KR20000023209A - 프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃감지기를 구비하는 개선된 마이크로프로세서 전력 공급시스템 - Google Patents

프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃감지기를 구비하는 개선된 마이크로프로세서 전력 공급시스템 Download PDF

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brownout
regulator
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윌름 스미트
티오도르조안스 디페나르
피터 치크
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씨. 필립 채프맨
마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 작동 전압 및 브라운아웃 기준 전압의 독립적이면서도 협동적인 제어를 가능하게 하는 중앙 제어 유니트를 가지는 프로그램형 전력 공급기 및 프로그램형 브라운아웃 감지기가 특징인, 개선된 마이크로프로세서 전력 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 작동 전압과 브라운아웃 기준 전아 레벨들의 부적절한 프로그래밍을 방지한다. 프로그램형 전력 공급기 및 프로그램형 브라운아웃 감지기의 임계치는, 작동 전압의 범위에 걸쳐 적절한 브라운아웃 임계치를 제공할 수 있다.

Description

프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃 감지기를 구비하는 개선된 마이크로프로세서 전력 공급 시스템{AN IMPROVED MICROPROCESSOR POWER SUPPLY SYSTEM COMPRISING A PROGRAMMABLE POWER SUPPLY AND A PROGRAMMABLE BROWNOUT DETECTOR}
본 발명은 일반적으로는 마이크로 프로세서와 마이크로컨트롤러 전력 공급기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전력 공급기 출력을 추적하도록 설정될 수 있는 프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃 감지기를 구비하는 전력 공급 시스템에 관한 것이다. 프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃 감지기는 공통의 지능 제어 유니트(intelligent control unit)에 의해 독립적으로 제어된다. 제어 유니트는 또한 프로그램식 브라운아웃 감지기를 무능화(disable) 시킬 수 있다.
마이크로프로세서용 프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃 감지기는 종래의 기술에 의해 공지되어 있다. 배터리 구동식 장비 및 고 신뢰도의 어플리케이션(application)들에서의 마이크로프로세서의 사용으로 인하여, 저전력 배터리 구동식 장비의 전류 소모를 감소시키기 위해 작동 전압을 변경시킬 필요성과, 신뢰성의 고려를 위해 작동 전압이 예정된 레벨 아래로 강하하는지 여부를 감지할 필요성이 생기게 되었다.
논리(logic) 또는 기억(storage) 소자들에서 에러(error) 또는 부분적으로 기능적인 조건들(partly functional conditions)이 발생할 수 있기 때문에, 마이크로프로세서가 계속 작동되지 않는 위치에서 마이크로프로세서용의 유입 전압이 소정 레벨 아래로 강하할 때 브라운아웃 현상(brownout)이 발생하는 것으로 생각된다. 전압이 브라운아웃 레벨 이상으로 다시 올라왔을 때 브라운아웃 현상은 종료된다. 브라운아웃 레벨에서 발진(oscillation)을 방지하기 위하여 히스테리시스(hysteresis) 또는 래칭 방식(latching scheme)이 사용될 수 있다.
브라운아웃 감지기는, 상기 브라운아웃 전압 레벨 바로 위까지 전압이 강하했을 때를 감지하여, 브라운아웃이 임박하였음을 나타내는 신호를 마이크로프로세서에 제공할 수 있다.
브라운아웃 감지기는, 부적절한 작동을 방지하기 위하여 마이크로프로세서의 작동을 중단시키거나 재설정(reset)할 수 있다. 실제의 작동에 있어서, 로직(logic)이 미지의 상태를 입력시킴으로써 마이크로프로세서의 작동에 지장을 줄 수 있게 되는 브라운아웃 조건에 도달하지 않도록 마이크로프로세서는 보호되어야 한다.
현재의 기술 상태에서는, 이러한 전력 공급기들 및 브라운아웃 감지기들은 작동이 전혀 연계되지 않거나, 또는 마이크로프로세서에 대한 작동 전압에 직접 관련된 브라운아웃 감지기에 대한 기준 전압에 의하여만 연계(link)된다. 또한, 전류 소모를 감소시킬 수 있도록 취침 모드(slip mode) 동안 마이크로프로세서의 작동 전압을 강하시키기 위한 내용의 고려(provision)이 전혀 없다.
