KR100211801B1 - Usb장치의 전원제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수개의 컴퓨터 주변장치를 제어하기 위한 유에스비(USB)장치를 사용하는 컴퓨터 시스템에 관한 것으로서, 모니터로부터 USB장치에 전달되는 전원의 이상여부를 검출하여 이상이 발생된 경우, 전원공급원을 컴퓨터로 전환하며 이를 모니터를 통하여 디스플레이 시키므로써 유에스비 장치로의 전원공급이 불량이라는 사실을 사용자로 하여금 인식토록 한다.
유에스비(USB)장치는 디스플레이 장치로부터 제공되는 데이터 및 클럭을 이용하여 컴퓨터와 주변장치의 상호 정보전달을 제어하는 유에스비(USB) 컨트롤 회로와, 디스플레이 장치로부터 공급되는 전원을 가공하여 상기 유에스비(USB) 컨트롤회로 및 각 주변장치의 동작전원을 제공하는 DC-DC컨버터와, 상기 디스플레이 장치로부터 DC-DC컨버터에 제공되는 전원을 검출하고 그 전압에 이상이 발생될 때, 컴퓨터로부터 제공되는 전원을 상기 유에스비(USB)컨트롤회로에 제공할 수 있도록 전원공급원을 전환시키는 유에스비(USB) 전원제어회로를 포함하여 구성한다.

Description

USB 장치의 전원제어장치 및 제어방법
본 발명은 컴퓨터 시스템에서의 USB장치 전원제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치로부터 제공되는 USB 장치 및 주변장치 동작전원이 비정상적인 경우에 전원공급원을 컴퓨터로 전환하는 전원제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 컴퓨터 시스템은 정보를 다루는 컴퓨터 본체(이하 컴퓨터라 칭함)와 그 정보를 처리하는 각종 주변장치를 포함하여 구성된다.
이러한 컴퓨터 시스템의 구성을 도 1을 통하여 살펴보기로 한다. 먼저 컴퓨터 본체(1)에 정보를 입력하기 위한 입력수단으로는 다수의 키를 가진 키보드(2)와, 그래픽 작성 등에 유용하게 사용되는 마우스(3)이 있다. 또한 출력수단으로는 컴퓨터 본체(1)로부터 전달되는 정보를 표시화면에 화상으로 표시하는 디스플레이 장치인 모니터(4)를 사용한다.
부연하여 컴퓨터 주변장치로는 모뎀, 프린터, 사운드 장치, 스캐너등이 사용된다. 이러한 각 주변장치들은 컴퓨터(1)내의 마더보드상에서 사용 가능한 슬롯 중 하나를 통해 얻을 수 있는 포트를 점유해야 한다. 이때 사용자는 케이스를 열고 슬롯에 사용되는 장치의 인터페이스 카드를 보드에 삽입해야 한다. 때로는 스위치를 조작하거나, 점퍼를 세팅하거나 직렬 또는 병렬과 같은 커넥터의 종류를 맞춰주어야 한다. 이러한 과정 때문에 보편적인 사용자들은 새로운 장치를 설치하기를 포기하는 경우가 많다. 또한 컴퓨터의 슬롯은 한계가 있어 일단 그러한 슬롯들이 채워지면 더 많은 주변장치를 추가할 수 없게된다.
더 많고 더 사용하기 편한 주변 장치의 요구에 대한 응답으로 유에스비(Universal Serial Bus : 이하 USB라 칭함)의 사양이 개발되었다. 이러한 USB를 사용하면 사용자는 주변장치나 관련된 카드를 연결하기 위해 그들의 컴퓨터를 열어볼 필요가 없어진다. 대신 주변 장치를 추가하는 것이 책상 램프를 끼우는 것 만큼 쉬워진다.
키보드나 모니터와 같은 장치는 컴퓨터에 직접 연결하고 다른 주변장치들은 키보드나 모니터에 내장된 확장허브를 통하거나 독립된 USB장치를 통하여 쉽게 연결된다. 이러한 확장 허브들은 추가의 연결 소켓을 제공하며 층층이 쌓인 트리 형태로 연결될 수 있다. 각 주변 장치들은 장치들 사이 또는 확장 허브와 수 미터까지 떨어져 있을 수 있다.
