KR20090012479A

KR20090012479A - 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그전원제어방법

Info

Publication number: KR20090012479A
Application number: KR1020070076336A
Authority: KR
Inventors: 차재덕; 전종태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-04
Also published as: US8433938B2; US20130227322A1; US9405352B2; EP2020630A2; US20090037754A1; EP2020630A3

Abstract

본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템은 소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스와; 복수의 배터리셀을 가지며, 상기 디바이스에 전원을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리셀의 온도를 감지하는 온도감지부와; 감지된 온도가 기 설정된 제1임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 제어부를 포함한다. 이에 의해 전원공급이 안정적으로 이루어지는 배터리 모듈, 이를 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법이 제공된다.

배터리, thermal throttling.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법{BATTERY MODULE, COMPUTER SYSTEM HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스로틀링(throttling) 기능을 수행할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법에 관한 것이다.

컴퓨터 중 노트북 컴퓨터 및 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 컴퓨터는 휴대가 가능하고, 이동 중 사용할 수 있는 장점이 있어 널리 이용된다. 이러한 전자장치는 AC/DC 어댑터 등을 통해 외부전원의 사용이 가능하며, 어댑터로부터 충전되는 2차 배터리를 사용할 수도 있다.

휴대용 컴퓨터에서의 배터리와 관련된 기술 분야 중 배터리의 수명을 연장시키기 위한 EBL(Extended Battery Life) 기술에 대한 연구가 진행되고 있으며, 그 중 하나로 NVDC(Narrow VDC) 기술이 제안되었다.

한편, 배터리로부터 출력될 수 있는 최대방전 소모전력은 배터리가 포함하고 있는 배터리셀의 개수 및 특성에 따라 다른 값을 가지며, 배터리로부터 출력되는 소모전력이 최대방전 소모전력을 초과하게 되면 배터리 내부의 온도는 급격히 상승 한다. 컴퓨터 게임 등과 같이 많은 전력소모를 유발하는 동작이 수행될 경우, 배터리의 온도는 매우 빠른 속도로 증가한다.

배터리 내부의 온도가 상승하여 일정한 임계치에 도달하게 되면 시스템 내부의 로직 퓨즈(logical fuse), PTC(positive thermal coefficient) 등과 같이 온도에 따라 작동하는 소자들이 순차적으로 컷 오프(cut-off)되어 시스템의 동작은 갑작스럽게 정지하게 된다. 이러한 경우, 시스템의 오류 및 저장되지 않은 데이터의 손실 등이 초래된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전원공급이 안정적으로 이루어지는 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 갑작스런 전원 차단으로 인한 시스템의 오류를 방지하고 데이터 손실을 방지하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 저용량의 배터리 모듈을 사용할 수 있는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 컴퓨터 시스템에 있어서, 소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스와; 복수의 배터리셀을 가지며, 상기 디바이스에 전원을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리셀의 온도를 감지하는 온도감지부와; 감지된 온 도가 기 설정된 제1임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 제어부를 포함하는 컴퓨터 시스템에 의해 달성된다.

상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 전류감지부를 더 포함하여, 상기 제어부는 감지된 전류가 기 설정된 제2임계값을 초과하는 경우에도 상기 클럭주파수를 감소시키는 것이 바람직하다.

감지된 온도에 대응하는 전압값과 상기 제1임계값에 대응하는 전압값을 비교하는 제1비교기와; 감지된 전류에 대응되는 전압값과 상기 제2임계값에 대응되는 전압값을 비교하는 제2비교기와; 제1입력단이 제1비교기의 출력단과 연결되고, 제2입력단이 상기 제2비교기의 출력단에 연결되어 있으며, 상기 디바이스에 클럭제어신호를 출력하는 논리합 소자를 포함할 수도 있다.

상기 제1비교기 및 상기 제2비교기에는 동일한 기준 전압값이 입력될 수 있으며, 이 경우, 상기 제어부는, 상기 감지된 온도에 대응하는 전압값 및 상기 감지된 전류에 대응하는 전압값 중 적어도 하나를 상기 기준 전압값에 대응하도록 스케일하는 스케일링 팩터부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 스케일링 팩터부는 제1비교기 및 제2비교기 각각에 연결될 수도 있으며, 둘 중 어느 하나에 연결될 수도 있다.

