KR102406667B1

KR102406667B1 - 보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법, 및 그 장치를 포함한 메모리 시스템

Info

Publication number: KR102406667B1
Application number: KR1020170161005A
Authority: KR
Inventors: 안수용; 강병옥; 이우성; 최재웅; 조영상
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2022-06-08
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: US20190162797A1; CN109842171B; US10705155B2; KR20190062032A; CN109842171A

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 보조 전원 장치의 상태를 효율적으로 모니터링 할 수 있는 보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법, 및 그 장치를 포함한 메모리 시스템을 제공한다. 그 보조 전원 장치의 모니터링 장치는 적어도 하나의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치; DC-DC 컨버터를 구비하고 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 충전 회로; 및 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일(profile)을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 구비한 측정 회로;를 포함한다.

Description

보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법, 및 그 장치를 포함한 메모리 시스템{Apparatus and method for monitoring secondary power device, and memory system comprising the same apparatus}

본 발명의 기술적 사상은 전원 장치에 관한 것으로, 특히 보조적으로 전력을 공급하는 보조 전원 장치, 및 그 보조 전원 장치를 포함하는 메모리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 메모리 장치들 및 메모리 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템은 외부로부터 전력을 공급받아 동작한다. 한편, 메모리 시스템이 동작하는 도중에 갑작스럽게 전력이 차단되는 서든 파워 오프(Sudden Power Off: SPO) 상황이 발생할 수 있다. 이때, 메모리 컨트롤러가 휘발성 메모리를 사용하여 데이터를 저장하기 때문에, 휘발성 메모리에 저장된 데이터가 소실되거나, 또는 메모리 장치에서 수행중인 동작(예를 들어, 소거 동작, 쓰기 동작 등)이 완료하지 못할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 메모리 시스템은 보조 전원 장치를 사용하여 수행중인 동작을 완료하고, 데이터를 백업하는 동작을 수행한다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 보조 전원 장치의 상태를 효율적으로 모니터링 할 수 있는 보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법, 및 그 장치를 포함한 메모리 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 적어도 하나의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치; DC-DC 컨버터를 구비하고 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 충전 회로; 및 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일(profile)을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 구비한 측정 회로;를 포함하는 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치; FET를 스위칭 소자로서 구비하고, 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 구비한 측정 회로; 및 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로;를 포함하는 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 제공한다.

더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 병렬로 연결된 복수의 커패시터로 구성된 보조 전원 장치, 및 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터를 구비한 PLP 블록; 제어 회로, 및 적어도 하나의 메모리 칩을 구비한 메인 시스템 블록; 및 상기 PLP 블록과 메인 시스템 블록 사이에 배치되어, 상기 메인 시스템 블록으로 전력을 공급하는 파워 블록;을 포함하고, 상기 PLP 블록 또는 상기 메인 시스템 블록이 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일에 기초하여 상기 보조 전원 장치를 모니터링 하는 측정 회로를 포함한, 메모리 시스템을 제공한다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치에 DC-DC 컨버터를 통해 전력을 공급하여 충전시키는 단계; 측정 회로의 측정부에서, 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정하는 단계; 및 상기 측정 회로의 판단부에서, 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 커패시터의 방전이나, 상기 보조 전원 장치의 전력 공급 대상인 메인 시스템 블록에서의 동작 모드의 변경 없이 실시간으로 상기 보조 전원 장치의 상태를 모니터링 하는, 보조 전원 장치의 모니터링 방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법은 충전 회로의 충전 동작을 측정 장치를 통해 실시간으로 측정 및 분석함으로써, 보조 전원 장치의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 여기서, 충전 회로의 충전 동작 특성은 예컨대, DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일로 대표될 수 있고, 측정 장치가 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 보조 전원 장치의 모니터링 장치와 방법은, 자연스럽게 진행되는 충전 회로의 충전 동작 특성에 기초하여 보조 전원 장치의 상태를 모니터링 하기 때문에, 보조 전원 장치의 커패시터를 강제 방전(forced discharge)하는 등과 같은 동작을 수행하지 않을 수 있다. 따라서, 보조 전원 장치의 전력 공급 대상인 메모리 시스템을 안전하게 유지시킬 수 있고, 또한 메모리 시스템의 동작 효율의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 개략적으로 보여주는 블록 구조도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 충전 회로의 DC-DC 컨버터 부분을 좀더 상세히 보여주는 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 보조 전원 장치의 다른 구조를 보여주는 회로도들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 측정 회로의 측정부 부분을 좀더 상세히 보여주는 블록 구조도들이다.
도 5a는 보조 전원 장치가 정상 상태일 때, 보조 전원 장치의 전압 프로파일과 FET의 온-오프 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 5b 내지 도 5d는 보조 전원 장치가 비정상 상태일 때, 보조 전원 장치의 전압 프로파일과 FET의 온-오프 프로파일을 보여주는 그래프들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예들에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 개략적으로 보여주는 블록 구조도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 포함한 메모리 시스템을 개략적으로 보여주는 블록 구조도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 메모리 시스템에서 전력 공급의 과정을 보여주는 개념도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 보조 전원 장치의 모니터링 방법에서, 스위칭 프로파일 측정 단계와 보조 전원 장치의 상태 판단 단계를 보다 상세하게 보여주는 흐름도들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 개략적으로 보여주는 블록 구조도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는 충전 회로(100), 보조 전원 장치(200), 측정 회로(300), 및 제어 회로(400)를 포함할 수 있다.

