KR20140056043A - 복수의 주변 인터페이스의 전력 관리 디바이스 및 방법 - Google Patents

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쟝-삐에르 베르땅
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Abstract

본 발명의 배열 및 방법은 전자 디바이스의 전력 공급 용량을 지키면서 주변 인터페이스에 연결된 주변 디바이스들에 대한 전력 필요성에 가장 적합하도록 최적화되는 방식으로, 전자 디바이스의 다수의 주변 인터페이스에 제공되는 전류를 동적으로 한정하는 단계를 포함하며, 이러한 한정은 각 주변 인터페이스에 대한 개별 전류 한정 및 모든 주변 인터페이스에 대한 포괄 전류 한정을 포함한다.

Description

복수의 주변 인터페이스의 전력 관리 디바이스 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR ELECTRIC POWER MANAGEMENT OF A PLURALITY OF PERIPHERAL INTERFACES}
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스의 인터페이스에 대한 전력 공급에 관한 것이다.
소비자 전자 디바이스들은 일반적으로 주변 인터페이스 또는 (인터페이스) 포트를 구비하고 있어서, 전력을 수신하게 하며, 가능한 경우 호스트 전자 디바이스와 데이터를 교환하게 한다. 상호 연동(interoperability)을 보장하기 위해, 주변 디바이스라고 지칭되는 이들 전자 디바이스는 산업 표준에 따라 기능한다. 예시적인 산업 표준은 파이어와이어(FireWire)라고도 지칭되는 IEEE1394, USB라고 일반적으로 지칭되는 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus), PoE라고 일반적으로 지칭되는 이더넷 전원 장치(Power over Ethernet)이다. 이들 산업 표준들은 케이블, 커넥터, 및 외부 주변 디바이스들에 대한 접속 통신 및 전력 공급을 위한 직렬 버스에 사용되는 통신 프로토콜을 규정한다. 이들 표준은 원래 데이터 교환을 위해 개발되었지만, 이들 표준과 호환 가능한 주변 인터페이스들은 전자 디바이스들이 자신의 호스트로부터 전력을 획득하게 하여, 이들이 독립 전원 또는 외부 AC 어댑터를 요구하는 것을 방지한다. 이는 호환 가능 주변 인터페이스를 구비한 램프, 전기 레이저, 또는 저전력 전기 팬과 같은 비-통신 가능 디바이스들의 개발에 영향을 주고 있다. 주변 인터페이스를 호스팅하는 예시적인 디바이스들은 개인 컴퓨터, 디지털 사진/비디오 카메라, 고해상도 디지털 텔레비전, 디지털 셋톱 박스, 스마트폰, 및 게임용 콘솔이다. 산업 표준들은 훨씬 더 우수한 데이터 처리량 및 증가된 전력 출력을 제공하기 위해 계속 업데이트된다. 예를 들어, 호스트 또는 허브와 같은 호스팅 디바이스의 개별 포트에 의해 출력되는 전류는 (2.5W(W는 와트를 나타냄)에 대응하는) USB 1.0, 2.0 및 3.0에 따라 고전력 USB 주변 장치에 대해 500mA(밀리 암페어)로 한정되고, USB 3.0 전용 충전 포트(7.5W)에 대해 1.5A로 한정된다. 파이어와이어의 경우, 수치는 최대 30VDC에서 1.5A이다. PoE는 각각의 디바이스에 최대 15.4W의 DC 전력(최소 44V DC 및 350mA)을 제공한다. PoE+라고 지칭되는 업데이트된 PoE 표준은 최대 25.5W의 전력을 제공한다.
간헐적 또는 계속적으로 단일 인터페이스 포트가 제공할 수 있는 전류보다 더 많은 전류를 끌어내는 디바이스들은 동시에 다수의 포트에 연결되는 것을 선택할 수 있다. 전류 한정 회로들은 "과전류(overcurrent)"라고 일반적으로 지칭되는 것으로 인한 과부하(overload)로부터 호스트 또는 허브를 보호하는데 사용된다. 주변 인터페이스에 대한 과전류 조건은 결과적으로 주변 인터페이스가 호스트 또는 허브에 의해 폐쇄되게 되게 하고(즉, 대응하는 주변 인터페이스와 전력 회로 사이의 연결이 스위치 오프됨), 이로 인해 주변 디바이스가 언플러그될 때까지 주변 인터페이스 및 그 주변 인터페이스에 연결된 주변 디바이스를 계속 사용하는 것을 불가능하게 할 수 있는데, 여기서 언플러그 조치는 과전류 조건을 재설정한다. 이러한 과전류 조건은 연결된 디바이스가 단지 잠시 최대 허용 전류를 초과하는 경우에도 발생할 수 있다.
