KR20120033717A - 전원 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하고, 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법이 개시된다.

Description

전원 관리 방법 및 장치{Method and apparatus for power management}
본 발명은 전원 관리 방법 및 장치에 대한 것으로, 보다 구체적으로 사용자 단말이 시스템 오프 상태인 경우 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하여 대기 전력을 감소시키는 전원 관리 방법 및 장치에 대한 것이다.
컴퓨터는 작업을 수행하지 않을 때 컴퓨터 시스템에서 소모되는 전력을 감소시키기 위해 컴퓨터 시스템의 대부분의 모듈에 전력 공급을 차단 또는 최소화한다.
그러나 컴퓨터 시스템이 최대 절전 모드 상태이거나 또는 소프트 오프(soft off) 상태인 경우에도 마이콤은 동작해야 하므로, 컴퓨터는 마이콤 동작을 유지하기 위해 전원 공급기로부터 전원을 공급받는다. 전원 공급기가 컴퓨터에 공급하는 전원을 Vps라 하고, 마이콤이 소요하는 전류를 Imicom, 마이콤 구동 전압을 Vmicom 라 할 때, 시스템 오프 상태에서 컴퓨터에서 소모되는 전력 손실은 (Vps-Vmicom)*Imicom 이 된다.
일반적으로 모바일 PC 등의 컴퓨터는 전원 공급기로부터 16~19V 정도의 높은 전압을 공급받으나 모바일 PC 내부의 마이콤 구동 전압은 3.3V 이하라는 점에서 시스템 오프 상태인 경우 불필요한 전력 손실이 발생되게 된다.
본 발명은 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하여 대기 전력을 감소시키는 방법 및 장치에 대한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 발명의 일 측면에 따르면, 사용자 단말에서의 전원 관리 방법에 있어서, 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 단계; 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에서, 상기 시스템 전원은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전원을 충전하는 캐패시터의 양단 전압일 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말은 상기 전원 공급기와 연결된 스위치를 포함하고, 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계는 상기 시스템 전원이 기 설정된 제1 전압보다 작거나 같은 경우 상기 스위치를 on 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받고, 상기 시스템 전원이 제2 전압보다 크거나 같은 경우 상기 스위치를 오프 시켜 상기 전원 공급기로부터의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은 시스템 전원을 변압하여 마이컴에 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 마이컴에 공급하는 전압보다 크거나 같고, 상기 제2 전압은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전압보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 상기 방법은 시스템 오프 상태인지 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는, 상기 시스템 오프 상태인 경우 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시스템 오프 상태는 S4 모드 및 S5 모드 중 하나일 수 있다.
또한, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 상기 발명은 배터리팩에 장착된 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인지를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는 상기 시스템 오프 상태이면서 상기 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인 경우, 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 시스템 오프 상태가 아니거나 상기 배터리 충전량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우, 상기 방법은 상기 스위치를 온 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 상기 방법은 사용자로부터 시스템 전원 제어 명령을 받는 단계를 더 포함하고, 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는 상기 전원 제어 명령에 따라 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 다른 측면에 따르면, 사용자 단말에 있어서, 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 충전 수단; 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 비교기; 및 상기 비교기를 구동시키는 마이콤을 포함하는 사용자 단말을 제공할 수 있다.
발명의 또 다른 측면에 따르면, 사용자 단말에 있어서, 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 충전 수단; 및 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 마이콤을 포함하는 사용자 단말을 제공할 수 있다.
발명의 또 다른 측면에 따르면, 사용자 단말에서의 전원 관리 방법에 있어서, 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 단계; 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따르면 시스템 오프 상태인 경우, 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하여 대기 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말(100)의 블록도이다.
도 2는 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 단말(200)의 내부 블록도이다.
도 3은 도 1의 사용자 단말(100)의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(300)의 상세 블록도이다.
도 4는 도 2의 사용자 단말(200)의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(400)의 상세 블록도이다.
도 5는 본 발명을 실시하기 전과 실시한 후 시스템 오프 상태에서의 시스템 전원(Vdc)을 비교 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 전원 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말(100)의 블록도이다.
