KR20100080378A - 전원 공급 장치에서의 개선된 팬 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

전원 공급 장치에서의 개선된 팬 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하기 위한 장치, 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 본 장치는 소정의 간격 동안 전원 공급 장치에 대한 입력 전력을 측정하고 전원 공급 장치에 의해 제공된 출력 전력을 측정한다. 본 장치는 입력 전력과 출력 전력에 대한 값들을 결정하고 이 두 값을 이용하여 얼마나 많은 전력이 전원 공급 장치에서 소모되었는지를 결정한다. 전력 소모 값들은 특정 팬 속도들과 연관되며, 본 장치는 그 간격 동안에 얼마나 많은 전력이 소모되었는지에 기초하여 전원 공급 장치 내의 팬 속도를 조정한다. 증가하는 전력 소모 레벨들은 팬 속도를 증가시키고 감소하는 전력 소모 레벨들은 팬 속도를 감소시킨다.

Description

전원 공급 장치에서의 개선된 팬 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법{APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD FOR IMPROVED FAN CONTROL IN A POWER SUPPLY}
본 발명은 전원 공급 장치(power supply)의 분야에 관한 것이며, 보다 자세하게는 전원 공급 장치를 팬으로 냉각하는 것에 관한 것이다.
전원 공급 장치의 내부 구성요소들은 상당량의 열을 발생시킬 수 있다. 적절한 냉각이 없으면, 이들 구성요소는 과열하여 고장날 수 있다. 전원 공급 장치와 컴퓨터에서는 비교적 저렴한 냉각 해결책을 제공하기 위해 일반적으로 팬들을 이용한다. 특히 고온으로 구동하는 구성요소들을 위한 히트 싱크(heat sink)와 같은 추가의 요소들과 결합하여, 대부분의 냉각 문제들을 팬에 의해 해결할 수 있다.
그러나, 일반적으로, 전원 공급 장치 내에 팬을 간단히 위치시키고 일정한 속도로 그 팬을 구동시키기에는 충분하지 못하다. 팬을 일정하게 높은 속도로 구동시키는 것은 팬의 구성요소를 불필요하게 마모시키고 에너지를 낭비하며 불필요한 잡음을 생성한다. 그러나, 팬을 일정하게 낮은 속도로 구동시키는 것은 전원 공급 장치가 특히 고온으로 구동하고 있는 경우 팬이 전원 공급 장치를 적절하게 냉각시키지 못하게 한다. 그 결과, 팬들은 전원 공급 장치의 요건들에 기초하여 팬의 속 도를 올리고 낮추는 것을 조정하는 제어 메카니즘들을 갖고 있다.
이는 물론 특정 순간에 얼마나 빨리 팬을 구동시킬지의 결정을 필요로 한다. 종래 기술의 해결책들은 종종 팬 속도를 전원 공급 장치의 온도에 기초를 둔다. 그러나, 이는 많은 문제들을 지닌다. 첫번째, 전원 공급 장치의 주변 온도는 구성요소들 자체의 온도에 미치지 못하며, 그 결과 팬은 제때 속도를 올릴 수 없다. 추가적인 문제는 전원 공급 장치에서의 온도를 측정하는 디바이스들의 배치이다. 디바이스들은 당연히 근처에 위치된 구성요소들의 온도에 민감하지만, 더 멀리 위치된 구성요소들의 온도의 상승은 검출할 수 없다. 그 결과, 구성요소가 팬 속도에서의 변화를 맞추는데(register) 주변 온도에 충분히 기여하지 않기 때문에 구성요소가 고장날 수 있다.
당해 기술 분야에서의 당업자는 추가적인 측정들을 행함으로써 이러한 단점을 보상하려 시도하였다. 그러나, 추가적인 파라미터들을 온도에 연결짓는 것이 어려울 수 있는데, 예를 들어, 매우 효율적인 전원 공급 장치는 매우 고온으로 되는구성요소들 없이도 높은 출력 전력 또는 출력 전류를 전달할 수 있다. 종래 기술의 해결책들은 이 경우에 팬들을 불필요하게 고속으로 강제 구동시킨다. 위상 편이 조정형 전원 공급 장치(phase shift regulated power supply)에서와 같이 다른 상황에서는, 출력 전력 및 전류가 매우 낮은 경우에도 풀 브릿지(full bridge) MOSFET들이 매우 고온으로 구동한다. 이 경우, 팬은 열을 충분히 신속하게 검출하는 것을 실패할 수 있고 전원 공급 장치는 고장날 수 있다.
상술한 설명으로부터, 전원 공급 장치에서의 보다 우수한 팬 속도 제어를 제공하는 장치, 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재함이 명백하다.
바람직하게, 이러한 장치, 시스템 및 방법은 실질적으로 순시적인 방식(instantaneous manner)으로 구성요소들의 실제 필요에 기초하여 팬의 속도를 조정한다.
본 발명은 당해 기술 분야의 현재 상태에 응하여, 보다 자세하게는 현재 이용가능한 전원 공급 장치 냉각 시스템들에 의해 아직 완전히 해결되지 않았던 당해 기술 분야의 문제들 및 필요들에 응하여 개발되었다. 따라서, 본 발명은 당해 기술분야에서 상술한 단점들의 많은 부분 또는 모두를 극복하는, 전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하는 장치, 시스템 및 방법을 제공하도록 개발되었다.
일 실시예에서, 본 장치는 소정의 간격 동안 전원 공급 장치에 대한 입력 단자에서의 입력 전력을 측정하고, 입력 전력 값을 계산하는 입력 전력 모듈을 포함한다. 본 장치는 또한 소정의 간격 동안 전원 공급 장치에 대한 출력 단자에서의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산하는 출력 전력 모듈을 포함한다.
본 장치는 또한 팬 제어 장치를 포함한다. 팬 제어 장치는 입력 전력 모듈로부터의 입력 전력 값과 출력 전력 모듈로부터의 출력 전력 값을 수신하고 입력 전력 값과 출력 전력 값 사이의 차이값에 기초하여 그 간격 동안 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 값을 계산한다. 그 후, 팬 제어 장치는 보다 높은 전력 소모 값들이 보다 높은 팬 속도들에 대응하도록, 증가하는 전력 소모 값들과 증가하는 팬 속도들을 연관시킨 룩업 테이블에서 전력 값과 연관된 팬 속도를 탐색(look up)한다. 팬 제어 장치는 또한 전원 공급 장치를 냉각하는 팬의 팬 컨트롤러에 팬 속도를 전송한다.
일 실시예에서, 팬 속도를 제어하는 장치에는, 필요한 단계들을 기능적으로 실행하도록 구성된 복수의 모듈이 제공된다. 상술한 실시예들에서의 이들 모듈은 입력 전력 모듈, 출력 전력 모듈, 소모 모듈(dissipation module) 및 팬 모듈을 포함한다. 일 실시예에서, 입력 전력 모듈은 전원 공급 장치의 입력 전력을 측정하고 입력 전력 값을 계산한다. 출력 전력 모듈은 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산한다. 소모 모듈은 입력 전력 모듈에 의해 계산된 입력 전력 값과 출력 전력 모듈에 의해 계산된 출력 전력 모듈을 이용하여 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산한다. 마지막으로, 팬 모듈은 전력 소모 값에 기초하여 팬 속도를 조정한다. 팬 모듈은 전원 공급 장치에서의 전력 소모가 증가하면 팬 속도를 증가시키고, 전원 공급 장치에서의 전력 소모가 감소하면 팬 속도를 감소시킨다. 따라서, 팬은 전원 공급 장치를 냉각시킨다.
