KR20110006687A

KR20110006687A - 전력 공급을 최대화시키기 위해 임피던스를 동적으로 제어하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110006687A
Application number: KR1020107025721A
Authority: KR
Inventors: 마이클 제이. 슈미츠; 조엘 에이. 조르겐슨
Original assignee: 패킷 디지털
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2011-01-20
Also published as: US20090267588A1; JP2011519260A; WO2009131941A1; TW201001861A

Abstract

에너지 소스(들)로부터 부하(들)로 에너지 전달을 최대화시키기 위해 임피던스를 동적으로 제어하는 장치 및 방법이 개시된다. 부하, 에너지 소스, 및 에너지 소스와 부하 사이에 연결된 전력 분배 네트워크(PDN)를 갖는 시스템에서, 시스템 조건들 및 시스템의 환경 변화들이 모니터링된다. 가변 임피던스 회로를 사용하여, PDN의 임피던스가 동적으로 제어될 수 있어 에너지 소스(들)로부터 부하(들)로의 에너지 전달이 증가된다.

Description

전력 공급을 최대화시키기 위해 임피던스를 동적으로 제어하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS TO DYNAMICALLY CONTROL IMPEDANCE TO MAXIMIZE POWER SUPPLY}

본 출원은 2008년 4월 23일자로 출원된 미국 가특허출원 제 61/047,329호의 장점을 청구한다.

본 발명은 일반적으로 전력 관리에 관한 것으로, 특히 에너지 소스(들)로부터 부하(load)(들)로의 에너지 전달을 최대화시키기 위해 에너지 소스(들) 및 부하(들)의 임피던스 변화를 추적하는 것에 관한 것이다.

오늘날, 휴대용 또는 모바일 전자 디바이스들(이를 테면, 랩톱 컴퓨터들, 셀룰러 전화들, PDA(personal digital assistant)들, 휴대용 미디어 플레이어, 등)의 사용이 점점 대중화되고 있다. 대부분의 휴대용 전자 디바이스들은 에너지 공급을 위해 로컬 에너지 소스(들), 이를 테면 배터리들에 의존한다. 배터리들의 제한된 에너지 저장 능력 때문에, 휴대용 전자 디바이스들에서 부하들을 관리함으로써 휴대용 전자 디바이스들에서 에너지 사용을 최적화 또는 최소화시키기 위한 많은 기술들이 개발되었다.

도 1은 통상의 전력 분배 시스템을 도시한다. 도 1을 참조로, 하나 이상의 에너지 소스들(101), 하나 이상의 전자 부하들(108)(또는 단순히 부하들로도 간주됨), 및 에너지 소스들(101)과 부하들(108) 사이의 전력 분배 네트워크(PDN)가 제공된다. PDN은 일부 상호접속부(interconnect), 와이어링, 및/또는 전송 라인들(102, 103, 107)을 통해 서로 접속되는 필터 및 에너지 저장기(104), 전압 조절 모듈(105), 및 필터링된 공급 전압(filtered voltage supply)의 에너지 저장기(106)를를 포함한다. 전력 분배 시스템은 PDN을 통해 소스들로부터 부하들로 에너지를 공급한다. PDN은 통상적으로 부하들의 수요들에 기초하여 설계된다.

부하들의 클록 속도들 및 전력 수요들이 증가함에 따라, 고품질 PDN 설계가 점차적으로 중요해지고 있다.

임피던스를 동적으로 제어하기 위한 장치 및 방법에 대한 다양한 실시예들이 하기에 개시된다. 일 실시예에서, 부하들 및 에너지 소스들 중 적어도 하나에 대한 하나 이상의 조건들(conditions)이 모니터링된다. 모니터링의 결과에 기초하여, 하나 이상의 에너지 소스로부터 유도되는 에너지의 최적의 모드가 결정된다. 다음, 소스들로부터 부하들로의 에너지 전달을 최대화시키기 위해 전력 분배 네트워크의 임피던스가 조절된다. 일부 실시예들에서, 부하들에 대해 에너지 소스들의 임피던스가 매치되도록 임피던스가 연속적으로 조절된다. 대안적으로, 임피던스는 하나 이상의 미리결정된 시간들에서 조절된다.

예로써 제한되지 않게 첨부되는 도면들에 본 발명이 예시된다.
도 1은 종래의 전력 분배 시스템을 도시한다.
도 2는 전력 분배 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 가변 임피던스 회로의 제 1 실시예를 도시한다.
도 4는 가변 임피던스 회로의 제 2 실시예를 도시한다.
도 5a는 가변 임피던스 회로의 제 3 실시예를 도시한다.
도 5b는 전력 분배 시스템의 대안적 실시예를 도시한다.
도 6a-6c는 동적 임피던스 회로의 일부 실시예들을 도시한다.
도 7은 에너지 공급을 최대화시키기 위한 프로세스의 일 실시예를 도시한다.
도 8은 예시적 형태의 컴퓨터 시스템의 머신(machine)에 대한 다이어그램도를 도시한다.

