KR20100084551A - 부하 제어를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20100084551A
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KR1020107010892A
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조셉 더블유. 호지스
존 안토니 소푸치
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해머헤드 인터내셔날, 엘엘씨
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Abstract

전위를 수신하고 전위를 부하에 선택적으로 공급하는 시스템이 개시된다. 부하 제어 신호가 존재할 경우에, 수신 및 공급 수단은, 전위를 부하에 공급하도록 부하 제어 신호에 응답한다. 시스템은 또한, 부하 수요를 측정하는 수단을 포함한다. 또한, 수신 및 공급 수단을 제어하기 위한 수단이 포함된다. 부하 수요가 미리 정해진 문턱치보다 큰 경우에는, 제어 수단은 부하 제어 신호를 연속적으로 제공한다. 부하 수요가 미리 정해진 문턱치보다 작은 경우에는, 제어 수단은 부하 수요를 판정하기 위해 부하 제어 신호를 일시적으로 공급한다.

Description

부하 제어를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR LOAD CONTROL}
기술분야
본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 전기 부하의 제어에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 2007년 10월 18일, Joseph W. Hodges 등에 의해 "SYSTEM AND METHOD FOR LOAD CONTROL" 이라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 가특허출원 번호 60/980,987에 기초하며, 또한 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
플러그-인 전원(예, 가정용 전력 접속)을 이용하는 다수의 전기 장치는 스위치가 오프되고 사용 중이 아닌 경우에도 에너지를 소비한다. 이것은 비활성화 기간 중에도 전원에 접속된 채로 남아 있는 변압기 또는 전원에 주로 기인한다. 이들 전기 장치에 전력을 공급하는 일반적인 방법 중의 하나는 조정기(regulator)를 구비한 스텝-다운(step-down) 변압기를 포함하는 것이다. 이들 장치의 일반적인 예로는, 휴대 전화 충전기, VCR, 텔레비전, 스테레오, 컴퓨터, 및 주방용 기기를 포함한다.
전력 공급이 유지되어 있는 상기 장치들은, 전원에 접속되어 있는 이들의 변압기 및/또는 전원 공급원을 통하여 에너지를 소비한다. 이러한 전력 손실은, 그 전력 소비가 어떠한 목적을 수행하는 것이 아니기 때문에, 일반적으로 팬텀 전력이라고 칭한다. 전류를 끌어오되 유용한 기능을 수행하지 않는 경우, 전기 장치 또는 기기는 일반적으로 대기 상태에 있거나 그렇지 않으면 비활성 상태에 있다. 전체적으로, 다수의 팬텀 부하(phantom load)가, 본질적으로 소비되는 전력의 상당한 부분에 기여한다.
팬텀 부하를 방지하는 하나의 방법은, 기기를 사용하지 않는 경우에, 전기 콘센트(electrical outlet)로부터 기기의 플러그를 물리적으로 뽑는 것이다. 이것은 기기를 전원으로부터 완전히 접속 해제하여, 팬텀 부하를 제거한다. 그러나, 사용자는 부하의 사용을 원하는 경우에는 그 부하를 수동으로 플러그-인하고, 더 이상 사용을 원하지 않는 경우에는 그 부하의 플러그를 뽑는다. 이러한 계속적인 플러그-인 및 플러그 뽑기(unplugging)는, 부하에 대한 전기 콘센트, 플러그, 및 배선의 마모와 파괴를 증가시킬 뿐만 아니라 시간을 소비하는 작업일 수 있다.
결과적으로, 에너지 낭비를 줄이기 위해, 사용되는 않는 부하로부터의 전력 소비량을 감소시킬 필요가 있다. 더 일반적으로는, 부하 자체의 거동에 기초하여 부하를 선택적으로 제어할 필요가 있다.
본 발명의 특징 및 양태는, 하기의 상세한 설명, 청구의 범위, 및 도면을 읽음으로써 더욱 분명해 질 것이며, 그 도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 에너지 절약 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 도 1의 에너지 절약 장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 3은 도 2의 에너지 절약 장치의 사용을 위한 상태 천이도.
도 4는 도 1 및 2의 부하의 활성 상태 및 비활성 상태를 판정하기 위한 히스토그램 분류 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 도 1 및 2의 부하의 활성화를 위한 타이밍도.
도 6은 도 1 및 2의 부하를 센싱 및 스위칭하기 위한 타이밍도.
도 7은 부하가 활성일 때의 부하 센싱의 전류 대 시간 차트를 나타내는 도면.
도 8은 부하가 비활성일 때의 부하 센싱의 전류 대 시간 차트를 나타내는 도면.
도 9는 벽-콘센트의 대안적 에너지 절약 장치의 예를 나타내는 도면.
도 10은 에너지 절약 특징을 포함하는 파워 스트립(power strip)의 예를 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 도면은 실시예를 나타내지만, 도면이 일정하게 스케일(scale)될 필요는 없고, 미리 정해진 특징들은 일 실시예의 신규한 양태를 보다 잘 도시하고 설명하기 위하여 과장될 수도 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예는, 모든 실시예를 포괄하는 것을 의도하지 않으며, 도면에 도시되고 하기의 상세한 설명에 개시된 정확한 형태 및 구성으로 청구의 범위를 한정 내지 제한하는 것을 의도하지 않는다.
부하 제어의 시스템 및 방법을 포함하는 장치의 예로는, 부하가 유용한 기능을 수행하지 않는 경우에 부하에서 전력을 제거하는 에너지 절약 장치일 수 있다. 이러한 방식으로, 팬텀 부하 전력이 감소된다. 부하가 유용한 기능을 수행하는 경우에는, 팬텀 부하가 검출될 때까지 전력은 정상적으로 공급되고, 팬텀 부하가 검출된 경우에는 부하가 전원으로부터 접속해제된다. 이러한 부하의 일례는, 사용자가 그것이 기능하는 것을 필요로 하지 않는 경우에는 유용한 목적을 수행하지 않을 수 있는 가정용 기기, 예컨대 텔레비전 또는 전화 충전기 등이다. 텔레비전이 턴온되지 않는 경우, 내부 변압기 및/또는 전원 회로에 전력을 공급하기 위해 팬텀 부하 전류를 여전히 끌어오고 있다. 그러나, 본 명세서에서 논의되는 에너지 절약 장치는, 텔레비전이 사용 중에 있지 않은 경우에는 텔레비전의 전력 입력을 차단할 수도 있다. 텔레비전의 변압기 또는 전력 공급 전자장치에 실질적으로 전력이 공급되지 않고 전류를 끌어오지 않기 때문에, 이러한 전력 입력의 차단은 팬텀 부하를 실질적으로 제거한다.
에너지 절약 장치의 일례는 측정 수단, 스위치 수단, 및 로직 수단을 포함할 수도 있다. 측정 수단은 전원으로부터 부하로의 전류 내지 전력의 흐름을 검출하도록 구성될 수 있다. 스위치 수단은 부하를 전원으로부터 선택적으로 접속 및 접속해제할 수 있다. 로직 수단은 부하를 전원으로부터 언제 접속할지 및 언제 접속해제할지를 판정한다. 일례에서, 로직 수단은 측정 수단에 의해 측정된 전류 또는 전력 소비량에 따라 부하가 "활성"인지 또는 "비활성"인지를 판정한다.
