KR101753338B1

KR101753338B1 - Pwm 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101753338B1
Application number: KR1020170028970A
Authority: KR
Inventors: 박승갑; 최성식
Original assignee: 위더스컴퓨터(주)
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-07-19

Abstract

본 발명은, 다양한 동작 모드를 갖는 컴퓨터 시스템에서 이루어짐에도 불구하고, 그러한 기존 틀의 동작모드를 뛰어 넘어 임의로 대기전력 절감을 단계적으로 행할 수 있으며, 게다가 CPU 팬(fan)의 PWM 제어 신호를 이용함으로써 외부 연결 커넥터가 전혀 필요없는 컴퓨터 시스템의 보다 효율적인 대기전력 절감 장치를 제공하기 위해, 메인보드(10)와, SMPS(20)를 포함하며, 상기 SMPS(20)는, 5VSB 전원단(21)과, 파워버튼(13)의 턴온 신호에 의해 활성화되는 컨트롤러(22)와, 상기 컨트롤러에 의해 턴온되면서 5VSB 전원을 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)에 공급하는 스위칭부(23)로 이루어지며, 상기 메인보드(10)는, ATX 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로부터 전원을 공급받고, 파워 버튼(13)이 활성화되면 이를 인식하여 전파하는 SIO(19); 상기 SIO(19)에 현재 전원 상태(모드)를 알리는 칩셋(14); 상기 칩셋(14)을 통해 현재 모드에 따라 SIO(19)의 출력을 행하도록 프로그래밍하는 BIOS(10b); 및 VGA 카드(18)의 배속 변경이나 동작 정지를 제어하는 APM 드라이버(10g); 를 포함하며, CCAPM(10f) 어플리케이션의 동작에 의해, 상기 APM 드라이버(10g), BIOS(10b) 및 OS(10c)를 통해 단계적인 전원 절감 모드를 시행하되, 상기 컨트롤러(22)가 상기 SIO(19)로부터 현재 동작모드를 전달받는 경로는 CPU 팬의 PWM 제어 신호선을 활용하는 것을 특징으로 한다.

Description

PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법{A power saving apparatus and method of a computer system by using PWM signals}

본 발명은 컴퓨터의 메인보드와 이에 공급되는 전원공급장치의 소비전력을 줄이는 기술에 관한 것으로, CPU 팬(fan)의 PWM 제어 신호를 이용하여 컴퓨터 시스템의 대기전력을 단계적으로 절감하기 위한 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 컴퓨터 전원공급장치는, 도 1에서 보는 바와 같이, SMPS와 같은 파워서플라이(20)가 메인보드(10)의 SIO(12)와 24핀으로 연결되어 있으며, 그 중 하나는 +5V의 스탠바이 전압(+5VSB)의 인가용이다.

사용자가 PC 케이스의 파워스위치(미도시됨)를 누르면, 이와 기구적으로 연결된 파워 버튼(13)이 눌려지고, 파워 버튼(13)이 SIO(12)로 제1 신호(PWRBTN#)를 보내며, 다시 SIO(12)는 파워서플라이(20)로 파워온 신호선(PSON#)을 활성화하며, 칩셋(14)으로는 제2 신호(PWRBTN#_SB)를 발하는바, 파워서플라이(20)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로 파워굳 신호(PWROK) 신호를 보내서 이를 알리며, 이후 메인 보드로 파워가 공급되도록 한다.

미설명 부호 15는 칩셋의 리셋 버튼이며, 16은 배터리이고, 17은 리쥼 리셋(17)이며, 18은 LAN이다. 그외에도, CPU 및 칩셋과 연결된 AC, FWH, 슈퍼IO(19), AGP 슬롯, PCI 슬롯, IDE 등이 접속되어 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 파워서플라이(20)와 메인보드 간에는 비작동시에도 +5V의 대기전력이 인가되는바, 시동 버튼의 인식 및 원격시동의 인식 등을 위해 약 1W의 대기 전력을 필요로 한다.

그리고, 이는 개별적으로는 결코 높지 않는 소비전력이나, 일 기관 전체로는, 나아가 일 국가 전체로는 막대한 에너지의 낭비로 이어지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전원 콘센트 자체에서 전원을 완전 차단하여 대기전력을 제로로 만드는 스위치를 갖는 콘센트가 개발돼 있는가 하면 (제1 종래기술), 한편으로는 대한민국 특허공개 제2013-0043923호 (전원공급장치 및 그를 포함하는 화상형성장치) 와 같이, 파워 스위치의 온/오프를 인식하여 전원을 완전 차단하기 위한 별도의 추가적인 복잡한 장치를 제안하기도 한다(제2 종래기술).

그러나, 상기 제1 종래기술의 경우, 그럼에도 불구하고 현실적으로 여러가지 이유로, 사용자가 콘센트의 전원 완전 차단 스위치를 오프하지 않고 자리를 뜨는 경우가 대부분이며, 제2 종래기술의 경우, 대단히 복잡하고 고비용의 별도의 장치를 추가하여야 하므로, 이러한 장치를 일반 PC에 장착하기가 주저되는 것이 사실이다.

이에, 본 발명자는, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위한 것으로, 대한민국 특허 제1328393호 (명칭: 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치) 를 제안한 바 있는바, 이를 제3 종래기술로서 설명한다.

상기 제3 종래기술은, 도 2에서 보듯이, CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 제1 배터리(16), LAN(18) 및 슈퍼IO(19)를 갖는 메인 보드(10); 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20); 상기 SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30); 상기 메인보드와 SMPS 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는 파워 커넥터(60); 및 상기 마이컴의 제어에 따라 대기 전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40); 를 포함하여 이루어지며, 상기 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 대기전원을 통제하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 제3 종래기술의 전원공급장치는, 도 2에서 보는 바와 같이, 기존의 CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 배터리(16), 리쥼 리셋(17), LAN(18), 슈퍼IO(19) 등을 갖는 메인 보드(10)와, 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20), SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30) 및 마이컴의 제어에 따라 대기 전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40)를 포함하여 이루어진다. 미설명부호 '50'은 PC 케이스의 파워스위치이며, '60'은 메인보드와 SMPS 간의 파워 커넥터이다.

상기 제3 종래기술에서는, 파워 커넥터(60)가 메인보드(10)와 SMPS(20) 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는바, SMPS(20)와 상기 파워 커넥터와는 23개 핀으로 접속되어지고, 대신 하나의 핀인 +5V 대기전력선(+5VSB)은 파워 커넥터 대신 마이컴(30) 및 스위칭부(40)와 접속되어 진다는 점이 도 1의 종래의 전원공급장치와 상이하다. 상기 스위칭부(40)는, 파워스위치용 IC이거나, FET 회로로 이루어질 수 있다.

이외에도, 마이컴(30)은, SMPS(20)로부터 SMPS굳 신호(PS_ON#) 혹은 파워굳 신호(PWR_ON) 중의 어느 하나 혹은 양자 모두의 신호를 SMPS(20)로부터 수신받는다. 상기 파워굳 신호(PWR_ON)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로도 인가된다.

한편, 상기 마이컴(30)은 또한, 외부의 케이스 파워 스위치(50)로부터의 스위칭 신호(CASE_PWR_BTN)에 의해 대기전력 공급 개시 동작을 시작하게 되며, 이에 따라 +5V의 대기전력(+5VSB)을 상기 스위칭부(40)를 통해 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 되는바, 상기 스위칭부(40)는 상기 마이컴(30)의 제어신호(5VSB_SW)가 '온'일 경우에, 상기 SMPS(20)로부터의 +5V 대기전력(+5VSB)을 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 된다.

SMPS(20) 파워 커넥터로부터 메인보드(10) 파워 커넥터로 PC 정상동작 전력 +12V 및 -12V 라인, +5V 대기전력선 및 +3.3V 전력선, 그리고 파워굳(PWR_ON) 신호가 간다. 다만, 5V 대기전력선(5VSB)은, 스위칭 장치(40)로 가며, 다시 스위칭 장치(40)에서 메인보드 파워 커넥터로 대기 전력 신호(P5V_STBY)가 간다.

더욱이, 마이컴(30)으로부터 스위칭부(40)로 대기전원 스위치 신호(5VSB_SW)가, 그리고 메인 파워 버튼(12)으로 파워 버튼 신호(MB_PWR_BTN)가 간다.

역으로, 메인보드(10) 파워 커넥터로부터 SMPS(20) 파워 커넥터로 SMPS굳(PS_ON#) 신호가 간다.