일 실시예에서, 팬은 펄스폭 변조(pulse-width modulated; "PWM") 팬 컨트롤러에 의해 구동되고 팬 속도를 조정하는 것은 팬 모듈이 전력 소모 값과 연관된 펄스 폭 값을 PWM 팬 컨트롤러에 제공하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 룩업 테이블은 펄스 폭 값들과 전력 소모 값 범위들을 연관시킨다. 팬 모듈은 소모 모듈로부 터 전력 소모 값을 수신하고, 룩업 테이블에서 전력 소모 값과 연관된 펄스 폭 값을 검색하고, PWM 팬 컨트롤러에 펄스 폭 값을 전송한다.
다른 실시예에서, 팬은 전압 조정(voltage regulation)에 의해 제어되고, 팬 속도를 조정하는 것은 전력 소모 값과 연관된 전압값을 팬 컨트롤러에 제공하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 팬은 저항 조정(resistance regulation)에 의해 제어되며, 팬 속도를 조정하는 것은 전력 소모 값과 연관된 저항값을 팬 컨트롤러에 제공하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 입력 전력 값은 소정의 간격 동안의 평균 입력 전력이며, 출력 전력 값은 소정의 간격 동안의 평균 출력 전력이다. 일 실시예에서, 입력 전력 모듈은 전원 공급 장치에 대한 입력 전압 및 입력 전류를 감지함으로써 입력 전력을 측정하고 입력 전압 및 입력 전류로부터 입력 전력 값을 계산한다. 이와 유사하게, 출력 전력 모듈은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 감지함으로써 출력 전력을 측정하고 출력 전압 및 출력 전류로부터 출력 전력 값을 계산한다.
다른 실시예에서, 입력 전력 모듈은 입력 전압 값을 추정하고 전원 공급 장치에 대한 입력 전류를 감지함으로써 입력 전력을 측정한다. 그 후, 입력 전력 모듈은 추정된 입력 전압값과 측정된 입력 전류로부터 입력 전력 값을 계산한다. 이와 유사하게, 출력 전력 모듈은 출력 전압 값을 추정하고 전원 공급 장치에 대한 출력 전류를 감지함으로써 출력 전력을 측정하고, 그 후, 추정된 출력 전압 값과 측정된 출력 전류를 이용하여 출력 전력 값을 계산한다.
다른 실시예에서, 입력 전력을 측정하는 것은 입력 전력 모듈이 전원 공급 장치의 입력 단자가 아닌 위치에서 입력 전력을 측정하는 것을 포함하며, 이 위치에서의 전류는 입력 전류에 비례한다. 이와 유사하게, 출력 전력을 측정하는 것은 출력 전력 모듈이 전원 공급 장치의 출력 단자가 아닌 위치에서 출력 전력을 측정하는 것을 포함할 수 있으며, 이 위치에서의 전류는 출력 전류에 비례한다.
특정 실시예들에서, 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 계산하는 것은 입력 전력 값에서 출력 전력 값을 감산하는 것을 포함한다. 전력 소모 값은 또한 하나 이상의 상수들을 이용한 조정을 필요로 할 수 있다.
추가의 실시예에서, 본 장치는 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력이 감소하고 있다고 판정하는 것에 응답하여 래그 간격(lag interval) 동안 팬 속도를 증가시키는 래그 모듈(lag module)을 포함한다.
전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하기 위한 본 발명의 시스템이 또한 제공된다. 본 시스템은 통합형 전원 공급 장치(embodied power supply)이다. 보다 자세하게는 일 실시예에서, 본 시스템은 전원(power source)으로부터 입력 전압을 수신하고 전자 부하(electronic load)에 조정된 출력 전압을 제공하는 전원 공급 장치를 포함한다. 본 시스템은 또한 위에서 설명된 입력 전력 모듈, 출력 전력 모듈, 소모 모듈(dissipation module) 및 팬 모듈을 포함한다. 본 시스템은 또한 컴퓨터, 블레이드 시스템(blade system), 또는 어플라이언스와 같은 전자 부하를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 입력 전압은 AC 또는 DC이고 조정된 출력 전압은 AC 또는 DC이다.
전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하기 위한 본 발명의 방법이 또한 제공 된다. 개시된 실시예들에서의 본 방법은 설명된 장치 및 시스템의 동작에 대하여 위에서 제공된 기능들을 수행하는데 필요한 단계들을 실질적으로 포함한다. 일 실시예에서, 본 방법은 전원 공급 장치의 입력 전력을 측정하고, 입력 전력의 측정값들을 이용하여 소정의 간격 동안 입력 전력 값을 계산하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고, 출력 전력의 측정값들을 이용하여 소정의 간격 동안 출력 전력 값을 계산하는 것을 포함할 수 있다.
추가의 실시예에서, 본 방법은 출력 전력 값에서 입력 전력 값을 감산함으로써 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 전력 소모 값에서의 증가에 응답하여 전원 공급 장치를 냉각하는 팬 속도를 증가시키고, 전력 소모 값에서의 감소에 응답하여 팬 속도를 감소시키는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 룩업 테이블에서 복수의 전력 소모 값 범위들과 복수의 팬 속도들을 연관시키는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에 걸쳐서 특징들, 장점들 또는 유사한 표현(language)에 대한 언급은 본 발명으로 실현될 수 있는 모든 특징들과 장점들이 본 발명의 임의의 단일 실시예 내에 존재하는 것을 내포하지는 않는다. 오히려, 특징들과 장점들을 언급하는 표현은 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징들, 장점들, 또는 특성들이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 내에 포함되는 것을 의미하는 것으로 이해한다. 따라서, 본 명세서에 걸친 특징들과 장점들, 및 이와 유사한 표현의 논의는, 반드시 그런 것은 아니지만, 동일한 실시예를 언급할 수 있다.
또한, 설명된 본 발명의 특징들, 장점들, 및 특성들은 하나 이상의 실시예들 에서 임의의 적절한 방법으로 결합될 수 있다. 관련 기술 분야에서의 당업자는 본 발명이 특별한 실시예의 하나 이상의 특정한 특징들 또는 장점들 없이 실시될 수 있음을 인지할 것이다. 다른 예시들에서, 추가적인 특징들과 장점들이 본 발명의 모든 실시예들에서 제시되지 않을 수 있는 특정 실시예들에서 인지될 수 있다.
본 발명의 이들 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명과 첨부된 청구범위로부터 보다 완전히 분명해질 것이거나, 또는 이하에서 기술되는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있다.
본 발명의 이점들을 쉽게 이해하기 위해, 위에서 간단히 설명된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 첨부된 도면들에서 예시된 특정한 실시예들을 참조로 표현될 것이다. 이들 도면들이 본 발명의 통상의 실시예들만을 나타낸 것이며 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 이해 하에서, 본 발명은 첨부된 도면의 이용을 통해 추가의 특수성과 세부 내용으로 설명되고 기술될 것이다.
