KR102240439B1 - 유에스비 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템 - Google Patents

유에스비 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템 Download PDF

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Abstract

전원소스와 연결되는 하나의 입력단, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Chage) 기능을 가지는 전자기기와 연결되는 복수개의 출력단, 상기 입력단에 연결되는 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부, 상기 공통 부스트 컨버터 회로부 후단과 상기 출력단들 사이에 각각 병렬로 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부, 상기 출력단들에 각각 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부를 포함하는 전압변환장치가 개시된다. 본 발명의 전압변환장치에서, 상기 USB PD 기능부 각각은 해당 출력단에 연결된 상기 벅 컨버터 회로부의 스위칭을 제어한다. 상기 USB PD 기능부들 중에서 하나의 USB PD 기능부는 나머지 다른 USB PD 기능부로부터 해당 출력단에 연결되는 상기 전자기기가 요구하는 전압들에 관한 정보를 수신받은 후 상기 출력단들에 연결되는 상기 전자기기들의 요구 전압들 중에서 가장 높은 전압을 만족시키도록 상기 부스트 컨버터 회로부의 스위칭을 제어한다. 본 발명의 전압변환장치는 하나의 입력단과 복수개의 출력단을 포함하는 전압변환장치에서 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부에 의하여 전압을 승압시킴으로써 전압변환장치의 구성을 간단하게 하고 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저렴하게 한다.

Description

유에스비 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템{Efficient Voltage Control System For USB Related Multiport Terminal}
본 발명은 USB 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 하나의 입력단과 복수개의 출력단을 포함하는 USB 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템에서 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부에 의하여 전압을 USB 포트의 요구에 따라 승압시킴으로써 전압변환장치의 구성을 간단하게 하고 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저렴하게 하는 USB 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템에 관한 것이다.
전자기기의 발전으로 인하여 제품이 다양화되면서 요구되는 전압도 다양화되었을 뿐만 아니라 더욱 많은 전력을 요구하는 제품들이 등장하여 왔다. 그리하여 전자기기의 다양한 전압에 대응하면서도 높은 전류를 제공할 수 있는 USB PD(Power Delivery) 및 퀄컴 QC(Quick Charge) 충전장치 또는 전원공급장치가 시판되고 있다. 특히 USB PD는 최대 20V, 5A를 제공하는, 즉 최대 100W의 전력을 제공하는 규격을 가지고 있다. 그리하여 USB PD는 기존에 대응이 불가능했던 태블릿 PC 및 노트북 등과 같은 전자기기에도 전력 공급이 가능하게 되어 대응 기기를 대폭 확대할 수 있게 되었다.
USB PD 및 QC 전원공급장치와 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 전자기기 간에는 네고시에이션이라는 절차를 통하여 전달될 전압과 전류의 크기를 정하게 된다. 차량용 전원은 통상 12V이고, 입력 가변폭을 감안하면 통상적으로 9V ~ 16V의 범위를 가진다. 출력단은 USB 포트로 구성될 수 있고, 연결되는 전자기기에 따라 3V ~ 21V의 범위에서 다양하게 결정될 수 있다.
도 1은 출력단이 2개의 USB 포트로 형성된 통상적인 USB PD 또는 QC 전압변환장치를 개략적으로 도시하고, 도 2는 도 1의 구체적 예를 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 출력단을 가지는 USB PD 전압변환장치는 각 출력단(210 및 220)에 대응하여 독립된 부스트 컨버터(Boost Converter) 회로부(310' 및 320') 및 벅(Buck) 컨버터 회로부(410 및 420)를 가진다. 이때, USB PD 기능부들(510' 및 520')은 자신이 속하는 부스터 컨버터 회로부(310' 및 320') 및 벅 컨버터 회로부(410 및 420)의 스위칭을 제어한다. 따라서, 통상적인 USB PD 전압변환장치는 출력단 갯수만큼의 부스트 컨버터 회로부(310' 및 320')를 포함하게 된다.