USB는 모두 합쳐 127개의 다른 장치들을 하나의 컴퓨터에 연결시킬 수 있다. 5(V)볼트의 동작 전압을 전달하여 현재 사용되는 많은 주변 장치들이 큰 AC전력을 소모하는 문제점을 제거한다. 또한 12Mbit/sec의 빠른 데이터 전송율은 현재의 커넥터 기술에 해당하는 비용만으로 높은 밴드폭을 갖는 대부분의 주변장치들에 대한 광대한 처리 능력을 제공한다.
이미 시스템과 주변장치 제조업자들이 받아들이고 있는 것에 기반하여 USB는 차후 컴퓨터 시스템의 주된 특징이 될 것이다. USB로 연결될 장치들의 예로는 전화 네트웍, 모뎀, 프린터 , 마이크, 마우스, 스캐너 , 디지탈 카메라등이다.
이러한 USB의 주된 효과는 단순성과 편리성에 있다. USB는 컴퓨터로부터 정보를 제공받아 장치가 추가되거나 제거될 때 이를 감지한다. 이러한 작업은 다른 전통적인 내장 슬롯에서와 달리 전원이 켜있는 상태에서 가능하고 시스템을 재 부팅할 필요도 없다.
또한 진정한 플러그 앤 플레이(Plug-And-Play)동작을 지원한다. USB는 각 주변장치가 필요로 하는 드라이버 소프트웨어와 버스의 밴드폭과 같은 자원에 대한 정보를 자동으로 결정하며 사용자의 간섭없이 사용가능하도록 확보한다.
도 2는 USB 장치가 적용된 컴퓨터 시스템의 구성을 나타내고 있다. USB 장치(10)를 중심으로 컴퓨터본체(1)와 모니터(4) 그리고 각 주변장치인 프린터(5),스캐너(6) 및 외장형 모뎀(7)등이 도시되어 있다.
도 3에서는 이러한 USB를 좀 더 상세히 나타내고 있다. USB 장치(10)는 모니터(4)로부터 제공되는 데이터 및 클럭을 이용하여 컴퓨터(1)와 주변장치의 상호 정보전달을 제어하는 유에스비(USB) 컨트롤 회로(11)와, 모니터(4)로부터 공급되는 전원을 가공하여 상기 유에스비(USB) 컨트롤회로(11) 및 각 주변장치(5∼7)에 연결되는 다운스트림 포트(Down Stream Port)(14∼16)에 동작전원을 제공하는 DC-DC컨버터(12)와, 상기 DC-DC컨버터(12)의 출력 전류를 검출하여 과전류 여부에 따른 피해를 방지하기 위한 과전류 보호(Over Current Protection)회로(13)를 포함하여 구성된다.
여기에서 USB 컨트롤 회로(11)의 동작전원(5V)를 공급하기 위하여 모니터(4)에서 전원(14V)을 공급받아 DC-DC 컨버터(12)를 이용한다. 이때 모니터(4)와 USB 컨트롤 회로(11)는 상호 데이터 및 클럭을 서로 교환 가능하도록 구성된다.
DC-DC 컨버터(12)를 거쳐 5V로 가공된 전원은 상기 USB 컨트롤 회로(11) 및 다운 스트림포트(Down Stream Port)(14∼16)을 통하여 각 주변장치(5∼7)에 제공된다.
한편 상기 USB 장치(10)의 업스트림 포트(Up Stream Port)에 컴퓨터가 접속된다. 이 때의 컴퓨터(1)는 USB 사용환경이 설정되어 있어야 함은 당연한 일이며 컴퓨터(1)에서 자동으로 USB 컨트롤 환경을 지원하게 된다.
USB 장치(10)의 다운스트림(14∼16)에 컴퓨터 주변장치(5∼7)를 접속하면 컴퓨터(1)에서 등록된 ID를 확인하여 이상이 없을 경우 자동 인스톨(Install)한다. 따라서 사용자가 별도의 행위없이 주변장치를 이용할 수 있도록 한다.
이러한 USB장치(10)의 동작에 필요한 14V의 전원이 모니터로부터 공급되지 않을 경우 USB 컨트롤회로(11)가 동작되지 않는다. 따라서 USB 기능이 상실된다.