이들 동작을 더 상세히 설명하면, 먼저, 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 전원을 통제하는데, 보통 전원이 오프되는 것은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 마이컴에서 감지하여, 전원이 오프일 경우에는 5V 대기전원을 오프해 주면 된다. 즉, 이 경우, 메인보드에 대기전력이 공급되지 않기 때문에, 컴퓨터의 전원을 켤 수 없는 것이다.

한편, PC 사용자가 케이스 파워 스위치(50)를 누르면, 이 신호에 의해 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)이 활성화되며, 마이컴은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 감지하여, 전원이 온일 경우에는 스위칭부(40)로의 제어신호(5VSB_SW)를 턴온하여, 5V 대기전원(5VSB)이 메인보드로 인가되도록 하는 것이다. 아울러, 메인보드의 파워 버튼(13)이 온되면, SIO(12)로 입출력 개시명령이 하달되고, SIO(12)는 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로 파워서플라이굳(PS_ON#)을 발하는바, SMPS는 상황이 정상일 경우, 파워굳(PWR_ON) 신호를 역시 커넥터(60)를 통해 메인보드(10)로 전달하면서, 메인보드 동작전원(+12V)를 활성화하는 것이다.

따라서, 상기 제3 종래기술에 의하면, 컴퓨터 기동 시스템의 대기전력에 해당하는 1W의 대기전력을 소비하지 않고, 마이컴의 대기전력에 해당하는 0.1W 정도의 대기전력만으로 스탠바이 및 컴퓨터 기동이 가능해 진다는 장점이 있다.

그런데, 시스템 전원 '온. 및 '오프' 상태만을 갖는 종래의 시스템과 달리, 최근의 PC들은 S1 내지 S5 모드를 채택하여, 다양하게 세분화된 모드를 채택하고 그에 따라 속도와 자원 활용도를 높인 가장 효율적인 시스템 동작을 하게 된다. 참고로, S0 모드는 컴퓨터 동작 모드이고, S1 모드는 프로세서가 아이들(idle) 상태로서 저전력 공급 상태이나 여전히 램에 전원이 공급되어야 하는 상태이고, S2 모드는 프로세서가 딥슬립(deep sleep)모드로서 그러나 여전히 램에 전원이 공급되는 상태이며, S3모드 (절전/대기모드)의 경우는 데이터를 메모리에 저장하고 최소 전원을 유지하는 방식이기 때문에 이 경우에도 여전히 +5V SB를 OFF하면 안 된다. 이때 DDR 메모리의 타입에 따라 조금씩 다르게 출력되지만 VDD 전원이 1.2~1.5V가 계속 유지되는바, 이때에는 메모리와 RTC등 일부에만 전원이 공급된다. 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, 전원 OFF와 거의 동일한 상태가 된다. 이때에는 메모리의 VDD 전원은 전원 OFF 때와 같이 0V 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다.

따라서, 이와 같은 최근의 S0~S5 모드를 갖는 시스템의 경우에는, 상기 제3 종래기술의 경우에도, 이러한 대기전력을 차단하기 위해서는 전원의 상태를 모두 확인할 필요가 있는데, 종래의 방법으로는 1) SMPS 내부에 인가되는 전류를 측정하거나, 2) '파워굳' 등의 몇 가지 신호를 더 확인하여 체크하였는데, 1) 전류를 체크하는 경우 고가의 ADC(Analog to Digital Converter) 및 주변회로가 필요하여 대기전력 1W를 줄이는 비용대비 효용가치가 없으며, 2) 또한 '파워굳' 등의 신호를 통하여 체크하는 경우 하나의 신호로 모든 전원을 확인할 수 없기 때문에 여러 신호를 입력받고 전원상태를 체크하기 위하여 복잡한 구조를 가지고 있어 생산 효율성이 떨어진다는 문제점이 발생한다.

한편, 종래의 일반적인 파워온 동작에 대하여, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면인바, 종래는 도 3에서 보는 바와 같이, 전원 버튼이 '온'되면, 수퍼IO(19) 내의 PS_ON 회로(19a)가 이를 인식하고, 칩셋(14)의 사우스브릿지와 통신하면서, 메인보드(10)의 SIO(12)의 20핀짜리 커넥터의 PS_ON# 단자를 활성화시켜 메인보드(10)로 파워가 인가되도록 한다.

이상의 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도의 일예가, 도 4에 상세히 도시되어 있다. 즉, 도 4에서, 전원 버튼에 해당하는 스위치(S1)가 눌려지면, '로우' 레벨로 떨어지면서, PS_ON 회로(19a)가 활성화되는바, 각종 전압이 SMPS로부터 메인 보드로 인가된다(도 5의 타이밍챠트 참조).

다른 한편, 도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면인바, 역시 전원'온' 스위칭(PWR)이 행해지면, 칩셋(14)이 P.ON 신호를 SIO(12)로 출력하고, 다시 SIO(12)는 P.ON 신호를 메인보드의 커넥터의 PS_ON# 단자로 출력하여, 전원이 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다.

도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트인바, VAC가 활성화(AC 전원이 인가)되면, PS_ON# 신호가 '로우' 레벨로 떨어지면서 활성화되고, 각종 전압이 SMPS로부터 메인보드로 인가되면서, 파워굳 신호로 응답하게 된다.

즉, 종래는 도 6에서와 같이, PS_ON# 신호(SMPS 전원 On)도, +5V SB신호를 먼저 On한 후, 메인보드의 전원 '온' 스위치 단에 연결하여 사우스브리지와 Super I/O 칩셋을 통하여 SMPS에 PS_ON#신호를 발생하여, 케이블의 연결이나 개조 작업성이 좋지 않아, 결국 생산성이 낮았다.

다른 한편, 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하고자, 다양한 동작 모드를 갖는 컴퓨터 시스템에서도, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위하여, 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같은 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치를 제안하여 특허 제1623756호로 특허받은 바 있다. 이를 도 2 및 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도이고, 도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도이며, 도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도이다.

먼저, 제4 종래기술의 발명을 도 8의 블록도로 개략적으로 설명하면, 먼저 PC 전원(50)이 '온'인지를 감지하고, 이에 연동하여 SMPS(20)에서 메인보드로 가는 ATX 파워 케이블의 PS_ON# 신호를 '로우' 레벨로 활성화하여, 5V SB 라인을 제외한 라인이 메인보드로 가도록 한다. 이때, 5V SB 라인은 메인보드로 직접 가지 않고, 마이컴(30) 및 제1 스위칭부(40) 등에 Vcc를 제공하며, 이들을 활성화하는바, 이에 따라 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 제1 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되면서 메인보드를 동작시키게 된다.

이때, 상기 마이컴(30)은, PS_ON# 신호를 SMPS(20)에 인가하여 SMPS를 턴온시키고 이에 응하여 상기 신호 및 이에 연동된 공통접지 신호가 SMPS로부터 메인보드(10)로 ATX 케이블을 통해 다른 신호 및 전원이 인가되도록 함으로서 메인보드를 동작시킬 수도 있으나, 도 8에서와 같이, 상기 마이컴(30)이 SMPS를 경유하지 않고 제2 스위칭부(41)를 통하여, PS_ON# 신호를 직접 메인보드로 인가하되, 메인보드의 파워 버튼(13) -> PS_ON 회로(19a) -> 파워커넥터(60)의 PS_ON# 단자로 인가하는 것도 가능하다.

이들 회로를, 도 9를 참조하여 더 상세히 기술하면, 마이컴(30)의 스위칭입력(SW_IN) 단자(칩의 16번 핀)를 통하여, PC 전원 '온' 스위치(50)의 온/오프 상태를 감지하게 된다.

이후, 마이컴(30)은, 공통 접지 단자를 활성화 ('하이'에서 '로우'로 감) 하여, 5V, 3.3V, 12V, 파워 굳(PWR_OK) 신호 라인 등이 모두 메인 보드의 단자로 가도록 활성화하여, 각종 파워가 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다. 아울러, PS_ON# 단자(칩의 2번 핀)를 통해 PS_ON# 신호를 SMPS(20)로 출력하고 ATX 파워 케이블을 통해 메인보드(10)의 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있고, 혹은 도 9에서와 같이, 마이컴의 일례로 5번 단자를 통해 SW_OUT 신호를 제2 스위칭부(41)로 출력하고, 상기 스위칭 신호가 메인 보드 내의 파워 버튼# (13)을 통해 슈퍼IO(19)의 PS_ON 회로(19a)를 활성화함으로써, 결국 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있다.