사용자 단말(100)은 운영 체제를 통해 구동되는 컴퓨터로, 울트라 모바일 PC(UMPC) 등의 휴대용 컴퓨터나 데스크 톱(desk top) 컴퓨터 등이 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 사용자 단말(100)은 제1 스위치(110), 충전 수단(120), 레귤레이터(130), 마이콤(140), 제2 스위치(150) 및 비교기(160)를 포함한다.
제1 스위치(110)는 외부의 전원 공급기(미도시)와 사용자 단말(100) 사이에 위치하여, 비교기(160)의 제어에 따라 전원 공급기로부터의 전원이 사용자 단말(100)로 공급되도록 하거나 또는 이를 차단한다.
충전 수단(120)은 전원 공급기로부터 전원을 공급받아 전하를 충전한다. 충전 수단(120)은 예컨대 캐패시터(capacitor)가 될 수 있으며, 충전 수단(120)이 캐패시터인 경우, 캐패시터 양단 전압이 시스템 전원이 된다.
레귤레이터(regulator, 130)는 전원을 입력 받고, 일정한 전압을 출력한다. 레귤레이터(130)는 리니어 레귤레이터, 스위칭 레귤레이터, 또는 정전압 레귤레이터 등이 될 수 있다. 레귤레이터(130)는 시스템 전원을 입력 받고, 마이콤(140)을 구동시키기 위한 마이콤 구동 전압을 마이콤(140)으로 출력한다.
마이콤(microcomputer, MICOM)(140)은 레귤레이터(130)로부터 마이콤 구동 전압을 받아 동작한다. 마이콤(140)은 사용자 단말(100)이 시스템 오프 상태인지를 판단한다.
발명의 실시 예에서, 시스템 오프 상태는, ACPI(Advanced Configuration and Power Interface) 규격의 S4 상태, 즉, 최대 절전 모드 상태이거나 또는 S5 상태, 즉, 소프트 종료(Soft Off) 상태를 가리킨다.
마이콤(140)은 사용자 단말(100)이 S4 상태 또는 S5상태라고 판단하면 제2 스위치(150)가 닫히도록 제어하여 비교기(160)가 동작하도록 할 수 있다.
제2 스위치(150)는 레귤레이터(130)와 비교기(160) 사이에 위치하여, 마이콤(140)의 제어에 따라 개폐된다. 제2 스위치(140)가 닫히면 레귤레이터(130)로부터의 전원이 비교기(160)로 입력되어 비교기(160)가 동작하게 되고, 제2 스위치(140)가 열리면 비교기(160)는 전원 공급이 차단되어 동작하지 않는다.
비교기(160)는 마이콤(140)의 제어에 의해 레귤레이터(130)로부터 전원을 공급받아 동작한다. 발명의 실시 예에서, 비교기(160)는 히스테리시스 특성을 갖는 슈미트 트리거(Schmitt trigger)일 수 있다.
비교기(160)에는 전압이 기 설정되어 있다. 비교기(160)는 시스템 전원을 입력 받고 시스템 전원의 전압을 기 설정된 전압과 비교하여, 그에 따른 제어 신호를 제1 스위치(110)로 출력한다.
비교기(160)는 시스템 전원이 미리 설정된 제1 전압(하위 전압, VL) 이하이면 제1 스위치(110)가 닫히도록 하고, 시스템 전원이 미리 설정된 제2 전압(상위 전압, VH)(VH>VL) 이상이면 제1 스위치(110)가 열리도록 하는 제어 신호를 제1 스위치(110)로 출력한다.
발명의 실시 예에서, 하위 전압(VL)은 마이콤 구동 전압보다는 크거나 같고, 상위 전압(VH)은 전원 공급기가 공급하는 전원보다 작거나 같아, 시스템 오프 상태인 경우, 마이콤 구동 전압보다는 크거나 같고, 전원 공급기가 공급하는 전원보다는 작거나 같은 전원이 사용자 단말(100)로 입력되도록 할 수 있다.
이와 같이 발명의 실시 예에 의하면, 시스템 오프 상태인 경우, 사용자 단말은 비교기를 작동시켜 전원 공급기와의 연결을 제어하여 전력 손실을 낮출 수 있다.
도 2는 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 단말(200)의 내부 블록도이다. 도 2를 참조하면, 사용자 단말(200)은 제1 스위치(210), 충전 수단(220), 레귤레이터(230) 및 마이콤(240)을 포함한다.