USB 컨트롤회로가 동작되지 않으면 자가 진단 기능 역할이 어렵게된다. 무엇보다도 컴퓨터 주변장치와 컴퓨터의 상호 정보 전달이 이루어지지 않는다. 따라서 사용자가 큰 불편을 가지게 된다. 더욱이 사용자가 고장 및 전원공급 이상 유무를 검증하기 힘들어 USB 장치(10)의 전원부인 DC-DC 컨버터의 고장 또는 주변장치의 불량 등을 생각할 수 있어 사용자에게 불편을 초래하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, USB장치를 사용하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 모니터 자체 전원 불량으로 인하여 유에스비(USB)장치로 제공되는 전원이 공급되지 않을 때 이를 인지하여 컴퓨터로부터 제공되는 전원을 전원공급원으로 전환시킬 수 있는 유에스비(USB)전원 제어장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 모니터로부터의 전원공급에 이상이 발생될 경우 이를 디스플레이 장치를 통해 전원공급 불량 메시지를 나타낼 수 있도록 하는 제어 장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 회로적 구성의 특징으로는 컴퓨터 주변장치를 컨트롤하기 위한 유에스비컨트롤장치(Universal Serial Bus Control Box)를 이용하는 플러그 앤 플레이(Plug-and-Play)방식을 수용하는 컴퓨터 시스템에 있어서,
상기 유에스비컨트롤장치(Universal Serial Bus Control Box)는 디스플레이 장치로부터 제공되는 데이터 및 클럭을 이용하여 컴퓨터와 주변장치의 상호 정보전달을 제어하는 유에스비(USB) 컨트롤 회로와,
디스플레이 장치로부터 공급되는 전원을 가공하여 상기 유에스비(USB) 컨트롤회로 및 각 주변장치의 동작전원을 제공하는 DC-DC컨버터와,
상기 디스플레이 장치로부터 DC-DC컨버터에 제공되는 전원을 검출하고 그 전압에 이상이 발생될 때, 컴퓨터로부터 제공되는 전원을 상기 유에스비(USB)컨트롤회로에 제공할 수 있도록 전원공급원을 전환시키는 유에스비(USB) 전원제어회로를 부가하여 구성되는 점이다.
또한 플러그 앤 플레이(Plug-and-Play)방식을 수용하는 많은 컴퓨터 주변장치를 컨트롤하기 위한 유에스비컨트롤장치(Universal Serial Bus Control Box)를 이용하는 컴퓨터 시스템에서 상기 유에스비 컨트롤장치의 전원을 제어하는 방법에 있어서,
디스플레이 장치로부터 제공되는 전원의 이상여부를 확인하는 과정과,
안정된 전원이 제공되지 않는 경우 컴퓨터 본체로부터 동작전원을 공급받기 위해 전원공급원을 변경시키는 과정과,
디스플레이 장치로부터 유에스비(USB)장치로의 출력전압이 비정상적인 사실을 컴퓨터에 전달하는 과정과,
디스플레이장치를 통하여 전원공급불량 메시지를 나타내는 과정으로 진행되는 것을 제어방법의 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 컴퓨터 시스템의 구성도,
도 2는 USB 장치가 적용된 컴퓨터 시스템의 구성도,
도 3은 USB 장치의 구성을 상세히 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 유에스비(USB)장치를 포함하는 컴퓨터 시스템의 구성도,
도 5는 도4의 유에스비(USB)장치의 구성을 상세히 나타낸 회로구성도,
도 6은 본 발명에 따른 유에스비장치의 전원 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 구성 및 동작과정 등을 설명하기로 한다.
먼저 본 발명의 실시에 따라 유에스비(USB) 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템의 구성은 도 4에 나타난 바와 같다. 이때 종래의 기술을 도시한 도 3과 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하기로 한다.
모니터(4)로부터 DC-DC 컨버터(12)에 제공되는 전원을 검출하고 그 전압에 이상이 발생될 때, 컴퓨터(1)로부터 제공되는 전원을 유에스비(USB)컨트롤회로(11)에 제공할 수 있도록 전원공급원을 전환시키는 유에스비(USB) 전원 제어회로(100)를 포함하여 구성된다.
이러한 유에스비(USB)전원 제어회로(100)의 전원 입력단은 모니터(4)로부터의 전원공급라인(A)과 컴퓨터(1)로부터의 전원공급라인(B)을 갖는다.
