터리(189)는, 일실시예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)들 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로, 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 포함하는 다양한 기능들을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 센서 모듈(176) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서), 전원 게이지(230), 또는 전력 관리 모듈(188)을 이용하여 측정될 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(240)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력을 이용하여 부하 회로(370)에 전력을 공급하고 배터리(310)를 충전하도록 구성된 전자 장치(300)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 배터리(310), 커넥터(320), 과전압 보호 회로(330), 제1 전력 변환 회로(340), 제2 전력 변환 회로(350), 배터리 스위치(360), 부하 회로(또는, 시스템)(370), 및 제어 회로(399)를 포함할 수 있다. 부하 회로(370)는 전력 변환 회로들(340, 350)을 통해 수신된 전력 신호 및/또는 배터리(310)로부터 수신된 전력 신호를 이용하여 구동하는 전자 부품들을 통칭하는 것으로서 예컨대, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 디스플레이, 및 카메라를 포함할 수 있다.
전력 공급 장치(301)(예: 도 1의 전자 장치(102))는 어댑터(예: travel adaptor, wall adaptor)를 포함할 수 있다. 예컨대, 어댑터는 외부 전원에서 유입된 전력 신호의 전류 특성을 교류(AC; alternating current))에서 직류(DC; direct current)로 변환하고 전력 신호의 전압을 지정된 전압 값으로 조정할 수 있다. 어댑터는 전력 신호를 수신할 전자 장치(300)의 제어에 따라 전류 및 전압을 변경하는 기능(예: PPS(programmable power supply))을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어댑터는, 전자 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 반응하여, 전자 장치(300)로 출력될 전력 신호의 전류를 낮추거나 높일 수 있다. 어댑터는, 케이블을 통해 전자 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 반응하여, 전자 장치(300)로 출력될 전력 신호의 전압을 낮추거나 높일 수 있다. 어댑터는 상기 가변 기능이 지원되지 않고, 전력 신호의 전류 및/또는 전압을 지정된 값으로 고정하여 출력하는 모델일 수도 있다. 어댑터가 상기 가변 기능을 지원하는 모델인 경우, 전력 공급 장치(301)의 어댑터가 전자 장치(300)로 출력할 전력 신호의 전압(또는, 전류)을 배터리(310)를 충전하기 위해 설정된 전압 값(또는, 전류 값)으로 변경할 수 있다. 어댑터가 상기 가변 기능을 지원하지 않은 모델인 경우, 제어 회로(399)(예: 도 1 및 도 2의 전력 관리 모듈(188))가 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호의 전압(또는, 전류)을 배터리(310)을 충전하기 위해 설정된 전압 값(또는, 전압 값)으로 조정할 수 있다.
전력 공급 장치(301)는 케이블(예: USB 케이블)을 통해 전자 장치(300)의 커넥터(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 공급 장치(301)는 어댑터에 의해 전압 조정되고 DC로 전류 특성 변환된 전력 신호를 케이블을 통해 커넥터(320)의 전원 단자(321)로 출력할 수 있다. 전력 변환 회로들(340, 350)은 전원 단자(321)를 통해 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호를 이용하여 배터리(310)를 충전할 수 있다.
커넥터(320)는 데이터 통신과 전력 수신을 수행하도록 구성될 수 있다. 커넥터(320)는 전력 공급 장치(301)로부터 전력 신호를 수신하기 위한 전원 단자(321) 및 전력 공급 장치(301)와 전자 장치(300) 간의 PD(power delivery) 통신을 위한 데이터 단자(322)를 구비할 수 있다. 예컨대, 커넥터(320)는 USB(universal serial bus) Type-C에 따른 소켓으로 구성되어 USB 케이블의 플러그와 결합될 수 있다. USB Type-C 소켓의 핀들 중에서 VBUS 핀이 전원 단자(321)로 이용되고 CC1(configuration channel 1) 핀 및/또는 CC2 핀이 데이터 단자(322)로 이용될 수 있다.
과전압 보호 회로(330)는 커넥터(320)의 전원 단자(321)에 연결되어 과전압(overvoltage)이 전자 장치(300)로 유입되는 것을 차단함으로써 전자 부품(예: 전력 변환 회로들(340, 350))의 파손을 방지할 수 있다. 예컨대, 과전압 보호 회로(330)는 제너(Zener) 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 과전압 보호 회로(330)를 통해 전원 단자(321)로부터 수신된 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 변환(convert)할 수 있다. 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)는, 변환된 전력 신호를 배터리(310) 및/또는 부하 회로(370)로 공급할 수 있다.
제1 전력 변환 회로(340)는 전원 단자(321)에 전기적으로 연결된 제1 입력 단(340a)과 부하 회로(370) 및 배터리(310)에 전기적으로 연결된 제1 출력 단(340b)를 포함할 수 있다. 일례로, 제1 출력 단(340b)은 도시된 바와 같이, 부하 회로(370)에 직접 연결되고, 배터리(310)의 경우 배터리 스위치(360)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 배터리 스위치(360)가 열린(open) 상태인 경우 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310)로 전력 공급은 차단되고 배터리 스위치(360)가 닫힌(closed) 상태인 경우 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310)로 전력이 공급될 수 있다. 배터리 스위치(360)는 전자 장치(300)의 구성에서 생략될 수 있다. 즉, 제1 출력 단(340b)이 부하 회로(370)에 직접 연결된 것과 같이 배터리(310)에 직접 연결될 수도 있다.
