KR20090012215A - 브라운아웃 검출기 시스템 및 방법 - Google Patents

브라운아웃 검출기 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

브라운아웃 조건을 검출하기 위한 회로는 온도 보상된 브라운아웃 기준 전압과, 브라운아웃 기준 전압과 비교하는 입력 신호를 제공하는 온도 보상 회로를 포함한다. 또한, 검출 회로는 입력 신호가 브라운아웃 기준 전압과 교차하는 경우에 브라운아웃 인디케이터를 생성하는 비교기를 포함한다. 일부 구현에서, 온도 보상 회로는 병렬로 접속되는 2개의 브랜치를 갖는다. 제1 브랜치는 온도에 실질적으로 독립적인 기준 전압을 제공하고, 제2 브랜치는 공급 전압의 표시인 입력 신호를 제공한다. 제1 브랜치는 비교기의 제1 입력에 결합되고, 제2 브랜치는 비교기의 제2 입력에 결합된다. 또한, 온도 보상 회로는 기준 전압을 조정하는 컴포넌트를 구비하는 제3 브랜치를 포함한다.
브라운아웃 검출, 온도 보상 회로, 기준 전압, 비교기, 공급 전압

Description

브라운아웃 검출기 시스템 및 방법{BROWNOUT DETECTOR SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 일반적으로는 전기 회로에 관한 것이다.
브라운아웃 검출기는, 예를 들면 컴퓨팅 디바이스에서 디바이스로의 공급된 전력이 소정 임계 레벨 이하로 떨어지는 때를 검출하는 데 이용될 수 있는 디바이스이다. 종래의 일부 브라운아웃 검출기들은 비교기를 이용하여 전원 전압을, 밴드갭 회로에 의해 제공된 밴드갭 기준 전압과 비교한다. 분할된 전원 전압이 밴드갭 기준 전압 아래로 떨어지는 경우, 비교기 출력 신호는 브라운아웃(brownout)을 나타내는 데 이용될 수 있다. 밴드갭 회로는 밴드갭 기준 전압으로도 지칭되는, 온도 보상된 전압 임계를 제공할 수 있다. 밴드갭 회로는 온도 변화와 무관하게 전압 임계를 생성하기 위해, 다이오드, 저항기 및 증폭기를 포함하는 수 개의 컴포넌트를 필요로 할 수 있다.
브라운아웃 조건을 검출하기 위한 회로는 온도 보상된 브라운아웃 기준 전압을 브라운아웃 기준 전압과 비교하는 입력 신호를 제공하는 온도 보상 회로를 포함한다. 또한, 검출 회로는 입력 신호가 브라운아웃 기준 전압과 교차하는 경우에 브라운아웃 인디케이터를 생성하는 비교기를 포함한다. 일부 구현에서, 온도 보상 회로는 병렬로 접속되는 2개의 브랜치를 갖는다. 제1 브랜치는 온도에는 실질적으로 독립적인 기준 전압을 제공하고, 제2 브랜치는 공급 전압의 표시인 입력 신호를 제공한다. 제1 브랜치는 비교기의 제1 입력에 결합되고, 제2 브랜치는 비교기의 제2 입력에 결합된다. 또한, 온도 보상 회로는 기준 전압을 조정하는 컴포넌트를 구비하는 제3 브랜치를 포함한다.
다른 구현에서, 브라운아웃 검출을 위한 방법이 개시된다. 본 방법은 온도 보상 회로의 제1 브랜치를 이용하여 브라운아웃 임계 전압을 설정하는 단계를 포함한다. 브라운아웃 임계 전압은 온도 변화에 실질적으로 독립적이다. 본 방법은 제1 브랜치와 병렬인 온도 보상 회로의 제2 브랜치를 이용하여 제2 전압을 제공하는 단계를 포함한다. 제2 전압은 전원 전압을 나타낸다. 본 방법은 제2 전압이 브라운아웃 임계 전압과 교차할 때 비교기로부터 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 브라운아웃 임계 전압은 비교기의 제1 입력에 결합되고, 제2 전압은 비교기의 제2 입력에 결합된다.
또 다른 구현에서, 입력 전압에 의한 기준 전압의 교차를 검출하는 검출 컴포넌트, 및 기준 전압을 생성하기 위한 온도 보상 회로를 포함하는 회로가 개시된다. 온도 보상 회로는, 병렬로 접속되고 검출 컴포넌트에 분리되어 결합되는 2개의 회로 브랜치를 포함하는데, 제1 회로 브랜치는 온도에 거의 독립적인 기준 전압을 생성하며, 제2 회로 브랜치는 입력 전압을 생성한다.