본 발명의 구성에 따르면, 전력 소모가 전체적으로 전원 공급 장치(110)에 기초를 두기 때문에, 속도를 온도에만 기초로 하는 것에 비해 팬 속도를 보다 정확하게 조정할 수 있다. 그 결과, 전원 공급 장치(110)는 전력 소모에서의 변화들에 순시적으로 반응할 수 있고, 따라서 상승하는 온도들 또는 하강하는 온도들을 예상할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 많은 기능 유닛들은 이들의 구현 독립성을 보다 특별 히 강조하기 위해, 모듈로서 라벨표기되었다. 예를 들어, 모듈은 맞춤형 VLSI 회로 또는 게이트 어레이를 포함하는 하드웨어 회로, 논리 칩, 트랜지스터 또는 다른 개별적인 구성요소들과 같은 기성품 반도체들(off-the-shelf semiconductor)로서 구현될 수 있다. 모듈은 또한 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이, 프로그래밍가능 어레이 로직, 프로그래밍가능 로직 디바이스 등과 같은 프로그래밍가능 하드웨어 디바이스들로 구현될 수 있다.
모듈은 또한 다양한 유형의 프로세서들에 의한 실행을 위한 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 식별된 실행가능 코드 모듈은 예를 들어 오브젝트, 절차, 또는 기능으로서 구성될 수 있는 컴퓨터 명령들의 하나 이상의 물리 블럭들 또는 논리 블럭들을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 식별된 실행가능 코드 모듈은 물리적으로 함께 위치될 필요는 없으며, 논리적으로 함께 결합되는 경우에 모듈을 포함하며 상술한 모듈의 목적을 달성하는 서로 다른 로케이션들 내에 저장된 이종의 명령들을 포함할 수 있다.
실제로, 실행가능 코드 모듈은 단일의 명령일 수 있거나, 또는 많은 수의 명령들일 수 있으며, 심지어 서로 다른 프로그램들 사이에서, 여러 개의 메모리 디바이스들에 걸쳐, 여러 개의 서로 다른 코드 세그먼트들에 걸쳐 분배될 수 있다. 마찬가지로, 여기서는 운영 데이터가 모듈내에서 식별되고 기술될 수 있으며, 임의의 적절한 형태로 구현되어 임의의 적절한 유형의 데이터 구조 내에서 구성될 수 있다. 운영 데이터는 단일 데이터 세트로서 집합될 수 있거나, 또는 서로 다른 저장 디바이스들 상에 분포되는 것을 포함하여 서로 다른 로케이션들에 걸쳐 분포될 수 있으며, 적어도 부분적으로, 시스템 또는 네트워크 상에서 단지 전자 신호로서만 존재할 수 있다. 모듈 또는 모듈의 부분들이 소프트웨어로 구현되는 경우, 소프트웨어 부분은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된다.
본 명세서에 걸쳐서 "하나의 실시예", "일 실시예", 또는 이와 유사한 표현에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 내에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 걸친 "하나의 실시예에서", "일 실시예에서" 및 이와 유사한 표현의 출현은, 반드시 그러한 것은 아니지만, 동일한 실시예를 모두 언급할 수 있다.
컴퓨터 판독가능 매체에 대한 언급은 디지털 처리 장치 상에서 머신 판독가능 명령을 저장할 수 있는 임의의 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 전송 라인, 컴팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크, 자기 테이프, 베르누이 드라이브(Bernoulli drive), 자기 디스크, 펀치 카드, 플래쉬 메모리, 집적 회로, 또는 기타 디지털 프로세싱 장비 메모리 디바이스에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 설명된 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방법으로 결합될 수 있다. 이하의 설명에서는, 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 프로그래밍, 소프트웨어 모듈, 사용자 선택, 네트워크 트랜잭션, 데이터베이스 문의, 데이터베이스 구조, 하드웨어 모듈, 하드웨어 회로, 하드웨어 칩 등의 예시들과 같은 수 많은 특정 상세사항이 제공된다. 하지만, 관련 발명분야에서의 당업자는 본 발명이 하나 이상의 특정 상세사항없이 실시될 수 있거나, 또는 기타 방법, 구성요소, 재료 등과 함께 실시될 수 있음을 인 지할 것이다. 다른 예시에서, 본 발명의 실시양태들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해, 잘 알려진 구조, 재료, 또는 동작은 상세히 도시되거나 설명되지 않는다.
본 명세서에서 포함된 개략적인 흐름도는 대체로 논리적 흐름도로서 진술된다. 따라서, 도시된 순서와 라벨표시된 단계들은 제시된 방법의 일 실시예를 나타낸다. 설명된 방법의 하나 이상의 단계, 또는 그 일부분에 대해 기능적 측면에서, 논리적 측면에서, 또는 효과적 측면에서 등가적인 다른 단계 및 방법이 생각되어질 수 있다. 추가적으로, 이용된 포맷 및 심볼은 본 방법의 논리적 단계들을 설명하는데 제공되며, 본 발명의 범위를 제한시키지 않는 것으로 이해한다. 비록 흐름도에서는 다양한 화살표 유형과 라인 유형이 이용될 수 있지만, 이것들은 대응 방법의 범위를 제한시키지 않는 것으로 이해한다. 실제로, 몇몇의 화살표 또는 기타 접속부는 본 방법의 논리적 흐름만을 표시하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 화살표는 도시된 방법의 열거된 단계들 사이에서의 미규정된 지속기간의 대기 또는 모니터링 구간을 표시할 수 있다. 추가적으로, 특정한 방법이 발생하는 순서는 도시된 대응 단계들의 순서를 엄격하게 고수할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 나타낸다. 본 시스템은 전자 디바이스(120), 전원(130) 및 전원 공급 장치(110)를 포함한다. 전자 디바이스(120)는 전원 공급 장치(110)로부터 전력을 수신하는 디바이스이다. 전자 디바이스(120)는 전원 공급 장치(110)에 대한 전자 부하이다. 전자 디바이스(120)는 예를 들어, (랩톱 또는 데스크톱 컴퓨터와 같은) 컴퓨터, 블레이드 서버 시스템, 어플라이언스 또는 나타낸 전원 공급 장치(110)와 같은 전원 공급 장치로부터 전력을 수신하는 다른 디바이스일 수 있다. 전자 디바이스(120)는 복수의 전원 공급 장치들(110)로부터 전력을 수신할 수 있다. 도 1은 전자 디바이스(120)의 내부에 있는 것으로서 전원 공급 장치(110)를 나타내고 있지만, 특정 실시예들에서는 전원 공급 장치(110)가 전자 디바이스(120)의 외부에 있다.
전자 디바이스(120)는 전원 공급 장치(110)로부터 전력을 수신한다. 전원 공급 장치(110)는 전원(130)으로부터 전력을 수신하고 전력이 전자 디바이스(120)에 의한 이용에 적절한 형태로 도달하도록 신호를 컨디셔닝(condition)한다. 전자 디바이스(120)의 필요에 따라, 전원 공급 장치(110)는 DC 출력 또는 AC 출력을 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(110)는 전원 공급 장치로 하여금 신호를 컨디셔닝하고 전자 디바이스(120)에 적절한 출력을 제공하게 하는 여러 소자들(112)로 구성된다. 소자들(112)은 MOSFET들, BJT들, 인덕터들, 커패시터들, 저항기들, 변환기들 및 전원 공급 장치들에서 발견되는 다른 일반 전기적 구성요소들일 수 있다.
