KR101684018B1 - 프로그래머블 전원 관리 모듈 - Google Patents

프로그래머블 전원 관리 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로그래머블 전원 관리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원 공급 시퀀스 및 리셋 신호에 대한 인가/해제 타이밍을 제어할 수 있도록 구비됨으로써, 사용자가 모듈 내부의 로직을 프로그램하여 원하는 전원 및 리셋 시퀀스를 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

프로그래머블 전원 관리 모듈{PROGRAMMBLE POWER MANAGEMENT MODULE}
본 발명은 프로그래머블 전원 관리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원 공급 시퀀스 및 리셋 신호에 대한 인가/해제 타이밍을 제어할 수 있도록 구비됨으로써, 사용자가 모듈 내부의 로직을 프로그램하여 원하는 전원 및 리셋 시퀀스를 용이하게 구현할 수 있도록 한 프로그래머블 전원 관리 모듈에 관한 것이다.
기존의 상용 시스템 전원 공급 IC(Integrated Circuit) 들의 경우 범용적인 요구사항에 맞추어 전원 공급 타이밍 및 리셋(Reset) 해제 타이밍이 고정되어 있거나, 아주 부분적으로만 외부에서 저항(Resistor) 또는 캐패시터(Capacitor)의 조정으로 타이밍(Timing)을 조정하는 경우가 대부분이다.
또한, 특정 프로젝트(Project)의 요구사항에 따라 만들어지는 시스템 전원 IC의 경우 최초 IC가 만들어지기까지 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라, 중간에 전원(Power) 및 리셋에 대한 요구사항이 바뀌게 되면 바로 대응하기 어려운 점이 발생한다.
그리고, 각각의 전원 전압의 이상 유무를 판단하기 위한 모니터링(Monitoring)에 대한 컨셉도 시스템에 따라 달라지게 되는데, 이것 또한 기존 상용 IC로 대응이 쉽지 않으며, 새로 개발하여 적용하는 데에는 시간과 비용이 들어가게 된다.
한편, 시스템이 필요로 하는 전원은 12V, 5V, 3.3V, 1.2V 등 다양하며, 각각의 전원이 공급되어야 하는 타이밍은 각 시스템에 따라 다르기 때문에 전원 공급 시퀀스(Sequence)를 관리해 주어야 한다.
또한, 전원 공급에 대한 시퀀스 외에 MCU(Micro Controller Unit)의 동작을 개시하기 위한 리셋 신호 해제 및 구동 IC의 리셋을 해제하는 타이밍 또한 제어가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전원 공급 시퀀스 및 리셋 신호에 대한 인가/해제 타이밍을 제어할 수 있도록 구비됨으로써, 사용자가 모듈 내부의 로직을 프로그램하여 원하는 전원 및 리셋 시퀀스를 용이하게 구현할 수 있도록 한 프로그래머블 전원 관리 모듈을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 복수의 프로그래밍이 가능하도록 기능 블록을 포함하는 프로그램 관리부; 타이밍 조절을 위한 타이머부; 외부의 전원을 모니터링하기 위한 전원 모니터링부; 외부 전원공급장치의 온/오프 제어 및 리셋 신호 생성을 위한 전원 입출력 관리부; 및 상기 전원 모니터링부로부터 모니터링된 전원 진단정보를 외부의 MCU와 공유하기 위한 통신 채널부를 포함하되, 상기 프로그램 관리부에 미리 프로그래밍된 타이밍 및 시퀀스에 따라 상기 타이머부가 조절되고, 상기 전원 입출력 관리부를 통해 외부 전원공급장치의 온/오프 제어를 위한 신호를 생성하여, 상기 통신 채널부에 공유된 MCU의 리셋 해제 타이밍이 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 전원 관리 모듈을 제공하는 것이다.
여기서, 스위치를 통해 타이밍을 조절하기 위하여 미리 입력되어 있는 전원을 출력하는 전원출력 채널부가 더 구비됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 전원 모니터링부를 통해 실제 전원출력이 제대로 이루어졌는지 판단하여, 전원출력이 비정상으로 판정되었을 경우 상기 통신 채널부에 공유된 MCU의 리셋을 해제하지 않도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 타이머부는 복수의 프로그래밍이 가능하도록 기능 블록을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 전원 모니터링부에는 아날로그-디지털 변환을 위한 ADC 컨버터가 내장될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 에 따르면, 전원 공급 시퀀스 및 리셋 신호에 대한 인가/해제 타이밍을 제어할 수 있도록 구비됨으로써, 사용자가 모듈 내부의 로직을 프로그램하여 원하는 전원 및 리셋 시퀀스를 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상용 시스템 IC 대비 시스템 전원 요구사항 만족 즉, 시스템 호환성이 용이하고, 프로젝트 중간에 변경되는 요구사항에 대해서도 대응이 용이하며, 요구사항을 만족시키는 시스템 IC 개발하는 것 대비하여 개발비가 크게 절감될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시스템 전원에 대한 진단 컨셉을 상황에 따라 플렉서블(flexible)하게 변경이 가능하여 진단 요구사항 대응에 용이하고, MCU가 보낸 신호를 입력받아 그에 따른 특정 동작을 하도록 프로그램 할 수 있으며, 집적화된 IC로 다채널 스위치, 다채널 리셋 IC 및 TR 드라이버 등을 대체하여 공간 자원을 절약할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈은 크게, 프로그램 관리부(100), 타이머부(200), 전원 모니터링부(300), 전원 입출력 관리부(400), 전원출력 채널부(500) 및 통신 채널부(600) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 프로그램 관리부(100)는 복수의 프로그래밍(Programming)이 가능하도록 기능 블록을 포함한다. 이러한 프로그램 관리부(100)는 모듈 내부에 프로그램 가능한 CPLD(Complex Programmable Logic Device)이 내장됨이 바람직하다.