다른 구현에서, 브라운아웃 검출을 위한 방법이 개시된다. 본 방법은 브라운아웃 임계 전압을 설정하고, 브라운아웃 임계 전압을 거의 일정한 레벨로 유지하도록 병렬 회로 소자의 온도 변화를 보상하는 것을 포함하는 온도 변화에 실질적으로 독립적인 브라운아웃 임계 전압을 유지하며, 전원 전압을 나타내는 제2 전압을 측정하며, 제2 전압이 브라운아웃 임계 전압과 교차할 때에 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 시스템 및 기술은 이하의 장점들 중 하나 이상을 제공한다. 첫째, 온도 보상된 기준 전압은 밴드갭 회로의 이용없이 제공될 수 있는데, 이는 시스템에서의 컴포넌트 수를 줄일 수 있다. 둘째, 보다 저렴하고 복잡하지 않은 컴포넌트에 의해 브라운아웃 검출기의 정확도가 유지될 수 있다. 셋째, 시스템은 온도 보상된 기준 신호를 제공하고, 보다 적은 전력 소비를 필요로 할 수 있다. 넷째, 시스템은 조정가능한 브라운아웃 임계를 용이하게 하는 컴포넌트를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예들의 상세 사항들은 첨부된 도면 및 이하의 설명에 개시된다. 실시예들의 다른 특징, 양태 및 장점들은 상세한 설명, 도면 및 청구의범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 온도 보상 회로를 포함하는 브라운아웃을 검출하기 위한 예시적인 시스템의 블록도.
도 2는 도 1의 시스템을 이용하여 브라운아웃을 검출하기 위한 예시적인 방법의 플로우차트.
도 3은 예시적인 온도 보상 브라운아웃 회로의 개략도.
도 4는 가변 브라운아웃 전압 기준을 갖는 예시적인 온도 보상 브라운아웃 회로의 개략도.
도 5는 일반적인 컴퓨터 시스템의 개략도.
다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다.
브라운아웃 검출기는 컴퓨팅 디바이스의 전원 전압을 모니터링하는 데 이용될 수 있다. 브라운아웃 검출기는 전원 전압이 미리 정의된 전압 임계 아래로 떨어질 때 전압 레벨의 형태로 신호를 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 저항 및 다이오드만을 포함하는 회로가 온도 보상된 전압 임계를 생성할 수 있다. 비교기는 전압 임계를, 전원 전압 또는 전원 전압으로부터 도출된 전압과 비교하는 데 이용될 수 있다. 전원 전압이 전압 임계 아래로 떨어지는 경우, 비교기는 브라운아웃을 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스는 브라운아웃 인디케이터를 이용하여 디바이스의 규칙적인 셧다운을 수행하거나 동작 전력을 보전하기 위해 비-핵심적 컴포넌트를 전력 다운시키는 등의 일련의 저 전력 루틴을 개시한다.
도 1은 브라운아웃을 검출하기 위한 예시적인 시스템(100)의 블록도이다. 시스템(100)은 전원(102) 및 디바이스를 포함한다. 도시된 예에서, 디바이스는 컴퓨팅 디바이스(104)이지만, 다른 디바이스들도 가능하다. 컴퓨팅 디바이스에 포함되는 구현을 예시적인 참조로 들 것이다. 당업자라면, 개시된 회로 및 방법이 다른 디바이스와 함께 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
전원(102)은 그 동작을 위해 컴퓨팅 디바이스에 전력을 공급하는 데 이용될 수 있다. 전원(102)은 전압 레벨 UP을 갖는 신호를 공급할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(104)는 브라운아웃 검출기(106) 및 처리 유닛(108)을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(104)는 동작을 제어하고, 모니터링하며, 실행하는 데 처리 유닛(108)을 활용할 수 있다. 브라운아웃 검출기(106)는 온도 보상 회로(110) 및 비교기(112)를 포함할 수 있다. 온도 보상 회로(110) 및 처리 유닛(108)은 전원(102)의 출력 신호를, 전압 레벨 UP를 갖는 입력 신호로서 수신할 수 있다.
온도 보상 회로(110)는 온도 보상된 기준 전압을 비교기(112)의 입력(114)에 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 증가하는 전압 레벨과 감소하는 전압 레벨의 합만큼 온도가 증가함에 따라, 회로에서는 온도 보상이 이루어질 수 있다. 온도에 대한 전압의 순 변화량은 거의 제로일 수 있다.
예를 들면, 회로 내에 포함된 다이오드 양단의 전압은 온도가 증가함에 따라 대략 2mV/K(프로세스에 종속적임)의 레이트로 감소한다.
Figure 112008070615652-PCT00001
밴드갭 기준 회로는 절대 온도(PTAT)에 비례하는 전류를 생성함으로써 이를 이용한다.
Figure 112008070615652-PCT00002
이러한 전류가 직렬로 된 저항기 및 다이오드를 통해 흐르는 경우에, 이하의 식이 얻어진다.
Figure 112008070615652-PCT00003
여기서, 첫번째 항은 온도의 증가에 따라 감소하지만, 두번째 항은 온도에 따라 증가한다. 이들 전압들은 캔슬하거나, 일정한 전압을 제공하도록 설계될 수 있고, 이하의 식을 갖는다.