하기 설명에서, 다수의 특정 사항들은 본 발명의 실시예들의 전반적 이해를 돕기 위해, 특정 콤포넌트들, 디바이스들, 방법들 등의 예로써 개시된다. 그러나, 당업자들은 이러한 특정한 사항들이 본 발명의 실시예들을 실행하는데 반드시 이용되는 것이 아니라는 것을 인식할 것이다. 다른 예들에서, 본 발명이 필요없이 불명료해지는 것을 방지하기 위해 공지된 물질들 또는 방법들은 상세하게 개시되지 않는다. 엘리먼트들을 접속하는 본 명세서에 개시되는 "라인" 또는 "라인들"은 단일 라인 또는 다수의 라인들일 수 있다는 것이 주목된다. 또한, 라인들 및/또는 다른 결합 엘리먼트들은 이들이 전달하는(carry) 신호들의 특성(nature)에 의해 식별될 수 있고(이를 테면, "클록 라인"은 암시적으로 "클록 신호"를 전달할 수 있다) 입력 및 출력 포트들은 이들이 수신 또는 전송하는 신호들의 특성에 의해 식별될 수 있다(이를 테면, "클록 입력"은 암시적으로 "클록 신호"를 수신할 수 있다)는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다.

도 2는 전력 분배 시스템의 일 실시예를 도시한다. 전력 분배 시스템은 휴대용 디바이스들(이를 테면, 랩톱 컴퓨터, PDA들, 셀룰러 전화들, 미디어 플레이어들 등)을 포함할 수 있는 전자 디바이스 또는 머신 내에서 구현될 수 있다. 도 2를 참조로, 전력 분배 시스템은 하나 이상의 에너지 소스들(101), 하나 이상의 전자 부하들(108)(또는 간단히 부하들로 언급됨), 및 에너지 소스들과 부하들(108) 사이의 전력 분배 네트워크(PDN)(200)를 포함한다. PDN(200)은 일부 상호접속부(interconnect), 와이어링(wiring), 및/또는 전송 라인들(202, 102, 103, 107)을 통해 서로 결합되는, 가변 임피던스 회로(201), 필터 및 에너지 저장기(104), 전압 조절 모듈(105), 및 필터링된 공급 전압의 에너지 저장기(106)를 포함한다.

일부 실시예들에서, 에너지 소스(101)는 시스템의 1차(primary) 에너지 소스이다. 예를 들어, 에너지 소스(101)는 배터리를 포함할 수 있으며, 여기서 시스템은 휴대용 디바이스내에 제공된다. 또 다른 실시예들에서, 에너지 소스(101)는 연료 전지, 태양 전지, 교류(AC) 소스, 또는 다른 에너지 소스들 등을 포함할 수 있다. 에너지 소스(101)의 임피던스는 시간에 따라 변한다. 따라서, 에너지 소스(101)로부터 부하들(108)로의 에너지 전달을 최대화시키기 위해, 가변 임피던스 회로(201)는 전력 분배 네트워크 및 부하(들)의 임피던스가 시간, 용도 및/또는 환경 변화들에 따른 가변 소스 임피던스와 매칭되도록 동적으로 제어된다. 일부 실시예들에서, 가변 임피던스 회로(201)는 자동화(autonomous) 모드에서 제어된다. 자동화 모드에서 제어되는 가변 임피던스 회로(201)의 일부 실시예들의 보다 상세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조로 하기에서 개시된다. 대안적으로, 가변 임피던스 회로(201)는 커맨드(commanded) 모드에서 제어된다. 커맨드 모드의 가변 임피던스 회로(201)의 일 실시예에 대한 보다 상세한 설명은 도 5a를 참조로 하기에서 개시된다. 가변 임피던스 회로(201)는 상호접속부(202)를 경유하여 필터 및 에너지 저장기(104) 및 전압 조절 모듈(105)에 추가로 연결된다. 상호접속부(202)는 전송 라인들, 와이어링 등을 포함할 수 있다.

필터 및 에너지 저장기(104)는 전압 억제 회로들, 커패시터들, 및 로컬 저장 엘리먼트들(local storage elements)을 포함할 수 있다. 또한, 필터 및 에너지 저장기(104)는 위험한 오버(over) 전압 또는 언더(under) 전압 조건들을 방지하기 위한 회로를 포함한다. 전압 조절 모듈(105)은 안전, 조절 및 신뢰성있는 시스템 동작을 위한 설비들(provisions) 및 회로를 이용하여, 원시(raw) 에너지를 필터링되고 조절된 공급물(supply)로 변환시킨다. 전압 조절 모듈(105)은 상호접속부(107)를 경유하여 에너지 저장기(106) 및 부하들(108)에 추가로 연결된다. 상호접속부(107)는 전송 라인들, 와이어링 등을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 에너지 저장기(106)는 전압 조절 모듈(105)로부터 필터링된 공급 전압을 저장한다. 부하들(108)은 애플리케이션 수요 및 사용자 요청들에 대해 에너지를 사용 또는 소비한다.

도 3은 가변 임피던스 회로(201)의 제 1 실시예를 도시한다. 도 3을 참조로, 가변 임피던스 회로(201)는 타이머(302)에 결합된 동적 임피던스 회로(301)를 포함한다. 따라서, 가변 임피던스 회로(201)는 시간-기반 가변 임피던스 회로로 언급될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 시간에 따른 에너지 소스(101)의 임피던스 편차의 일반적 경향(trend)을 결정하기 위한 사전 연구(prior study)가 수행될 수 있다. 이러한 연구에 기초하여, 동적 임피던스 회로(301)의 임피던스는 에너지 소스(101)의 임피던스와 보다 매칭되도록 미리결정된 시간에서 증가 또는 감소하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 동적 임피던스 회로(301)는 동적 임피던스 회로(301)의 임피던스를 증가시키기 위해 미리결정된 시간에서 하나 이상의 회로 콤포넌트들(이를 테면, 동조가능한(tunable) 또는 가변 인덕터들)을 스위칭(switch)하도록 설정될 수 있다. 타이머(302)는 시간의 트랙을 유지하는데 이용된다. 일부 실시예들에서, 타이머(302)는 하나 이상의 카운터들을 포함할 수 있다.