상기 CPLD는 여러 개의 SPLD(Simple Programmable Logic Device)를 결합하여 하나의 반도체 소자에 구현된 것으로서, 예를 들어, XC95108은 여섯 개의 프로그래밍 가능한 기능 블럭(Configurable Function Block, CFB)을 포함하고 있으며, 각 기능 블럭은 36개의 입력과 18개의 출력을 가지는 18개의 매크로셀(Macrocell)로 구성된 SPLD로 볼 수 있다.
즉, 상기 CPLD 하나는 6개의 SPLD를 합쳐놓은 것과 같다고 볼 수 있다. 그리고, CPLD에 있어 각 매크로셀의 출력은 입출력 핀(I/O pin)을 통해 소자 밖으로 전달되기도 하며, 글로벌 인터커넥션 매트릭스(Global interconnection Matrix)를 통해 소자 내부로 피드백(Feedback) 되기도 한다.
타이머부(200)는 타이밍(Timing)을 조절하는 기능을 수행하는 바, 타이밍 조절을 위한 프로그래머블 타이머(Programmable Timer)가 내장됨이 바람직하며, 복수의 프로그래밍이 가능하도록 기능 블록을 포함할 수 있다.
전원 모니터링부(300)는 외부의 전원을 모니터링(Monitoring)하는 기능을 수행한다. 이러한 전원 모니터링부(300)에는 아날로그-디지털(Analogue-Digital) 변환을 위한 ADC 컨버터(Converter)가 내장됨이 바람직하다.
또한, 전원 모니터링부(300)에서는 실제 전원출력이 제대로 이루어졌는지 판단하여, 전원출력이 비정상으로 판정되었을 경우 통신 채널부(600)에 공유된 MCU(Micro Controller Unit)의 리셋(Reset)을 해제하지 않도록 제어할 수 있다.
전원 입출력 관리부(400)는 외부 전원공급장치의 온/오프(ON/OFF) 제어 및 리셋 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 이러한 전원 입출력 관리부(400)는 외부 전원공급장치 온/오프 제어 및 리셋 신호 생성을 위한 디지털 출력(Digital output) 채널 등을 구비할 수 있다.
전원출력 채널부(500)는 스위치(Switch)를 통해 타이밍을 조절하기 위하여 미리 입력되어 있는 전원을 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 차량의 배터리 전원 12V 등과 같이 이미 시스템으로 입력되는 전원에 대해서도 예컨대, MOSFET TR 등과 같은 스위치를 통해 타이밍을 조절하기 위해서 하이 전압(High Voltage) 출력 채널로 이루어진 전원출력 채널부(500)가 필요하다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서 전원출력 채널부(500)는 부가적인 구성요소로서 생략가능하다.
통신 채널부(600)는 전원 모니터링부(300)로부터 모니터링된 전원 진단정보를 외부의 MCU와 공유하는 기능을 수행한다. 이러한 통신 채널부(600)는 전원 모니터링 등 진단 정보를 MCU와 공유하기 위한 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신 채널로 이루어짐이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈은 시스템에 따라 다른 전원 및 리셋에 대한 요구사항에 대응하기 위해서 각각의 전원 및 리셋 타이밍에 대해 프로그램이 가능해야 한다.
이를 위해 본 발명의 프로그래머블 전원 관리 모듈의 프로그램 관리부(100)에 미리 프로그래밍된 타이밍 및 시퀀스에 따라 타이머부(200)가 조절되고, 전원 입출력 관리부(400)를 통해 외부 전원공급장치의 온/오프 제어를 위한 신호를 생성하여, 통신 채널부(600)에 공유된 MCU의 리셋 해제 타이밍이 조절되도록 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈은, 사용자가 원하는 타이밍 및 시퀀스에 따라 타이머부(200)를 조절하여 전원 입출력 관리부(400)를 통해 각 전원공급장치의 온/오프(ON/OFF) 제어를 위한 신호를 생성하고, MCU의 리셋 해제 타이밍을 조절한다.