도 3은 출력단이 2개의 USB 포트로 형성된 통상적인 다른 USB PD 또는 QC 전압변환장치를 개략적으로 도시하고, 도 4는 벅/부스트 컨버터 회로부에 대한 구체적 예를 도시한다. 도 3 및 도 4에서 벅/부스트 컨버터 회로부(351' 및 352')는 출력단이 요구하는 전압에 따라 전압 승압 또는 전압 강압을 수행하는 회로부이다. 도 4에서 벅 컨버터로 작용할 때에는 Q1/Q2를 스위치로 사용하고, Q3는 오프(OFF)시키고 Q4는 온(ON)시켜서 동작시킨다. 반면에 부스트 컨버터로 작용할 때에는 Q3/Q4를 스위치로 사용하고, Q2는 오프(OFF)시키고 Q1는 온(ON)시켜서 동작시킨다. 이러한 예에서도 출력단 갯수만큼의 벅/부스트 컨버터 회로부(351' 및 352')가 포함되어야 한다.
특허공개 제10-2012-0013514호(2012. 02. 15. 공개) 특허공개 제10-2019-0058907호(2019. 05. 30. 공개)
차량용 전압변환장치는 밀폐된 소형 공간에 설치되기 때문에 가능한한 구성을 효율적으로 최적화할 필요가 있다. 그런데, 상기한 복수개의 출력단을 가지는 통상적인 USB PD 전압변환장치는 출력단 갯수만큼의 부스트 컨버터 회로부를 가지거나 출력단 갯수만큼의 벅/부스트 컨버터 회로부를 가져야 하므로, 그 구성이 복잡해지고 부품수가 많아져서 효율적이지 못하였다.
이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 구성이 간단하고 부품수가 적어서 제조비용이 저렴한 전압변환장치, 즉 USB 관련 다중 단자를 위한 효율적인 전압제어시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압변환장치의 한 양태는 전원소스와 연결되는 하나의 입력단, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Chage) 기능(이하, 'USB PD 기능'이라 함)을 가지는 전자기기와 연결되는 복수개의 출력단, 상기 입력단에 연결되는 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부, 상기 공통 부스트 컨버터 회로부 후단과 상기 출력단들 사이에 각각 병렬로 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부, 상기 출력단들에 각각 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부를 포함하는 전압변환장치이다.
상기 양태의 전압변환장치에서, 상기 USB PD 기능부 각각은 해당 출력단에 연결된 상기 벅 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하고, 상기 USB PD 기능부들 중에서 하나의 USB PD 기능부(승압제어 USB PD 기능부)는 나머지 다른 USB PD 기능부(일반 USB PD 기능부)로부터 해당 출력단에 연결되는 상기 전자기기가 요구하는 전압에 관한 정보를 수신받은 후 상기 출력단들에 연결되는 상기 전자기기의 요구 전압들 중에서 가장 높은 전압을 만족시키도록 상기 부스트 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하는 것이다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압변환장치의 다른 양태는 전원소스와 연결되는 하나의 입력단, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Chage) 기능(이하, 'USB PD 기능'이라 함)을 가지는 전자기기와 연결되는 복수개의 출력단, 상기 입력단에 연결되는 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부, 상기 공통 부스트 컨버터 회로부 후단과 상기 출력단들 사이에 각각 병렬로 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부, 상기 출력단들에 각각 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부 및 하나의 부스트 컨버터 회로부 제어부를 포함하는 전압변환장치이다.
상기 양태의 전압변환장치에서, 상기 USB PD 기능부 각각은 해당 출력단에 연결된 상기 벅 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하고, 상기 USB PD 기능부들은 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부에게 해당 출력단들에 연결되는 상기 전자기기들이 요구하는 전압들에 관한 정보를 전송하고, 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부는 상기 USB PD 기능부들로부터 수신한 전압들 중에서 가장 높은 전압을 만족시키도록 상기 부스트 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하는 것이다.
상기 양태들의 전압변환장치에서, 상기 입력단의 전압은 9 내지 16 V이고, 상기 출력단의 전압은 3 내지 21 V일 수 있고, 상기 전압변환장치는 차량용 전압변환장치일 수 있다.
본 발명의 전압변환장치는 하나의 입력단과 복수개의 출력단을 포함하는 전압변환장치에서 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부에 의하여 각 포트의 요구에 따라 능동적으로 전압을 승압시킴으로써, 즉 각 포트의 요구상태가 부스트 컨버터의 동작이 필요로 하는 경우에만 필요한 전압으로 승압시킴으로써 전압변환장치의 구성을 간단하게 하고 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저렴하게 하고, 전체 시스템의 효율을 증대시킨다.
도 1은 통상적인 한 USB PD 전압변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전압변환장치에 대한 구체적인 예시이다.
