KR101397830B1

KR101397830B1 - 전원 제어 장치

Info

Publication number: KR101397830B1
Application number: KR1020070086656A
Authority: KR
Inventors: 박동익; 권순열
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2014-05-20
Also published as: US20090058664A1; KR20090021816A; US7982621B2

Abstract

본 발명은 전자 기기에서 터치 입력만으로도 전원을 제어할 수 있는 기능을 구현한다. 이를 위해 본 발명에 따른 전자 기기의 전원 제어 장치는 사용자의 손가락 등 사용자의 접촉을 인지할 수 있도록 하는 터치 센서와 그 접촉에 따른 온도를 감지하는 온도 센서를 포함하여 구성된다. 이러한 터치 센서와 온도 센서를 통해 신체의 온도와 접촉을 감지하여 전자 기기의 전원을 제어하게 된다. 이렇게 함으로써 전자 기기의 외부에 별도로 전원 버튼을 구비하지 않고도 전원을 제어할 수 있게 된다.

전원, 제어

Description

전원 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING POWER}

본 발명은 전원 제어 장치에 관한 것으로, 특히 전자 기기에서 전원을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 단말기 등의 전자 기기의 동작시키기 위해서는 그 전자 기기 외부에 장착된 물리적 스위치를 사용해야 한다. 이러한 물리적 스위치로는 돔(Dome) 또는 택트(Tact) 스위치 등이 있다. 기존의 방식으로는 이러한 돔 또는 택트 스위치를 통해 공급되는 전원과 트랜지스터 등의 소자를 이용하여 전원 IC로 전원을 전달하므로, 전자 기기를 동작시키기 위해서는 외형적으로 반드시 스위치가 1개 이상 존재하게 된다.

현재 전자 기기에서 전원을 켜거나 끌 때 사용자는 전원 스위치를 일정 시간 동안 눌러야 하는데, 일반적인 전자 기기에서 전원이 인가되는 과정에 대해서 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 전자 기기에서 전원부의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 전자 기기에 전원을 공급하기 위해서는 그 전자 기기에 구비된 전원 버튼(100)이 눌러져야 한다. 이에 따라 전원 버튼(100) 눌림에 따라 스위치(110)가 배터리 전원(120) 과 연결되어 전원이 도면부호 130에 지시되는 부분에 인가된다. 이와 같이 전원이 인가되면 하이(High) 신호가 출력되며, 전자 기기의 제어부(도시하지 않음)는 PMIC(Power Management Intergrated Circuit)를 동작시킴으로써 전자 기기를 초기화시키고 기본적인 동작을 수행하게 된다.

상기한 바와 같이 종래에는 전자 기기의 전원을 켜기 위해서는 PMIC로 전원을 전달해야 하기 때문에 반드시 전원을 인가하기 위한 물리적 스위치를 통한 키 눌림이 있어야 한다. 또한 점차 소형화되는 전자 기기에서는 키패드를 배치하는데 있어 그 크기가 한정되어 있어 전원 제어를 위한 전원 버튼의 배치도 고려되어야할 사항이다. 게다가 문자 입력용으로 키패드의 눌림 동작이 매우 빈번해짐에 따라 실제로 각 키를 구성하는 소자의 단락 또는 파손 등이 초래되듯이 전원 버튼의 눌림 동작이 빈번할 경우에는 그 전원 버튼의 동작 불량이 발생할 수 있다. 한편, 이동 통신 단말기에 있어서는 그 이동 통신 단말기의 디자인이 매우 중요한 이슈로 부각되고 있기 때문에 전원 버튼 등의 키패드 디자인도 이러한 추세에 대응하여 변화가 필요함은 물론이다.

