KR100350915B1 - 핫 플러그가능한 어댑터 카드용의 스위치식 원거리 전압감지 및 센스 전압 평균 기능을 갖는 컴퓨터 전원 시스템 - Google Patents
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Abstract
어댑터 카드가 I/O 버스 커넥터내로 "핫 플러그드(hot plugged)" 될 수 있는 컴퓨터 시스템에서, 직렬 접속의 저항 및 "전압 피드백" 스위치는 각 I/O 커넥터의 전원핀과 전원의 출력 포트에서 전압을 조정하는 전원 입력 포트 사이에 연결된다. I/O 커넥터에 연결된 각 저항보다 큰 저항값을 갖는 다른 저항은 전원의 입력 및 출력 포트 사이에 접속되어, 모든 I/O 커넥터에 대한 전원이 스위치 오프되는 경우에, 전압 피드백을 제공하여 전원의 출력 전압을 조정한다. 개별 I/O 커넥터에 대한 전원은, 어댑터 카드가 I/O 커넥터내로 플러그인되거나 분리되기 전에 턴오프되고, 카드가 커넥터내로 플러그인 된 후 바로 턴온된다. 각 전압 피드백 스위치는 I/O 커넥터에 대한 전원이 스위치 온되고 나서 잠시뒤에 제어기에 의해 턴온되고, 각 피드백 스위치는 I/O 커넥터에 대한 전원이 턴오프되기 바로 전에 턴오프된다. 전원이 하나 이상의 I/O 커넥터에 턴온되는 경우, 전원의 입력 포트에서의 전압은 턴온된 I/O 커넥터들의 전원핀들에서의 전압들의 평균이다. 이러한 스위치식 피드백 배치를 통하여, 개별 I/O 커넥터의 평균 전원 전압이 "사양" 의 근소한 오차내에 유지되며, 임의의 I/O 커넥터에서의 전압편차가 "사양" 으로부터 최소로 될 수 있다.
Description
본 발명은 컴퓨터 및 다른 정보 처리 시스템에 관한 것으로, 특히, 핫 플러그가능한 어댑터 카드에 사용하기 위한 전원 시스템으로서, 회로가 액티브 I/O 버스 커넥터의 전원핀들에서의 전압들을 평균하여 전원의 출력 전압을 조정하며, I/O 커넥터의 전원핀으로부터 전원의 입력 포트로의 피드백 전압이 적절한 횟수로 스위치 온 또는 오프되는 전원 시스템에 관한 것이다.
도 1 은 종래 컴퓨터 시스템의 개략도이다. 이 도면을 참조하면, 전원(101)은 전압 출력 포트(Vout), 접지단자(GND), 및 출력 포트(Vout)의 전압을 제어하는 센스 전압을 받기 위한 2 개의 입력 포트(Vsense+ 및 Vsense-)를 갖는 공지의 전원이다. 저항(102) 및 제어 입력 포트(103a)를 가지며 직렬 접속된 FET 스위치(103)가, 공지의 어댑터 카드가 부착될 수 있는 공지의 I/O 버스 커넥터(104)의 양의 전원핀(104a)에 접속된다. 통상적인 종래 시스템에서는, 대개 하나 이상의 I/O 커넥터가 포함되며, 커넥터(104)와 유사한 방식으로 전원(101)에 접속된다. 커넥터(104)의 음의 전원핀(104b)은 접지에 접속된다. "전류 감지" 저항(102)의 2 개의 단자는 공지의 핫 플러그 제어기(105)의 2 개의 Isense 입력 단자에 접속된다. 저항(102) 양단의 전압 강하는 커넥터(104)내에 플러그된 어댑터 카드로 흐르는 전원 전류에 비례하고, 이 전압 강하는 핫 플러그 제어기(105)에 이용되어 "슬롯"내의 어댑터 카드의 존재를 감지하며, 과전류 보호를 제공하게 된다. 핀(104a)의 전원 전압은 핫 플러그 제어기(105)의 Vsense 입력 포트에 접속된다. 핫 플러그 제어기(105)의 제어 출력 포트는 스위치(103)의 제어 입력 포트(103a)에 접속되어, 어댑터 카드가 커넥터(104)내로 플러그되거나 이로부터 분리되기 바로 전에 스위치를 턴오프하고, 어댑터 카드가 슬롯내로 플러그된 바로 후에 스위치를 턴온한다.
