KR20120119398A - 패드 제어 장치 - Google Patents

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조한진
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조군식
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Abstract

본 발명은 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 있어서, 패드로 인가되는 전압을 강하시키는 전압 강하부, 전압 강하부와 병렬로 연결되는 스위칭부 및 강하된 전압의 레벨과 제1 기준 전압을 비교하여 강하된 전압의 레벨이 제1 기준 전압보다 크면, 스위칭부를 턴 온 동작시키는 제어부를 포함하는 패드 제어 장치로 인터럽트가 발생하여도 칩을 정상적으로 동작시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

패드 제어 장치{Pad controlling apparatus}
본 발명은 패드 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 관한 것이다.
최근 들어 배터리 한 개를 가지고 장시간 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같이 제한된 배터리의 용량을 가지고 장시간 사용하기 위해서는 배터리의 용량을 늘리는 것과 더불어 기기 자체에서 발생하는 전력 소모를 줄여야 한다.
이와 같이 전력 소모를 줄이기 위해 불필요한 소자들은 동작시키지 않고 대기 상태를 유지하는 방식이 제안되었다.
그러나, 상기에서 제안한 방식은 패드(pad)와 같이 이론적으로는 전력 소모가 있지 않으나, 실제로는 미세한 누설 전류가 발생하는 소자가 복수 개이면, 전체 누설 전류가 급격하게 커지므로 대기 상태에서 전력 소모의 주요한 요인으로 작용할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 패드로 인가되는 전압의 크기를 줄이는 방식을 이용하여 패드에서 발생하는 누설 전류는 제거하였으나, 외부에서 갑작스럽게 인터럽트(interrupt)가 발생할 경우, 패드로 급격하게 큰 전류가 흐르게 되어 패드로 인가되는 전압이 매우 낮아지기 때문에 패드가 장착된 칩(chip)이 정상적으로 동작하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 외부로부터 인터럽트가 발생하여 패드로 급격하게 큰 전류가 흐르게 되어도 패드로 인가되는 전압이 일정 레벨 미만이 되지 않도록 제어함으로써 칩을 정상적으로 구동시킬 수 있는 방식이 필요하게 되었다.
본 발명의 사상은 외부로부터 인터럽트가 발생하여도 패드로 인가되는 전압이 일정 레벨 이상이 되도록 제어하여 칩을 정상적으로 동작시키고, 이와 함께 대기 상태에서 누설 전류를 최소화할 수 있는 패드 제어 장치를 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치는 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 있어서, 상기 패드로 인가되는 전압을 강하시키는 전압 강하부; 상기 전압 강하부와 병렬로 연결되는 스위칭부; 상기 강하된 전압의 레벨과 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시킨다.
또한, 상기 제어부는 상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 전압 강하부로 흐르는 전류를 상기 스위칭부로 흐르게 하여 상기 전압 강하부의 전압 강하를 제한한다.
이때, 상기 제어부는 전원 전압에서 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압을 감산하여 상기 강하된 전압의 레벨을 검출한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 전압 강하부의 양단을 감지하여 상기 강하된 전압의 레벨을 검출한다.
아울러, 상기 제어부는 상기 강하된 전압의 레벨을 검출하는 검출기; 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키기 위한 온 제어 신호를 출력하고, 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 작거나 같으면, 상기 스위칭부를 턴 오프 동작시키기 위한 오프 제어 신호를 출력하는 제어신호 발생기를 포함한다.
여기서, 상기 전압 강하부는 상기 스위칭부와 병렬로 연결된 저항으로 구성된다.
상기 제어부는 상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 인터럽트가 발생하면, 상기 온 제어 신호를 출력하여 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시킨다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 패드 제어 장치는 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 있어서, 상기 패드로 인가되는 전압을 강하시키는 전압 강하부; 상기 전압 강하부와 병렬로 연결되는 스위칭부; 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압과 상기 제2 기준 전압을 비교하여 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시킨다.
이때, 상기 제어부는 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압과 상기 제2 기준 전압을 비교하여 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 인터럽트가 발생하면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키기 위한 온 제어 신호를 출력하여 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치에 따르면, 외부로부터 인터럽트가 발생하여도 패드로 인가되는 전압이 일정 레벨 이상이 되도록 제어하여 칩을 정상적으로 동작시키고, 이와 함께 대기 상태에서 누설 전류를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
즉, 외부로부터 인터럽트가 발생하면, 전압 강하부에서 패드로 흐르던 전류를 바이패스하여 패드로 인가되는 전압의 강하를 방지함으로써 칩을 정상적으로 동작시킬 수 있으며, 외부로부터 인터럽트가 발생하지 않으면, 전압 강하부에서 패드로 전류가 흐르게 함으로써 대기 상태에서 발생하는 누설 전류를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 인가되는 전압에 따른 패드 누설 전류를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 결과 그래프이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 구성도 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 상세 구성도를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 패드 제어 장치(100)는 전압 강하부(120), 스위칭부(140) 및 제어부(160)를 포함하여 구성된다.
