KR101173273B1

KR101173273B1 - 쿨링 장치 제어기 및 쿨링 시스템

Info

Publication number: KR101173273B1
Application number: KR1020050065934A
Authority: KR
Inventors: 박영배; 조현민
Original assignee: 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2012-08-10
Also published as: KR20070010932A; US20070017668A1; US8042350B2

Abstract

쿨링 장치 제어기는 제1 위치의 온도에 따라 변화하는 전압 및 기준 시스템 전압과 제2 위치의 온도에 따라 듀티율이 변하는 펄스 폭 변조 신호의 듀티율을 바탕으로 지령 전압을 생성하고, 쿨링 시스템은 이 지령 전압에 따라 쿨링 장치의 구동 정도를 달리한다.

이로써 펄스 폭 변조 디코더 및 쿨링 장치 제어기는 쿨링 장치가 과도하게 동작하는 것을 막아 소음 및 전력 소모를 줄이는 효과가 있으며 구현이 쉽고 단일 IC로 제작될 수 있다.

PWM, 쿨링, 모터, 서미스터

Description

쿨링 장치 제어기 및 쿨링 시스템{APPARATUS FOR CONTROLLING COOLING DEVICE AND COOLING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서미스터 회로부 및 버퍼부의 구현예를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동용 PWM 신호 생성부의 구현예이다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기의 제1 회로도이다.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기의 제2 회로도이다.

도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기의 제3 회로도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기의 각 부분의 신호의 파형을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기를 도시한 도면이다.

도 7은 본 본 발명의 제1 실시예에 따른 각 부분의 신호의 파형을 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기를 도시한 도면이 다.

도 9는 본 본 발명의 제2 실시예에 따른 각 부분의 신호의 파형을 도시한 도면이다.

본 발명은 펄스 폭 변조 디코더 및 쿨링 장치 제어기에 관한 것이다.

더욱 상세하게 본 발명은 시스템의 온도에 적합한 정도로 쿨링 장치를 제어하는 회로에 관한 것이다.

퍼스널 컴퓨터 등의 시스템이 고속화됨에 따라 그에 제공되는 클럭 주파수도 높아져 시스템의 발열이 중요한 이슈로 부각되었다. 클럭 주파수가 높아질수록 CPU, 메모리 등의 IC는 많은 열을 발생하는데, 적절한 쿨링이 제공되지 않으면 IC가 비정상 동작을 하거나 타버리기 때문이다.

많은 시스템에서 쿨링을 위해 쿨링팬을 사용한다. 쿨링팬으로 공기를 순환시켜 시스템의 열을 본체 외부로 보내고 찬 공기를 본체 내부로 공급하여 시스템의 쿨링을 실현한다.

그러나 쿨링팬은 공기의 흐름에 따른 마찰 및 베어링 마찰에 의해 소음을 발생시키는 문제가 있다. 정속도로 쿨링팬을 동작시키는 시스템에서는 필요 이상으로 쿨링을 제공하여 많은 소음을 발생시킨다. 이에 많은 시스템에서 온도에 따라 쿨링팬의 동작 속도를 조절하는데, 저가 구현을 위해서 서미스터(thermistor)를 사용한 다.

서미스터는 온도에 따라 전기저항이 변하는 소자이며, 온도 상승에 따라 전기 저항이 감소하는 NTC 서미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)와온도 상승에 따라 전기 저항이 증가하는 PTC 서미스터(Positive Temperature Coefficient Thermistor)가 있다.

서미스터를 이용하여 온도를 감지하여 쿨링팬의 속도를 조절하더라도 서미스터의 온도에 따른 저항 변화의 비선형성 및 서미스터 주변 회로에 따른 온도 감지의 비선형성 때문에 쿨링팬의 속도를 온도에 따라 적절하게 제어하기는 쉽지 않다. 대다수의 시스템은 시스템의 안정성을 위해 쿨링팬의 속도를 필요 이상으로 설정하여 많은 전력을 소모하고 많은 소음을 발생시키는 문제를 가진다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시스템의 온도에 적합한 쿨링을 위한 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 쿨링 장치 제어기는, 시스템의 온도를 낮추는 쿨링 장치를 제어하는 쿨링 장치에 있어서, 출력 전압을 제1 단자를 통해 공급하는 커패시터, 소정의 기준 전압이 공급되는 제1 입력과 상기 커패시터의 제1 단자 사이를 스위칭하는 제1 스위치, 서미스터 회로부의 온도에 따라 전압이 변동하는 제2 입력과 상기 커패시터의 제1 단자 사이를 스위칭하는 제2 스위치, 마이크로프로세서의 온도에 따라 듀티율이 변하는 제1 전압 파형을 입력받아 상기 듀티율에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온오프 여부를 제어하는 스위치 제어부를 포함한다.