도 4는 가변 임피던스 회로(201)의 제 2 실시예를 도시한다. 도 4를 참조로, 가변 임피던스 회로(201)는 에너지 전달 모니터링 회로(이를 테면, 쿨롱(coulomb) 카운팅 회로, 에너지 소스 전압 측정 회로, 에너지 소스 임피던스 측정 회로 등)(401)에 결합되는 동적 임피던스 회로(301)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에너지 전달 모니터링 회로(401)는 에너지 소스(101)의 에너지 출력을 모니터링하는데 이용된다. 측정에 기초하여, 가변 임피던스 회로(201)의 임피던스는 에너지 소스(101)로부터 로드들(108)로의 에너지 전달을 증가시키도록 동조된다(tuned).

도 5a는 가변 임피던스 회로(201)의 제 3 실시예를 도시한다. 도 5a를 참조로, 가변 임피던스 회로(201)는 버스 인터페이스 유니트(501)에 결합된 동적 임피던스 회로(301)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 버스 인터페이스 유니트(501)는 호스트(503)로부터 커맨드들(commands)을 수신하기 위해 호스트(503)에 추가로 연결된다. 일부 실시예들에서, 호스트(503)는 하나 이상의 시스템 조건들(이를 테면, 전압, 전류, 주파수 등) 및 환경 변화들(이를 테면, 온도 변화, 습도 변화 등)을 모니터링하기 위해 센서들(504)을 포함하며 모니터링 결과들에 기초하여 적절한 커맨드들을 버스 인터페이스 유니트(501)로 전송한다. 버스 인터페이스 유니트(501)는 동적 임피던스 회로(301)로 커맨드들을 포워딩하거나 또는 커맨드들에 응답하여 동적 임피던스 회로(301)로 제어 신호들을 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 버스 인터페이스 유니트(501)는 버스 인터페이스 유니트(501)가 마찬가지로 그 자신의 모니터링의 결과들에 기초하여 동적 임피던스 회로(301)로 커맨드들 또는 제어 신호들을 전송하도록, 하나 이상의 시스템 조건들(이를 테면, 전압, 전류, 주파수 등) 및 환경 변화들(이를 테면, 온도 변화, 습도 변화 등)을 모니터링하기 위해 하나 이상의 센서(502)들을 포함한다. 따라서 버스 인터페이스 유니트(501)로부터의 제어 신호들 또는 커맨드들에 응답하여, 동적 임피던스 회로(301)는 에너지 소스(101) 및 부하들(108)의 임피던스와 보다 매칭되도록 동적 임피던스 회로의 임피던스를 조절한다.

대안적으로, 호스트(503)는 측정된 파라미터들을 기초로 적절한 동적 임피던스 값을 결정하기 위해 알고리즘을 실행하기 위한 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 호스트(503)는 동적 임피던스 회로(301)로 하여금 임피던스를 조절하게 하도록 동적 임피던스 회로(301)에 대해 결정된 적절한 동적 임피던스 값을 통신할 수 있다.

도 5b는 전력 분배 시스템의 대안적 실시예를 도시한다. 전력 분배 시스템은 에너지 소스(101), 전자 부하(108), 및 에너지 소스(101)와 전자 부하(108) 사이에 연결된 전력 전달 네트워크(PDN)(500)를 포함한다. 전자 부하(108)는 프로세싱 디바이스(512)를 포함하는 호스트(510)에 추가로 연결된다. PDN(500)는 일부 상호접속부, 와이어링 및/또는 전송 라인들(202, 102, 103, 107)을 경유하여 서로 결합되는, 필터 및 에너지 저장기(104), 전압 조절 모듈(105), 및 에너지 저장기(106)를 포함한다.

일부 실시예들에서, 에너지 소스(101)는 시스템의 1차(primary) 에너지 소스이다. 예를 들어, 에너지 소스(101)는 배터리를 포함할 수 있으며, 여기서 시스템은 휴대용 디바이스내에 제공된다. 또 다른 실시예들에서, 에너지 소스(101)는 연료 전지, 태양 전지, 교류(AC) 소스, 또는 다른 에너지 소스들 등을 포함할 수 있다. 에너지 소스(101)의 임피던스는 시간에 따라 변한다. 따라서, 에너지 소스(101)로부터 부하들(108)로의 에너지 전달을 최대화시키기 위해, 호스트(510)에 있는 프로세싱 디바이스(512)는 소프트웨어 루틴을 실행할 수 있으며, 소프트웨어 루틴은 부하 제어 또는 프로세서 주파수 및 전압 조절 방법들을 통해, 전자 부하(108)의 임피던스를 변화시켜 에너지 소스(101)의 임피던스와 실질적으로 매칭시킬 수 있다.