한편, 전원 제어 시그널(PWR_CTRL)은 마이컴(30)의 14번 핀을 통해 출력되어, 스위칭부(40)의 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3)를 활성화하여, 파워 출력(PWR_OUT) 신호를 메인보드(10)의 커넥터의 5V 스탠바이 신호 단자로 출력한다. 이는 최종적으로, 메모리의 기능을 포함하는 메인 보드(컴퓨터)가 동작함을 의미한다.

마지막으로, 메인보드(10)의 메모리(일례로 DDR3)로 공급되는 전압은, 감지부(70)의 제4 트랜지스터(Q4)에 의해 감지되는바, 그 결과는 파워굳(GD_PWR) 단자(마이컴 칩의 15번 핀)를 통해 마이컴으로 알려진다.

이상의 제4 종래기술의 마이컴의 동작을 도 10을 참조하여 다시 한번 상술한다.

먼저, 본 발명에서의 마이컴(30)은 시스템 대기 전원이 오프 상태인 경우에 (AC 전원이 입력되지 않는 상태에서) 진행되는바, 먼저 시스템 대기 전원이 오프 상태인가? 여부를 판단하며(S1), 그러한 경우에 PC 전원 스위치가 '온'인가? (컴퓨터 전원 스위치가 켜져 있는가?) 여부를 판단하는바(S2), 만약 그렇지 않으면 일정 시간 지연 후 피드백하여 계속해서 체크하며, '예스'인 경우에는, 다음 단계로 진행하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 하면서(S3), 동시에 파워 버튼#(13)을 활성화하고 PS_ON# 신호를 활성화하여, 메인보드를 동작시키게 된다(S4').

즉, 마이컴(30)이 PC 전원 스위치가 '온'이라는 신호를 받고, 제1 스위칭부(40)로의 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)를 통해 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 함과 동시에(S3), 또다른 제2 스위칭부(41)로 스위칭아웃(SW_OUT) 신호를 출력하는바, 이에 상기 제2 스위칭부(41)의 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 상기 메인보드의 파워버튼(13)으로 PS_ON# 신호를 인가하게 되는바, 이에 파워버튼(13) 및 메인보드의 슈퍼I/O(19)의 PS_ON 회로(19a)를 통해, 상기 커넥터(60)의 PS_ON# 단자를 활성화하여, 결국 메인보드를 동작시키게 된다(S4').

이후, 메인보드의 메모리(10a)로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하여(S5), 일정 전압(일례로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 이상이면 (이때는 램이 동작 중이므로), 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하여 메인보드로의 파워 공급을 계속하며, 그렇지 않은 경우에는 메모리가 작동을 멈춘 것으로 인식하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 비활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 디스에이블시켜 시스템 대기전력을 '오프'시키게 된다(S7).

즉, 상기 종래기술에서 상술한 바와 같이, S3 모드 (절전/대기모드)의 경우는 +5V SB를 OFF하면 안 되며, 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, S4 모드 및 전원 OFF인 S5 모드에서 0V 가 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다. 따라서, 상기 S5 및 S6 단계에서, 메모리로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하여(S5), 일정 전압(Vr: 일예로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 그 이상이면 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하며, 그 미만(V_DD < Vr)이면, 시스템 대기전력을 '오프'시키는 것이다(S7).

상기 제4 종래기술은, 메모리로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하는 비교적 간단한 방법으로 S3 및 S4 모드를 인식하고, 메모리 등의 시스템에 여전히 전원 공급이 필요한 S3 모드에서는 5V 대기 전원을 계속 공급하고, 그렇지 않은 S4 모드에서는 대기 전원을 차단하여 대시 모드에서의 전력을 절감하는 방법을 제공하되, 그것도 추가적인 케이블 공사를 하지 않고도 행할 수 있다는 장점이 있기는 하다.

그런데, S3(대기/절전모드)에서는 사실 5V의 대기전원을 공급할 필요까지는 없고, 3V 정도의 대기 전원만 공급하더라도 충분한바, 상기 제4 종래기술에서는 이에 대한 대비가 없는 실정이다.

또한, 상기 종래기술들은 S3 및 S4 등의 모드 인식이, 메모리와 같이 2차적인 장치에서의 전압으로 체크하였기 때문에, 이를 체크하기 위한 별도의 장치가 필요하고, 아울러 이러한 센싱 전압의 검출 장치로부터 제어용 마이컴까지의 배선이나 별도의 케이블이 필요하며, 아울러 가능성이 아주 낮기는 하지만 시스템의 에러로 인하여 현재 모드와 메모리 등의 2차적 장치 간의 불일치의 경우에는 정확한 센싱이 되지 못하다는 문제점이 있었다.

한편, 본 발명자는 상기 종래기술들의 문제점을 해결하고자, 다양한 동작모드에서 에너지 절감을 목적으로 대한민국 특허출원 제2016-0087595호 (GPIO 포트를 이용한 컴퓨터 시스템의 절전 장치 및 방법, 그리고 이를 활용한 컴퓨터 시스템)(이하, '제5 종래기술'이라 한다) 을 출원한 바 있다.

우선, 제5 종래기술의 컴퓨터 시스템의 동작상태 측정 방법 및 장치의 실시예에 대하여, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

도 11은 제5 종래기술의 시스템 구성도이고, 도 12는 제5 종래기술의 시스템 중에서 관련된 구성요소만을 도시한 시스템 구성도이며, 도 13은 제5 종래기술의 전력이 절감되는 컴퓨터 시스템의 수퍼 IO의 동작흐름도이다.

먼저, 제5 종래기술의 컴퓨터 시스템의 절전 장치는, 도 11 및 도 12에서 보는 바와 같이, 메인 보드에서 수퍼 IO(19)와 ATX 파워 커넥터(60) 사이에 제1 스위칭부(40) 및 상기 수퍼 IO(19)와 칩셋(PCH)(14) 사이에 제2 스위칭부(41)가 추가되어 이루어진다.

일반적인 컴퓨터 시스템에서의 전원 공급은, 도 2에서 보는 바와 같이, SMPS(20)와 같은 파워 서플라이에서 메인 보드(10)로 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 이루어지는바, 이를 일례로 5VSB 전원선을 통해 적절히 제어하는 마이컴(30)과 같은 장치를 통해 절전을 행하게 된다.

한편, 최근에는 수퍼 IO(19)에서 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)와 같은 파워 서플라이로부터 전원을 공급받는바, 이를 보다 더 구체적으로 도 11을 참조하여 설명하면, 파워 버튼(13)이 활성화되면, 이를 수퍼 IO(19) 내의 파워 상태 검출기(19b)가 인식하여, 칩셋(14)으로 파워온(PWRON#) 신호를 출력하고, 이에 응하여 칩셋(14)은 수퍼 IO(19)로 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 알리며, 이에 응하여 상기 수퍼 IO(19) 내의 파워 상태 검출기(19b)는 제1 스위칭부(40)를 통해 ATX 파워 커넥터(60)로부터 동작 전원을 공급받아 수퍼 IO(19) 동작을 개시하게 된다.

한편, 제5 종래기술의 경우에는, 수퍼 IO(19) 내의 파워 상태 검출기(19b)가 상기 파워 버튼(13) 활성화를 인식하고, 칩셋(14)으로 파워온(PWRON#) 신호를 출력하면, 이에 응하여 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 파악하는 점까지는 종래기술과 동일하나, 제5 종래기술은, 현재 모드에 따라 GPIO 포트를 통해 상이한 동작을 행하도록 프로그래밍 된다. 참고로, 일반적으로 수퍼 IO칩에는 약 50 개 정도의 GPIO (General Purpose Input Output) 포트가 있는바, 이들은 BIOS에 의해 특정 목적의 포트로 프로그래밍되어질 수 있고, 그 중에서 어느 두 개의 포트를 제5 종래기술에서는 'GPIO A' 포트 및 'GPIO B' 포트로 사용하게 된다.