상기 디바이스는 온도에 따라 상기 클럭주파수를 조절하는 서멀 조절부(thermal throttling circuit)를 포함하며, 상기 제어부는 상기 서멀 조절부를 인에이블 시킬 수도 있다.

상기 서멀 조절부는 상기 클럭주파수를 분주하는 분주기를 포함하며, 클럭주 파수를 시분할 분주할 수도 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 컴퓨터 시스템에 있어서, 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스와; 상기 시스템부에 전원을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리로부터 출력되는 전류량 및 상기 배터리부의 온도 중 적어도 하나가 기 설정된 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 클럭주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 컴퓨터 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 시스템부를 갖는 컴퓨터 시스템에 사용되는 배터리 모듈에 있어서, 복수의 배터리셀을 가지며, 상기 시스템부에 전원을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리셀의 온도를 감지하는 온도감지부와; 상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 전류감지부와; 상기 감지된 온도에 대응하는 전압값 및 상기 감지된 전류에 대응하는 전압값 중 적어도 하나를 기준 전압값에 대응하도록 스케일하는 스케일링 팩터부와; 감지된 온도에 대응하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하는 제1비교기와; 감지된 전류에 대응되는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하는 제2비교기와; 제1입력단이 제1비교기의 출력단과 연결되고, 제2입력단이 상기 제2비교기의 출력단에 연결되어 있으며, 상기 시스템으로 클럭제어신호를 출력하는 논리합 소자를 포함하는 배터리 모듈에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 배터리부와, 소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스를 갖는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법에 있어서, 상기 배터리부의 온도를 감지하는 단계와; 감지된 온도가 기 설정된 제1임계값을 초과하는 경우, 상기 클럭주파수를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.

상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 단계와; 감지된 전류가 기 설정된 제2임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 단계를 더 포함하는 할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전원공급이 안정적으로 이루어지는 배터리 모듈, 이를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 갑작스런 전원 차단으로 인한 시스템의 오류를 방지하고 데이터 손실을 방지하는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 다른 실시예에 따르면 저용량의 배터리 모듈을 사용할 수 있는 컴퓨터 시스템 및 그 전원제어방법이 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.

여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 제어블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 컴퓨터 시스템은 디바이스(10), 배터리셀(25)을 포함하는 배터리부(2), 온도감지부(30), 및 이들을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.

디바이스(10)는 소정의 클럭주파수에 따라 동작하여 컴퓨터 시스템이 여러 가지 동작을 수행하도록 한다. 본 실시예에 따른 디바이스는 CPU(Central Process Unit) 또는 그래픽 칩과 같이 자체 컨트롤러를 포함하여 데이터를 연산 및 처리할 수 있는 디바이스를 의미한다. 이 때, 디바이스는 코어 클럭과 같은 클럭에 따라 데이터를 연산 및 처리하며, 코어 클럭의 주파수가 증가할수록 데이터의 연산 및 처리 속도가 증가한다. 데이터의 연산 및 처리 속도가 증가하면, 디바이스(10) 내부의 온도도 상승한다. 디바이스(10)는 이를 조절하기 위하여 클럭주파수를 자체적으로 조절할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 디바이스(10)는 클럭주파수를 낮추어 온도 및 전력을 조절할 수 있는 스로틀링(throttling) 기능을 갖는다.

배터리부(20)는 배터리셀(25)을 포함하며 디바이스(10)에 전원을 공급한다. 노트북 컴퓨터, PDA 등과 같은 휴대용 컴퓨터에는 배터리부(20)와 같은 충전이 가능한 보조 전원부가 필수적으로 구비된다. 배터리셀(25)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 다양한 레벨의 전원을 출력하며, 배터리셀(25)의 개수가 많을수록 출력할 수 최대방전 소모전력은 증가한다. 디바이스(10) 내에서 이루어지는 데이터의 연산 및 처리 속도가 증가함에 따라 소비전력도 증가하고 디바이스에 전원을 공급하는 전원부, 특히 보조전원으로 사용되는 배터리부(20)의 온도도 상승한다. 더욱이 배터리부(20)가 최대방전 소모전력 이상의 전력을 출력하게 되면, 배터리 내부의 온도는 급상승하게 되고, 이는 시스템 내부의 로직 퓨즈(logical fuse), PTC(positive thermal coefficient) 등의 소자들의 순차적인 컷 오프(cut-off)를 유발하게 된다. 따라서, 배터리부(20)의 출력전력을 안정적으로 운영하는 것은 매우 중요한 이슈가 되고 있다.