이때, 상기 제1 전압 파형은 전압 레벨이 서로 다른 제1 전압 및 제2 전압을 포함하고, 상기 스위치 제어부는 상기 제1 전압 파형이 상기 제1 전압일 때 상기 제1 스위치를 턴온시키고 상기 제1 전압 파형이 상기 제2 전압일 때 상기 제2 스위치를 턴온시킬 수 있다.

본 발명에 따른 쿨링 시스템은, 시스템의 온도를 낮추는 쿨링 장치, 서미스의 온도에 따라 변동하는 전압을 가지는 제1 신호를 생성하는 제1 온도 측정부, 상기 마이크로프로세서의 온도에 따라 변동하는 듀티율을 가지는 제2 신호를 생성하는 제2 온도 측정부, 기준 전압을 제공하는 제1 전원부, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 기준 전압을 입력 받아 상기 쿨링 장치를 제어하는 쿨링 장치 제어기를 포함한다.

이때, 상기 쿨링 장치 제어기는, 상기 제2 신호의 듀티율에 따라 상기 제1 신호 및 상기 기준 전압을 평균화한 제3 신호를 생성하는 펄스 폭 변조 복호기, 상기 제3 신호를 기준으로 상기 쿨링 장치를 제어하기 위한 전력을 생성하는 쿨링 장치 구동부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 펄스 폭 변조 복호기는, 상기 제3 신호를 제1 단자를 통해 출력하는 커패시터부, 상기 커패시터부의 제1 단자와 상기 제1 신호 사이를 스위칭 하는 제1 스위치부, 상기 커패시터부의 제1 단자와 상기 제1 전원부 사이를 스위칭 하는 제2 스위치부, 상기 제2 신호의 듀티율에 따라 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

먼저 도 1 내지 도 3를 참고로 하여 온도에 따라 모터의 속도를 제어하는 시스템을 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서미스터 회로부 및 버퍼부의 구현예를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템은 마이크로프로세서(100), 서미스터 회로부(200), 버퍼부(300), 펄스 폭 변조 복호기(400), 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500), 모터 구동부(600), 쿨링팬(700)을 포함한다.

마이크로프로세서(100)는 듀티율(Duty Rate)에 따라 마이크로프로세서(100)의 온도 정보를 포함하는 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 생성한다. 본 발명의 실시에 있어서 마이크로프로세서(100)는 반드시 CPU 등으로 한정지을 필요는 없으며 온도에 따라 듀티율을 달리하는 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 생성하는 IC 또는 회로일 수 있다. 온도 정보를 포함하는 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)는 온도 상승에 따라 듀티율이 증가하는 신호일 수도 있고, 온도 상승에 따라 듀티율이 감소하는 신호일 수도 있다.

서미스터 회로부(200)는 온도 변화에 따라 다른 전압값을 가지는 신호(Vth) 를 생성한다. 서미스터 회로부(200)는 반드시 서미스터를 포함할 필요는 없으며 온도 변화에 따라 다른 전압값을 가지는 신호(Vth)를 생성하는 회로일 수 있다. 온도 변화에 따라 다른 전압값을 가지는 신호(Vth)는 온도 상승에 따라 낮은 전압값을 가질 수도 있고, 온도 상승에 따라 높은 전압값을 가질 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 서미스터 회로부(200)의 일례에 의하면 서미스터 회로부(200)는소정의 전압(Vreg)에 한 단자가 연결된 저항(R)과 그라운드에 한 단자가 연결된 서미스터(Rth)가 직렬로연결되어 있다. 이때 전압(Vth)은 수학식 1에 따라 결정된다.