전원(130)은 전원 공급 장치(110)에 입력 신호를 제공한다. 전원(130)은 당해 기술 분야에 알려진 임의의 전원(electric power) 소스일 수 있다. 예를 들어, 전원(130)은 제너레이터 또는 표준 전기 콘센트(standard electrical outlet)일 수 있다. 전원(130)은 전원 공급 장치(110)에 DC 입력 또는 AC 입력을 제공할 수 있다.
모든 디바이스들처럼 전원 공급 장치(110)가 완전히 효율적인 것은 아니다. 따라서, 전원(130)으로부터 수신된 전력의 일부는 전원 공급 장치(110)에서 손실되어 전자 디바이스(120)에 전달되지 않는다. 많은 경우에, 이 손실된 전력은 전원 공급 장치(110)에서 열로 버려진다. 적절한 보호(care)가 없으면, 열은 전원 공급 장치(110)의 특정 소자들(112)을 녹이거나 또는 파괴할 수 있다. 전원 공급 장치(110)에 대한 부하 조건들 및 전원 공급 장치(110)의 동작들이 항상 일정한 것은 아니기 때문에, 전원 공급 장치(110)의 효율이 변할 수 있다. 팬(116)은 전원 공급 장치(110)의 냉각을 돕고 적절한 동작 온도를 유지시키는 시스템의 부분이다.
본 발명에 따르면, 전원 공급 장치(110)는 전원 공급 장치(110)에서 손실된 전력에 기초하여 팬(116)의 속도를 조정하는 팬 제어 장치(114)를 포함한다. 전원 공급 장치(110)에서 증가하는 전력량이 소모됨에 따라, 팬 제어 장치(114)는 팬(116)의 속도와 냉각 용량을 증가시킨다. 전력 소모 레벨이 낮아짐에 따라, 팬 제어 장치(114)는 에너지를 절약하고 잡음을 감소시키기 위해 팬 속도를 감소시킨다.
전력 소모가 전체적으로 전원 공급 장치(110)에 기초를 두기 때문에, 속도를 온도에만 기초로 하는 것에 비해 팬 속도를 보다 정확하게 조정할 수 있다. 그 결과, 전원 공급 장치(110)는 전력 소모에서의 변화들에 순시적으로 반응할 수 있고, 따라서 상승하는 온도들 또는 하강하는 온도들을 예상할 수 있다. 전원 공급 장치(110)는 종래 기술 시스템들에서와 같이 소자들(112)이 고온으로 구동하고 있지만 팬 속도에서의 변화를 트리거링하기에 충분한 전원 공급 장치(110)의 주변 온도를 아직 상승시키지 않았을 경우에 발생하는 레그 문제들을 겪지 않는다. 징후(즉, 온도에서의 실제 변화) 대신에 온도 문제들의 원인(즉, 전원 공급 장치(110)에서 손실된 전력)에 반응함으로써, 팬 제어 장치(114)는 전원 공급 장치(110)의 냉각 필요성들을 예상하고 이들 필요성을 보다 효과적으로 충족시킬 수 있다.
도 2는 팬 제어 장치(114)를 포함한 전원 공급 장치(110)의 일 실시예를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 전원 공급 장치(110)는 전원 공급 스테이지들(202a-c)을 포함한 멀티스테이지(multi-stage) 전원 공급 장치이다. 전원 공급 스테이지들(202a-c)은 신호 정류, 필터링, 전력 효율(power factor) 수정(correction) 및 그 외의 것들과 같은 다양한 기능들을 전원 공급 장치(110)에 제공할 수 있다. 전원 공급 스테이지들(202a-c)은 예를 들어, 부스트(boost), 버크(buck), 버크-부스트(buck-boost), 플라이백(flyback), 척(
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), 이들의 조합 및 당해 기술 분야의 당업자에 알려진 다른 토폴로지들일 수 있다. 여러 실시예들에서, 전원 공급 장치(110)는 단일의 전원 공급 스테이지(202a) 또는 임의의 다른 개수의 전원 공급 스테이지들(202a-n)을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 팬 제어 장치(114)는 입력 전력 모듈(210), 소모 모듈(214), 출력 전력 모듈(216) 및 팬 모듈(218)을 포함한다. 입력 전력 모듈(210)은 전원 공급 장치(110)에 대한 입력 전력을 측정하고, 여기서는 입력 전력 값이라 불리는 입력 전력을 나타내는 값을 계산한다. 일 실시예에서, 입력 전력 모듈(210)은 전원 공급 장치(110)의 입력 단자들에서의 전압 및 전류를 측정하는 전력계(power meter)이다. 입력 전력 값은 소정의 간격 동안 측정된 평균 전력일 수 있다. 특정 실시예들에서, 입력 전압 및 입력 전류에 대한 평균 제곱근(root mean square; "rms") 값들을 이용하여 입력 전력 값들을 계산한다. 당해 기술 분야의 당업자는 입력 전력 모듈(210)에 의해 측정된 AC 전력 및/또는 DC 전력을 측정하여 정량화하는 방법을 알 것이다.
일 실시예에서, 입력 전력 모듈(210)은 전원 공급 장치(110)의 입력 단자들에서의 입력 전력을 측정한다. 다른 실시예에서, 입력 전력 모듈(210)은 전원 공급 장치(110) 내의 다른 위치에서 (예를 들어, 정류 및 필터링 후에) 입력 전력을 측정한다. 입력 전력 모듈(210)은 예를 들어, 제1 전원 공급 스테이지(202a)의 뒤에서 입력 전력을 측정한다. 특정 실시예들에서, 이는 전류가 입력 전류에 비례하는 위치에서 입력 전력을 측정하는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 측정된 입력 전류는 실제 입력 전류를 정확하게 반영하기 위해 (측정된 값을 상수로 곱하는 것과 같이) 일부 수정을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 입력 전류 및/또는 입력 전압을 정류 후에 측정하는 경우, 스칼라 상수가 전원 공급 장치(110)의 정류 스테이지에서의 손실들을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 입력 전력을 측정하는 것은 입력 전류를 측정하는 것과 입력 전압 레벨을 추정하는 것을 포함한다. 이 적용예에서 이용된 바와 같이, 입력 전력을 측정하는 것은 전류와 전압 양쪽 모두를 물리적으로 측정하는 것을 필요로 하지 않으며, 다만, 이는 이들 값 중 적어도 하나를 측정해야 한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 설계자는 전원들에 의해 제공된 전압들이 일반적으로 사전에 잘 정의되며 비교적 안정적이기 때문에 전원 공급 장치(110)에 제공된 입력 전압에 관한 가정(assumption)을 행할 수 있다. 이 가정은 입력 전류를 하나 이상의 전원 공급 스테이지들(202a-c)의 뒤에서 측정하는 경우 특히 참(true)일 수 있는데, 그 이유는 이들 위치에서는 전원 공급 장치(110)에서의 전압이 일반적으로 미리 정의되고 엄 격하게 제어되며, 따라서 비교적 일정하기 때문이다.
저항기, 전류 센서, 또는 당해 기술 분야의 당업자에 알려진 다른 전류 측정 접근 방식을 이용하여 입력 전류를 측정할 수 있다. 전압을 측정하는 방법들은 당해 기술에 유사하게 알려져 있다. 2008년 1월 8일 출원되고 발명의 명칭이 "Apparatus, System, and Method for Determining Voltage, Current, and Power in a Switching Regulator"이며 여기서는 참조로서 포함되어 있는 Cecil Dishman, Eino Lindsfors 및 Randhir Malik의 미국 특허 출원(일련 번호 제11/970,779호)은 본 발명에서 이용될 수 있는 스위칭 모드 전원 공급 장치(switched mode power supply)에서의 전류 및 전압을 측정하는 것에 대한 신규의 접근 방식을 개시한다.
