KR20230161969A - 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 전류-기반 트랜지션들 - Google Patents

적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 전류-기반 트랜지션들 Download PDF

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상화 정
샤오린 가오
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Abstract

적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 전류-기반 트랜지션하기 위한 기법들 및 장치. 일 예시적인 전력 공급 장치 회로는 일반적으로, 스위칭 레귤레이터 및 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함한다. 제어 로직은 일반적으로, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 표시를 임계치와 비교하도록, 그리고 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성된다.

Description

적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 전류-기반 트랜지션들
[0001] 본 출원은 2021년 3월 29일자로 출원된 미국 출원 제 17/216,171호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 본원의 양수인에게 양도되고, 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0002] 본 개시내용의 특정 양상들은 일반적으로 전자 회로들에 관한 것이고, 더 상세하게는, 전력 공급 장치 회로와 연관된 전류에 기초하여 벅(buck) 컨버터 모드와 충전 펌프(charge pump) 모드 사이에서 트랜지션(transition)할 수 있는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에 관한 것이다.
[0003] 전압 레귤레이터는 부하 전류 또는 입력 전압의 변화들에 관계 없이 일정한 DC(direct current) 출력 전압을 제공한다. 전압 레귤레이터들은 선형 레귤레이터들 또는 스위칭 레귤레이터들로 분류될 수 있다. 선형 레귤레이터들은 작고 컴팩트한 경향이 있지만, 많은 애플리케이션들이 스위칭 레귤레이터의 증가된 효율로부터 이익을 얻을 수 있다. 선형 레귤레이터는 예컨대, LDO(low-dropout) 레귤레이터로 구현될 수 있다. 스위칭 레귤레이터는 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 또는 충전 펌프와 같은 SMPS(switched-mode power supply)로 구현될 수 있다.
[0004] 예컨대, 벅 컨버터는 통상적으로 다음을 포함하는 SMPS 타입이다: (1) 상대적으로 높은 전압 레일과 스위칭 노드 사이에 커플링된 하이-사이드(high-side) 스위치, (2) 스위칭 노드와 상대적으로 낮은 전압 레일 사이에 커플링된 로우-사이드(low-side) 스위치, (3) (예컨대, 션트 용량성 엘리먼트로 표현되는) 부하와 스위칭 노드 사이에 커플링된 인덕터. 하이-사이드 및 로우-사이드 스위치들은 트랜지스터들로 구현될 수 있지만, 로우-사이드 스위치는 대안적으로 다이오드로 구현될 수 있다.
[0005] 충전 펌프는 커패시터를 통해 부하에 걸쳐 공급 장치 전압 연결을 제어하기 위해 적어도 하나의 스위칭 디바이스를 일반적으로 포함하는 SMPS 타입이다. 예컨대, 전압 더블러(doubler)에서, 충전 펌프 회로의 커패시터는 초기에 전력 공급 장치에 걸쳐 연결될 수 있어, 커패시터를 공급 장치 전압으로 충전시킬 수 있다. 그런 다음, 충전 펌프 회로는 커패시터를 전력 공급 장치 및 부하와 직렬로 연결하도록 재구성될 수 있어, 부하에 걸친 전압을 두 배로 증가시킬 수 있다. 이러한 2-스테이지 사이클은 충전 펌프에 대한 스위칭 주파수에서 반복된다. 충전 펌프들은 회로 토폴로지에 따라 전압들을 정수 또는 분수로 곱하거나 또는 나누는 데 사용될 수 있다.
[0006] 전력 관리 집적 회로들(전력 관리 IC들 또는 PMIC들)은 호스트 시스템의 전력 요건을 관리하는 데 사용되며, 하나 이상의 전압 레귤레이터들(예컨대, 벅 컨버터들 또는 충전 펌프들)을 포함하고 그리고/또는 제어할 수 있다. PMIC는 디바이스들의 전력의 방향 및 흐름을 제어하기 위해 모바일 폰들, 태블릿들, 랩탑들, 웨어러블들 등과 같은 배터리로 동작되는 디바이스들에서 사용될 수 있다. PMIC는 DC-DC 컨버전(conversion)(예컨대, 위에서 설명된 바와 같은 전압 레귤레이터를 사용함), 배터리 충전, 전원 선택, 전압 스케일링, 전력 시퀀싱 등과 같은, 디바이스에 대한 다양한 기능들을 수행할 수 있다.
[0007] 개시내용의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들은 각각 몇몇 양상들을 가지며, 이 양상들 중 단일 양상이 개시내용의 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다. 다음의 청구항들에 의해 표현되는 바와 같은 본 개시내용의 범위를 제한하지 않으면서, 일부 특징들이 이제 간략하게 논의될 것이다. 이러한 논의를 고려한 이후에, 그리고 특히, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용"이라는 명칭의 단락을 읽은 이후에, 당업자는 본 개시내용의 특징들이 본원에 설명된 이점들을 어떻게 제공하는지를 이해할 것이다.
[0008] 본 개시내용의 특정 양상들은 전력 공급 장치 회로를 제공한다. 전력 공급 장치 회로는 일반적으로, 스위칭 레귤레이터 및 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함한다. 제어 로직은 일반적으로, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하도록, 그리고 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성된다.
[0009] 본 개시내용의 특정 양상들은 전력 공급 방법에 관한 것이다. 방법은 일반적으로, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하는 단계, 및 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 특정 양상들은 본원에 설명된 전력 공급 장치 회로의 적어도 일부를 포함하는 PMIC(power management integrated circuit)를 제공한다.
[0011] 본 개시내용의 특정 양상들은 장치에 관한 것이다. 장치는 일반적으로, 배터리; 배터리에 커플링된 출력을 갖는 배터리 충전 회로; 배터리에 커플링된 입력을 갖는 스위칭 레귤레이터; 및 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함한다. 제어 로직은, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 표시를 임계치와 비교하도록, 그리고 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성된다.
[0012] 전술된 그리고 관련된 목적들의 달성을 위해, 하나 이상의 양상들은 이하에서 충분히 설명되고 특히 청구항들에서 언급된 특징들을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적 특징들을 상세하게 기술한다. 그러나, 이 특징들은 다양한 양상들의 원리들이 사용될 수 있는 다양한 방식들 중 몇몇 방식들만을 표시한다.
[0013] 본 개시내용의 위에서 기술된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로 위에서 간략하게 요약된 더 구체적인 설명이 양상들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 양상들의 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 개시내용의 특정한 통상적인 양상들만을 예시하는 것이므로, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 점에 유의해야 하는데, 이는 설명이 다른 동등하게 유효한 양상들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0014] 도 1은 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 적어도 하나의 SMPS(switched-mode power supply) 회로를 갖는 전력 공급 장치 시스템을 포함하는 예시적인 디바이스의 블록도를 예시한다.
[0015] 도 2는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 배터리 충전 회로, 배터리 회로, 및 하나 이상의 전압 레귤레이터들에 대한 전력을 레귤레이팅(regulate)하기 위한 사전 레귤레이터를 포함하는 예시적인 전력 공급 장치 스킴(scheme)의 블록도이다.
[0016] 도 3a는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른 예시적인 적응형 SMPS 회로의 회로도이다.
[0017] 도 3b는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른 다른 예시적인 적응형 SMPS 회로의 회로도이다.
[0018] 도 4는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션하기 위한 예시적인 동작들의 흐름도이다.
[0019] 도 5는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로, 그리고 그런 다음, 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에 대한 예시적인 타이밍도이다.
[0020] 도 6은 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 부하 전류에 기초하여 충전 펌프 모드와 벅 컨버터 모드 사이에서 트랜지션할 수 있는 전력 공급 장치 회로의 예시적인 구현의 블록도이다.
[0021] 도 7은 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 전력을 공급하기 위한 예시적인 동작들의 흐름도이다.
[0022] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 양상에서 개시된 엘리먼트들은 특정 언급 없이 다른 양상들에 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0023] 본 개시내용의 특정 양상들은 회로의 입력 전류 또는 출력 전류 중 적어도 하나에 기초하여 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션하기 위한 기법들 및 장치를 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 적응형 조합 전력 공급 장치 회로는 일반적으로, 2 개의 상이한 동작 모드들 사이에서, 이를테면, 3-레벨 벅 컨버터 모드와 2-분할(divide-by-two)(Div2) 충전 펌프 모드 사이에서 스위칭할 수 있는 SMPS(switched-mode power supply) 회로에 관한 것이다.