도 3은 통상적인 다른 USB PD 전압변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 적용되는 벅/부스트 컨버터 회로부의 구체적 예시이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 USB PD 전압변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 전압변환장치에 대한 구체적인 예시이다.
도 7은 도 6에서 USB PD 기능부 1과 USB PD 기능부 2 간의 정보교환방법을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 USB PD 전압변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에서 USB PD 기능부들과 부스트 컨버터 회로부 제어부 간의 정보교환을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 USB PD 전압변환장치의 구성이 도 5에 개략적으로 도시되어 있고, 그러한 전압변환장치에 대한 구체적인 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 5의 USB PD 전압변환장치(10)는 하나의 입력단(100), 복수개의 출력단(210 및 220), 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부(300), 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부(410 및 420), 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부(510 및 520)를 포함한다.
본 발명의 USB PD 전압변환장치(10)에서, 입력단(100)은 전원소스와 연결된다. 이때, 전원소스는 차량에 설치되는 배터리 또는 발전기로 구현되는 전원소스일 수 있고, 그 밖에 12V의 전압을 공급하는 다른 배터리일 수도 있다. 차량용 전원은 통상 12V이지만, 입력 가변폭을 감안하면 본 발명에서 적용되는 입력단(100)은 통상적으로 9V ~ 16V 범위의 전압이 입력될 수 있다.
본 발명에서, 출력단(210 및 220)은 하나의 입력단(100)에 대하여 복수개로 연결된다. 이때, 출력단(210 및 220)은 USB 포트로 형성되며, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Charge) 기능을 가지는 전자기기와 연결될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 'USB PD 기능'은 전자기기 및 USB PD 기능부(510 및 520)에서 네고시에이션 절차에 의하여 전자기기의 요구전압 등에 관한 정보를 전자기기와 USB PD 기능부(510 및 520)간에 공유하는 것이고, USB PD 기능부(510 및 520)에서는 이에 더하여 벅 컨버터 회로부(410 및 420)의 스위칭을 제어하는 것이다. 이러한 USB PD 기능은 USB PD 기능뿐만 아니라 QC 기능 등과 같이 USB PD 기능과 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 것도 포괄하는 것으로 이해될 수 있다. 출력단(210 및 220)은 연결되는 전자기기에 따라 3V ~ 21V의 범위에서 다양하게 결정될 수 있다. 도면에는 출력단(210 및 220)이 2개인 예가 도시되어 있으나, 출력단은 3개 내지 4개 또는 그 이상의 갯수로 형성되는 것도 가능하다.
본 발명에서, 공통 부스트 컨버터 회로부(300)는 입력단(100)에 단지 1개로 연결된다. 반면에, 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 후단과 출력단들(210 및 220) 사이에 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부(410 및 420)가 각각 병렬로 연결된다. USB PD 기능부(510 및 520)는 출력단들(210 및 220)에 각각 연결된다. 즉, USB PD 기능부(510 및 520)는 출력단 갯수만큼 배치된다.
공통 부스트 컨버터 회로부(300)는 통상적인 부스트 컨버터 회로부와 동일하게 구성될 수 있다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이, 공통 부스트 컨버터 회로부(300)는 스위칭소자로서 두 개의 FET(QB3 및 QB4), 인덕터(LB1) 및 캐패시터(CB1)를 이용하여 구성할 수도 있고, 스위칭소자로서 FET(QB3), 다이오드(DB1), 인덕터(LB1) 및 캐패시터(CB1)를 이용하여 구성될 수도 있다.
벅 컨버터 회로부(410 및 420)는 통상적인 벅 컨버터 회로부와 동일하게 구성될 수 있다. 벅 컨버터 회로부(410 및 420)는 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭소자로서 두 개의 FET(QB5 및 QB6), 인덕터(LB2) 및 캐패시터(CB2)로 구성될 수 있다.
본 발명에서, USB PD 기능부(510 및 520) 각각은 해당 출력단(210 및 220)에 연결된 벅 컨버터 회로부(410 및 420)의 스위칭을 제어한다. USB PD 기능부(510 및 520) 각각은 해당 출력단(210 및 220)에 연결된 전자기기와 네고시에이션 절차를 수행하여 해당 전자기기의 요구 전압을 파악한다.