여기서, 패드 제어 장치(100)는 외부로부터 인터럽트가 발생하지 않으면, 대기 상태로 동작하는 것을 전제로 한다.
전압 강하부(120)는 패드(10)로 인가되는 전압을 강하시키는 수단으로서, 저항(R)으로 구성된다.
여기서, 전압 강하부(120)는 전원 공급원에서 출력되는 전원 전압(VDD)을 저항(R)의 값에 따라 전압 강하하도록 구성된다.
스위칭부(140)는 전압 강하부(120)와 병렬로 연결되고, 제어부(160)로부터 인가되는 온/오프 제어 신호에 따라 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off) 동작하는 수단으로서, 스위칭 소자(SW)로 구성된다.
또한, 스위칭부(140)는 제어부(160)로부터 온 제어 신호가 인가되면, 턴 온 동작하여 전압 강하부(120)로 흐르던 전류(Ia)를 바이패스(bypass)하여 스위칭 소자(SW)를 통해 전류(Ib)가 흐르도록 제어한다.
여기서, 스위칭 소자(SW)는 BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 등의 다양한 스위치로 구현될 수 있다.
제어부(160)는 전압 강하부(120)에서 강하된 전압의 레벨과 제1 기준 전압(Vref1)을 비교하여 상기 비교한 결과로 스위칭부(140)를 턴 온 또는 턴 온 동작시키기 위한 온/오프 제어 신호를 출력하는 수단으로서, 검출기(162) 및 제어신호 발생기(164)를 포함하여 이루어진다.
이 중에서 검출기(162)는 전원 전압(VDD)과 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)을 비교하여 상기 비교한 결과로 두 전압의 차(VDD-Va)인 강하된 전압의 레벨(VDD_a)을 검출한다. 즉, 검출기(162)는 전원 전압(VDD)에서 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)을 감산하여 강하된 전압의 레벨(VDD_a)을 검출한다.
이에 따라, 제어신호 발생기(164)는 강하된 전압의 레벨(VDD_a)이 제1 기준 전압(Vref1)보다 크면, 온 제어 신호를 출력하고, 강하된 전압의 레벨(VDD_a)이 제1 기준 전압(Vref1)보다 작거나 같으면, 오프 제어 신호를 출력한다.
예를 들면, 전원 전압(VDD)이 5V이고, 전압 강하된 패드(10)의 인가 전압(A 지점에서의 전압: Va)이 2V이고, 제1 기준 전압이 2V이면, 강하된 전압의 레벨(VDD_a)은 5V - 2V = 3V이므로 제어신호 발생기(164)는 온 제어 신호를 출력하여 스위칭부(140)로 전달한다.
이때, 검출기(162)는 전압 강하부(120)인 저항(R)의 양단을 감지하여 강하된 전압의 레벨(VDD_a)을 검출할 수도 있다.
한편, 제어부(160)는 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)과 제2 기준 전압(Vref2, 일례로, 1.9V)을 비교하여 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(Va)이 제2 기준 전압(Vref2)보다 작으면, 전압 강하부(120)로 인가되는 전류를 바이패스 시키기 위해 온 제어 신호를 스위칭부(140)로 출력한다.
그리고, 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(Va)이 제2 기준 전압(Vref2)보다 크거나 같으면, 스위칭부(140)로 오프 제어 신호를 출력한다.
한편, 대기 상태로 동작하다가 외부로부터 인터럽트가 발생하면, 패드(10)로 급격하게 큰 전류(Ia)가 흐르고, 전압 강하부(120)의 전압 강하에 의해 패드(10)의 인가 전압(A 지점에서의 전압: Va)이 매우 낮아지기 때문에 칩은 정상적으로 동작할 수 없다.
이에 따라, 제어부(160)는 전원 전압(VDD)과 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)을 비교한 결과를 이용하여 강하된 전압의 레벨(VDD_a)을 검출하고, 강하된 전압의 레벨(VDD_a)이 제1 기준 전압(Vref1)보다 크면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단하는 것이다.
또한, 제어부(160)는 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)과 제2 기준 전압(Vref2)을 비교하여 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(Va)이 제2 기준 전압(Vref2)보다 작으면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단할 수도 있다.
그리고, 제어부(160)는 인터럽트가 발생하면, 온 제어 신호를 출력하여 전압 강하부(120)로 흐르던 전류(Ia)를 바이패스하여 스위칭부(140)로 흐르게 함(Ib)으로써 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(A 지점에서의 전압: Va)이 너무 낮아지지 않도록 제한한다. 즉, 제어부(160)는 인터럽트가 발생하면, A 지점에서의 전압 강하가 이루어지지 않도록 제어하여 패드(10)로 인가되는 전압을 확보한다.
그러면, 외부로부터 갑작스럽게 인터럽트가 발생하여도 칩이 정상적으로 동작하게 할 수 있다.
도 3은 인가되는 전압에 따른 패드 누설 전류를 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 인가되는 전원 전압(VDD)의 크기가 커질수록 패드 누설 전류가 증가하는 것을 알 수 있으며, 전원 전압(VDD)이 2.6V 미만으로 낮아지면, 패드 누설 전류가 없어지는 것을 알 수 있다.
이러한 원리를 이용하여 인터럽트가 발생하지 않는 대기 상태에서는 전압 강하부(120)의 전압 강하에 의해 패드(10)로 인가되는 전압(Va)이 2.6V 미만으로 떨어지게 함으로써 패드(10)의 누설 전류를 줄이게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 패드 제어 장치의 결과 그래프를 나타낸다.
도 4를 참조하여 설명하면, 제어부(160)는 인터럽트가 발생하면, 전압 강하부(120)로 흐르던 전류(Ia)를 바이패스하여 스위칭부(140)로 흐르게 함(Ib)으로써 전압 강하되어 패드(10)로 인가되는 전압(Va)이 1.8V 미만으로 떨어지지 않도록 제어하면서 패드(10)의 누설 전류를 제거할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100. 패드 제어 장치
120. 전압 강하부 140. 스위칭부
160. 제어부 162. 검출기
164. 제어신호 발생기