온도 감지부(30)는 배터리부(20), 보다 정확하게는 배터리셀(25)의 온도를 감지하고, 이를 제어부(40)에 제공한다. 온도 감지부(30)는 온도에 대응하는 전압값을 제어부(40)에 제공할 수도 있고, 감지된 아날로그 온도 정보를 디지털 데이터로 변경하여 제어부(40)에 출력할 수도 있다.

제어부(40)는 온도 감지부(30)에서 감지된 배터리셀(25)의 온도가 기 설정된 임계값을 초과하면 디바이스(10)의 클럭주파수를 감소시킨다. 제어부(40)는 직접적으로 디바이스(10)의 클럭주파수를 감소시킬 수도 있고, 디바이스(10) 내부의 스로틀링 기능을 인에이블 할 수도 있다. 상기 임계값은 배터리부(20)의 내부에서 관리하는 온도보다 낮은 임계값으로 설정된다. 현재 배터리부(20)로 사용되는 스마터 배터리는 내부 온도가 특정 값(약 80도)에 도달하면 배터리를 보호하기 위하여 전원공급을 중간하는 동작을 수행할 수 있다, 제어부(40)는 이러한 배터리 내부 관리온도보다 낮은 온도, 예컨대 45 내지 60도의 범위로 임계값을 설정할 수 있고, 감 지된 온도가 상기 임계갑을 초과하면 전원을 안정적으로 공급하고, 시스템을 예비적으로 보호하는 차원에서 디바이스(10)의 클럭 주파수를 감소시킬 수 있다.

클럭주파수가 감소되면, 데이터의 연산 및 처리 속도도 감소하고, 데이터의 연산 및 처리에 필요한 전력도 감소하게 된다. 순차적으로 배터리셀(20)로부터 공급되는 전류의 양도 감소하고, 배터리셀(20)의 온도도 감소한다. 배터리셀(20)의 온도가 감소함으로써 컴퓨터 시스템이 급작스럽게 컷 오프되는 것도 개선되고, 컷오프로 인하여 데이터가 손상되는 것도 방지된다. 또한 배터리부(20)로부터 최대방전 소모전력 이상이 출력되는 경우 배터리부(20)의 소모 전력이 감소하므로 배터리 잔여량이 다소 감소하여도 디바이스(10)에 안정적으로 전원을 공급을 할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 제2실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 제어블럭도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 컴퓨터 시스템은 어댑터(110), 배터리(120), 제1스위치(131), 제2스위치(132), DC/DC 컨버터(140), 온도감지부(200), 전류감지부(300) 및 이들을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 제어부(400)는 제1스케일링 팩터부(410), 제2스케일링 팩터부(420), 제1비교기(430), 제2비교기(440) 및 OR 게이트(450)를 포함하며, 제1실시예의 제어부와 유사한 역할을 수행한다.

어댑터(110)는 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변경시켜 디바이스(10)에 공급하는 주전원이다. 어댑터(110)로부터 입력된 전원은 DC/DC 컨버터(140)를 통해 직류전원으로 변환되고, 이러한 직류전원은 디바이스(10) 등과 같이 시스템에 공급된다. 또한, 어댑터(110)는 도시하지 않은 경로를 통하여 배터리(120)를 충전시키는 충전전원을 배터리(120)에 공급한다.

배터리(120)는 복수의 배터리셀(125)을 포함하며, 어댑터(110)로부터 충전된 전원을 디바이스(10)에 공급하는 보조 전원이다. 배터리(120)로부터 출력되는 전류의 양이 증가하면 배터리셀(125)의 온도는 상승한다. 배터리셀(125)의 온도는 전류량이 증가하는 것 이외에도 배터리(120) 내의 오작동 등에 의하여도 상승할 수 있다.