충전 회로(100)는 DC-DC 컨버터로 구성되고, 보조 전원 장치(200)로 전력을 공급할 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 보조 전원 장치(200)는 도시된 바와 같이 적어도 2개의 커패시터(210)가 병렬 연결된 구조를 가질 수 있다. 충전 회로(100)는 보조 전원 장치(200)로 전력을 공급하여 커패시터(210)를 충전할 수 있다. 충전 회로(100)의 충전에 의해 커패시터(210)에 전하가 싸여 커패시터(210)의 전압이 설정된 제2 전압에 도달하게 되면 충전 회로(100)의 충전은 중단되게 된다. 한편, 충전이 중단되면, 커패시터(210)에서는 전하가 조금씩 빠져나가는 자연 방전이 일어나고, 그에 따라 커패시터(210)의 전압은 서서히 떨어지게 된다. 커패시터(210)의 전압이 떨어지다가 설정된 제1 전압에 도달하게 되면, 충전 회로(100)의 충전 동작이 다시 개시되어 보조 전원 장치(200)의 커패시터(210)에 충전이 진행될 수 있다.

충전 회로(100)의 충전 동작은 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상이면 소정 주기를 가지고 반복적으로 진행될 수 있다. 그러나 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상 상태인 경우, 예컨대 보조 전원 장치(200)의 일부 커패시터(210)에 단락(short) 또는 오픈(open)과 같은 불량이 발생한 경우, 충전 회로(100)의 충전 동작은 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상일 때와 비교하여 다른 양상을 띨 수 있다. 따라서, 충전 회로(100)의 충전 동작을 측정하고 분석함으로써, 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단할 수 있다. 한편, 충전 회로(100)의 충전 동작은 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일(profile)로 대표할 수 있다. 그에 따라, DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정 및 분석함으로써, 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단할 수 있다. 충전 회로(100)의 구체적인 구조에 대해서는 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서, 그리고 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일의 측정과 분석에 대해서는 도 5a 내지 도 5d의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

보조 전원 장치(200)는 전술한 바와 같이 적어도 2개의 커패시터(210)가 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 그러나 보조 전원 장치(200)의 구조가 그에 한정되는 것은 아니다. 보조 전원 장치(200)의 다른 구조에 대해서는 도 3a 및 도 3b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다. 한편, 도시된 바와 같이 보조 전원 장치(200)는 커패시터(210)만을 포함하고 별도의 부하(load)는 포함하지 않을 수 있다. 그에 따라, 커패시터(210)에 불량이 발생할 때, 부하에 의한 커패시터(210) 전압의 리플(ripple) 변화는 생기지 않을 수 있다.

커패시터(210)는 유전 물질에 따라 전해 커패시터, 필름 커패시터, 탄탈 커패시터, 세라믹 커패시터 등으로 구별될 수 있다.

전해 커패시터는 유전체로 얇은 산화막을 사용하고, 전극으로 알루미늄을 사용하므로, 알루미늄(Al) 커패시터라 불리기도 한다. 전해 커패시터는 저주파 특성이 양호하며 수만 ㎌까지 고용량으로 구현될 수 있다. 탄탈 커패시터는 전극이 탄탈륨(Ta)으로 형성되고, 온도 및 주파수 특성이 전해 커패시터보다 우수할 수 있다.

필름 커패시터는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리스티롤(polystyrol), 테프론(Teflon)과 같은 필름 유전체를 알루미늄, 구리와 같은 전극 사이에 넣고 롤로 감은 구조를 가질 수 있다. 필름 커패시터는 재질 및 제조 공정에 따라 용량과 용도가 달라질 수 있다. 필름 커패시터 중 가장 저가인 마일러(Mylar) 커패시터는, 폴리에스테르(polyester) 필름을 금속으로 삽입하여 원통형으로 만든 커패시터로서, 고주파 회로와 발진 회로 등에 주로 사용될 수 있다.

세라믹 커패시터는 유전체로 티탄산바륨 (Titanium-Barium)과 같이 고유전율의 재료가 사용될 수 있다. 세라믹 커패시터는 고주파의 특성이 좋으며 잡음을 그라운드로 통과시키는 용도로 사용될 수 있다. 세라믹 커패시터의 일종인 MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser)는 전극 간의 유전체로 다층 구조의 고유전율 세라믹을 사용할 수 있다. MLCC는 온도 특성과 주파수 특성이 양호하고, 소형이기 때문에 바이 패스용으로 많이 사용될 수 있다.

본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 보조 전원 장치(200)를 구성하는 커패시터(210)는 낮은 ESR(Equivalent Series Resistance)를 갖는 탄탈 커패시터, 알루미늄 커패시터, 또는 MLCC 등으로 형성될 수 있다. 물론, 보조 전원 장치(200)의 커패시터(210)의 재질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니다.