한편, 공통 부스트 컨버터 회로부(300)는 USB PD 기능부들(510 및 520) 중에서 하나의 USB PD 기능부(510)에 의하여 제어된다. 본 발명에서 USB PD 기능부(510)는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)를 제어하기 때문에 승압제어 USB PD 기능부라고 부를 수 있다. 반면에, 본 발명에서 USB PD 기능부(520)는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)를 직접적으로 제어하지 않기 때문에 일반 USB PD 기능부라고 부를 수 있다. 따라서, 본 발명에서 USB PD 기능부들 중에서 하나의 승압제어 USB PD 기능부는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)를 제어하고, 나머지 USB PD 기능부는 일반 USB PD 기능부로 작용한다.
본 발명에서, 승압제어 USB PD 기능부(510)는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)를 효율적으로 제어하기 위하여, 일반 USB PD 기능부(520)로부터 해당 출력단(220)에 연결되는 전자기기가 요구하는 전압에 관한 정보를 수신받고, 그런 후에 출력단들(210 및 220)에 연결된 전자기기들의 요구 전압들 중에서 가장 높은 전압을 만족시키도록 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어한다.
도 6에서 승압제어 USB PD 기능부(510)와 일반 USB PD 기능부(520) 간에 전압에 관한 정보를 교환하는 구체적 방법이 도 7에 도시되어 있다.
첫번째 방법은 일반 USB PD 기능부(USB PD2)에서 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)로 전송한다. 그러면, 그 신호는 저항(RA1)과 캐패시터(CA1)에 의하여 필터링된 후 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)에서 ADC(Analog To Digital Converter)에 의하여 디지털신호로 변환된다. 그런 후 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)는 그 정보에 기초하여 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하게 된다. 예를 들어, 일반 USB PD 기능부(USB PD2)는 전자기기로부터 12V가 요청되면, 12% 듀티 또는 24% 듀티를 생성하고, 15V가 요청되면, 15% 듀티 또는 30% 듀티를 생성할 수 있다.
두번째 방법은 일반 USB PD 기능부(USB PD2)에서 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)로 전송한다. 그러면, 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)는 GPIO 또는 카운터(Counter)/인터럽트(Interrupt) 등을 이용하여 그 신호의 튜티(duty)의 크기를 확인하여 일반 USB PD 기능부(USB PD2)의 필요한 전압을 확인할 수 있게 된다. 그런 후 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)는 그 정보에 기초하여 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하게 된다.
세번째 방법은 일반 USB PD 기능부(USB PD2)에서 필요한 전압에 대한 정보를 I2C(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface) 등 일반 통신규격에 따라 전달하고, 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)는 이를 수신하여 일반 USB PD 기능부(USB PD2)의 필요한 전압을 확인할 수 있게 된다. 그런 후 승압제어 USB PD 기능부(USB PD1)는 그 정보에 기초하여 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하게 된다.
도 5 및 도 6의 전압변환장치(10)에서 입력단(100)에는 12V의 전압이 입력되고, 출력단(210)에는 15V의 요구전압을 가지는 전자기기가 연결되며, 출력단(220)에는 17V의 요구전압을 가지는 전자기기가 연결된 경우를 예로 들면, 먼저 승압제어 USB PD 기능부(510) 및 일반 USB PD 기능부(520)는 각각 출력단(210) 및 출력단(220)에 연결된 전자기기들의 요구전압을 파악하게 된다. 일반 USB PD 기능부(520)는 자신의 출력단(220)에 연결된 전자기기의 요구전압을 승압제어 USB PD 기능부(510)에게 전송하여 공유한다. 그러면, 승압제어 USB PD 기능부(510)는 출력단(210) 및 출력단(220) 모두에 연결된 전자기기들의 요구전압을 알게 된다.
승압제어 USB PD 기능부(510)는 출력단(210)에 연결된 전자기기의 요구전압(15V)과 출력단(220)에 연결된 전자기기의 요구전압(17V)을 비교하여 그것들 중에서 가장 큰 전압을 만족하도록 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하게 된다. 예를 들어, 승압제어 USB PD 기능부(510)는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하여 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 후단 전압이 19V 정도가 되게 승압시킬 수 있다.
그런 후 승압제어 USB PD 기능부(510)는 벅 컨버터 회로부(410)의 스위칭을 제어하여 19V의 전압을 요구전압인 15V로 강압시키게 된다. 한편, 일반 USB PD 기능부(520)는 벅 컨버터 회로부(420)의 스위칭을 제어하여 19V의 전압을 요구전압인 17V로 강압시키게 된다.