제1스위치(131) 및 제2스위치(132)는 어댑터(110) 및 배터리(120) 중 어느 하나로부터 디바이스(10)에 전원이 공급되도록 OR 로직 스위치로 마련된다. 어댑터(110)로부터 디바이스(10)로 전원이 공급되는 경우 배터리(120)로부터 디바이스(10)에는 전원이 공급되지 않으며, 어댑터(110)로부터 전원이 공급되지 않는 경우 배터리(120)로부터 디바이스(10)로 전원이 공급된다. 제1스위치(131) 및 제2스위치(132)는 도시된 바와 같이 FET(field effect transistor)로 구성되며, 컴퓨터 시스템은 어댑터(110)로부터 전원이 공급되는 지 여부를 감지하고 각 FET에 제어신호(A)를 인가하는 스위치 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 컴퓨터 시스템은 제1실시예의 온도감지부(30) 및 청구항에 기재되어 있는 온도감지부에 대응하는 셀온도감지부(200)를 포함한다.

전류감지부(300)는 배터리(120)로부터 출력되는 전류의 량을 감지한다. 본 실시예에 따른 전류감지부(300)는 감지된 전류에 대응되는 전압값을 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 감지된 전류에 대응되는 디지털 신호를 출력할 수도 있다.

제1스케링 팩터부(410)는 셀온도감지부(200)로부터 출력되는 온도에 대응되 는 전압값을 기준 전압값(Vref)에 대응되도록 스케일링하고, 제2스케링 팩터부(420)는 전류 감지부(300)로부터 출력되는 전류에 대응하는 전압값을 기준 전압값(Vref)으로 스케일링 한다. 이러한 제1스케일링 팩터부(410)와 제2스케일링 팩터부(420)는 저항으로 마련될 수 있다. 후술하는 제1비교기(430) 및 제2비교기(440)에 레퍼런스(reference)로 입력되는 기준 전압값(Vref)은 동일하다. 따라서, 각 비교기(430, 440)에 입력되는 전압값은 기준 전압값(Vref) 단위로 스케일링 될 필요가 있다.

다른 실시예에 따르면, 셀온도감감지부(200) 및 전류감지부(300)로부터 출력되는 정보는 전압값이 아닌 온도 및 전류정보일 수 있다. 이 경우, 제1스케일링 팩터부(410)와 제2스케일링 팩터부(420)는 온도 및 전류를 기준전압값의 단위로 변경하기 위한 룩업테이블 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 룩업테이블은 입력되는 온도 및 전류에 대한 전압값 정보를 포함하며, 각 스케일링 팩터부(410, 420)는 해당 온도 및 전류에 대하여 스케일링 된 값을 출력한다.

제1비교기(420)는 비반전 단자로 입력되는 온도에 대응하는 전압값과 반전 단자로 입력되는 기준전압값(Vref)을 비교하여 감지된 온도에 대응하는 전압값이 기준전압값(Vref)을 초과할 경우, 출력단으로 소정의 신호를 출력한다. 제2비교기(430)는 비반전 단자로 입력되는 전류에 대응하는 전압값과 반전 단자로 입력되는 기준전압값(Vref)을 비교하여 감지된 전류에 대응하는 전압값이 기준전압값(Vref)을 초과할 경우, 출력단으로 소정의 신호를 출력한다.

OR 게이트(450)는 논리합 소자로서, 제1입력단은 제1비교기(430)의 출력단과 연결되고, 제2입력단은 제2비교기(440)의 출력단에 연결되어 있다. OR 게이트(450)는 제1비교기430)와 제2비교기(440) 중 어느 하나로부터 신호가 입력되면, 제어신호를 출력한다. OR 게이트(450)로부터 출력되는 제어신호는 CPU 또는 그래픽 칩과 같은 디바이스(10)의 클럭주파수 감소 기능인 스로틀링 기능을 인에이블 시키는 클럭제어신호로 작용한다.

정리하자면, 제어부(400)는 감지된 전류량 또는 온도 중 어느 하나가 임계범위를 벗어나는 경우 CUP 또는 그래픽 칩의 스로틀링 기능을 인에이블 하는 클럭제어신호를 출력한다.