보조 전원 장치(200)는, 전력 공급 대상이 되는 전자 시스템, 예컨대 메모리 시스템으로 외부의 전력 공급이 끊기는 SPO 상황이 발생할 때, 보조 전원 장치(200)에 축적된 에너지를 전력으로 메모리 시스템으로 공급함으로써, 수행 중인 동작을 완료하고 데이터 백업을 수행할 수 있도록 한다. 그러나 만약, 보조 전원 장치(200)에 불량이 있는 경우에, SPO 상황에서 메모리 시스템으로 적정 전력을 공급할 수 없고, 그에 따라, 메모리 시스템에서 심각한 데이터 손실이 발생할 수 있다. 결국, SPO 상황에서 메모리 시스템의 데이터 손실을 방지하기 위하여, 보조 전원 장치(200)를 주기적, 또는 실시간으로 모니터링하고 보조 전원 장치(200)의 상태를 체크 하여, 만약 불량이 있는 경우에 보조 전원 장치(200)를 수리하거나 교체하는 것이 필요할 수 있다.

측정 회로(300)는 충전 회로(100)의 충전 동작을 측정 및 분석하여 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 충전 회로(100)의 충전 동작은 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일로 대표될 수 있고, 측정 회로(300)가 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정 및 분석함으로써, 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단할 수 있다. 측정 회로(300)는 측정부(310)와 판단부(330)를 포함할 수 있다. 측정부(310)는 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정할 수 있다. 판단부(330)는 측정된 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 분석하여 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단할 수 있다. 측정부(310)의 구성에 대해서는 도 4a 및 도 4b의 설명 부분에서, 그리고, 판단부(330)의 동작에 대해서는 도 5a 내지 도 5d의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

제어 회로(400)는 판단부(330)로부터 전달받은 결과에 기초하여 충전 회로(100)를 제어할 수 있다. 여기서, 충전 회로(100)에 대한 제어는, 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생한 경우에, 충전 회로(100)의 충전 조건을 변경하여, 보조 전원 장치(200)의 상태가 되도록 정상에 가깝게 유지하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 제어 회로(400)는 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생한 경우에, 전력 공급 대상이 되는 전자 시스템, 예컨대 메모리 시스템에서의 메모리 쓰기 동작 모드를 변경하여 데이터가 실시간으로 주메모리에 저장되도록 할 수도 있다. 예컨대, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생한 경우에, 제어 회로(400)는 메모리 시스템의 라잇-백(write-back(behind)) 모드를 라잇-쓰루우(write-through) 모드로 변경할 수 있다.

참고로, 메모리 쓰기 동작 모드는 라잇-백 모드와 라잇-쓰루우 모드가 있을 수 있다. 라잇-백 모드는 먼저 캐시(cache)에 데이터가 기록되고, 캐시에 저장된 데이터가 필요한 경우에만 주메모리에 기록되는 방식으로, CPU의 대기(CPU Wait-State) 시간을 이용하여 후면(백그라운드) 작업을 하듯이 데이터를 기록하는 모드를 의미할 수 있다. 라잇-쓰루우 모드는 데이터 쓰기 동작을 캐시와 주메모리에서 동시에 병렬로 처리하는 방식으로, 유휴 시간이 아니라 그때그때 바로바로 데이터 쓰기 동작을 하는 모드를 의미할 수 있다. 라잇-쓰루우 모드의 경우, 만약, 캐시로의 쓰기 동작 중에, 캐시에 대한 데이터 읽기 동작이 요구되면, 쓰기 동작과 읽기 동작이 동시 작업으로 처리하게 된다. 그에 반해, 라잇-백 모드의 경우, 쓰기 동작 중에 읽기 동작이 요구되면, 쓰기 동작이 중단되고, 읽기 동작이 끝난 후에 다시 쓰기 동작이 재개되는 식으로 처리하게 된다.

보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인 경우에는, 효율 면에서 우수한 라잇-백 모드가 일반적으로 사용될 수 있다. 그러나 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상인 경우에는 라잇-백 모드로 동작하는 경우, 데이터의 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 제어 회로(400)는 메모리 쓰기 모드를 라잇-쓰루우 모드로 변경하여 데이터 손실을 최소화할 수 있다.

더 나아가, 제어 회로(400)는 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생한 경우에, 경고 신호 등을 발생시켜 사용자에 알림으로써, 사용자가 보조 전원 장치(200)를 수리하거나 교체할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는, 충전 회로(100)의 충전 동작을 측정 회로(300)를 통해 실시간으로 측정 및 분석하여, 보조 전원 장치(200)의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 여기서, 충전 회로(100)의 충전 동작은 예컨대, DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일로 대표될 수 있고, 측정 회로(300)가 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정할 수 있다.