Figure 112008070615652-PCT00004
온도 보상된 전압 기준은 여기에서 브라운아웃 기준 레벨 UBOR로 지칭된다. 브라운아웃 기준 레벨은 공급된 전력의 감소 또는 손실을 검출하는 데 이용될 수 있다. 이러한 검출은 공급된 전력(예를 들면, 전원(102)로부터)은 브라운아웃 임계 레벨과 교차할 때 발생할 수 있다. 온도 보상 회로(110)는 전원(102)의 전류 레벨을 나타내는 신호(UP')를 제공할 수도 있다. 일부 구현에서, 신호(UP')는 온도 보상 회로(110)에서 전압 분할기에 의해 생성된 분할된 전원 전압이고 비교기(112)의 입력(116)에 제공된다. 비교기(112)는 전원 신호 UP'(예를 들면, 분할된 전원 전압 레벨)가 온도 보상된 브라운아웃 기준 UBOR 이하로 떨어지거나 초과하는 때를 결정할 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 비교기(112)는 비교기 출력(118)이 제1 전압 레벨에서 제2 전압 레벨로 천이하게 한다. 예를 들면, 제1 전압 레벨은 실질적으로 2.5볼트이고 제2 전압 레벨은 실질적으로 제로 볼트이다. 본 명세서에서, 비교기(112)의 신호 출력(118)은 브라운아웃 인디케이터 신호 UBO로 지칭된다.
일부 구현에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 브라운아웃 인디케이터 신호를 이용하여, 저 전원 조건 하에서 그 동작을 제어한다. 다른 구현에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 브라운아웃 인디케이터 신호를 이용하여, 컴퓨팅 디바이스가 파워 업(power up)되고 있는 때를 결정한다. 이 경우에, 출력(118)은 거의 제로에서 거의 2.5볼트로 천이한다. 컴퓨터 디바이스(104)는 이러한 출력 신호 UBO를 이용하여, 처리 유닛(108)을 디폴트 상태로 재설정하는 등의 파워 업 이벤트를 개시할 수 있다.
도 2는 도 1의 시스템을 이용하여 브라운아웃 검출하기 위한 방법(200)의 예의 플로우차트이다. 방법(200)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(104)가 예컨대 전원(102)로부터 전원 신호를 수신하는 경우에 단계 202에서 시작된다. 온도 보상 회로(110)는 입력으로서 전원 신호를 수신한다.
일부 조건들 하에서, 선택적인 단계 204에 도시된 바와 같이, 시스템 온도 변화가 검출될 수 있다. 시스템 온도 변화가 있었다면, 단계 206에서, 온도 보상 회로는 온도 보상을 수행할 것이다. 예를 들면, 회로는 기능이 행해짐에 따라 온도가 증가할 수 있다. 회로의 컴포넌트를 통해 흐르는 전류는 저항을 받게 될 수 있는데, 이는 열을 생성한다. 온도 보상 회로(110)의 일부 컴포넌트들이 보다 뜨거워짐에 따라, 이들 컴포넌트들은 회로의 출력 전압의 증가에 기여할 수 있다. 동시에, 온도 보상 회로(110)의 다른 컴포넌트들이 보다 뜨거워짐에 따라, 온도 보 상 회로(110)의 출력 전압의 감소에 기여할 수 있다. 반대의 변화 또는 보상하는 전압 변화로 인해, 순 출력 전압은 회로 내의 온도에 무관하게 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 보상의 더 상세한 내용은 도 3과 관련하여 설명될 것이다.
단계 206 이후 또는 시스템 온도 변화가 단계 204에서 검출되지 않은 경우, 방법(200)은 단계 208로 진행한다. 단계 208에서, 전원 전압(예를 들면, 비교기(112)의 입력(116)인 분할된 전원 전압)이 브라운아웃 기준 전압(비교기(112)의 입력(114)임)과 교차하는지의 여부가 결정된다. 이것이 발생하는 경우, 단계 210에서, 브라운아웃 인디케이터 신호가 생성된다. 예를 들면, 브라운아웃 인디케이터 신호는 비교기(112)의 신호 출력(118)일 수 있다. 처리 유닛(108)은 비교기(112)의 신호 출력(118)으로부터 브라운아웃 신호 인디케이터를 수신할 수 있다.
선택적으로는, 단계 212에서, 컴퓨팅 디바이스(104)는 브라운아웃 인디케이터 신호에 기초하여 액션을 취한다. 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스는 기능이 더 낮은 전원 전압 레벨에서 처리 유닛(108)에 의해 유지될 수 있도록 필수적이 아닌 컴포넌트들에 대해 전력을 낮출 수 있다. 그 후, 방법(200)이 종료한다.
단계 208에서 전원 전압이 브라운아웃 기준 전압과 교차하지 않은 것으로 판정되는 경우, 방법(200)은 단계 202로 진행하여, 계속하여 전원로부터 전원 신호를 수신한다.
도 3은 예시적인 온도 보상 브라운아웃 회로(300)의 개략도이다. 브라운아웃 회로(300)의 온도 보상 회로(110)는 저항기 R1(302), R2(304), R3(306) 및 다이 오드 D1(308), 및 D2(310)를 포함한다. 온도 보상 회로(110)의 출력들은 비교기(312)의 입력들에 결합된다.