먼저, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 신호선 단자를 통해 현재 전원 상태가 S4 모드(최대절전모드)라고 판단될 경우에는, 상기 수퍼 IO(19)의 파워 상태 검출기(19b)는 'GPIO B' 포트를 통해 상기 제1 스위칭부(40)의 제3 트랜지스터(Q3)의 제어단에 'L'신호를 출력하며 동시에 상기 수퍼IO(19)는 PSON# 신호를 활성화하여 상기 ATX 파워 커넥터(60)로 출력하게 된다. 결국 상기 제1 스위칭부(40)의 상기 제3 트랜지스터(Q3) 및 제1 트랜지스터(Q1)의 스위칭 동작에 의해, 상기 제1 스위칭부(40)의 출력단(OUT)의 신호(5VSB_ATX)에는 하이(5V) 전압이 실리게 되며, 따라서 일종의 전압 레귤레이터인 PMOS(10d) 및 LDO(10e)로 각각 인가되는바, 상기 PMOS(10d)의 출력인 5VSB가 시스템의 제1 동작 전원으로 되어 후술하는 제2 스위칭부(41)의 동작 전원이 되며, 및 상기 LDO(10e)의 출력인 3VSB는 제2 동작 전원으로 상기 수퍼IO(19)의 동작 전원으로 인가되어 진다. 따라서, 상기 수퍼 IO칩(19) 및 'GPIO B' 포트를 이용함으로써, 종래기술에 비해 별도의 추가적인 장치를 사용하지 않으면서도, 컴퓨터 시스템의 기동시 전력 절감이 가능하게 된다.

계속해서, 상기 수퍼 IO(19)는 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)로 진행하는지 여부를 판단하게 되는바, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_3' 신호선 단자를 통해 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)라고 판단될 경우에는, 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'L'신호를 출력하게 되며, 상기 제2 스위칭부(41)는 제2 스위칭부(41)의 출력을 저전압(3VSB)으로 하여, 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다.

이때, 상기 제2 스위칭부(41)는, 분압용 저항(R3~R5) 및 커패시터(C2~C3) 등의 주변 소자들과 전압 레귤레이터(41a)에 의해, 입력측에 'H'신호가 입력되면 종래대로 고전압(5VSB)을 출력하나, 입력측에 'L'신호가 입력되면 이 경우(절전/대기모드)에는 최소 전원만 유지하면 되고 5V의 고전압이 필요없는 경우이므로 저전압(3VSB)으로 조절하여 출력함으로써, 결국 전체 소비전력을 절약할 수 있게 된다.

한편, 계속해서 상기 수퍼 IO(19)는 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)로 진행된 후, 다시 S2 이하의 동작모드로 진행 여부를 판단하게 되는바(즉, S0(컴퓨터 동작 모드), S1(아이들모드) 또는 S2(딥슬립모드): 이하 'S2 이하 모드' 또는 '동작모드'로 통칭한다), 칩셋(14)으로부터의 'SLP_3' 신호선 단자를 통해 현재 전원 상태가 S2 이하 모드(동작모드)라고 판단될 경우에는, 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 출력하게 되며, 상기 제2 스위칭부(41)는 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 하여, 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다.

한편, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 파악한 결과, 'SLP_4'가 'L'인 경우에는, 이미 컴퓨터 시스템이 부팅 후에 최대절전모드로 된 것이므로, 'SLP_3' 신호선 단자를 검출하여, 'SLP_3'가 'H'인 경우에는 시스템을 웨이크업 시키고, 바로 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 출력하여, 상기 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 하여, 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다.

물론, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 파악한 결과, 'SLP_4'가 'L'이며 'SLP_3'도 'L'인 경우에는, 당연히 컴퓨터 시스템이 동작 중인 것이므로, 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 계속해서 출력하여, 상기 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 유지하게 된다.

마지막으로, 이와 같이 컴퓨터 시스템이 동작 중이므로 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 계속해서 출력하여 상기 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 유지하다가, PWR_OFF 신호가 감지되면, 상기 수퍼 IO(19)의 파워 상태 검출기(19b)는 'GPIO B' 포트를 통해 상기 제1 스위칭부(40)의 제3 트랜지스터(Q3)의 제어단에 'H'신호를 출력하며, 따라서 상기 제1 스위칭부(40)의 상기 제3 트랜지스터(Q3) 및 제1 트랜지스터(Q1)의 스위칭 동작에 의해, 상기 제1 스위칭부(40)의 출력단(OUT)의 신호(5VSB_ATX)에는 제로 전압(0V)이 걸리게 되고, PMOS(10d) 및 LDO(10e)의 출력도 0V가 되면서, 결국 상기 수퍼IO(19)의 동작이 오프되며, 역시, 상기 수퍼 IO칩(19) 및 'GPIO B' 포트를 이용함으로써, 종래기술에 비해 별도의 추가적인 장치를 사용하지 않으면서도, 컴퓨터 시스템의 종료시에도 조기에 전력 소모를 방지할 수 있어, 전체적인 전력 절감이 가능하게 된다.

이제, 상기 제5 종래기술의 GPIO 포트를 이용한 컴퓨터 시스템의 절전 방법에 대해, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 특히 도 13을 주로 참조하여 설명한다.

도 13에서 보는 바와 같이, 컴퓨터 시스템이 시작되면, 수퍼 IO(19) 내의 파워 상태 검출기(19b)가 파워온(PWRON#) 신호 발생 여부를 체크하여(S11), 파워온(PWRON#) 신호가 발생하지 않았으면 (예를들어 파워 버튼이 턴온되지 않았으면) 계속 체크하고, 파워온(PWRON#) 신호가 발생하였으면, 이에 응하여 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 체크하는바, 먼저, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 신호선이 'H'인지 여부를 체크하게 된다(S12).

상기 'SLP_4' 신호선이 'H'인 경우에는, 현재 전원 상태가 S4 모드(최대절전모드)라고 판단된 경우이므로, 상기 수퍼 IO(19)의 파워 상태 검출기(19b)는 'GPIO B' 포트를 통해 상기 제1 스위칭부(40)로 'L'신호를 출력하여(S13), 상기 제1 스위칭부(40)의 출력단(OUT)의 신호(5VSB_ATX)에 하이(5V) 전압이 실리게 하며, 동시에 상기 수퍼IO(19)는 PSON# 신호를 활성화하여(S15) 상기 ATX 파워 커넥터(60)로 출력하여 상기 수퍼IO(19)가 기동하도록 한다.

계속해서, 상기 수퍼 IO(19)는 칩셋(14)으로부터의 'SLP_3' 신호선이 'H'인지 여부를 체크하여(S17), 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)로 진행하는지 여부를 판단하게 되는바, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_3' 신호선 단자를 통해 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)라고 판단될 경우에는(SLP_3='H'), 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'L'신호를 출력하게 되며(S18), 이에 상기 제2 스위칭부(41)는 제2 스위칭부(41)의 출력을 저전압(3VSB)으로 하여, 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다.

이후, 계속해서 상기 수퍼 IO(19)는 현재 전원 상태가 S3 모드(절전/대기모드)로 진행된 후, 'SLP_3' 신호선이 'L'인지 여부를 체크하여(S19), 다시 S2 이하의 동작모드로 진행 여부를 판단하게 되는바, 칩셋(14)으로부터의 'SLP_3' 신호선 단자를 통해 현재 전원 상태가 S2 이하 모드(동작모드)라고 판단될 경우에는, 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 출력하게 되며(S20), 상기 제2 스위칭부(41)는 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 하여, 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다. 이로써 부팅이 성공적으로 이루어진 것이 된다.

한편, S17 단계에서 판단 결과, 'SLP_3' 신호선이 'H'가 아닌 경우에는, 정상적인 부팅 상태에서 벗어난 경우이므로, PWR_OFF 여부를 체크하게 되며(S32), 만약 파워 오프 상태가 아니면 다시 S17 단계를 반복하여 체크하며, 그렇지 않은 경우(파워 오프인 경우)에는 부팅 에러로 판단하게 된다(S33).

만약, S17 단계에서 S3 모드로 이행된 사실을 확인하여 S18 단계로 이행하였으나, S19 단계에서 SLP_3='L'이 아닌 경우에도, 정상적인 부팅 과정에서 벗어난 것이므로, PWR_OFF 여부를 체크하며(S32), 역시 파워 오프가 아닌 경우에는 S19 단계로 이행하여 반복하며, 파워 오프인 경우에는 역시 부팅 에러로 판단하게 된다(S33).

또다른 한편, 상기 S12 단계에서 판단 결과, 'SLP_4'가 'L'인 경우에는, 이미 부팅이 이루어진 상태임을 나타내는 것인바, 이때도 상기 S17 단계와 같이, 'SLP_3' 신호선이 'H'인지 여부를 체크하게 되는바(S14), 'SLP_3'='L' 인 경우에는 S2 이하 모드(동작모드)임을 말하는 것이며, 따라서 상기 S20 단계로 진행하여 계속해서 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 출력하게 되며 상기 제2 스위칭부(41)는 제2 스위칭부(41)의 출력을 고전압(5VSB)으로 하여 수퍼 IO 및 칩셋(14)의 전원 단자(3VSB/5VSB 단자) 및 칩셋의 'PWRBTN#' 단자에 인가하게 된다.