제1 전력 변환 회로(340)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 스위칭 충전 모드(예: 벅 부스트 회로) 또는 다이렉트 충전 모드(예: SCVD(switched capacitor voltage divider))로 동작할 수 있다. 두 가지 모드로 작동 가능하도록 구성됨에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 일명, 하이브리드 충전 회로로 명명될 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하지 않는 모델인 경우, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)로 전력 신호를 출력해 줄 것을 요청하고, 제1 전력 변환 회로(340)는 전력 공급 장치(301)로부터 수신된 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 배터리(310)의 충전 상태에 따라 변환하도록 하는 스위칭 충전 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
제어 회로(399)의 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작할 경우, 제1 전력 변환 회로(340)는 CC(constant current) 및 CV(constant voltage) 충전을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 배터리(310)의 전압 “VBAT”와 배터리로 흐르는 전류 “IBAT”를 측정할 수 있다. 충전 모드가 CC 모드로 설정되어 있는 동안, 제1 전력 변환 회로(340)는 VBAT가 지정된 목표 전압 값까지 상승하도록 IBAT를 제어 회로(399)(또는, 프로세서)에 의해 설정된 충전 전류 값으로 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, 목표 전압 값은 배터리가 만충전(full charge)된 상태일 때 배터리의 양(+)극과 음(-)극 간의 전압 차와 동일할 수 있다. 만충전은 배터리의 충전율이, 소손이나 폭발의 우려 없이, 설정된 최대 충전 량에 도달했을 때 충전 상태(state of charge, SOC)를 의미할 수 있다. 배터리 충전 중에 VBAT가 목표 전압 값에 도달하면, 충전 모드는 CV 모드로 전환될 수 있다. VBAT가 목표 전압 값에 도달함으로써 충전 모드가 CC 모드에서 CV 모드로 전환되면, 제1 전력 변환 회로(340)는 제어 회로(399)의 제어에 따라 IBAT를 단계적으로 낮춤으로써 VBAT가 목표 전압 값으로 유지되게 할 수 있다. CV 모드로 배터리(310) 충전 중에 IBAT가 충전 완료를 위해 지정된 전류 값(예: topoff current value)까지 낮아지면, 제1 전력 변환 회로(340)는, 제어 회로(399)의 제어에 기반하여, 배터리(310)로 전력 신호의 출력을 중단함으로써 배터리(310)의 충전을 완료할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는 모델인 경우, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)를 고정된 전압 변환 비(제1 전력 변환 회로(340)로 입력되는 전력 신호의 전압 값 대비 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전압 값의 비율)(예: 2 대 1 (=50%))로 전력 신호의 전압 값을 변환하여 출력하는 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제어하고, 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)를 상술한 CC 및 CV 모드를 지원하도록 제어할 수 있다.
제어 회로(399)의 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)가 다이렉트 충전 모드로 동작할 경우, 제1 전력 변환 회로(340)는, 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전력 신호의 전압 값 및 전류 값을 변환하되, 전력 손실을 스위칭 충전 모드로 동작할 때 보다 최소화하면서 배터리(310)를 고속으로 충전할 수 있다. 제1 전력 변환 회로(340)에서 전력의 손실율이 이상적으로 ‘0’이면, 제1 전력 변환 회로(340)의 제1 입력 단(340a)으로 입력되는 입력 전력 대비 제1 전력 변환 회로(340)의 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 출력 전력의 비율은 ‘1’일 수 있다. 예컨대, 제1 전력 변환 회로(340)는 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전압을 하나 또는 그 이상의 커패시터를 이용하여 배분함으로써 입력 전압을 1/N 배(여기서, N은 2 또는 그 이상의 자연수) 낮춰서 제1 출력 단(340b) 외부로 출력하고 제1 입력 단(340a)으로 입력된 전류를 하나 또는 그 이상 커패시터를 이용하여 N배 높여서 제1 출력 단(340b) 외부로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전력 변환 회로(340)는 제1 입력 단(340a)에서 전자 장치(300)의 접지까지 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor))들인 QA1(341), QA2(342), QA3(343) 및 QA4(344)와, QA1(341) 및 QA2(342) 사이에 일 단이 연결되고 QA3(343) 및 QA4(344) 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터(예: flying capacitor)(345)와, QA2(342) 및 QA3(343) 사이에 일 단이 연결되고 제1 출력 단(340b)에 타 단이 연결된 인덕터(346)를 포함하여 이루어짐으로써 다이렉트 충전 모드 및 스위칭 충전 모드를 지원할 수 있다. 제2 전력 변환 회로(350)는 아래에서 설명된다.