로직 수단은 부하가 소비하는 전류를 측정함으로써 부하의 상태를 판정한다. 부하가 "활성"인지 또는 "비활성"인지를 판정하기 위해, 로직 수단은 부하가 소비하고 있는 전류를 문턱치와 비교한다. 문턱치는 미리정해진 값이거나, 또는 에너지 절약 장치가 부하에 접속된 후에(예컨대, 부하 전력 사용을 정의 및/또는 특성화하기 위한 학습(learning) 모드를 이용하여) 판정될 수도 있다. 에너지 절약 장치가 가변 문턱치를 이용하는 경우에는, 상기 값은 그에 접속되는 각각의 부하에 대하여 튜닝될 수도 있다. 이러한 적응적 시스템은, 다수의 서로 다른 부하가 단일 타입의 에너지 절약 장치에 접속가능한 경우에 이용될 수도 있다. 예를 들면, 가정용 기기들은, 특별한 기기(예컨대, 텔레비전, 라디오, 전화 충전기) 및/또는 그에 이용되는 회로 설계에 의존하는 "활성" 및 "비활성" 상태에서 광범위한 전력을 소비할 수도 있다. 따라서, 에너지 절약 장치는 그 부착된 부하에 적응할 수도 있다.
각각의 부하는 로직 수단이 "활성" 및 "비활성" 상태를 판정하는 데에 이용하는 바람직한 문턱치를 가질 수도 있다. 이 문턱치는, 에너지 절약 장치에 의해 그에 접속된 각각의 부하에 대해 판정될 수도 있고, 이에 따라 다양한 부하가 단일 타입의 에너지 절약 장치에 의해 스위칭되게 하도록 적응적 시스템이 이용될 수도 있다. 문턱치의 적응적 학습의 하나의 방법은 미리 정해진 시간(예컨대, 24시간)에 걸쳐 전류 사용을 기록하는 것을 포함한다. 이 학습 모드에서는, 로직 수단이 전력 사용을 기록할 수 있도록 부하가 최대 전력공급(fully powered) 상태로 유지된다. 미리 정해진 학습 시간이 경과하면, 학습 모드 동안에 기록된 최소 전류와 최대 전류 사이에서 문턱치를 설정할 수 있다. 기록된 전류 측정 데이터에 변동이 없거나 최소한의 변동만 검출되면, 디폴트 문턱치가 이용될 수도 있다.
문턱치가 한번 저장되면, 에너지 절약 장치의 로직 수단은 순간적으로 부하를 턴온하여 전류 소비를 측정한다. 그 다음에, 로직 수단은 전류 소비를 문턱치와 비교한다. 전류 소비가 문턱치보다 크면, 로직 수단은 부하를 "활성" 상태로 판정하여 부하에 전력을 유지한다. 전류 소비가 문턱치보다 작으면, 로직 수단은 부하를 "비활성" 상태로 판정하여, 부하에의 전력이 스위치 오프된다. 부하가 비활성 상태이면, 로직 수단은 가끔씩(예를 들면, 주기적으로) 부하에 전력을 공급 하고, 부하의 수요 거동(load's demand behavior)의 함수로서 부하에 요청되는 전력 상태를 판정하기 위해 전술한 테스트를 반복한다.
부하가 비활성인 경우에 전원으로부터 부하를 접속해제함으로써, 팬텀 전류량이 감소된다. 비활성화 시간 동안에 부하가 전원으로부터 접속해제되어 있으면, 에너지 보존이 실현된다. 부하의 상태를 체크하기 위해, 미리 정해진 간격(예컨대, 매 2초마다 대략 400 ms)으로 전력이 부하에 공급될 수도 있다. 이것을, 활성/비활성 상태를 체크하기 위해 부하에 전력이 얼마나 자주 그리고 얼마의 기간 동안 공급되는 지를 나타내는 "전력 듀티 사이클"이라 칭한다. 전력 듀티 사이클은 (예컨대, 비휘발성 메모리에 저장되는) 제조 시점에서 결정되거나, 부하 (및, 선택적으로 누름 버튼 등의 사용자 입력)에 따라 적응가능할 수 있다.
일반적으로, "전력 사이클링" 동안에, 에너지 보존 장치는 전력이 부하에 인가되는 경우에 때때로 전류 소비를 측정한다. 부하가 소비하는 전류가 문턱치보다 크면, 부하는 "전력 요청" 상태로 여겨진다. 이 경우에, 전력 사이클링은 중단되고, 전력이 부하에 연속적으로 인가된다. 이것이 부하의 정상적인 "온(on)" 동작 상태이고, 전력은 사이클링되지 않는다. 부하의 정상적인 동작 상태 동안에, 공급된 전력은 연속적으로 모니터링된다. 전류가 문턱치보다 작은 것으로 측정되면, 부하는 대기 상태로 변경된 것으로 판정된다. 이 경우에, 한 번 더 에너지를 보존하기 위해, 전력 사이클링 조건이 다시 재개된다.
본 명세서에서 일반적으로 개시된 것은 전위를 수신하기 위한 수단 및 상기 전위를 부하에 선택적으로 공급하기 위한 수단을 포함하는 시스템이다. 이러한 수신 및 공급 수단은 집이나 그 외의 구조물에서 볼 수 있는 바와 같이, 전원, 예컨대 표준 전원 리셉터클(receptacle)로부터 전압을 수신하는 스위칭 소자로서 구성될 수 있다. 수신 및 공급 수단은 또한, 부하 제어 신호가 존재하는 경우에는 부하 제어 신호에 응답하여 부하에 전위를 공급한다. 시스템은 또한, 부하 수요를 측정하는 것을 포함하는데, 이 부하 수요는 전류, 전압, 전력, 또는 그 외에 부하의 활성도, 전력 수요, 또는 소비의 측정치를 포함할 수도 있다. 시스템은 또한, 수신 및 공급 수단을 제어하기 위한 수단을 더 포함할 수도 있다. 부하 수요가 미리 정해진 문턱치보다 큰 경우에는, 제어 수단은 부하 제어 신호를 연속적으로 제공한다. 또한, 부하 수요가 미리 정해진 문턱치보다 작은 경우에는, 제어 수단은 부하 제어 신호를 일시적으로 제공하여 부하 수요를 판정한다.
본 명세서에 개시하는 다른 예로서, 전기 장치는 스위칭 신호에 응답하는 스위치를 포함한다. 스위치는 전력을 수신하기 위한 입력부 및 부하에의 접속을 위한 출력부를 구비한다. 센서가, 전류, 전압, 전력, 그 외의 부하 활성, 전력 수요 또는 소비의 측정치를 포함할 수 있는, 부하에 대한 전기 수요를 측정할 수도 있다. 제어기가 스위칭 신호를 선택적으로 제공할 수도 있다. 제어기는, 전기 수요가 미리 정해진 문턱치보다 큰 경우에 스위칭 신호를 선택적으로 제공하여 부하에 전력을 공급한다. 제어기는 지연 후의 전기 수요를 판정하기 위해 지연 후에 스위칭 신호를 순간적으로 제공한다.