도3은 본 2실시예에 따른 디바이스의 제어블럭도로서, 디바이스(10)의 스로틀링을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, CPU 또는 그래픽 칩과 같은 디바이스(10)는 내부의 온도를 감지하여 온도가 일정 임계치에 도달하면 클럭 주파수를 감소시키는 스로틀링 동작을 수행한다. 이를 위하여 디바이스(10)는 실리콘 온도 감지부(11), 내부 비교기(12), 오토모드(auto mode)/ 온-디맨드 모드(on-demand mode)(13), 서멀 조절부(14)를 포함한다. 서멀 조절부(14)는 온도 제어회로(thermal control circuit; 15)와 스로틀링 인에이블(16)로 구성된다.

내부비교기(12)는 실리콘 온도 감지부(11)로부터 입력되는 온도를 내부 기준값(Vref')과 비교하여 감지된 온도가 기준값을 초과하는 경우, 온도제어회로(15)를 활성화시킨다.

오토모드(auto mode)/ 온-디맨드 모드(13)는 온도제어회로(13)의 동작을 자동 또는 사용자가 설정하는 수동모드로 전환하는 부분으로 BIOS에 의하여 동작된 다. 오토모드(auto mode)/ 온-디맨드 모드(13)로부터 인에이블 신호가 출력되는 경우에만 온도제어회로(13) 작동하므로, 오토모드(auto mode)/ 온-디맨드 모드(13)로부터 출력되는 인에이블 신호는 서멀 조절부(14)가 기능을 수행하는 전제 조건이 된다.

온도제어회로(15)는 도2의 OR 게이트(45)로부터 클럭제어신호가 입력되면 스로틀링 인에이블(16)에 인에이블 신호를 출력하여 스로틀링 인에이블(16)이 클럭주파수를 감소시키도록 제어한다. 스로틀링 인에이블(16)을 실질적으로 클럭주파수를 변경하는 부분으로 클럭주파수를 시분할 분주하는 분주기로 구현된다. 도 4는 본 실시예의 클럭주파수의 감소를 설명하기 위한 파형도이다. (a)는 CPU 또는 그래픽 칩의 코어 클럭주파수를 도시한 것으로 통상적으로 약 1~2 GHz 범위를 갖는다. (b) 내지 (d)는 이러한 클럭주파수를 분주한 것을 나타낸다. (b)는 특정 주기(T)의 클럭주파수를 1/8분주한 것이고, (c)는 1/2, (d)는 7/8분주한 것을 나타낸다. 통상적으로 오토 모드인 경우, 클럭 주파수는 (c)와 같이 1/2로 분주된다. (e)는 두 개의 주기 동안 (c)와 같이 분주된 코어 클럭주파수를 도시한 것으로, (a)와 (c)의 파형을 합한 경우를 도시한 것이다. 특정 주기(T)의 1/2 동안에는 클럭주파수는 인에이블되어 출력되고, 나머지 1/2 동안에는 디스에이블되어 출력되지 않는다. 클럭주파수가 디스에이블 되는 동안에는 CPU 또는 그래픽 칩 내부의 동작은 일시적으로 중단되고, 이로 인하여 전력소모는 감소할 것이다. 순차적으로 배터리(120)의 온도 역시 감소된다.

도 5a 내지 도5d는 본 실시예에 따른 스로틀링 기능을 설명하기 위한 그래프 이다. 도 5a는 스로틀링 기능을 디스에이블 시킨 경우, 시간에 따라 배터리(120)의 소모전력과 배터리셀(125)의 온도 변화를 도시한 것이다. 약 50W 내외, 평균적으로 53.4W의 전력이 배터리(120)에서 지속적으로 소모되는 경우, 배터리셀(125)의 온도는 시간이 경과함에 따라 상승한다.