문헌 제US8,218,279호는 USB 포트에 공급되는 최대 허용 총 전류가 지켜지기만 하면, USB 주변 장치가 USB 표준에 의해 특정된 최대 전류를 초과할 수 있게 하는 동적 USB 전력 할당을 위한 전자 디바이스 및 방법을 설명한다. 그러나, USB 포트에 공급되는 총 전류가 총 최대 허용 전류를 초과하면, 포트 전력을 차단하는 릴레이를 사용하여 포트들이 폐쇄된다. 따라서, 개별 USB 포트에 제공되는 최대 전류의 한도가 증가되는 동안, USB 포트를 폐쇄하고, 사용자가 무반응의 주변 장치들과 마주하는 문제점이 해결하기 어려운 채로 남는다.
따라서, 종래 해결책의 추가적인 최적화에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 불편함을 완화하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 특히, 복수의 주변 디바이스를 전자 디바이스에 연결하는 복수의 주변 인터페이스의 전력을 관리하는 방법으로서, 상기 복수의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 합계가 미리 정해진 한도를 초과하는 것으로 검출하는 단계; 상기 검출 시에, 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류를 한정하기 위해 상기 적어도 하나의 주변 인터페이스를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류를 최대값으로 한정하는 단계를 포함하는 방법을 포함하는데, 여기서 상기 최대값은 상기 미리 정해진 한도에서 상기 선택하는 단계에서 선택되지 않은 주변 인터페이스들에 전달된 전류들의 합계를 뺀 것과 동일하다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 검출 단계는 미리 정해진 한도를 초과하는 미리 정해진 최소 지속 시간을 참작하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 본 방법은 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시하기 위해 선택 단계에서 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 신호를 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 신호의 레벨은 최대값에 의해 결정된다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 그 방법은 선택 단계에서 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 메시지를 송신하는 단계를 포함하며, 여기서 메시지는 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 메시지는 최대값을 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 선택 단계는 표준 주변 디바이스를 위한 미리 정해진 임계치를 초과하는 최대 전류가 필요한 전자 디바이스에 대한 연결 시에 특정된 주변 디바이스가 연결되어 있는 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 비-데이터 통신 디바이스인 주변 디바이스가 연결되어 있는 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 전용 충전 포트인 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 낮은 우선순위(low priority) 디바이스인 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 복수의 주변 인터페이스는 USB(Universal Serial Bus)의 버전에 따른다.
본 발명은 또한 복수의 주변 디바이스를 연결하는 복수의 주변 인터페이스의 전력을 관리하는 디바이스로서, 복수의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 합계가 미리 정해진 한도를 초과하는지 여부를 검출하는 검출기; 검출 시에, 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류를 한정하기 위해 적어도 하나의 주변 인터페이스를 선택하는 선택기; 및 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류를 최대값으로 한정하는 전류 리미터(current limiter)를 포함하는 디바이스에 관한 것인데, 여기서 최대값은 미리 정해진 한도에서, 선택기에 의해 선택되지 않은 주변 인터페이스들에 전달된 전류들의 합계를 뺀 것과 동일하다.
본 발명의 디바이스의 변형예에 따르면, 디바이스는 미리 정해진 한도를 초과하는 미리 정해진 최소 지속 시간을 참작하기 위한 타이머를 더 포함한다.
본 발명의 디바이스의 변형예에 따르면, 디바이스는 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시하기 위해, 선택기에 의해 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대해 변하는 신호가 제공되는 주변 인터페이스들 상의 인터페이스 라인을 더 포함한다.
본 발명의 디바이스의 변형예에 따르면, 디바이스는 선택기에 의해 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 메시지를 송신하기 위한 메시지 송신기를 더 포함하며, 여기서 메시지는 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시한다.
본 발명의 추가적인 이점들은 본 발명의 특정하고 비제한적인 실시예들의 설명을 통해 도출될 것이다. 실시예들은 다음의 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 동적 USB 전력 할당을 위한 전자 디바이스 및 방법에 대한 종래 해결책을 구현한 호스트 디바이스(10)의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주변 인터페이스들의 전력 관리를 위한 해결책의 비제한적인 실시예에 따른 배열(20)의 블록도이다.
도 3은 도 2의 배열(20)의 상세 도면으로서, 예를 들어, 도 2의 주변 인터페이스(24 및 27)와 같이, 본 발명에 따른 주변 인터페이스의 비제한적인 실시예를 제공한다.
도 4는 본 발명의 비제한적 실시예에 따른 전자 디바이스(40)의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 비제한적 실시예에 따른 본 발명의 방법의 논리도(logical diagram)이다.
도 1은 동적 USB 전력 할당을 위한 전자 디바이스 및 방법에 대한 종래 해결책을 구현한 호스트 디바이스(10)의 블록도이다. 전자 디바이스(10)는 다수의 USB 디바이스(11 내지 14)에 연결된 다수의 USB 포트(101 내지 104)를 구비한다. 디바이스(10)는 일정한 최대 전력 레벨까지 USB 포트(101 내지 104) 각각에 전력을 제공하는 전력 회로(미도시)를 갖는다. 디바이스(10)는 USB 포트에 연결된 USB 디바이스에 대한 전력을 차단할 수 있는 릴레이 회로(105 내지 108), 즉 USB 포트 당 하나의 릴레이 회로, 총 전류 검출 회로(109) 및 컨트롤러 회로(110)를 더 포함한다.