[0024] 본 개시내용의 다양한 양상들은 첨부한 도면들을 참조하여 이하에서 더 충분히 설명된다. 그러나, 본 개시내용은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본 개시내용 전반에 걸쳐 제시된 임의의 특정 구조 또는 기능으로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이 양상들은, 본 개시내용이 철저하고 완전해지도록 그리고 개시내용의 범위를 당업자들에게 충분히 전달하도록 제공된다. 본원에서의 교시들에 기초하여, 당업자는 개시내용의 범위가 개시내용의 임의의 다른 양상과 독립적으로 구현되든 또는 임의의 다른 양상과 조합하여 구현되든 간에, 본원에 개시된 개시내용의 임의의 양상을 커버하는 것으로 의도된다는 것을 인식해야 한다. 예컨대, 본원에 기술된 임의의 수의 양상들을 사용하여 장치가 구현될 수 있거나 또는 방법이 실시될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 범위는 본원에 기술된 개시내용의 다양한 양상들에 추가로 또는 이 양상들 이외의 다른 구조, 기능, 또는 구조 및 기능을 사용하여 실시되는 그러한 장치 또는 방법을 커버하는 것으로 의도된다. 본원에 개시된 개시내용의 임의의 양상은 청구항의 하나 이상의 엘리먼트들에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
[0025] "예시적인"이라는 용어는, "예, 경우, 또는 예시로서 제공되는"을 의미하는 것으로 본원에서 사용된다. "예시적인"으로서 본원에 설명된 임의의 양상은 반드시 다른 양상들에 비해 바람직하거나 또는 유리한 것으로서 해석되는 것은 아니다.
[0026] 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 동사 "연결하다"의 다양한 시제에서 "~와 연결된"이라는 용어는 엘리먼트 A가 엘리먼트 B에 직접 연결되는 것 또는 다른 엘리먼트들이 엘리먼트들 A와 B 사이에 연결될 수 있는 것(즉, 엘리먼트 A가 엘리먼트 B와 간접적으로 연결되는 것)을 의미할 수 있다. 전기 컴포넌트들의 경우, "~와 연결된"이라는 용어는 또한 본원에서, 와이어, 트레이스, 또는 다른 전기 전도성 재료가 엘리먼트들 A 및 B(및 이들 사이에 전기적으로 연결된 임의의 컴포넌트들)를 전기적으로 연결하는 데 사용된다는 것을 의미하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 디바이스
[0027] 본 개시내용의 양상들이 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용은 이러한 점에 제한되지 않지만, 본원에 개시된 회로들은 다양한 적합한 장치 중 임의의 것에, 이를테면, 전력 공급 장치, 배터리 충전 회로, 또는 통신 시스템, 비디오 코덱, 음악 플레이어들 및 마이크들과 같은 오디오 장비, 텔레비전, 카메라 장비, 및 오실로스코프와 같은 테스트 장비의 전력 관리 회로에 사용될 수 있다. 본 개시내용의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되는 통신 시스템들은 단지 예로서 셀룰러 라디오전화 통신 시스템들, 위성 통신 시스템들, 양방향 라디오 통신 시스템들, 단방향 페이저(pager)들, 양방향 페이저들, PCS(personal communication system)들, PDA(personal digital assistant)들 등을 포함한다.
[0028] 도 1은 본 개시내용의 양상들이 구현될 수 있는 예시적인 디바이스(100)를 예시한다. 디바이스(100)는 셀룰러 폰, PDA, 핸드헬드 디바이스, 무선 디바이스, 랩탑 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰, 웨어러블 디바이스 등과 같은 배터리로 동작되는 디바이스일 수 있다.
[0029] 디바이스(100)는 디바이스(100)의 동작을 제어하는 프로세서(104)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(104)는 CPU(central processing unit)로 지칭될 수 있다. ROM(read-only memory) 및 RAM(random access memory) 둘 모두를 포함할 수 있는 메모리(106)는 명령들 및 데이터를 프로세서(104)에 제공한다. 또한, 메모리(106)의 부분은 NVRAM(non-volatile random access memory)을 포함할 수 있다. 프로세서(104)는 통상적으로, 메모리(106) 내에 저장된 프로그램 명령들에 기초하여 논리적 및 산술적 연산들을 수행한다.
[0030] 특정 양상들에서, 디바이스(100)는 또한, 디바이스(100)와 원격 위치 사이의 데이터의 송신 및 수신을 허용하기 위한 송신기(110) 및 수신기(112)를 포함할 수 있는 하우징(108)을 포함할 수 있다. 특정 양상들에 대해, 송신기(110) 및 수신기(112)는 트랜시버(114)로 결합될 수 있다. 하나 이상의 안테나들(116)은 하우징(108)에 부착되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(108)에 커플링될 수 있고, 트랜시버(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 디바이스(100)는 (도시되지 않은) 다수의 송신기들, 다수의 수신기들, 및/또는 다수의 트랜시버들을 포함할 수 있다.
[0031] 또한, 디바이스(100)는 트랜시버(114)에 의해 수신된 신호들을 검출하여, 그 신호들의 레벨을 정량화하기 위해 사용될 수 있는 신호 검출기(118)를 포함할 수 있다. 신호 검출기(118)는 다른 것들 중에서도, 총 에너지, 심볼당 서브캐리어당 에너지, 및 전력 스펙트럼 밀도로서 그러한 신호 파라미터들을 검출할 수 있다. 또한, 디바이스(100)는 프로세싱 신호들에 사용하기 위한 DSP(digital signal processor)(120)를 포함할 수 있다.
[0032] 디바이스(100)는 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용되는 배터리(122)를 더 포함할 수 있다. 또한, 디바이스(100)는 배터리로부터 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들로의 전력을 관리하기 위한 전력 공급 장치 시스템(123)을 포함할 수 있다. 전력 공급 장치 시스템(123)의 적어도 일부는 하나 이상의 전력 관리 집적 회로들(전력 관리 IC들 또는 PMIC들)로 구현될 수 있다. 전력 공급 장치 시스템(123)은 DC-DC 컨버전, 배터리 충전, 전원 선택, 전압 스케일링, 전력 시퀀싱 등과 같은, 디바이스(100)에 대한 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예컨대, 전력 공급 장치 시스템(123)은 배터리(122)를 충전시키기 위한 배터리 충전 회로(예컨대, 마스터-슬래이브 배터리 충전 회로)를 포함할 수 있다. 전력 공급 장치 시스템(123)은 스위치-모드 전력 공급 장치 회로(125)를 포함할 수 있는 하나 이상의 전력 공급 장치 회로들을 포함한다. 스위치-모드 전력 공급 장치 회로(125)는 3-레벨 벅 컨버터, 2-분할(Div2) 충전 펌프, 또는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로(예컨대, 도 3a의 전력 공급 장치 회로(300))와 같은 다양한 적합한 스위치-모드 전력 공급 장치 회로 토폴로지들 중 임의의 것으로 구현될 수 있으며, 이는 아래에서 설명된 바와 같이, 벅 컨버터 모드로의 동작과 충전 펌프 모드로의 동작 사이에서 스위칭할 수 있다.
[0033] 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들은, 데이터 버스에 더하여, 전력 버스, 제어 신호 버스 및/또는 상태 신호 버스를 포함할 수 있는 버스 시스템(126)에 의해 함께 커플링될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 디바이스(100)의 컴포넌트들의 다양한 조합들은 하나 이상의 다른 적합한 기법들에 의해 함께 커플링될 수 있다.
예시적인 전력 공급 장치 스킴
[0034] 도 2는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른 예시적인 전력 공급 장치 스킴(200)의 블록도이다. 전력 공급 장치 스킴(200)은 배터리 충전 회로(210), 배터리 회로(215), 프리-레귤레이터(pre-regulator)(218), 및 하나 이상의 전압 레귤레이터들(230)을 포함한다. 제어 로직(220)은 다양한 입력들(예컨대, 전압 및/또는 전류 피드백 신호들)을 수신할 수 있고, 프리-레귤레이터(218), 배터리 충전 회로(210), 및/또는 전압 레귤레이터들(230)을 제어할 수 있다.