사용자 단말(200)의 제1 스위치(210), 충전 수단(220) 및 레귤레이터(230)는 도 1의 사용자 단말(100)의 제1 스위치(110), 충전 수단(120) 및 레귤레이터(130)와 수행하는 기능이 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 스위치(210)는 전원 공급기로부터의 전원이 사용자 단말(100)로 공급되도록 하거나 또는 이를 차단한다.
충전 수단(220)은 전원 공급기로부터 전원을 공급받아 충전한다.
레귤레이터(230)는 시스템 전원을 입력받고, 마이콤 구동 전압을 마이콤(240)으로 출력한다.
마이콤(240)은 레귤레이터(230)로부터 마이콤 구동 전압을 받아 동작한다. 마이콤(240)은 사용자 단말(200)이 시스템 오프 상태인지를 판단한다. 사용자 단말(200)이 시스템 오프 상태라고 판단되면 마이콤(240)은 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교한다.
도 2의 사용자 단말(200)은 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고 비교 결과에 따라 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 기능을 비교기(160)가 아닌 마이콤(240)이 수행한다는 점에서 도 1의 사용자 단말(100)과 구별된다.
마이콤(240)은 시스템 전원이 미리 설정된 제1 전압, 즉, 하위 전압(VL) 이하이면 제1 스위치(210)가 닫히도록 하고, 시스템 전원이 미리 설정된 제2 전압, 즉, 상위 전압(VH)(VH>VL) 이상이면 제1 스위치(210)가 열리도록 하는 제어 신호를 제1 스위치(210)로 출력한다.
이와 같이 발명의 실시 예에 의하면, 시스템 오프 상태인 경우, 사용자 단말은 마이콤을 이용하여 전원 공급기와의 연결을 제어하여 전력 손실을 낮출 수 있다.
도 3은 도 1의 사용자 단말(100)의 일 실시 예를 도시한 블록도이다.
사용자 단말(300)은 제1 스위치(Qsys)(305), 캐패시터(Cin)(310), 리니어 레귤레이터(315), 마이콤(IC2)(320), 제2 스위치(Qvcc)(325), 히스테리시스 비교기(330), 충전기(335), 배터리팩(340), 제3 스위치(Qbat)(345), DC/DC 컨버터(350) 및 복수의 기능부(355)를 포함할 수 있다.
이하, 시스템이 작업 중인 경우와 시스템 오프 상태인 경우로 나누어 사용자 단말(300)의 동작을 설명하기로 한다.
먼저 시스템이 작업 중인 경우 사용자 단말(300)의 동작을 설명한다. 시스템이 작업 중인 경우, 제1 스위치(Qsys)(305)는 on 상태가 된다. 제1 스위치(Qsys)(305)는 전원 공급기(Power Supply)로부터 사용자 단말(300)로의 전원선 중간에 직렬로 연결되어 전원 공급기로부터 Vps의 전원이 시스템에 공급되도록 한다.
시스템이 작업 중인 경우, 제1 스위치(Qsys)(305)는 마이콤(320) 또는 충전기(335)의 제어에 의해 on 상태가 될 수도 있고, 또는 self bias에 의해 on 상태가 될 수도 있다.
캐패시터(Cin)(310)는 제1 스위치(Qsys)(305)가 on 상태인 경우, 전원 공급기로부터 전원 Vps를 공급받아 시스템 전원 Vdc를 충전하여 유지한다. 충전된 캐패시터(Cin)(310) 양단 전압은 시스템 전원 Vdc으로 사용자 단말(300)에 전원을 공급한다.
리니어 레귤레이터(315)는 시스템 전원 Vdc를 입력 받고, 이를 변압하여 마이콤(320)을 구동하는데 필요한 마이콤 구동 전압(Vmicom)을 마이콤(320)으로 출력한다.
마이콤(320)은 리니어 레귤레이터(315)로부터 마이콤 구동 전압을 받아 동작한다. 마이콤(IC2)(320)은 사용자 단말(300) 전반을 제어한다. 마이콤(320)은 DC/DC 컨버터(350)에 on/off 제어 신호를 보내, DC/DC 컨버터(350)가 동작하도록 제어한다.