이상과 같은 종래 기술은 본 발명에 의해 개선되는 데, 본 발명은, 취침 모드 동안에 또는 그 밖에 어플리케이션(application)에 의해 요구될 때에 작동 전압을 강하시킬 수 있는 프로그램형 전력 공급기와, 작동 전압을 브라운아웃 레벨에 지능적으로 연계시킬 수 있는 프로그램형 브라운아웃 감지기를 제공한다. 따라서, 펌웨어(firmware) 에러 또는 부적절한 지시에 의해 지나치게 높게 설정된 브라운 아웃 레벨로 인한 부적절한 작동이 방지된다. 또한, 작동 전압 기준과 브라운아웃 감지기 임계치 사이의 복잡한 관계가 허용된다.
본 발명의 목적은, 마이크로프로세서 시스템의 신뢰도를 높일 수 있는 프로그램형 브라운아웃 감지기 및 프로그램형 전력 공급기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 주어진 작동 전압에 대해 부정확한 브라운아웃 레벨을 감지하도록 잘못 프로그램될 수 없는 프로그램형 브라운아웃 감지기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프로그램될 수 있는 작동 전압의 범위에 걸쳐 적절하게 결정된 임계치를 프로그램형 브라운아웃 감지기가 가질 수 있도록 허용하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전력 소모를 절감할 수 있도록 취침 모드 동안에 마이크로프로세서에 대한 작동 전압을 감소시키는 시스템을 제공하는 것이다.
도 1 은 프로그램형 전력 공급기 및 프로그램형 브라운아웃 감지기의 개략적인 전기 다이어그램이며, 그리고
도 2 는 프로그램형 전압 분할기 네트워크의 개략 다이어그램이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 30 : 마이크로프로세서 전력 공급 시스템
12 : 레귤레이터 기준 전압
14 : 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스
16 : 레귤레이터
20 : 프로그램형 브라운아웃 감지기
22 : 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스
24 : 비교기 26 : 브라운아웃 신호 출력
34 : 옵셔널 디스에이블 신호 40 : 제어 유니트
141 : 아날로그 스위치 142 : 저항 디바이스
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로그램형 전력 공급기 및 프로그램형 브라운아웃 감지기가 제공된다. 상기 전력 공급기 및 브라운아웃 감지기는, 브라운아웃 전압과 작동 전압이 독립적으로 변하는 것을 허용하는 제어 유니트에 의해 프로그램된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 프로그램형 전력 공급기 및 프로그램형 브라운아웃 감지기에서는, 이들은 하나의 제어 유니트에 의해 프로그램되며, 제어 유니트는 브라운아웃 감지기의 작동을 최적화시킬 수 있도록 작동 전압을 브라운아웃 레벨에 연계시킨다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 취침 모드 동안에 전력 소모를 절감할 수 있도록 취침 모드 동안에 작동 전압이 감소되는 프로그램형 전력 공급기가 제공된다.
본 발명의 전술한, 그리고 다른 목적, 특징 및 장점들은, 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 양호한 실시예에 관한, 이하에서의 더욱 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1 을 참조하면, 프로그램형 전력 공급 시스템(30)은 프로그램형 전력 공급기(30), 프로그램형 브라운아웃 감지기(20) 및 제어 유니트(40)를 포함한다. 프로그램형 전력 공급기(30)는, 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14) 및 레귤레이터(regulator; 16)를 포함한다.
도 2 에서는 유사한 소자들에 대해 유사한 도면 부호가 도시되었으며, 도시된 바와 같이, 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14)는 MOS 트랜지스터(transistor)들로서 도시된 선형 또는 비선형 저항 또는 저항 디바이스들(142)의 체인(chain)으로서 구현될 수 있다. 상기 저항 디바이스들(142)은 체인 또는 아날로그 스위치들(141)에 의해 선택되거나 단락될(shunted) 수 있다. 다양한 선택 사항들로부터 레귤레이터 기준 전압(12)를 제공하도록, 아날로그 스위치들(143)의 제 2 체인에 의해 바람직한 전압 분할이 선택될 수 있다. 제어 유니트(40)는 스위치들(141, 143)의 선택을 제어함으로써 고유의 레귤레이터 기중 전압(12)을 선택한다. 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14)는 따라서 프로그램형 전압 분할기 체인 또는 네트워크(network)이다.
도 1 을 참조하면, 레귤레이터(16)는, 작동 전압 출력(18)에 필요한 전류 레벨을 제공하기 위한 레귤레이터 기준 전압(12)에 대한 완충기로서 작용한다. 이 작동 전압 출력(18)은 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러(microcontroller)의 작동 전력을 제공한다.