도 4a는 제1 전력 변환 회로(340)에서 제1 커패시터(345)가 충전되게 하기 위한 제1 스위칭 상태 및 제1 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 4b는 제1 전력 변환 회로(340)에서 제1 커패시터(345)가 방전되게 하기 위한 제2 스위칭 상태 및 제2 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 4c 및 도 4d는 제1 커패시터(345)가 충전도 방전도 되지 않는 플로팅(floating) 상태로 유지되게 하기 위한 제3 스위칭 상태 및 제4 스위칭 상태를 나타내는 도면이다. 도 4e, 도 4f, 및 도 4g는 제1 전력 변환 회로(340)에서 스위칭 상태의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, QA1(341)과 QA3(343)가 닫히고(또는, 턴 온(turn on)) QA2(342)와 QA4(344)가 열린(또는, 턴 오프) 상태(이하, 제1 스위칭 상태)인 동안, 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호가 QA1(341)를 통과하고 제1 커패시터(345)에 충전될 수 있다. 전력 신호는 제1 커패시터(345)에서 QA3(343)와 인덕터(346)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA1(341), 제1 커패시터(345), QA3(343) 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(401)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제1 스위칭 상태일 때, 제1 커패시터(345)에 의해 전압 배분이 이루어짐으로써 "VLX = Vin ? VCF = Vin/2” 관계가 성립될 수 있다. 여기서, Vin은 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호의 입력 전압이고, VCF는 제1 커패시터(345)의 전압이고, VLX는 QA2(342)과 QA3(343)를 잇는 지점에서의 전압이다.
도4b를 참조하면, QA1(341)과 QA3(343)가 열리고 QA2(342)와 QA4(344)가 닫힌 상태(이하, 제2 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)에 충전된 전력 신호가 QA2(342)와 인덕터(346)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA4(344), 제1 커패시터(345), QA2(342), 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(402)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제2 스위칭 상태일 때, 제1 커패시터(345)에서 방전이 이루어지게 됨으로써 “VLX = VCF = Vin/2” 관계가 성립될 수 있다.
도 4c를 참조하면, QA1(341)과 QA2(342)가 닫히고 QA3(343)와 QA4(344)가 열린 상태(이하, 제3 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)가 플로팅 상태를 유지하고 제1 입력 단(340a)으로 유입된 전력 신호가 QA1(341)과 QA2(342)를 거쳐 제2 출력 단(340b)으로 출력될 수 있다. 이에 따라, QA1(341), QA2(342), 및 인덕터(346)의 순으로 전력 신호가 흐르는 전류 경로(403)가 제1 전력 변환 회로(340) 상에 형성될 수 있다. 제3 스위칭 상태에서는 "VLX = Vin” 관계가 성립될 수 있다.
도 4d를 참조하면, QA1(341)과 QA2(342) 모두 열린 상태(이하, 제4 스위칭 상태)인 동안, 제1 커패시터(345)가 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 제4 스위칭 상태에서는 "VLX = 0” 관계가 성립될 수 있다. 제4 스위칭 상태일 때, QA3(343)와 QA4(344)는 모두 열린 상태이거나 도시된 바와 같이 모두 닫힌 상태일 수 있다.
도 4e를 참조하면, 제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 주기적으로 교번하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이러한 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바뀌는 한 번의 교번 주기(410) 대비 제1 스위칭 상태인 시간(411)의 비율(예: duty rate or duty cycle)을 약 50%로 설정하고 교번 주기(410)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞춰 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 주기적으로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비가 약 50%로 고정된 다이렉트 충전 회로로 동작할 수 있다.
제어 회로(399)는, 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 반복하되, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 변환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이러한 제어에 따라 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 조절할 수 있는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다.
도 4f를 참조하면, 제어 회로(399)는, 교번 주기(420)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞추거나 그보다 높은 주파수로 설정한 상태에서, 한번의 교번 주기(420) 동안 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태로 바꾸고 제3 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 50% 보다 높게 설정하는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 전압은 Vin/2보다 높을 수 있다. 한 번의 교번 주기(420) 대비 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간(421)의 비율을 나타내는 듀티 사이클이 클수록 출력 전압은 Vin에 가까워질 수 있다.
도 4f를 참조하면, 제어 회로(399)는, 교번 주기(430)를 결정하는 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 맞추거나 그보다 높은 주파수로 설정한 상태에서, 한번의 교번 주기(430) 동안 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태로 바꾸고 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 바꾸도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 변환 회로(340)는 전압 변환 비를 50%보다 낮게 설정하는 스위칭 충전 회로로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 단(340b)에서 출력되는 전압이 Vin/2보다 낮을 수 있다. 한 번의 교번 주기(430) 대비 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간(431)의 비율을 나타내는 듀티 사이클이 클수록 출력 전압은 0에 가까워질 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 전력 변환 회로(350)는 전원 단자(321)에 전기적으로 연결된 제2 입력 단(350a)과 부하 회로(370) 및 배터리(310)에 전기적으로 연결된 제2 출력 단(350b)를 포함할 수 있다. 제2 출력 단(350b)은 도시된 바와 같이, 배터리(310)에 직접 연결되고 부하 회로(370)의 경우 배터리 스위치(360)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 스위치(360, “QBAT”)는 배터리(310)에서 부하 회로(370) 방향으로 전류를 흐르게 하고 제1 출력 단(340b)에서 배터리(310) 방향으로 전류 흐름을 차단하는 다이오드(360a)로서 동작할 수 있다. 따라서, 배터리 스위치(360)의 상태와 상관없이, 배터리(310)에서 부하 회로(370)로 전력이 공급되는 방전 경로가 전자 장치(300) 상에 형성될 수 있다. 배터리 스위치(360)는 전자 장치(300)의 구성에서 생략될 수 있다. 즉, 제2 출력 단(350b)이 배터리(310)에 직접 연결된 것과 같이 부하 회로(370)에 직접 연결될 수도 있다.