전력 회로는 일정한 미리 정해진 총 한도, 즉 USB 사양에 따른 USB 포트 당 통상 500mA까지 필요한 경우 동시에 USB 포트 모두에 충분한 전력을 공급할 수 있도록 특정 치수로 만들어진다. 종래의 호스트 디바이스는 개별 USB 디바이스로 하여금 USB 표준에 따라 미리 정해진 USB 포트 당 이용 가능한 최대 전류(즉, 500mA)보다 더 많은 전류를 인입하게 허용하지만, USB 디바이스(11 내지 14) 세트가 미리 정해진 총 한도, 예를 들어 2A보다 더 많은 전압을 요구한다고 총 전류 검출 회로(109)가 검출하면, 컨트롤러(110) 및 릴레이(105 내지 108) 중 하나에 의해 USB 포트에 대한 전력 공급이 차단될 것이다. 이 경우, USB 디바이스는 USB 포트가 다시 사용될 수 있도록 디스에이블된 USB 포트로부터 제거되어야 한다. 표준 USB 디바이스보다 더 많은 전류를 필요로 하는 USB 디바이스들은 USB 포트가 셧다운되게 하지 않으면서 USB 디바이스를 사용하기에 충분한 전력을 획득하기 위해 동시에 다수의 USB 포트에 연결될 수 있다. 명백히, 이는 디바이스(10)가 모든 주변 장치들에 충분한 전력을 공급할 수 있다고 할지라도 다른 주변 장치들을 디바이스(10)에 연결시킬 가능성을 감소시킨다. 그 밖의 다른 USB 디바이스들을 분리하여 모든 USB 포트에 이용 가능한 총 이용가능 전력이 초과되지 않도록 보장하는 것이 필요할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 주변 인터페이스들의 전력 관리를 위한 해결책의 비제한적인 실시예에 따른 배열(20)의 블록도이다. 예를 들어, 이러한 배열은 개인 컴퓨터, 가정용 트리플 플레이 서비스(전화, TV, 및 인터넷)를 제공하기 위한 게이트웨이, 또는 USB, 파이어와이어(FireWire), 또는 이더넷 허브(Ethernet hub)에 구현된다. 이 배열(20)은 각 주변 인터페이스의 전력 피드들(power feeds)(207 및 212)('+Vcc'라고 표시됨)을 통해 주변 인터페이스들(24 및 27)에 연결된 주변 디바이스들(28 및 29)에 전력을 공급한다. 배열을 구현한 디바이스는 옵션으로서 주변 인터페이스(24 및 27) 각각에 제공되는 데이터 버스(201) 및 데이터 라인들(204 및 210)을 통해 주변 디바이스들과 데이터를 교환한다. 이 배열(20)은 주변 인터페이스(24, 27)마다 전류 조절 회로(22, 25) 및 전류 측정 회로(23, 26)를 포함한다. 전류 측정 회로 및 전류 조절 회로는 (연결부(202/205 및 208/210)를 통해) 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21)에 연결된다. 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21)는 모든 주변 인터페이스에 이용 가능한 최대 총 전류를 고려하여 개별적으로 주변 인터페이스 각각에 제공된 전류를 관리한다. 전류 측정 회로들은 연결부들(206 및 211)('Im'라고 표시됨)을 통해 주변 인터페이스로부터 입력을 수신한다. 전류 조절 회로들은 연결부들(203 및 209)('Vreg'라고 표시됨)을 통해 주변 인터페이스에 전류 조절을 출력한다.
도 3은 도 2의 배열(20)의 상세 도면으로서 예를 들어, 도 2의 주변 인터페이스(24 및 27)와 같이 본 발명에 따른 주변 인터페이스의 비제한적 실시예를 제공한다. 이러한 실시예에서, Texas Instruments 사의 TPS2553와 같은 정밀 조정 가능 전류 한정 전력 분배 스위치(30)가 사용된다. 제조사의 데이터 시트는 컴포넌트들(34 및 35)을 선택하기 위한 정보를 제공한다. 컴포넌트(30)는 입력 ILIM에 연결된 외부 저항기(33)를 통해 결정된 75mA와 1.7A 사이의 전류-한도 임계치를 제공한다. 본 실시예에 따르면, 외부 저항기(33)는 디지털 전위차계(digital potentiometer) 또는 DCP, 예를 들어 XICOR X9C104이다. DCP의 저항은 전류 조절 회로(22)로부터의 신호(203)(Vreg)에 의해 제어된다. 본 실시예에 따르면, 주변 인터페이스들에 직접 연결되는 것 대신에 컴포넌트(30)의 핀 'OUT'을 통해 공급되는 전력은 주변 인터페이스에 연결된 주변 디바이스에 의해 인입된 전류를 전기적 장력(electrical tension)으로 변환하는 회로(31)를 통과하여, 연결부(206)(Im)를 통해 전류 측정 회로(23)에 그 장력을 출력한다. 컴포넌트(30)는 여기에 더 상세히 설명되지 않은 추가 연결부, 즉 컴포넌트 인에이블 신호인 EN(36), 과전류 및 역전압 조건 중에 로우(low)로 확정되는 FAULT 출력(37)을 갖는다.