프로그램형 브라운아웃 감지기(20)은 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22) 및 비교기(comparator; 24)를 포함한다. 비교기(24)는, 작동 전압 출력(18)에 대해, 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22)에 의해 제공되는 브라운아웃 기준 전압(28)을 비교한다. 작동 전압 출력(18)의 전압이 브라운아웃 기준 전압(28) 아래로 강하했을 때, 브라운아웃 조건이 발생한다. 브라운아웃 신호 출력(26)은, 작동 전압 붕괴(decay)의 결과로서의 무용한 작동을 방지하기 위한 조치를 마이크로프로세서가 취하여야 한다는 지시를 마이크로프로세서에 전달한다. 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22)는, 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14)를 위한 도 2 에 도시된 바와 같은 프로그램형 전압 분할기와 유사하게 구현될 수 있다. 일반적으로, 브라운아웃 기준 전압(28)의 크기는 작동 전압 출력(18)의 분수인 것이 보통이다.
제어 유니트(40)는, 제어 버스(32)로부터 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14) 및 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22)로의 디지틀 인터페이스(digital interface)를 제공한다. 제어 유니트(40)은, 예를 들어 작동 전압 출력(18) 보다 큰 브라운아웃 기준 전압(28)과 같이, 브라운아웃 기준 전압(28)과 작동 전압 출력(18) 사이에서의 무효한 조합들의 설정을 방지하기 위한 로직(logic)을 포함한다. 따라서, 제어 유니트(40)는, 브라운아웃 기준 전압(28)에 대하여 작동 전압(18)을 조정함으로써, 무용한 프로그래밍 지시들 또는 전자 소자들의 부적절한 작동으로 인한 무효한 전압 설정을 방지한다. 더구나, 제어 유니트(40)는 프로그램형 브라운아웃 감지기(20)의 작동을 무능화시키기 위한 옵셔널 디스에이블 신호(optional disable signal; 34)를 제공할 수 있다. 옵셔널 디스에이블 신호(34) 또한 프로그램 가능하다.
제어 유니트(40)은 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22)에 제어 입력을 공급한다. 제어 유니트(40)는 또한, 브라운아웃 기준 전압(28)이 작동 전압 출력(18)의 레벨을 초과하지 않도록 보장하기 위한 로직을 포함한다. 본 발명의 기술 분야의 당업자는, 전술한 형태의 제어 기능이 상태 장치(state machine) 또는 다른 형태의 조합 및 순차 디지틀 로직(combinational and sequential digital logic)에 의해 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 제어 유니트(40)의 기능은, 무효 작동 전압으로부터 마이크로프로세서를 보호하기 위해 필요한 어떠한 방식에 의해서도 브라운아웃 기준 전압(28)의 범위를 제어하도록, 확장될 수 있다.
프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22) 및 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14) 용의 아날로그(analog) 스위치들을 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 유니트(40)는, 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14)에서의 스위치들의 상태를 기초로하여 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22) 내에 아날로그 스위치들의 상태를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어 유니트(40)는, 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스(14)에서의 해당 스위치가 폐쇄된 경우, 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스(22)에서의 아날로그 스위치들을 폐쇄함으로써, 브라운아웃 기준 전압(28)이 레귤레이터 기준 전압(12)를 결코 초과하지 않도록 보장할 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 본발명에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는, 형태 또는 그 상세한 내용에 있어서, 본 발명의 사상과 영역의 범주를 이탈함이 없이 전술한 그리고 다른 변형이 가능함이 이해될 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 마이크로프로세서에 전력을 공급하기 위한 프로그램형 전력 공급기;
    상기 프로그램형 전력 공급기에 연결되어, 작동 전압이 브라운아웃 기준 전압 아래로 강하할 때를 감지하여 브라운아웃 신호 출력을 제공하는 프로그램형 브라운아웃 감지기; 및
    상기 프로그램형 전력 공급기 및 상기 프로그램형 브라운아웃 감지기에 연결되어 상기 작동 전압 및 상기 브라운아웃 기준 전압을 설정하는 제어 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 작동 전압의 하나의 고정 분율을 초과하지 않도록 상기 브라운아웃 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 프로그램형 브라운아웃 감지기의 작동을 무능화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그램형 브라운아웃 감지기는:
    상기 브라운아웃 기준 전압을 설정하기 위한 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스; 및
    프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스에 연결되어 상기 브라운아웃 신호 출력을 제공하기 위한 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    레귤레이터 기준 전압을 설정하기 위한 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스; 및