하나의 어댑터 카드만이 I/O 버스에 접속된 경우에는 종래 전원 시스템이 잘 동작하지만, 특히 다양한 어댑터 카드에 의해 소모되는 전력에 상당한 차이가 있는 경우에는 시스템내의 다양한 I/O 커넥터의 전원핀들에서의 전원 전압의 수용불가능의 변화들이 발생할 수 있다. 전원 전압에 있어서의 이러한 수용불가능한 변화들은 이상적인 또는 "사양(spec)" 전원 전압으로부터의 편차일뿐만 아니라, 하나의 어댑터 카드에서 다음 어댑터 카드로의 전원 전압의 변화일 수 있다. 따라서, 이하 기재된 발명은, 액티브 I/O 커넥터의 전원핀들에서의 평균 전압이 "사양"의 근소한 오차내이며, 임의의 I/O 커넥터에서의 전압편차가 사양으로부터 최소가 되도록, 전원 전압을 조정한다.
도 1 은 I/O 버스 상의 선택된 슬롯에 대한 전원을 차단하는 제어 회로, 핫 플러그가능한 I/O 버스, 및 전원을 포함하는 종래 컴퓨터 시스템의 개략도.
도 2 는 I/O 커넥터에서의 전원 전압 감지기능을 포함하며, I/O 커넥터의 전원핀으로부터 전원의 입력 포트로의 피드백 전압이 제어기에 의해 적절한 횟수로 스위치 온 또는 오프되는, 본원 발명의 컴퓨터 시스템의 개략도.
도 3 은 도 2 와 유사하지만, 2 개의 I/O 커넥터의 전원핀들의 전압들이 평균되어, 전원의 입력 포트로 피드백되는 컴퓨터 시스템의 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
101 : 전원
201, 204, 205, 209, 210 : 저항
203 : I/O 버스 커넥터 206 : 양방향 FET 스위치
207 : 양방향 스위치 208 : 핫 플러그 제어기
간단하게, 본 발명은 어댑터 카드의 부착용 제 1 커넥터를 갖는 버스를 포함하는 정보 처리 시스템으로서, 제 1 커넥터는 전원 전압핀을 포함한다. 전원은 출력 포트와 센스 전압 입력 포트를 가지며, 이 센스 전압 입력 포트의 전압은 전원의 출력 포트의 전압을 제어한다. 제 1 스위치가 전원의 출력 포트와 제 1 커넥터의 전원 전압핀 사이에 연결된다. 제 1 스위치는 제어 포트를 포함한다.제 1 저항은 전원의 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공하도록, 전원의 출력 포트와 센스 전압 입력 포트 사이에 연결된다. 제 2 저항은 제 1 커넥터의 전원핀에 연결된 제 1 단을 갖는다. 제 2 스위치는 제 2 저항의 제 2 단과 전원의 센스 전압 입력 포트 사이에 연결된다. 제 2 스위치는 또한 제어 포트를 포함한다. 제 2 스위치가 온일때, 제 2 저항은 전원의 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공한다. 제어 회로는 제 1 스위치의 제어 입력 포트에 연결된 제 1 출력 포트와, 제 2 스위치의 제어 입력 포트에 연결된 제 2 출력 포트를 포함한다. 제어 회로는 어댑터 카드를 제 1 커넥터에 부착한 후에 제 1 스위치를 활성화시켜서 제 1 커넥터에 전원을 공급하며, 또한 제어 회로는 제 1 커넥터로부터 어댑터 카드를 분리하기 전에 제 1 스위치를 비활성화시켜 제 1 커넥터로부터 전원을 차단한다. 제어 회로는 제 1 스위치가 활성화될 때까지 제 2 스위치의 활성화를 지연시키고, 또한 제어 회로는 제 2 스위치가 비활성화될 때까지 제 1 스위치의 비활성화를 지연시킨다.