[0035] 배터리 충전 회로(210)는 하나 이상의 포트들(예컨대, 포트들(205 및 207))로부터 전력을 수신할 수 있고, 이러한 수신된 전력은 컨버팅(convert)되어 휴대용 디바이스(예컨대, 스마트폰, 태블릿 등)의 배터리 회로(215) 내의 배터리 또는 배터리 팩을 충전시키는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 포트(205)는 월 어댑터(wall adapter)에 연결하기 위한 USB(Universal Serial Bus) 포트일 수 있는 반면, 포트(207)는 무선 전력 포트일 수 있다. 배터리 회로(215)는 단일-셀 또는 멀티-셀-직렬 배터리(예컨대, 2-셀-직렬 또는 2S 배터리)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 회로(215)는 예컨대, 트랜지스터들에 의해 구현된 스위치들을 포함할 수 있는 임의의 보호 회로를 포함할 수 있다. 특정 양상들에 대해, 배터리 충전 회로(210) 또는 이의 적어도 일부는 디바이스 내의 PMIC에 상주할 수 있다. 배터리 충전 회로(210)는 예컨대, 하나 이상의 스위칭-모드 전력 공급 장치들(예컨대, 벅 컨버터 및/또는 충전 펌프 컨버터)를 포함할 수 있다. 특정 양상들에 대해, 배터리 충전 회로는 각각 배터리를 충전시킬 수 있는 2 개 이상의 병렬 충전 회로들을 포함할 수 있으며, 이는 배터리의 빠른 충전을 제공하려는 노력으로 배터리에 그리고 함께 연결될 수 있다. 병렬 충전 회로들은 이러한 회로들이 배터리 충전 동안(예컨대, 마스터-슬래이브 관계에서) 서로
불리하게 간섭하지 않도록 구성될 수 있다. 병렬 충전기를 위한 충전 회로들은 3-레벨 벅 컨버터 토폴로지와 같은 벅 컨버터 토폴로지들을 사용할 수 있다. 그러나, 일부 병렬 충전 회로들에서, 벅 컨버터들 중 하나 이상의 벅 컨버터들이 충전 펌프 컨버터로 교체될 수 있다.
[0036] 프리-레귤레이터(218)는 전압 VBAT(예컨대, 7 내지 9 V)로 배터리로부터 전력을 공급받을 수 있다. 전압 레귤레이터들(230)에 대한 전력을 레귤레이팅하는 데 사용되는 프리-레귤레이터(218)는 예컨대, 하나 이상의 스위칭-모드 전력 공급 장치들(예컨대, 벅 컨버터, 충전 펌프 컨버터, 또는 이들 사이에서 스위칭할 수 있는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로)을 포함할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제어 로직(220)은 프리-레귤레이터(218)와 연관된 전류(예컨대, 출력 전류(Iout))의 표시 및 프리-레귤레이터로부터 출력 전압(VPH_PWR)(예컨대, 3.3 내지 4 V)의 표시를 수신할 수 있다. 이러한 표시들에 적어도 부분적으로 기초하여, 제어 로직(220)은 프리-레귤레이터(218)를 제어하기 위해 하나 이상의 제어 신호들(222)을 출력할 수 있다. 예컨대, 3-레벨 벅 컨버터 토폴로지의 경우, 제어 로직(220)은 출력 전압(VPH_PWR)을 레귤레이팅하기 위해 전력 트랜지스터들을 구동하기 위한 게이트 드라이버들에 대한 입력들로서 신호들을 출력할 수 있다. 하나 이상의 전압 레귤레이터들(230)은 VPH_PWR로부터 더 작은 전압들(예컨대, 1.2 내지 3.3 V)을 생성하기 위한 하나 이상의 선형 레귤레이터들 및/또는 하나 이상의 스위칭 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 특정 양상들에 대해, 전압 레귤레이터들(230)은 디바이스에 대한 코어 PMIC들을 포함할 수 있다.
예시적인 적응형 조합 전력 공급 장치 회로들 및 동작
[0037] 위에서 설명된 바와 같이, 프리-레귤레이터(예컨대, 프리-레귤레이터(218))는 스위칭-모드 전력 공급 장치(예컨대, 벅 컨버터, 충전 펌프 컨버터, 또는 이들 사이에서 스위칭할 수 있는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로)로 구현될 수 있으며, 이는 단일-페이즈(phase) 또는 멀티-페이즈 컨버터일 수 있다. 적응형 조합 전력 공급 장치 회로의 경우, 두 컨버터 모드들 모두는 단일-페이즈일 수 있거나, 두 컨버터 모드들 모두는 멀티-페이즈일 수 있거나, 하나의 컨버터 모드는 단일-페이즈일 수 있는 반면, 다른 컨버터 모드는 멀티-페이즈이거나 또는 단일-페이즈와 멀티-페이즈 사이에서 변경할 수 있거나, 또는 하나의 컨버터 모드는 멀티-페이즈일 수 있는 반면, 다른 컨버터 모드는 단일-페이즈와 멀티-페이즈 사이에서 변경할 수 있다.
[0038] 단일-페이즈 3-레벨 벅 컨버터 토폴로지(도 3a의 전력 공급 장치 회로(300)에 예시된 바와 같음)는 제1 트랜지스터(Q1), 제2 트랜지스터(Q2), 제3 트랜지스터(Q3), 제4 트랜지스터(Q4), 플라잉(flying) 용량성 엘리먼트(Cfly), 유도성 엘리먼트(L1), 및 여기서 커패시터로 표현되는 부하(310)를 포함할 수 있다. 적응형 조합 전력 공급 장치 회로는 3-레벨 벅 컨버터 토폴로지의 유도성 엘리먼트(L1)에 걸쳐 스위치(S1)를 추가함으로써 실현될 수 있다. 스위치(S1)가 폐쇄된 경우, 적응형 조합 전력 공급 장치 회로는 아래에서 추가로 설명된 바와 같이, 단일-페이즈 2-분할(Div2) 충전 펌프 컨버터로서 기능할 수 있다.
[0039] 트랜지스터(Q2)는 제1 노드(플라잉 커패시터 하이 노드에 대해 "CFH"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q1)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3)는 제2 노드(전압 스위칭 노드에 대해 "VSW"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q2)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4)는 제3 노드(플라잉 커패시터 로우 노드에 대해 "CFL"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q3)에 커플링될 수 있다. 특정 양상들에 대해, 트랜지스터(Q1-Q4)는 도 3a에 예시된 바와 같이, NMOS(n-type metal-oxide-semiconductor) 트랜지스터들로서 구현될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(Q2)의 드레인은 트랜지스터(Q1)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3)의 드레인은 트랜지스터(Q2)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4)의 드레인은 트랜지스터(Q3)의 소스에 커플링될 수 있다. 트랜지스터(Q4)의 소스는 전력 공급 장치 회로(300)에 대한 기준 전위 노드(예컨대, 전기 접지)에 커플링될 수 있다. 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)는 제1 노드에 커플링된 제1 단자 및 제3 노드에 커플링된 제2 단자를 가질 수 있다. 유도성 엘리먼트(L1)는 제2 노드에 커플링된 제1 단자 및 출력 전압 노드("VPH_PWR"로 라벨링되지만, 또한 "VOUT"로 지칭됨) 및 부하(310)에 커플링된 제2 단자를 가질 수 있다.
[0040] 제어 로직(301)은 전력 공급 장치 회로(300)의 동작을 제어할 수 있고, 도 2의 제어 로직(220)과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예컨대, 제어 로직(301)은 개개의 게이트 드라이버들(302, 304, 306, 및 308)의 입력들에 대한 출력 신호들을 통해 트랜지스터들(Q1-Q4)의 동작을 제어할 수 있다. 게이트 드라이버들(302, 304, 306, 및 308)의 출력들은 트랜지스터들(Q1-Q4)의 개개의 게이트들에 커플링된다. 전력 공급 장치 회로(300)의 동작 동안, 제어 로직(301)은 듀티 사이클이 50% 미만인지 아니면 50% 초과인지에 따라 상이할 수 있는 4 개의 상이한 페이즈들을 통해 사이클링할 수 있다.