도 6a-6c는 앞서 개시된 가변 임피던스 회로의 일부 실시예들에서 이용가능한 동적 임피던스 회로의 일부 실시예들을 도시한다. 도 6a를 참조로, 동적 임피던스 회로(600A)는 에너지 소스(610)와 부하(620) 사이에 결합되는 다수의 커패시터들(621A, 623A, 625A)을 포함한다. 커패시터들(621A, 623A, 625A) 각각은 스위치들(621B, 623B, 625B)의 각각의 하나에 추가로 연결된다. 따라서, 동적 임피던스 회로(600A)는 스위치형 커패시터 네트워크로도 간주될 수도 있다. 커패시터들(621A, 623A, 625A)의 커패시턴스는 다른 실시예들에서 동일하거나 또는 동일하지 않을 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서 보다 많은 수의 또는 보다 적은 수의 커패시터들 및 스위치들이 제공될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스위치들(621B, 623B, 625B)은 도 3의 타이머(302), 도 4의 에너지 전달 모니터링 회로(401), 및 도 5a의 버스 인터페이스 유니트(501)와 같은 다른 디바이스들로부터의 제어 신호들에 응답하여 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 선택된 개수의 스위치들(621B, 623B, 625B)을 폐쇄 또는 개방함으로써, 동적 임피던스 회로(600A)의 임피던스를 변화시키기 위해 이러한 디바이스들은 각각의 커패시터들(621A, 623A, 625A)을 선택 또는 선택해제(deselect)할 수 있다. 앞서 상세하게 개시된 것처럼, 에너지 소스(610)로부터 부하(630)로의 에너지 전달을 증가시키기 위해 임피던스는 모니터되는 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들에 응답하여 조절된다.

도 6b는 동적 임피던스 회로의 대안적 실시예를 도시한다. 동적 임피던스 회로(600B)는 에너지 소스(610)와 부하(630) 사이에 직렬로 연결된 다수의 인덕터들(641A, 643A, 645A)을 포함한다. 또한, 인덕터들(641A, 643A, 645A) 각각은 추가로 스위치들(641B, 643B, 645B) 중 각각의 하나에 병렬로 연결된다. 따라서, 동적 임피던스 회로(600B)는 스위치형 인덕터 네트워크로도 간주될 수 있다. 스위치들(641B, 643B, 645B) 각각은 각각의 인덕터들(641A, 643A, 645A)을 선택 또는 선택해제하기 위해 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 인덕터들(641A, 643A, 645A)의 인덕턴스는 다른 실시예들에서 동일하거나 동일하지 않을 수 있다는 것이 주목된다. 또한, 다른 실시예들에서 보다 많은 수의 또는 보다 적은 수의 인덕터들 및 스위치들이 제공될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스위치들(641B, 643B, 645B)은 도 3의 타이머(302), 도 4의 에너지 전달 모니터링 회로(401), 및 도 5a의 버스 인터페이스 유니트(501)와 같은 다른 디바이스들로부터의 제어 신호들에 응답하여 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 선택된 개수의 스위치들(641B, 643B, 645B)을 폐쇄 또는 개방함으로써, 동적 임피던스 회로(600B)의 임피던스를 변화시키기 위해 이러한 디바이스들은 각각의 인덕터들(641A, 643A, 645A)을 선택해제 또는 선택할 수 있다. 앞서 상세히 개시된 것처럼, 에너지 소스(610)로부터 부하(630)로의 에너지 전달을 증가시키기 위해 모니터된 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들에 응답하여 임피던스가 조절된다.

도 6c는 동적 임피던스 회로의 대안적 실시예를 도시한다. 동적 임피던스 회로(600C)는 에너지 소스(610)와 부하(630) 사이에 직렬로 연결된 다수의 조절가능한 임피던스 모듈(650, 660)을 포함한다. 조절가능한 임피던스 모듈(650)은 개념을 예시하기 위해 상세히 도시된다. 조절가능한 임피던스 모듈들(660) 각각의 임피던스는 조절가능한 임피던스 모듈(650)과 동일하거나 또는 동일하지 않을 수 있지만, 하나 이상의 조절가능한 임피던스 모듈들(660)은 조절가능한 임피던스 모듈(650)과 구조가 실질적으로 동일하다.

일부 실시예들에서, 조절가능한 임피던스 모듈(650)은 조절가능한 인덕터(654) 및 조절가능한 커패시터(652)를 포함한다. 조절가능한 인덕터(654)의 한쪽 단부에는 에너지 소스(610) 및 조절가능한 커패시터(652)가 연결되는 반면, 조절가능한 인덕터(654)의 다른쪽 단부는 다음 조절가능한 임피던스 모듈과 연결된다. 조절가능한 커패시터(652)는 조절가능한 인덕터(654)의 한쪽 단부와 접지 사이에 연결된다. 조절가능한 인덕터(654)의 인덕턴스 및 조절가능한 커패시터(652)의 커패시턴스는 도 3의 타이머(302), 도 4의 에너지 전달 모니터링 회로(401), 및 도 5a의 버스 인터페이스 유니트(501)와 같은 다른 디바이스들로부터의 제어 신호들에 응답하여 조절될 수 있다. 인덕턴스 및 커패시턴스를 조절함으로써, 조절가능한 임피던스 모듈(650)의 임피던스가 변경될 수 있다. 마찬가지로, 다른 조절가능한 임피던스 모듈(660)의 임피던스는 유사한 방식으로 변경될 수 있다. 결과적으로, 동적 임피던스 회로(660C)의 전체 임피던스는 에너지 소스(610)로부터 부하(530)로의 에너지 전달을 증가시키기 위해 다른 디바이스들로부터의 제어 신호들에 응답하여 조절될 수 있다.