출력 전력 모듈(216)은 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산한다. 입력 전력 모듈(210)에 대한 위의 해설 및 설명은 또한 많은 환경들에서, 출력 전력 모듈(216)에 적용할 수 있으며, 주목할 만한 차이는 관련된 전력이 입력 전력에 상대되는 출력 전력이라는 것이다. 따라서, 출력 전력 모듈(216)은 소정의 간격 동안 출력 전력을 측정하고 응답하여 평균 출력 전력 값을 제공할 수 있다. 추가로, 출력 전력 모듈(216)은 출력 전력을 측정하기 위하여, 값이 비교적 일정하다는 가정하에 전압값 또는 전류값을 추정하고 다른 하나를 측정할 수 있다. 측정들은 전원 공급 장치(110)의 출력 단자에서 행해질 수 있거나 또는 전원 공급 장치(110) 내의 다른 위치에서 행해질 수 있으며, 출력 전류는 이 다른 위치에서 측정된 전류에 비례한다. 그 후, 출력 전류를 계산하는 것은 출력 전류를 반영하기 위해 측정된 전류를 대략적으로 수정하는 것을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 전원 공급 장치(110)는 복수의 출력들을 제공한다. 예를 들어, 컴퓨터에서는, 3.3V, 5V, 및 12V를 제공하는 전원 공급 장치(110)를 갖는 것이 일반적이다. 이러한 실시예에서, 출력 전력 모듈(216)은 여러 접속부들을 통하여 전원 공급 장치(110)를 떠나는 모든 출력 전력에 대하여 계산한다. 일 실시예에서, 출력 전력 모듈(216)은 전원 공급 장치(110)의 각각의 출력 단자에서의 출력 전력을 측정하고 각각의 출력 단자에서의 전력의 합을 나타내는 출력 전력 값을 계산한다. 다른 방법으로, 출력 전력 모듈(216)은 한 출력 단자(가능하게는, 대부분의 전력을 전달하는 출력 단자)에서의 출력 전력을 측정하고, 다른 출력 단자들에서의 출력 전력을 추정한다.
입력 전력과 출력 전력 양쪽 모두를 순시적으로 측정할 수 있다. 다른 실시예들에서, 입력 전력과 출력 전력을 소정의 간격 동안 측정한다. 이 적용예에서 이용된 바와 같이, 소정의 간격 동안 측정하는 것은 측정들을 행하고 일정 기간 동안 입력 전력 또는 출력 전력을 나타내는 적절한 값을 가하는(affix) 다양한 방법들을 포함한다. 예를 들어, 평균값 또는 중앙값(median value)을 입력 전력 값 또는 출력 전력 값으로서 이용할 수 있다. 입력 전력 및 출력 전력을 샘플링하고 평균을 취하여, 입력값 또는 출력값을 판정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 규칙적인 간격으로 단일 측정을 행할 수 있다. 추가로, 저항-용량성(resistive-capacitive; "RC") 시간 상수들을 이용하여, 입력 전력 또는 출력 전력의 평균의 등가인 것을 얻을 수 있다. 당해 기술 분야의 당업자는 입력 전력 값 또는 출력 전력 값을 소정의 시구간(time interval) 동안 구해진 측정값들로서 하는 다양한 방법들을 알고 있을 것이다.
팬 제어 장치(114)는 또한 소모 모듈(214)을 포함한다. 소모 모듈(214)은 전원 공급 장치(110)에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산한다. 소모 모듈(214)은 (입력 전력 모듈(210)에 의해 제공된) 입력 전력 값과 (출력 전력 모듈(216)에 의해 제공된) 출력 전력 값을 이용하여 전력 소모 값을 판정한다. 일 실시예에서, 소모 모듈(214)은 입력 전력 값에서 출력 전력 값을 감산하고 따라서 전원 공급 장치(110)에서 실제로 손실된 전력량과 차이값을 판정한다. 특정 실시예들에서, 소모 모듈(214)은 하나 이상의 상수들로 차를 취함으로써 계산된 전력 소모 값을 조정할 수 있다. 예를 들어, 이 조정은 전원 공급 장치(110)에서의 손실들을 나타낼 수 있다.
따라서, 입력 전력 값과 출력 전력 값이 관련된 측정 간격 동안의 평균값들인 경우에, 전력 소모 값은 관련된 측정 간격 동안 전원 공급 장치(110)에서 손실된 전력을 나타낸다. 구현 사항들과 무관하게, 전력 소모 값은 전원 공급 장치(110)에서 손실된 실제 전력의 근사값(approximation)을 나타낸다. 이 손실된 전력은 예상되는 열의 특정 레벨과 연관될 수 있고 따라서 특정 팬 속도와 연관될 수 있다. 그리고 손실된 전력의 모두가 열로 되는 것은 아니지만(예를 들어, 일부 전력은 잡음, 진동 등으로 손실될 수 있음), 많은 양의 손실된 전력이 자체적으로 열로서 나타난다. 그 결과, 전력 소모 값을 전원 공급 장치(110)에서 발생된 열 에너지의 비교적 정확한 근사값으로서 볼 수 있다.
일 실시예에서, 전원 공급 장치(110)의 입력 전력 및 출력 전력을 전체적으 로 측정하기 보다는, 팬 제어 장치(114)가 전원 공급 스테이지들(202a-c) 중 하나 이상의 스테이지들의 입력 전력 및 출력 전력을 측정할 수 있다. 이렇게 행함으로써, 팬 제어 장치(114)는 전력 소모(및 따라서 열)가 전원 공급 장치(110)에 있어 어디에서 최대가 되는지의 보다 세밀한(more granular) 픽쳐(picture)를 얻을 수 있다. 이는 팬 제어 장치(114)로 하여금 전원 공급 장치(110)에 있어서 손실이 발생하고 있는 위치를 국소화하도록 하기 때문에 하나 보다 많은 팬(116)을 갖는 시스템들에 유용할 수 있다. 이는 또한 하나의 특정 전원 공급 스테이지(202a-c)가 다른 무엇보다도 열에 더 민감한 경우에 유용할 수 있다. 이는 또한 전원 공급 장치(110)의 초기 전원 공급 스테이지들(202a-c)에서 손실들이 있고 전력이 전원 공급 장치(110)의 끝부분에 전혀 전파되지 않는 경우, 즉, 출력 전력이 매우 작고 전원 공급 장치(110)에서 손실들이 여전히 있는 경우의 상황들에 유용할 수 있다.