[0041] 듀티 사이클이 50% 미만인 전력 공급 장치 회로(300)의 동작이 먼저 설명된다. 제1 페이즈("충전 페이즈"로 지칭됨)에서, 트랜지스터들(Q1 및 Q3)이 활성화되고, 트랜지스터들(Q2 및 Q4)이 활성화해제되어, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)를 충전시키고, 유도성 엘리먼트(L1)에 급전(energize)한다. 제2 페이즈("유지 페이즈"라 칭해짐)에서, 트랜지스터(Q1)가 활성화해제되고, 트랜지스터(Q4)가 활성화되어, VSW 노드는 기준 전위 노드에 커플링되고, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)는 연결해제되고(예컨대, Cfly 단자들 중 하나가 플로팅 상태임), 유도성 엘리먼트(L1)는 급전해제(deenergize)된다. 제3 페이즈("방전 페이즈"로 지칭됨)에서, 트랜지스터들(Q2 및 Q4)이 활성화되고, 트랜지스터(Q3)가 활성화해제되어, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)를 방전시키고, 유도성 엘리먼트(L1)에 급전한다. 제4 페이즈(또한 "유지 페이즈"로 지칭됨)에서, 트랜지스터(Q3)가 활성화되고, 트랜지스터(Q2)가 활성화해제되어, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)는 연결해제되고, 유도성 엘리먼트(L1)는 급전해제된다.
[0042] 듀티 사이클이 50% 초과인 전력 공급 장치 회로(300)의 동작은 동일한 트랜지스터 구성들에 대해 제1 페이즈 및 제3 페이즈에서 유사하다. 그러나, 제1 페이즈 이후의 제2 페이즈("유지 페이즈"라 칭해짐)에서, 트랜지스터(Q3)가 활성화해제되고, 트랜지스터(Q2)가 활성화해제되어, VSW 노드는 입력 전압 노드("VBAT"로 라벨링되지만, 또한 "VIN"으로 지칭됨)에 커플링되고, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)는 연결해제되고, 유도성 엘리먼트(L1)는 급전된다. 유사하게, 듀티 사이클이 50% 초과인 제4 페이즈(또한 "유지 페이즈"로 지칭됨)에서, 플라잉 용량성 엘리먼트(Cfly)가 연결해제되고, 유도성 엘리먼트(L1)가 급전되도록, 트랜지스터(Q1)가 활성화되고, 트랜지스터(Q4)가 활성화해제된다.
[0043] 게다가, 제어 로직(301)은 스위치(S1)의 동작을 제어하고 2-분할(Div2) 충전 펌프 동작을 선택적으로 가능하게 하도록 구성되는 제어 신호(도 3a에 도시되지 않음)를 갖는다. 특정 양상들에 대해, 이러한 제어 신호가 로직 로우일 때, 스위치(S1)는 개방되고, 전력 공급 장치 회로(300)는 유도성 엘리먼트(L1)를 사용하여 3-레벨 벅 컨버터로서 동작한다. 이러한 제어 신호가 특정 양상들에 대해 로직 하이일 때, 스위치(S1)가 폐쇄되어 유도성 엘리먼트(L1)를 단락시키고 회로로부터 유도성 엘리먼트(L1)를 효과적으로 제거하여, 전력 공급 장치 회로(300)는 Div2 충전 펌프로서 동작한다. 제어 로직(301)은 전력 공급 장치 회로(300)에 대한 출력 전류(또한 "부하 전류"로 지칭됨) 또는 입력 전류 중 적어도 하나에 기초하여 (예컨대, 제어 신호의 로직 레벨을 통해) 스위치(S1)의 동작을 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다.
[0044] 특정 양상들에 대해, 전력 공급 장치 회로는 단일-페이즈 SMPS 회로(예컨대, 전력 공급 장치 회로(300))에 대한 대안으로서 멀티-페이즈 SMPS 회로로서 구현될 수 있다. 예컨대, 도 3b는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 단일-페이즈 3-레벨 벅 컨버터로서 또는 단일-페이즈 또는 듀얼-페이즈 Div2 충전 펌프로서 동작할 수 있는 예시적인 전력 공급 장치 회로(350)의 회로도이다.
[0045] 도 3b에 예시된 바와 같이, 전력 공급 장치 회로(350)는 제1 트랜지스터들(Q1A 및 Q1B), 제2 트랜지스터들(Q2A 및 Q2B), 제3 트랜지스터들(Q3A 및 Q3B), 제4 트랜지스터들(Q4A 및 Q4B), 플라잉 용량성 엘리먼트들(CflyA 및 CflyB), 유도성 엘리먼트(L1), 및 여기서 커패시터로 표현되는 부하(310)를 포함할 수 있다(예컨대, 도 3a의 전력 공급 장치 회로(300)와 유사함). 멀티-페이즈 적응형 조합 전력 공급 장치 회로는 전력 공급 장치 회로(350)의 유도성 엘리먼트(L1)에 걸쳐 스위치(S1)를 추가함으로써 실현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치 회로(350)의 각각의 분기(또는 페이즈)에서 서로 대응하는 컴포넌트들(예컨대, 트랜지스터들(Q1A 및 Q1B))은 유사한 방식들로 커플링될 수 있다. 즉, "A" 분기(316)에서의 컴포넌트들은 전력 공급 장치 회로(350)의 "B" 분기(318)에서의 컴포넌트들과 유사한 대응하는 컴포넌트들에 커플링될 수 있다.
[0046] 예컨대, 트랜지스터(Q2A)는 제1 노드(분기 A의 플라잉 커패시터 하이 노드에 대해 "CFHA"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q1A)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3A)는 제2 노드(분기 A의 전압 스위칭 노드에 대해 "VSWA"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q2A)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4A)는 제3 노드(분기 A의 플라잉 커패시터 로우 노드에 대해 "CFLA"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q3A)에 커플링될 수 있다. 특정 양상들에 대해, 트랜지스터들(Q1A-Q4A)은 예시된 바와 같이, NMOS 트랜지스터들로서 구현될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(Q2A)의 드레인은 트랜지스터(Q1A)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3A)의 드레인은 트랜지스터(Q2A)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4A)의 드레인은 트랜지스터(Q3A)의 소스에 커플링될 수 있다. 트랜지스터(Q4A)의 소스는 전력 공급 장치 회로(350)에 대한 기준 전위 노드(예컨대, 전기 접지)에 커플링될 수 있다. 플라잉 용량성 엘리먼트(CflyA)는 제1 노드(CFHA)에 커플링된 제1 단자 및 제3 노드(CFLA)에 커플링된 제2 단자를 가질 수 있다. 유도성 엘리먼트(L1)는 제2 노드(VSWA)에 커플링된 제1 단자 및 출력 전압 노드("VOUT"로 라벨링됨) 및 부하(310)에 커플링된 제2 단자를 가질 수 있다.
[0047] 유사한 방식에서, 트랜지스터(Q2B)는 제4 노드(분기 B의 플라잉 커패시터 하이 노드에 대해 "CFHB"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q1B)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3B)는 제5 노드(분기 B의 전압 스위칭 노드에 대해 "VSWB"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q2B)에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4B)는 제6 노드(분기 B의 플라잉 커패시터 로우 노드에 대해 "CFLB"로 라벨링됨)를 통해 트랜지스터(Q3B)에 커플링될 수 있다. 특정 양상들에 대해, 트랜지스터들(Q1B-Q4B)은 예시된 바와 같이, NMOS 트랜지스터들로서 구현될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(Q2B)의 드레인은 트랜지스터(Q1B)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q3B)의 드레인은 트랜지스터(Q2B)의 소스에 커플링될 수 있고, 트랜지스터(Q4B)의 드레인은 트랜지스터(Q3B)의 소스에 커플링될 수 있다. 트랜지스터(Q4B)의 소스는 전력 공급 장치 회로(350)에 대한 기준 전위 노드(예컨대, 전기 접지)에 커플링될 수 있다. 플라잉 용량성 엘리먼트(CflyB)는 제4 노드(CFHB)에 커플링된 제1 단자 및 제6 노드(CFLB)에 커플링된 제2 단자를 가질 수 있다. 또한, 유도성 엘리먼트(L1)의 제1 단자는 제5 노드(VSWB)에 커플링될 수 있다.