도 7은 에너지 전달을 최대화시키기 위한 프로세스의 일 실시예를 도시한다. 프로세스는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이 둘의 조합을 포함하는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 로직은 도 5b의 호스트(510)의 프로세싱 디바이스(512)와 같은 프로세싱 디바이스들에 의해 실행가능한 컴퓨터-판독가능 매체 상에서 구현되는 로직 프로세싱 모듈을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 것처럼 로직 프로세싱 모듈은 하나 이상의 프로세싱 모듈들을 포함할 수 있다는 것이 주목된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 로직은 도 2를 참조로 앞서 논의된 가변 임피던스 회로(201)와 같은 하드웨어 회로들을 포함한다. 예를 들어, 하기에 논의되는 일부 또는 모든 동작들은 앞서 논의된 것처럼 도 2-5b에 도시된 다양한 콤포넌트들에 의해 수행될 수 있다.

도 7을 참조로, 프로세싱 로직은 전력 분배 네트워크의 하나 이상의 부하들의 에너지 수요(demand)를 모니터한다(프로세싱 블록 710). 부하들의 에너지 수요에 기초하여, 프로세싱 로직은 하나 이상의 에너지 소스들로부터 최적의 에너지 전달 모드를 결정한다(프로세싱 블록 720). 다음 프로세싱 로직은 에너지 소스들 및 부하들의 임피던스와 매칭되도록 전력 분배 네트워크의 임피던스를 조절한다(프로세싱 블록 730). 이로써, 에너지 소스들로부터 부하들로 보다 많은 에너지가 전달될 수 있다.

도 8은 예시적 형태의 컴퓨터 시스템(800)의 머신에 대한 일 실시예의 다이어그램도를 도시하며, 컴퓨터 시스템(800)내에서는 머신으로 하여금 본 명세서에서 논의된 임의의 하나 이상의 방법들을 수행하게 하기 위한 명령들의 세트가 실행될 수 있다. 대안적 실시예들에서, 머신은 LAN, 인트라넷, 익스트라넷, 및/또는 인터넷의 다른 머신들과 접속(이를 테면, 네트워킹)될 수 있다. 머신은 피어-투-피어(또는 분산형(distributed)) 네트워크 환경에서 피어(peer) 머신으로서, 또는 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 클라이언트 머신 또는 서버의 용량(capacity)에서 동작할 수 있다. 머신은 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋-톱 박스(STB), PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러 전화, 웹 애플리언스(web appliance), 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 머신에 의해 취해지는 동작들을 지정하는 (순차적 또는 다른 경우의) 명령들의 세트를 실행할 수 있는 임의의 머신일 수 있다. 또한, 단지 하나의 머신이 도시되었지만, "머신(machine)"이란 용어는 본 명세서에 개시된 임의의 하나 이상의 방법들을 수행하기 위해 명령들의 세트(또는 다수의 세트들)를 개별적으로 또는 협력하여 실행하는 머신들의 임의의 집합체를 포함하도록 의도된다.

예시적인 컴퓨터 시스템(800)은 버스(830)를 경유하여 서로 통신하는, 프로세싱 디바이스(802), 메인 메모리(804)(이를 테면, 리드-온리 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM)과 같은 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 등), 정적 메모리(806)(이를 테면, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등), 및 데이터 저장 디바이스(818)를 포함한다.

프로세싱 디바이스(802)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 유니트, 또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 범용성 프로세싱 디바이스들을 나타낸다. 보다 특정하게, 프로세싱 디바이스는 복합 명령 세트 컴퓨팅(CISC) 마이크로프로세서, 단축 명령 세트 컴퓨팅(RISC) 마이크로프로세서, 매우 긴 명령어(VLIW) 마이크로프로세서, 또는 다른 명령 세트들을 구현하는 프로세서, 또는 명령 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 또한, 프로세싱 디바이스(802)는 ASIC, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세서, 또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 특정용도(special-purpose) 프로세싱 디바이스들일 수 있다. 프로세싱 디바이스(802)는 도 5b를 참조로 앞서 논의된 프로세싱 디바이스(512)와 같이, 본 명세서에서 논의된 동작들 및 단계들을 수행하기 위해 프로세싱 로직(826)을 실행시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스(802)는 부하 및 에너지 소스를 갖는 시스템의 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들을 모니터하고, 에너지 소스로부터 부하로 전달되는 에너지를 증가시키기 위해 부하와 에너지 소스 사이에 연결되는 PDN의 임피던스를 동적으로 제어하기 위해 프로세싱 로직(826)을 실행시키도록 구성된다.

컴퓨터 시스템(800)은 네트워크 인터페이스 디바이스(808)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(800)은 비디오 디스플레이 유니트(810)(이를 테면, 액정 디스플레이(LCD) 또는 캐소드 레이 튜브(CRT)), 알파뉴메릭(alphanumeric) 입력 디바이스(812)(이를 테면, 키보드), 커서 제어 디바이스(814)(이를 테면, 마우스), 및 신호 생성 디바이스(816)(이를 테면, 스피커)를 더 포함할 수 있다.