본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는, 자연스럽게 진행되는 충전 회로(100)의 충전 동작에 기초하여 보조 전원 장치(200)의 상태를 모니터링 하기 때문에, 보조 전원 장치(200)의 커패시터(210)를 강제 방전(forced discharge)하는 등과 같은 동작을 수행하지 않을 수 있다. 따라서, 보조 전원 장치(200)의 전력 공급 대상인 메모리 시스템을 안전하게 유지시킬 수 있다. 예컨대, 만약, 보조 전원 장치(200)의 상태를 모니터링 하기 위하여 커패시터(210)의 강제 방전 등과 같은 동작을 수행하는 경우, 강제 방전 동작 중에 만약 SPO 상황이 발생하게 되면, 데이터 손실을 막을 수 없게 된다.

한편, 강제 방전 동작 중에 SPO 상황의 발생을 고려하여, 메모리 쓰기 동작 모드를 변경할 수도 있다. 그러나 보조 전원 장치(200)의 상태와 상관없이 미리 메모리 쓰기 동작 모드를 변경함으로써, 메모리 시스템의 동작 효율을 저하시킬 수 있다. 그러나 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는, 커패시터(210)의 강제 방전 동작이 불필요하므로, 보조 전원 장치(200)의 모니터링 동작 중에 메모리 쓰기 동작 모드 변경을 할 필요가 없고, 따라서, 메모리 시스템의 동작 효율의 저하를 방지할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 충전 회로의 DC-DC 컨버터 부분을 좀더 상세히 보여주는 회로도들로서, 도 2a는 단순한 벅 컨버터 구조를 보여주고, 도 2b는 실질적인 벅 컨버터 구조를 보여준다. 이해의 편의를 위해, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 충전 회로(100)는 DC-DC 컨버터로 구성될 수 있다. 그러나 충전 회로(100)가 DC-DC 컨버터에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 스위칭 소자를 포함하는 버퍼 회로 등도 충전 회로(100)에 이용될 수 있다.

DC-DC 컨버터는 일반적으로 부스트(boost) 컨버터와 벅(buck) 컨버터로 구별되는데, 부스트 컨버터는 입력 DC 전원을 승압하여 출력하는 컨버터이고, 벅 컨버터는 입력 DC 전원을 강압하여 출력하는 컨버터일 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 충전 회로(100)는 벅 컨버터(100a)로 구성되고, 벅 컨버터(100a)는 스위치(110), 인덕터(120), 다이오드(130) 및 커패시터(140)를 포함할 수 있다. 참고로, 커패시터(140)는 도시된 바와 같이 벅 컨버터(100a)에 포함될 수도 있다. 그러나 커패시터(140)는 충전의 대상인 보조 전원 장치(200)의 일부로 취급될 수도 있다.

벅 컨버터(100a)의 동작을 간단히 설명하면, 위쪽과 같이 스위치(110)가 닫히면, 전원(101)으로부터 전류가 인덕터(120)에 인가됨으로써 인덕터(120)에 흐르는 전류는 증가하게 되고, 이로 인해 인덕터(120)에는 에너지가 축적되며, 에너지는 출력단으로 전달되어 출력 전압(Vo), 즉 커패시터(140)의 전압이 증가한다. 이때, 다이오드(130)는 역방향 바이어스되어 다이오드(130)로는 전류가 흐르지 않는다. 다음 아래쪽과 같이, 스위치(110)가 열리면, 인덕터(120), 다이오드(130), 및 커패시터(140)를 통해 폐회로가 형성된다. 이때, 인덕터(120)에 흐르는 전류는 폐회로를 통하여 흘러 서서히 감소하게 되므로 출력 전압(Vo), 즉 커패시터(140)의 전압이 감소하게 된다. 이는 커패시터(140)의 측면에서 자연 방전에 해당할 수 있다. 한편, 스위치(110)를 닫고 여는 비율 정도에 따라서 출력 전압(Vo)의 평균 전압이 제어될 수 있다. 또한, 스위치(110)를 닫았을 때, 최대 출력 전압에 도달할 수 있고, 출력 전압은 항상 입력 전압보다는 같거나 작을 수 있다. 여기서, 스위치(110)는 예컨대, 제어가 용이한 FET(Field Effect Transistor)으로 형성될 수 있다. 스위치(110) 제어와 관련하여, 이하, 도 2b의 벅 컨버터(100b)의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

도 2b 도시된 바와 같이 벅 컨버터(100b)는 한 쌍의 스위치(110a, 110b), 인덕터(120), 및 커패시터(140)를 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 한 쌍의 스위치(110a, 110b)는 도시된 바와 같이 동일한 n형 FET으로 형성될 수 있다. 그러나 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 한 쌍의 스위치(110a, 110b)는 n형 FET과 p형 PET으로 이루어질 수 있고, 그러한 조합의 경우에는 동일한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 한 쌍의 스위치(110a, 110b)에 입력될 수 있다.