그러나, 만약 상기 S14 단계에서의 판단 결과, 'SLP_3'='H' 인 경우에는 부팅 후 동작하다가 S3 모드(절전/대기모드)로 이행한 상태를 나타내는 것이 되므로, 시스템을 웨이크업한 후에(S16), 바로 상기 S20 단계로 진행하여 상기 수퍼 IO(19)의 'GPIO A' 포트를 통해 상기 제2 스위칭부(41)의 입력측에 'H'신호를 출력하게 된다. 즉, 이 경우에는, 상기 S18 단계와 S3 모드임은 동일하지만, S18 단계가 부팅시 S4에서 S3로 진행한 상황과는 달리 S2 이하 모드에서 S3 모드로 진행한 상황을 나타내므로, 웨이크업 후, 곧바로 상기 S20 단계로 진행하여 동작 모드로 이행하는 것이다.

마지막으로, 부팅이 성공적으로 이루어져서 S2 이하 모드(동작 모드)로 진행되는 경우(S11, S12, S1, S15, S17~S20) 혹은 계속해서 동작 모드인 경우(S14, S16, S20), 주기적으로 파워 오프(PWR_OFF)인지 여부를 판단하게 되는바(S21), 상기 S21 단계에서의 판단 결과, 파워 오프라고 판단되는 경우에는, GPIO='H'로 하여, 상기 제1 스위칭부(40)를 통해 출력 전압이 0V가 되고 하고 (즉, 5VSB_ATX를 오프상태로 하고)(S22), 시스템을 종료하게 되며(S23), 역으로 상기 S21 단계에서 파워 오프가 아닌 경우에는 상기 S12 단계로 리턴하여(S41), 칩셋(14)으로부터의 'SLP_4' 및 'SLP_3' 신호선 단자들을 통해 현재 전원 상태(모드)를 파악하여 다음 진행 여부를 판단하게 된다.

결국 상기 제5 종래기술에 관한 GPIO 포트를 이용한 컴퓨터 시스템의 절전 방법에 의하면, 별도의 추가적인 하드웨어나 케이블 설치 작업을 필요로 하지 않으면서도, BIOS를 통해 수퍼 IO 칩의 GPIO 포트를 프로그램밍함으로써, 순수하게 소프트웨어만으로도 시스템의 현재 동작 상태의 감지가 간단히 가능하며, 단지 제1 스위칭부(40)만으로도 부팅시 전력 절감이 가능하다는 장점이 있다.

추가적으로, 부팅 중에는 S3 모드일지라도 5VSB 대신 3VSB 동작 전압의 인가에 의해 전력절감이 가능하며, 한편 동작 중에 S4 모드가 되면 역시 곧바로 3VSB 동작 전압의 인가로 전환함으로써, 시스템에 아무런 영향을 주지 않으면서도 최대한 전력 절감이 가능하다는 장점이 있는바, 더욱이 추가적인 센싱 장치나 케이블 작업 없이 단지 제2 스위칭부(41) 만으로 이상의 효과를 가져올 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 상기 제5 종래기술 역시, 종전의 기술에 비해서는 새로운 하드웨어 추가가 월등히 줄어들었으나, 그럼에도 불구하고 여전히 제1 스위칭부(40) 및 이들을 연결하기 위한 최소한의 케이블에 따른 커텍팅 작업은 필요하며, 아울러 S3 및 S4 모드라고 하는 기존의 메인 모드 설계자들의 기존 틀에 갇혀서 전원절감을 행하게 되므로, 사실상 대기전력이 불필요한 경우에도 S0~S5 모드라고 하는 기존 틀을 뛰어넘어서 전력절감을 행할 수는 없다는 한계가 존재하였다.

대한민국 특허공개 제2013-0043923호 (특허출원 제2011-0108115호) 대한민국 특허 제1328393호 (명칭: 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치) 대한민국 특허 제1623756호 (명칭: 시스템 메모리 전원을 활용한 대기전력 차단장치의 대기전력 차단 방법) 대한민국 특허출원 제2016-0087595호 (명칭: GPIO 포트를 이용한 컴퓨터 시스템의 절전 장치 및 방법, 그리고 이를 활용한 컴퓨터 시스템)

본 발명은, 다양한 동작 모드(일례로 S0~S5 모드)를 갖는 컴퓨터 시스템에서 이루어짐에도 불구하고, 그러한 기존 틀의 동작모드를 뛰어 넘어 임의로 대기전력 절감을 단계적으로 행할 수 있으며, 게다가 CPU 팬(fan)의 PWM 제어 신호를 이용함으로써 외부 연결 커넥터가 전혀 필요없는 컴퓨터 시스템의 보다 효율적인 대기전력 절감 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치는, 메인보드(10)와, 메인보드에 전원을 공급하는 SMPS(20)를 포함하는 컴퓨터 시스템의 대기전력 절감 장치로서, 상기 SMPS(20)는, 5VSB 전원단(21)과, 파워버튼(13)의 턴온 신호에 의해 활성화되는 컨트롤러(22)와, 상기 컨트롤러에 의해 턴온되면서 5VSB 전원을 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)에 공급하는 스위칭부(23)로 이루어지며, 상기 메인보드(10)는, ATX 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로부터 전원을 공급받고, 파워 버튼(13)이 활성화되면 이를 인식하여 전파하는 SIO(19); 상기 SIO(19)에 현재 전원 상태(모드)를 알리는 칩셋(14); 상기 칩셋(14)을 통해 현재 모드에 따라 SIO(19)의 출력을 행하도록 프로그래밍하는 BIOS(10b); 및 VGA 카드(18)의 배속 변경이나 동작 정지를 제어하는 APM 드라이버(10g); 를 포함하며, CCAPM(10f) 어플리케이션의 동작에 의해, 상기 APM 드라이버(10g), BIOS(10b) 및 OS(10c)를 통해 단계적인 전원 절감 모드를 시행하되, 상기 컨트롤러(22)가 상기 SIO(19)로부터 현재 동작모드를 전달받는 경로는 CPU 팬의 PWM 제어 신호선을 활용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 메인보드(10)는, PCI(151)와 LAN과 메모리(10a)를 더 포함하며, 기설정된 제1 시간(T1) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 '제1 전력절감 모드'를 시행하며, 기설정된 제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 '제2 전력절감 모드'를 시행하되, 상기 '제1 전력절감 모드'에서는 PCI(151)의 클럭을 정지시키면서 상기 VGA 카드(18)의 배속을 낮추며, 상기 '제2 전력절감 모드'에서는 LAN의 전원 및 상기 VGA 전원을 오프시키는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 메인보드(10)는, 기설정된 제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 'RUN Suspended to RAM'을 실행하여 상기 메모리(10a)를 제외한 나머지 자원의 동작을 모두 오프시키는 '제3 전력절감 모드'를 시행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 SIO(19)가, CPU 팬의 PWM 제어 신호선을 통해, 상기 컨트롤러(22)로 현재 동작모드를 전달할 때에, S3 및 S4 모드에서는 상기 PWM 제어 신호선의 앞단에 상이한 펄스파를 추가하여 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법은, PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치를 이용한 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법으로서, (c) 상기 CCAPM(10f)은, 기설정된 제1 시간(T1) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S13); (d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, '제1 시간(T1) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (c) 단계에서의 판단결과 '제1 시간(T1) 동안 비동작 상태'이면, '제1 전력 절감모드'를 시행하게 되는 단계(S14); (e) 기설정된 제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S15); 및 (f) 상기 (e) 단계에서의 판단 결과, '제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (e) 단계에서의 판단결과 '제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 비동작 상태'이면, '제2 전력 절감모드'를 시행하게 되는 단계(S14); 를 포함하며, 상기 '제1 전력 절감모드'는, APM 드라이버(10g)의 출력 신호를 통해 모니터 스캔의 배속을 다운되도록 하는 동작을 포함하며, 상기 '제2 전력 절감모드'는, APM 드라이버(10g)의 출력 신호를 통해 VGA 카드(18)의 동작을 정지시키는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, (g) 상기 (f) 단계 후에, '웨이크업' 발생 여부를 조사하는 단계(S17); (h) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 웨이크업 발생시에는 PM값을 초기화하여 시스템의 동작 모드(S0 모드)로 돌아가면서(S18), 상기 (c) 단계로 리턴하고, 그렇지 않으면 절전/대기 모드(S3 모드)인가 여부를 체크하는 단계(S19); 및 (i) 상기 (h) 단계에서의 판단 결과, S3 모드가 아니면 계속해서 체크하고, S3 모드이면, 'RUN Suspended to RAM'을 실행하게 되는 단계(S20); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, (j) 상기 (i) 단게 후에, '웨이크업' 발생 여부를 조사하는 단계(S21); (k) 상기 (j) 단계에서의 판단 결과, 웨이크업 발생시에는 상기 (c) 단계로 리턴하고, 그렇지 않으면 기설정된 제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S22); 및 (l) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, '제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (k) 단계에서의 판단결과 '제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 비동작 상태'이면, '파워 오프'를 시행하게 되는 단계(S23); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 (c) 단계 이전에, (a) SIO(19) 및 컨트롤러(22)가 파워온(PWON#) 신호 발생 여부를 체크하는 단계(S11); 및 (b) 상기 (a) 단계에서의 판단 결과, 파워온(PWON#) 신호가 발생하지 않았으면 계속해서 체크하고, 파워온(PWON#) 신호가 발생하였으면, 상기 컨트롤러(22)가 스위칭 제어신호(VSB_ON)를 스위칭부(23)에 인가하여 스위칭부를 턴온시켜 5VSB 가 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 S1O(19) 및 기타 소자에 대기 전원이 공급되도록 하는 단계(S12); 를 더 포함하며, 상기 (m) 단계 이후에, (n1) 상기 컨트롤러(22)가, 'S4' 모드(최대절전모드)인지 여부를 조사하면서 동시에 PWM 제어 신호가 '로우' 상태인지 여부를 조사하는 단계(S24); 및 (n2) 상기 (n1) 단계에서의 판단 결과, 그렇지 않으면 계속해서 체크하고, 그러한 경우에는, 상기 컨트롤러(22)는 상기 스위칭부(23)로의 제어신호(VSB_ON)를 '로우'로 하여, 5VSB가 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)로 인가되는 것 자체를 차단하는 단계(S20); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법에 따르면, 다양한 동작 모드(일례로 S0~S5 모드)를 갖는 컴퓨터 시스템에서 이루어짐에도 불구하고, 그러한 기존 틀의 동작모드를 뛰어 넘어 임의로 대기전력 절감을 단계적으로 행할 수 있으며, 게다가 CPU 팬(fan)의 PWM 제어 신호를 이용함으로써 외부 연결 커넥터가 전혀 필요없는 컴퓨터 시스템의 보다 효율적인 대기전력 절감이 가능하게 되었다.