데이터 저장 디바이스(818)는 본 명세서에 개시된 임의의 하나 이상의 방법들 또는 기능들을 구현하는 명령들(이를 테면, 소프트웨어(822))의 하나 이상의 세트들이 저장된 컴퓨터-액세스가능 저장 매체(830)(컴퓨터-판독가능 저장 매체로도 공지됨)를 포함할 수 있다. 또한, 소프트웨어(822)는 컴퓨터-액세스가능 저장 매체를 구성하는 컴퓨터 시스템(800), 메인 메모리(804) 및 프로세싱 디바이스(802)에 의한 실행 동안 메인 메모리(804) 내에 및/또는 프로세싱 디바이스(802) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 소프트웨어(822)는 네트워크 인터페이스 디바이스(808)를 경유하여 네트워크(820)를 통해 추가로 전송 또는 수신될 수 있다.

예시적 실시예에서 컴퓨터-판독가능 저장 매체(830)가 단일 매체인 것으로 도시되었지만, "컴퓨터-판독가능 저장 매체"란 용어는 명령들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다수의 매체(이를 테면, 집중형 또는 분산형 데이터베이스, 및/또는 연관된 캐시들 및 서버들)를 포함하도록 의도된다. "컴퓨터-판독가능 저장 매체"란 용어는 머신으로 하여금 본 발명의 임의의 하나 이상의 방법들을 실행하게 하며 실행을 위한 명령들의 세트를 머신에 의해 저장, 인코딩 또는 전달(carrying)할 수 있는 임의의 매체를 포함하도록 의도되어야 한다. 따라서, "컴퓨터-판독가능 저장 매체"란 용어는 제한되는 것은 아니지만, 고체-상태 메모리들, 광학적 및 자기 매체 등을 포함하도록 의도된다.

따라서, 에너지 소스들로부터 이용가능한 에너지를 최대화시키기 위해 동적으로 임피던스를 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시되었다. 본 발명의 양상들이 적어도 부분적으로 소프트웨어에서 구현될 수 있다는 것은 상기 설명으로부터 명확하다. 즉, 메모리에 포함된 명령들의 시퀀스들을 실행하는 프로세싱 디바이스에 응답하여 컴퓨터 시스템 또는 다른 데이터 프로세싱 시스템에서 기술들이 실행될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하드와이어링된 회로(hardwired circuitry)가 본 발명을 구현하기 위해 소프트웨어 명령들과 조합되어 사용될 수 있다. 따라서, 기술들은 하드웨어 회로 및 소프트웨어의 임의의 특정한 조합 또는 데이터 프로세싱 시스템에 의해 실행되는 명령들에 대한 임의의 특정한 소스로 제한되지 않는다. 또한, 이러한 설명 전반에서, 다양한 기능들 및 동작들은 설명을 간략화시키기 위해 소프트웨어 코드에 의해 실행되는 또는 소프트웨어 코드에 의해 야기되는 것으로 개시될 수 있다. 그러나, 당업자들은 이러한 표현들에 의해 의미되는 것은 기능들이 프로세싱 디바이스 또는 제어기에 의해 코드의 실행으로부터 초래된다는 것임을 인식할 것이다.

머신-판독가능 매체(또한, 컴퓨터-판독가능 매체로도 간주됨)는 데이터 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때 시스템으로 하여금 본 발명의 다양한 방법들을 수행하게 하는 소프트웨어 및 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. 이러한 실행가능한 소프트웨어 및 데이터는 예를 들어, 리드-온리 메모리(ROM) 및 프로그램가능 메모리 또는 소프트웨어 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의 다른 디바이스를 포함하는 다양한 장소들에 저장될 수 있다.

따라서, 컴퓨터-판독가능 매체는 머신(이를 테면, 컴퓨터, 네트워크 디바이스, 퍼스널 디지털 어시스턴트, 제조 툴, 하나 이상의 프로세싱 디바이스들의 세트를 갖는 임의의 디바이스 등)에 의해 액세스가능한 형태로 정보를 제공(즉, 저장 및/또는 전송)하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 기록가능/기록불가능(recordable/non-recordable) 매체(이를 테면, 리드 온리 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 등) 등을 포함한다.

상기 상세한 설명들의 일부분들은 컴퓨터 메모리내의 데이터 비트들 상에서의 동작들을 알고리즘들 및 심볼 표현들과 관련하여 제시되었다. 이러한 알고리즘 설명 및 표현들은 데이터 프로세싱 기술분야의 당업자들에 의해 다른 기술분야의 당업자들에게 이들의 작업 실체를 가장 효율적으로 전달하는데 이용되는 수단이다. 일반적으로 본 명세서에서 알고리즘은 원하는 결과를 유도하는 동작들의 자기 모순이 없는(self-consistent) 시퀀스인 것으로 간주된다. 동작들은 물리적 양들의 물리적 조작들을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이러한 양들은 저장, 전달, 조합, 비교 및 그렇지 않은 경우 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 때로 이러한 신호들을 비트들, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 캐릭터들(characters), 용어들(terms), 숫자들 또는 이와 유사한 것으로 간주하는 것이 대체로 공통 사용의 이유로 편리한 것으로 증명되었다.