온도 보상 회로(110)의 제1 브랜치에서, 저항기 R1(302)의 단자(314)는 전원 전압 VCC(316)에 결합된다. 저항기 R1(302)의 단자(318)는 노드(322)에서 저항기 R2(304)의 단자(320)에 결합된다. 저항기 R2(304)의 단자(324)는 다이오드 D1(308)의 애노드(326)에 결합된다. 다이오드 D1(308)의 캐소드(328)는 전원 그라운드(330)에 접속된다.
온도 보상 회로(110)의 제2 브랜치에서, 저항기 R3(306)의 단자(332)는 전원 전압 VCC(316)에 결합된다. 저항기 R3(306)의 단자(334)는 노드(338)에서 다이오드 D2(310)의 애노드(336)에 결합된다. 다이오드 D2(310)의 캐소드(340)는 전원 그라운드(330)에 접속된다. 이와 같이, 온도 보상된 회로의 제1 및 제2 브랜치는 하나의 단(end)에서 전원 전압 VCC(316) 및 타단에서 접지점(330)으로의 접속을 공유하기 때문에 병렬로 접속된다.
노드(332)는 비교기(312)의 음 또는 반전 입력(342)에 결합된다. 비교기(312)의 음의 입력(342)은 도 1을 참조하여 설명된 UP'로 지칭된다. 음의 입력(342)은 현재 전원 전압의 표시이다. 노드(338)는 비교기(312)의 양의 또는 비-반전 입력(344)에 결합된다.
비교기(312)의 양의 입력(344)은 도 1을 참조하여 기재된 브라운아웃 기준 레벨, UBOR로서 지칭된다. 브라운아웃 기준 레벨은 교차된 경우에 브라운아웃 조건을 나타내는 임계를 설정한다. 비교기(312)의 출력(350)은 도 1을 참조하여 설명된 브라운아웃 인디케이터 신호 UBO이다. 비교기(312)는 단자(346)에서 전원 전압 VCC(316)에 의해 전력공급되고, 단자(348)에서 전원 그라운드(330)에 의해 접지된다.
온도 및 다이오드 전압의 함수로서의 다이오드를 통한 전류는 이하의 등식에 의해 특징지어질 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00005
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
온도, T
다이오드 전압, VD
포화 전류(처리 종속), IS
다이오드 양단 전압은 그를 통한 전류의 함수로서 크게 변경되지 않는다. 따라서, 다이오드 양단의 전압은 이하의 등식으로 근사화될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00006
여기에서,
온도, T
실온, T0 = 300K
다이오드 전압, VD
실온에서의 다이오드 전압(처리 종속), VD0 = 0.65V
따라서, 상기 등식은 다이오드 D1(308)의 애노드(326)에서의 전압 및 다이오드 D2(310)의 애노드(336)에서의 전압을 특성화하는 데 이용될 수 있다. 일부 구현에서, 저항기 R1(302) 및 저항기 R3(306)의 값들은 온도 보상 브라운아웃 회로(300)에서 이들이 서로 동일하도록 선택될 수 있다. 온도 보상 브라운아웃 회로(300)에 대한 브라운아웃 기준 레벨 UBOR은 이하와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00007
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
온도, T
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 면적 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
A의 선택은 수 개의 인자에 기초할 수 있다. 예를 들면, A가 너무 낮으면 비율 R3/R2가 크고, 이것은 회로가 높은 전력 소비 및 낮은 정확도를 갖도록 유발한다. 그러나, A가 너무 크면, 실리콘 면적 및 병렬로 접속된 다이오드를 통한 누설 전류의 문제가 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, A에 대해 거의 10의 비율의 선택은 너무 크거나 또는 너무 작은 값 사이의 밸런스를 제공한다.
브라운아웃 기준 레벨 UBOR이 온도 T에 독립적으로 되도록 하기 위해, 저항 R3(306) 및 저항 R2(304)의 값들은 이하를 만족하도록 선택될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00008
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
따라서, 브라운아웃 기준 레벨 UBOR은 다음과 같다.
Figure 112008070615652-PCT00009
여기에서,
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
전원 전압 VCC(316)가 브라운아웃 기준 레벨 UBOR보다 더 낮도록 강제되는 경우, 노드(322)에서의 전압 레벨은 노드(338)에서의 전압 레벨보다 낮게 될 것이다. 따라서, 비교기(312)의 음의 입력(342)은 비교기(312)의 양의 입력(344)보다 더 낮도록 강제되어, 비교기(312)의 출력(350)이, 브라운아웃 조건을 나타내며 천이하게 한다. 이러한 예에서, 전원 전압 VCC(316)가 1.25볼트보다 낮은 경우, 브라운아웃 표시가 발생할 것이다.
도 4는 가변 브라운아웃 전압 기준을 갖는 예시적인 온도 보상 브라운아웃 회로(400)의 개략도이다. 도 3의 회로에서, 브라운아웃 전압은 대략 1.25볼트로 고정된다. 온도 보상 브라운아웃 회로(400)는 온도 보상 회로(110)에 결합된 전압 분할기(402)를 포함하는데, 이는 브라운아웃 전압 기준 레벨을 변경하는 것을 용이 하게 한다. 전압 분할기(402)의 저항 값들의 변동은 온도 보상 회로(110)가 브라운아웃 기준 레벨을 지정할 수 있도록 허용한다.