제2 전력 변환 회로(350)는 제1 전력 변환 회로(340)가 전압 변환 비가 약 50%로 고정된 다이렉트 충전 모드로 동작하는 것을 지원하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 전력 변환 회로(350)는 제2 입력 단(350a)에서 제2 출력 단(350b)까지 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET)들인 QB1(351)과 QB2(352), 제2 출력 단(350b)에서 전자 장치(300)의 접지에 직렬로 연결된 스위치(예: MOSFET)들인 QB3(353)와 QB4(354), 및 QB1(351)와 QB2(352)사이에 일 단이 연결되고 QB3(353)와 QB4(354) 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터(예: flying capacitor)(355)를 포함할 수 있다.
도 5a는 제2 전력 변환 회로(350)에서 제2 커패시터(355)가 방전되게 하기 위한 제5 스위칭 상태 및 제5 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다. 도 5b는 제2 전력 변환 회로(350)에서 제2 커패시터(355)가 충전되게 하기 위한 제6 스위칭 상태 및 제6 스위칭 상태일 때 전력의 전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, QB1(351)과 QB3(353)가 열리고 QA2(352)와 QA4(354)가 닫힌 상태(이하, 제5 스위칭 상태)인 동안, QB4(354), 제2 커패시터(355), 및 QB2(352)의 순서로 전력 신호가 흐르고 제2 출력 단(350b)를 통해 외부로 출력되는 전류 경로(501)가 제2 전력 변환 회로(350) 상에 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, QB1(351)과 QB3(353)가 닫히고 QB2(352)와 QB4(354)가 열린 상태(이하, 제6 스위칭 상태)인 동안, QB1(351), 제2 커패시터(355), 및 QB3(353)의 순서로 전력 신호가 흐르고 제2 출력 단(350b)을 통해 외부로 출력되는 전류 경로(502)가 제2 전력 변환 회로(350) 상에 형성될 수 있다.
제어 회로(399)는 인터리빙(interleaving) 방식으로 전력 변환 회로들(340, 350)를 제어함으로써 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 리플(교류 성분)을 제거 또는 최소화할 수 있다. 인터리빙 방식은 이를테면, 제어 회로(399)가, 다이렉트 충전 모드로 동작하게 하기 위한 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하는 동시에, 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 주파수와 동일한 주파수를 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력하는 것일 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50%로 고정된 듀티 사이클을 가지며 제1 전력 변환 회로(340)를 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하는 동시에, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 주파수와 동일한 주파수를 갖고 제1 전력 변환 회로(340)가 제1 스위칭 상태일 때 제2 전력 변환 회로(350)를 제5 스위칭 상태가 되게 하고 제1 전력 변환 회로(340)가 제2 스위칭 상태일 때 제2 전력 변환 회로(350)를 제6 스위칭 상태가 되게 하는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.
제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 외부 장치의 종류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 외부 장치로부터 수신된 데이터에 기초하여 외부 장치가 전력을 공급해 줄 수 있는 전력 공급 장치(301)인지 여부, 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는 모델인지 여부 및, PPS 기능 미지원 모델인 경우 전력 공급 장치(301)에서 출력되는 전력 신호의 고정된 전압 값을 식별할 수 있다. 제어 회로(399)는, 식별 정보에 기반하여, 배터리(310)을 충전하기 위한 PD(power delivery) 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 외부 장치와 PD 통신을 수행함으로써 외부 장치와 전자 장치(300) 중에 누가 전력을 공급하는 소스(source)이고 누가 전력을 수신하는 싱크(sink)인지를 협상하는 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(300)가 싱크(전력 수신 장치)로 결정되고 외부 장치가 소스(전력 공급 장치(301))로 결정된 경우, 제어 회로(399)는 데이터 단자(322)를 통해 전력 공급 장치(301)와 PD 통신을 수행함으로써 전력 공급 장치(301)가 공급할 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값을 협상하는 동작을 수행할 수 있다. 제어 회로(399)는 외부 장치에 관한 식별 정보를 프로세서로 전송할 수도 있다. 이에 따라, 상술한 협상 및/또는 전력 변환 회로들(340, 350)에 대한 제어를 제어 회로(399) 대신에 프로세서가 수신된 식별 정보에 기반하여 수행할 수도 있다.