DC/DC 컨버터(350)는 마이콤(320)으로부터 제어 신호를 받고 시스템 전원 Vdc를 변환하여 CPU, Memory 등을 포함하는 복수 기능부(355)에 전원을 공급한다. DC/DC 컨버터(350)는 마이콤(320)에 의해 또는 DC/DC 컨버터(350) 상호간에 의해 또는 복수의 기능부(355)에 의해 on/off가 제어된다.
배터리팩(340)에 배터리가 장착되어 있는 경우, 마이콤(320)은 SMBUS를 이용하여 배터리팩(340)과의 양방향 통신을 한다. 마이콤(320)은 배터리팩(340)과의 통신을 통해 배터리의 충전량, 충방전 전압, 충방전 전류, 온도 등의 정보를 확인한다.
마이콤(320)은 배터리의 충전 상태가 소정 기준치 이하인 경우 충전기(335)를 on시켜 배터리를 충전시킨다. 충전기(335)는 마이콤(320)으로부터의 제어에 따라 작동하여, 시스템 전원 Vdc를 변환하여 배터리를 충전한다.
마이콤(320)은 전원 공급기가 연결되어 있는 동안에는 제3 스위치(Qbat)(345)가 off되도록 제어한다. 제3 스위치(Qbat)(345)는 마이콤(320)에 의해 제어되어, 전원 공급기로부터 전원이 공급되고 있는 동안 배터리 전원이 시스템에 공급되는 것을 막는다.
또한, 전원 공급기가 연결되어 있는 동안 마이콤(320)은 제2 스위치(Qvcc)(325)를 off 시켜 히스테레시스 비교기(330)에 전원이 공급되는 것을 차단한다.
다음으로, 시스템이 오프된 경우 사용자 단말(300)의 동작을 설명한다.
마이콤(320)은 시스템이 작업 중(Working)인지, 대기 모드(Sleeping) 상태인지, 또는 소프트 종료(Soft Off)나 기계적 종료(Mechanical Off) 상태인지 여부를 판단한다.
시스템이 오프되면, ACPI 규격의 경우 S4 상태(최대 절전 모드)이거나 S5 상태(소프트 종료 상태)인 경우, 마이콤(320)은 DC/DC 컨버터(350)에 off제어 신호를 보내, DC/DC 컨버터(350)가 복수 기능부(355)에 전원을 공급하지 않도록 제어한다.
발명의 실시 예에서, 마이콤(320)은 시스템이 오프되었다고 판단되면 제2 스위치 Qvcc(325)가 on이 되도록 제어한다. 제2 스위치(Qvcc)(325)는 리니어 레귤레이터(315)와 히스테리시스 비교기(330) 사이에 위치하여, 마이콤(320)의 제어에 따라 on 또는 off 된다. 히스테리시스 비교기(330)는 제2 스위치(Qvcc)(325)가 on이 되면 리니어 레귤레이터(315)로부터 전원을 공급받아 활성화된다.
발명의 다른 실시 예에서, 마이콤(320)은 시스템이 오프되었다고 판단되면, 제2 스위치 Qvcc(325)가 on이 되도록 제어하기 전에 배터리의 충전 상태를 먼저 확인할 수 있다. 이는 배터리의 전하량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우에는 전원 공급기로부터 전원을 공급받아 배터리 충전이 먼저 수행되도록 하기 위함이다.
마이콤(320)은 배터리팩(340)과의 통신을 통해 배터리의 충전 상태를 확인하고 배터리의 전하량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우에는 충전기(335)를 on시켜 배터리가 충전되도록 할 수 있다. 이 때, 마이콤(320)은 제3 스위치(Qbat)(345)를 off시켜 배터리 전원이 시스템에 공급되는 것을 막는다.
마이콤(320)은 배터리가 소정 기준치 이상으로 충전된 이후 제2 스위치 Qvcc(325)를 on시켜 히스테레시스 비교기(330)를 활성화시킬 수 있다.
발명의 또 다른 실시 예예서, 배터리의 전하량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우라도 유저 인터페이스(미도시)를 통해 사용자가 충전 중지를 요청하면, 마이콤(320)은 배터리 충전을 중지하고, 제2 스위치 Qvcc(325)를 on시켜 히스테레시스 비교기(330)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.