도 4는 이전에 설명된 전력 관리를 위한 방법을 구현하는, 본 발명의 비제한적 실시예에 따른 전자 디바이스(40)의 블록도이다. 전자 디바이스는 예를 들어, 범용 개인 컴퓨터 또는 전용 주변 인터페이스 허브이다. 전자 디바이스(40)는 CPU 또는 중앙 처리 장치(4210), 클럭 유닛(4211), 2개의 주변 인터페이스(4212 및 4213), 적어도 42150 및 42151 사이에 있는 다수의 메모리 존을 포함하는 NVM 또는 비휘발성 메모리(4215), 적어도 42160 및 42161 사이에 있는 다수의 메모리 존을 포함하는 휘발성 메모리(4216), 전술한 유닛들을 상호 연결시키는 내부 데이터 통신 버스(4214), 및 PSU 또는 전력 공급 유닛(4217)을 포함한다.
PSU(4217)는 유닛들, 즉 CPU(4210), 클럭(4211), 주변 인터페이스들(4212 및 4213), 메모리들(4215 및 4216)에 전력을 제공한다. 내부 데이터 통신 버스(4214)는 CPU(4210), 주변 인터페이스들(4214 및 4213), NVM(4215), 및 VM(4216)에게 통신 수단을 제공한다. 클럭 유닛(4211)은 후자 유닛들에 이들의 동작의 동기화 및 그 밖의 다른 타이밍 목적을 위해 공통 시간 기준을 제공한다. 주변 인터페이스들(4212 및 4213)은 각각 예를 들어, 디바이스들(28 및 29)과 같은 호환 가능 주변 디바이스들에 대한 연결을 위한 개별적인 물리적 인터페이스 링크(4100 및 4101)를 갖는다. 물리적 인터페이스 링크들은 연결된 주변 디바이스에 전력을 피드하기 위한 도 2의 적어도 하나의 전력 라인(207/212) 및 옵션으로서 적어도 하나의 데이터 통신 라인(204/210)을 포함한다. NVM(4215)은 예를 들어, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable read only memory), EEPROM(Electrically Erasable programmable read only memory), NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), HDD(Hard Disk Drive), 또는 이들의 조합이다. VM(4216)은 예를 들어, RAM(Random Access Memory)이다. NVM(4215)의 메모리 존(42150)은 CPU(4210)에 의한 본 발명의 방법의 실행을 위한 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 프로그램을 저장하기 위한 저장소를 포함한다. 프로그램은 전자 디바이스(40)의 시작 시에 VM(4216) 메모리 존(42160)에 복사되고, CPU(4210)는 이러한 메모리 존으로부터 프로그램 명령어들을 인출한다. NVM(4215) 메모리 존(42151)은 정전 또는 대기 모드로의 진입에 대해 지속적이기 위해 프로그램에 의해 사용되고 이러한 메모리 존에 규칙적으로 저장된 변수 또는 파라미터와 같은 지속성 데이터(persistent data)를 포함한다. 예를 들어, 지속성 데이터는 프로그램 실행 중에 VM(4216) 메모리 존(42161)에 저장되어 있는 변수 또는 파라미터의 사본들, 예를 들어 주변 인터페이스들에 전달된 전류의 합계가 초과되었는지 여부를 검출하는 단계에서 사용되는 미리 정해진 한도의 사본을 포함한다. 전자 디바이스는 특히, 전류의 합계를 검출하기 위한 수단 - 주변 인터페이스들(4212 및 4213)은 전달받은 전류를 CPU(4210)에 전달하고, CPU(4210)는 이들의 합계를 계산하고, 그 합계가 지속성 데이터 메모리 존(42151)에 저장된 미리 정해진 한도를 초과하는지 여부를 검증함 -; 검출 시에 이들에 전달된 전류를 한정하기 위한 하나 이상의 주변 인터페이스를 선택하기 위한 특정 수단 - CPU(4210)는 선택하는 것과 관련된 VM(4216)에 저장된 프로그램의 일부를 실행함 -; 및 미리 정해진 한도에서 전류를 한정하기 위해 선택되지 않은 주변 인터페이스들로 전달된 전류의 합계를 뺀 값인 최대값으로, 선택된 주변 인터페이스(들)에 전달된 전류를 한정하기 위한 특정 수단 - CPU(4210)는 선택된 주변 인터페이스(들)에 전달된 전류를 한정하고, 전술한 최대 값을 계산하는 것과 관련된 VM(4216)에 저장된 프로그램의 일부를 실행하며, 그 후 CPU(4210)는 연결된 주변 인터페이스(들)에 최대값을 전달 또는 설정함 - 을 포함한다.