또한, 본 명세서에는 전기적 부하를 제어하는 방법이 논의된다. 상기 방법은, 부하 수요를 판정하는 단계를 포함한다. 상기 부하 수요는 전류, 전압, 전력, 또는 그 외의 부하 활성, 전력 수요 또는 소비의 측정치를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 부하 수요가 제1 문턱치보다 큰 경우에 부하에 전력을 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한, 부하 수요가 제2 문턱치보다 작은 경우에 부하에 전력을 제거하는 단계를 포함한다.
도 1은 에너지 절약 장치(100)의 예를 나타내는 블록도이다. 전원으로부터 전압을 수신하기 위해 한 쌍의 입력부(110)가 구성되어 있다. 부하(120)는 부하 스위치(130)에 의해 입력부(110)에 선택적으로 스위칭되는 출력부에 접속되어 있다. 제어기(140)는 부하 스위치(130)에 대한 활성화 신호를 이용하여 전력을 입력부(110)로부터 부하(120)로 선택적으로 공급한다. 제어기(140)는 활성화 신호를, 부하 센서(150) 및/또는 사용자 스위치(170)를 포함하는 다수의 입력에 기초할 수 있다. 추가적으로, 제어기(140)는, 에너지 절약 장치(100)의 동작 파라미터의 비휘발성 저장을 위해 제공되는 메모리(142)를 포함할 수도 있다.
일례에서, 입력부(110)는 표준화된 전력 분배 시스템을 포함할 수 있는 일반적인 전력 인프라스트럭처와 인터페이스하도록 구성될 수도 있다. 일례로서, 60Hz의 약 120볼트 AC에서 동작하는 미국 표준 "가정용 전력"을 포함한다. 대안으로서, 50Hz 또는 60Hz에서 일반 220볼트를 포함하는 그 외의 전압 및 주파수가 이용될 수도 있다. 사실상, 에너지 절약 장치(100)는 가정용 타입의 전기 접속에만 제한되는 것이 아니며, 모바일 부하, 산업용, 자동차 등을 포함하는 다양한 환경에도 또한 채용될 수 있다. 예를 들면, 에너지 절약 장치(100)는 60Hz에서 120볼트 AC, 60Hz에서 220볼트 AC, 50Hz에서 220볼트 AC, 480볼트 AC, 660 볼트 등에 적용될 수도 있다. 따라서, 에너지 절약 장치(100)는, 가정용, 산업용, 모바일 기기 등을 포함하여(이들에만 제한되지 아니함) 전세계에 걸친(전압 및 주파수 측면에 있어서) 전력 인프라스트럭처의 이용에도 적응될 수 있다. 다른 예로서, 필수적이지 않은 시스템 및 장치(예컨대, 승객을 위한 인포테인먼트(infotainment) 또는 통신 시스템)가 일정한 전력공급을 요청하지 않을 수 있는 항공기, 모터 요트, 이동식 가옥, 및 자동차 등과 같은 응용 분야를 포함할 수도 있다. 따라서, 전력을 고려하는(power-conscious) 응용분야에서는, 에너지 절약 장치(100)가 일반적으로, 운용 비용, 기기 비용, 및/또는 유지보수 비용을 감소시킬 수 있도록 전력 시스템에 대한 정상상태 부하를 감소시킨다.
본 명세서에 나타낸 바와 같이, 전원(160)은 제어기(140)의 동작 및 부하 센서(150) 및 부하 스위치(130) 등과 같은 관련 전자장치의 동작을 위해 전력을 제공한다. 전원(160)은, 제어기(140)에의 전력공급에 에너지가 소비되지 않도록 구성될 수도 있다. 다른 예에서는, 전원(160)은 충전가능한 및/또는 사용자가 교체가능한 배터리일 수도 있다. 이러한 배터리 구성은, 에너지 절약 장치(100)에 전력을 제공하기 위해 입력부(110)로부터 끌어온 전력을 필요로 하지 않는다.
부하 센서(150)는 하이-사이드 저항형 차동 증폭기(high-side resistive differential amplifier)를 포함할 수 있는 전류 측정 센싱 토폴로지를 포함할 수도 있다(도 2를 참조하여 상세히 후술됨). 이러한 시스템은 일반적으로, 직렬 저항의 양단에서의 전압 강하를 측정하여 부하(120)에 흐르는 전류를 판정하도록 입력부(110)와 부하(120) 사이에 저항기를 직렬로 구현한다. 부하(120)에 대해 측정된 전류는 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 입력 또는 아날로그 비교기의 입력에 있는 제어기(140)로 전송될 수도 있다. 대안적 구현예에서는, 입력부(110)로부터 부하(120)로 직접 흐르는 전류를 측정하기 위해 홀-효과 센서를 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서는, 전류 측정 시스템이 (센스-FET 등의) 부하 스위치(130)와 통합될 수도 있다. 더욱이, 부하(120)가 사용 중인지의 여부를 판정하기 위해 전력 측정기 또는 그 외의 수단이 채용될 수도 있다.
동작에서, 제어기(140)는 부하(120)가 계속하여 활성화되어 있는지를 판정하기 위해 부하(120)에 전력을 때때로 공급할 수도 있다. 부하(120)가 (예컨대, 부하 센서(150)에 의해 검출되는 바와 같이) 상당히 큰 전류를 요구하면, 부하 스위치(130)의 연속적 활성화에 의해 부하(120)는 전력공급이 유지되도록 한다. 부하(120)가 상당히 작은 전류를 요구하면, 부하 스위치(130)를 턴오프하여 부하(120)가 비활성화된다. 이러한 방식으로, 제어기(140)는 부하(120)의 활성 또는 비활성 상태를 판정하는 데에 부하 센서(150)를 이용한다. 부하(120)에 연속적으로 전력을 공급하지 않음으로써, 부하(120)가 턴오프되고 그다지 큰 전류를 요구하지 않는 경우, 잠시 동안의 전력을 공급하는 체계를 통하여 전력 절약이 실현된다.
사용자 스위치(170)는 사용자 요청에 기초하여 부하에 전력을 공급하기 위해 제어기(140)의 동작을 중단(override)하는데 이용될 수도 있다. 예를 들면, 사용자가 에너지 절약 장치(100)가 부하(120)에 전력을 공급해야 한다고 여기면, 사용자 스위치(170)는 부하(120)에 즉시 전력을 공급하도록 활성화될 수도 있다. 사용자 스위치(170)는 또한 트레이닝 입력으로서 제어기(140)에 의해 이용될 수도 있다. 예를 들면, 사용자가 임의의 부하를 이전에 트레이닝된 부하(120)와 다른 특성으로 에너지 절약 장치(100)에 접속하는 경우, 사용자는 사용자 스위치(170)를 눌러, 부하(120)를 활성화하고 트레이닝 모드가 재진입하여야 한다는 신호를 제어기(140)에 보낼 수 있다(도 3을 참조하여 상세히 후술함).
메모리(142)는, 전력 공급이 차단되어도 정보를 유지하는 플래시 메모리, 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 그 외의 비휘발성 메모리로서 구현될 수 있다. 메모리(142)에 저장되는 일반적인 정보는 부하 센서(150)로부터의 측정에 기초하는 부하(120)의 동작에 관련된 통계 정보를 포함할 수도 있다. 대안으로서, 메모리(142)는 제어기(140)의 동작 특성을 정의하는 일반적인 파라미터 정보를 포함할 수도 있다.