히스테리시스 비교기(hysteresis comparator)(IC1)(330)는 상위 기준 전압(VH)과 하위 기준 전압(VL)간 히스테리시스 설정을 가지고, 시스템 전원 Vdc를 입력 받는다.
히스테레시스 비교기(330)는 시스템 전원 Vdc를 기 설정된 하위 전압 VL 및 상위 전압 VH과 비교한다. 히스테리시스 비교기(330)는 시스템 전원 Vdc가 하위 전압 VL보다 작거나 같으면 제1 스위치(Qsys)(305)가 닫히도록 제어하여 사용자 단말(100)이 전원 공급기로부터 전원을 공급받도록 한다.
발명의 실시 예에서, 하위 전압 VL은 마이콤 구동 전압(Vmicom)보다 크거나 같다. 이는 시스템 오프 상태인 경우에도 마이콤(320)은 계속 동작하므로, 최소한 마이콤 구동 전압 이상의 전압이 전원 공급기로부터 시스템에 공급되도록 하기 위함이다.
마이콤(320)은 전원 공급기가 연결되어 전원 공급기로부터 전원을 공급받는 동안 제3 스위치(Qbat)(345)가 off되도록 제어한다.
히스테레시스 비교기(330)는 시스템 전원 Vdc가 상위 전압 VH보다 크거나 같으면 제1 스위치(Qsys)(305)가 열리도록 제어하여 전원 공급기가 사용자 단말(100)에 전원을 공급하지 못하도록 제어한다. 이 때, 마이콤(320)은 제3 스위치(Qbat)(345)를 off시켜 배터리 전원이 시스템에 공급되는 것을 막는다.
발명의 실시 예에서, 상위 전압 VH는 전원 공급기가 공급하는 전원 Vps보다 작거나 같다. 이는 시스템 오프 상태인 경우 전원 공급기로부터 불필요한 전원이 공급되는 것을 막아 전력 손실을 감소시키기 위함이다.
이와 같이 발명의 실시 예에 의하면, 마이콤(320)은 시스템이 오프되었다고 판단되면 히스테리시스 비교기(330)를 활성화시켜 히스테리시스 비교기(330)가 기 설정된 전압과 시스템 전원을 비교하여 전원 공급기로부터의 전원 공급을 제어하도록 할 수 있다.
도 4는 도 2의 사용자 단말(200)의 일 실시 예를 도시한 블록도이다. 사용자 단말(400)은 제1 스위치(Qsys)(405), 캐패시터(Cin)(410), 리니어 레귤레이터(415), 마이콤(IC2)(420), 충전기(425), 배터리팩(430), 제2 스위치(Qbat)(435), DC/DC 컨버터(440) 및 복수의 기능부(445)를 포함할 수 있다.
사용자 단말(400)에 포함된 제1 스위치(Qsys)(405), 캐패시터(Cin)(410), 리니어 레귤레이터(415), 충전기(425), 배터리팩(430), 제2 스위치(Qbat)(435), DC/DC 컨버터(440) 및 복수의 기능부(445)는 각각 도 3의 사용자 단말(300)에 포함된 제1 스위치(Qsys)(305), 캐패시터(Cin)(310), 리니어 레귤레이터(315), 충전기(335), 배터리팩(340), 제3 스위치(Qbat)(345), DC/DC 컨버터(350) 및 복수의 기능부(355)와 수행하는 기능이 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
리니어 레귤레이터(415)는 시스템 전원 Vdc를 입력 받고, 마이콤 구동 전압(Vmicom)을 마이콤(420)으로 출력한다. 마이콤(420)은 리니어 레귤레이터(415)로부터 마이콤 구동 전압을 받아 동작한다.
마이콤(420)은 사용자 단말(400) 전반을 제어한다. 마이콤(420)은 시스템이 오프 상태라고 판단되면, 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고 비교 결과에 따라 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어한다.
도 4의 사용자 단말(400)에는 도 3의 사용자 단말(300)과 달리 하드웨어적인 히스테레시스 비교기(330)가 별도로 포함되어 있지 않다. 대신 마이콤(420)에는 AD 컨버터가 내장되어 있어, AD 컨버터 포트로 시스템 전원 Vdc를 입력 받고, 입력된 전압을 내부에 프로그램된 소프트웨어 히스테레시스 비교기를 통해 비교한다. 마이콤(420)은 시스템 전원 Vdc가 미리 설정된 하위전압 VL 이하이면 제1 스위치Qsys(435)가 on이 되도록 제어하여 전원 공급기로부터 전원 Vps가 공급되도록 한다.