도 5는 본 발명의 비제한적 실시예에 따른 본 발명의 방법의 논리도이다. 이 방법은 예를 들어, 도 4의 전자 디바이스(40) 또는 도 2의 배열(20)을 포함하는 전자 디바이스에 의해 구현된다.
초기화 단계(500)에서, 이 방법에 사용된 변수들이 초기화되는데, 그 변수들은 예를 들어 호스트 디바이스(40)의 메모리 VM(4216)의 레지스터(42161) 또는 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21) 내의 레지스터에 저장된다.
결정 단계(501)에서, 복수의 주변 인터페이스들에 전달된 전류의 합계가, 과전류 상황이라고도 지칭되는 미리 정해진 한도를 초과하는 경우 검출이 수행된다. 이는 예를 들어, 도 4의 디바이스(40)에서, 내부 데이터 통신 버스(4214)를 통해 CPU(4210)와 인터페이스(4212 및 4213) 사이의 통신을 통해 수행되며, 그 인터페이스들은 CPU로 인입된 전류에 대한 정보를 송신한다. 예를 들어, 미리 정해진 한도는 메모리(4216)의 지속성 데이터 존(42151)에 저장된다. 전류들의 합계의 계산은 예를 들어, CPU(4210)에 의해 수행된다. 대안으로서, 도 2의 예시적인 배열(20)을 참조하면, 예를 들어, 도 3의 회로(31)를 통해 전류 측정 회로들(23 및 26)로부터 주변 디바이스들에 의해 인입된 전류에 대한 정보를 수신하고, 그 합계를 계산하고, 그것을 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21)에 저장된 미리 정해진 한도와 비교하는 주변 인터페이스 컨트롤러(21)를 포함하는 검출기에 의해 검출이 수행된다.
이러한 과전류 상황이 검출 단계(501)에서 검출되지 않으면, 이 방법은 5001을 통해 검출 단계(501)로 반복된다.
그러나, 이러한 과전류 상황이 검출 단계(501)에서 검출되면, 선택 단계(502)에서 복수의 인터페이스 중 주변 인터페이스 중 어느 것이 전류 한정을 위해 선택되는지 판단된다. 이러한 선택은 예를 들어, 도 4의 디바이스(40)의 CPU(4210), 또는 도 2의 배열(20)의 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21)를 포함하는 선택기에 의해 수행된다.
그 후, 단계(503)에서, 선택 단계(502)에서 선택되었던 하나 이상의 주변 디바이스에 전달된 전류가 한정값으로 한정된다. 한정값은 최대 전류 값이며, 선택 단계(502)에서, 전술한 미리 정해진 한도에서 전류 한정에 관해 선택되지 않았던 주변 인터페이스에 전달된 전류들의 합계를 뺀 것과 동일한 것으로 계산된다. 도 4의 예시적인 실시예를 참조하면, 이러한 전류 한정은 내부 데이터 통신 버스(4214)를 통해 인터페이스(4212) 및/또는 인터페이스(4213)에 한정 값을 통신하는 CPU(4210)에 의해 수행된다. 도 3의 배열(20)을 참조하면, 예를 들어 도 3의 DCP(33)의 저항값을 조절함으로써, 인터페이스(24 및/또는 27)의 조절 전류(Vreg)를 번갈아 설정하는 전류 조절 회로(22 및/또는 25)를 제어하는 주변 인터페이스 컨트롤러(21)에 의해 전류 한정이 수행된다. 일례로서, 본 발명의 방법에 의해 관리되는 4개의 주변 인터페이스에 연결된 4개의 주변 디바이스 A, B, C, 및 D가 있다고 고려하면, 이들 중 3개의 "표준" 주변 디바이스 A, B, 및 C는 350mA, 250mA, 및 500mA를 각각 소비하며, '비-표준' 디바이스 D는 1000mA를 소비한다. 이 예시에 따라 미리 정해진 한도가 2A로 설정되고, '비표준' 디바이스 D가 그 한정을 위해 선택되었다고 고려하면, 최대값은 예를 들어 2000mA - (350mAA + 250mAB + 500mAC) = 2000mA - 1100mA = 900mAD로서 계산되며, 그 후 비표준 디바이스 D에 공급되는 전류는 이 값으로 한정된다. 보다 형식적으로, 이는 다음의 수식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 Imax는 선택 단계(502)에서 선택되었던 적어도 하나의 주변 인터페이스에 관한 한도로서 설정된 전술한 최대 전류 값이고, Ilimit는 미리 정해진 한도에 대응하는 전류 값이고, i는 선택 단계(502)에서 선택되지 않았던 주변 인터페이스들의 개수에 대응하고, Iperiphi는 후자의 주변 인터페이스들 중 주변 인터페이스 i에 공급된 전류에 대응한다.
최종적으로, 이 방법은 5002를 통해 반복되어 검출 단계(501)로 복귀한다.