다른 실시예에서, 본 발명은 또한 다른 어댑터 카드의 부착용 제 2 커넥터를 구비한다. 제 2 커넥터는 또한 전원 전압핀을 구비한다. 제 3 저항은 제 2 커넥터의 전원핀에 연결된 제 1 단을 갖는다. 제 3 스위치는 제 3 저항의 제 2 단과 전원의 센스 전압 입력 포트 사이에 연결된다. 제 3 스위치는 또한 제어 포트를 구비한다. 제 3 저항은 제 3 스위치가 온일때 전원의 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공한다. 제 2 스위치와 제 3 스위치가 온일때, 전원의 센스 전압 입력 포트의 센스 전압은 제 1 및 제 2 커넥터의 전원핀에서의 전압들의 평균의 함수이다.
도 2 는 본 발명의 컴퓨터 또는 다른 정보 처리 시스템의 개략도이다. 도 2 를 참조하면, 전원(101)의 출력 단자(Vout)가 직렬 접속된 저항(201) 및 FET 스위치(202)를 통하여 공지의 I/O 버스 커넥터(203)의 전원핀(203a)에 연결된다. 저항(204)과, 직렬 접속된 양방향 FET 스위치(206)는 전원핀(203a)의 전압을 전원(101)의 Vsense+ 입력 포트로 피드백한다. 음의 전원핀(203b)상에서, 유사하게 직렬 접속된 저항(205)과, 양방향 스위치(207)는 핀(203b)의 전압을 전원(101)의 Vsense- 에 피드백한다. 저항(209)은 전원(101)의 전압 출력 단자(Vout)를 Vsense+ 입력 포트에 되돌려 연결시킨다. 유사하게, 저항(210)은 전원(101)의 접지 단자(GND)를 Vsense- 입력 포트에 되돌려 연결시킨다. 바람직하게는, 저항(209)와 저항(210)은 100 내지 1000 Ω의 범위내이고, 한편 저항(204)와 저항(205)는 1 내지 10 Ω의 범위내이다. 저항들(204, 205, 209 및 210)에 대해 어떤 저항값들이 선택되어도, 저항(209 및 210)의 저항값이 저항(204 및 205)의 저항값보다 훨씬 커야 하고, 100 배이상의 저항값이 바람직하다.
공지의 핫 플러그 제어기(hot plug controller; 208)는 I/O 커넥터에 어댑터 카드를 삽입하거나 I/O 커넥터에서 어댑터 카드를 분리하기 전에 I/O 커넥터(203)에 대한 전원을 턴오프한다. 전원 스위칭은, 스위치가 일 위치에 있을 때 I/O "슬롯"을 차단하고, 스위치가 다른 위치에 있을 때 어댑터 카드의 슬롯내로의 삽입 또는 슬롯으로부터의 분리를 허용하는 수동 스위치를 사용하는 공지 방식으로 대개 시작된다. 결과적으로, 사용자는 I/O 커넥터내에 어댑터 카드를 삽입하기 전에스위치를 "플립(flip)"하고, 어댑터 카드가 슬롯내에 삽입된 후에 스위치를 다시 플립해야 한다.
양방향 "센스 전압" 스위치들(206 및 207)의 제어 입력(206a 및 207a)에 접속된 타이밍 회로(208a)는, 핫 플러그 제어기(208)가 스위치(202)를 턴오프하기 바로 전에 스위치들을 턴오프시킨다. 스위치들(206 및 207)이 시스템 내에 없다면, 즉, 저항들(204 및 205)이 전원(101)의 Vsense 입력 포트들에 직접 접속된다면, 전원핀들, 예를 들면, 핀(203a) 상의 전압은 어댑터 카드의 커패시턴스에 의해 V+ 에서 0 으로 점차적으로 감쇠할 것이다. 결과적으로, 스위치(202)의 비활성화 전에 센스 전압 스위치들(206 및 207)을 비활성화시키는 목적은, 스위치(202)가 턴오프된 후에 에러성 센스 전압이 전원의 Vsense 입력 포트들에 피드백되지 않도록 하기 위해서이다.
