양방향 전력 컨버터

전력 변환 회로는 전기를 필요로 하는 사실상 모든 장치에서 발견될 수 있다. 전력 변환 회로의 목적은 전력 공급원으로부터 부하로 일반적으로 소정의 컨디셔닝 및 레귤레이션 회로를 통해 전력을 전송하는 것이다. 전력 변환 회로의 전형적인 애플리케이션은 전력 공급 설비에 의해 공급된 AC 전력을 소비자의 전자기기에 사용하기에 적합한 레귤레이션된 DC 전압으로 변환하는 것이다. 전력 변환 회로가 단독 시스템으로서 종종 구현되지만, 가끔은 집적 회로(IC, integrated circuit)로 구축되어 통신 및 컴퓨터 시스템과 같은 다양한 애플리케이션에서 이용될 수 있다. 통상적으로 사용되는 전력 컨버터의 한 종류는 한 DC 전압 레벨에서 다른 DC 전압 레벨로 변경하는 DC-DC 컨버터이다. 예를 들어, 스텝 다운(step down) 또는 벅(buck) 컨버터는 높은 DC 전압을 소정의 전자기기 시스템에서 바람직한 낮은 DC 전압으로 변환하는 효율적인 방법을 제공한다. 예를 들어, 랩탑 컴퓨터는 12V DC 전압을 공급하는 배터리와 5V DC를 필요로 하는 프로세서를 구비할 수 있다. 일부 외부 부품과 함께 IC로서 구현되는 스텝 다운 컨버터는 12V 배터리 전압을 프로세서가 필요로 하는 5V로 최소 전력 손실을 가지면서 변환하는데 이용될 수 있다. 다른 종류의 DC-DC 컨버터는 스텝 업(step up) 또는 부스트(boost) 컨버터이다. 이러한 컨버터들은 공급원으로부터 부하로 공급되는 전압을 증가시키는데 이용된다. 예를 들어, LED는 발광을 위하여 3.3V를 필요로 할 수 있다. LED는 LED가 필요로 하는 레벨로 배터리 전압을 스텝 업 시킬 수 있는 부스트 컨버터의 사용을 통해 단일의 1.5V 배터에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 또한, 부스트 컨버터는 형광등이나 음극선관에 전력을 공급하는데 필요한 더 높은 전압을 제공하는데 이용된다. 많은 경우에, 소비자 전자기기 장치는 스텝 업 컨버터 및 스텝 다운 컨버터를 모두 이용하는 것을 필요로 한다. 휴대폰이나 PDA와 같은 이동 통신 장치는 일반적으로 배터리로 전력을 공급받으며, 밝은 컬러 디스플레이 스크린을 갖는다. 블랙베리(BlackBerry)와 같은 이동 장치가 배터리 전력으로 동작할 때, 디스플레이 스크린을 구동하는데 이용되는 배터리 전압은 부스트 컨버터를 통해 스텝 업된다. 장치가 벽소켓(wall socket)에 연결되어 배터리가 충전될 때, 배터리 충전 회로는 전압을 스텝 다운하는 벅 컨버터에 의존할 수 있으며, 이 경우, 적절한 충전 전압을 제공하며 배터리를 더욱 빠르게 충전하는 전류를 증가킨다. 가끔 PDA 또는 다른 이동 통신 장치는 USB 링크와 같은 범용의 상호연결 링크를 통해 충전된다. 예를 들어, 블랙베리는 동작 전력 및 배터리 충전 모두에 USB 연결에서 제공된 전력을 이용할 수 있다. 이 경우, 벅 컨버터가 공급된 전압을 레귤레이트하는데 이용되며, 이는 충전기에서의 전력 소모를 최소화하고 USB 사양 내에서 전압을 유지하기 위하여 배터리 전압 바로 위에 있는 값으로 설정된다. 이러한 작업을 수행하는 장치의 예는 본 발명의 양도인인 캘리포니아주 밀피타스(Milpitas)에 있는 리니어 테크놀러지 코포레이션(Linear Technology Corpoation)의 LTC 4088이다. USB와 같은 상호 연결 링크는 일반적으로 호스트(host) 모드 또는 슬레이브(slave) 모드인 2개의 모드로 동작한다. PDA와 같은 장치가 USB 링크를 통해 PC에 연결될 때, PC는 호스트 역할을 하며 USB 링크에 전력을 공급하고 USB 링크를 관리하는 제어 기능을 제공한다. 반대로, PDA에 있는 USB 포트는 슬레이브 모드로 동작하며, PC가 전력을 공급하는 것 양 장치가 서로 통신할 수 있도록 통신을 감시하는 것을 필요로 한다. 그러나, 많은 경우에 PDA 또는 기타 이동 장치에서의 USB 링크는 호스트 모드에서 동작하고 USB 링크를 구동하는 성능을 가지지 않는다. 이동 장치가 USB 통신을 감시하는 필수 제어 회로를 구비할 수도 있지만, USB 링크를 구동하는데 필요한 전력을 공급하는 성능은 가지지 않는다. 이것은 종종 자신의 배터리에 의해 공급된 상대적으로 낮은 전압 때문이며 또한 이동 장치가 USB 링크를 구동하기에 적합한 레벨로 전압을 변환할 수 없기 때문이다. 그 결과, 이동 장치가 메모리 스틱과 같은 USB 슬레이브로서만 동작할 수 있는 장치에 연결된다면, 이동 장치는 USB 링크에 전력을 공급할 수 없으며, 장치들이 서로 통신할 수 없게 한다.