벅 컨버터(100b)의 동작을 간단히 설명하면, 벅 컨버터(100b)는 각 스위치(110a, 110b)의 온/오프(On/Off) 상태에 따라 두 가지 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 제1 모드는 제1 스위치(110a)가 온 되고, 제2 스위치(110b)가 오프 될 때의 동작 모드로서, 전원(101)으로부터 전류가 인덕터(120)에 인가됨으로써 인덕터(120)에 흐르는 전류는 증가하게 되고, 이로 인해 인덕터(120)에는 에너지가 축적됨과 아울러 상기 에너지는 출력단으로 전달되어 출력 전압(Vo), 즉 커패시터(140)의 전압이 증가한다. 제2 모드는 제1 스위치(110a)가 오프 되고 제2 스위치(110b)가 온 될 때의 동작 모드로서, 인덕터(120) 및 커패시터(140)를 통해 폐회로가 형성된다. 이때, 인덕터(120)에 흐르는 전류는 제1 스위치(110a)가 다음 주기에서 온 될 때까지 폐회로를 통하여 흘러 서서히 감소하게 되므로 출력 전압(Vo)이 감소하게 된다.

이러한 원리에 기초하여 제어 회로(400a)는 출력 전압(Vo)을 감지하여 출력전압(Vo)이 낮으면 제1 스위치(110a)의 도통 시간을 늘리고 제2 스위치(110b)의 도통 시간을 줄여 출력 전압(Vo)을 증가시킬 수 있다. 또한, 출력 전압(Vo)이 높으면 제어 회로(400a)는 제1 스위치(110a)의 도통 시간을 줄이고 제2 스위치(110b)의 도통 시간을 늘려 출력 전압(Vo)을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 제어 회로(400a)는 출력 전압(Vo)에 따라 각 스위치(110a, 110b)로 출력되는 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)를 조정함으로써, 커패시터(140)에 일정 범위의 전압이 유지되도록 할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 보조 전원 장치의 다른 구조를 보여주는 회로도들이다. 이해의 편의를 위해, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.

도 3a를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 보조 전원 장치(200a)는 적어도 2개의 커패시터(210)가 직렬 연결되어 구성될 수 있다. 일반적으로, 커패시터(210)를 직렬 연결하게 되면 전체 커패시터의 전압이 증가할 수 있다. 따라서, 작은 용량의 커패시터들을 직렬 연결함으로써, 높은 전압의 보조 전원 장치를 구현할 수 있다. 한편, 커패시터(210)를 병렬 연결하게 되면 전체 커패시터의 용량이 증가하고, 그에 따라 저장될 수 있는 전하량이 증가할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 보조 전원 장치(200b)는 다수의 커패시터(210)가 직렬 및 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 커패시터를 직렬로 연결하여 전체 커패시터의 전압을 증가시킬 수 있고, 또한, 커패시터를 병렬로 연결하여 전체 커패시터의 용량을 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서는, 다수의 커패시터(210)를 직렬 및 병렬로 연결함으로써, 전체 커패시터의 전압 및 용량을 증가시킬 수 있다. 도 3b의 보조 전원 장치(200b)에서, 2개의 커패시터(210)가 직렬 연결되고 있지만 그에 한하지 않고 3개 이상의 커패시터가 직렬 연결될 수도 있다. 또한, 보조 전원 장치는 직렬 연결된 커패시터들이 병렬 연결되는 구조에 한정되지 않고, 병렬 연결된 커패시터들이 서로 직렬 연결된 구조를 가질 수도 있다.

한편, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 보조 전원 장치는, 비교적 높은 백업 에너지(backup energy)를 사용하는 전자 장치, 예컨대 메모리 모듈에 채용될 수 있다. 그에 따라, 보조 전원 장치는 다수의 커패시터가 병렬 연결된 구조를 가지고 높은 커패시터 용량을 가질 수 있다. 예컨대, 보조 전원 장치는 수백 ㎌ 내지 수 mF 정도의 높은 커패시터 용량을 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 보조 전원 장치는 10mJ 이상의 백업 에너지를 사용하는 SSD 모듈에 채용되고, 그에 따라, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는 SSD 모듈에 포함되어 보조 전원 장치를 모니터링 할 수 있다. 물론, 보조 전원 장치가 채용되는 전자 장치가 SSD 모듈에 한정되는 것은 아니다.

도 4a 및 도 4b는 도 1의 보조 전원 장치의 모니터링 장치의 측정 회로의 측정부 부분을 좀더 상세히 보여주는 블록 구조도들이다. 이해의 편의를 위해, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.

도 4a를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 측정 회로(300)의 측정부(310)는 전압 검출기(312)와 타이머(314)를 포함할 수 있다. 전압 검출기(312)는 충전 회로(100)의 출력 전압, 또는 보조 전원 장치(200)의 전압을 측정할 수 있다. 구체적으로, 전압 검출기(312)는 보조 전원 장치(200)의 충전이 시작될 때의 제1 전압(도 5a의 B 참조)과 충전이 완료될 때의 제2 전압(도 5a의 A 참조)을 검출할 수 있다.