마이콤(420)은 시스템 전원 Vdc가 미리 설정된 상위 전압 VH 이상이면 제1 스위치Qsys(435)가 off되도록 제어하여 전원 공급기로부터 전원이 공급되지 않도록 제어한다.
이와 같이 발명의 실시 예에 의하면, 마이콤(320)은 시스템이 오프되었다고 판단되면 소프트웨어적으로 기 설정된 전압과 시스템 전원을 비교하여 전원 공급기로부터의 전원 공급을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명을 실시하기 전과 실시한 후 시스템 전원(Vdc)을 비교 설명하기 위한 그래프이다.
도 5의 (a)는 본 발명이 적용되기 전, 즉, 시스템 오프 상태에서 전원 공급을 제어하기 전, 시스템 전원(Vdc)를 도시한 그래프이다.
도 5 (a)를 참조하면, 사용자 단말의 시스템 상태(System Status)나 사용자 단말에 장착된 배터리의 충전 정도와 상관 없이, 전원 공급기와 사용자 단말 사이에 위치한 스위치 Qsys는 항상 on 상태임을 알 수 있다. 이는 시스템의 동작 상태와 무관하게 전원 공급기로부터 일정한 전원이 사용자 단말에 계속하여 공급되는 것을 나타낸다. 이 경우, 그래프에서 볼 수 있듯이 시스템 전원 Vdc는 전원 공급기로부터 공급되는 전원 Vps와 동일해진다.
도 5의 (a)에서 시스템이 오프 상태이고 배터리가 충전 중이 아닌 경우, 시스템에서는 마이콤만 전력을 소비하므로, 시스템에서 손실되는 전력(P, loss)은 아래 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Vps는 전원 공급기가 공급하는 전압, Vmicom은 마이콤 구동 전압, Imicom은 마이콤이 소요하는 전류이다.
도 5의 (b)는 발명의 실시 예에 따라 시스템 오프 상태에서 전원 공급을 제어한 경우 시스템 전원(Vdc)를 도시한 그래프이다.
도 5 (b)를 참조하면, 사용자 단말의 시스템 상태(System Status)가 on이고 배터리가 충전 중인 경우, 사용자 단말은 전원 공급기와 사용자 단말 사이에 위치한 스위치 Qsys가 on 이 되도록 제어하여 전원 공급기로부터 전원 Vps를 공급받는다.
도 5의 (b)에서 히스테리시스 비교기에 기 설정된 상위 전압 VH가 전원 공급기가 제공하는 전원 Vps와 같다고 가정한다. 이 경우, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 시스템이 작동 중이고 배터리가 충전 중인 경우 Vdc는 VH 값을 갖는다.
시스템 상태가 off 인 경우, 발명의 실시 예에서, 사용자 단말은 배터리가 충전 중인지를 먼저 판단할 수 있다. 사용자 단말은 배터리가 충전 중인 경우, Qsys가 on 이 되도록 제어하여 전원 공급기로부터 Vps가 공급되도록 제어한다.
시스템 상태가 off이고, 배터리가 충전 중이 아닌 경우, 발명의 실시 예에 따라 사용자 단말은 시스템 전원 Vdc를 기 설정된 전압(VH, VL)과 비교한다. 사용자 단말은 시스템 전원이 VH보다 크거나 같은 경우, 즉, 도 5의 (b)의 그래프에서 Tdn으로 표시된 구간이 시작하는 지점에서, Qsys가 off가 되도록 제어하여 전원 공급기로부터 전원이 공급되지 않도록 한다.
전원 공급기로부터 전원이 공급되지 않으므로 사용자 단말의 시스템 전원은 감소하게 된다. 시스템 전원은 전원 공급기로부터 공급되는 전원을 충전하는 커패시터의 양단 전압이므로, 전원 공급기로부터 전원이 공급되지 않아 전하가 방전되는 경우 시스템 전원은 지수 함수적(exponential function)으로 감소하게 되고, 전원 공급기로부터 전원이 공급되는 경우 시스템 전원은 지수 함수적으로 증가하게 된다. 다만 설명의 편의를 위해, 도 5의 (b)에서 시스템 전원 Vdc는 리니어하게 감소하거나 리니어하게 증가하는 것으로 도시하였다.