또한 그 출력결과는 유에스비(USB) 컨트롤회로(11)에 제공되고 과전류보호회로(13)를 거쳐 각 주변장치로의 전달을 위한 각 다운스트림포트(Down Stream Port)(14∼16)로 제공된다.
이러한 유에스비(USB)전원 제어회로(100)의 상세한 구성을 도 5에서 나타내고 있으며 그 구성요소로는 저항(R1,R2)과 트랜지스터 및 다이오드로 이루어진다.
먼저 모니터(4)로부터 DC-DC 컨버터(12)에 제공되는 14V 전원 라인에는 검출용 저항(R1 및 R2)이 연결되어 있다. 두 저항에 의해 분압된 전압(VC)은 트랜지스터(Q)의 베이스단에 인가된다. 트랜지스터(Q)의 에미터단으로는 컴퓨터(1)로부터 5V의 전압이 공급된다. 트랜지스터(Q)의 콜렉터단과 DC-DC컨버터(12)의 출력단의 사이에는 다이오드(D)가 연결되어 구성된다.
먼저 베이스단에 인가되는 전압 즉 , 모니터로부터 공급되는 전압은 저항(R1 및 R2)에 의해 검출된다. 두 저항의 접속점(C)의 전압(VC)은 두 저항의 크기에 따라 결정된다. 다시말해서
Figure kpo00001
와 같이 되므로 저항(R1 및 R2)값을 조절하여 베이스단에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
트랜지스터(Q)는 에미터단으로 제공되는 컴퓨터로부터의 전압(5V)과 베이스단에 입력되는 모니터로부터의 전압의 크기에 따라 턴온 여부가 결정된다.
즉 모니터로부터 제공되는 전압이 정상적인 경우에는 저항(R1 및 R2)에 의해 분압되어 검출되는 전압(VC)이 5V로 나타난다. 이 전압(VC)이 베이스단에 제공된다. 따라서 에미터단에 인가되는 전압(5V)이 베이스단에 인가되는 전압(5V)과 같으므로 트랜지스터(Q)는 턴-오프 상태를 유지한다.
따라서 모니터로부터 제공되는 전압이 DC-DC 컨버터(12)를 거쳐 과전류 보호회로(13) 및 유에스비(USB)컨트롤회로(11)에 제공된다.
만일 모니터(4)로부터의 전원 제공이 비정상인 경우에는 다음과 같이 동작된다. 저항(R1 및 R2)에 의해 분압되어 검출되는 전압(VC)은 5V미만이 된다. 따라서 트랜지스터(Q)의 베이스단과 에미터단의 전압차(VBC0.7 )가 형성되어 턴-온된다. 결국 컴퓨터(1)로부터 제공되는 전원이 트랜지스터(Q)의 콜렉터단을 통해 다이오드(D)를 거쳐 정류되고 이후의 과전류 보호회로(13) 및 컨트롤회로(11)에 제공된다.
베이스단을 거쳐 유에스비(USB)컨트롤회로(11)에 전달되는 신호는 모니터의 현재 상태를 나타내게 된다. 즉 모니터로부터의 전원 제공이 비정상적임을 알리게 되는 것이다. 이를 감지한 유에스(USB)컨트롤회로(11)는 컴퓨터(1)로 인식된 결과를 전달한다. 모니터(4)로부터 유에스비(USB)장치(10)로의 전원 공급이 비정상적인 상태로 진행되고 있음을 알린다. 따라서 컴퓨터(1)는 이러한 사실을 모니터(4)에 디스플레이시키므로써 사용자가 이를 인식할 수 있는 것이다.
이상에서와 같이 유에스비(USB)콘트롤 장치(10)의 전원을 제어하는 동작을 도 6의 흐름도를 이용하여 정리한다.
모니터로부터 제공되는 전압을 저항(R1 및 R2)을 이용하여 분압된 검출전압을 트랜지스터(Q)의 베이스단에 인가한다. 또한 그 에미터단으로는 컴퓨터로부터 전원이 공급된다.(S1 과정)
이 트랜지스터의 턴-온 여부에 따라 모니터로부터의 전원공급의 정상여부를 확인한다(S2 과정).
트랜지스터가 턴오프(OFF)상태를 유지하는 것은 모니터로부터 정상적으로 전원이 제공되고 있음을 나타낸다.