상기에서, 승압되는 전압은 전자기기의 최고 요구전압인 17V 이상의 범위에서 적절하게 선택될 수 있다. 승압되는 전압을 17V로 정하는 경우에는 해당 벅 컨버터 회로부(420)에서 강압이 없어야 한다. 그러나 실제로는 해당 벅 컨버터 회로부(420)에서 약간의 강압이 있을 수 있으므로, 이것을 감안하여 승압되는 전압은 전자기기의 최고 요구전압 17V보다 약간 높게 설정하는 것이 일반적이다.
한편, 출력단(210 또는 220)에 전자기기가 연결되지 않은 경우에는 승압제어 USB PD 기능부(510)는 해당 출력단의 요구 전압을 0V로 평가하고 비교대상에 포함시키지 않음은 당연하다.
본 발명의 전압변환장치(10)는 하나의 입력단(100)과 복수개의 출력단(210 및 220)을 포함하는 전압변환장치로서, 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부(300)에 의하여 전압을 승압시킴으로써 전압변환장치의 구성을 간단하게 할 수 있고, 또한 부품수를 줄임으로써 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 USB PD 전압변환장치(20)의 구성이 도 8에 개략적으로 도시되고, 도 8에서 USB PD 기능부들과 부스트 컨버터 회로부 제어부 간의 정보교환 방법이 도 9에 도시된다. 도 8의 USB PD 전압변환장치(20)는 하나의 입력단(100), 복수개의 출력단(210), 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부(300), 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부(410 및 420), 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부(530 및 540), 및 하나의 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)를 포함한다.
도 8의 USB PD 전압변환장치(20)가 도 5의 USB PD 전압변환장치(10)와 다른 점은 도 5의 USB PD 전압변환장치(10)에서 승압제어 USB PD 기능부(510)의 승압제어 기능을 USB PD 기능부(530 및 540)와 별도로 구성되는 하나의 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)로 독립시켜 구성하였다는 점이다. 따라서, 도 8의 USB PD 전압변환장치(20)에서는 USB PD 기능부(530 및 540)는 각각 해당 출력단(210 및 220)에 연결된 전자기기의 요구전압을 파악하고 해당 벅 컨버터 회로부(410 및 420)의 스위칭을 제어하는 것으로써 그 기능이 완전히 동일하다.
또한 도 8의 USB PD 전압변환장치(20)에서는 USB PD 기능부(530 및 540)는 각각 해당 출력단(210 및 220)에 연결된 전자기기의 요구전압에 관한 정보를 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)에게 전달한다. USB PD 기능부(530 및 540) 각각과 부스트 컨버터 회로부 제어부(600) 간의 전압 정보 공유방법은 상기에서 설명한 바와 같다. 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)는 USB PD 기능부(530 및 540)로부터 수신한 요구전압들 중에서 가장 높은 전압을 만족시키도록 공통 부스트 컨버터 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어한다.
도 8의 전압변환장치(20)에서 입력단(100)에는 12V의 전압이 입력되고, 출력단(210)에는 15V의 요구전압을 가지는 전자기기가 연결되며, 출력단(220)에는 17V의 요구전압을 가지는 전자기기가 연결된 경우를 동일하게 예로 들면, 먼저 USB PD 기능부(530 및 540)는 각각 출력단(210 및 220)에 연결된 전자기기들의 요구전압을 파악하게 된다. 그런 후 USB PD 기능부(530 및 540) 각각은 그러한 요구전압을 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)에게 전달한다.
그러면, 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)는 출력단들(210 및 220)에 연결된 전자기기들의 요구전압들(15V 및 17V)을 서로 비교하여 그것들 중에서 가장 큰 전압을 만족하도록 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어한다. 예를 들어, 부스트 컨버터 회로부 제어부(600)는 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하여 공통 부스트 컨버터 회로부(300)의 후단 전압이 19V 정도가 되게 승압시킬 수 있다.
그런 후 USB PD 기능부(530)는 벅 컨버터 회로부(410)의 스위칭을 제어하여 19V의 전압을 요구전압인 15V로 강압시키는 한편, USB PD 기능부(540)는 벅 컨버터 회로부(420)의 스위칭을 제어하여 19V의 전압을 요구전압인 17V로 강압시키게 된다.