일반적으로, 여기에 도시된 블록도는 에너지 절약 장치(100)를 구성하기 위한 방법에 대한 예로서만 해석되어서는 아니된다. 사실상, 어떤 환경에서는, 제어기(140)가 순차적인 로직 회로, 아날로그 회로, 및 이들의 조합에 의해 대체될 수도 있다. 더욱이, 당업자에게 공지된 바와 같이, 부하 센서(150)를 이용한 부하(120)의 측정은 그 구성에 따른 전류, 전압, 또는 전력을 포함할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 논의된 바와 같이 부하의 소비를 판정하기 위한 전류 측정 기술은 부하 활성도(activity) 및 부하 수요를 측정하기 위한 수단만은 아니다. 마찬가지로, 부하 스위치(130)는, 부하(120)을 제어하기 위해 전계 효과 트랜지스터(FET), TRIAC(Triode for Alternating Current), 제로-크로싱 스위치, 또는 그 외의 스위칭 수단 등과 같은 다양한 구성 요소를 이용하여 구성될 수도 있다.
도 2는 에너지 절약 장치(200)의 예를 나타내는 개략도이다. 전원 블록(210)은 전력 입력부(260) 및 공통 단자(262)에 접속되어 있다. 센서 블록(220)은 부하 전류를 측정하고, 부하 스위치 블록(230)은 일반적으로 전력 입력부(260)로부터 부하 출력부(270)로의 전력 흐름을 제어한다. 부하 출력부(270)는 부하(120)에의 전력 입력부에 직접 부착될 수도 있다(도 1에 도시됨). 동작을 위해 필수적이지는 않지만, 사용자 스위치(250)가 부하의 즉각적인 활성화를 제공한다. 더욱이, 부하에의 즉각적인 전력 공급을 요청하는 사용자 원격 제어의 동작을 판정하기 위해 적외선 센서 블록(240)이 이용될 수도 있다. 이것은, 예를 들면, 텔레비전을 턴온하는 데에 원격 제어가 이용되는 경우에 이용된다. 이러한 예에서, 적외선 센서 블록(240)은 원격 이용을 검출하고, 로직은 텔레비전을 즉시 턴온한다.
전원 블록(210)은 저전력 동작을 위한 용량성 전원 토폴로지를 포함한다. 전원 블록(210)은 이중(dual)의 전압 공급을 약 12볼트 및 약 5볼트로 조절한다. 전력 입력부(260) 및 공통 단자(262)로부터의 교류(AC)를 정류하는 데에 브릿지 정류기 BR1이 이용된다. 제너 다이오드(D1 및 D2) 및 캐패시터 네트워크(C2, C3, 및 C4)가 전압을 일반적으로 조절한다. 에너지 절약 장치(200)에 전력을 공급하는 것 외에, 전원 블록(210)은 또한 전류 검출 회로에 이용하기 위한 전압 기준(Vref)을 제공한다.
센서 블록(220)은 고 전력 정격(rating)을 갖는 낮은 수치의 저항기로서 구성된 직렬 저항기 R6을 포함한다. 예를 들면, 직렬 저항기 R6은 200 와트의 정격 전력에 대한 1 옴의 저항일 수도 있다. 부하 출력부(270)에 접속된 부하에 직렬 저항기 R6을 통하여 흐르는 전류를 측정하기 위해, (전원 블록(210)으로부터의) U2A, U2B, 및 Vref를 포함하는 차동 증폭기 구성이 이용될 수 있다. 부하 신호(280)가 부하 스위치 블록(230)을 동작하기 위한 제어 로직을 포함하는 제어기 U1에 제공된다. 제어기 U1는 아날로그 신호를 수치화된 값으로 변환하기 위해 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 입력에서 부하 신호(280)를 수신하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, 부하 신호(280)는 부하 출력부(270)에 접속된 전기적 부하에 의해 소비되고/요구되고 있는 전류량 또는 전력량을 제어기 U1에게 나타낸다. 도 2의 개략도에 도시된 회로에 의해 소비되는 부하는 직렬 저항기 R6을 통하여 전력을 끌어오지 않는다. 그래서, 여기에 도시된 회로에 의해 소비되는 어떠한 전력도 부하 신호(280)에 의해 지시된 부하 수요 값에 포함되지 않는다.
비록 부하 신호(280)에 대한 단일 출력을 갖는 단일 범위 센싱 기법이 여기에 도시되어 있지만, 센서 블록(220)은 또한, 다중 범위의 센싱 전류를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제2 부하 신호(도시되지 않음)가 증폭기 U2A의 출력에서의 신호가 제공된 제어기 U1에 의해 측정될 수도 있다. 그래서, U1의 별도의 ADC 입력들에 접속될 수도 있는 U2A 및 U2B의 출력들에 의해 제공된 2개의 범위에 대해여 전류를 제어기 U1가 검출할 수도 있다. 대안적 예는 또한, 로우-사이드(low-side) 측정 기법 또는 홀-효과 부하 측정 기법을 포함할 수도 있다.
일례에서, 제어기 U1는 도 3에 상세히 도시된 동작을 수행할 수 있는 마이크로-제어기로서 구성될 수도 있다. 당해 기술 분야의 전문가에게 공지되어 있는 마이크로-제어기의 예는, 예를 들면, 마이크로칩(TM)으로부터 입수 가능한 PIC(TM) 마이크로-제어기 및 Atmel(TM)로부터 입수 가능한 AVR(TM) 마이크로-제어기를 포함할 수도 있다. 소형 설계를 위해, 여기에 개시된 예는 8개의 핀을 갖는 상당히 작은 장치를 포함한다. 그러나, 에너지 절약 장치(200)는 여기에 상세히 설명되지 않은 다른 특징들, 즉, 부하를 더욱 지능적으로 제어하기 위한 무선 주파수 수신을 포함하는 특징들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 마이크로-제어기 U1는 단일의 센서 블록(220) 또는 하나 이상의 센서 블록(220)에 기초하여 하나 이상의 부하를 제어할 수도 있다. 따라서, 제어기 U1는 특별한 응용에서의 제어 및 측정 요구사항에 따라 그 능력 면에서 스케일을 크게 또는 작게 할 수도 있다.
부하 스위치 블록(230)은 부하 출력부(270)에 접속된 부하에 전력을 제어하기 위한 FET 드라이버 회로를 포함한다. 부하(도 1에 도시된 부하(120) 등)가 부하 출력부(270) 및 공통 단자(262)에 전기적으로 접속되어 있다. 부하 스위치 블록(230)를 제어하기 위해 부하 제어 신호(286)가 제어기 U1에 의해 제공된다. 부하 스위치 블록(230)은 부하 출력부(270)에 접속된 부하(예컨대, 장치 또는 기기)를 활성화(전력 공급)하거나 비활성화(분리)한다. 부하 스위치 블록(230)은 일반적으로, FET Q4 및 Q5를 차례로(in turn)로 구동시키는 브릿지 정류기 BR2를 구동하는, U3A 및 U3B를 포함하는 차지(charge) 펌프를 포함한다. 부하 출력부(270)에 접속된 부하가 스위치 오프되는 경우에, 상당히 민감한 FET Q4 및 Q5를 보호하기 위해 금속 산화물 바리스터(MOV)가 포함된다. MOV는 또한, 전력 입력부(260)에 존재하는 신호의 잠재적 손상에 대한 서지(surge) 억제기로서의 2차적인 기능을 수행할 수도 있다.