이러한 예에서, 온도 보상 회로(110)는 전압 분할기(402), 저항기 R1(404), R2(406), R3(408), 및 다이오드 D1(410) 및 D2(412)를 포함한다. 온도 보상 브라운아웃 회로(400)의 출력은 비교기(414)의 입력에 결합된다.
전압 분할기(402)는 저항기 R4(416) 및 저항기 R5(418)를 포함한다. 저항기 R4(416)의 단자(420)는 전원 전압 VCC(422)에 결합된다. 저항기 R4(416)의 단자(424)는 노드(428)에서 저항기 R5(418)의 단자(426)에 결합된다. 저항기 R5(430)의 단자(430)는 전원 그라운드(432)에 결합된다.
온도 보상 회로(110)의 제1 브랜치에서, 저항기 R1(404)의 단자(434)는 전압 분할기(402)의 노드(428)에 결합된다. 저항 R1(404)의 단자(436)는 노드(440)에서 저항기 R2(406)의 단자(438)에 결합된다. 저항기 R2(406)의 단자(442)는 다이오드 D1(410)의 애노드(444)에 결합된다. 다이오드 D1(410)의 캐소드(446)는 전원 그라운드(432)에 접속된다.
온도 보상 브라운아웃 회로(400)의 제2 브랜치에서, 저항기 R3(408)의 단자(448)는 노드(428)에 결합된다. 저항기 R3(408)의 단자(450)는 노드(454)에서 다 이오드 D2(412)의 애노드(452)에 결합된다. 다이오드 D2(412)의 캐소드(456)는 전원 그라운드(432)에 접속된다.
전압 분할기(402)는 노드(428)에서 제1 및 제2 브랜치에 결합되는, 온도 보상 회로(110)의 제3 브랜치로 간주될 수 있다.
노드(440)는 비교기(414)의 음의 또는 반전 입력(458)에 결합된다. 비교기(414)의 음의 입력(458)은 도 1을 참조하여 마찬가지로 기재된 바와 같이, UP'로 지칭된다. 노드(454)는 비교기(414)의 양의 또는 비-반전 입력(460)에 결합된다. 비교기(414)의 양의 입력(460)은 도 1을 참조하여 마찬가지로 기재된 바와 같이, 브라운아웃 기준 레벨 UBOR로 지칭된다. 비교기(414)의 출력(462)은 도 1을 참조하여 마찬가지로 기재된 바와 같이, 브라운아웃 인디케이터 신호 UBO이다. 비교기(414)는 단자(464)에서 전원 전압 VCC(422)에 의해 전력공급되고 단자(466)에서 전원 그라운드(432)에 의해 접지된다.
다이오드를 통한 전류 I(VD, T) 및 다이어드 양단 전압 VD(T)에 대한 등식은 온도 보상 브라운아웃 회로(400)에 적용될 수 있다. 저항기 R1(404) 및 저항기 R3(408)을 통해 흐르는 전류는 온도에 종속될 수 있다. 서로 동일한 저항기 R1(404) 및 저항기 R3(408)의 값을 선택하면, 브라운아웃 기준 레벨은 아래와 같이 구해진다.
Figure 112008070615652-PCT00010
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
온도, T
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
결과적인 브라운아웃 기준 레벨 UBOR은 온도에 독립적이다. 따라서,
Figure 112008070615652-PCT00011
이고, 온도 종속항을 다시 써서 모으면,
Figure 112008070615652-PCT00012
온도에 민감하지 않은 레벨을 도출할 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00013
온도 종속항은 제로로 설정되므로, 브라운아웃 기준 레벨 UBOR은 이하와 같다.
Figure 112008070615652-PCT00014
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
다이오드 D1(410) 및 D2(412)를 통한 전류는 온도 보상 브라운아웃 회로(400)에서 설계 파라미터로서 선택될 수 있다. 따라서, 저항기 R2(406)는 이하의 등식에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00015
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
실온, T0 = 300K
전원 전압 VCC(422)이 브라운아웃 기준 레벨 UBOR인 경우에 저항기 R2(406) 및 다이오드 D1(410) 및 D2(412)를 통한 전류, I2
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
저항기 R2(406)의 값이 결정된 후, 저항기 R3(408), R4(416) 및 R5(430)간의 관계는 브라운아웃 기준 레벨 UBOR에 대해 이전에 설명된 등식을 이용함으로써 결정될 수 있다.
최소값 저항기 R4(416)는 제로를 가질 수 있다. 이에 따라, 이것은 결과적으로 이하의 등식에 도시된 바와 같이 저항기 R3(408)에 대해 최대값으로 나타나게 된다.