NTC 서미스터를 사용할 경우 온도 상승에 따라 Rth는 감소하므로, Vth는 감소하게 된다. 온도 상승에 따른 서미스터 저항값(Rth)의 감소 특성은 일반적으로 비선형성이고, 수학식 1에서와 같이 Rth가 분자 뿐만 아니라 분모에도 존재하므로 회로도 자체에서도 온도 특성에 따른 Vth의 변화는 비선형의 특징을 가지게 된다. 따라서 서미스터만을 사용하여 온도를 감지하여 쿨링팬(700)을 제어하는 시스템은 이러한 비선형적 특성 때문에 시스템을 안정화하기 위하여 필요한 쿨링 정도보다 과도한 속도로 쿨링팬(700)을 동작시키게 된다. 이는 전력 낭비 및 소음의 증대를 불러오므로 본 발명에서는 온도 변화에 따라 다른 전압값을 가지는 신호(Vth) 및 아울러 앞서 설명한 온도에 따라 듀티율을 달리하는 신호(Vpwm)를 바탕으로 쿨링팬 (700)을 제어하게 된다.

버퍼부(300)는 서미스터 회로부(200)에서 생성된 전압(Vth)을 서미스터 회로부(200) 후단의 임피던스에 무관하게 같은 값으로 유지한 전압(Vth2)을 생성한다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 비교기(Comparator)를 이용하여 구현하였으며, 달리 구현할 수도 있다. 또한 버퍼부(300)는 본 발명의 또 다른 실시예에서는 포함되지 않을 수도 있다.

펄스 폭 변조 복호기(400)는 온도 변화에 따라 다른 전압값을 가지는 신호(Vth) 및 기준 전압(Vreg)을 온도에 따라 듀티율이 바뀌는 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)의 듀티율에 따라 출력 전압(Vo)을 생성한다. 펄스 폭 변조 복호기(400)의출력 전압(Vo)은 본 발명의 다양한 실시예에서 높은 전압값이 쿨링팬(700)의 높은 속도를 지시하는 전압일 수도 있고, 높은 전압값이 쿨링팬(700)의 낮은 속도를 지시하는 전압일 수도 있다. 한편 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 쿨링의 필요량을 나타내고 있기 때문에, 펄스 폭 변조 복호기(400)는 쿨링팬(700)이 아닌 다른 쿨링 장치에도 사용될 수 있다. 쿨링 장치는 시스템의 열을 외부로 빼내어 시스템의 온도를 낮춤으로써 시스템을 안정화 하기 위한 장치이다. 쿨링 장치의 예로는 앞서 설명한 바와 같이 공기를 이용한 쿨링팬 뿐아니라 액체의 순환으로 쿨링을 수행하는 수냉 장치 등이 있다.

모터 구동용PWM(Pulse Width Modulation) 신호 생성부(500)는 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)을 입력 받아 쿨링팬(700)을 구동하기 위한 적어도 하나의 PWM 신호(Vd)를 생성한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500)의구현예이다.

도 3에 제시된 실시예에서 펄스 폭 변조 복호기(400)의출력 전압(Vo)은 높은 전압값이 쿨링팬(700)의 느린 속도를 지시하는 전압이며, 모터 구동용 PWM 신호(Vd)는 높은 듀티율이 빠른 속도를 지시하는 신호이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500)는 PWM 신호를 생성하기 위한 비교기(510)를 포함한다. 비교기(510)는 비반전 입력 단자(noninverting input terminal)에 모터 구동용 PWM 신호 생성용 펄스 신호(Vct)가 입력되고, 반전 입력 단자(inverting input terminal)에 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)이 입력된다. 따라서 모터 구동용 PWM 신호(Vd)는 도 3의 그래프와 같은 형태의 듀티율을 가진 PWM 신호가 된다.

이때, 마이크로프로세서(100)는 기준 온도보다 온도가 상승하면 전압(Vpwm)의 듀티율을 변화시키고, 펄스 폭 변조 복호기(400)는 이 듀티율이 변화된 전압(Vpwm)을 바탕으로 이전보다 낮은 전압값을 가지는 출력 전압(Vo

)을 생성한다. 비교기(510)는 출력 전압(Vo

)이 입력되어 이전보다 듀티율이 높은 모터 구동용 PWM 신호(Vd

)를 생성하여 쿨링팬(700)은 이전보다 더 빠른 속도로 회전한다.

모터 구동부(600)는 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500)에서 생성된 모터 구동용 PWM 신호(Vd)를 바탕으로 쿨링팬(700)을 동작시키기 위한 대전력 신호를 생성하여 쿨링팬(700)을 구동시킨다.