제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 QB1(351)(또는, QB3(353)와 QB4(354))을, 제1 전력 변환 회로(340)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 열어 놓을 수 있다.
전자 장치(300)에서 고사양의 성능이 필요한 어플리케이션(예: 게임)을 실행하기 위해 많은 전력을 소비할 수 있다. 많은 전력이 소비되면서 발생된 열에 의해 충전 중인 배터리의 내부 온도 상승이 가중될 수 있다. 일 실시예에 따라 내부 온도 상승의 억제를 위한 일명, 통과 모드(pass through mode)(또는, 저 발열 모드)가 전자 장치(300)에서 수행될 수 있다.
제어 회로(399)는 배터리(310)로 전력 공급은 중지(pause)되고 부하 회로(370)로 전력 공급되게 하는 통과 모드로 전자 장치(300)를 운영할 수 있다. 통과 모드인 동안, 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화하고 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)에서 배터리(310)로 전력 공급되지 않게 배터리 스위치(360)를 열어 놓을 수 있다. 이와 같이 통과 모드인 동안, 배터리 충전이 중지됨에 따라 배터리(310)의 내부 온도 상승이 억제될 수 있다. 통과 모드가 비활성화인 상태에서는 제어 회로(399)는 배터리 스위치(360)를 닫아 놓을 수 있다.
통과 모드는, 지정된 이벤트 발생 시, 활성화될 수 있다. 지정된 이벤트는 통과 모드의 수행에 대응하는 것으로서 예를 들어, 전자 장치(300)에서 특정 어플리케이션(예: 게임)을 실행하도록 요구하는 이벤트(예: 사용자 입력) 또는 특정 어플리케이션의 실행일 수 있다. 통과 모드가 수행될 수 있는 조건은 전력 공급 장치(301)의 종류가 고려될 수 있다. 예컨대, 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델이거나, PPS 기능 미지원 모델이되, 고정된 출력 전압(예: 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.4~4.5V)의 약 2배)으로 전력 신호를 출력하는 모델로 인식되고 상술한 이벤트가 발생될 경우, 제어 회로(399)는 전자 장치(300)를 통과 모드로 운영할 수 있다. 통과 모드가 수행될 수 있는 추가적인 조건으로 SOC가 고려될 수 있다. 예를 들어, SOC(또는, 충전율)는 백분율(%)로 수치화가 될 수 있고 기정해진 비율(예: 20%) 이상일 때 제어 회로(399)는 통과 모드를 수행할 수 있다. 프로세서는 통과 모드의 활성화 여부를 사용자가 설정할 수 있게 하는 메뉴를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(300)가 어댑터에 상시 연결된 상태인 경우(예: 매장에서 전시용 제품), 배터리가 과하게 충전될 위험성 및 이로 인한 배터리 파손(예: swelling)이 우려될 수 있다. 이러한 경우, 전자 장치(300)가 통과 모드로 동작하도록 설정됨으로써 과 충전이 방지될 수 있다. 프로세서는 설정 메뉴를 통해 설정된 활성화 여부를 나타내는 설정 정보를 메모리에 저장할 수 있다. 지정된 이벤트가 발생될 경우 프로세서는 설정 정보로부터 통과 모드의 활성화 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과 활성화로 설정되어 있으면 프로세서는 통과 모드를 수행하도록 제어 회로(399)에 요구할 수 있다. 비활성화로 설정되어 있으면, 지정된 이벤트가 발생되더라도, 통과 모드는 수행되지 않을 수 있다.
제어 회로(399)는 전압 변환 비를 미세 조정(예: 50%에서 미세 조정)하게 하는 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)의 스위칭 주파수를 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수에 동기화하거나 높게 설정할 수 있다. 제어 회로(390)는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 전환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어함으로써 전압 변환 비를 50%보다 높게 미세 조정할 수 있다. 제어 회로(390)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 전환하도록 제1 전력 변환 회로(340)를 제어함으로써 전압 변환 비를 50%보다 낮게 미세 조정할 수 있다. 제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 제1 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 변환 시, 제5 스위칭 상태에서 제6 스위칭 상태로 상태 변환하도록 제2 전력 변환 회로(350)를 제어할 수 있다. 이러한 제어 동작을 통해 배터리(310)로 공급되는 전력 신호의 전류 값 및/또는 전압 값이 변경될 수 있다. 전력 공급 장치(301)가, PPS 기능 미지원 모델이되, 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.4~4.5V)의 약 2배만큼의 고정된 출력 전압으로 전력 신호를 출력하는 모델로 인식될 때, 준 다이렉트 충전 모드가 활성화될 수 있다.