유사하게, 타이밍 회로(208a)는 핫 플러그 제어기(208)가 스위치(202)를 턴온한 바로직후에 센스 전압 스위치들(206 및 207)을 턴온한다. 스위치(202)의 활성화와 센스 전압 스위치들(206 및 207)의 활성화 간의 지연은, 센스 전압이 전원(101)의 Vsense 입력 포트들로 되돌아 연결되기 전에 전원핀들(203a 및 203b)상의 전압이 안정화될 정도로 충분히 길 필요가 있다. 스위치(202)의 활성화와 센스 전압 스위치들(206 및 207)의 활성화 간의 지연이 존재하지 않는다면, 불안정한 센스 전압이 일시적으로 전원의 Vsense 입력 포트들에 피드백되어, Vout 의 출력전압에 예상치못한 영향을 초래한다. 타이밍 회로(208a)는 공지의 프로그램가능한 제어기를 사용하여 디지털방식으로 구현될 수 있거나, 저항, 커패시터 및 다이오드의 아날로그 회로를 사용하여 구현될 수도 있다.
상기 언급된 것처럼, 스위치(202)가 오프일때, 전원의 Vsense 입력 포트로의 센스 전압 피드백은 또한 스위치들(206 및 207)에 의해 스위치 오프된다. 결과적으로, 저항들(209 및 210)이 회로로부터 제거되면, 전원(101)의 Vsense 입력 포트들은 스위치(202)가 오프될 때마다 플로우팅(floating)될 것이며, 이는 전원의 출력전압(Vout)상에 예상치못한 결과를 초래한다. 따라서, 스위치(202)가 오프일 때마다, 저항들(209 및 210)은 Vsense 입력 포트들에 "루프를 폐쇄"하는 피드백을 제공한다. 저항들(209 및 210)이 저항들(204 및 205)의 저항값보다 큰 저항값(100 배가 바람직함)을 갖도록 선택되기 때문에, 스위치들(206 및 207)이 온일 때마다 저항들(209 및 210)은 Vsense 전압상에 무시할만한 영향을 미친다.
도 3 은 하나 이상의 I/O 커넥터를 갖는 컴퓨터 시스템의 개략도이다. 도 3 을 참조하면, 스위치들(301 및 309)은 도 2 의 스위치(202)와 유사하며, 양방향 센스 전압 스위치들(304, 306, 311 및 313)은 도 2 의 스위치들(206 및 207)과 유사하다. 피드백 저항들(303, 305, 310 및 312)은 도 2 의 저항들(204 및 205)과 유사하다. 핫 플러그 제어기들(307 및 314)은 도 2 의 제어기(208)와 유사하지만, 도 2 의 제어기(208)는 타이밍 함수(208a)를 갖는다는 점이 다르다. 도 2 와는 달리, 도 3 의 시스템은 하나 이상의 I/O 커넥터(302 및 308)를 포함하여, 결과적으로, 커넥터들(302 및 308)의 전원핀들(302a, 302b, 308a 및 308b) 각각으로부터 전원(101)의 Vsense 입력 포트들로의 센스 전압 피드백 경로를 갖는다. 따라서, I/O 커넥터들(302 및 308) 양자가 활성화시에(즉, 스위치들(301 또는 309)양자가 온일때), 저항들(305 및 312)뿐만 아니라, 저항들(303 및 310)은 전압 평균 회로를 형성하여, I/O 커넥터 전원핀들의 평균 센스 전압이 전원의 출력 전압을 조정하는 Vsense 입력 포트들에 피드백된다. 결과적으로, 전원핀들(예를들면, 302a 및 308a)의 평균 전압이 "사양"에 매우 근접하게 설정될 수 있으며, 커넥터 전원핀들상의 개별 전압들은 평균 전압으로부터 + 또는 - 의 약간의 작은 오차로 변화한다. 도 3 의 시스템은 2 개 이상의 I/O 커넥터를 포함하도록 용이하게 확대될 수 있고, 또한, 상기와 같은 시스템은 2 개 이상의 커넥터가 어느 순간 동시에 활성화된다해도 모든 활성화된 I/O 커넥터의 센스 전압들을 평균할 수 있다라는 것을 주목해야 한다.