쿨링팬(700)은 모터 구동부(600)에서 생성된 대전력 신호에 의해 동작되어 시스템의 쿨링을 담당한다. 다만 본 발명의 실시에 있어서 시스템의 쿨링을 위한 장치는 쿨링팬(700)에 한정되지 않고, 펄스폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)을 이용할 수 있는 쿨링 장치이면 본 발명의 실시에 이용될 수 있다. 쿨링팬(700)이 아닌 다른 쿨링 장치가 사용될 때 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500) 및 모터 구동부(600)는 다른 구성으로 대체될 수 있다. 즉, 모터 구동용 PWM 신호 생성부(500) 및 모터 구동부(600)는 본 발명에 있어서 쿨링 장치 구동부로 동작한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)를 도 4a 내지 도 4c 및 도 5를 참고하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)는 제1 전압(V1)에 한 단자가 연결된 제1 저항(R1), 제2 전압(V2)에 한 단자가 연결된 제2 저항(R2), 제1 저항(R1)에 연결된 제1 스위치(S1), 제2 저항(R2)에 연결된 제2 스위치(S2), 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 제어하는 스위치 제어부(410), 제1 스위치 및 제2 스위치의 출력 단에 연결된 커패시터(C1)를 포함한다.

스위치 제어부(410)는 온도에 따라 듀티율을 달리하는 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 입력 받아 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 온/오프를 제어한다.

커패시터(C1)는 제1 스위치(S1)가 온 될 때는 제1 전압(V1)으로부터 전하를 축적 또는 방전 하고, 제2 스위치(S2)가 온 될 때는 제2 전압(V2)으로부터 전하를 축적 또는 방전한다. 이때 제1 저항(R1)의 저항값, 제2 저항(R2)의 저항값, 커패시터(C1)의 용량은 전하 축적 또는 방전 속도를 결정한다. 따라서 제1 저항(R1)의 저 항값, 제2 저항(R2)의 저항값, 커패시터(C1)의 용량을 적절히 조절하여 커패시터(C1)의 전하 축적 또는 방전 속도를 늦추면 출력 전압(Vo)의 고주파 성분은 제거되고 출력 전압(Vo)의 전압값은 제1 스위치(S1)가 온 되는 시간 및 제2 스위치(S2)가 온 되는 시간의 비율에 따라 결정된다. 즉 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 커패시터(C1)는 출력 전압(Vo)의 평활 회로로 동작한다.

펄스 폭 변조 복호기(400)의 평활 회로의 또 다른 구현예를 도 4b 및 도 4c를 참고하여 설명한다.

도 4b에 도시된 펄스 폭 변조 복호기(400)의 평활 회로는 도 4a의 회로도에서 직렬도 배치된 스위치 및 저항의 위치만 바뀌었다.

도 4c에 도시된 펄스 폭 변조 복호기(400)는 도 4a의 회로도에서 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)이 제거되고 출력단에 1개의 저항 및 1개의 커패시터로 구성된 저역 필터를 포함하고 있다. 이 저역 필터가 펄스 폭 변조 복호기(400)의출력 전압(Vo)에 대한 평활 작용을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)에는 도 4c에 도시된 바와 같은 하나의 저항 및 하나의 커패시터로 구성된 저역 필터 이외에도 여러 저역 필터가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)에 대해서 도 5를 참고하여 설명한다.

펄스 폭 변조 신호(Vpwm)가 Low일 때 제1 스위치(S1)가 온 되고, High일 때 제2 스위치(S2)가 온이 되도록 스위치 제어부(410)를구현하면 도 5에 도시된 바와 같이 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)에 따라 각 스위치를 작동시키기 위한 신호(Vs1, Vs2)가 생성된다.

제1 전압(V1)이 제2 전압(V2)보다 크다고 가정하면, 커패시터(C1)가 없는 경우 출력 전압(Vo)은 파형(A)과 같이 출력되지만, 커패시터(C1)가 포함되면 출력 전압(Vo)은 파형(A)이 평활되어 파형(B)와 같이 출력된다. 이때 출력 전압(Vo)의 전압값은 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)의 듀티율이 D라고 하면 수학식2와 같다.

한편, 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)의 듀티율이 D라고 할 때, 앞서 설명한 바와 같이 제1 스위치 및 제2 스위치가 온 되는 비율을 각각 (1-D) 및 D로 반드시 두지 않고 약간의 변경이 가능하다.