따라서 본 발명은 전자 기기에서 키 배치 문제의 한계를 극복할 수 있도록 하는 전원 제어 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 전자 기기에서 사용자의 다양한 디자인 욕구를 충족시킬 수 있도록 하는 전원 제어 장치를 제공한다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 전자 기기에서 전원을 제어하기 위한 장치에 있어서, 사용자의 신체 접촉에 의한 온도를 감지하기 위한 제1입력 단자와, 상기 제1입력 단자와 일정 거리로 이격되어 장착되는 제2입력 단자를 가지며, 상기 제1입력 단자 및 제2입력 단자를 통해 입력되는 신호들에 대응하는 전압들을 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서로부터의 전압들이 각각 인가되며, 상기 인가되는 전압에 따라 하이 신호 및 로우 신호 중 어느 하나를 각각 출력하는 두 개의 비교기와, 상기 비교기들 중 어느 하나의 비교기로부터 하이 신호가 출력될 경우 논리 합 신호를 출력하는 전원판별부와, 상기 전원판별부로부터 출력되는 신호에 따라 스위칭되는 전원 스위칭부와, 상기 전원 스위칭부의 스위칭에 따라 전압이 인가되면 사용자의 터치 입력을 감지하고, 상기 감지된 터치 입력에 따른 전류 변화가 있을 경우 전원 제어를 위한 신호를 출력하는 터치 센서를 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 전자 기기에서 전원을 제어하기 위한 장치에 있어서, 사용자의 신체 접촉에 의한 온도를 감지하기 위한 제1입력 단자와, 상기 제1입력 단자와 일정 거리로 이격되어 장착되는 제2입력 단자를 가지며, 상기 제1입력 단자 및 상기 제2입력 단자에서의 온도 차이가 발생함에 따른 신호를 출력하는 온도 감지부와, 상기 온도 감지부로부터 출력되는 신호에 따라 스위칭되는 전원 스위칭부와, 상기 전원 스위칭부의 스위칭에 따라 전압이 인가되면 상기 사용자의 터치 입력을 감지하고, 상기 감지된 터치 입력에 따른 전류 변화가 있을 경우 전원 제어를 위한 신호를 출력하는 터치 센서를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전자 기기 외부에 물리적인 버튼을 구현하지 않고도 전원 버튼의 구현이 가능함으로써 키 배치 문제의 한계를 극복할 수 있을 뿐만 아니라 외형적으로 매끈하고 이음매가 없는(seamless) 디자인의 전자 기기를 구성할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기에서 전원 제어 장치의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 전원 제어 장치는 온도 센서(Thermo-Sensor)(200), 터치 센서(210), 2개의 비교기(comparator)(220, 230), 전원 판별부(240) 및 전원IC(250)를 포함하여 구성된다.

먼저, 온도 센서(200)는 2개의 입력단자를 가지는데, 그 입력단자들은 온도를 감지할 수 있는 단자이다. 그 중에서도 본 발명의 실시 예에 따라 제1입력단자는 손가락과 같은 신체 접촉을 통한 온도를 감지하기 위한 것이며, 제2입력단자는 제1입력단자와의 온도 차이를 감지하기 위해 사용된다. 이러한 제1입력단자는 사용자의 신체 접촉에 의한 눌림이 발생하는 부분에 장착되며, 제2입력단자는 제1입력단자와의 온도 차이를 감지할 수 있도록 제1입력단자와 미리 정해진 거리만큼 이격되어 장착된다. 예를 들어, 제1입력단자는 한 손가락끝이 닿는 크기의 가상의 전원 버튼이 표시되는 위치에 장착되며, 제2입력단자는 사용자가 전자기기를 쥐었을 때 사용자의 신체 접촉을 피한 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1입력단자 및 제2입력단자의 장착 위치를 다르게 하는 것은 정상적인 환경에서 사용자의 신체 접촉에 의한 온도만을 식별하기 위함이다.

그리고 온도 센서(200)는 2개의 + 출력단자, 2개의 -출력단자 등 모두 4개의 출력단자를 가지며, 각각의 +출력단자와 -출력단자는 2개씩 짝지어 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)로 연결된다. 이러한 온도 센서(200)는 무전원으로 동작하며, 제1입력단자 및 제2입력단자로부터 각각 제1온도 감지신호 및 제2온도 감지신호가 입력될 때 비로소 동작하게 된다.

한편, 온도 센서(200)의 제1입력단자 및 제2입력단자 간의 온도 차이가 발생하는 경우에 온도가 높은 입력단자로부터 하이(High) 신호가 온도 센서(200)로 입력되며, 상대적으로 온도가 낮은 입력단자로부터는 로우(Low) 신호가 온도 센서(200)로 입력되게 된다. 예를 들어, 제1입력단자가 장착된 위치에서만 신체 접촉에 의한 온도가 감지될 경우에는, 제1입력단자를 통해서 제1온도 감지 신호로써 하이 신호가 온도 센서(200)로 입력되며 제2입력단자를 통해서는 제2온도 감지 신호로써 로우 신호가 온도 센서(200)로 입력된다.

이와 같이 온도 차이가 있을 경우 온도 센서(200)에서는 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호에 따른 전압들을 발생하여 발생된 전압들을 각 비교기(220, 230)로 인가한다. 이때, 온도 센서(200)의 제1입력단자를 통한 온도가 제2입력단자에서의 온도보다 높을 경우와 낮을 경우를 모두 고려할 수 있도록 비교기를 2개로 구현한다.