추가적인 특징으로서, LED D7을 스위칭하는 제어기 U1로부터의 사용자 출력 신호(288)를 포함할 수도 있다. 출력 신호(288)는 에너지 절약 장치(200)의 동작 상태(예컨대, 부하의 온 또는 오프)를 사용자에게 나타내는 데에 이용될 수도 있다. 대안으로서, 출력 신호(288)는 에너지 절약 장치(200)가 학습 모드(도 3을 참조하여 상세히 후술함)에 있다는 것을 나타내거나 또는 전자장치를 보호하기 위해 부하의 턴오프를 요구할 수 있는 비정상 부하 조건이 존재하는지 여부를 나타낼 수도 있다.
(적외선 센서 블록(240) 및 사용자 스위치(250)와 마찬가지로) 부하(120)를 턴온하기 위해 제어기(140)를 트리거할 수 있는 입력의 다른 예는, 일반적인 무선 주파수 입력, (LAN 또는 WiFi 등과 같은) 네트워크 입력, 전력 입력부(260)에 전력선을 통하여 전송되는 디지털 정보, 및/또는 전기 장치 등의 지능적 제어를 위해 설계된 신호들을 포함할 수도 있다.
도 3은 도 2의 에너지 절약 장치(200)의 사용을 위한 상태 천이도(300)이다. 초기 진입점(310)은 활성 부하 천이(312)로 안내된다. 초기 진입점(310)으로 진입하는 에너지 절약 장치(100)에 대한 일반적인 이벤트는 유닛이 전원에 플러그-인되는 때이다. 그 후 파워 업 모드(314)에 진입하여, 부하는 미리 정해진 지연 시간동안 전력이 공급된다. 일반적으로, 타이머/카운터가 제어기(140)와 연계하여 이용된다(도 1 참조). 상기 지연이 경과하면, 파워 업 타이머 만료(expired) 천이(316)가 교시(teach)/학습 상태(320)로 전달된다.
교시/학습 상태(320)의 초기 진입은 학습 상태(322)로 천이하고, 여기서 제어기(140)는 미리 정해진 시간량에 걸쳐 부하에 이용된 전류(전기 수요)를 측정한다. 여기서, 제어기(140)는 다수의 온 및 오프 사이클에 걸쳐 부하의 거동을 판정한다. 부하의 거동을 조사함으로써, 제어기는 "부하 활성" 전류 소비 및 "부하 비활성" 전류 소비의 패턴에 의해 부하가 언제 사용 중에 있는지를 판정할 수도 있다(도 4를 참조하여 상세히 후술함).
학습 타이머 만료 천이(324)가 설정 문턱치 상태(326)로 제어를 넘겨줄 때까지 제어기(140)는 학습 상태(322)로 유지된다. 그 후 제어기(140)는 부하 "활성" 및 "비활성" 상태를 구별하기 위한 적절한 문턱치를 계산한다. 문턱치가 판정된 경우에는, 문턱치 저장/활성 부하 천이(288)가 슬립 체크 부하 스테이터스 상태(330)로 제어를 넘겨준다. 문턱치 저장/활성 부하 천이(288)는 일반적으로, (도 1의 메모리(142) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있는) 메모리에 문턱치가 저장되는 것을 나타낸다.
대안으로서, 문턱치는 제조 중에 비휘발성 메모리 내에 위치되는 하드 코딩된 값일 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 하드 코딩된 문턱치의 테이블을 제공할 수도 있다. 만약 문턱치가 그 접속된 특정의 부하에 적당하지 않다면, 사용자는 사용자 스위치(170)(도 1에 도시됨)를 눌러, 전류 문턱치가 원하는 만큼의 기능을 하지 못한다는 것을 제어기에 나타낼 수 있다. 그 후, 제어기는, 요구되는 사용자 인터랙션을 감소시키기 위해 부하에 대해 적절한 문턱치를 지정하기 위해, 예컨대 바이섹션(bisection) 알고리즘을 이용하여 테이블로부터 또 다른 문턱치를 선택할 수도 있다.
슬립 체크 부하 스테이터스 상태(330)는 펄스 활성 부하 상태(334)로 제어를 즉시 전달하는 초기 진입점(332)을 갖는다. 펄스 활성 부하 상태(334)는 부하를 활성화하고 전류 신호가 안정화되도록 미리 정해진 시간 동안 대기한다. 전류 안정화된 천이(336)는 전류 비교 상태(338)로 제어를 넘겨주는데, 여기서, 부하를 통해 측정된 전류가 설정 문턱치 상태(326)에서 판정된 문턱치와 비교된다. 부하를 통하여 측정된 전류가 문턱치보다 크면, 고전류 활성 부하 천이(346)가 활성 부하 상태(350)로 제어를 넘겨준다.
대안으로서, 부하를 통하여 측정된 전류가 문턱치보다 작으면, 저전류 비활성 부하 천이(340)가 슬립 비활성 부하 상태(342)에 제어를 넘겨주고, 여기서 부하는 비활성화된다. 슬립 비활성 부하 상태(342)에서, 미리 정해진 슬립 시간이 경과했는지를 판정하기 위해 타이머가 모니터링될 수도 있다. 미리 정해진 슬립 시간이 경과한 경우에, 슬립 타이머가 만료된 활성 부하 천이(344)가 펄스 활성 부하 상태(334)로 제어를 다시 넘겨준다. 슬립 체크 부하 스테이터스 상태(330)로부터 판정될 수 있는 바와 같이, 제어기는, 중요한 사용 또는 중요하지 아니한 사용에 대해 부하가 측정되는 사이클을 반복할 수도 있다. 전류가 문턱치보다 큰 것으로 측정되면, 부하는 턴온된다. 마찬가지로, 전류가 문턱치보다 작은 것으로 측정되면, 부하는 턴오프된다. 또한 주목할 것은, 진동 및/또는 소망하지 않는 활성화 및 비활성화를 회피하기 위해 온-오프 천이 및 오프-온 천이에서의 문턱치의 히스테리시스를 제어기(140)가 포함할 수도 있다는 것이다.
활성 부하 상태(350)에서, 제어기는 부하의 저 전류 소비 상태에의 천이를 위해 전류를 모니터링한다. 전류가 설정 문턱치 상태(326)에서 판정된 문턱치보다 작다고 측정되면, 부하에의 전류는 턴오프된다. 그러면, 저 전류 천이(352)가 트리거되고, 제어는 진입점(332)과 펄스 활성 부하 상태(334)로 진행한다.
도 4는 도 1 및 도 2의 부하(120)의 활성 상태 및 비활성 상태를 판정하기 위한 히스토그램 분류 그래프(400)의 일례를 나타내는 도이다. 교시/학습 상태(320)(도 3을 참조하여 상세히 설명됨)의 학습 상태(322) 도중에, 제어기는 정보를 수집하기 위해 부하의 사용내역을 모니터링한다. 그 차트에 도시된 바와 같이, 전류의 크기는 시간에 대해 측정되어, 2개의 구별되는 영역이 나타난다. 그 차트의 우측에는, 활성 상태(420)가 다수 개의 샘플에 의해 표시되어 있다. 마찬가지로, 그 차트의 좌측에는, 비활성 상태(410)가 다수 개의 샘플에 의해 표시되어 있다. 제어기가 충분한 정보를 수집하거나 타이머가 만료되면, 마이크로-제어기는 설정 문턱치 상태(326)로 제어를 넘겨준다.