    상기 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스에 연결되어 상기 레귤레이터 기준 전압을 완충하기 위한 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    다수의 레귤레이터 기준 전압들을 제공하기 위한 전압 분할기 네트워크; 및
    상기 전압 분할기 네트워크에 연결되어 상기 작동 전압을 제공하기 위한 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어 유니트는, 상기 전압 분할기 네트워크에 연결되어 상기 다수의 레귤레이터 기준 전압들의 고유값들을 선택하기 위한 적어도 하나의 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 전력 공급 시스템은 다수의 브라운아웃 기준 전압들을 생성하기 위한 전압 분할기 네트워크를 추가로 포함하며, 상기 제어 유니트는 상기 다수의 브라운아웃 기준 전압들의 고유값들을 선택할 수 있도록 상기 전압 분할기 네트워크에 연결된 적어도 하나의 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    다수의 레귤레이터 기준 전압들을 제공하기 위한 제 2 전압 분할기 네트워크; 및
    상기 작동 전압을 제공할 수 있도록 상기 제 2 전압 분할기 네트워크에 연결된 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어 유니트는 상기 다수의 레귤레이터 기준 전압들의 고유값들을 선택할 수 있도록 상기 제 2 전압 분할기 네트워크에 연결된 적어도 하나의 제 2 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 작동 전압의 설정을 기초로 상기 브라운아웃 기준 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 브라운아웃 기준 전압을 상기 작동 전압의 하나의 고정된 분율을 초과하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 프로그램형 브라운아웃 감지기의 작동을 무능화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    상기 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스의 레귤레이터 기준 전압을 설정하기 위한 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스; 및
    상기 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스에 연결되어 상기 레귤레이터 기준 전압을 완충하기 위한 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    다수의 레귤레이터 기준 전압들을 제공하기 위한 전압 분할기 네트워크; 및
    상기 작동 전압을 제공할 수 있도록 상기 전압 분할기 네트워크에 연결된 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어 유니트는 상기 다수의 레귤레이터 기준 전압들의 고유값들을 선택할 수 있도록 상기 전압 분할기 네트워크에 결합된 적어도 하나의 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 전력 공급 시스템은 다수의 브라운아웃 기준 전압들을 생성하기 위한 전압 분할기 네트워크를 추가로 포함하며, 상기 제어 유니트는 상기 다수의 브라운아웃 기준 전압들의 고유값들을 선택할 수 있도록 상기 전압 분할기 네트워크에 연결된 적어도 하나의 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    다수의 레귤레이터 기준 전압들을 제공하기 위한 제 2 전압 분할기 네트워크; 및
    상기 작동 전압을 제공할 수 있도록 상기 제 2 전압 분할기 네트워크에 연결된 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어 유니트는 상기 다수의 레귤레이터 기준 전압들의 고유값들을 선택할 수 있도록 상기 제 2 전압 분할기 네트워크에 연결된 적어도 하나의 제 2 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  16. 마이크로프로세서에 전력을 공급하기 위한 프로그램형 전력 공급기; 및
    상기 프로그램형 전력 공급기에 연결되어, 상기 마이크로프로세서가 취침 모드에 들어갈 때 상기 전력 공급기의 출력을 강하시킬 수 있도록 상기 전력 공급기 출력을 조절하기 위한 제어 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    레귤레이터 기준 전압을 설정하기 위한 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스; 및
    상기 프로그램형 레귤레이터 기준 전압 소스에 연결되어 상기 레귤레이터 기준 전압을 완충하기 위한 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 프로그램형 전력 공급기는:
    다수의 레귤레이터 기준 전압들을 제공하기 위한 전압 분할기 네트워크; 및
    상기 전압 분할기 네트워크에 연결되어 상기 작동 전압을 제공하기 위한 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어 유니트는, 상기 전압 분할기 네트워크에 연결되어 상기 다수의 레귤레이터 기준 전압들의 고유값들을 선택하기 위한 적어도 하나의 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 전력 공급 시스템은, 브라운아웃 신호 출력을 제공할 수 있도록 상기 프로그램형 출력 공급기 및 상기 제어 유니트에 연결된 프로그램형 브라운아웃 감지기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 프로그램형 브라운아웃 감지기는:
    상기 제어 유니트에 연결되어 상기 브라운아웃 기준 전압을 설정하기 위한 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스; 및
    상기 프로그램형 브라운아웃 기준 전압 소스에 연결되고 상기 브라운아웃 신호 출력을 제공하기 위한 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서 전력 공급 시스템.
KR1019990039809A 1998-09-16 1999-09-16 프로그램식 전력 공급기 및 프로그램식 브라운아웃감지기를 구비하는 개선된 마이크로프로세서 전력 공급시스템 KR20000023209A (ko)

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