즉, 제1 스위치 및 제2 스위치가 동시에 온 되는 것을 막기 위하여 각 스위치가 온 되는 비율을 (1-D) 및 D보다 a만큼 작은 D1(=1-D-a), D2(=D-a)로 둘 수도 있다. 이때 D1+D2는 1보다 작게 된다.

또한, 제1 스위치 및 제2 스위치가 동시에 오프되는 것을 막기 위하여 각 스위치가 오프되는 비율을 (1-D) 및 D보다 a만큼 큰 D1(=1-D+a), D2(=D+a)로 둘 수도 있다. 이때 D1+D2는 1보다 크게 된다.

위와 같이 제1 스위치 및 제2 스위치가 온 되는 비율을 각각 D1, D2로 두었을 때 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 수학식 3과 같다.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예를 도 6 내지 도 9를 참고하여 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 스위치 제어부(410), 커패시터(C1)를 포함한다.

스위치 제어부(410)는 NOT 게이트를 1개 포함하여, 펄스 폭 변조 입력 신호(Vpwm)의 반전 신호를 제1 스위치(S1)에 제공하고, 펄스 폭 변조 입력 신호(Vpwm)를 그대로 제2 스위치(S2)에 제공한다.

펄스 폭 변조 입력 신호(Vpwm)는 마이크로프로세서(100)가 감지한 온도가 기준 온도보다 높을 경우 듀티율(D)이 증가하고 반대인 경우 듀티율(D)가 감소하는 신호로 정의한다.

입력 전압(Vreg)은 온도 등 환경에 무관한 일정한 전압값을 갖으며, 제1 저항(R1)의 한 단자에 연결된다. 예를 들어 입력 전압(Vreg)은 레귤레이터(Regulator)로부터의 전원이다.

입력 전압(Vth)은 도 2에 도시된 서미스터 회로부(200)에서 생성된 전압(Vth) 또는 버퍼부(300)에서 출력임피던스에 무관하게 유지되는 전압(Vth2)이며, 제2 저항(R2)의 한 단자에 연결된다. 서미스터 회로부(200)의 서미스터(Rth)는 시스템 내부의 온도를 측정하기 위한 위치에 둔다. 서미스터 회로부(200)의 서미스터(Rth)는 저항(R)을 통해 전압(Vreg)에 전기적으로 연결되기 때문에 입력 전압(Vth)은 전압(Vreg)보다 작은 값을 가지게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 수학식 4와 같다.

이상과 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)의 동작을도 7을 참고하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이 펄스 폭 변조 복호기(400)의 입력 전압(Vth)은 시스템의 온도가 상승하면 전압값이 낮아지고, 시스템의 온도가 하강하면 전압값은 높아진다.

펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 듀티율에 따라 입력 전압(Vreg) 및 입력 전압(Vth) 사이에 존재한다.

모터 구동용 PWM 신호 생성부(500)는 출력 전압(Vo)과 모터 구동용 PWM 신호 생성용 펄스 신호(Vct)를 비교하여 모터 구동용 PWM 신호(Vd)를 생성하게 되므로 출력 전압(Vo)은 낮을수록 쿨링팬(700)의 속도는 높아진다.

즉, 마이크로프로세서(100)의 온도가반영이 되지 않는다고 하면(즉 D=1), 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vth)과 같게 되므로 쿨링팬(700)의 속도는 입력 전압(Vth)이 지시하는 시스템의 온도에 따라 결정된다.

이 경우 앞서 살펴본 바와 같이 서미스터(Rth)에 의한 온도 측정 결과(즉 Vth)는 비선형성을 갖기 때문에, 시스템의 안정을 위해서 입력 전압(Vth)이 지시하는 시스템의 온도에 따른 쿨링팬(700)의 속도는 시스템의 안정을 위한 속도보다 더 초과하도록 설계된다. 그리고 그 속도의 초과분(M)은 마이크로프로세서(100)로부터의 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)의 듀티율(D)에 의해 제거된다.

즉 시스템의 안정에 있어서 중요한 부분인 마이크로프로세서(100)의 온도를 측정한 결과 그 온도가 마이크로프로세서(100)의 안정을 위한 적정 온도보다 낮은 경우, 마이크로프로세서(100)는 쿨링팬(700)의 속도를 낮추기 위해서 듀티율(D)을 이전보다 낮게 설정한 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 생성하게 되고, 펄스 폭 변조 복호기(400)는 이펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 입력 받아 쿨링팬(700)의 동작 속도를 적절한 수준으로 낮출 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기를 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기 (400)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 스위치 제어부(410) 및 커패시터(C1)를 포함한다.