문턱치(430)는 다양한 방식으로 판정될 수 있다. 그러나, 많은 부하는 비활성 및 활성인 경우에 부하 수요의 거동에 있어서 매우 다양한 차이를 보인다. 따라서, 많은 응용에 있어서, 활성 및 비활성 상태의 단순한 분류의 문제가, 측정의 클러스터들 사이의 평균적 차이를 판정함으로써 해결된다. 이 예에서는, 이들 측정 전류의 클러스터는, 비활성 상태(410) 및 활성 상태(420)에 대한 2개의 구별된 측정 전류 영역에 의해 도시된다. 비록 도시되어 있지 않지만, 문턱치(430)는 바람직하지 않은 부하 스위칭을 실질적으로 방지하도록 히스테리시스를 포함할 수도 있다.
도 5는 도 1 및 도 2의 부하(120)의 활성화를 위한 타이밍도(500)이다. 타이밍도(500)는 일반적으로, 도 3의 슬립 체크 부하 스테이터스 상태(330) 동안에 전력을 공급하고 전력을 제거하는 시퀀스를 나타낸다. 활성화 시간(510)에, 부하(120)(도 1)에는 도 3의 펄스 활성 부하 상태(334)로의 슬립 타이머가 만료된 활성 부하 천이(344)에 기초하여 전력이 제공된다.
부하 활성화 시간(520)에는, 제어기(140)로 하여금, 부하(120)에 최대의 전력 공급을 원하는지를 판정하게 한다. 일반적으로, 부하 활성화 시간(520)은, 도 3의 전류 안정화 천이(336) 및 전류 비교 상태(338)의 로직 처리를 포함한다. 판정 시간(530)은, (도 4의) 문턱치(430)에 대해 (도 1의) 부하 센서(150)에 의해 측정된 전류를 제어기(140)가 테스트하는 것을 나타낸다. 판정 시간(530)에, 상기 측정된 전류가 문턱치(430)보다 작기 때문에, 부하(120)는 비활성화된다. 그러면, 부하(120)는 비활성 시간(540)동안에 비활성화된다. 활성화 시간(510) 및 비활성화 시간(540)의 추가적 반복은, 부하(120)가 문턱치(430)보다 작은 전류를 연속적으로 요구하고 있다는 것을 나타낸다. 비록 타이밍도(500)가 활성화 시간(510) 및 비활성화 시간(540)에 대해 주기적인 간격을 도시하고 있지만, 어떤 활성화 및/또는 비활성화는 시간적으로 등간격화되어 있지 않도록 하는 비주기적 시간으로 타이밍 시퀀스를 구성하는 것이 또한 가능하다. 예를 들면, 측정 전류가 문턱치(430)에 근접하면, 제어기(140)는 부하 수요를 더욱 정밀하게(closely) 모니터링하려고 활성화에 대한 체크와 비활성화에 대한 체크 사이의 시간을 줄일 수도 있다.
도 6은 도 1 및 도 2의 부하(120)를 센싱 및 스위칭하기 위한 타이밍도(600)이다. 이 예에서, 활성화 시간(510)에는, 부하 활성화 시간(520) 동안에 부하(120)에 전력을 공급한다. 판정 시간(530)에, 부하(120)가 문턱치(430)보다 더 큰 전류를 소비하고 있는 지가 판정된다. (도 3의 고전류 활성 부하 천이(346)에 대응하는) 판정 후에, 활성 부하 상태(350)를 포함하는, 부하 활성 시간(610) 동안에 부하(120)는 활성으로 유지된다. 문턱치(430) 아래로 떨어진, 부하(120)에의 전류에 의해 저전류 천이(352)가 트리거될 때까지, 부하(120)는 활성으로 유지된다(도 6에 도시되지 않음).
도 7은 부하(120)가 활성일 때의 부하 센싱의 전류-대-시간 차트(800)를 나타내는 도이다. 이 예에서, 부하 센서(150)(도 1에 도시됨)에 의해 측정된 바와 같은 전류가 아날로그 차트 형식으로 도시되어 있다. 비활성 시간(540)(도 5에 도시됨)에, 부하(120)에는 실질적으로 거의 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 활성화 시간(510)에는, 전류 램프-업(ramp up)(812)이, 부하(120)가 전류 흐름을 요구하고 있다는 것을 나타낸다. 안정화 주기(820) 동안에, 전류 흐름은 진동하거나, 그렇지 않으면 부하(120)의 미지의 성질로 인해 예측할 수 없는 거동을 보인다. (만약 로직에 기초한다면) 시스템을 초기화하기 위해서 또는 그렇지 않다면 최대 전력 공급 상태로 천이하기 위해, 부하(120)가 최대 전력(full power)을 수신하는 것은, 상기 안정화 주기(820) 동안에 수행된다. 안정화 종료 시간(830)에는, 부하 전류를 샘플링하기 위해 샘플링 윈도우(840)가 이용된다. 이 경우에, 부하(120)가 문턱치(430)보다 더 많은 전류를 끌어들이는 지를 판정하기 위해 하나 또는 그 이상의 샘플이 부하 센서(150)로부터 취해질 수 있다. 판정 시간(530)에 도시된 바와 같이, 부하(120)에의 전류가 문턱치(430)보다 크기 때문에, 부하(120)는 활성으로 유지된다. 따라서, 부하(120)는 부하 활성 시간(610)동안에 활성으로 유지된다.
도 8은 부하(120)가 비활성일 때의 전류-대-시간 차트(880)를 나타내는 도이다. 여기서, 부하 센서(150)(도 1에 도시됨)에 의해 측정된 바와 같은 전류가, 도 7와 비교할 때 약간 높은 줌 팩터(비록 이들 도면은 정확히 스케일링되어 있지만)를 갖는 아날로그 차트 형식으로 도시되어 있다. 비활성 시간(540)(도 5에 도시됨)에, 부하(120)에는 실질적으로 거의 전류가 흐르지 않는다. 활성화 시간(510)에, 전류 램프-업(812)이, 부하(120)가 전류 흐름을 요구하고 있다는 것을 나타낸다. 안정화 주기(820) 동안에, 전류 흐름은 진동하지만, 도 7에 도시된 바와 같은 정도로 진동하지는 않는다. 안정화 종료 시간(830)에는, 부하 전류를 샘플링하기 위해 샘플링 윈도우(840)가 이용된다. 판정 시간(530)에, 전류 수요가 문턱치(430)보다 작기 때문에, 부하(120)는 비활성화된다. 다음의 활성화 시간(510)까지 또는 사용자가 활성화할 때까지 부하(120)는 비활성 시간(540)동안 비활성으로 유지된다.