그러나, 이러한 용어들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리적 양들과 연관되며 단지 이러한 양들에 적용되는 편리한 라벨들임을 명심해야 한다. 하기 논의에서 명확한 것처럼 특정한 다른 언급이 없다면, 상세한 설명 전반에 걸쳐, "프로세싱(processing)" 또는 "컴퓨팅(computing)" 또는 "계산(calculating)" 또는 "결정(determining)" 또는 "디스플레이(displaying)" 또는 "제어(controlling)" 또는 "모니터링(monitoring)" 또는 이와 유사한 것과 같은 용어들을 이용하는 논의들은 컴퓨터 시스템, 또는 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적(전자) 양들로서 표현되는 데이터를 조작하고 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 정보 저장기, 전송 또는 디스플레이 디바이스들과 같은 다른 것들 내에서의 물리적 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및 프로세스로 간주된다는 것이 인식될 것이다.

또한, 본 발명은 본 명세서의 동작들을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 원하는 목적들을 위해 특정하게 구성되거나, 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되는 또는 재구성되는(reconfigured) 범용성 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 제한되는 것은 아니지만, 플로피 디스크들, 광학 디스크들, CD-ROM들, 및 자기-광학 디스크들, 리드-온리 메모리(ROM)들, 랜덤 액세스 메모리(RAM)들, EPROM들, EEPROM들, 자기 또는 광학 카드들 또는 전자 명령들을 저장하기에 적합한 임의의 형태의 매체를 포함하는 임의의 형태의 디스크들과 같은 컴퓨터-판독가능 저장 매체에 저장될 수 있고, 각각 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있다.

본 명세서에 제시된 알고리즘들 및 디스플레이들은 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치들과 본래 관련되는 것은 아니다. 다양한 범용성 시스템들은 본 명세서의 설명에 따라 알고리즘들에 사용될 수 있고, 혹은 원하는 동작들을 수행하기 위해 보다 특정된 장치를 구성하는 것이 편리한 것으로 입증될 수도 있다. 다양한 이러한 시스템들에 대해 요구되는 구조는 하기 설명에서 명확해질 것이다. 또한, 본 발명은 임의의 특정한 프로그래밍 언어를 참조로 개시되지 않는다. 본 명세서에 개시된 것처럼 본 발명의 내용을 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어들이 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

본 명세서 전반에서 참조되는 "일 실시예(one embodiment)" 또는 "실시예(an embodiment)"는 실시예와 관련하여 개시되는 특정한 피처(feature), 구조 또는 특징(characteristic)이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하는 것임을 인식해야 한다. 따라서, 본 명세서의 다양한 부분들에서 실시예" 또는 "일 실시예" 또는 "대안적 실시예(an alternative embodiment)"에 대한 2개 이상의 참조들이 동일한 실시예에 모두 반드시 참조되는 것은 아니다. 또한, 특정 피처들, 구조들 또는 특징들은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 적합하게 조합될 수 있다. 또한, 본 발명이 몇 가지 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 당업자들은 본 발명이 개시된 실시예들로 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 본 발명의 실시예들은 첨부되는 청구항들의 범주내에서 변경 및 변형되어 실행될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면들은 본 발명을 제한하는 대신 예시하는 것으로 간주된다.