Figure 112008070615652-PCT00016
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
일부 실시예들에서, 저항기 R3(408)은 큰 값을 갖도록 선택된다. 그러나, 저항기 R3(408)의 값이 너무 크게 선택되는 경우, 저항기 R4(416)의 값이 너무 작게 될 수 있다. 이것은 온도 보상 브라운아웃 회로(400)에 대한 대량의 전력 소비로 나타날 수 있다. 온도 보상 브라운아웃 회로(400)는 노드(440)에서 전원 전압 VCC(422)의 변경에 바람직한 민감도를 갖도록 설계될 수 있다. 일 구현에서, 이것은 저항기 R3(408)에 대해 큰 값을 선택함으로써 달성된다. 이하의 등식은 이러한 sensitiviey(민감도)를 특성화할 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00017
여기에서, Ul은 노드(440)에서의 전압 레벨이고,
이것은 이하를 함축한다.
Figure 112008070615652-PCT00018
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
일단 저항기 R2(406) 및 R3(408)의 값이 결정되면, 저항기 R4(416) 및 R5(430)에 대한 값들이 이하의 등식에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00019
Figure 112008070615652-PCT00020
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
브라운아웃 기준 레벨, UBOR
예를 들면, 온도 보상 브라운아웃 회로(400)는 실질적으로 3.5볼트의 브라운아웃 기준 레벨 UBOR을 갖도록 설계될 수 있다. 온도 보상 브라운아웃 회로(400)는 다이오드 D1(410) 및 D2(412) 및 저항기 R2(406)를 통한, 1㎂인 전류 I2로 설계될 수 있다. 저항기 R2(406)의 값은 이하가 되도록 계산될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00021
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
실온, T0 = 300K
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
I2 = 1㎂ = 1 x 10-6
저항기 R3(408)의 최대값은 이하가 되도록 계산될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00022
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
R2 = 60 ㏀, 상기 결정된 바와 같음.
상기 설명된 바와 같이, 저항기 R3(408)의 값은 크도록 선택될 수 있다. 이것은 저항기 R4(416)의 값이 너무 작게 되며, 이는 회로가 큰 전력 소비를 갖도록 유발한다. 따라서, 저항기 R3(408)의 값은 그 최대 계산된 값 600㏀보다 작도록 선택될 수 있다. 일례에서, R3(408)은 500㏀이 되도록 선택된다. 저항기 R4(416) 및 R5(430)의 값은 이하의 등식을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00023
Figure 112008070615652-PCT00024
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
R2 = 60㏀, 상기 결정된 바와 같음.
R3 = 500㏀, 상기 선택된 바와 같음.
브라운아웃 기준 레벨 UBOR = 3.5볼트
그 후, 이하의 등식을 이용하여 민감도가 계산될 수 있다.
Figure 112008070615652-PCT00025
여기에서,
볼쯔만 상수, kB = 1.38 · 10-23
전자 전압, q = 1.6 · 10-19
다이오드간의 비율(설계자에 의해 선택됨), A=10
실온, T0 = 300K
실온에서의 다이오드 전압(프로세스 종속),VD0 = 0.65V
다이오드 전압 온도 구배(프로세스 종속), k1 = -2mV/K
R2 = 60㏀, 상기 결정된 바와 같음.
R3 = 500㏀, 상기 선택된 바와 같음.
브라운아웃 기준 레벨 UBOR = 3.5볼트
따라서, 전원 전압 VCC(422)가 1볼트만큼 변경되는 경우, 비교기(414)의 음의 입력(458)에 결합되는, 노드(440)에서의 전압 레벨은 32mV만큼 변경될 것이다. 민감도는 비교기(414)에 대한 설계 제한을 선택하는 데 이용될 수 있다.
브라운아웃 디바이스는 도 5에 도시된 시스템(500)과 같은 시스템에 포함될 수 있다. 시스템(500)은 프로세서(510), 메모리(520), 저장 디바이스(530) 및 하나 이상의 입출력 디바이스(540)를 포함한다. 각 컴포넌트(510, 520, 530 및 540)는 시스템 버스(550)를 이용하여 상호접속될 수 있다. 일부 구현에서, 프로세서(510)는 시스템(500) 내에서의 실행을 위한 명령을 처리할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(510)는 방법(200)의 선택적 단계 212를 수행하는 명령을 실행하는 처리 유닛(108)일 수 있다. 브라운아웃 검출기(106)는 시스템(500) 내에 통합되어, 프로세서(510), 메모리(520), 저장 디바이스(530) 또는 I/O 디바이스(540)에 제공되는 전원 전압을 모니터링한다.
일부 구현에서, 프로세서(510)는 단일-스레딩된 프로세서이다. 다른 구현들에서, 프로세서(510)는 멀티-스레딩된 프로세서이다. 프로세서(510)는 메모리(520) 또는 저장 디바이스(530) 상에 저장된 명령을 처리할 수 있다. 일부 구현에서, 처리된 명령은 입출력 디바이스(540)의 하나 상에서 사용자 인터페이스에 대한 그래픽 정보를 생성할 수 있다.
메모리(520)는 시스템(500) 내에 정보를 저장한다. 일부 구현들에서, 메모리(520)는 컴퓨터-판독가능 매체이다. 일부 구현들에서, 메모리(520)는 휘발성 메모리 유닛이다. 다른 구현들에서, 메모리(520)는 비휘발성 메모리 유닛이다.