충전 회로(100)는 보조 전원 장치(200)의 전압 레벨에 따라 자동으로 충전 동작을 수행할 수 있다. 다시 말해서, 충전 회로(100)는 미리 설정된 전압 조건에 기초하여 보조 전원 장치(200)에 대한 충전 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 보조 전원 장치(200)의 제1 전압이 충전 시작 전압으로 설정되고, 보조 전원 장치(200)의 제2 전압이 충전 완료 전압으로 설정된 경우, 보조 전원 장치(200)가 자연 방전을 하여 제1 전압에 도달하게 되면 충전 회로(100)는 보조 전원 장치(200)에 대한 충전 동작을 개시한다. 이후 충전 회로(100)의 충전 동작을 통해 보조 전원 장치(200)의 전압이 충전 완료 전압인 제2 전압에 도달하게 되면 충전 회로(100)는 충전 동작을 종료하게 된다. 이러한 충전 회로(100)의 충전 동작은 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인 경우에, 제1 전압과 제2 전압 사이에서 주기적이고 반복적으로 수행될 수 있다.

측정부(310)의 전압 검출기(312)가 보조 전원 장치(200)의 제1 전압과 제2 전압을 검출하면, 타이머(314)는 충전 회로(100)에 의한 충전 구간, 및/또는 방전 구간의 시간을 측정할 수 있다. 구체적으로, 충전 구간은 보조 전원 장치(200)의 전압이 제1 전압에서 제2 전압으로 상승하는 구간으로서, 충전 회로(100)의 DC-DC 컨버터의 FET(도 2b의 110a 참조)의 온 구간에 해당할 수 있다. 또한, 방전 구간은 보조 전원 장치(200)의 전압이 제2 전압에서 제1 전압으로 하강하는 구간으로서, 충전 회로(100)의 DC-DC 컨버터의 FET의 오프 구간에 해당할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 'DC-DC 컨버터의 FET의 온 구간'을 'FET의 온 구간'으로, 그리고 'DC-DC 컨버터의 FET의 오프 구간'을 'FET의 오프 구간'으로 축약하여 표현한다.

타이머(314)에 의해 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간이 측정되면, 판단부(330)에서 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인지 비정상인지 판단할 수 있다. 다시 말해서, 전술한 바와 같이, 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인 경우에, 충전 회로(100)의 충전 동작은 제1 전압과 제2 전압 사이에서 주기적이고 반복적으로 수행될 수 있다. 따라서, 충전 구간에 해당하는 FET의 온 구간의 시간과 방전 구간에 해당하는 FET의 오프 구간의 시간은 각각 일정한 값을 가질 수 있다. 결과적으로, 정상으로 알려진 보조 전원 장치(200)에 대하여, FET의 온 구간 및/또는 FET의 오프 구간의 시간을 측정하여 각각 기준 시간으로 설정하고, 측정한 FET의 온 구간 및/또는 FET의 오프 구간의 시간을 설정된 기준 시간과 비교함으로써, 해당 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인지 판단할 수 있다. 실시예에 따라, 기준 시간은 별도의 설정 과정 없이 미리 입력될 수도 있다.

판단부(330)는, 측정된 FET의 온 구간 및/또는 FET의 오프 구간의 시간과 기준 시간을 비교하고, 측정 시간과 기준 시간의 차이가 설정 범위 이하인 경우에, 보조 전원 장치(200)의 상태를 정상으로 판단하고, 설정 범위를 초과하는 경우에, 보조 전원 장치(200)의 상태를 비정상으로 판단할 수 있다. 예컨대, 측정 시간과 기준 시간의 차이에 대한 설정 범위는 ±5%일 수 있다. 그러나 설정 범위가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다.

한편, 기준 시간은, FET의 온 구간에 대한 온 기준 시간과 FET의 오프 구간에 대한 오프 기준 시간을 각각 설정할 수도 있고, 어느 하나만을 설정할 수도 있다. 또한, 판단부(330)에 의한 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인지 여부의 판단은, FET의 온 구간의 측정 시간과 온 기준 시간을 비교하거나, 또는 FET의 오프 구간의 측정 시간과 오프 기준 시간을 비교하여 이루어질 수 있다. 또한, 실시예에 따라, FET의 온 구간의 측정 시간과 온 기준 시간의 비교, 및 FET의 오프 구간의 측정 시간과 오프 기준 시간의 비교를 함께 수행하여 이루어질 수도 있다.

도 4b를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 측정 회로(300)의 측정부(310a)는 전압 검출기(312)와 틱(tick) 카운터(314a)를 포함할 수 있다. 전압 검출기(312)는 보조 전원 장치(200)의 전압을 측정할 수 있다. 구체적으로, 전압 검출기(312)는 보조 전원 장치(200)의 충전이 시작될 때의 제1 전압(도 5a의 B 전압 참조)과 충전이 완료될 때의 제2 전압(도 5a의 A 전압 참조)을 검출할 수 있다.

틱 카운터(314a)는 도 4a의 측정부(310)의 타이머(314)와 같이, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간을 측정할 수 있다. 일반적으로 OS(Operating System)는 스케쥴링(scheduling)과 같은 작업을 진행할 때 틱이라는 시간 단위를 사용하게 된다. 틱의 간격은 보통 1 내지 10㎳ 정도이고, 틱의 개수를 카운트함으로써, 해당 구간의 시간을 측정할 수 있다. 예컨대, 틱의 간격이 1㎳이고 측정이 요구되는 구간 내에 틱이 20개 카운트 된 경우, 해당 구간의 시간은 20㎳로 판단할 수 있다.