이때, 실제 전원출력이 제대로 이루어 졌는지에 대한 확인을 각 전원의 전원 모니터링부(300)를 통해 수행하며, 전원 모니터링부(300)에 의해 전원이 비정상으로 판정되었을 때 MCU의 리셋을 해제하지 않도록 제어할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 타이머부(200), 전원 모니터링부(300), 전원 입출력 관리부(400), 전원출력 채널부(500)를 내부의 프로그램 관리부(100)의 프로그램에 따라 상황에 맞게 설정하여 사용할 수 있다.
그리고, 전원 모니터링부(300)를 통한 전원의 언더 전압(under voltage), 오버 전압(over voltage)에 대한 상황을 체크하여 전원 인가 시퀀스를 진행해 나갈 수 있다.
예를 들어, "12V 모니터링 전원 OK -> 3.3V 전원 인가 -> 3.3V 전원 모니터링 O.K -> 1ms 후 5V 전원 인가 -> 5V 전원 모니터링 O.K -> 16ms 후 디지털(Digital) 출력을 통해 MCU 리셋 신호를 'high'로 변경"과 같이 순차적으로 조건을 만족할 경우 시퀀스를 진행해 나가도록 프로그램 할 수 있다.
이때, 각각의 단계에서 더 많은 모니터링 조건을 추가하고, 모니터링 결과가 이상으로 발생할 시 어떤 시퀀스로 변경할 지에 대한 프로그램을 통해 안전 장치(Fail safe)에 대한 대비를 할 수 있다. 또한, 전원 모니터링부(300)의 진단 전압에 대한 임계(Threshold) 값 또한 프로그램이 가능하다.
한편, 특정 시스템의 전원 요구사항을 만족하는 상용 시스템 전원 IC(Integrated Circuit)를 선정하는 것은 어렵다. 시스템에서 사용하는 MCU 및 운용 개념에 따란 전원 공급 시퀀스 및 리셋 인가/해제 타이밍이 달라지기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램머블 전원 관리 모듈을 사용하게 되면 특정 요구사항에 대한 대응이 용이하기 때문에 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 상용 시스템 IC 대비 시스템 전원 요구사항에 대한 만족이 용이하다.
둘째, 프로젝트 중간에 변경되는 요구사항에 대해서도 대응이 용이하다.
셋째, 요구사항을 만족시키는 시스템 IC 개발하는 것 대비하여 개발비가 크게 절감될 수 있다.
넷째, 시스템 전원에 대한 진단 컨셉을 상황에 따라 플렉서블(flexible)하게 변경이 가능하다.
다섯째, MCU가 보낸 신호를 입력받아 그에 따른 특정 동작을 하도록 프로그램할 수 있다. 즉, MCU 와 상호 동작하도록 프로그램 하여 동작의 유연성을 높일 수 있다.
여섯째, 집적화된 IC로 다채널 스위치, 다채널 리셋 IC 및 TR 드라이버 등을 대체하여 공간 자원을 효과적으로 절약할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 프로그래머블 전원 관리 모듈에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 프로그램 관리부, 200 : 타이머부,
300 : 전원 모니터링부, 400 : 전원 입출력 관리부,
500 : 전원출력 채널부, 600 : 통신 채널부

Claims (5)

  1. 복수의 프로그래밍이 가능하도록 기능 블록을 포함하는 프로그램 관리부;
    타이밍 조절을 위한 타이머부;
    외부의 전원을 모니터링하기 위한 전원 모니터링부;
    외부 전원공급장치의 온/오프 제어 및 리셋 신호 생성을 위한 전원 입출력 관리부; 및
    상기 전원 모니터링부로부터 모니터링된 전원 진단정보를 외부의 MCU와 공유하기 위한 통신 채널부를 포함하되,
    상기 프로그램 관리부에 미리 프로그래밍된 타이밍 및 시퀀스에 따라 상기 타이머부가 조절되고, 상기 전원 입출력 관리부를 통해 외부 전원공급장치의 온/오프 제어를 위한 신호를 생성하여, 상기 통신 채널부에 공유된 MCU의 리셋 해제 타이밍이 조절되도록 하며,
    상기 프로그램 관리부는
    상기 전원 입출력 관리부가 상기 미리 프로그래밍된 타이밍 및 시퀀스에 따라서 전원을 출력하는지 여부를 상기 전원 모니터링부를 통해 판단하고, 상기 미리 프로그래밍된 타이밍 및 시퀀스에 따라 전원이 출력되지 않으면 시퀀스 변경 프로그램을 통해 상기 시퀀스를 변경하는 프로그래머블 전원 관리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    스위치를 통해 타이밍을 조절하기 위하여 미리 입력되어 있는 전원을 출력하는 전원출력 채널부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 전원 관리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 모니터링부를 통해 실제 전원출력이 제대로 이루어졌는지 판단하여, 전원출력이 비정상으로 판정되었을 경우 상기 통신 채널부에 공유된 MCU의 리셋을 해제하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 전원 관리 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타이머부는 복수의 프로그래밍이 가능하도록 기능 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 전원 관리 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 모니터링부에는 아날로그-디지털 변환을 위한 ADC 컨버터가 내장되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 전원 관리 모듈.
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