도5b는 배터리셀(125)이 온도가 약 45도 이상 4분 정도 유지될 때 스로틀링 기능을 인에이블 한 경우 배터리(120)의 소모전력과 온도변화에 대한 그래프이고, 도5c는 배터리셀(125)의 온도가 약 50도 이상 4분 정도 유지될 때 스로틀링 기능을 인에이블한 경우 배터리(120)의 소모전력과 온도변화에 대한 그래프이다. 도5b 및 도5c와 같이 스로틀링 기능이 동작되면, 배터리셀(125)의 온도 증가율이 감소하고, 소비전력도 급격하게 감소된다. 45도에서 스로틀링 기능을 인에이블한 경우 평군소비전력은 약 44.86W이고, 50도에서 스로틀링 기능을 인에이블한 경우 평균소비전력은 약 45.81W이다. 스로틀링 기능을 인에이블 했을 때의 소모전력은 스로틀링 기능을 수행하지 않았을 때의 소비전력보다 감소하기 때문에 배터리(120)의 소비저력이 안정적으로 유지되고 배터리(120)의 수명이 증가하는 효과가 있다.

스로틀링 기능은 인에이블을 시작했을 당시의 온도보다 낮은 온도가 소정 시간 유지되는 경우 다시 디스에이블 될 것이다. 예컨대, 도5b의 경우 배터리셀(125)의 온도가 40도 이하로 약 2분 이상 지속될 때 다시 클럭주파수는 증가되고, 도5c의 경우 배터리셀(125)의 온도가 45도 이하로 약 2분 이상 지속될 때 클럭주파수가 증가될 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 컴퓨터시스템의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐 름도이다. 도6을 참조하여 본 실시예에 따른 제어부(400)의 제어방법을 정리하면 다음과 같다.

우선, 셀온도감지부(200)는 배터리셀(125)의 온도를 감지하고, 전류감지부(300)는 배터리부(120)로부터 출력되는 전류를 감지한다(S10, S20).

감지된 온도에 대응하는 전압값 및 감지된 전류에 대응하는 전압값은 기준 전압값으로 제1스케일링 팩터부(410) 및 제2스케일링 팩터부(420)에 의하여 스케일링된다(S30, S40).

그런 다음, 제1비교기(430) 및 제2비교기(440)에 의하여 스케일링된 온도 대응 전압값 및 전류 대응 전압값이 기준 전압값을 초과하는지 여부가 판단된다(S50, S60).

판단 결과, 온도 대응 전압값 및 전류 대응 전압값 중 어느 하나가 기준 전압값을 초과하는 경우, 제어부(400)는 디바이스(100)의 내부의 서멀 조절부(14)를 인에이블 시킨다(S70).

서멀 조절부(140)의 온도제어부회로(15)는 인에이블 신호에 해당하는 클럭제어신호를 수신하여, 스로틀링 인에이블(16)을 제어하고, 클럭주파수는 스로틀링 인에이블(16)에 의하여 분주된다(S80).

온도제어회로(15)는 내부 비교기(12)로부터 입력되는 활성화신호와 제어부(400)로부터 입력되는 클럭제어신호를 논리합 연산하여 스로틀링 인에이블(16)을 제어하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 따르면, 제1비교기(430) 및 제2비교기(440)에 입력되는 기준 전압값(Vref)은 상이할 수 있다. 이 때 제1비교기(430)에 입력되는 기준 전압값(Vref)은 배터리(120)에서 출력되는 소비전력이 최대방전 소비전력을 넘지 않도록 조절할 수 있는 임계온도에 대응하는 값으로 설정된다. 또한, 제2비교기(440)에 입력되는 기준 전압값(Vref) 역시 임계값은 배터리(120)에서 출력되는 소비전력이 최대방전 소비전력을 넘지 않도록 조절할 수 있는 임계전류에 대응하는 값으로 설정될 것이다. 이 경우 제1스케일링 팩터부(410)와 제2스케일링 팩터부(420) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.