한편, 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)는 전자 기기의 배터리 전원(Vdd)의 공급에 따라 동작하게 된다. 이러한 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)에 각각 해당 전압이 인가되면, 그 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)에서는 인가된 전압에 대응하여 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하게 된다. 특히 본 발명의 실시 예에 따라 온도 차이가 있을 경우에는 어느 하나의 비교기에서는 항상 하이 신호를 출력하며 나머지 비교기에서는 로우 신호를 출력하게 된다. 이러한 2개의 비교기(220, 230)를 이용한다면 사용자의 손가락 온도가 따뜻한 경우를 비롯하여 차가운 경우에도 온도 차이를 감지할 수 있게 된다. 이에 따라 사용자의 손가락 온도가 전자 기기의 온도보다 낮을 경우 및 그 반대의 경우 등 온도 차이가 있는 경우에는 항상 2개의 비교기(220, 230) 중 어느 하나의 비교기에서는 하이 신호가 출력되는 것이다.

전원 판별부(240)는 OR 게이트를 사용할 수 있으며, 각 비교기(220, 230)로부터의 출력 신호들을 논리 합하는 동작을 수행한다. 이러한 전원 판별부(240)의 논리합 결과는 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)로부터 출력되는 신호에 대응하는데, 제1비교기(220) 및 제2비교기(230) 중 어느 하나에서 하이 신호가 출력되는 경 우에 논리합 결과로써 하이 신호가 출력된다. 이 전원 판별부(240)의 출력신호는 전원IC(250)로 전달되어 그 전원 IC(250)를 턴 온 시킨다. 이 전원 IC(250)는 전원 판별부(240)의 출력신호에 따라 스위칭하며, 특히 전원 판별부(240)로부터 하이 신호 입력 시에 터치 센서(210)로 전원을 인가하도록 스위칭한다. 이때, 제1비교기(220) 및 제2비교기(230)에 공급되는 배터리 전원(Vdd)은 전원 판별부(240)를 거쳐 전원 IC(250)에도 공급될 수 있다.

한편, 실제 신체 접촉에 의한 온도 차이 이외에 주변 환경에 의해서도 온도 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1입력단자가 위치한 가상의 전원 버튼 부분만 햇볕을 받을 경우에도 온도 차이가 발생할 수 있다. 이러한 경우 주변 환경에 의한 오작동을 방지하기 위해 본 발명에서는 온도 센서를 이용한 온도 감지 이외에 터치 센서를 통해 사용자의 실제 접촉을 감지하는 방안을 제안한다. 이는 온도 차이가 발생한 경우 그 온도 차이가 실제 사용자의 신체 접촉에 따라 발생한 것인지를 판별하기 위함이다. 이에 따라 본 발명에서는 온도 차이 발생에 따라 전원 IC(250)가 턴 온되는 경우에만 터치 센서(210)에서 터치 입력을 감지할 수 있도록 전원 제어 장치의 회로를 구현한다.

터치 센서(210)는 터치 입력을 감지하는 센서로, 실제 사용자의 신체 접촉에 의한 터치 입력만을 감지할 수 있도록 정전용량(Capacitive) 방식의 센서임이 바람직하다. 정전용량 방식의 터치 센서(210)는 사용자의 손가락이 접촉될 경우에 발생하는 전류 변화에 따라 동작한다. 따라서, 터치 센서(210)는 사용자의 손가락 끝이 닿는 부분에 위치해야 하므로 온도 센서(200)의 제1입력단자와 동일한 위치에 장착 됨이 바람직하다. 이러한 터치 센서(210)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 전원 판별부(240)로부터의 논리합 결과에 따라 전원 IC(250)의 동작 여부가 결정되는데, 논리합 결과가 하이 신호일 경우에 전원 IC(250)가 턴 온되어 터치 센서(210)에 전압이 인가된다. 그리고나서 사용자의 신체 접촉에 의해 전류 변화가 생길 경우 터치 센서(210)에서는 하이 신호가 출력된다. 이러한 터치 센서(210)에서의 하이 신호가 PMIC(Power Management Intergrated Circuit)로 전달됨으로써, 전원 온되어 전자 기기가 초기화되면서 기본적인 동작을 수행하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 정전용량 방식의 터치 센서의 경우를 예로 들어 설명하지만, 저항성(resisitive) 터치 센서도 사용될 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 전원 제어 장치의 동작 시나리오별 논리표는 하기 표 1 내지 표 4와 같다.