입력 전압(Vth)은 도 2에 도시된 서미스터 회로부(200)에서 생성된 전압(Vth) 또는 버퍼부(300)에서 출력임피던스에 무관하게 유지되는 전압(Vth2)이며, 제1 저항(R1)의 한 단자에 연결된다. 서미스터 회로부(200)의 서미스터(Rth)는 시스템 내부의 온도를 측정하기 위한 위치에 둔다. 서미스터 회로부(200)의 서미스터(Rth)는 저항(R)을 통해 전압(Vreg)에 전기적으로 연결되기 때문에 입력 전압(Vth)은 항상 전압(Vreg)보다 작은 값을 가지게 된다.

제2 저항(R2)의 한 단자는 도 6에 도시된 제1 실시예와는 달리 그라운드에 연결된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 수학식 5와 같다.

이상과 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스 폭 변조 복호기(400)의 동작을도 9를 참고하여 설명한다.

도 9에 도시된 바와 같이 펄스 폭 변조 복호기(400)의 입력 전압(Vth)는 시스템의 온도가 상승하면 전압값이 낮아지고, 시스템의 온도가 하강하면 전압값이 높아지지만, 전압값은 전압(Vreg)보다 작은 값이다.

펄스 폭 변조 복호기(400)의 출력 전압(Vo)은 듀티율(D)에 따라 입력 전압(Vth) 및 0 사이에 존재한다.

이 경우 입력 전압(Vth)이 지시하는 시스템의 온도에 따른 쿨링팬(700)의 속도는 시스템의 안정을 위한 속도보다는 약간 낮게 설계된다. 그리고 그 속도의 부 족분(N)은 마이크로프로세서(100)로부터의 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)의 듀티율(D)에 의해 채워진다.

즉 마이크로프로세서(100)의 온도를측정한 결과 그 온도가 마이크로프로세서(100)의 안정을 위한 적정 온도보다 높은 경우, 마이크로프로세서(100)는 쿨링팬(700)의 속도를 높이기 위해서 듀티율(D)을 이전보다 높게 설정한 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 생성한다. 펄스 폭 변조 신호기(400)는 이 펄스 폭 변조 신호(Vpwm)를 입력 받아 이전보다 낮은 값의 출력 전압(Vo)를 생성하여 쿨링팬(700)의 동작 속도를 적절한 수준으로 높인다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 의한 펄스 폭 변조 디코더 및 쿨링 장치 제어기는 서미스터에 의한 비선형적인 온도 감지 정보에 추가적인 온도 감지 정보를 더하여 쿨링 장치를 제어함으로써 쿨링 장치가 과도하게 동작하는 것을 막는 효과가 있다. 쿨링 장치가 과도하게 동작하지 않으므로 소음 및 전력 소모가 줄어드는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 펄스 폭 변조 디코더 및 쿨링 장치 제어기는 간단한 구성을 포함하고 있어 구현이 쉽고 단일 IC로 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims

시스템의 온도를 낮추는 쿨링 장치를 제어하는 쿨링 장치 제어기에 있어서,

출력 전압을 제1 단자를 통해 공급하는 커패시터;

소정의 기준 전압이 공급되는 제1 입력과 상기 커패시터의 제1 단자 사이를 스위칭하는 제1 스위치;

서미스터 회로부의 온도에 따라 전압이 변동하는 제2 입력과 상기 커패시터의 제1 단자 사이를 스위칭하는 제2 스위치;

마이크로프로세서의 온도에 따라 듀티율이 변하는 제1 전압 파형을 입력받아 상기 듀티율에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온오프 여부를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 쿨링 장치 제어기.
제1 항에 있어서,

상기 제1 전압 파형은,

전압 레벨이 서로 다른 제1 전압 및 제2 전압을 포함하며,

상기 스위치 제어부는,

상기 제1 전압 파형이 상기 제1 전압일 때 상기 제1 스위치를 턴온시키고, 상기 제1 전압 파형이 상기 제2 전압일 때 상기 제2 스위치를 턴온시키는 쿨링 장치 제어기.
제2 항에 있어서,

