KR100534110B1

KR100534110B1 - Ｕｓｂ전원공급장치

Info

Publication number: KR100534110B1
Application number: KR10-2003-0044897A
Authority: KR
Inventors: 최윤만
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-12-08
Also published as: KR20050004639A

Abstract

본 발명은 USB전원공급장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 USB전원공급장치는 USB전원공급장치에 있어서, 5V의 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 소정의 오차범위를 갖는 전류인 제1전류를 출력하고 출력되는 전류를 감지하는 제1스위치부와; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 소정의 오차범위를 갖는 전류인 제2전류를 출력하는 제2스위치부와; USB포트에 디바이스가 연결될 때 상기 제1스위치부를 턴온하고 상기 제1스위치부로부터 상기 제1전류를 초과하는 전류출력신호를 전달받은 때 상기 제1스위치부를 턴오프하면서 상기 제2스위치부를 턴온하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 전원을 절약하고 전원을 능동적으로 공급할 수 있는 전원공급장치가 제공된다.

Description

ＵＳＢ전원공급장치{USB POWER SUPPLY}

본 발명은 USB전원공급장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 전류를 레벨에따라 순서적으로 출력할 수 있는 USB전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 USB전원공급장치는 P5V 또는 P5V_SUS(P5V_AUX)를 전원으로 사용하며, 스위치부(13')를 이용하여 시스템에 연결된 디바이스에 500mA의 전류를 공급한다. 그리고 스위치부(13')는 상기 디바이스가 500mA이상을 소비하는 디바이스임을 감지하면 제어부에 과전류신호를 전달하고 제어부는 USB포트를 디스에이블한다.

시스템에 연결된 디바이스 중에는 100mA로 작동하는 종류도 존재한다. 따라서, USB전원공급장치에 의한 5V/500mA의 공급은 필요없는 전원을 소비하게 한다. 그리고 스펙을 만족시키지 못해 500mA이상을 소비하는 디바이스가 연결되면 제어부는 스위치부(13')로부터 과전류 신호를 전달받아 USB포트를 디스에이블하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 전류를 레벨에 따라 순서적으로 출력할 수 잇는 USB전원공급장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 USB전원공급장치에 있어서, 5V의 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 소정의 오차범위를 갖는 전류인 제1전류를 출력하고 출력되는 전류를 감지하는 제1스위치부와; 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 소정의 오차범위를 갖는 전류인 제2전류를 출력하는 제2스위치부와; USB포트에 디바이스가 연결될 때 상기 제1스위치부를 턴온하고 상기 제1스위치부로부터 상기 제1전류를 초과하는 전류출력신호를 전달받은 때 상기 제1스위치부를 턴오프하면서 상기 제2스위치부를 턴온하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치에 의해 달성된다.

USB전원공급장치는 상기 USB포트에 연결된 디바이스가 제2전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스일때 전류공급을 차단하는 전류차단부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 USB전원공급장치는 상기 USB포트에 디바이스가 연결될 때 디바이스에서 발생하는 전압변이를 완충하는 디커플링 커패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1전류는 100mA를 기준으로 소정의 오차범위를 갖는 전류인 것이 바람직하며, 상기 제2전류는 500mA를 기준으로 소정의 오차범위를 갖는 전류인 것이 바람직하다.

이하 첨부도면을 참조하며 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전원공급부(11)와 제1스위치부(13)와 제2스위치부(15)와 제어부(17)와 전류차단부(19)를 포함한다.

디바이스가 USB포트(21)에 연결되면 상기 제어부(17)는 상기 제1스위치부(13)를 턴온한다.

상기 전원공급부(11)는 5V의 전원을 공급하는데, 상기 제1스위치부(13)를 통해 상기 제1전류를 출력한다. 상기 제1전류는 소정의 오차범위를 갖는다.

USB포트(21)에 연결된 디바이스가 상기 제1전류의 오차범위보다 많은 전류를 소비하는 디바이스일 경우, 상기 제1스위치부(13)는 상기 제어부(17)에 제1전류초과전류출력신호를 전달한다. 그리고, 상기 제어부(17)는 상기 제1스위치부(13)를 턴오프하고, 상기 제어부(17)는 상기 제2스위치부(15)를 턴온한다.