팬 제어 장치(114)는 또한 소모 모듈(214)에 의해 계산된 전력 소모 값에 기초하여 팬(116)의 속도를 조정하는 팬 모듈(218)을 포함한다. 팬 모듈(218)은, 팬 모듈이 전원 공급 장치(110)에 의해 소모되고 있는 전력에서의 증가에 맞추는(register) 경우 팬 속도를 증가시키고, 팬 모듈이 전력 소모 레벨에서의 감소를 검출한 경우에 팬 속도를 감소시킨다. 팬 모듈(218)이 소모 모듈(214)로부터의 전력 소모 값을 풀링(pull)할 수 있거나 또는 전력 소모 값이 팬 모듈(218)에 푸싱(push)될 수 있다. 팬 모듈(218)의 거동을 도 3과 연결하여 보다 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 팬 제어 장치(114)의 제2 실시예를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 팬 제어 장치(114)는 또한 룩업 테이블(320)을 포함한다. 룩업 테이블(320)은 아래 보다 자세히 설명된 바와 같이, 펄스폭, 전압 또는 저항과 같이 팬 속도를 결정하는 관련된 팬 속도 파라미터들과 전력 소모 값들의 범위를 연관시킨다. 룩업 테이블(320)은, 각각의 가능한 전력 소모 값에 대하여 특정한 팬 속도 파라미터를 갖기 보다는, 전력 소모 값들의 범위에 대한 팬 속도 파라미터를 특정할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블(320)은 전력 소모 값이 특정값 아래에 있는 경우에 낮은 팬 속도를 특정할 수 있고 전력 소모 값이 특정값 위에 있는 경우 최대 팬 속도를 특정할 수 있다. 2개의 극값들(extreme) 사이에 있는 이들 전력 소모 값에 대해, 값들의 범위에 중간 팬 속도들을 할당할 수 있다. 증가하는 팬 속도들은 증가하는 전력 소모 값들과 연관되어, 더 높은 전력 소모 값들이 더 높은 팬 속도들에 대응하게 된다.
다른 실시예들에서, 팬 제어 장치(114)는 룩업 테이블(320)을 이용하지 않고 적절한 팬 속도들을 특정하는 다른 접근 방식을 이용한다. 따라서, 팬 제어 장치(114)는 룩업 테이블(320)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 팬 모듈(218)은 "if"문("if" statement)으로 구성된 코드를 이용하여 전력 소모 값들과 팬 속도들을 연관시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 당업자는 전력 소모 값들과 팬 속도들을 연관시키는 접근 방식들을 알고 있을 것이다. 다른 구현예들에서, 팬 모듈(218)은 전력 소모 값들을 상수로 곱하는 것, 원하는 팬 속도를 계산하는 식에 대한 입력으로서 전력 소모 값들을 이용하는 것 등에 의해 전력 소모 값들과 팬 속도들을 연관시킬 수 있다.
일 실시예에서, 팬(116) 및 연관된 팬 컨트롤러(324)는 펄스폭 변조(pulse-width modulated; "PWM") 팬을 구성한다. PWM 팬은 팬(116)에 대한 전력을 온 및 오프로 고속으로 스위칭함으로써 팬 속도를 제어한다. 관련한 온/오프 시간은 팬(116)에 의해 인식(see)되는 평균 전압을 결정하며, 따라서, 팬의 속도를 결정한다. 예를 들어, 12 V(볼트) 전원 공급(supply)에 의해 구동되는 팬(116)은 12 V 전원 공급을 동일한 시간량 동안 온으로 그리고 나서 오프로 스위칭하는 팬 컨트롤러(324)를 가질 수 있다. 50%에서 온으로 50%에서 오프로 되는 전원 공급에서, 팬(116)은 6V의 평균 전압을 인식하고 1/2 속도로 동작한다. 온/오프 비값을 변화시키는 것은 팬(116)에 의해 인식되는 평균 전압을 변화시키며 따라서 팬의 속도를 변화시킨다. 통상적인 실시예들에서, 팬 컨트롤러(324)는 대략 30Hz의 비율로 팬(116)에 대한 전원 공급을 온 및 오프로 스위칭한다.
이러한 실시예에서, 룩업 테이블(320)은 펄스 폭 값들과 전력 소모 값 범위들을 저장하고 연관시킬 수 있다. 팬 모듈(218)은 전원 공급 장치(110)에 의해 소모된 전력량을 나타내는 전력 소모 값을 수신한 후 룩업 테이블(320)로부터 펄스 폭 값들을 검색하고, 팬 컨트롤러(324)에 그 펄스 폭 값을 전송한다.
그러나, 팬(116)은 PWM 팬일 필요는 없다. 팬은 전압 조정식 팬일 수 있다. 이러한 실시예에서, 팬 컨트롤러(324)는 직접 팬(116)에 공급된 전압을 변화시키고 따라서 팬 속도를 변화시킨다. 이러한 실시예에서, 룩업 테이블(320)은 전력 소모 값 범위들과 전압 값들을 연관시킨다. 팬 모듈(218)은 소모 모듈(214)로부터 수신된 전력 소모 값과 연관된 전압값을 판정하고 그 전압값을 팬 컨트롤러(324)에 전 송한다.
이와 유사하게, (가감 저항기(rheostat) 팬에서와 같이) 저항값을 변화시킴으로써 팬(116)을 제어할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 저항을 조정함으로써 팬(116)을 제어한다. 팬 모듈(218)은 소모 모듈(214)에 의해 보고된 전력 소모 값과 연관된 저항값을 팬 컨트롤러(324)에 제공한다.
당해 기술 분야의 당업자는 팬 컨트롤러(324)가 팬(116)의 속도를 제어하게 하는 다양한 제어 수단들이 이용가능함을 알고 있을 것이다. 본 발명은 임의의 특정 구현예로 제한되는 것은 아니며, 다양한 다른 제어 메카니즘들에 응답하도록 구성될 수 있다.
특정 실시에들에서, 전원 공급 장치(110)는 전자 부하가 시작되는 경우(예를 들어, 블레이드 센터가 온으로 전환되는 경우) 또는 전자 부하가 제거되거나 또는 오프로 전환되는 경우에서와 같은 환경들에서 팬(116) 속도에 대한 특수한 조건들을 부여한다. 팬 제어 장치(114)는 이들 환경에서 전자 부하에 전원공급(powering)하는 것을 제어할 수 없고 전원 공급 장치(110)의 다른 제어 구성요소들로부터의 제어를 정상 동작들의 부분으로서 넘겨주거나(hand off) 또는 받아들 수 있다.
도 3은 또한 래그 모듈(322)을 나타낸다. 래그 모듈(322)은 전원 공급 장치(110)에 의해 소모되는 전력이 감소하는 경우 팬 제어 장치(114)의 설계자에 의해 결정된 바와 같이, 래그 간격 동안 팬 속도를 증가시킨다. 예를 들어, 연장된 기간 동안 전력 소모 값들이 높은 값이여서 전원 공급 장치(110)가 매우 고온으로 구동하고 있는 경우, 남아있는 열을 계속해서 냉각시키기 위해 전원 공급 장 치(110)에 의한 전력 소모가 하락하게 된 후에도 팬(116)을 계속해서 높은 속도로 구동시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 팬의 고유의 기계적 레그는 전원 공급 장치(110)의 목적들을 충족시키기에 충분한 래그를 제공할 수 있다. 예를들어, 전력 소모가 갑자기 하락하게 된다면, 소모된 전력의 실제 하락이 팬 제어 장치(114)에 의해 감지되는 경우, 팬 제어 장치(114)가 팬(116)의 속도를 조정하는 경우, 및 팬이 실제로 그 속도로 감소하는 경우에 소모된 전력에서의 실제 하락 시간 사이에 고유의 래그가 존재한다. 그러나, 특정 실시예들에서는, 추가적인 레그가 바람직할 수 있다.