상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 종래의 컴퓨터 전원공급장치의 개념도.
도 2는 제3 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도.
도 5는 도 3의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면.
도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도.
도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도.
도 11은 제5 종래기술의 시스템 구성도.
도 12는 제5 종래기술의 시스템 중에서 관련된 구성요소만을 도시한 시스템 구성도.
도 13은 제5 종래기술의 전력이 절감되는 컴퓨터 시스템의 수퍼 IO의 동작흐름도.
도 14는 본 발명에 따른 시스템 중에서 본 발명과 직접 관련된 구성요소만을 도시한 시스템 구성도.
도 15는 본 발명에 따른 단계적인 대기전력 절감 방법의 동작흐름도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법의 최적 실시예에 대하여, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.

도 14는 본 발명에 따른 시스템 중에서 본 발명과 직접 관련된 구성요소만을 도시한 시스템 구성도이고, 도 15는 본 발명에 따른 단계적인 대기전력 절감 방법의 동작흐름도이다.

먼저, 본 발명에 따른 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치에 대하여, 도 14를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 시스템 중에서 본 발명과 직접 관련된 구성요소만을 설명하면, 도 14에서 보는 바와 같이, 메인 보드(10)에서 SIO(19)가 전원공급장치로서의 SMPS(20)와 PWON# 신호를 주고 받으며, 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)가 SMPS(20)로부터의 5VSB 전압(5VSB_PWR)에 의해 활성화되며, 파워 버튼(13)의 온/오프 신호를 받아서 수퍼 I/O(19)에 파워온스위치(PONSWH#) 신호를 출력하고, 수퍼 I/O(19)의 PS_ON# 신호에 응하여 SMPS의 전원 보조단자의 5VSB가 ATX 파워 커넥터(60)로 인가되어 진다.

보다 구체적으로 설명하면, SMPS 내의 5VSB(21)가 ATX 파워 커넥터(60)로 직결되지 않고, 스위칭부(23)를 통해서 인가되는바, 상기 스위칭부(23)의 온/오프는 추가 설치되는 컨트롤러(22)에 의해 제어되며, 상기 컨트롤러(22)의 제어신호는 파워 버튼(13)이나 후술하는 CPU 팬의 PWM 제어신호(CFAN_PWM)로 부터 온다.

특히, 본 발명에서의 'CFAN_PWM' 신호는, 종래의 CPU 팬의 제어신호와 S0 모드에서는 동일한 신호이지만, S3 모드(절전/대기모드)나 S4 모드(최대절전모드)에서는 이를 수신하는 SMPS의 컨트롤러가 구별할 수 있도록, 맨 앞단에 각각 일례로 한 개 및 두 개의 펄스를 추가하여 이루어지도록 SIO(19)가 PWM 제어 신호를 변조하여 출력하게 된다.

이때, 상기 컨트롤러(22)는, 일종의 프로그램드 IC이며, 프로그램 가능함 새로운 마이컴을 사용하여도 되며, 혹은 기존의 MCU를 사용하여도 된다. 다만, 본 발명의 경우에는, 기존의 CPU 팬의 케이블을 그대로 이용할 수 있는바, 따라서 별도의 커넥터 연결 작업이 필요치 않고, 간단히 제작된 케이블을 기존 커넥터에 끼워서 사용할 수 있다는 장점이 있다.

아울러, 상기 수퍼 I/O(19)는 OS(10c)와 CPU_Clock 신호 및 SYS_OFF 신호를 주고 받으며 (이때 OS(10c)는 CPU(11)로 CPU_Clok_drop 신호를 제공함), 한편으로는 BIOS(10b) 및 PCH 칩셋(14)로부터 동작 모드 상태신호를 받아서 CPU 팬의 PWM 제어신호(CFAN_PWM)를 통해 이를 SMPS(20) 및 모니터(30)에 알린다.

한편, 상기 스위칭부(23)는, 상기 컨트롤러(22)의 제어신호(VSB_ON)에 의해턴온될 때, 상기 ATX 파워 커넥터(60)로 5VSB 전압(5VSB)을 인가하게 되며, 비로소 상기 메인보드가 활성화되며, 상기 SIO(19), BIOS(10d) 및 PCH 칩셋(14)으로 5VSB를 인가한다.

제3 종래기술의 컴퓨터 시스템에서의 전원 공급은, 도 2에서 보는 바와 같이, SMPS(20)와 같은 파워 서플라이에서 메인 보드(10)로 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 이루어지는바, 이를 일례로 5VSB 전원선을 통해 적절히 제어하는 마이컴(30)과 같은 장치를 통해 절전을 행하게 된다.

한편, 본 발명에서는, SIO(19)에서 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)와 같은 파워 서플라이로부터 전원을 공급받는바, 이를 보다 더 구체적으로 도 14를 참조하여 설명하면, 파워 버튼(13)이 활성화되면, 이 신호(PWON#)를 PIC(119)로 인가함과 동시에 SMPS의 컨트롤러(22)로도 인가하여, 상기 컨트롤러(22)가 스위칭부(23)를 턴온하여 비로소 5VSB가 ATX 파워 커넥터(60)로 인가되며 SIO(19)를 비롯한 메인보드(10)가 동작을 개시하게 된다.

한편, 본 발명의 경우에는, VGA 카드(18)를 통한 에너지 절감을 위해 APM 드라이버(Advanced Power Management Driver)(10g)가 사용되는바, VGA 카드(18)는 일반적인 BIOS(10b)로부터 제어신호를 받는 외에도, 상기 APM 드라이버(10g)로부터 일례로 D0/D3 신호를 받아서 모니터의 스캔을 몇 배속으로 할지를 결정하며, 이를 비디오 출력신호(Video_out)를 통하여 모니터(30)로 출력하게 된다.