상기 제2스위치부(15)는 상기 제2전류를 출력하며 소정의 오차범위를 갖는다.

그리고, USB포트(21)에 연결된 디바이스가 상기 제2전류의 오차범위보다 많은 전류를 소비하는 디바이스일 경우 상기 전류차단부(19)에 의해 전류공급이 차단된다.

이하 도 2를 참조한다.

상기 전원공급부(11)는 P5V 또는 P5V_AUX(P5V_SUS)를 통해 5V의 전원을 공급한다.

P5V는 시스템이 S3 상태에 있을 때 꺼지며, S0상태에 있을 때 켜지는 전원을 의미하며, P5V_AUX, P5V_SUS는 S3 상태까지는 살아있고, S4상태에는 꺼지는 전원을 의미한다. ACPI에서 정의하는 시스템의 상태로는 S0, S1-M, S3, S4, S5가 있는데, S0는 프로세서가 동작하는 일반적 에너지사용 상태이다. S1-M은 시스템 컨텍스트(SYSTEM CONTEXT)가 시스템 디램(SYSTEM DRAM)에 저장되며 PCI, 프로세서, 메모리컨트롤러, 메모리 등의 주요 서브시스템에는 전원이 공급되는 상태이고, S3는 시스템 컨텍스트(SYSTEM CONTEXT)가 시스템 디램(SYSTEM DRAM)에 저장되며 필수적이지 않은 회로에는 전원이 공급되지 않는 상태이다. S4는 시스템 컨텍스트(SYSTEM CONTEXT)가 디스크에 저장되며 시스템 재개 로직을 제외한 시스템 전체에 전원이 공급되지 않는 상태이며, S5는 시스템 컨텍스트(SYSTEM CONTEXT)가 저장되지 않고 시스템 전체에 전원공급이 차단되머 풀부팅이 필요한 상태이다.

상기 제어부(17)는 USB포트(21)에 디바이스가 연결되면, 상기 제1스위치부(13)에 디바이스가 연결된 USB포트(21)에 대한 인에이블신호를 전달하여 상기 제1스위치부(13)를 턴온한다.

상기 제1스위치부(13)는 상기 전원공급부(11)로부터 5V의 전원을 공급받아 소정의 오차범위를 갖는 전류인 상기 제1전류를 출력한다. 상기 제1전류는 100mA를 기준으로 15%의 오차범위를 갖는 전류로 구성할 수 있다.

상기 제1스위치부(13)는 써미스터를 마련하여 출력전류를 감지하며 퓨즈를 이용하여 감지할 수도 있다. USB포트(21)에 연결된 디바이스가 상기 제1전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스인 경우, 상기 제1스위치부(13)는 상기 제어부(17)에 제1전류 초과전류 발생신호를 전달한다.

이 때 상기 제어부(17)는 상기 제1스위치부(13)에 디바이스가 연결된 USB포트(21)에 대한 디스에이블신호를 전달하여 상기 제1스위치부(13)를 턴오프하면서, 상기 제2스위치부(15)에 인에이블신호를 전달한다.

상기 제2스위치부(15)는 상기 제어부(17)로부터 인에이블 신호를 전달받은 때 소정의 오차범위를 갖는 전류인 상기 제2전류를 출력한다. 상기 제2전류는 500mA를 기준으로 소정의 오차범위를 갖는 전류로 구성할 수 있으며, 최대 700mA까지 출력하도록 구성할 수 있다. 따라서 500mA의 스펙을 만족하지 못하는 디바이스에 대해서도 전력을 공급할 수 있다.

상기 제2스위치부(15)는 MOSFET를 사용한다. FET란 입력전압으로 출력전류를 제어하는 트랜지스터로서, 특히 MOSFET는 입력 게이트가 산화 실리콘 박막으로 절연되어 있는 FET이며 상당히 높은 입력 임피던스를 갖고 있다．소비 전류를 작게 할 수 있기 때문에 마이크로컴퓨터 등 집적도가 높은 IC에 사용된다.

상기 전류차단부(19)는 USB포트(21)에 연결된 디바이스가 제2전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스일 때 전류공급을 차단한다. 제2전류는 최대 700mA를 의미할 수 있다.