Claims

부하(load), 에너지 소스, 및 상기 부하와 상기 에너지 소스 사이에 결합된 전력 전달 네트워크(PDN)를 포함하는 시스템의 환경(environmental) 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들(conditions)을 모니터링하는 단계; 및
상기 에너지 소스로부터 상기 부하로 전달되는 에너지를 증가시키기 위해, 상기 모니터링의 결과들에 기초하여 프로세싱 로직에 의해 상기 PDN의 임피던스를 동적으로 제어하는 단계
를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 PDN의 임피던스를 동적으로 제어하는 단계는,
상기 에너지 소스의 임피던스와 상기 PDN 및 상기 부하의 임피던스가 매칭되도록 상기 PDN의 임피던스를 조절하는 단계
를 포함하는, 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 조절하는 단계는 주기적으로 수행되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 시스템 조건들은 상기 PDN의 임피던스, 상기 에너지 소스의 임피던스, 상기 에너지 소스와 상기 부하 간의 전하 흐름, 및 상기 부하의 전력 수요(demand) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 환경 변화들은 온도 변화 및 습도 변화 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세싱 로직은 상기 PDN의 가변 임피던스 회로를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세싱 로직은 상기 PDN 외부의 호스트(host) 내의 프로세싱 디바이스를 포함하며, 상기 프로세싱 디바이스는 상기 PDN의 임피던스의 적절한 값을 결정하도록 동작가능한, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세싱 로직은 상기 PDN의 상기 임피던스의 적절한 값을 결정하기 위해 컴퓨터-판독가능 매체 상에 내장된(embodied) 로직 프로세싱 모듈을 포함하는, 방법.
에너지 소스와 부하 사이에 연결된 전력 분배 네트워크(PDN)
를 포함하며, 상기 PDN은 가변 임피던스 회로를 포함하며, 상기 가변 임피던스 회로의 임피던스는 상기 에너지 소스에서 상기 부하로 전달되는 에너지를 증가시키기 위해, 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들의 세트에 응답하여 동적으로 조절되는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 PDN은,
상기 에너지 소스로부터의 전압 공급을 조절하기 위한 전압 조절 모듈; 및
오버(over) 전압 및 언더(under) 전압 조건들을 방지하기 위한 필터 및 에너지 저장 디바이스
를 더 포함하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 자동화(autonomous) 모드에서 동작하며, 상기 가변 임피던스 회로는,
동적 임피던스 회로; 및
미리결정된 시간 간격들의 트랙을 유지하고 상기 동적 임피던스 회로에 신호들을 전송하여 상기 동적 임피던스 회로로 하여금 상기 미리결정된 시간 간격들에서 상기 동적 임피던스 회로의 임피던스를 변화시키게 하기 위한 타이머
를 포함하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 자동화 모드에서 동작하며, 상기 가변 임피던스 회로는,
동적 임피던스 회로; 및
상기 에너지 소스의 에너지 출력을 모니터하기 위한 에너지 전달 모니터링 회로
를 포함하며, 상기 동적 임피던스 회로의 임피던스는 상기 에너지 소스로부터 상기 부하로의 에너지 전달을 증가시키기 위해, 상기 에너지 소스의 상기 에너지 출력에 기초하여 조절되는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 커맨드(command) 모드에서 동작하며, 상기 가변 임피던스 회로는,
동적 임피던스 회로; 및
상기 가변 임피던스 회로 외부의 호스트에 연결되며 상기 호스트로부터의 커맨드들(commands)을 수신하고 수신된 상기 커맨드들에 응답하여 상기 동적 임피던스 회로의 임피던스를 조절하기 위한 버스 인터페이스 유니트
를 포함하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 버스 인터페이스 유니트는 상기 하나 이상의 시스템 조건들 및 환경 변화들을 모니터링하는 하나 이상의 센서들을 포함하며, 상기 버스 인터페이스 유니트는 상기 하나 이상의 시스템 조건들 및 상기 환경 변화들에 응답하여 상기 동적 임피던스 회로의 임피던스를 조절하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 호스트는 상기 하나 이상의 시스템 조건들 및 환경 변화들을 모니터링하고 상기 하나 이상의 시스템 조건들 및 환경 변화들에 응답하여 상기 버스 인터페이스로 상기 커맨드들을 전송하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함하는, 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 호스트는 모니터되는 상기 하나 이상의 시스템 조건들 및 환경 변화들에 기초하여 동적 임피던스 값을 결정하기 위한 프로세싱 디바이스를 포함하며, 상기 호스트는 결정된 상기 동적 임피던스 값을 상기 동적 임피던스 회로로 전송하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 스위치형(switched) 커패시터 네트워크를 포함하며, 상기 스위치형 커패시터 네트워크는,
서로 병렬로 연결되는 다수의 커패시터들; 및
각각이 상기 다수의 커패시터들 중 각각의 하나와 접지 사이에 연결되는 다수의 스위치들
을 포함하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 스위치형 인덕터 네트워크를 포함하며, 상기 스위치형 인덕터 네트워크는,
서로 직렬로 연결되는 다수의 인덕터들; 및
각각이 상기 다수의 인덕터들 중 각각의 하나와 병렬로 연결되는 다수의 스위치들
을 포함하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가변 임피던스 회로는 조절가능한 하나 이상의 임피던스 모듈들의 세트를 포함하며, 각각의 상기 조절가능한 하나 이상의 임피던스 모듈들의 세트는,
조절가능한 인덕터; 및
상기 조절가능한 인덕터와 접지 사이에 연결된 조절가능한 커패시터
를 포함하는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 부하 및 상기 에너지 소스를 더 포함하는, 장치.
명령들(instructions)을 제공하는 컴퓨터-판독가능 매체로서,
상기 명령들은 프로세싱 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 프로세싱 디바이스로 하여금,
부하 및 에너지 소스를 포함하는 시스템의 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들을 모니터링하는 것; 그리고
상기 에너지 소스로부터 상기 부하로 전달되는 에너지를 증가시키기 위해, 상기 모니터링의 결과들에 기초하여 상기 부하의 임피던스를 동적으로 제어하는 것
을 포함하는 동작들을 수행하게 하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
제 21 항에 있어서,
상기 부하의 임피던스를 동적으로 제어하는 것은 상기 에너지 소스의 임피던스와 실질적으로 매칭되도록 상기 부하의 임피던스를 조절하는 것을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
제 22 항에 있어서,
상기 조절은 주기적으로 수행되는, 컴퓨터-판독가능 매체.
제 21 항에 있어서,
상기 하나 이상의 시스템 조건들은 상기 에너지 소스의 임피던스, 상기 에너지 소스와 상기 부하 간의 전하 흐름, 및 상기 부하의 전력 수요 중 적어도 하나를 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
제 24 항에 있어서,
상기 환경 변화들은 온도 변화 및 습도 변화 중 적어도 하나를 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
부하, 에너지 소스, 및 상기 부하와 상기 에너지 소스 사이에 연결된 전력 전달 네트워크(PDN)를 포함하는 시스템의 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들을 모니터링하기 위한 수단; 및
상기 환경 변화들 및 하나 이상의 시스템 조건들에 응답하여 상기 PDN의 임피던스를 동적으로 변화시키기 위해, 상기 에너지 소스로부터 상기 부하로 전달되는 에너지를 증가시키기 위한 수단
을 포함하는, 장치.