KR100997482B1 - 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법 - Google Patents

휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법에 관한 것으로, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 컴퓨터에서, 한정된 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하게 되는 경우, LDO 레귤레이터를 이용하여, 다수의 디바이스들에 필요한 소정의 DC 전압을 보다 효율적으로 변환 및 공급할 수 있도록 함으로써, 배터리 전원 모드에서 사용되는 DC/DC 컨버터의 개수를 최소화시킬 수 있게 되며, DC/DC 컨버터가 고부하 상태가 되도록 하여, 변환 효율을 저부하 상태에 비해 상대적으로 증가시킬 수 있게 되며, 더욱이 (출력전압 / 입력전압) 값을 기준으로 변환 효율이 결정되는 LDO 레귤레이터들을 이용하여 배터리 전원이 전압 변환 과정에 의해 불필요하게 손실되는 것을 방지할 수 있게 되어, 배터리 사용시간을 보다 증가시킬 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.
노트북 컴퓨터, 엠비디드 컨트롤러, 배터리 사용시간, DC/DC 컨버터, LDO 레귤레이터

Description

휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법 {Apparatus and method for supplying a power in portable computer}
도 1은 일반적인 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10∼19 : DC/DC 컨버터 20∼28 : 디바이스
29 : 씨피유 30 : 엠비디드 컨트롤러
40∼43 : LDO 레귤레이터
본 발명은, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 컴퓨터에서, 한정된 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하게 되는 경우, LDO(Low Drop Output) 레귤레이터를 이용하여, 다수의 디바이스(Device)들에 필요한 소정의 DC 전압을 보다 효율적으로 변환 및 공급할 수 있도록 하기 위한 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은, 일반적인 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 예를 들어 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터에는, 다수의 DC/DC 컨버터들(Converter)(10∼19)과, 다수의 디바이스들(Device)(20∼28), 그리고 씨피유(CPU)(29) 등이 포함 구성된다.
그리고, 상기 휴대용 컴퓨터에서는, AC 어댑터 전원 또는 배터리 전원을, 상기 다수의 DC/DC 컨버터들(10∼18)을 이용하여, 각 디바이스(20∼28) 및 씨피유(29)에서 필요한 소정의 DC 전압, 예를 들어, 3.3V, 5V, 2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.35V, 1.25V, 1.2V, 1.05V, 그리고 0.4∼1.2V의 DC 전압으로 변환한 후, 그 DC 전압을 각 디바이스의 공급 전원으로 인가하게 된다.
그러나, 일반적인 DC/DC 컨버터의 경우, 저부하 상태에서의 변환 효율이, 고부하 상태에서의 변환 효율에 비해, 약 50% 수준으로 저하되는 특성을 가지고 있으 며, 또한 낮은 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터의 경우, 전력 손실이 비효율적으로 크게 발생하게 된다.
예를 들어, 1.5V, 1.35V, 1.25V, 1.2V, 그리고 1.05V의 낮은 전력으로 변환하는 제5 내지 제9 DC/DC 컨버터(24∼28)의 경우, 전력 손실이 크게 발생하게 되므로, 한정된 용량의 배터리 전원을 비효율적으로 낭비하게 되어, 배터리 사용시간을 단축시키게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 컴퓨터에서, 한정된 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하게 되는 경우, LDO 레귤레이터를 이용하여, 다수의 디바이스들에 필요한 소정의 DC 전압을 보다 효율적으로 변환 및 공급할 수 있도록 함으로써, 배터리 사용시간을 보다 증가시킬 수 있도록 하기 위한 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치는, AC 어댑터 전원 또는 배터리 전원을, 각각 서로 다른 소정의 DC 전압으로 변환하기 위한 다수의 DC/DC 컨버터; 상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중, 일부 DC/DC 컨버터 후단에 설치되어, 낮은 DC 전압으로 변환하기 위한 다수의 LDO 레귤 레이터; 및 상기 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하는 경우, 상기 다수의 DC/DC 컨버터와 LDO 레귤레이터를 선택적으로 인에이블 또는 디스에이블시키기 위한 컨트롤러가 포함 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법은, 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하는 지를 판별하는 1단계; 상기 배터리 전원 사용시, 다수의 DC/DC 컨버터들 중 일부 DC/DC 컨버터들만을 디스에이블시키고, 나머지 DC/DC 컨버터들을 인에이블시키는 2단계; 및 상기 인에이블된 DC/DC 컨버터의 후단에 설치된 다수의 LDO 레귤레이터들을 인에이블시키는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는, 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 예를 들어 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터에는, 다수의 DC/DC 컨버터들(Converter)(10∼19)과, 다수의 디바이스들(Device)(20∼28), 그리고 씨피유(CPU)(29) 등이 포함 구성됨과 아울러, 상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중 일부 DC/DC 컨버터(13,15)의 후단에 설치되는 다수의 LDO 레귤레이터들(40∼43)이 추가로 포함 구성된다.