상기 제1 전압 파형은,

상기 마이크로프로세서의 온도가 상기 시스템이 안정할 수 있는 기준 온도보다 높을 경우 듀티율이 증가하는 쿨링 장치 제어기.
제3 항에 있어서,

상기 제2 입력은,

온도가 증가할수록 전압 레벨이 낮아지고, 상기 제2 입력의 최대 전압 레벨은 상기 소정의 기준 전압보다 낮은 쿨링 장치 제어기.
제3 항에 있어서,

상기 제2 입력은,

온도가 증가할수록 전압 레벨이 낮아지고, 상기 제2 입력의 최소 전압 레벨은 상기 소정의 기준 전압보다 높은 쿨링 장치 제어기.
제5 항에 있어서,

상기 소정의 기준 전압은 그라운드에 해당하는 전압 레벨인 쿨링 장치 제어기.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 입력은 상기 서미스터 회로부로부터 공급되는 쿨링 장치 제어기.
제7 항에 있어서,

상기 제2 입력의 전압 레벨을 일정하게 유지하는 버퍼부를 더 포함하는 쿨링 장치 제어기.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 출력 전압은 상기 쿨링 장치의 쿨링팬 속도를 지시하는 쿨링 장치 제어기.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 입력 및 상기 커패시터의 제1 단자 사이에서 상기 제1 스위치와 직렬로 연결되는 제1 저항; 및

상기 제2 입력 및 상기 커패시터의 제1 단자 사이에서 상기 제2 스위치와 직렬로 연결되는 제2 저항 중 적어도 하나를 더 포함하는 쿨링 장치 제어기.
시스템의 온도를 낮추는 쿨링 장치;

서미스터의 온도에 따라 변동하는 전압을 가지는 제1 신호를 생성하는 제1 온도 측정부;

마이크로프로세서의 온도에 따라 변동하는 듀티율을 가지는 제2 신호를 생성하는 제2 온도 측정부;

기준 전압을 제공하는 제1 전원부; 및

상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 기준 전압을 입력 받아 상기 쿨링 장치를 제어하는 쿨링 장치 제어기를 포함하는 쿨링 시스템.
제11 항에 있어서,

상기 쿨링 장치 제어기는,

상기 제2 신호의 듀티율에 따라 상기 제1 신호 및 상기 기준 전압을 평균화한 제3 신호를 생성하는 펄스 폭 변조 복호기;

상기 제3 신호를 기준으로 상기 쿨링 장치를 제어하기 위한 전력을 생성하는 쿨링 장치 구동부를 포함하는 쿨링 시스템.
제12 항에 있어서,

상기 펄스 폭 변조 복호기는,

상기 제3 신호를 제1 단자를 통해 출력하는 커패시터부;

상기 커패시터부의 제1 단자와 상기 제1 신호 사이를 스위칭 하는 제1 스위치부;

상기 커패시터부의 제1 단자와 상기 제1 전원부 사이를 스위칭 하는 제2 스위치부;

상기 제2 신호의 듀티율에 따라 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 쿨링 시스템.
제13 항에 있어서,

상기 제2 신호는 서로 다른 전압 레벨을 가지는 제1 전압 및 제2 전압을 포함하고,

상기 스위치 제어부는,

상기 제2 신호가 상기 제1 전압일 때 제1 스위치부를 턴온 시키고, 상기 제2 신호가 상기 제2 전압일 때 제2 스위치부를 턴온 시키는 쿨링 시스템.
제14 항에 있어서,

상기 제2 신호는,

상기 마이크로프로세서의 온도가 상기 시스템이 안정할 수 있는 기준 온도보다 높을 경우 듀티율이 증가하는 쿨링 시스템.
제13 항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 펄스 폭 변조 복호기는,

상기 커패시터부의 제1 단자 및 제1 신호 사이에서 상기 제1 스위치부와 직렬로 연결되는 제1 저항부; 및

상기 커패시터부의 제1 단자 및 상기 제1 전원부 사이에서 상기 제2 스위치 부와 직렬로 연결되는 제2 저항부 중 적어도 하나를 더 포함하는 쿨링 시스템.
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제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 온도 측정부와 상기 쿨링 장치 제어기 사이에 상기 제1 신호의 전압을 일정하게 유지하기 위한 버퍼부를 더 포함하는 쿨링 시스템.