이 방법은 몇몇 주변 디바이스 각각이 미리 정해진 한도를 초과하는데 충분한 전류를 인입할 때 이용 가능하다. 예를 들어, 각각 500mA를 인입하는 2개의 디바이스 A 및 B가 존재하며, 각각 1100mA를 인입하는 2개의 주변 디바이스 C 및 D가 존재한다. 조합 A+B+C 또는 A+B+D 또는 C+D의 각각은 2A인 미리 정해진 한도를 초과한다. 선택 단계에서, C와 D 양자가 전류 한정을 위해 선택되면(예를 들어, 주변장치들 양자가 "표준" 주변 디바이스보다 더 많은 전류를 인입하기 때문임), 수학식 1에 따르면, C와 D 양자에 이용 가능한 2A - (0.5A + 0.5B) = 1A가 남겨 지며, 그 결과 C 및 D에 전달된 전류의 합계가 1A로 한정되는데, 예를 들어 C에 대해 500mA이고, D에 대해 500mA이다. 대안으로서 선택 단계에서 예를 들어 C만이 전류 한정을 위해 선택되면(예를 들어, 디바이스 C가 "비-데이터 통신" 또는 "비-표준" 주변 디바이스이기 때문임), 수학식 1에서는 2A - (0.5A+0.5B+1.1D) = -0.1A라고 주어질 것이다. 이 경우, 제로 전류가 C에 전달되는 경우에도, 주변장치들 A 내지 D에 의해 인입된 총 전류는 여전히 미리 정해진 한도를 0.1A 초과한다. 그 후, 이 방법이 반복됨에 따라, D에 전달된 전류(1.1A)는 수학식 1에서 2A - (0.5A+0.5B+0C) = 1A와 같이 1A로 한정된다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 검출은 미리 정해진 한도를 초과하는 미리 정해진 최소 지속 시간을 참작하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 이러한 기능은 (디바이스(40)의 클럭(4211)과 같은) 타이머 유닛을 사용하여 구현된다. 하드 디스크가 판독 또는 기입 동작을 위해 액세스됨에 따라 외부 하드 디스크의 스핀들 모터(spindle motor)가 전력 공급될 때 일어나는 것(돌입 전류(inrush current)라고 일반적으로 지칭됨)과 같이 액세스 전류 스파이크(excess current spike)를 허용한다는 이점을 갖는다. 이러한 초과 전류 스파이크는 도 3의 커패시터(35)와 같이, 주변 디바이스에 전력을 피드하는 주변 인터페이스의 전력 라인에 실장된 커패시터에 의해 제공될 수 있다. 대안으로서, PSU는 미리 정해진 최소 시간 동안 과전류를 제공하게 하는 회로들을 갖는다. 미리 정해진 최소 시간은 PSU 또는 주변 인터페이스와 같은 하드웨어에 의해 결정되는 값으로 설정된다.
전술한 변형예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 이 방법은 하나 이상의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시하기 위해, 선택 단계에서 선택된 하나 이상의 주변 인터페이스들 상의 신호를 변경하는 단계를 포함한다. 이러한 변형예는 인입된 전류를 줄이거나 디바이스의 사용자에게 과전류 상황 발생을 알릴 기회를 주변 인터페이스에 연결된 관심 주변 디바이스(들)에 제공한다는 이점을 갖는다. 이러한 신호는 주변 인터페이스에 대한 다른 라인들에 보충적인 전용 인터페이스 핀에 제공될 수 있다.
전술한 변형예와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 신호의 레벨은 최대값에 의해 판단된다. 그 후, 관심 주변 디바이스(들)는 초과하지 않아야 하는 최대 전류 값을 판단할 수 있고, 가능하면 실시간으로 전류 소비를 적응시킬 수 있다. 예를 들어, 신호의 레벨은 최대값에 비례한다. 예를 들어, 전류가 한정되지 않은 경우, 신호의 레벨은 0V로서 예를 들어, 2A가 이용 가능하다고 지시한다. 5V의 최대값은 0mA가 이용 가능하다고 지시한다. 2.5V의 값은 1A가 이용 가능하다고 지시한다. 변형예에 따르면, 신호의 레벨은 반비례한다. 변형예에 따르면, 신호의 레벨은 단계들에 적응되며, 각 단계는 전류의 점진적 한정을 지시한다.
전술한 변형예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 이 방법은 선택 단계에서 선택된 하나 이상의 주변 인터페이스에 대한 메시지의 전송을 포함하고, 이 메시지는 하나 이상의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 지시한다. 주변 인터페이스에서의 신호의 변경의 전술한 변형예에서와 같이, 이러한 변형예는 전류가 한정 단계에서 한정된다는 것을 선택된 주변 디바이스에 지시하게 한다. 이러한 메시지 전송은 메시지 송신기 유닛(미도시)에 의해 보증될 수 있다.
전술한 실시예와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 메시지는 최대값을 포함하며, 이로써 선택된 주변 디바이스는 메시지에 제공된 최대값으로 인입된 전류를 감소시킬 수 있다.