한편, 상기 휴대용 컴퓨터에 포함 구성되는 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, AC 어댑터의 결착 여부에 따라 검출되는 신호(Adaptor_In)를 지속적으로 체크하게 되는 데, 예를 들어 상기 검출 신호가 하이(High)가 되는 경우, 상기 엠비디드 컨트롤러에서는, AC 어댑터가 결착되었다고 판별하여, 시스템 전원 모드를 AC 어댑터 전원 모드로 설정하게 되고, 반면, 상기 검출 신호가 로우(Low)가 되는 경우에는, AC 어댑터가 분리되었다고 판별하여, 시스템 전원 모드를 배터리 전원 모드로 설정하게 된다.
또한, 상기 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, 상기와 같이 AC 어댑터 전원 모드를 설정하게 되면, 상기 LDO 레귤레이터들을 디스에이블(Disable)시킴과 아울러, 상기 DC/DC 컨버터들을 모두 인에이블(Enable)시켜, 통상적인 DC/DC 컨버터에 의한 전원 공급이 이루어지게 되지만, 상기와 같이 배터리 전원 모드를 설정하게 되는 경우, 상기 LDO 레귤레이터들을 모두 인에이블시킴과 아울러, 상기 DC/DC 컨버터들 중 낮은 전력을 변환하는 일부 DC/DC 컨버터들(14,16,17,18)을 디스에이블시키게 된다.
예를 들어, 상기 배터리 전원 모드가 설정되는 경우, 1.5V DC/DC 컨버터(14)를 디스에이블시키는 대신, 1.8V DC/DC 컨버터(13) 후단에 설치된 1.5V LDO 레귤레이터(40)를 인에이블시켜, 제5 디바이스(24)에 필요한 1.5V DC 전압이, 상기 1.5V LDO 레귤레이터(40)에 의해 보다 효율적으로 변환 및 공급되도록 하는 데, LDO 레귤레이터의 변환 효율은, 출력 전압/입력 전압(1.5V/1.8V) 값이 되므로, 약 83%의 높은 변환 효율을 갖게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1.35V DC/DC 컨버터(15)에, 1.25V, 1.2V, 1.05V LDO 레귤레이터들(41,42,43)을 병렬로 설치함으로 써, 1.35V DC/DC 컨버터(15)가 고부하 상태가 되도록 하여, 저부하 상태에서 변환 효율이 저하되는 것을 미연에 방지시키고, 또한 1.25V, 1.2V, 1.05V DC/DC 컨버터들(16,17,18)을 디스에이블시켜, 배터리 전원 모드에서 사용되는 DC/DC 컨버터들의 개수를 최소화시킴으로써, 배터리 사용시간을 보다 효율적으로 증가시키게 되는 데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은, 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 도 2를 참조로 전술한 바와 같이, 다수의 LDO 레귤레이터들(40∼43)이 포함 구성되는 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터에 시스템 전원이 온되는 경우(S10), 상기 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, AC 어댑터의 결착 여부에 따라 검출되는 신호(Adaptor_In)를 체크 및 감시하게 된다(S11).
한편, 상기 검출 신호가 하이(High)가 되는 경우(S12), 상기 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, 시스템 전원 모드를 AC 어댑터 전원 모드로 판별 및 설정하게 되고(S13), 상기 DC/DC 컨버터들을 인에이블시킴과 동시에, 상기 LDO 레귤레이터들을 디스에이블시키게 된다(S14).
반면, 상기 검출 신호가 로우(Low)가 되는 경우, 상기 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, 시스템 전원 모드를 배터리 전원 모드로 판별 및 설정하게 되고(S15), 상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중 높은 전압을 변환하는 DC/DC 컨버터들, 예를 들어 1.5V 전압을 초과하는 DC/DC 컨버터들(10,11,12,13)들과, 1.35V DC/DC 컨버터(15)만을 인에이블시키게 된다.
그리고, 나머지 DC/DC 컨버터들, 예를 들어, 1.5V DC/DC 컨버터(14)와, 1.25V, 1.2V, 1.05V DC/DC 컨버터들(16,17,18)을 디스에이블시키는 동시에, 1.5V LDO 레귤레이터(40)와, 1.25V, 1.2V, 1.05V LDO 레귤레이터들(41,42,43)을 인에이블시키게 된다(S16).