	출력 신호	최종 출력 신호
제1온도 감지 신호	하이 신호	하이 신호
제2온도 감지 신호	로우 신호
제1비교기	하이 신호
제2비교기	로우 신호
터치 센서	하이 신호

	출력 신호	최종 출력 신호
제1온도 감지 신호	하이 신호	로우 신호
제2온도 감지 신호	로우 신호
제1비교기	하이 신호
제2비교기	로우 신호
터치 센서	로우 신호

	출력 신호	최종 출력 신호
제1온도 감지 신호	로우 신호	하이 신호
제2온도 감지 신호	하이 신호
제1비교기	로우 신호
제2비교기	하이 신호
터치 센서	하이 신호

	출력 신호	최종 출력 신호
제1온도 감지 신호	로우 신호	로우 신호
제2온도 감지 신호	하이 신호
제1비교기	로우 신호
제2비교기	하이 신호
터치 센서	로우 신호

상기 표 1 내지 표 4에서와 같이 터치 센서에서의 출력 신호에 따라 최종 출력 신호가 결정되는데, 최종 출력 신호가 하이 신호로 출력되는 경우에는 전자기기의 전원이 온되게 된다. 이와 같이 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호가 서로 다르게 출력될 경우에는 제1비교기 및 제2비교기에서의 출력 신호도 달라지게 된다. 그리고 제1비교기 및 제2비교기 중 어느 하나에서만 하이 신호가 출력되는 경우에 한해 터치 센서가 동작하기 시작하며, 터치 센서에서 신체 접촉에 의한 하이 신호가 출력되어야지만 비로소 전자 기기가 전원 온 된다. 전술한 바에서는 전원 온 되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 전원 오프되는 경우도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다. 이와 같이 온도 센서(220)에서의 온도 차이가 감지된 후 터치 센서(210)를 통한 실제 터치가 감지되어야지만 전원 제어 장치의 제어가 이루어지게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 전원 제어 장치의 동작을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 제어 장치의 동작 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 사용자가 가상의 전원 버튼을 누르면 제1입력단자 및 제2입력단자를 통해 온도 센서(200)에 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호가 전달된다. 이러한 사용자의 가상의 전원 버튼 누름에 대응하여 300단계에서 온도 센서(200)로 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호가 입력되는지를 판단한다. 만일 입력되는 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호가 있는 경우 온도 센서(200)에서는 305단계에서 각 신호 입력에 따른 전압들을 2개의 각 비교기(220, 230)로 인가한다. 그러면 310단계에서 인가된 전압들에 대응하여 각 비교기(220, 230)에서는 하니 신호 또는 로우 신호를 전원판별부(240)로 출력한다. 다시 말하면, 온도 차이가 있을 경우에는 각 비교기(220, 230)로부터의 하이 신호/로우 신호 또는 로우 신호/하이 신호는 각각 전원판별부(240)인 OR 게이트의 입력단에 입력된다.

한편, 제1온도 감지 신호 및 제2온도 감지 신호를 근거로 온도 차이가 발생한 상태에서는 두 개의 비교기(220, 230) 중 어느 하나에서만 하이 신호를 출력하게 된다. 온도 센서(200)의 제1입력 단자에서의 온도가 제2입력 단자에서의 온도보다 높고 낮음에 따라 하이 신호가 출력되는 비교기가 달라질 뿐, 온도 차이가 있을 경우에 어느 하나의 비교기에서만 하이 신호가 출력되는 것은 동일하다.

이러한 온도 차이를 판단하기 위한 조건으로 315단계에서 어느 하나의 비교기에서만 하이 신호가 출력되는지를 판단하면 된다. 만일 상기 조건을 만족하는 경우에는 전원 판별부(240)에서는 논리합 결과로서 하이 신호를 전원 IC(250)로 출력함으로써 전원 IC(250)가 구동된다. 그러면 320단계에서 전원 IC(250) 구동에 따른 전압이 터치 센서(210)에 인가된다. 이에 따라 터치 센서(210)에서는 감지된 온도 변화가 사용자의 신체 접촉에 의한 온도 변화인지를 판단하기 위해 325단계에서 전류 변화가 있는지를 판단한다. 이러한 전류 변화는 사용자가 정전용량 방식의 터치 센서(210)에 손가락 등을 갖다 댈 경우에 발생하게 되는데, 이때 온도 감지 및 신체 접촉을 동시에 감지할 수 있도록 이 터치 센서(210)는 온도 센서(200)의 제1입력 단자와 동일한 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 따라서 가상의 전원 버튼을 통해 사용자의 신체 접촉에 의한 전류 변화가 있는 경우 터치 센서(210)에서는 하이 신호가 출력되어 330단계에서 전자 기기가 전원 온 된다. 이러한 전원 온 동작은 터치 센서(210)로부터의 하이 신호가 출력됨에 따라 전자 기기의 각 구성부에 전원을 공급하여 초기화하는 PMIC를 구동시킴으로써 이루어진다.