시스템 상태가 off이고, 배터리 충전 중이 아닌 경우, 사용자 단말은 일정한 시간마다, 또는 랜덤한 시간 간격으로, 또는 계속하여, 시스템 전원 Vdc를 VH 및 VL과 비교한다. 사용자 단말은 시스템 전원이 VL보다 작거나 같은 경우, 즉, 도 5의 (b)의 그래프에서 Tup으로 표시된 구간이 시작되는 지점에서, Qsys가 on이 되도록 하여 전원 공급기로부터 전원이 다시 공급되도록 제어한다.
발명의 실시 예에서, VL은 마이콤 구동 전압보다는 크거나 같다.
전원 공급기로부터 전원이 공급되는 경우, 사용자 단말의 시스템 전원은 다시 지수함수적으로 증가하게 된다.
시스템이 오프 상태이고 배터리 충전 중이 아닌 경우, 시스템에서는 마이콤만 전력을 소비하게 된다. 이 때 Tdn 구간에서 시스템이 손실하는 전력(Ploss, Tdn)은 아래 수학식 2와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00002
Tup 구간에서 시스템이 손실하는 전력(Ploss, Tup)은 아래 수학식 3과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00003
수학식3 에서 0.5*Cin*(VH^2-VL^2)는 캐패시터에 전하가 충전되면서 손실되는 전력이다.
Tdn과 Tup을 합한 시간을 하나의 주기로 보고, 한 주기 동안의 전체 전력 손실(Ploss, Tdn + Tup)을 아래 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00004
본 발명이 적용되기 전과 적용된 후의 손실 전력을 비교했을 때, 한 주기 동안 절감되는 손실 전력은 수학식 4에서 수학식 1의 차를 이용하여 아래 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, Tdn, Tup은 각각 1이다. VH=19V, VL=4V, Vmicom=3.3V, Imicom=0.01A, Cin=100uF라고 가정하면, 수학식 1에 따라 종래 시스템에서 손실되는 전력은 0.157W이 되고, 수학식 4에 따라 발명의 실시 예에 따른 시스템 손실 전력은0.082W로, 수학식 5에 따른 손실 전력 차는 0.075W로, 종래 대비 47.7%의 전력 손실이 절감되게 된다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 전원 제어 방법을 도시한 순서도이다. 도 6을 참조하면, 사용자 단말은 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전한다(단계 610). 사용자 단말은 전원 공급기로부터 입력되는 전원을 충전하여 시스템 전원으로 이용한다.
사용자 단말은 시스템 오프 상태인지를 확인한다. 사용자 단말은 시스템 오프상태인 경우, 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교한다(단계 620).
사용자 단말은 시스템 전원이 기 설정된 VH보다 크거나 같은지, 또는 VL보다 작거나 같은지를 판단한다. 사용자 단말은 시스템 전원이 기 설정된 VH보다 크거나 같은 경우 스위치를 오프시켜 전원 공급기로부터의 전원 공급이 차단되도록 하고, 시스템 전원이 기 설정된 VL보다 작거나 같은 경우 스위치를 온 시켜 전원 공급기로부터의 전원이 공급되도록 한다(단계 630).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 사용자 단말에서의 전원 관리 방법에 있어서,
    전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 단계;
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 시스템 전원은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전원을 충전하는 캐패시터의 양단 전압인 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 사용자 단말은 상기 전원 공급기와 연결된 스위치를 포함하고,
    상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계는 상기 시스템 전원이 기 설정된 제1 전압보다 작거나 같은 경우 상기 스위치를 on 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받고, 상기 시스템 전원이 제2 전압보다 크거나 같은 경우 상기 스위치를 오프 시켜 상기 전원 공급기로부터의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 시스템 전원을 변압하여 마이컴에 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 전압은 상기 마이컴에 공급하는 전압보다 크거나 같고, 상기 제2 전압은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전압보다 작거나 같은 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  5. 제3 항에 있어서, 시스템 오프 상태인지 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는, 상기 시스템 오프 상태인 경우 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태는 S4 모드 및 S5 모드 중 하나인 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 배터리팩에 장착된 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는 상기 시스템 오프 상태이면서 상기 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인 경우, 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 시스템 오프 상태가 아니거나 상기 배터리 충전량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우, 상기 스위치를 온 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받는 단계를 더 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  9. 제5 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 사용자로부터 시스템 전원 제어 명령을 받는 단계를 더 포함하고,
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계는 상기 전원 제어 명령에 따라 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법.