전술한 변형예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 선택 단계는 표준 주변 디바이스를 위한 미리 정해진 임계치를 초과하는 최대 전류가 필요한, 주변 인터페이스에 대한 연결 시에 특정된 주변 디바이스가 연결되어 있는 복수의 주변 인터페이스 중 하나 이상의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 포함한다. 이는 예를 들어, "표준" 주변 디바이스들이 아닌 이들 디바이스를 한정하는 전류를 선택하기 위한 특권을 허용한다. "표준 주변 디바이스"의 개념은 예를 들어, 주변 인터페이스의 구현의 표준에 따르며, 관심 산업 표준에 의해 규정되는데, 예를 들어, 500mA 초과를 인입한 USB 디바이스가 비표준-디바이스인 것으로서 간주된다.
전술한 변형예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 그 방법은 비-데이터 통신 디바이스인 주변 디바이스가 연결되어 있는 복수의 주변 인터페이스 중 하나 이상의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다. "비-데이터 통신 디바이스"는 연결되어 있는 주변 인터페이스를 통해 전자 디바이스와 통신하지 않는 주변 디바이스이다. 이 변형예는 과전류 상황이 일어나는 경우, 외장형 하드 디스크 드라이브에 필요한 전류를 제공하면서, 예를 들어 전술한 냉각 팬 또는 전기 레이저 충전기와 같은 비-데이터 통신 주변 디바이스들에 제공된 전류를 주로 한정한다는 이점을 갖는다.
전술한 실시예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 그 방법은 전용 충전 포트인 하나 이상의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다. 이 변형예는 과전류 상황이 일어나는 경우, 전술한 외장형 하드 디스크 드라이브와 같은 데이터 통신 디바이스들에 필요한 전류를 계속 제공하면서 순수 충전 디바이스들에 제공된 전류를 주로 한정한다는 이점을 갖는다.
전술한 실시예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 그 방법은 우선 순위 낮은 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 사이에서 전류를 한정하기 위해 선택하는 단계를 더 포함한다. 이러한 변형예는 주변 디바이스를 위한 우선 순위 등급의 정의 또는 우선 순위 주변 인터페이스의 정의를 포함한다. 과전류 상황이 일어나는 경우, 높은 우선순위 주변 디바이스들 또는 주변 인터페이스들에 필요한 전류를 계속 제공하면서 낮은 우선순위 주변 디바이스들 또는 주변 인터페이스들에 제공된 전류가 한정된다.
전술한 실시예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 복수의 주변 인터페이스는 USB 1.0, 2.0, 또는 3.0, 또는 그 밖의 버전과 같은 USB(Universal Serial Bus)의 버전에 따르거나, IEEE1394 파이어와이어의 버전을 따르거나, PoE(Power over Ethernet)의 버전에 따른다.
전술한 실시예 중 어느 하나와 이롭게 결합될 수 있는 본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 시간 슬롯 예약 메커니즘이 전류 한정에 사용된다. 예를 들어, 디바이스는 특정 시간, 또는 미리 정해진 지속시간을 갖는 특정 개수의 시간 슬롯 동안 "표준" USB 디바이스의 최대 전류 소비인 500mA를 일시적으로 초과하기 위한 시간 슬롯을 예약할 수 있다. 변형예에 따르면, 시간 슬롯 예약은 시간 슬롯 지속시간 중에 주변 디바이스에 의해 필요로 하는 최대 전류를 포함한다. 변형예는 시간 슬롯 관리 컨트롤러를 요구하지만, 시간이 지남에 따라 주변 디바이스들의 전류 소비를 평활하게 하게 하고, 과전류 상황이 일어나는 것을 방지하게 한다. 시간 슬롯 관리 컨트롤러는 도 4의 전자 디바이스(40)의 프로그램(42150)에 추가되거나, 이를 위해 도 2의 배열(20)의 주변 인터페이스 전류 컨트롤러(21)에 시간 슬롯 관리 모듈이 추가될 수 있다.
이로써, 본 발명은 인용된 종래 기술에 따라 가능한 것보다 주변 디바이스들에 전력을 공급하는 것을 더 유연하게 관리하게 한다. 그 밖의 다른 이점들 중에 본 발명은 과전류 상황이 일어날 때 주변 디바이스들에 전력을 계속 제공하게 한다. 본 발명의 변형예들의 이점 중에, 주변 디바이스들은 과전류 상황 발생을 통지받고, 이들의 전류 소비 및 이에 따라 과전류 상황을 유발하는 딜레이 또는 지연 조치들을 적응시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 이점들 중 하나에 따르면, 인가할 수 있는 총 최대 전류가 주변 인터페이스들을 호스팅하는 전자 디바이스가 제공할 수 있는 총 최대 전류를 초과하는 경우에도 주변 디바이스들은 정확하게 계속 기능할 수 있다.
본 발명의 구현은 도시된 실시예들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 독자는 도 2 및 도 4가 2개의 주변 인터페이스를 갖는 실시예를 예시하지만, 본 발명의 방법 및 디바이스는 3, 4, 5, 10 등의 임의의 개수의 주변 인터페이스들과 기능하는데 적합하다는 점을 이해할 것이다.