10,20: 전압변환장치 100: 입력단
210,220: 출력단 300: 공통 부스트 컨버터 회로부
410,420: 벅 컨버터 회로부 510,520,530,540: USB PD 기능부
600: 부스트 컨버터 회로부 제어부

Claims (4)

  1. 전원소스와 연결되는 하나의 입력단, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Chage) 기능(이하, 'USB PD 기능'이라 함)을 가지는 전자기기와 연결되는 복수개의 출력단, 상기 입력단에 연결되는 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부, 상기 공통 부스트 컨버터 회로부 후단과 상기 출력단들 사이에 각각 병렬로 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부, 상기 출력단들에 각각 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부를 포함하는 전압변환장치이고,
    상기 USB PD 기능부 각각은 해당 출력단에 연결되는 상기 전자기기와의 네고시에이션 절차에 의하여 상기 전자기기의 요구전압을 파악하고, 또한 해당 출력단에 연결된 상기 벅 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하여 해당 출력단에 상기 전자기기가 요구하는 전압이 출력되게 하며,
    상기 USB PD 기능부들 중에서 하나의 USB PD 기능부(승압제어 USB PD 기능부)는 나머지 다른 USB PD 기능부(일반 USB PD 기능부)로부터 해당 출력단에 연결되는 상기 전자기기가 요구하는 전압에 관한 정보를 수신받은 후 상기 부스트 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하여 상기 출력단들에 연결되는 상기 전자기기들의 요구 전압들 중에서 가장 높은 전압 이상의 전압이 상기 부스트 컨버터 회로부로부터 출력되게 하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  2. 전원소스와 연결되는 하나의 입력단, USB PD(Power Delivery) 또는 QC(Quick Chage) 기능(이하, 'USB PD 기능'이라 함)을 가지는 전자기기와 연결되는 복수개의 출력단, 상기 입력단에 연결되는 하나의 공통 부스트 컨버터 회로부, 상기 공통 부스트 컨버터 회로부 후단과 상기 출력단들 사이에 각각 병렬로 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 벅 컨버터 회로부, 상기 출력단들에 각각 연결되는 상기 출력단 갯수만큼의 USB PD 기능부 및 하나의 부스트 컨버터 회로부 제어부를 포함하는 전압변환장치이고,
    상기 USB PD 기능부 각각은 해당 출력단에 연결되는 상기 전자기기와의 네고시에이션 절차에 의하여 상기 전자기기의 요구전압을 파악하고, 또한 해당 출력단에 연결된 상기 벅 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하여 해당 출력단에 상기 전자기기가 요구하는 전압이 출력되게 하며,
    상기 USB PD 기능부들은 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부에게 해당 출력단들에 연결되는 상기 전자기기들이 요구하는 전압들에 관한 정보를 전송하고, 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부는 상기 부스트 컨버터 회로부의 스위칭을 제어하여 상기 USB PD 기능부들로부터 수신한 전압들 중에서 가장 높은 전압 이상의 전압이 상기 부스트 컨버터 회로부로부터 출력되게 하는 것을 특징으로 하는 전압변환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승압제어 USB PD 기능부와 상기 일반 USB PD 기능부 간에 전압에 관한 정보를 교환하는 방법은 상기 일반 USB PD 기능부는 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 상기 승압제어 USB PD 기능부로 전송하고, 상기 PWM 신호가 저항과 캐패시터에 의하여 필터링되어 아날로그 신호로 변환되면 상기 승압제어 USB PD 기능부가 그것을 확인하고 디지털신호로 변환하는 것이거나, 또는 상기 일반 USB PD 기능부는 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 상기 승압제어 USB PD 기능부로 전송하면, 상기 승압제어 USB PD 기능부는 상기 PWM 신호의 듀티 비를 계산하는 것임을 특징으로 하는 전압변환장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부스트 컨버터 회로부 제어부와 상기 USB PD 기능부들 간에 전압에 관한 정보를 교환하는 방법은 상기 USB PD 기능부는 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부로 전송하고, 상기 PWM 신호가 저항과 캐패시터에 의하여 필터링되어 아날로그 신호로 변환되면 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부가 그것을 확인하고 디지털신호로 변환하는 것이거나, 또는 상기 USB PD 기능부는 필요한 전압에 대한 정보를 PWM 신호로 발생시켜서 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부로 전송하면, 상기 부스트 컨버터 회로부 제어부는 상기 PWM 신호의 듀티 비를 계산하는 것임을 특징으로 하는 전압변환장치.
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