도 6은, 전력 공급 장치(301)가 정전류(CC) 모드로 동작하고 전자 장치(300)가 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들(340, 350)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 전류 파형(610)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(620)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(630)은 제2 전력 변환 회로(350)에서 QB1(351)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQB1”을 나타낸다. 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진에 의해, 제1 전력 변환 회로(340)에서 전류는 스위칭 시 손실이 비교적 적은 사인파 형태일 수 있다. 예컨대, IQA1과 IL은 스위칭 상태가 변환되는 시점마다 ‘0’에서 시작해서 ‘0’으로 끝나는 사인파 형태를 가질 수 있다. IL에서 리플이 제2 전력 변환 회로(350)에서 출력되는 전력 신호에 의해 제거되거나 최소화될 수 있다. 리플 제거(또는, 최소화)된 전력 신호가 배터리(310)와 부하 회로(370)로 공급될 수 있다.
도 7은, 전자 장치(300)가 통과 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환 회로(340)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 전류 파형(710)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(720)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진에 의해 IQA1과 IL은 스위칭 상태가 변환되는 시점마다 ‘0’에서 시작해서 ‘0’으로 끝나는 사인파 형태를 가질 수 있다.
도 8은, 전자 장치(300)가 스위칭 충전 모드로 동작하는 동안, 제1 전력 변환회로(340)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 전류 파형(810)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(820)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(830)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA2(342)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA2”를 나타낸다. 제1 전력 변환 회로(340)의 스위칭 주파수가 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수보다 높게 설정되고 이에 따라 IQA1, IQA2 및 IL은, 사인파 형태가 아닌, 스위칭 상태가 변환되는 시점부터 적어도 일부 구간동안 선형적으로 증가하는 형태를 가질 수 있다.
스위칭 충전 모드에서는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위치 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 상태 변환이 이루어질 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)을 제1 스위칭 상태에서 QA1(341)와 QA2(342)가 모두 열려 있는 제4 스위칭 상태로 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는 지정된 시간 “t1” 동안 제4 스위칭 상태를 유지하다가 t1 경과 후 제1 전력 변환 회로(340)를 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 이러한 상태 변환에 따라 제1 전력 변환 회로(340)에서 전압 변환 비는 50%보다 낮게 유지될 수 있다. ‘t1’이 길수록 전압 변환 비 더 낮게 설정될 수 있다.
도 9는, 전자 장치(300)가 준(quasi) 다이렉트 충전 모드로 동작하는 동안, 전력 변환 회로들(340, 350)에서 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 전류 파형(910)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 출력되는 전력 신호의 전류 “IL”을 나타낸다. 제2 전류 파형(920)은 제1 전력 변환 회로(340)에서 QA1(341)를 통과하는 전력 신호의 전류 “IQA1”을 나타낸다. 제3 전류 파형(930)은 제2 전력 변환 회로(350)에서 QB1(351)을 통과하는 전력 신호의 전류 “IQB1”을 나타낸다.
준 다이렉트 충전 모드에서는 제1 스위칭 상태에서 제3 스위치 상태 또는 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태로 상태 변환이 이루어질 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)를 제1 스위칭 상태에서 QA1(341)와 QA2(342)가 모두 열려 있는 제4 스위칭 상태로 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는 지정된 시간 “t2” 동안 제4 스위칭 상태를 유지하다가 t2 경과 후 제1 전력 변환 회로(340)를 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 제어 회로(399)는, 제1 전력 변환 회로(340)가 제4 스위칭 상태에서 제2 스위칭 상태로 상태 전환될 때 또는 시간 t2 내에, 제2 전력 변환 회로(350)를 제5 스위칭 상태에서 제6 스위칭 상태로 상태 전환할 수 있다. 이러한 상태 변환에 따라 제1 전력 변환 회로(340)에서 전압 변환 비는 50%보다 낮게 미세 조정될 수 있다.
도 10은, 일 실시예에 따른, 배터리(310)와 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
동작 1010에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는지 여부를 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 확인할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델로 확인된 경우, 동작 1020에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하고 동시에, 동일한 스위칭 주파수와 듀티 사이클을 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델로 확인된 경우, 동작 1030에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 화로(350)를 비활성화하고 제1 전력 변환 회로(340)를 스위칭 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 주파수를 갖는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제3 스위칭 제어 신호의 한 주기 동안, QA1(341)가 닫힌 상태로 지속하는 시간과 QA2(342)가 닫힌 상태로 지속하는 시간이 동일하되 QA1(341)가 닫힌 상태일 때 QA2(342)는 열린 상태일 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인(complementary) 관계를 갖게 할 수도 있다. 예컨대, QA1(341)가 닫히면 QA4(344)가 열리고 QA1(341)가 열리면 QA4(344)가 닫힐 수 있다. 제3 스위칭 제어 신호는 QA2(342)와 QA3(343) 역시, 상호 보완적인 관계를 갖게 할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제3 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는, VBAT가 목표 전압 값(예: 배터리(310)의 만충전 전압 값)을 초과하면, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제3 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다. VBAT가 목표 전압 값보다 낮으면, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제3 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다.
도 11은, 일 실시예에 따른, 배터리(310)와 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
동작 1110에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)에 관한 장치 정보를 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 획득할 수 있다.