결국, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)에서, 측정 회로(300)의 측정부(310a)는 틱 카운터(314a)를 통해 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간 내의 틱을 카운트함으로써, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간을 측정할 수 있다. 한편, 도 4a의 측정부(310)의 설명에서와 유사하게, 판단부(330)는 틱 카운터(314a)에서 카운트한 틱의 개수를 기준 개수와 비교하여 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상인지 비정상인지 판단할 수 있다. 기준 개수의 설정과, 카운트한 틱의 개수와 기준 개수의 차이에 대한 설정 범위 등은 도 4a에서 기준 시간의 설정과, 측정 시간과 기준 시간의 차이에 대한 설정 범위 등에 대해 설명한 바와 같다.

도 5a는 보조 전원 장치가 정상 상태일 때, 보조 전원 장치의 전압 프로파일과 FET의 온-오프 프로파일을 보여주는 그래프이고, 도 5b 내지 도 5d는 보조 전원 장치가 비정상 상태일 때, 보조 전원 장치의 전압 프로파일과 FET의 온-오프 프로파일을 보여주는 그래프들이다. x 축은 시간을 나타내고 y 축은 전압을 나타내며, 단위는 임의 단위일 수 있다. 한편, y 축 상의 A는 충전 회로에 의한 충전이 완료될 때의 보조 전원 장치의 제2 전압이고, B는 충전 회로에 의한 충전이 시작할 때의 보조 전원 장치의 제1 전압일 수 있다. 이해의 편의를 위해, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.

도 5a를 참조하면, 보조 전원 장치(200)의 상태가 정상일 때, 보조 전원 장치(200)의 전압은 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에서 주기적으로 상승과 하강을 반복할 수 있다. 그에 따라, 상승하는 구간의 시간과 하강하는 구간의 시간은 각각의 주기에서 일정할 수 있다. 여기서, 상승하는 구간은 충전 구간에 해당하고 하강하는 구간은 방전 구간에 해당할 수 있다. 또한, 충전 구간은 FET(도 2b의 110a 참조)의 온 구간에 해당하고, 방전 구간은 FET의 오프 구간에 해당할 수 있다.

보조 전원 장치(200)의 전압은 충전 회로(100)의 출력 전압에 해당할 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(200)의 전압은 전체 커패시터(210)의 전압에 해당할 수 있다. 한편, 충전 회로(100) 또는 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일은 FET의 온-오프 프로파일과 커패시터(210)의 전압 프로파일을 포함할 수 있다.

보조 전원 장치(200)의 상태가 정상일 때, 아래쪽의 FET의 그래프에 도시된 바와 같이, FET의 온 구간의 시간이 온 기준 시간(△Ton-R)에 해당하고, FET의 오프 구간의 시간이 오프 기준 시간(△Toff-R)에 해당할 수 있다. 이러한 온 기준 시간(△Ton-R)과 오프 기준 시간(△Toff-R)은 주기마다 일정하게 유지될 수 있다.

말을 바꿔서, 만약 보조 전원 장치(200)의 상태를 모르는 경우, 측정 회로(300)의 측정부(310)를 통해 측정한 충전 회로(100)의 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간이 온 기준 시간(△Ton-R) 및/또는 오프 기준 시간(△Toff-R)과 실질적으로 동일할 때, 보조 전원 장치(200)는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.

도 5b를 참조하면, 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상일 때, 보조 전원 장치(200)의 전압은 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에서 주기적인 상승과 하강의 패턴에서 벗어날 수 있다. 예컨대, 도 5b에서 굵은 직선이 시작하는 시점에서 보조 전원 장치(200)를 구성하는 커패시터들(210)의 일부에서 오픈(Open) 불량이 발생했다고 하자. 오픈 불량이 발생한 커패시터들(210)의 경우, 주변 환경에 따라 자연 방전이 느려지거나 빨라질 수 있는데, 도 5b의 경우는 자연 방전이 느려지는 경우를 보여주고 있다.

자연 방전이 느려지는 경우, 보조 전원 장치(200)가 제1 전압(B)으로 하강하는 시간, 즉 FET의 오프 구간이 길어지게 된다. 따라서, 측정 회로(300)의 측정부(310)는 FET의 오프 구간의 시간을 제1 오픈 오프 시간(△Toff-O1)으로 측정할 수 있다. 제1 오픈 오프 시간(△Toff-O1)은 오프 기준 시간(△Toff-R)과 다를 수 있다. 예컨대, 차이에 대한 설정 범위가 5%라고 하면, 제1 오픈 오프 시간(△Toff-O1)은 오프 기준 시간(△Toff-R)보다 5%를 초과하여 길어질 수 있다. 따라서, 판단부(330)는 보조 전원 장치(200)의 상태를 비정상으로 판단할 수 있다.