이러한 필요성을 충족시키기 위해, 래그 모듈(322)은 팬 모듈(218)에 의해 일반적으로 요구된 것보다 더 높은 속도로 팬을 계속해서 동작시킨다. 일 실시예에서, 전원 공급 장치(110)가 특정 간격 동안 큰 양의 전력을 소모한 후 전력 소모에서의 갑작스런 하락이 존재하는 경우에, 래그 모듈(322)을 활성화시킨다. 예를 들어, 전원 공급 장치(110)가 하락 이전에 큰 양의 전력을 소모하지 않았던 경우에, 전력 소모에서의 큰 하락 조차도 래그 모듈(322)을 인보크하지 않을 수 있다. 이와 유사하게, 래그 간격의 길이 및 팬(116)이 그 간격 동안 동작하는 속도는 전원 공급 장치(110)가 하락되기 이전에 많은 양의 전력을 소모하고 있었던 시간 길이와, 전력 소모시의 하락 엄격도(severity) 양쪽 모두의 함수일 수 있다.
도 4는 위에서 설명된 팬 제어 장치(114)를 갖는 전원 공급 장치의 일 실시예를 나타낸다. 입력 필터 및 정류기 스테이지(412)는 정류를 통하여 AC 입력 라인 전압을 DC로 변환한다. 입력 필터 및 정류기 스테이지(412)는 또한 특정 주파수들 을 필터링하고 전자기 간섭(electromagnetic interference; "EMI")의 발생을 제한한다. 통상의 실시예들에서, 입력 필터 및 정류기 스테이지(412)는 AC 입력 라인 전압이 통과되는 제1 스테이지이다. 위에서 언급된 바와 같이, 입력 전력 모듈(210)은 정류기와 필터(412) 앞에서 입력 전력을 측정할 수 있거나 또는 다른 방법으로 다른 위치에서 입력 전력을 측정할 수 있다. 나타낸 실시예에서, 입력 전력 모듈(210)은 정류기 및 필터(412) 앞에서 입력 전류 및 입력 전압 양쪽 모두를 측정한다.
도 4는 멀티스테이지 스위칭 전원 공급 장치를 나타낸다. 스위칭 전원 공급 장치는 (L1 및 L2와 같은) 인덕터들, (D1, D2 및 D3와 같은) 다이오드들, (C1, C2와 같은) 커패시터들, (T1과 같은) 트랜지스터들 및 Q1 및 Q2와 같은 스위치들을 이용하는 복수의 스테이지들로 나누어진다. 또한, Q1 및 Q2의 스위칭의 관련 레이트(rate)들과 듀티 사이클(duty cycle)을 제어하는 펄스 폭 변조기(410)가 도시되어 있다.
스위칭 전원 공급 장치들의 설계 및 동작들은 본 발명을 벗어나는 것이며, 따라서, 도시된 회로의 동작들을 자세하게 설명하지 않는다. 전원 공급 장치는 여러 구성들의 다소의 스테이지들을 가질 수 있다. 전원 공급 장치의 모든 가능한 구성들에 걸쳐 있는 상수는, 에너지가 전원 공급 장치의 입력으로부터 도시된 여러 스테이지들을 통하여 출력으로 통과할 때 전원 공급 장치를 구성하는 소자들에서 손실들이 발생한다는 것이다. 여러 구성요소들 사이의 와이어들 또는 접속부들에서 추가적인 손실들이 발생할 수 있다. 이 손실 중 많은 부분이 열로 나타난다.
도시된 바와 같이 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 팬 제어 장치(114)는 전원 공급 장치에 대한 팬 속도를 제어한다. 도시된 바와 같이, 입력 전력 모듈(210)은 소정의 간격 동안 전원 공급 장치의 입력 단자에서의 입력 전력을 나타내는 입력 전력 값을 측정한다. 출력 전력 모듈(216)은 소정의 간격 동안 출력 전력을 측정하고 전원 공급 장치의 출력 단자에서의 전력을 나타내는 출력 전력 값을 제공한다. 입력 전력 모듈(210)과 출력 전력 모듈(216)은 팬 제어 장치(114)의 부분일 수 있거나 또는 다른 방법으로 팬 제어 장치(114)와 독립적으로 구현될 수 있다.
팬 제어 장치(114)는 입력 전력 모듈(210)로부터의 입력 전력 값과 출력 전력 모듈(216)로부터의 출력 전력 값을 수신한다. 그 후, 팬 제어 장치(114)는 입력 전력 값과 출력 전력 값 사이의 차이값에 기초하여 소정의 간격 동안 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 값을 계산한다. 팬 제어 장치(114)는 또한 위에서 설명된 바와 같이, 더 높은 전력 소모 값들이 더 높은 팬 속도들에 대응하도록, 증가하는 전력 소모 값들과 증가하는 팬 속도를 연관시킨 룩업 테이블에서 전력 값과 연관된 팬 속도를 탐색한다. 그 후, 팬 제어 장치(114)는 전원 공급 장치를 냉각하는 팬(116)의 팬 컨트롤러(324)에 팬 속도를 전송한다.
도 5는 팬 제어 장치(114)를 갖는 전원 공급 장치의 추가적인 구현예를 나타낸다. 나타낸 실시예에서, 전류 트랜스포머(current transformer)인 전류 센서(512 및 514)에 의해 전류를 측정한다. 당해 기술 분야의 당업자는 전류 트랜스포머(512 및 514)의 출력 AC 전류가 측정되고 있는 AC 전류의 일부이거나 또는 측정되고 있 는 AC 전류에 비례함을 알고 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 홀 효과 디바이스(hall effect device) 또는 저항기에 의해 전류를 측정한다.
나타낸 실시예에서, 팬 제어 장치를 마이크로컨트롤러(510)로 구현할 수 있다. 마이크로컨트롤러(510)는 전원 공급 장치에서 소모된 전력량에 기초하여 팬(116)에 팬 속도 파라미터들을 전달한다. 일 실시예에서, 위에서 설명된 팬 컨트롤러(324)는 또한 마이크로컨트롤러(510) 내에 통합된다. 마이크로컨트롤러(510)는 마이크로컨트롤러(510)로 하여금 도 6과 결합하여 설명된 방법의 여러 단계들을 수행할 수 있게 하는 코드를 포함한다.
도 6은 전원 공급 장치에서 팬 속도를 제어하기 위한 방법을 나타낸다. 본 방법은 팬에 의해 냉각된 전원 공급 장치에 대한 입력 전력을 측정하는 것(610)과, 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하는 것(612)을 포함한다. 일 실시예에서, 위에서 설명된 입력 전력 모듈과 출력 전력 모듈에 의해 이들 단계를 각각 수행한다. 일 실시예에서, 동일한 간격 동안 입력 전력과 출력 전력을 측정한다. 그 후, 이 간격 동안 측정된 입력 전력을 이용하여 입력 전력 값을 계산한다. 일 실시예에서, 입력 전력 값은 이 간격 동안 측정된 평균 전력이다. 이와 유사하게, 이 간격 동안 측정된 출력 전력을 이용하여 출력 전력 값을 계산할 수 있으며 출력 전력 값은 이 간격 동안 측정된 출력 전력의 평균값일 수 있다.