도 9는 벽-콘센트(wall outlet)의 대안적 에너지 절약 장치(900)의 예를 나타내는 도이다. 여기서, 이 예는 도 1의 에너지 절약 장치(100)에 대한 정형화된 패키징 대안적 예를 나타내다. 그 사용에 있어서, 사용자는, 전력 핀(920 및 930)을 리셉터클에 접속하여 장치(900)를 정위치에 유지하는 표준적 이중 콘센트에 상기 장치(900)를 플러그-인할 수 있다. 장치(900)는 하우징(910) 내에 집어넣고, 사용자가 부하를 플러그-인할 수 있도록 2개의 콘센트홈(922 및 932)을 포함한다. 여기서, 에너지 절약 장치(100)는 기존의 콘센트홈을 개선하기 위한 사용자 설치가능 장치로서 채용된다. 이 예에서, 전력 핀(920)은 입력부(110)(도 1 참조)에 매핑되고, 리셉터클(932)은 부하(120)(도 1 참조)가 플러그-인되는 위치로 매핑된다.
도 10은 대안적인 에너지 절약 장치를 구비하는 파워 스트립(power strip)(1000)의 예를 나타내는 도이다. "파워 스트립(1010)"과 유사한 구성이, 입력으로서 전원 플러그(1020)를 가지는 것으로 도시되어 있다. 출력은, 마스터 콘센트(1030) 및 마스터 콘센트(1030)를 모니터링하는 에너지 절약 장치에 의해 제어되는 멀티-슬레이브 콘센트(1040, 1042, 및 1044)를 포함한다. 그러나, 에너지 절약 장치(1000)는 마스터(1030)의 전력 소비에 기초하여 슬레이브(1040, 1042, 및 1044)를 단순히 스위칭하는 것은 아니다. 오히려, 에너지 절약 장치(1000)는 마스터(1030)의 전력 소비에 기초하여 마스터(1030) 및 슬레이브(1040, 1042, 및 1044) 모두를 스위칭한다. 사용자는, 콘센트를 수동으로 온 또는 오프하기 위해, 수동 입력(예컨대, 사용자 스위치(170))이 에너지 절약 장치(1000)의 동작을 무시하게 할 수 있다.
더 나아가, 여기에 설명한 바와 같이, 에너지 절약 장치는 또한, 전력을 절약하기 위한 제품 내에 장착될 수도 있다. 예를 들면, 에너지 절약 장치가 전력 소비를 줄이기 위해 텔레비전의 회로 내에 설계될 수도 있다. 다른 예에서는, 에너지 절약 장치가 전화 충전기 내에 설계될 수도 있다. 또 다른 예에서는, 에너지 절약 장치가 전자기기 및 전기 장치와 일반적으로 함께 사용되는 표준적 변압기 내에 설계될 수도 있다. 더욱이, 여기에 설명된 시스템 및 방법은 더욱 큰 설계내의 서브 시스템에 전력을 제공하는 데에 이용될 수도 있고, 주요 전력 입력에만 배치될 필요도 없다.
여기에 설명된 바와 같은 에너지 절약 장치의 예들을 채용함으로써, 팬텀 부하로부터의 에너지 손실을 상당히 줄일 수 있다. 예를 들면, 변압기 기반의 전력 공급원을 갖는 음극선관(CRT)을 포함하는 텔레비전은 활성화된 경우에 약 120W를 소비할 수도 있다. 비활성화된 경우에는(예컨대, 대기 모드에서), 아이들(idle) 전력 소비가 약 8W의 팬텀 부하일 수도 있다. 여기에 설명된 에너지 절약 장치를 이용하면, 팬텀 부하로부터 절약되는 전력은 약 66% 이고, 이것이 도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 바와 같은 활성 듀티 사이클 백분율의 직접적인 기능이다. 따라서, 에너지 절약 장치가 채용되는 경우에 텔레비전에 의해 소비되는 전력은 아이들 상태에서 약 2.6W가 된다. 항상 접속된 경우의 아이들 조건(8W)과의 차이는 약 5.4W의 절약된 전력이 된다. 다른 장치로는, 예컨대, 대기 시에 약 3W의 팬텀 부하를 소비하는 랩탑 컴퓨터의 전력 공급원을 포함할 수도 있다. 다른 예로는, 이아들 시에 약 8W를 소비하는 데스크탑 컴퓨터이다.
부하가 "활성" 또는 "비활성" 상태인지를 판정하기 위해 여기에 설명된 문턱치의 예는, 상세히 전술하였고 특히 도 3, 4, 7, 및 8과 함께 전술하였다. CRT 텔레비전의 예에서, 비활성 상태는 약 8W를 요구하고, 활성 상태는 약 120W를 요구한다. 따라서, 문턱치는 8W와 120W사이에서는 어디에라도 안전하게 설정할 수 있다. 그러나, 문턱치가 다수의 CRT 텔레비전에 대해 이용될 수 있도록 하기 위해 또는 비활성 및 활성 전력 수요를 변동하게 할 수 있는 제조 편차를 고려하기 위해, 오차 마진을 참작할 수도 있다. 따라서, 안전한 문턱치는, 활성 전력 수요 값과 비활성 전력 수요 값의 중간점인 64W로 설정될 수도 있다. 다른 예에서는, 랩탑 컴퓨터 전력 공급원이 비활성의 경우에는 약 3W를 요구하고 활성의 경우에는 약 26W를 요구한다. 따라서, 안전한 문턱치는, 14.5W로 설정될 수도 있다. 또 다른 예에서는, 데스크탑 컴퓨터 전력 공급원이 비활성의 경우에는 약 8W를 요구하고 활성의 경우에는 약 120W를 요구한다. 따라서, 안전한 문턱치는, 64W로 설정될 수도 있다. 주목할 것은, 전력 수요 값은 와트(W)단위로 설명하지만, 본 예에서의 문턱치뿐만 아니라 실제로 사용된 문턱치는, 전류 측정, 전력 측정, 또는 전압 측정을 포함할 수 있는 부하 수요를 판정하는 데에 이용된 기법에 의존한다는 점이다. 당해 기술 분야의 평균적 전문가라면, 특별히 채용된 부하 수요 측정에 상기 문턱치가 적응될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이상의 실시예는 어느 특별한 부하만을 나타내는 것이 아니고 여기에 개시된 것을 제한하는 방식으로 이용될 수도 없다는 점에 유의하여야 한다. 사실상, 텔레비전, 랩탑 컴퓨터 전력 공급원, 및 데스크탑 컴퓨터 전력 공급원은, 에너지 절약 장치를 포함하는 부하 제어 방법을 이용하여 채용될 수 있는 부하 타입의 예의 몇몇 예에 불과하다. 더욱이, 여기에 설명된 각각의 부하는 에너지 절약 장치를 어떻게 채용할 것인지에 대한 예로서 이용된다. 상기 부하들은 그들에 관련된 기술, 제조, 의도하는 이용, 및 그 외의 조건에 기초하여 활성 요구 및 비활성 요구의 범위를 광범위하게 가질 수도 있다. 따라서, 여기서 설명한 부하 및, 특히, 문턱치는 제한적인 수치로 해석되지 아니하며, 단지 예시적인 것으로 해석된다.