안정된 전원이 제공되지 않는 경우에는 트랜지스터(Q)가 턴온(ON)되어 컴퓨터 본체로부터 제공되는 동작전원을 콜렉터단을 통해 출력시키므로써 전원공급원을 변경시킨다(S3 과정).
모니터로부터의 전원공급이 비정상 상태임을 유에스비(USB)컨트롤 회로에 전달한다(S4 과정).
유에스비(USB)컨트롤 회로는 이러한 사실을 컴퓨터에 전달한다(S5 과정).
모니터를 통하여 전원공급 불량 메시지를 나타내므로써 사용자가 이를 인식할 수 있도록 한다(S6 과정).
이때의 전원공급 불량 메시지는 온스크린디스플레이(On Screen Display)장치를 이용하여 나타낼 수 있다. 물론 이에 대한 정보는 컴퓨터 시스템내의 메모리장치에 포함되어 있으며 이를 마이컴이 OSD회로에 전달시켜 나타내게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 모니터로부터 유에스비(USB)장치에 제공되는 전원이 비정상적인 경우에 이를 검출하고 전원공급원을 컴퓨터로 전환시킬수 있다.
모니터로부터 유에스비(USB)장치에 제공되는 전원공급에 대해 불량메시지를 디스플레이시켜 사용자가 이를 인식케 하므로써 불량현상을 쉽게 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 많은 컴퓨터 주변장치를 컨트롤하기 위한 유에스비컨트롤장치(Universal Serial Bus Control Box)를 이용하는 플러그 앤 플레이(Plug-and-Play)방식을 수용하는 컴퓨터 시스템에 있어서,
    상기 유에스비컨트롤장치(USB Control Box)는 디스플레이 장치로부터 제공되는 데이터 및 클럭을 이용하여 컴퓨터와 주변장치의 상호 정보전달을 제어하는 유에스비(USB) 컨트롤 회로와,
    디스플레이 장치로부터 공급되는 전원을 가공하여 상기 유에스비(USB) 컨트롤회로 및 각 주변장치의 동작전원을 제공하는 DC-DC컨버터와,
    상기 디스플레이 장치로부터 DC-DC컨버터에 제공되는 전원을 검출하고 그 전압에 이상이 발생될 때, 컴퓨터로부터 제공되는 전원을 상기 유에스비(USB)컨트롤회로에 제공할 수 있도록 전원공급원을 전환시키는 유에스비(USB) 전원제어회로를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 USB장치의 전원제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유에스비(USB) 전원제어회로는 디스플레이 장치로부터 DC-DC 장치로 제공되는 전원을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부의 검출결과에 따라 컴퓨터로부터 유에스비(USB) 컨트롤회로로의 전원 공급을 제어하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 USB장치의 전원제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출부는 디스플레이장치로부터 제공되는 전압을 분압하여 검출하는 저항으로 구성되고,
    상기 제어부는 베이스단에 검출부의 검출결과에 따른 전압이 인가되고, 에미터단으로는 컴퓨터로부터 전압을 제공받는 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 유에스비(USB)장치의 전원제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    디스플레이 장치로부터 제공되는 전원이 비정상적인 경우, 디스플레이 장치를 통하여 전원공급 불량메시지를 나타낼 수 있도록 유에스비(USB)컨트롤회로가 컴퓨터에 그 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 유에스비(USB)장치의 전원제어장치.
  5. 플러그 앤 플레이(Plug-and-Play)방식을 수용하는 많은 컴퓨터 주변장치를 컨트롤하기 위한 유에스비컨트롤장치(Universal Serial Bus Control Box)를 이용하는 컴퓨터 시스템에서 상기 유에스비 컨트롤장치의 전원을 제어하는 방법에 있어서,
    디스플레이 장치로부터 제공되는 전원의 이상여부를 확인하는 과정과,
    안정된 전원이 제공되지 않는 경우 컴퓨터 본체로부터 동작전원을 공급받기 위해 전원공급원을 변경시키는 과정과,
    디스플레이 장치로부터 유에스비(USB)장치로의 출력전압이 비정상적인 사실을 컴퓨터에 전달하는 과정과,
    디스플레이장치를 통하여 전원공급불량 메시지를 나타내는 과정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 유에스비(USB)장치의 전원 제어방법.
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