또한, 도 2 및 도 3 의 시스템들이 양 및 음 양자의 센스 전압들의 스위칭을 나타내고 있지만, 시스템은 센스 전압들 중의 하나만이 스위칭되도록 디자인될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, 도 2 에서, 저항(205) 및 스위치(207)가 제거되고, Vsense- 라인을 접지로 묶어놓을 수 있다. 또한, 용어 "어댑터 카드" 는 상세한 설명 및 특허청구범위에서 컴퓨터 또는 다른 정보 처리 시스템의 버스 또는 다른 커넥터에 부착되거나, 이로부터 분리될 수 있는 서브-시스템을 나타내는데 사용된다.
상술한 본 발명에 의하면 , 액티브 I/O 커넥터의 전원핀에서의 평균 전압이 "사양"의 근소한 오차내이며, 임의의 I/O 커넥터에서의 전원 전압의 편차가 사양으로부터 최소가 되도록, 전원 전압을 조정할 수 있다.
Claims (3)
- 정보처리 시스템에 있어서,전원 전압핀을 포함하는, 어댑터 카드의 부착용의 제 1 커넥터를 갖는 버스;출력 포트와 센스 전압 입력 포트를 가지며, 상기 센스 전압 입력 포트의 전압이 상기 출력 포트의 전압을 제어하는 전원;상기 전원의 상기 출력 포트와 상기 제 1 커넥터의 상기 전원 전압핀 사이에 연결된, 제어 입력 포트를 포함하는 제 1 스위치;상기 전원의 상기 출력 포트와 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트 사이에 연결되어, 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공하는 제 1 저항;상기 제 1 커넥터의 상기 전원 전압핀에 연결된 제 1 단을 갖는 제 2 저항;제 2 스위치가 온일때 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공하는 제 2 저항의 제 2 단과 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트 사이에 연결된, 제어 입력 포트를 포함하는 상기 제 2 스위치; 및상기 제 1 스위치의 상기 제어 입력 포트에 연결된 제 1 출력 포트와, 상기 제 2 스위치의 상기 제어 입력 포트에 연결된 제 2 출력 포트를 갖는 제어 회로로서, 상기 제 1 커넥터에 어댑터 카드를 부착한 후에 상기 제 1 스위치를 활성화시켜 상기 제 1 커넥터에 전원을 공급하고, 상기 제 1 커넥터로부터 어댑터 카드를 분리하기 전에 상기 제 1 스위치를 비활성화시켜 상기 제 1 커넥터로부터 전원을제거하며, 상기 제 1 스위치가 활성화되기까지 상기 제 2 스위치의 활성화를 지연시키고, 상기 제 2 스위치가 비활성화되기까지 상기 제 1 스위치의 비활성화를 지연시키는 상기 제어 회로를 구비하는 정보 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,전원 전압핀을 포함하는, 어댑터 카드의 부착용 제 2 커넥터;상기 제 2 커넥터의 상기 전원 전압핀에 연결된 제 1 단을 갖는 제 3 저항; 및제 3 스위치가 온일때 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트에 센스 전압 피드백을 제공하는 상기 제 3 저항의 제 2 단과 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트 사이에 연결되고 제어 입력 포트를 포함하는 상기 제 3 스위치를 더 구비하며,상기 제 2 및 제 3 스위치가 온일때, 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트의 센스 전압이 상기 제 1 및 제 2 커넥터의 상기 전원 전압핀들의 전압들의 평균의 함수인 정보 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 저항의 저항값은 상기 제 1 저항의 저항값보다 작아서,상기 제 2 스위치가 온일때, 상기 전원의 상기 센스 전압 입력 포트의 센스 전압이, 제 1 인자로 곱해진 상기 전원의 출력 포트의 전압과, 제 2 인자로 곱해진상기 전원의 전압의 합이 되며,상기 제 2 인자는 상기 제 1 인자보다 큰 정보 처리 시스템.
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