  10. 사용자 단말에 있어서,
    전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 충전 수단;
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 비교기; 및
    상기 비교기를 구동시키는 마이콤을 포함하는 사용자 단말.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 충전 수단은 캐패시터이고, 상기 시스템 전원은 상기 캐패시터의 양단 전압인 사용자 단말.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 전원 공급기와 연결된 스위치를 더 포함하고,
    상기 비교기는 상기 시스템 전원이 기 설정된 제1 전압보다 작거나 같은 경우 상기 스위치를 온 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받고, 상기 시스템 전원이 제2 전압보다 크거나 같은 경우 상기 스위치를 오프 시켜 상기 전원 공급기로부터의 전원 공급을 차단하는 사용자 단말.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 시스템 전원을 입력받아 상기 마이콤을 구동시키기 위한 마이콤 구동 전압을 출력하는 레귤레이터를 더 포함하고,
    상기 제1 전압은 상기 마이컴 구동 전압보다 크거나 같고, 상기 제2 전압은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전압보다 작거나 같은 사용자 단말.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 마이콤은 시스템 오프 상태인지를 판단하고 상기 시스템 오프 상태인 경우 상기 비교기를 구동시키는 사용자 단말.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태는 S4 모드 및 S5 모드 중 하나인 사용자 단말.
  16. 제14 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 상기 마이콤은 배터리팩에 장착된 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인지를 판단하고, 상기 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인 경우 상기 비교기를 구동시키는 사용자 단말.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 마이콤은 상기 시스템 오프 상태가 아니거나 상기 배터리 충전량이 일정 기준치 이상이 아닌 경우, 상기 비교기가 작동하지 않도록 제어하는 사용자 단말.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우 사용자로부터 시스템 전원 제어 명령을 받는 유저 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 마이콤은 상기 시스템 전원 제어 명령에 따라 상기 비교기를 구동시키는 사용자 단말.
  19. 사용자 단말에 있어서, 전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 충전 수단; 및
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 마이콤을 포함하는 사용자 단말.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 전원 공급기와 연결된 스위치를 더 포함하고,
    상기 마이콤은 상기 시스템 전원이 기 설정된 제1 전압보다 작거나 같은 경우 상기 스위치를 온 시켜 상기 전원 공급기로부터 전원을 공급받고, 상기 시스템 전원이 제2 전압보다 크거나 같은 경우 상기 스위치를 오프 시켜 상기 전원 공급기로부터의 전원 공급을 차단하는 사용자 단말.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 시스템 전원을 입력받아 상기 마이콤을 구동시키기 위한 마이콤 구동 전압을 출력하는 레귤레이터를 더 포함하고,
    상기 제1 전압은 상기 마이컴 구동 전압보다 크거나 같고, 상기 제2 전압은 상기 전원 공급기로부터 공급되는 전압보다 작거나 같은 사용자 단말.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 마이콤은 시스템 오프 상태인지를 판단하고, 상기 시스템 오프 상태인 경우 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 사용자 단말.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우, 상기 마이콤은 배터리팩에 장착된 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인지를 판단하고, 상기 배터리의 충전량이 일정 기준치 이상인 경우 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 사용자 단말.
  24. 제22항에 있어서, 상기 시스템 오프 상태인 경우 사용자로부터 시스템 전원 제어 명령을 받는 유저 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 마이콤은 상기 시스템 전원 제어 명령에 따라 상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 사용자 단말.
  25. 사용자 단말에서의 전원 관리 방법에 있어서,
    전원 공급기로부터 전원을 입력 받아 시스템 전원을 충전하는 단계;
    상기 시스템 전원을 기 설정된 전압과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 전원 공급기로부터의 전원 입력을 제어하는 단계를 포함하는 사용자 단말에서의 전원 관리 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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