[0048] 제어 로직(301)은 전력 공급 장치 회로(350)의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어 로직(301)은 개개의 게이트 드라이버들(302A, 302B, 304A, 304B, 306A, 306B, 308A, 및 308B)의 입력들에 대한 출력 신호들을 통해 트랜지스터들(Q1A, Q1B, Q2A, Q2B, Q3A, Q3B, Q4A, 및 Q4B)의 동작을 제어할 수 있다. 다시 말해서, 게이트 드라이버들(302A, 304A, 306A, 및 308A)의 출력들은 트랜지스터들(Q1A-Q4A)의 개개의 게이트들에 커플링되는 반면, 게이트 드라이버들(302B, 304B, 306B, 및 308B)의 출력들은 트랜지스터들(Q1B-Q4B)의 개개의 게이트들에 커플링된다. 도 3a의 전력 공급 장치 회로(300)와 유사하게 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 전력 공급 장치 회로(350)의 동작 동안, 제어 로직(301)은 듀티 사이클이 50% 미만인지 아니면 50% 초과인지에 따라 상이할 수 있는 4 개의 상이한 페이즈들을 통해 사이클링할 수 있다.
[0049] 위에서 설명된 바와 같이, 전력 공급 장치 회로(350)는 단일-페이즈 3-레벨 벅 컨버터로서 또는 단일-페이즈 또는 듀얼-페이즈 Div2 충전 펌프로서 동작할 수 있는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로이다. 듀얼-페이즈 3-레벨 벅 컨버터로서(또는 단일-페이즈 또는 듀얼-페이즈 Div2 충전 펌프로서) 동작할 수 있는 적응형 조합 전력 공급 장치 회로를 구현하기 위해, 두 유도성 엘리먼트들이 전력 공급 장치 회로(350)의 제2 노드(VSWA)와 제5 노드(VSWB) 사이에 직렬로 커플링될 수 있으며, 각각의 유도성 엘리먼트는 이와 병렬로 커플링된 별개의 스위치를 갖고, 부하(예컨대, 부하(310))는 두 유도성 엘리먼트들 사이의 출력 전압 노드에 분로로 커플링될 수 있다(예컨대, 스위칭 노드들 사이에 T-형상 회로를 생성함).
예시적인 전류-기반 트랜지션
[0050] 프리-레귤레이터(예컨대, 프리-레귤레이터(218))를 실현하기 위한 설계 선택은 다수의 상이한 팩터(factor)에 기초할 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(예컨대, Div2 충전 펌프)는 경부하(light load) 조건들(예컨대, < 100mA) 하에서 더 양호한 효율을 제공할 수 있는 반면, 벅 컨버터(예컨대, 3-레벨 벅 컨버터)는 고부하(heavy load) 조건들 하에서 더 높은 전류 수요들을 충족하는 데 사용될 수 있다. 구성 가능한 아키텍처(예컨대, 적응형 조합 전력 공급 장치 회로)는 경부하 조건들에서 충전 펌프로서 동작하는 것 및 고부하 조건들에서 벅 컨버터로서 동작하는 것을 가능하게 할 수 있다. 게다가, 2-레벨 벅 컨버터와 비교하여, 3-레벨 벅 컨버터는 상당한 출력 리플 감소를 제공할 수 있어, 더 작은 프로파일로 더 작은 인덕턴스를 인에이블(enable)할 수 있다. 배터리 충전기(예컨대, 배터리 충전 회로(210))와 달리, 프리-레귤레이터(218)는 입력 전원으로서 배터리를 가지며, 이는 입력 전압(예컨대, VBAT)이 고정되고, 조정될 수 없다는 것을 의미할 수 있다.
[0051] 본 개시내용의 특정 양상들은 회로의 입력 전류 또는 출력 전류 중 적어도 하나에 기초하여 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션하기 위한 기법들 및 장치를 제공한다. 이러한 전류-기반 트랜지션 방법은 유사한 전압-기반 트랜지션 방법들보다 높은 정확성을 제공할 수 있다. 게다가, 그러한 전류-기반 트랜지션 기법들은 조기 전류 검출로 인해 더 양호한 부하 과도 거동을 제공할 수 있다.
[0052] 도 4는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션하기 위한 예시적인 동작들의 흐름도(400)이다. 동작들은 전력 공급 장치 회로 내의 또는 전력 공급 장치 회로와 연관된 제어 로직에 의해 수행될 수 있다. 도 5는 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 도 4의 흐름도(400)의 연관된 동작들을 예시하는 예시적인 타이밍도(500)이다. 흐름도(400), 타이밍도(500), 및 본원의 연관된 설명은 3-레벨 벅 컨버터 모드와 Div2 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션하는 예를 제공하지만, 흐름도(400) 및 타이밍도(500)의 엘리먼트들이 또한 다른 벅 컨버터 모드들 및/또는 다른 충전 펌프 모드들에 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
[0053] 전력 공급 장치 회로가 3-레벨 벅 컨버터 모드로 동작하는 상태(402)로부터 시작하여, 회로는 판정 블록(404)에서 출력 전류(Iout)가 하한 임계 전류(lower threshold current)(Ith_l)(예컨대, 도 5의 Ith_3lb_to_div2) 미만인지 여부를 결정할 수 있다. 출력 전류(Iout)가 하한 임계 전류 미만이 아니면, 전력 공급 장치 회로는 상태(402)에서 3-레벨 벅 컨버터 모드로 계속 동작할 수 있다. 출력 전류(Iout)가 판정 블록(404)에서 하한 임계 전류 미만인 것으로 결정되면, 전력 공급 장치 회로는 t1에 새로운 상태에 진입하며, 여기서 출력 전류(Iout)는, 출력 전류가 상한 임계 전류(higher threshold current)(Ith_h)(예컨대, 도 5의 Ith_div2_to_3lb)를 초과하여 상승할 때까지 하한 임계 전류 미만이다. 다른 방식으로 서술하면, 이러한 새로운 상태는 도 5에 예시된 바와 같이, Iout < Ith_div2로 표현될 수 있으며, 여기서 전력 공급 장치 회로는 (예컨대, 시간 t1과 시간 t4 사이에) 3-레벨 벅 컨버터 모드로 동작하고 있지 않는다.
[0054] 이러한 새로운 상태에서, 전력 공급 장치 회로는 판정 블록(406)에서, 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)의 절반 미만인지(즉, 듀티 사이클이 50% 미만인지) 여부를 결정한다. 판정 블록(406)에서 Vout < Vin/2이면, 전력 공급 장치 회로는 블록(408)에서(그리고 사례 1로 예시된 도 5의 시간 t2에) 출력 전압(Vout)을 램프 업(ramp up)하기 시작한다. 또한, t2 이전에 듀티 사이클이 50% 미만인 사례 1의 CFH(또는 CFL)에 대한 파형이 도 5에 도시된다. 도 4의 블록(408)으로부터, 전력 공급 장치 회로는 판정 블록(414)에서, 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)의 절반 초과(또는 일부 경우들에서, 이상)인지 여부를 확인한다. 그렇지 않은 경우, 전력 공급 장치 회로는 블록(408)에서 출력 전압(Vout)을 계속 램프 업한다. 판정 블록(414)에서 전력 공급 장치 회로가 Vout > Vin/2임을 결정한 이후, 전력 공급 장치 회로는 Div2 충전 펌프 모드로(및 도 5의 시간 t3에) 동작하는 상태(416)에 진입한다. 사례 1의 CFH(또는 CFL)에 대한 파형은 도 5에 도시된 바와 같이, t2와 t3 사이에 50%까지 증가하는 듀티 사이클을 갖는다. 도 4의 판정 블록(406)으로 돌아가서, 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)의 절반 초과이면(즉, 듀티 사이클이 50% 초과임), 전력 공급 장치 회로는 블록(410)에서(및 사례 2로 예시된, 도 5의 시간 t2에) 출력 전압(Vout)을 램프 다운(ramp down)하기 시작한다. 또한, t2 이전에 듀티 사이클이 50% 초과인 사례 2의 CFH(또는 CFL)에 대한 파형이 도 5에 도시된다. 도 4의 블록(410)으로부터, 전력 공급 장치 회로는 판정 블록(412)에서 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)의 절반 미만(또는 일부 경우들에서, 이하)인지 여부를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 전력 공급 장치 회로는 블록(410)에서 출력 전압(Vout)을 계속 램프 다운한다. 판정 블록(412)에서 전력 공급 장치 회로가 Vout < Vin/2임을 결정한 이후, 전력 공급 장치 회로는 Div2 충전 펌프 모드로(및 도 5의 시간 t3에) 동작하는 상태(416)에 진입한다. 사례 2의 CFH(또는 CFL)에 대한 파형은 도 5에 도시된 바와 같이, t2와 t3 사이에 50%까지 감소하는 듀티 사이클을 갖는다.