메모리(106)와 같은 저장 디바이스(530)는 시스템(100)에 대해 대량의 저장을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 저장 디바이스(530)는 컴퓨터-판독가능 매체이다. 다양한 다른 구현들에서, 저장 디바이스(530)는 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브 또는 테이프 디바이스이다.
입출력 디바이스(540)는 시스템(500)에 대한 입출력 동작을 제공한다. 일부 구현들에서, 입출력 디바이스(540)는 키보드 및/또는 포인팅 디바이스를 포함한다. 다른 구현들에서, 입출력 디바이스(540)는 그래픽 사용자 인터페이스를 표시하기 위한 표시 유닛을 포함한다.
기술된 특징들은 디지털 전자 회로 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 장치는 프로그램가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 예를 들면 머신-판독가능한 저장 디바이스에서 정보 캐리어로 또는 전파된 신호로 실체적으로 실시되는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 방법의 단계들은 입력 데이터를 연산하고 출력을 생성함으로써 기재된 구현들의 기능들을 수행하는 명령들의 프로그램을 실행하는 프로그램가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 기술된 특징들은 바람직하게는, 데이터 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령을 송신하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그램가능한 프로세서를 포함하는 프로그램가능한 시스템 상에서 실행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에서 특정 활동을 수행하거나 특정 결과를 야기하도록 직접적 또는 간접적으로 이용될 수 있는 명령 세트이다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일링되거나 해석된 언어를 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 단독 프로그램 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨팅 환경에 이용하는데 적합한 다른 유닛으로서 포함하여, 임의의 형태로 전개될 수 있다.
명령들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은 예를 들어, 일반 및 특별 목적 프로세서 모두, 및 단독 프로세서 또는 임의의 종류의 컴퓨터의 복수의 프로세서들 중 하나를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 양쪽으로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 핵심적인 구성요소는 명령을 실행하기 위한 프로세서 및 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리이다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터 파일을 저장하기 위한 하나 이상의 대량 저장 디바이스를 포함하거나, 이들과 통신하도록 통신가능하게 결합되고, 그러한 디바이스들은 내부 하드 디스크 및 제거가능한 디스크와 같은 자기 디스크, 자기-광 디스크 및 광 디스크를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 실재적으로 실시하는데 적합한 저장 디바이스는 예를 들면 EPROM, EEPROM과 같은 반도체 메모리 디바이스 및 플래시 메모리를 포함하는 비휘발성 메모리; 내부 하드 디스크 및 제거가능한 디스크와 같은 자기 디스크; 자기-광 디스크; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크의 모든 형태를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC(어플리케이션 특정 집적 회로)에 의해 추가되거나 이것에 통합될 수 있다.
사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 특징들은 정보를 사용자에게 표시하기 위한 CRT(음극선관) 또는 LCD(액정 디스플레이) 모니터와 같은 표시 디바이스, 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 마우스 또는 트랙볼과 같은 포인팅 디바이스를 구비하는 컴퓨터 상에 구현될 수 있다.
시스템의 컴포넌트들은 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체에 의해 접속될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 예를 들면 LAN, WAN을 포함하고, 컴퓨터들과 네트워크들은 인터넷을 형성한다.
다수의 실시예들이 기술되었다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서도 다양한 변형이 만들어질 수 있다는 것은 자명하다. 예를 들면, 도 1을 참조하여 기재된 비교기(112)는 분할된 전원 전압 레벨이 온도 보상된 전압 기준 위로 상승하는 때를 결정할 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 비교기(112)의 출력(116)은 제1 전압 레벨, 예를 들면 제로 볼트에서 제2 전압 레벨, 예를 들면 2.5 볼트로 천이할 것이고, 이는 컴퓨팅 디바이스(104)로의 전력의 인가를 나타낸다. 컴퓨팅 디바이스(104)는 이러한 인디케이터를 이용하여 그 컴포넌트를 전력 업시키고 리셋한다. 또 다른 구현에서, 전원 전압은 비교기에 입력되기 전에는 분할되지 않는다. 또한, 도 3 및 4의 그라운드(330, 432) 각각은 전원 그라운드 대신에 플로팅 그라운드일 수 있다. 따라서, 다른 실시예들도 이하의 청구의 범위의 범주 내에 있다.