상술한 구성요소 중 어댑터(110), 스위칭(131, 132) 및 DC/DC 컨버터(140)를 제외한 구성요소를 컴퓨터 시스템으로부터 분리되는 배터리 모듈로 마련될 수 있다. 이 경우, 제어부(400)로부터 출력되는 클럭제어신호는 통상적인 SM(system) 버스(bus)를 통하여 디바이스(10)로 전달될 것이다. 물론, 배터리(120)를 제외한 다른 구성요소는 컴퓨터 시스템에 마련될 수도 있다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 제어블럭도이고,

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 제어블럭도이고,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 디바이스의 제어블럭도이고,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 클럭주파수의 감소를 설명하기 위한 파형도이고,

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제2실시예에 따른 스로틀링 효과를 설명하기 위한 그래프이고,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 컴퓨터시스템의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 디바이스 20, 120 : 배터리부

30, 200 : 온도감지부 40, 400 : 제어부

110 : 어댑터 300 : 전류감지부

410, 420 : 스케링 팩터부 420,430 : 비교기

450 : OR 게이트

Claims

컴퓨터 시스템에 있어서,

소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스와;

복수의 배터리셀을 가지며, 상기 디바이스에 전원을 공급하는 배터리부와;

상기 배터리셀의 온도를 감지하는 온도감지부와;

감지된 온도가 기 설정된 제1임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제2항에 있어서,

상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 전류감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는 감지된 전류가 기 설정된 제2임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제어부는,

감지된 온도에 대응하는 전압값과 상기 제1임계값에 대응하는 전압값을 비교하는 제1비교기와;

감지된 전류에 대응되는 전압값과 상기 제2임계값에 대응되는 전압값을 비교하는 제2비교기와;

제1입력단이 제1비교기의 출력단과 연결되고, 제2입력단이 상기 제2비교기의 출력단에 연결되어 있으며, 상기 디바이스에 클럭제어신호를 출력하는 논리합 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제1비교기 및 상기 제2비교기에는 동일한 기준 전압값이 입력되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제4항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 감지된 온도에 대응하는 전압값 및 상기 감지된 전류에 대응하는 전압값 중 적어도 하나를 상기 기준 전압값에 대응하도록 스케일하는 스케일링 팩터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제3항에 있어서,

상기 디바이스는 온도에 따라 상기 클럭주파수를 조절하는 서멀 조절부(thermal throttling circuit)를 포함하며,

상기 제어부는 상기 서멀 조절부를 인에이블 시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제6항에 있어서,

상기 서멀 조절부는 상기 클럭주파수를 분주하는 분주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
컴퓨터 시스템에 있어서,

클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스와;

상기 시스템부에 전원을 공급하는 배터리부와;

상기 배터리로부터 출력되는 전류량 및 상기 배터리부의 온도 중 적어도 하나가 기 설정된 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 클럭주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제8항에 있어서,

상기 디바이스는 온도에 따라 상기 클럭주파수를 조절하는 서멀 조절부(thermal throttling circuit)를 포함하며,

상기 제어부는 상기 서멀 조절부를 인에이블 시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 시스템부를 갖는 컴퓨터 시스템에 사용되는 배터리 모듈에 있어서,

복수의 배터리셀을 가지며, 상기 시스템부에 전원을 공급하는 배터리부와;

상기 배터리셀의 온도를 감지하는 온도감지부와;

상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 전류감지부와;

상기 감지된 온도에 대응하는 전압값 및 상기 감지된 전류에 대응하는 전압값 중 적어도 하나를 기준 전압값에 대응하도록 스케일하는 스케일링 팩터부와;

감지된 온도에 대응하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하는 제1비교기와;

감지된 전류에 대응되는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하는 제2비교기와;

제1입력단이 제1비교기의 출력단과 연결되고, 제2입력단이 상기 제2비교기의 출력단에 연결되어 있으며, 상기 시스템으로 클럭제어신호를 출력하는 논리합 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
배터리부와, 소정의 클럭주파수에 따라 동작하는 디바이스를 갖는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법에 있어서,

상기 배터리부의 온도를 감지하는 단계와;

감지된 온도가 기 설정된 제1임계값을 초과하는 경우, 상기 클럭주파수를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법.
제11항에 있어서,

상기 배터리부로부터 출력되는 전류를 감지하는 단계와;

감지된 전류가 기 설정된 제2임계값을 초과하는 경우 상기 클럭주파수를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법.
제12항에 있어서,

상기 디바이스는 온도에 따라 상기 클럭주파수를 조절하는 서멀 조절부(thermal throttling circuit)를 포함하며,

상기 클럭주파수를 감소시키는 단계는,

상기 서멀 조절부를 인에이블 시키는 단계와;

상기 클럭주파수를 분주하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 전원제어방법.