[0055] 램프 업 또는 램프 다운 동작 동안, 전력 공급 장치 회로는 도 5에서 "3LB에서 DIV2로의 트랜지션"으로 라벨링된 신호에 대한 로직 하이 레벨로 예시된 바와 같이, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 점진적으로 트랜지션하고 있다. 이러한 점진적인 트랜지션은 (예컨대, 부하(310)의) 부하 커패시터로의 큰 돌입 전류를 회피할 수 있다.
[0056] 상태(416)로부터, 전력 공급 장치 회로는 판정 블록(418)에서 출력 전류(Iout)가 상한 임계 전류(Ith_h)(예컨대, 도 5의 Ith_div2_to_3lb) 초과인지 여부를 결정할 수 있다. 출력 전류(Iout)가 상한 임계 전류 초과가 아니면, 전력 공급 장치 회로는 상태(416)에서 Div2 충전 펌프 모드로 계속 동작할 수 있다. 판정 블록(418)에서 출력 전류(Iout)가 상한 임계 전류 초과인 것으로 결정되면, 전력 공급 장치 회로는 (도 5의 시간 t5에) 특정된 타깃 전압이 달성될 때까지 3-레벨 벅 컨버터 모드 하에 블록(420)에서(도 5의 시간 t4에) 출력 전압(Vout)을 적절하게 램프 업 또는 다운하기 시작한다. 사례 1 및 사례 2의 CFH(또는 CFL)에 대한 파형은 시간 t3 내지 시간 t4에 50%의 듀티 사이클로 유지되었지만, 어느 경우든 CFH(또는 CFL)에 대한 파형은 도 5에 도시된 바와 같이, t4 내지 t5에 50%로부터 변경되는 듀티 사이클을 갖는다. 그런 다음, 전력 공급 장치 회로는 다시 도 4의 상태(402)에 진입한다.
[0057] 도 4의 동작들은 출력 전류에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 트랜지션들을 수행하지만, 전압 레귤레이터(예컨대, 프리-레귤레이터)의 입력 전류는 또한 모니터링될 수 있고, 모드들 사이의 트랜지션들은 입력 전류의 표시에 기초하여 제어될 수 있다. 예컨대, 전류(입력 또는 출력)의 표시는 전류 값의 표현이거나 또는 전류-감지 저항기에 걸친 전압 값의 표현일 수 있다.
[0058] 도 6은 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 부하 전류에 기초하여 충전 펌프 모드와 벅 컨버터 모드 사이에서 트랜지션할 수 있는 전력 공급 장치 회로(600)의 예시적인 구현의 블록도이다. 이러한 예시적인 구현에서, 전력 공급 회로(600)는 다양한 패시브 컴포넌트들 및 위에서 설명된 다른 컴포넌트들 중에서도, 전압 분배기(603), 에러 증폭기(602), 기준 전압 제어 회로(601), 스위치들(S2, S3, 및 S4), PWM(pulse-width-modulation) 비교기(604), PWM 로직(606), Div2 로직(608), 멀티플렉서(610), 전력 스테이지(612), 전류-감지 회로(614), 비교기들(616, 618), 및 트랜지션 제어 로직(620)(예컨대, 제어 로직(220)의 일부)을 포함할 수 있다.
[0059] 전압 레귤레이터(예컨대, 프리-레귤레이터(218))의 출력 전류(Iout)는 전류-감지 회로(614)에 의해 감지될 수 있다. 출력 전류(Iout)(예컨대, 대표 전압)의 표시는 전류-감지 회로(614)에 의해 출력될 수 있고, 스위치들(S3 및 S4)에 의해 각각 제어된 바와 같이, 비교기(616)에 의해 상한 임계치(예컨대, Vth_h) 또는 하한 임계치(Vth_l)와 비교될 수 있다. 예컨대, 판정 블록들(418 및 404) 각각에서의 비교들에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 상한 임계치는 상한 임계 전류(Ith_h)에 대응하는 상한 임계 전압일 수 있고, 하한 임계치는 하한 임계 전류(Ith_l)에 대응하는 하한 임계 전압일 수 있다. 스위치들(S3 및 S4)은 전력 공급 장치 회로의 현재 상태에 따라 (예컨대, 벅 컨버터 모드로 또는 충전 펌프 모드로) 폐쇄될 수 있다.
[0060] 예컨대, 판정 블록들(406, 412, 및 414)에서 위에서 설명된 바와 같이, 출력 전압(Vout)은 비교기(618)에 의해 입력 전압(Vin)의 절반과 비교될 수 있다. 비교기들(616 및 618)의 출력들은 트랜지션 제어 로직(620)에 제공된다. 특정 양상들에 대해, 트랜지션 제어 로직(620)은 도 4의 흐름도(400)에 따라 동작할 수 있다. 트랜지션 제어 로직(620)은 기준 전압 제어 회로(601)를 통해 타깃 기준 전압(Vref)을 제어하기 위한 제1 제어 신호(621)를 출력할 수 있다. 또한, 트랜지션 제어 로직(620)은 전력 공급 장치 회로의 전력 스테이지(612)를 동작시키기 위해 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 선택하도록 멀티플렉서(610)를 제어하기 위한 제2 제어 신호(611)를 출력할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 전력 스테이지(612)는 단일-페이즈 또는 멀티-페이즈 토폴로지를 가질 수 있고, 게이트 드라이버들 및 전력 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
[0061] 출력 전압(Vout)은 전압 분배기(603)에 의해 분압될 수 있고, 에러 증폭기(602)는 분압된 전압(Vout_fb)을 기준 전압 제어 회로(601)로부터의 타깃 기준 전압과 비교할 수 있다. 스위치(S2)는 벅 컨버터 모드에 대해 폐쇄될 수 있지만, 충전 펌프 모드에 대해 개방될 수 있다. 이러한 방식으로, 저항성 엘리먼트(R1) 및 용량성 엘리먼트(C1)는 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션할 때 PWM 비교기(604)의 입력을 프리-바이어싱하기 위해 피드포워드 경로에서 사용될 수 있다. PWM 비교기에 대한 다른 입력은 톱니 신호("Ramp"로 라벨링됨)를 수신할 수 있다. PWM 비교기(604)는 벅 컨버터 모드에 대해 멀티플렉서(610)에 입력 신호를 제공하기 위해 PWM 로직(606)에 대한 PWM 신호를 생성하는 데 사용될 수 있다. Div2 로직(608)은 충전 펌프 모드에 대해 멀티플렉서(610)에 대한 입력 신호로서 50% 듀티 사이클 구형파를 수신 및/또는 생성할 수 있다.
전력을 공급하기 위한 예시적인 동작들
[0062] 도 7은 본 개시내용의 특정 양상들에 따른, 전력을 공급하기 위한 예시적인 동작들(700)의 흐름도이다. 동작들(700)은 전력 공급 장치 회로(예컨대, 도 3a의 전력 공급 장치 회로(300), 도 3b의 전력 공급 장치 회로(350), 또는 도 6의 전력 공급 장치 회로(600))에 의해 수행될 수 있다.