동작 1120에서 제어 회로(399)는 커넥터(320)에 연결된 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능을 지원하는지 여부를 장치 정보에서 확인할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델로 확인된 경우, 동작 1130에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하고 동시에, 동일한 스위칭 주파수와 듀티 사이클을 갖되 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델로 확인된 경우, 동작 1140에서 제어 회로(399)는 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 약 2배(예: 전력 공급 장치(301)가 9V를 지원하고 만충전 전압이 4.4~4.5V)인지 여부를 장치 정보를 통해 식별할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델이고 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 2배가 아닌 것으로 확인된 경우, 동작 1150에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 화로(350)를 비활성화하고 제1 전력 변환 회로(340)를 스위칭 충전 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 주파수를 갖고 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 QA2(342)와 QA3(343) 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제3 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다.
전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 미지원 모델이고 전력 공급 장치(301)가 공급 가능한 전압 값이 배터리(310)의 만충전 전압 값의 약 2배로 확인된 경우, 동작 1160에서 제어 회로(399)는 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 화로(350)를 준 다이렉트 충전 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 또는 그 보다 높은 스위칭 주파수를 갖고 QA1(341)가 QA2(342)가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 QA1(341)과 QA4(344)가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 QA2(342)와 QA3(343) 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 동시에, 제어 회로(399)는 제4 스위칭 제어 신호와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 가지되 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 제2 전력 변환 회로(350)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는 배터리(310)의 충전 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 기반하여 제4 스위칭 제어 신호가 제3 스위칭 상태 또는 제4 스위칭 상태를 갖게 할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는, VBAT가 목표 전압 값(예: 배터리(310)의 만충전 전압 값)을 초과하면, 제1 스위칭 상태에서 제3 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제4 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제3 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다. VBAT가 목표 전압 값보다 낮으면, 제어 회로(399)는 제1 스위칭 상태에서 제4 스위칭 상태를 거쳐 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다. 제어 회로(399)는, 모니터링 결과에 기반하여, 상기 제4 스위칭 제어 신호의 주기 대비 상기 제4 스위칭 상태가 지속되는 시간의 비율을 조절할 수 있다.
도 12는, 일 실시예에 따른, 배터리(310)로 전력 공급 중단하고 부하 회로(370)에 전력을 공급하기 위한 동작들을 설명하기 위한 흐름도이다.
동작 1210에서 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화하기 위한 제1 조건이 만족된 것을 인식할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(399)는 제1 조건으로서 전력 공급 장치(301)가 PPS 기능 지원 모델이거나, PPS 기능 미지원 모델이되, 배터리(310)의 만충전 전압(예: 4.5V)의 2배만큼의 고정된 출력 전압으로 전력 신호를 출력하는 모델인 것을 전력 공급 장치(301)와 데이터 통신을 통해 인식할 수 있다.
동작 1220에서 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화하기 위한 제2 조건이 만족된 것을 인식할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(399)는 제2 조건으로서 특정 이벤트(예: 특정 어플리케이션의 실행, 또는 특정 어플리케이션의 실행이나 통과 모드의 활성화를 요구하는 사용자 입력)의 발생을 인식할 수 있다.
제1 조건과 제2 조건이 만족됨에 따라 동작 1230에서 제어 회로(399)는 제2 전력 변환 회로(350)를 비활성화하고 배터리 스위치(360)를 열어 놓은 상태에서 제1 전력 변환 회로(340)를 통과 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(399)는 제1 커패시터(345)와 인덕터(346)의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 갖고 50%의 듀티 사이클을 갖는 제1 스위칭 제어 신호를 제1 전력 변환 회로(340)로 출력할 수 있다.
통과 모드를 활성화하기 위한 추가적인 조건으로서 배터리 충전율이 고려될 수 있다. 예를 들어, 제1 조건과 제2 조건이 만족되더라도 충전율이 지정된 비율 미만인 경우, 제어 회로(399)는 통과 모드의 활성화를 보류할 수 있다. 충전율이 지정된 비율 이상으로 충전된 경우 제어 회로(399)는 통과 모드를 활성화할 수 있다.
제어 회로(399)는 통과 모드의 비활성화를 위한 특정 이벤트(예: 특정 어플리케이션의 실행 종료, 또는 통과 모드의 비활성화를 요구하는 사용자 입력)의 발생을 인식할 수 있다. 통과 모드의 비활성화를 위한 특정 이벤트가 발생됨에 따라 제어 회로(399)는 배터리 스위치(360)를 닫고 제1 전력 변환 회로(340)와 제2 전력 변환 회로(350)를 다이렉트 충전 모드 또는 준 다이렉트 충전 모드로 동작(예: 도 11의 동작 1130 또는 동작 1160)할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350)); 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 및 상기 제2 전력 변환 회로에 전기적으로 연결된 제어 회로(예: 제어 회로(399))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값을 초과하면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제4 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로(340)로 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 배터리의 전압이 상기 만충전 전압 값보다 낮으면 상기 제1 스위칭 상태에서 상기 제3 스위칭 상태를 거쳐 상기 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 상기 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 휴대 전자 장치는 배터리 스위치(예: 배터리 스위치(360))를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 지정된 이벤트는, 특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함할 수 있다.