Claims (23)

  1. 브라운아웃(brownout) 검출 회로로서,
    기준 전압에 의해 지정된 브라운아웃 임계의 교차를 검출하는 비교기 - 상기 비교기는 제1 및 제2 입력을 가짐 - ; 및
    제1 브랜치는 온도에 거의 독립적인 기준 전압을 제공하며, 제2 브랜치는 공급 전압의 표시를 제공하는, 병렬로 접속되는 2개의 브랜치를 갖는 온도 보상 회로 - 상기 제1 브랜치는 상기 제1 입력에 결합되고, 상기 제2 브랜치는 상기 제2 입력에 결합됨 -
    를 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보상 회로는 상기 기준 전압을 조정하는 컴포넌트들을 갖는 제3 브랜치를 더 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컴포넌트들은 직렬로 된 2개의 저항기를 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 브랜치는 상기 저항기들간의 노드에서 상기 제1 및 제2 브랜치에 결합되는 브라운아웃 검출 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는 직렬로 된 제1 저항기 및 제2 저항기를 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는 상기 제1 저항기와 제2 저항기 사이의 제1 노드에서 상기 제1 입력에 결합되는 브라운아웃 검출 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는, 상기 제2 저항기와 직렬로 결합되고 자신의 캐소드가 접지되는 제1 다이오드를 더 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 비교기의 제1 입력은 음의 입력 또는 반전 입력인 브라운아웃 검출 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 브랜치는 제3 저항기를 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 브랜치는, 상기 제3 저항기와 직렬이고 자신의 캐소드가 접지되는 제2 다이오드를 더 포함하는 브라운아웃 검출 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 브랜치는, 상기 제3 저항기와 상기 제2 다이오드 사이의 제2 노드에서 상기 제2 입력에 결합되는 브라운아웃 검출 회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비교기의 제2 입력은 양의 입력 또는 비-반전 입력인 브라운아웃 검출 회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는, 직렬로 접속된 제1 저항기, 제2 저항기 및 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제2 브랜치는 직렬로 결합된 제3 저항기 및 제2 다이오드를 포함하며, 상기 제1 및 제2 브랜치는 상기 제1 저항기와 상기 제3 저항기 사이의 노드에서 결합되는 브라운아웃 검출 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 브랜치에 결합되는 제3 브랜치를 더 포함하고, 상기 제3 브랜치는 제4 저항기, 제5 저항기, 및 상기 제1 저항기와 상기 제3 저항기 사이의 노드에 결합되는 제4 및 제5 저항기 사이의 노드를 구비하는 브라운아웃 검출 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 저항기들과 다이오드들 간의 관계는,
    Figure 112008070615652-PCT00026
    으로 표현되며,
    여기서, kB는 볼츠만 상수이며, q는 전자 전하 상수, A는 다이오드들간의 비율, 및 kl은 다이오드들의 전압 온도 구배인 브라운아웃 검출 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 저항기는,
    Figure 112008070615652-PCT00027
    의 저항값을 가지며,
    여기서, I2는 상기 제2 저항기를 통해 흐르는 전류의 값이고, T0는 온도 보 상 회로를 둘러싸는 주위의 온도인 브라운아웃 검출 회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 저항기는 최대 저항값인,
    Figure 112008070615652-PCT00028
    을 갖는 브라운아웃 검출 회로.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제4 저항기는,
    Figure 112008070615652-PCT00029
    의 저항값을 가지며,
    여기서, VREF는 전압 기준이며, T0은 상기 온도 보상 회로를 둘러싸는 주위의 온도이고, VD0은 주위 온도에서의 다이오드들의 전압인 브라운아웃 검출 회로.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제5 저항기는,
    Figure 112008070615652-PCT00030
    의 저항값을 가지며,
    여기서, VREF는 전압 기준이며, T0은 상기 온도 보상 회로를 둘러싸는 주위의 온도이고, VD0은 주위 온도에서의 다이오드들의 전압인 브라운아웃 검출 회로.
  20. 브라운아웃 검출 방법으로서,
    온도 보상 회로의 제1 브랜치를 이용하여 브라운아웃 임계 전압을 설정하는 단계 - 상기 브라운아웃 임계 전압은 온도 변화에 거의 독립적임 -;
    상기 제1 브랜치와 병렬로 된 상기 온도 보상 회로의 제2 브랜치를 이용하여 제2 전압을 제공하는 단계 - 상기 제2 전압은 전원 전압을 나타냄 -; 및
    상기 제2 전압이 상기 브라운아웃 임계 전압과 교차하는 경우에 비교기로부터 신호를 생성하는 단계 - 상기 브라운아웃 임계 전압은 상기 비교기의 제1 입력에 결합되고 상기 제2 전압은 상기 비교기의 제2 입력에 결합됨 -
    를 포함하는 브라운아웃 검출 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 브라운아웃 임계 전압을 선택하는 단계를 더 포함하는 브라운아웃 검출 방법.
  22. 회로로서,
    입력 전압에 의한 기준 전압의 교차를 검출하는 검출 컴포넌트; 및
    기준 전압을 생성하는 온도 보상 회로 - 상기 온도 보상 회로는, 병렬로 접속되고 상기 검출 컴포넌트에 개별적으로 결합되는 2개의 회로 브랜치를 포함함 -
    를 포함하고,
    제1 회로 브랜치는 온도에 거의 독립적인 상기 기준 전압을 생성하며, 상기 제2 회로 브랜치는 상기 입력 전압을 생성하는 회로.
  23. 브라운아웃 검출 방법으로서,
    브라운아웃 임계 전압을 설정하는 단계;
    병렬 회로 소자들의 온도 변화를 보상하여 브라운아웃 임계 전압을 거의 일정한 레벨로 실질적으로 유지하는 것을 포함하며, 온도 변화에 실질적으로 독립적인 상기 브라운아웃 임계 전압을 유지하는 단계;
    전원 전압을 나타내는 제2 전압을 평가(evaluate)하는 단계; 및
    상기 제2 전압이 상기 브라운아웃 임계 전압과 교차할 때 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 브라운아웃 검출 방법.
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