[0063] 동작들(700)은, 블록(702)에서, 전력 공급 장치 회로가 스위칭 레귤레이터(예컨대, 프리-레귤레이터(218))와 연관된 전류(예컨대, Iout 또는 Iin)의 제1 표시를 제1 임계치(예컨대, Ith_l 또는 Ith_h)와 비교하는 것으로 시작할 수 있다. 블록(704)에서, 전력 공급 장치 회로는 블록(702)으로부터의 비교에 기초하여 스위칭 레귤레이터를 벅 컨버터 모드와 전하 펌프 모드 사이에서 트랜지션한다. 블록(702) 및/또는 블록(704)의 동작(들)은 전력 공급 장치 회로 내 또는 전력 공급 장치 회로와 연관된 제어 로직(예컨대, 제어 로직(301) 또는 트랜지션 제어 로직(620))에 의해 제어될 수 있다.
[0064] 특정 양상들에 따르면, 동작(700)은 배터리(예컨대, 배터리 회로(215))로부터 스위칭 레귤레이터의 입력으로 전력을 공급받는 것을 더 포함한다.
[0065] 특정 양상들에 따르면, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 스위칭 레귤레이터의 출력 전류를 포함한다. 다른 양상들에 대해, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 스위칭 레귤레이터의 입력 전류를 포함한다.
[0066] 특정 양상들에 따르면, 벅 컨버터 모드는 3-레벨 벅 컨버터 모드이다. 이 경우, 충전 펌프 모드는 2-분할 충전 펌프 모드일 수 있다.
[0067] 특정 양상들에 따르면, 블록(704)에서 트랜지션하는 것은, 블록(702)으로부터의 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 것을 포함한다. 이 경우, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 것은, 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트(예컨대, 유도성 엘리먼트(L1))와 병렬로 커플링된 스위치(예컨대, 스위치(S1))를 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다. 특정 양상들에 대해, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 것은, (1) 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 것; 또는 (2) 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 것을 포함한다. 특정 양상들에 대해, 동작들(700)은 전력 공급 장치 회로가 (예컨대, 충전 펌프 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션한 이후) 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제2 표시를 제2 임계치와 비교하고, 제2 임계치와의 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 것을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 것은, 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 것 또는 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 것을 포함할 수 있다. 제2 임계치는 제1 임계치 초과일 수 있다.
[0068] 특정 양상들에 따르면, 블록(704)에서 트랜지션하는 것은, 블록(702)으로부터의 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 것을 포함한다. 이 경우, 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 것은, 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트(예컨대, 유도성 엘리먼트(L1))와 병렬로 커플링된 스위치(예컨대, 스위치(S1))를 개방하는 것을 포함할 수 있다.
[0069] 특정 양상들에 따르면, 동작들(700)은 옵션 블록(706)에서 스위칭 레귤레이터의 출력으로부터 하나 이상의 전압 레귤레이터들(예컨대, 전압 레귤레이터들(230))에 전력을 공급하는 것을 더 포함한다.
[0070] 특정 양상들에 따르면, 벅 컨버터 모드는 멀티-페이즈 벅 컨버터 모드를 포함하고 그리고/또는 충전 펌프 모드는 멀티-페이즈 충전 펌프 모드를 포함한다. 예컨대, 벅 컨버터 모드는 듀얼-페이즈 벅 컨버터 모드일 수 있고, 충전 펌프 모드는 단일-페이즈 또는 듀얼-페이즈 충전 펌프 모드일 수 있다. 다른 예로서, 벅 컨버터 모드는 단일-페이즈 벅 컨버터 모드일 수 있고, 충전 펌프 모드는 단일-페이즈 또는 듀얼-페이즈 충전 펌프 모드일 수 있다.
예시적 양상들
[0071] 위에서 설명된 다양한 양상들에 더하여, 양상들의 특정 조합들은 본 개시내용의 범위 내에 있으며, 이들 중 일부가 아래에서 상세하게 설명된다:
[0072] 양상 1: 전력 공급 장치 회로로서, 스위칭 레귤레이터 및 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함하는, 전력 공급 장치 회로. 제어 로직은, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하도록, 그리고 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성된다.
[0073] 양상 2: 양상 1에 있어서, 스위칭 레귤레이터의 입력에 커플링된 배터리를 더 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
[0074] 양상 3: 양상 2에 있어서, 배터리는 멀티-셀-직렬 배터리를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
[0075] 양상 4: 양상 1 내지 양상 3 중 어느 한 양상에 있어서, 스위칭 레귤레이터는 2-분할 충전 펌프로서 선택적으로 구성되는 3-레벨 벅 컨버터를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
[0076] 양상 5: 양상 4에 있어서, 3-레벨 벅 컨버터는 유도성 엘리먼트, 및 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고; 3-레벨 벅 컨버터는 스위치가 개방될 때 벅 컨버터 모드로 동작하도록 구성되고; 그리고 3-레벨 벅 컨버터는 스위치가 폐쇄될 때 충전 펌프 모드로 동작하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0077] 양상 6: 양상 1 내지 양상 5 중 어느 한 양상에 있어서, 제어 로직은 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어함으로써 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0078] 양상 7: 양상 6에 있어서, 스위칭 레귤레이터는 유도성 엘리먼트, 및 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고; 그리고 제어 로직은 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치의 폐쇄를 제어함으로써 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0079] 양상 8: 양상 6에 있어서, 제어 로직은, 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 업을 제어하거나; 또는 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 다운을 제어함으로써 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0080] 양상 9: 양상 6에 있어서, 제어 로직은, 충전 펌프 모드로의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션 이후, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제2 표시를 제2 임계치와 비교하도록; 그리고 제2 임계치와의 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로의 스위칭 레귤레이터의 다른 트랜지션을 제어하도록 추가로 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0081] 양상 10: 양상 9에 있어서, 제2 임계치는 제1 임계치 초과인, 전력 공급 장치 회로.
[0082] 양상 11: 양상 9 또는 양상 10에 있어서, 제어 로직은, 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 다운을 제어하거나; 또는 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 업을 제어함으로써 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로의 다른 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0083] 양상 12: 양상 1 내지 양상 5 중 어느 한 양상에 있어서, 제어 로직은 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어함으로써 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0084] 양상 13: 양상 12에 있어서, 스위칭 레귤레이터는 유도성 엘리먼트, 및 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고; 그리고 제어 로직은 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치의 개방을 제어함으로써 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
[0085] 양상 14: 양상 1 내지 양상 13 중 어느 한 양상에 있어서, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 스위칭 레귤레이터의 출력 전류를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
[0086] 양상 15: 양상 1 내지 양상 14 중 어느 한 양상에 있어서, 스위칭 레귤레이터의 출력에 커플링된 하나 이상의 전압 레귤레이터들을 더 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
[0087] 양상 16: 양상 15에 있어서, 하나 이상의 전압 레귤레이터들 중 적어도 하나는 PMIC(power management integrated circuit)에 적어도 부분적으로 배치되는, 전력 공급 장치 회로.
[0088] 양상 17: 전력 공급 방법으로서, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
[0089] 양상 18: 양상 17에 있어서, 배터리로부터 스위칭 레귤레이터의 입력으로 전력을 공급받는 단계를 더 포함하는, 방법.
[0090] 양상 19: 양상 17 또는 양상 18에 있어서, 벅 컨버터 모드는 3-레벨 벅 컨버터 모드를 포함하고, 그리고 충전 펌프 모드는 2-분할 충전 펌프 모드를 포함하는, 방법.
[0091] 양상 20: 양상 17 내지 양상 19 중 어느 한 양상에 있어서, 트랜지션하는 단계는 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계를 포함하는, 방법.
[0092] 양상 21: 양상 20에 있어서, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계는, 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
[0093] 양상 22: 양상 20 또는 양상 21에 있어서, 벅 컨버터 모드로부터 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계는, 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 단계; 또는 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 단계를 포함하는, 방법.
[0094] 양상 23: 양상 20 내지 양상 22 중 어느 한 양상에 있어서, 충전 펌프 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션한 이후, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제2 표시를 제2 임계치와 비교하는 단계; 및 제2 임계치와의 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[0095] 양상 24: 양상 23에 있어서, 제2 임계치는 제1 임계치 초과인, 방법.