Claims (11)

  1. 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 있어서,
    상기 패드로 인가되는 전압을 강하시키는 전압 강하부;
    상기 전압 강하부와 병렬로 연결되는 스위칭부;
    상기 강하된 전압의 레벨과 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키는 제어부를 포함하는 패드 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시키는 패드 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 전압 강하부로 흐르는 전류를 상기 스위칭부로 흐르게 하여 상기 전압 강하부의 전압 강하를 제한하는 패드 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    전원 전압에서 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압을 감산하여 상기 강하된 전압의 레벨을 검출하는 패드 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 강하부의 양단을 감지하여 상기 강하된 전압의 레벨을 검출하는 패드 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강하된 전압의 레벨을 검출하는 검출기;
    상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키기 위한 온 제어 신호를 출력하고, 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 작거나 같으면, 상기 스위칭부를 턴 오프 동작시키기 위한 오프 제어 신호를 출력하는 제어신호 발생기를 포함하는 패드 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 강하부는,
    상기 스위칭부와 병렬로 연결된 저항으로 구성된 패드 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강하된 전압의 레벨과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 강하된 전압의 레벨이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단하고,
    상기 인터럽트가 발생하면, 상기 온 제어 신호를 출력하여 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시키는 패드 제어 장치.
  9. 패드로 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 패드 제어 장치에 있어서,
    상기 패드로 인가되는 전압을 강하시키는 전압 강하부;
    상기 전압 강하부와 병렬로 연결되는 스위칭부;
    전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키는 제어부를 포함하는 패드 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압과 상기 제2 기준 전압을 비교하여 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시키는 패드 제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압과 상기 제2 기준 전압을 비교하여 상기 전압 강하되어 상기 패드로 인가되는 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면, 인터럽트가 발생한 것으로 판단하고,
    상기 인터럽트가 발생하면, 상기 스위칭부를 턴 온 동작시키기 위한 온 제어 신호를 출력하여 상기 전압 강하부로 인가되는 전류를 바이패스 시키는 패드 제어 장치.
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