이와 같이 사용자의 신체 온도와 접촉을 감지하는 두 가지 조건을 동시에 만족하는 경우에 전원 제어를 수행함으로써, 물리적 버튼을 이용하지 않고도 전원 제어를 할 수 있어 전자 기기 외형적으로 물리적 버튼을 구비하지 않아도 되므로 매끈하고 이음매가 없는(seamless) 디자인의 설계가 가능하게 된다.

도 1은 종래의 전자 기기에서 전원부의 회로도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기에서 전원 제어 장치의 회로도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 제어 장치의 동작 흐름도.

Claims

전자 기기에서 전원을 제어하기 위한 장치에 있어서,

사용자의 신체 접촉에 의한 온도를 감지하기 위한 제1입력 단자와, 상기 제1입력 단자와 일정 거리로 이격되어 장착되는 제2입력 단자를 가지며, 상기 제1입력 단자 및 제2입력 단자를 통해 입력되는 신호들에 대응하는 전압들을 출력하는 온도 센서와,

상기 온도 센서로부터의 전압들이 각각 인가되며, 상기 인가되는 전압에 따라 하이 신호 및 로우 신호 중 어느 하나를 각각 출력하는 두 개의 비교기와,

상기 비교기들 중 어느 하나의 비교기로부터 하이 신호가 출력될 경우 논리 합 신호를 출력하는 전원판별부와,

상기 전원판별부로부터 출력되는 신호에 따라 스위칭되는 전원 스위칭부와,

상기 전원 스위칭부의 스위칭에 따라 전압이 인가되면 사용자의 터치 입력을 감지하고, 상기 감지된 터치 입력에 따른 전류 변화가 있을 경우 전원 제어를 위한 신호를 출력하는 터치 센서를 포함함을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 터치 센서는

정전용량(capacitive) 방식의 터치 센서 및 저항성(resisitive) 터치 센서 중 어느 하나임을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전원 판별부는

OR 게이트인 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1입력 단자는,

상기 사용자의 한 손가락끝이 닿는 크기의 가상의 전원 버튼이 표시되는 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 터치 센서는

상기 제1입력 단자와 동일한 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 두 개의 비교기는,

상기 전자 기기의 배터리 전원의 공급에 따라 동작하며, 상기 제1입력 단자 및 상기 제2입력 단자에서의 온도 차이가 있을 경우 어느 하나의 비교기에서는 항상 하이 신호를 출력하며 나머지 비교기에서는 로우 신호를 출력함을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 터치 센서로부터 상기 전원 제어를 위한 신호가 출력되면 상기 전자 기기의 각 구성부에 전원을 공급함으로써 전원 온시키는 PMIC(Power Management Intergrated Circuit)를 더 구비함을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
전자 기기에서 전원을 제어하기 위한 장치에 있어서,

사용자의 신체 접촉에 의한 온도를 감지하기 위한 제1입력 단자와, 상기 제1입력 단자와 일정 거리로 이격되어 장착되는 제2입력 단자를 가지며, 상기 제1입력 단자 및 상기 제2입력 단자에서의 온도 차이가 발생함에 따른 신호를 출력하는 온도 감지부와,

상기 온도 감지부로부터 출력되는 신호에 따라 스위칭되는 전원 스위칭부와,

상기 전원 스위칭부의 스위칭에 따라 전압이 인가되면 상기 사용자의 터치 입력을 감지하고, 상기 감지된 터치 입력에 따른 전류 변화가 있을 경우 전원 제어를 위한 신호를 출력하는 터치 센서를 포함함을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 온도 감지부는,

상기 제1입력 단자 및 제2입력 단자를 통해 입력되는 신호들에 대응하는 전압들을 출력하는 온도 센서와,

상기 온도 센서로부터의 전압들이 각각 인가되며, 상기 인가되는 전압에 따른 신호를 출력하는 두 개의 비교기와,

상기 비교기들을 통해 온도 차이에 따른 신호가 출력될 경우 논리 합 신호를 출력하는 전원판별부를 포함함을 특징으로 하는 전원 제어 장치.