이에 따라, 상기 디스에이블된 1.5V DC/DC 컨버터(14) 대신에 인에이블된 1.5V LDO 레귤레이터(40)로부터 변환 출력되는 1.5V 전압이 제5 디바이스(24)로 정상 공급되며, 또한 상기 디스에이블된 1.25V, 1.2V, 1.05V DC/DC 컨버터들(16,17,18) 대신에 인에이블된 1.25V, 1.2V, 1.05V LDO 레귤레이터들(41,42,43)로부터 각각 변환 출력되는 1.2V, 1.2V, 1.05V 전압들이 제7 내지 제9 디바이스들(26,27,28)로 정상 공급된다.
그리고, 상기 엠비디드 컨트롤러(30)에서는, 시스템이 오프가 될 때까지(S17), 상기와 같은 일련의 전원 공급 동작을 제어하게 되므로, 배터리 전원 모드에서 사용되는 DC/DC 컨버터의 개수를 최소화시킬 수 있게 되며, 또한 1.35V DC/DC 컨버터가 고부하 상태가 되도록 하여, 변환 효율을 저부하 상태에 비해 상대적으로 증가시킬 수 있게 되며, 더욱이 (출력전압 / 입력전압) 값을 기준으로 변환 효율이 결정되는 LDO 레귤레이터들을 이용할 수 있게 되어, 배터리 전원이 전력 변환 과정에 의해 불필요하게 손실되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치 및 방법은, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 컴퓨터에서, 한정된 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하게 되는 경우, LDO 레귤레이터를 이용하여, 다수의 디바이스들에 필요한 소정의 DC 전압을 보다 효율적으로 변환 및 공급할 수 있도록 함으로써, 배터리 전원 모드에서 사용되는 DC/DC 컨버터의 개수를 최소화시킬 수 있게 되며, DC/DC 컨버터가 고부하 상태가 되도록 하여, 변환 효율을 저부하 상태에 비해 상대적으로 증가시킬 수 있게 되며, 더욱이 (출력전압 / 입력전압) 값을 기준으로 변환 효율이 결정되는 LDO 레귤레이터들을 이용하여 배터리 전원이 전압 변환 과정에 의해 불필요하게 손실되는 것을 방지할 수 있게 되어, 배터리 사용시간을 보다 증가시킬 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. AC 어댑터 전원 또는 배터리 전원을, 각각 서로 다른 소정의 DC 전압으로 변환하기 위한 다수의 DC/DC 컨버터;
    상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중, 일부 DC/DC 컨버터 후단에 설치되어, 낮은 DC 전압으로 변환하기 위한 다수의 LDO 레귤레이터; 및
    상기 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하는 경우, 상기 다수의 DC/DC 컨버터와 LDO 레귤레이터를 선택적으로 인에이블 또는 디스에이블시키기 위한 컨트롤러를 포함하여 구성되되,
    상기 컨트롤러는, AC 어댑터 결착 여부에 따라 검출되는 신호(Adaptor_In)에 의해, 상기 다수의 DC/DC 컨버터와 LDO 레귤레이터들을 선택적으로 인에이블 또는 디스에이블시키는 엠비디드 컨트롤러인 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하는 경우, 상기 다수의 DC/DC 컨버터 중, 1.5V DC/DC 컨버터와 1.25V 이하의 DC/DC 컨버터들은, 디스에이블시키는 대신, 상기 다수의 LDO 레귤레이터를 인에이블시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중, 1.8V DC/DC 컨버터의 후단에는, 1.5V LDO 레귤레이터가 설치되고, 1.35V DC/DC 컨버터의 후단에는, 1.25V, 1.2V, 1.05V LDO 레귤레이터들이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급장치.
  5. 배터리 전원을 시스템 전원으로 사용하는 지를 판별하는 1단계;
    상기 배터리 전원 사용시, 다수의 DC/DC 컨버터들 중 일부 DC/DC 컨버터들만을 디스에이블시키고, 나머지 DC/DC 컨버터들을 인에이블시키는 2단계; 및
    상기 인에이블된 DC/DC 컨버터의 후단에 설치된 다수의 LDO 레귤레이터들을 인에이블시키는 3단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 1단계는, AC 어댑터 결착 여부에 따라 검출되는 신호(Adaptor_In)에 의해, 배터리 전원 사용 모드인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 2단계는, 상기 배터리 전원 사용시, 1.5V DC/DC 컨버터와, 1.25V 이하의 DC/DC 컨버터들을 디스에이블시키고, 나머지 DC/DC 컨버터들을 인에이블시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 다수의 DC/DC 컨버터들 중, 1.8V 컨버터의 후단에 설치된 1.5V LDO 레귤레이터와, 1.35V 컨버터의 후단에 설치된 1.25V, 1.2V, 1.05V LDO 레귤레이터들을 각각 인에이블시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 컴퓨터에서의 전원 공급방법.
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