PCI(151) 역시, BIOS(10b)에 의해 PCH 칩셋(14)을 통한 제어신호(STP_PCI#)에 의해, 전원 차단 혹은 전원 공급이 이루어지며, SSD/HDD(19k) 역시, BIOS(10b)에 의해 PCH 칩셋(14)을 통한 제어신호(Tx/Rx)에 의해 제어가 이루어지는바, 직접 신호를 받는 상태를 실선 화살표로 도시하였고, 점선 화살표는 간접적으로 (논리적으로) 제어가 이루어진다는 점을 나타내기 위한 것이다.

한편, 본 발명에서는, BIOS(ACPI 펌웨어)(10b)의 상위 계층인 OS(Operating System)(10c) 및 APM 드라이버(10g)의 상위 계층인 어플리케이션 소프트웨어의 일종인 CCAPM(Central Control Advanced Power Management)(10f)를 추가로 갖는다.

그리하여, 상기 CCAPM(10f)가 본 발명의 단계적인 대기전력 절감 방법을 총괄하게 되는바, 현재 컴퓨터 시스템의 동작 상태를 파악하여 APM 드라이버(10g) 및 OS(10c)/BIOS(10b)로 각종 전력절감을 위한 제어명령을 발할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

미설명부호 '10h'는 유저나 네트워크로부터의 입력 인터럽트 처리를 위한 IRQ(Interrupt ReQuest)이며, '10a'는 D램 메모리이다.

아울러, 상기 PCH 칩셋(14)은 PWM 제어 신호를 이용하여 SIO(19)를 통해 시스템의 전원상태를 쉽게 SMPS(20) 또는 모니터(30) 등의 주변기기로 전달할 수 있으며, BIOS(10b)의 레지스터의 값의 변경을 통하여 간단하게 여러가지 전원상태를 공유할 수 있다. 예를 들면, 모니터(30)에 S3와 S4의 전원상태를 정확하게 전달할 경우, 시스템이 S4 상태에서는 모니터를 절전/대기모드가 아닌 오프모드로 진입하도록 하여, 낭비되는 에너지를 절감할 수 있다.

더욱이, 기존에는 시스템의 상태를 SMPS(20)나 주변기기(30)에 연결할 때에, 메인보드(10)의 특정 신호를 사용하기 위하여 신호선에 납땜 등 추가작업이 필요하고, 추가 작업된 것은 작업비용 상승 및 서비스 관리상에 상당한 리스크를 안고 있었다. 그러나, 본 발명에서의 PWM 제어 신호(CFAN_PWM)는, CPU FAN 등의 외부 연결커넥터 등이 기존 제품에 있기 때문에, 간단히 케이블 제작만으로 사용할 수 있다는 추가적인 장점이 있다.

추가적으로, SMPS(20) 등에서 대기전력 차단 등의 기능을 구현하기 위해서는, 최소한으로도 마이컴, 전류측정 가능한 IC 등이 필요하고, USB 장치 등으로 대기 전압(5VSB)의 값이 변할 경우 많은 오류를 나타냈으나, 본 발명의 경우에는, 시스템의 모든 전력관리(POWER Management)를 제어하는 CCAPM 프로그래밍에 의하여 제어되기 때문에 가장 정확하게 제어할 수 있다.

이제, 본 발명의 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법에 대해, 도 14 및 도 15를 참조하여, 특히 도 15를 주로 참조하여 설명한다.

도 15에서 보는 바와 같이, 컴퓨터 시스템이 시작되면, SIO(19) 및 컨트롤러(22)가 파워온(PWON#) 신호 발생 여부를 체크하여(S11), 파워온(PWON#) 신호가 발생하지 않았으면 (예를들어 파워 버튼이 턴온되지 않았으면) 계속해서 체크하고, 파워온(PWON#) 신호가 발생하였으면, 이에 응하여 스위칭 제어신호(VSB_ON)를 스위칭부(23)에 인가하여 스위칭부를 턴온시켜 5VSB 가 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 S1O(19) 및 기타 소자에 대기 전원을 공급하게 된다(도 15의 S12, 도 14의 ①).

상기 파워 버튼의 신호(PWON#)는, 동시에 SIO(19)의 'PONSWH#' 입력 단자를 'L'로 활성화하여, BIOS(10b) 등의 일련의 종래의 절차들을 통해 전체 시스템을 부트업 하게 한다.

이제, CCAPM(10f)은, 칩셋(14)으로부터의 'SLP' 신호선 단자들 및 기타 모니터의 픽셀 감지, 스크린 세이버, 프로세스 동작상태 등을 통해, 기 설정된 임의의 시간(T1) 동안 시스템의 동작 여부를 파악하는바(S13), 'T1 시간 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 S13 단계에서의 판단결과 'T1 시간 동안 비동작 상태'이면, PCI(151)로 PCI 클럭 정지 신호(STP_PCI#)를 인가하여 애드온 카드를 비활성화하면서, '제1 전력 절감모드'를 시행하게 된다(도 15의 S14, 도 14의 ②). 즉, 제1 전력 절감모드(VGA power saving 1)에서, CCAPM(10f)은 일례로 APM 드라이버(10g)의 D0 신호를 통해 모니터 스캔이 16배속에서 1배속으로 다운되도록 하는바, 이렇게 하여도 시스템이 '아이들(idle)' 상태에 가까우므로 기본 프레임만 필요하기 때문이다. 이와 같이 VGA 스캔 배속을 낮추면 100mW 정도의 전력 절감이 가능하다. 추가적으로, VGA 클럭을 다운시키고, PLL, 트랜시버 (Transceiver) 회로를 '오프'해도 된다.

이제, 다시 기 설정된 일정 시간(T2) 동안, 시스템의 동작 여부를 파악하는바(S15), 'T2 시간 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 S15 단계에서의 판단결과 'T2 시간 동안 비동작 상태'이면, LAN로 랜 파워 오프 신호(SLP_LAN#)를 인가하여 LAN 전원을 오프하면서, '제2 전력 절감모드'를 시행하게 된다(도 15의 S16, 도 14의 ③). 즉, 제2 전력 절감모드(VGA power saving 2)에서, CCAPM(10f)은 일례로 APM 드라이버(10g)의 D3 신호를 통해 VGA 카드(18)의 동작을 아예 오프시킨다. 이와 같이 단계적으로 VGA 카드의 전력절감을 강화하게 되는바, 처음부터 VGA 카드 오프를 하게 되면, 만약에 웨이크업이 발생할 경우에 시간이 많이 소요되기 때문에, 처음 'T1' 시간 동안 비동작 상태이면 일단 배속을 낮추고, 다시 'T1+T2' 시간 동안 비동작 상태이면 오프시키게 된다. 추가적으로, CPU 파워를 다운시키기도 한다.

이제, '웨이크업' 발생 여부를 조사하는바(S17), 웨이크업 발생시에는 PM값을 초기화하여 시스템의 동작 모드(S0 모드)로 돌아가면서(S18), 처음(S13 단계)으로 리턴하고, 그렇지 않으면 절전/대기 모드(S3 모드)인가 여부를 체크하게 된다(S19).

그리하여, 상기 S19 단계에서의 판단 결과, S3 모드가 아니면 계속해서 체크하고, S3 모드이면, 'RUN Suspended to RAM'을 실행하게 된다(S20). 이는 일반적인 절전/대기모드이므로, 상태변수 저장용 D램인 시스템 메모리(10a) 전원만 '온/시키고, 나머지 전원은 모두 오프시킴으로써, 한층 강화된 절전을 행하게 된다.

이후, 다시 '웨이크업' 발생 여부를 조사하는바(S21), 웨이크업 발생시에는 처음(S13 단계)으로 리턴하고, 그렇지 않으면 다시 기 설정된 일정 시간(T3) 동안, 시스템의 동작 여부를 파악하는바(S22), 'T3 시간 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 S22 단계에서의 판단결과 'T3 시간 동안 비동작 상태'이면, 소프트웨어적으로 시스템 파워를 오프시키게 된다(도 15의 S23, 도 14의 ④). 즉, 네번째로 강력한 전력 절감모드이다.

이후, 상기 컨트롤러(22)는, 'S4' 모드(최대절전모드)인지 여부를 조사하면서 동시에 PWM 제어 신호가 '로우' 상태인지 여부를 조사하는바(S24), 그렇지 않으면 계속해서 체크하고, 그러한 경우에는 (즉, 도 14의 ⑤번 상태), 상기 컨트롤러(22)는 상기 스위칭부(23)로의 제어신호(VSB_ON)를 '로우'로 하여(도 15의 S25, 도 14의 ⑥), 5VSB가 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)로 인가되는 것 자체를 차단함으로써, 모든 전원을 차단하고 시스템을 정지시킨다. 당연히, 이 경우, CPU 팬(미 도시됨)도 정지된다.