상기 전류차단부(19)는 PTC써미스터를 사용한다. 써미스터란 온도변화에 대하여 극히 큰 저항값 변화를 나타내는 저항기로서, PTC써미스터는 온도의 상승과 함께 저항이 증가한다. 써미스터에 전압을 인가하여 서서히 증가시키면 자체발열소자에 의해 온도가 상승한다. PTC써미스터에 발생한 열에 의해 저항이 상승하고 전류가 감소하여 전류공급을 차단한다.

C1과 C2는 디커플링 커패시터이다. USB포트(21)에 디바이스가 연결되는 순간 디바이스에서 일어나는 전압변이를 완충하기 위한 것으로, 전원핀들의 전이가 일어나는 동안 충분한 전류를 공급하고 신호품질을 확보한다. 디커플링 커패시터의 커패시턴스와 개수는 시스템의 상황에 따라 구성한다.

이하 도 3을 참조하여 본 발명의 제어흐름을 설명한다.

USB포트(21)에 디바이스가 연결되면(S11), 상기 제어부(17)는 상기 제1스위치부(13)를 턴온한다(S13).

상기 제1스위치부(13)는 상기 전원공급부(11)로부터 전원을 공급받아 소정의 오차범위를 갖는 전류인 상기 제1전류를 출력한다(S15). 상기 제1스위치부(13)는 출력되는 전류를 감지하는데(S21), 상기 USB포트(21)에 연결된 디바이스가 상기 제1전류를 소비하는 디바이스인 경우 상기 디바이스는 정상동작한다(S23).

상기 USB포트(21)에 제1전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스가 연결된 경우 제1전류초과발생신호를 상기 제어부(17)에 전달한다.

이 때 상기 제어부(17)는 상기 제1스위치부(13)를 턴오프하고(S25), 상기 제2스위치부(15)를 턴온한다(S27).

상기 제2스위치부(15)는 상기 전원공급부(11)로부터 전원을 공급받아 소정의 오차범위를 갖는 전류인 상기 제2전류를 출력한다(S29). 상기 USB포트(21)에 연결된 디바이스가 상기 제2전류를 소비하는 디바이스인 경우 상기 디바이스는 정상동작한다(S33).

상기 USB포트(21)에 제2전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스가 연결된 경우 상기 전류차단부(19)에 의해 전류공급이 차단된다(S35).

상기 제1전류와 상기 제2전류는 각각 100mA와 500mA로 구성할 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 200mA와 300mA를 제1전류로 구성할 수도 있으며 기타 필요에 따라 전류레벨을 다르게 구성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전류를 레벨에 따라 순서적으로 출력할 수 있는 USB전원공급장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB전원공급장치의 제어블록도

도 2는 도 1의 USB전원공급장치의 간략회로도

도 3은 도 1의 USB전원공급장치의 제어흐름도

도 4는 종래의 USB전원공급장치의 간략회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 전원공급부 13 : 제1스위치부

15 : 제2스위치부 17 : 제어부

19 : 전류차단부 21 : USB포트

Claims

USB전원공급장치에 있어서,

5V의 전원을 공급하는 전원공급부와;

상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 제1전류를 출력하고 출력되는 전류를 감지하는 제1스위치부와;

상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 온상태일 때 상기 제1전류보다 큰 제2전류를 출력하는 제2스위치부와;

USB포트에 디바이스가 연결될 때 상기 제1스위치부를 턴온하고, 상기 제1스위치부로부터 상기 제1전류를 초과하는 전류출력신호를 전달받은 때 상기 제1스위치부를 턴오프하면서 상기 제2스위치부를 턴온하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 USB포트에 연결된 디바이스가 상기 제2전류를 초과하는 전류를 소비하는 디바이스일 때 전류공급을 차단하는 전류차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 USB포트에 디바이스가 연결될 때 디바이스에서 발생하는 전압변이를 완충하는 디커플링 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 제1전류는 100mA의 크기를 갖는 전류인 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 제2전류는 500mA의 크기를 갖는 전류인 것을 특징으로 하는 USB전원공급장치.