마찬가지로, 독자는 본 발명의 방법의 구현이 도 5에 도시된 구현예로 한정되지 않으며, 단계들이 상이한 순서로 또는 병렬로 실행되어 처리 시간을 획득할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
본 발명은 USB, 파이어와이어, 또는 PoE와 같은 여기에 설명된 표준 주변 인터페이스 및 프로토콜들로 한정되지 않으며, 본 발명은 임의의 종류의 주변 인터페이스, 즉 사설 또는 표준화 인터페이스, 직렬 또는 병렬 인터페이스에 적용 가능하며, 여기서 주변 인터페이스를 통해 그것에 연결된 주변 디바이스에 전력이 공급된다.
설명된 변형예들이 별도로 또는 결합되어 사용되어 본 발명의 특히 유리한 변형예를 제공할 수 있다.
여기에 설명된 실시예들의 일부가 전자 회로의 사용을 설명함에도 불구하고,전용 전자 회로에 의해 구현된 것으로 제시된 일부 기능들은 소프트웨어로 대신 구현되어 본 발명을 구현한 전자 디바이스의 제조 비용을 줄일 수 있다.
대안으로서, 본 발명은 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들이 혼합을 사용하여 구현되는데, 여기에서는 전용 하드웨어 컴포넌트들이 소프트웨어로 대체 실행되는 기능들을 제공한다. 특정 실시예에 따르면, 본 발명은 예를 들어, 전용 컴포넌트(예를 들어, ASIC, FPGA, 또는 VLSI)(각각, 애플리케이션 특정 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit), 필드-프로그램 가능 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array), 및 초대형 집적(Very Large Scale Integration))로서 또는 디바이스에 통합된 별도의 전자 컴포넌트들로서 하드웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 형태로 구현된다.

Claims (15)

  1. 복수의 주변 디바이스(28, 29)를 전자 디바이스(40; 20)에 연결하는 복수의 주변 인터페이스(4213, 4214; 24, 27)의 전력을 관리하는 방법으로서,
    상기 복수의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 합계가 미리 정해진 한도를 초과하는 것으로 검출하는 단계(501);
    상기 검출 시에, 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달되는 전류를 한정하기 위해 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스를 선택하는 단계(502); 및
    상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류를 최대값으로 한정하는 단계(503) - 상기 최대값은 상기 미리 정해진 한도에서 상기 선택하는 단계에서 선택되지 않은 주변 인터페이스들에 전달된 전류들의 합계를 뺀 것과 동일함 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는 상기 미리 정해진 한도를 초과하는 미리 정해진 최소 지속 시간을 참작하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 나타내도록, 상기 선택하는 단계에서 선택된 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 신호를 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호의 레벨은 상기 최대값에 의해 결정되는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 선택하는 단계에서 선택된 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 메시지를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 메시지는 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 나타내는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메시지는 상기 최대값을 포함하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는, 전류를 한정하기 위해, 표준 주변 디바이스에 대해 미리 정해진 임계치를 초과하는 최대 전류가 요구되는 상기 전자 디바이스에 대한 연결 시에 특정되는 주변 디바이스가 연결되어 있는 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 중에서 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방법은, 전류를 한정하기 위해, 비-데이터 통신 디바이스인 주변 디바이스가 연결되어 있는 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 중에서 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방법은, 전류를 한정하기 위해, 전용 충전 포트인 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 중에서 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방법은, 전류를 한정하기 위해, 낮은 우선순위 디바이스인 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스 중에서 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 주변 인터페이스는 USB(Universal Serial Bus)의 버전에 따르는 방법.
  12. 복수의 주변 디바이스를 연결하는 복수의 주변 인터페이스(24, 27)의 전력을 관리하는 디바이스로서,
    상기 복수의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 합계가 미리 정해진 한도를 초과하는지 여부를 검출하는 검출기;
    상기 검출 시에, 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달되는 전류를 한정하기 위해 상기 복수의 주변 인터페이스 중 적어도 하나의 주변 인터페이스를 선택하는 선택기; 및
    상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달되는 전류를 최대값으로 한정하는 전류 리미터(current limiter) - 상기 최대값은 상기 미리 정해진 한도에서, 상기 선택기에 의해 선택되지 않은 주변 인터페이스들에 전달된 전류들의 합계를 뺀 것과 동일함 -
    를 포함하는 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 미리 정해진 한도를 초과하는 미리 정해진 최소 지속 시간을 참작하기 위한 타이머를 더 포함하는 디바이스.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 나타내기 위해, 상기 선택기에 의해 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대해 변하는 신호가 제공되는 상기 주변 인터페이스 상의 인터페이스 라인을 더 포함하는 디바이스.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 선택기에 의해 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 대한 메시지를 송신하기 위한 메시지 송신기를 더 포함하고, 상기 메시지는 상기 선택된 적어도 하나의 주변 인터페이스에 전달된 전류의 한정을 나타내는 디바이스.
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