상기 T1 내지 T3는 각각, 시스템의 특성이나 작업의 종류 또는 유저의 성향에 따라 임의로 설정할 수 있는바, 예를들어 각각은 5~10 분 사이의 값이면 바람직하다.

이상, 본 발명의 PWM 제어신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치 및 방법에 의하면, 시스템에 동작 중이 아니더라도 통상적인 S3 모드로 진입하여야만 전력 절감을 진행하게 되지만, 본 발명에 의하면 그전이라도 설정된 시간에 맞추어 전력 절감을 실행하기 시작하며, 다만 바로 S3 모드에 준하는 전력 절감을 하게 되면 웨이크업 발생 시에 시간이 소요되므로, 각 단계별로 차등적으로 전력 절감을 꾀하되, 비동작 상태가 지속됨에 따라 절감 강도를 높여가면서 절감을 꾀하게 된다.

아울러, 최대 절전모드(S4)로 진입시에는 기존의 CPU 팬의 PWM 제어신호선을 이용함으로써, 별도의 커넥팅 작업이 추가되지 않고도 케이블만 기존의 커넥터에 끼워서 시스템의 절전 장치의 개선이 가능하게 된다는 장점을 지니게 된다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

(종래기술)
10 : 메인보드 10a: 메모리
10b: ROM BIOS 10c: OS
10d: PMOS(P형 MOS) 10e: LDO(Low Dropout Voltage Regulator)
11 : CPU 12 : SIO (System IO)
13 : 파워 버튼 14 : 칩셋
15 : 리셋 버튼 16 : 제1 배터리
17 : 리쥼리셋 18 : LAN
19 : 수퍼IO (Super IO) 19a : PS_ON 회로
19c: 파워 상태 검출기
20 : 파워서플라이 (SMPS) 30 : 마이컴
40 : 제1 스위칭부 41 : 제2 스위칭부
50 : 케이스 파워 스위치 60 : 파워 커넥터
70 : V_DD 감지부
(본 발명)
10f : CCAPM(Central Control APM) 10g : APM(Advanced Power Management)
10h : IRQ(Interrupt ReQuest) 10k : SSD/HDD
21 : 5VSB 전원단 22 : 컨트롤러
23 : 스위칭부 151 : PCI

Claims

메인보드(10)와, 메인보드에 전원을 공급하는 SMPS(20)를 포함하는 컴퓨터 시스템의 대기전력 절감 장치로서,
상기 SMPS(20)는, 5VSB 전원단(21)과, 파워버튼(13)의 턴온 신호에 의해 활성화되는 컨트롤러(22)와, 상기 컨트롤러에 의해 턴온되면서 5VSB 전원을 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)에 공급하는 스위칭부(23)로 이루어지며,
상기 메인보드(10)는,
ATX 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로부터 전원을 공급받고, 파워 버튼(13)이 활성화되면 이를 인식하여 전파하는 SIO(19);
상기 SIO(19)에 현재 전원 상태(모드)를 알리는 칩셋(14);
상기 칩셋(14)을 통해 현재 모드에 따라 SIO(19)의 출력을 행하도록 프로그래밍하는 BIOS(10b); 및
VGA 카드(18)의 배속 변경이나 동작 정지를 제어하는 APM 드라이버(10g);
를 포함하며,
CCAPM(10f) 어플리케이션의 동작에 의해, 상기 APM 드라이버(10g), BIOS(10b) 및 OS(10c)를 통해 단계적인 전원 절감 모드를 시행하되, 상기 컨트롤러(22)가 상기 SIO(19)로부터 현재 동작모드를 전달받는 경로는 CPU 팬의 PWM 제어 신호선을 활용하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인보드(10)는, PCI(151)와 LAN과 메모리(10a)를 더 포함하며,
기설정된 제1 시간(T1) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 '제1 전력절감 모드'를 시행하며,
기설정된 제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 '제2 전력절감 모드'를 시행하되,
상기 '제1 전력절감 모드'에서는 PCI(151)의 클럭을 정지시키면서 상기 VGA 카드(18)의 배속을 낮추며,
상기 '제2 전력절감 모드'에서는 LAN의 전원 및 상기 VGA 카드의 전원을 오프시키는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 메인보드(10)는, 기설정된 제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 시스템의 비동작 상태가 지속되면 'RUN Suspended to RAM'을 실행하여 상기 메모리(10a)를 제외한 나머지 자원의 동작을 모두 오프시키는 '제3 전력절감 모드'를 시행하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 SIO(19)가, CPU 팬의 PWM 제어 신호선을 통해, 상기 컨트롤러(22)로 현재 동작모드를 전달할 때에, S3 및 S4 모드에서는 상기 PWM 제어 신호선의 앞단에 상이한 펄스파를 추가하여 전달하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치.
제 1 항의 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 장치를 이용한 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법으로서,
(c) 상기 CCAPM(10f)은, 기설정된 제1 시간(T1) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S13);
(d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, '제1 시간(T1) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (c) 단계에서의 판단결과 '제1 시간(T1) 동안 비동작 상태'이면, '제1 전력 절감모드'를 시행하게 되는 단계(S14);
(e) 기설정된 제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S15); 및
(f) 상기 (e) 단계에서의 판단 결과, '제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (e) 단계에서의 판단결과 '제1 및 제2 시간(T1+T2) 동안 비동작 상태'이면, '제2 전력 절감모드'를 시행하게 되는 단계(S14);
를 포함하며,
상기 '제1 전력 절감모드'는, APM 드라이버(10g)의 출력 신호를 통해 모니터 스캔의 배속을 다운되도록 하는 동작을 포함하며,
상기 '제2 전력 절감모드'는, APM 드라이버(10g)의 출력 신호를 통해 VGA 카드(18)의 동작을 정지시키는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법.
제 5 항에 있어서,
(g) 상기 (f) 단계 후에, '웨이크업' 발생 여부를 조사하는 단계(S17);
(h) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 웨이크업 발생시에는 PM값을 초기화하여 시스템의 동작 모드(S0 모드)로 돌아가면서(S18), 상기 (c) 단계로 리턴하고, 그렇지 않으면 절전/대기 모드(S3 모드)인가 여부를 체크하는 단계(S19); 및
(i) 상기 (h) 단계에서의 판단 결과, S3 모드가 아니면 계속해서 체크하고, S3 모드이면, 'RUN Suspended to RAM'을 실행하게 되는 단계(S20);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법.
제 6 항에 있어서,
(j) 상기 (i) 단게 후에, '웨이크업' 발생 여부를 조사하는 단계(S21);
(k) 상기 (j) 단계에서의 판단 결과, 웨이크업 발생시에는 상기 (c) 단계로 리턴하고, 그렇지 않으면 기설정된 제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 시스템의 비동작 상태 여부를 파악하는 단계(S22); 및
(l) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, '제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 비동작 상태'가 아니면 계속해서 체크하게 되고, 상기 (k) 단계에서의 판단결과 '제1 내지 제3 시간(T1+T2+T3) 동안 비동작 상태'이면, '파워 오프'를 시행하게 되는 단계(S23);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (c) 단계 이전에,
(a) SIO(19) 및 컨트롤러(22)가 파워온(PWON#) 신호 발생 여부를 체크하는 단계(S11); 및
(b) 상기 (a) 단계에서의 판단 결과, 파워온(PWON#) 신호가 발생하지 않았으면 계속해서 체크하고, 파워온(PWON#) 신호가 발생하였으면, 상기 컨트롤러(22)가 스위칭 제어신호(VSB_ON)를 스위칭부(23)에 인가하여 스위칭부를 턴온시켜 5VSB 가 ATX 파워 커넥터(60)를 통해 S1O(19) 및 기타 소자에 대기 전원이 공급되도록 하는 단계(S12);
를 더 포함하며,
상기 (m) 단계 이후에,
(n1) 상기 컨트롤러(22)가, 'S4' 모드(최대절전모드)인지 여부를 조사하면서 동시에 PWM 제어 신호가 '로우' 상태인지 여부를 조사하는 단계(S24); 및
(n2) 상기 (n1) 단계에서의 판단 결과, 그렇지 않으면 계속해서 체크하고, 그러한 경우에는, 상기 컨트롤러(22)는 상기 스위칭부(23)로의 제어신호(VSB_ON)를 '로우'로 하여, 5VSB가 메인보드의 ATX 파워 커넥터(60)로 인가되는 것 자체를 차단하는 단계(S20);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 단계적인 대기전력 절감 방법.