본 발명은, 발명을 실시하는 하는 최상의 모드를 단지 예시적으로 나타내는 이상의 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 설명되었다. 당해 기술 분야의 전문가라면, 여기에 설명된 본 발명의 실시예의 다양한 변경이 하기의 청구의 범위에 의해 정의되는 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하고도 발명을 실시하는 데에 채용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 전술한 실시예는 여기에 설명된 구성요소의 모든 새로운 조합 및 비명시적 조합도 포함하고, 청구범위는 이들 구성요소의 어떠한 새로운 조합 및 비명시적 조합에 관한 현재 및 차후의 응용에 대해서도 그 권리가 미칠 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 더 나아가, 전술한 실시예는 예시적이며, 어느 하나의 특징 내지 구성요소만이, 현재 및 차후의 응용에 있어서 청구범위가 미치는 모든 가능성 있는 조합에 대해 필수적인 것은 아니다.
여기에 설명된, 처리, 방법, 및 학습적 기법 등에 관하여, 비록 이러한 처리 등의 단계들은 어떤 순서의 시퀀스에 따라 일어나는 것으로 설명되어 있을 지라도, 이러한 처리는 여기에 설명된 순서가 아닌 다른 어떤 순서로, 상기 설명된 단계들이 수행되어 실행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더 나아가, 어떤 단계들은 동시에 수행될 수도 있고, 다른 단계들이 부가될 수도 있고, 또는 여기에 설명된 어떤 단계들은 생략될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 다시 말하면, 여기에 설명된 처리에 대한 설명은 어떤 실시예를 예시하기 위해 제공되는 것이지 특허청구된 발명을 제한하는 것으로 절대로 해석되지 않아야 한다.
따라서, 전술한 상세한 설명은 예시적인 것으로 의도되며 제한적인 것으로 의도되지 않는 것이 이해되어야 한다. 여기에 제공된 예들이 아닌 많은 실시예 및 응용예가, 전술한 상세한 설명을 읽은 당해 기술 분야의 전문가에게는 분명하게 될 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명을 참조하여 특정되는 것이 아니라, 첨부된 청구의 범위 및 그 청구의 범위에 주어지는 모든 균등물의 범위를 참조하여 특정되어야 한다. 여기에 설명된 기술 분야는 미래에 발전하게 될 것이라는 것과, 여기에 개시된 시스템 및 방법은 이러한 미래의 실시예에 채용될 것이라는 것이 기대되고 의도된다. 결론적으로, 본 발명은 변경 및 변형될 수 있고 하기의 청구의 범위에 의해서만 제한된다는 것이 이해되어야 한다.
청구의 범위에 사용된 모든 용어는, 당해 기술 분야의 평균적 전문가라면 이해할 수 있는 바와 같이, 반대되는 의도가 명확히 지시되어 있지 않는 한은, 그 최광의로 이해될 수 있는 구성 및 그 평균적 의미를 부여하는 것으로 의도된다. 특히, "하나의(a)", "그(the)", "상기(said)" 등의 단수적 관사의 사용은, 청구의 범위에서 반대되는 제한이 명확히 설명되어 있지 않는 한은, 하나 또는 그 이상의 구성요소를 지시하는 것으로 설명되도록 읽혀져야 한다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    (a) 전위를 수신하고, 상기 전위를 부하에 선택적으로 공급하는 수단 -상기 수신 및 공급 수단은, 부하 제어 신호가 존재하는 경우에는 상기 부하 제어 신호에 응답하여 상기 부하에 상기 전위를 공급함 - ;
    (b) 부하 수요(load demand)를 측정하는 수단; 및
    (c) 상기 수신 및 공급 수단을 제어하는 수단 - 상기 제어 수단은 상기 부하 수요가 미리 정해진 문턱치보다 큰 경우에는 상기 부하 제어 신호를 연속적으로 제공하고, 또한 상기 제어 수단은 상기 부하 수요가 상기 미리 정해진 문턱치보다 작은 경우에는 상기 부하 수요를 판정하기 위해 상기 부하 제어 신호를 일시적으로 제공함 -
    을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 수단은 상기 전위 및 상기 부하에 직렬로 구성된 저항기에 대한 전압 강하를 측정하는 것을 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수신 및 공급 수단은 스위칭 소자를 포함하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신 및 공급 수단은 전계 효과 트랜지스터, 전자 스위치, 및 양방향 전자 스위치 중의 적어도 하나를 포함하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단, 상기 측정 수단, 및 상기 수신 및 공급 수단 중 적어도 하나에 전력을 공급하는 수단을 더 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부하 제어 신호를 사용자 입력에 기초하여 제공하는 수단을 더 포함하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부하 수요는 전기 전류 및 전력 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    전위를 수신하기 위한 상기 수단과 전기적으로 통신하는 제1 전기 커넥터, 및 상기 전위를 상기 부하에 선택적으로 공급하기 위한 상기 수단과 전기적으로 통신하는 제2 전기 커넥터를 더 포함하는 시스템.
  9. 전기 장치로서,
    스위칭 신호에 응답하는 스위치 - 상기 스위치는 전력을 수신하기 위한 입력부 및 부하에의 접속을 위한 출력부를 구비함 - ;
    상기 부하에 대한 전기 수요를 측정하는 센서; 및
    상기 스위칭 신호를 선택적으로 제공하는 제어기 - 상기 제어기는 상기 전기 수요가 미리 정해진 문턱치보다 큰 경우에는 상기 부하에 전력이 공급되도록 상기 스위칭 신호를 제공하고, 또한 상기 제어기는 지연 후의 상기 전기 수요를 판정하기 위해 상기 지연 후에 상기 부하에 전력이 공급되도록 상기 스위칭 신호를 순간적으로 제공함 - ;
    를 포함하는 전기 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서는 상기 입력부 및 상기 출력부에 직렬로 구성된 저항기를 포함하는 전기 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스위치는 전계 효과 트랜지스터, 전자 스위치, 및 양방향 전자 스위치 중 적어도 하나를 포함하는 전기 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어기, 상기 센서, 및 상기 스위치 중 적어도 하나에 전압을 제공하기 위한 전압 공급원을 더 포함하는 전기 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 제공하기 위한 사용자 입력을 더 포함하는 전기 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 전기 수요는 전기 전류 및 전력 중 적어도 하나를 포함하는 전기 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 입력부와 전기적으로 통신하는 제1 전기 커넥터, 및 상기 출력부와 전기적으로 통신하는 제2 전기 커넥터를 더 포함하는 전기 장치.
  16. 전기 부하를 제어하기 위한 방법으로서,
    부하 수요를 판정하는 단계;
    상기 부하 수요가 제1 문턱치보다 큰 경우에 상기 부하에 전력을 제공하는 단계; 및
    상기 부하 수요가 제2 문턱치보다 작은 경우에 상기 부하에 전력을 제거하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 부하 수요를 판정하는 단계는,
    첫번째의 미리 정해진 시간 동안에 상기 부하에 전력을 일시적으로 제공하는 단계; 및
    상기 전력을 일시적으로 제공하는 단계 동안에 상기 부하 수요를 측정하여 부하 수요를 정의하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 문턱치 및 상기 제2 문턱치가 활성 상태 및 비활성 상태에 있는 상기 부하를 관찰함으로써 결정되는 학습 모드를 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 관찰에 기초하여 비활성 부하 수요를 분류하는 단계; 및
    상기 관찰에 기초하여 활성 부하 수요를 분류하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 문턱치 및 상기 제2 문턱치를 상기 비활성 부하 수요와 상기 활성 부하 수요 사이의 중간점 근처에서 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
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