본 방법은 또한 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 계산하는 것(614)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전력 소모를 계산하는 것은 입력 전력 값에서 출력 전력 값을 감산함으로써 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 전력 소모 값과 연관된 팬 속도를 탐색하는 것(616)을 포함한다. 용어, 팬 속도는 PWM, 전압 등과 같이 팬 속도를 설정하는 팬 속도 파라미터들과 실제 팬 속도를 포함한다. 본 방법은 또한 팬의 속도를 전력 소모 값과 연관된 속도로 조정하는 것(618)을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 사상 또는 본질적인 특징들로부터 벗어남이 없이 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 점에서 단지 예시적인 것으로서만 간주되어지며 제한적인 것으로서는 간주되지 않는다. 따라서 본 발명의 범위는 상술한 설명에 의해서라기 보다는 첨부된 청구범위에 의해 나타내어진다. 청구범위의 등가물의 범위 및 의미 내에 드는 모든 변경들이 청구범위의 범위 내에 포함되어진다.
도 1은 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 일 실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 팬 제어 장치의 일 실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 팬 제어 장치의 일 실시예를 나타내는 두번째 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 팬 제어 장치를 갖는 전원 공급 장치의 일 구현의 일 실시예를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 팬 제어 장치를 갖는 전원 공급 장치의 일 구현의 일 실시예를 나타내는 두번째 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따라 팬 속도를 제어하기 위한 방법의 일 실시예를 나타내는 개략적인 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하기 위한 장치로서,
    간격 동안 상기 전원 공급 장치에 대한 입력 단자에서의 입력 전력을 측정하고 입력 전력 값을 계산하는 입력 전력 모듈과,
    상기 간격 동안 전원 공급 장치에 대한 출력 단자에서의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산하는 출력 전력 모듈과,
    팬 제어 장치를 포함하며,
    상기 팬 제어 장치는,
    상기 입력 전력 모듈로부터의 입력 전력 값과 상기 출력 전력 모듈로부터의 출력 전력 값을 수신하고,
    상기 입력 전력 값과 상기 출력 전력 값 사이의 차이값에 기초하여 상기 간격 동안 상기 전원 공급 장치에 의해 소모되는 전력을 나타내는 전력 값을 계산하고,
    더 높은 전력 소모 값들이 더 높은 팬 속도들에 대응하도록, 증가하는 전력 소모 값들과 증가하는 팬 속도들을 연관시킨 룩업 테이블에서 전력 값과 연관된 팬 속도를 탐색(look up)하며,
    상기 전원 공급 장치를 냉각하는 팬의 팬 컨트롤러에 팬 속도를 전송하는 것인 팬 속도 제어 장치.
  2. 전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하기 위한 장치로서,
    전원 공급 장치의 입력 전력을 측정하고 입력 전력 값을 계산하는 입력 전력 모듈 - 상기 전원 공급 장치는 하나 이상의 스테이지들을 포함함 - 과,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산하는 출력 전력 모듈과,
    상기 입력 전력 모듈에 의해 계산된 입력 전력 값과 상기 출력 전력 모듈에 의해 계산된 출력 전력 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산하는 소모 모듈(dissipation module)과,
    상기 전력 소모 값에 기초하여 팬 속도를 조정하는 팬 모듈 - 상기 팬 모듈은 전력 소모에서의 증가에 응답하여 상기 팬 속도를 증가시키고 전력 소모에서의 감소에 응답하여 상기 팬 속도를 감소시키며, 상기 팬은 상기 전원 공급 장치를 냉각시킴 -
    을 포함하는 팬 속도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팬은 펄스폭 변조("PWM") 팬 컨트롤러에 의해 구동되고,
    상기 팬 속도를 조정하는 것은 팬 모듈이 전력 소모 값과 연관된 펄스 폭 값을 PWM 팬 컨트롤러에 제공하는 것을 포함하는 것인 팬 속도 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치에 대한 입력 전압과 입력 전류를 감지하고 상기 입력 전압 및 입력 전류로부터 입력 전력 값을 계산함으로써 입력 전력을 측정하는 입력 전력 모듈과,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전압과 출력 전류를 감지하고 상기 출력 전압 및 출력 전류로부터 출력 전력 값을 계산함으로써 출력 전력을 측정하는 출력 전력 모듈
    중 하나 이상을 더 포함하는 팬 속도 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    입력 전압 값을 추정하고 상기 전원 공급 장치에 대한 입력 전류를 감지하며 상기 추정된 입력 전압값과 상기 입력 전류로부터 입력 전력 값을 계산함으로써 입력 전력을 측정하는 입력 전력 모듈과,
    출력 전압 값을 추정하고 상기 전원 공급 장치에 대한 출력 전류를 감지하며 상기 추정된 출력 전압값과 상기 출력 전류로부터 출력 전력 값을 계산함으로써 출력 전력을 측정하는 출력 전력 모듈
    중 하나 이상을 더 포함하는 팬 속도 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 입력 전력을 측정하는 것은 상기 입력 전력 모듈이 위치에서 입력 전력을 측정하는 것 - 상기 위치에서의 전류는 입력 전류에 비례함 - 을 포함하며,
    상기 위치는 상기 전원 공급 장치의 입력 단자가 아닌 것인 팬 속도 제어 장치.
  7. 전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하는 시스템으로서,
    전원으로부터 입력 전압을 수신하고 조정된 출력 전압을 전자 부하에 제공하는 전원 공급 장치와,
    하나 이상의 스테이지들을 포함한 상기 전원 공급 장치의 입력 전력을 측정하고 입력 전력 값을 계산하는 입력 전력 모듈과,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고 출력 전력 값을 계산하는 출력 전력 모듈과,
    상기 입력 전력 모듈에 의해 계산된 입력 전력 값과 상기 출력 전력 모듈에 의해 계산된 출력 전력 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산하는 소모 모듈과,
    상기 전력 소모 값에 기초하여 상기 전원 공급 장치를 냉각하는 팬의 속도를 조정하는 팬 모듈 - 상기 팬 모듈은 전력 소모에서의 증가에 응답하여 팬 속도를 증가시키고 전력 소모에서의 감소에 응답하여 팬 속도를 감소시킴 -
    을 포함하는 팬 속도 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는 다중 출력 전원 공급 장치(multiple output power supply)이고,
    상기 출력 모듈은 또한 상기 전원 공급 장치의 모든 출력 전력에 대해 계산하도록 구성되고, 상기 출력 전력 값은 개개의 출력 전력 값들의 합인 것인 팬 속도 제어 시스템.
  9. 전원 공급 장치에서의 팬 속도를 제어하는 방법으로서,
    전원 공급 장치의 입력 전력을 측정하고,
    상기 입력 전력의 측정값들을 이용하여 간격 동안 입력 전력 값을 계산하고,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전력을 측정하고,
    상기 출력 전력의 측정값들을 이용하여 간격 동안 출력 전력 값을 계산하고,
    상기 출력 전력 값에서 상기 입력 전력 값을 감산함으로써 상기 전원 공급 장치에 의해 소모된 전력을 나타내는 전력 소모 값을 계산하고,
    상기 전력 소모 값에서의 증가에 응답하여 상기 전원 공급 장치를 냉각하는 팬의 속도를 증가시키고,
    상기 전력 소모 값에서의 감소에 응답하여 팬 속도를 감소시키는 것
    을 포함하는 팬 속도의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    복수의 전력 소모 값 범위들과 복수의 팬 속도들을 연관시키는 것을 더 포함하는 팬 속도의 제어 방법.
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