[0096] 양상 25: 양상 23 또는 양상 24에 있어서, 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 단계는, 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 단계; 또는 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 단계를 포함하는, 방법.
[0097] 양상 26: 양상 17 내지 양상 19 중 어느 한 양상에 있어서, 트랜지션하는 단계는, 비교에 기초하여 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 포함하는, 방법.
[0098] 양상 27: 양상 26에 있어서, 충전 펌프 모드로부터 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 단계는, 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
[0099] 양상 28: 양상 17 내지 양상 27 중 어느 한 양상에 있어서, 스위칭 레귤레이터의 출력으로부터 하나 이상의 전압 레귤레이터들에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[0100] 양상 29: 양상 17 내지 양상 28 중 어느 한 양상에 있어서, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 스위칭 레귤레이터의 출력 전류를 포함하는, 방법.
[0101] 양상 30: 장치로서, 배터리, 배터리에 커플링된 출력을 갖는 배터리 충전 회로, 배터리에 커플링된 입력을 갖는 스위칭 레귤레이터, 및 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함하는, 장치. 제어 로직은, 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 표시를 임계치와 비교하도록, 그리고 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성된다.
[0102] 위에서 설명된 방법들의 다양한 동작들은 대응하는 기능들을 수행할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수 있다. 수단은, 회로, ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 프로세서를 포함하는(그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 도면들에서 예시된 동작들이 존재하는 경우, 이러한 동작들은 유사한 번호를 갖는 대응하는 상응적(counterpart) 수단-플러스-기능 컴포넌트들을 가질 수 있다.
[0103] 본원에서 사용되는 바와 같이, "결정하는"이라는 용어는 아주 다양한 동작들을 망라한다. 예컨대, "결정하는"은 계산하는, 컴퓨팅하는, 프로세싱하는, 도출하는, 조사하는, 룩업(look up)(예컨대, 표, 데이터베이스 또는 또 다른 데이터 구조에서 룩업)하는, 확인하는 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는"은 수신하는(예컨대, 정보를 수신하는), 액세스하는(예컨대, 메모리 내의 데이터에 액세스하는) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는"은 해결하는, 선택하는, 선정하는, 설정하는 등을 포함할 수 있다.
[0104] 본원에서 사용되는 바와 같이, 항목들의 목록 중 "적어도 하나"를 지칭하는 문구는 단일 멤버들을 포함하여, 이러한 항목들의 임의의 조합을 지칭한다. 예로서, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c 및 a-b-c뿐만 아니라 동일한 엘리먼트의 집합들(multiples)과의 임의의 조합(예컨대, a-a, a-a-a, a-a-b, a-a-c, a-b-b, a-c-c, b-b, b-b-b, b-b-c, c-c, 및 c-c-c 또는 a, b 및 c의 임의의 다른 순서)을 커버하는 것으로 의도된다.
[0105] 본원에 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 서로 상호 교환될 수 있다. 다시 말해서, 단계들 또는 동작들의 특정 순서가 특정되지 않는 한, 특정 단계들 및/또는 동작들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 수정될 수 있다.
[0106] 청구항들은 위에서 예시된 바로 그 구성 및 컴포넌트들로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 위에서 설명된 방법들 및 장치의 어레인지먼트(arrangement), 동작 및 세부사항들에서 다양한 수정들, 변화들 및 변형들이 이루어질 수 있다.

Claims (30)

  1. 전력 공급 장치 회로로서,
    스위칭 레귤레이터; 및
    상기 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함하며,
    상기 제어 로직은,
    상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하도록; 그리고
    상기 비교에 기초하여 벅(buck) 컨버터 모드와 충전 펌프(charge pump) 모드 사이의 상기 스위칭 레귤레이터의 트랜지션(transition)을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터의 입력에 커플링된 배터리를 더 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리는 멀티-셀-직렬 배터리를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터는 2-분할(divide-by-two) 충전 펌프로서 선택적으로 구성되는 3-레벨 벅 컨버터를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 3-레벨 벅 컨버터는 유도성 엘리먼트, 및 상기 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고;
    상기 3-레벨 벅 컨버터는 상기 스위치가 개방될 때 상기 벅 컨버터 모드로 동작하도록 구성되고; 그리고
    상기 3-레벨 벅 컨버터는 상기 스위치가 폐쇄될 때 상기 충전 펌프 모드로 동작하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전류를 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터의 출력에 커플링된 하나 이상의 전압 레귤레이터들을 더 포함하는, 전력 공급 장치 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전압 레귤레이터들 중 적어도 하나는 PMIC(power management integrated circuit)에 적어도 부분적으로 배치되는, 전력 공급 장치 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 비교에 기초하여 상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로의 상기 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어함으로써 상기 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터는 유도성 엘리먼트, 및 상기 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고; 그리고
    상기 제어 로직은 상기 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치의 폐쇄를 제어함으로써 상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어 로직은,
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 업(ramping up)을 제어하거나; 또는
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 다운(ramping down)을 제어함으로써
    상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어 로직은,
    상기 충전 펌프 모드로의 상기 스위칭 레귤레이터의 트랜지션 이후, 상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제2 표시를 제2 임계치와 비교하도록; 그리고
    상기 제2 임계치와의 비교에 기초하여 상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로의 상기 스위칭 레귤레이터의 다른 트랜지션을 제어하도록 추가로 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 임계치는 상기 제1 임계치 초과인, 전력 공급 장치 회로.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 로직은,
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 다운을 제어하거나; 또는
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압의 램프 업을 제어함으로써
    상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로의 상기 다른 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 비교에 기초하여 상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로의 상기 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어함으로써 상기 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터는 유도성 엘리먼트, 및 상기 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 포함하고; 그리고
    상기 제어 로직은 상기 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치의 개방을 제어함으로써 상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 전력 공급 장치 회로.
  17. 전력 공급 방법으로서,
    스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제1 표시를 제1 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이에서 상기 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    배터리로부터 상기 스위칭 레귤레이터의 입력으로 전력을 공급받는 단계를 더 포함하는, 전력 공급 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류는 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전류를 포함하는, 전력 공급 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 벅 컨버터 모드는 3-레벨 벅 컨버터 모드를 포함하고, 그리고
    상기 충전 펌프 모드는 2-분할 충전 펌프 모드를 포함하는, 전력 공급 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 트랜지션하는 단계는 상기 비교에 기초하여 상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계는, 상기 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 벅 컨버터 모드로부터 상기 충전 펌프 모드로 트랜지션하는 단계는,
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 단계; 또는
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 충전 펌프 모드로 상기 스위칭 레귤레이터를 트랜지션한 이후, 상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 제2 표시를 제2 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 제2 임계치와의 비교에 기초하여 상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로 상기 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 더 포함하는, 전력 공급 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 임계치는 상기 제1 임계치 초과인, 전력 공급 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 단계는,
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 다운하는 단계; 또는
    상기 벅 컨버터 모드의 듀티 사이클이 50% 초과인 경우, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 램프 업하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  27. 제17항에 있어서,
    상기 트랜지션하는 단계는, 상기 비교에 기초하여 상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로 상기 스위칭 레귤레이터를 트랜지션하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 충전 펌프 모드로부터 상기 벅 컨버터 모드로 트랜지션하는 단계는, 상기 스위칭 레귤레이터의 유도성 엘리먼트와 병렬로 커플링된 스위치를 개방하는 단계를 포함하는, 전력 공급 방법.
  29. 제17항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터의 출력으로부터 하나 이상의 전압 레귤레이터들에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는, 전력 공급 방법.
  30. 장치로서,
    배터리;
    상기 배터리에 커플링된 출력을 갖는 배터리 충전 회로;
    상기 배터리에 커플링된 입력을 갖는 스위칭 레귤레이터; 및
    상기 스위칭 레귤레이터에 커플링된 제어 로직을 포함하며,
    상기 제어 로직은,
    상기 스위칭 레귤레이터와 연관된 전류의 표시를 임계치와 비교하도록; 그리고
    상기 비교에 기초하여 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 상기 스위칭 레귤레이터의 트랜지션을 제어하도록 구성되는, 장치.
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