상기 배터리 스위치는, 상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성될 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 상기 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350)); 배터리 스위치(예: 배터리 스위치(360)); 및 상기 데이터 단자, 상기 제1 전력 변환 회로, 상기 제2 전력 변환 회로, 및 상기 배터리 스위치에 전기적으로 연결된 제어 회로(제어 회로(399))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 배터리 스위치의 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 상기 배터리 스위치의 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결될 수 있다. 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하거나 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 제1 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 열어 놓고, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 이벤트는, 특정 어플리케이션의 실행 또는 지정된 사용자 입력을 포함할 수 있다.
상기 배터리 스위치는, 상기 배터리에서 상기 부하 회로로 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 여는 것을 보류하고, 상기 배터리의 충전율이 지정된 비율 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 열도록 구성될 수 있다.
지정된 제2 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 경우, 상기 제어 회로는, 상기 배터리 스위치를 닫고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 휴대 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))를 동작하는 방법이 제공된다. 상기 휴대 전자 장치는, 전원 단자와 데이터 단자를 포함하는 커넥터(예: 커넥터(320)); 제1 전력 변환 회로(예: 제1 전력 변환 회로(340)); 및 제2 전력 변환 회로(예: 제2 전력 변환 회로(350))를 포함할 수 있다. 제1 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제1 입력 단; 상기 휴대 전자 장치의 부하 회로와 배터리에 연결된 제1 출력단; 상기 제1 입력 단에서 상기 휴대 전자 장치의 접지까지 직렬로 연결된 제1-1 스위치, 제1-2 스위치, 제1-3 스위치 및 제1-4 스위치; 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치 사이에 일단이 연결되고 상기 제1 출력 단에 타단이 연결된 인덕터; 및 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제1-3 스위치와 상기 제1-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 변환 회로는, 상기 전원 단자에 연결된 제2 입력 단; 상기 부하 회로와 상기 배터리에 연결된 제2 출력 단; 상기 제2 입력 단에서 상기 제2 출력 단까지 직렬로 연결된 제2-1 스위치와 제2-2 스위치; 상기 제2 출력 단에서 상기 접지에 직렬로 연결된 제2-3 스위치와 제2-4 스위치; 및 상기 제2-1 스위치와 상기 제2-2 스위치 사이에 일 단이 연결되고 상기 제2-3 스위치와 상기 제2-4 스위치 사이에 타 단이 연결된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 커넥터에 연결된 전력 공급 장치가 PPS(programmable power supply) 기능을 지원하는지 여부를 상기 데이터 단자를 통해서 확인하는 동작(예: 동작 1010); 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인된 경우, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 동일한 스위칭 주파수와 50% 듀티 사이클을 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 닫히고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 열린 제1 스위칭 상태와 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-3 스위치가 열리고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-4 스위치가 닫힌 제2 스위칭 상태를 반복하게 하는 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하고, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수 및 듀티 사이클과 동일한 스위칭 주파수 및 듀티 사이클을 갖되 상기 제1 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1020, 1130); 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않는 것으로 확인된 경우, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 가지고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제3 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작(예: 동작 1030, 1150); 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제3 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작(예: 동작 1030, 1150)을 포함할 수 있다.
상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인된 경우, 상기 방법은, 상기 제1 커패시터와 상기 인덕터의 공진 주파수와 같거나 높은 스위칭 주파수를 갖고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 동일한 듀티 사이클과 180도 위상 차를 갖게 하고 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-4 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하고 상기 제1-2 스위치와 상기 제1-3 스위치가 상호 보완적인 관계를 갖게 하는 제4 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로를 출력하는 동작(예: 동작 1160); 상기 제4 스위칭 제어 신호가 갖는 스위칭 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 가지고 50%의 듀티 사이클을 갖되 상기 제4 스위칭 제어 신호와 180도 위상 차를 갖는 제5 스위칭 제어 신호를 상기 제2 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1160); 및 상기 배터리의 충전 상태에 따라 상기 제4 스위칭 제어 신호가 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 닫힌 제3 스위칭 상태 또는 상기 제1-1 스위치와 상기 제1-2 스위치가 모두 열린 제4 스위칭 상태를 갖게 하는 동작(예: 동작 1160)을 더 포함할 수 있다.
상기 휴대 전자 장치는, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하는 것으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1230)을 더 포함할 수 있다.
상기 휴대 전자 장치는, 일 단이 상기 제1 출력 단과 상기 부하 회로 사이에 연결되고 타 단이 상기 제2 출력 단과 상기 배터리 사이에 연결된 배터리 스위치를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 전력 공급 장치가 PPS 기능을 지원하지 않되 공급 가능한 전압 값이 미리 지정된 값으로 확인되고 지정된 이벤트가 상기 전자 장치에서 발생된 것이 확인된 경우, 상기 배터리 스위치를 열어 놓은 상태에서, 상기 제2 전력 변환 회로를 비활성화하고 상기 제1 스위칭 제어 신호를 상기 제1 전력 변환 회로로 출력하는 동작(예: 동작 1230)을 더 포함할 수 있다.
본 개시 내용은 그의 다양한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

Claims (15)

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