참고로, 커패시터들(210)의 오픈 불량에 의해 자연 방전이 느려지는 경우, 충전 구간의 시간은 빨라질 수 있다. 그러나 방전과 충전의 시간 관계가 그에 한정되는 것은 아니다.

도 5c를 참조하면, 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상인 경우로서, 역시 커패시터들(210)의 일부에서 오픈(Open) 불량이 발생한 경우를 보여준다. 그러나 도 5b와 달리, 자연 방전이 빨라지는 경우를 보여주고 있다.

좀더 구체적으로 설명하면, 자연 방전이 빨라지는 경우, 보조 전원 장치(200)가 제1 전압(B)으로 하강하는 시간, 즉 FET의 오프 구간이 빨라지게 된다. 따라서, 측정 회로(300)의 측정부(310)는 FET의 오프 구간의 시간을 제2 오픈 오프 시간(△Toff-O2)으로 측정할 수 있다. 제2 오픈 오프 시간(△Toff-O2)은 오프 기준 시간(△Toff-R)과 다를 수 있다. 예컨대, 차이에 대한 설정 범위가 5%라고 하면, 제2 오픈 오프 시간(△Toff-O2)은 오프 기준 시간(△Toff-R)보다 5%를 초과하여 짧아질 수 있다. 따라서, 판단부(330)는 보조 전원 장치(200)의 상태를 비정상으로 판단할 수 있다.

참고로, 커패시터들(210)의 오픈 불량에 의해 자연 방전이 빨라지는 경우, 충전 구간의 시간은 느려질 수 있다. 그러나 방전과 충전의 시간 관계가 그에 한정되는 것은 아니다.

도 5d를 참조하면, 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상인 경우로서, 커패시터들(210)의 일부에서 단락(Short) 불량이 발생한 경우를 보여준다. 커패시터(210)에 단락의 불량이 발생하면, 전하들이 커패시터에 쌓이지 않고 흘러 없어져 버리므로, 커패시터(210)의 전압은 계속 하강하여 결국 그라운드 상태까지 낮아질 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 보조 전원 장치(200)가 병렬로 연결된 커패시터들(210)로 구성되는 경우, 어느 하나의 커패시터(210)에 단락 불량이 발생하게 되면 다른 커패시터들(210)도 영향을 받아, 보조 전원 장치(200)의 전체 전압이 하강하여 그라운드 상태까지 낮아질 수 있다.

FET의 온 구간과 오프 구간의 측면에서, 커패시터(210)의 단락 불량에 대해 설명하면 다음과 같다. 예컨대, 도 5d에서 굵은 직선이 시작하는 시점에서 커패시터(210)에서 단락 불량이 발생했다고 하자. 커패시터(210)의 단락 불량이 발생하면, 방전은 단락의 경로를 통해 급속하게 진행할 수 있다. 따라서, FET의 오프 구간은 매우 짧아질 수 있고, 측정 회로(300)의 측정부(310)는 FET의 오프 구간의 시간을 단락 오프 시간(△Toff-S)으로 측정할 수 있다. 단락 오프 시간(△Toff-S)은 오프 기준 시간(△Toff-R)과 다를 수 있다. 예컨대, 차이에 대한 설정 범위가 5%라고 하면, 단락 오프 시간(△Toff-S)은 오프 기준 시간(△Toff-R)보다 5%를 초과하여 짧아질 수 있다. 따라서, 판단부(330)는 보조 전원 장치(200)의 상태를 비정상으로 판단할 수 있다.

한편, 단락 오프 시간(△Toff-S)은 제2 전압(A)에서 제1 전압(B)으로 하강하는 사이의 시간을 의미하고, 일반적으로 보조 전원 장치(200)의 전압이 제1 전압(B)에 도달하는 순간 충전 회로(100)에 의한 충전 동작이 다시 수행되게 된다. 즉, FET의 온 구간이 다시 나타나게 된다. 그러나 도시된 바와 같이 충전 회로(100)의 충전 동작에도 불구하고 보조 전원 장치(200)의 전압은 계속 하강하게 된다. 그에 따라, 충전 회로(100)의 충전 동작은 계속 유지되고, 또한 FET의 온 구간도 계속 유지될 수 있다.

판단부(330)에 의해 보조 전원 장치(200)의 상태가 비정상으로 판단된 경우라도, 보조 전원 장치(200)의 커패시터(210)에 오픈 불량이 발생했는지 단락 불량이 발생했는지 알 수 없다. 왜냐하면, 도 5c에서와 같은 커패시터(210)의 오픈 불량의 경우에도, 제2 오픈 오프 시간(△Toff-O2)이 기준 오프 시간(△Toff-R)보다 짧을 수 있기 때문이다. 다만, 도 5b에서의 커패시터(210)의 오픈 불량과 같이, 제1 오픈 오프 시간(△Toff-O1)이 기준 오프 시간(△Toff-R)보다 긴 경우는 커패시터(210)에 오픈 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 커패시터(210)에 단락 불량이 발생한 경우, 도 5d에 도시된 바와 같이, 보조 전원 장치(200)의 전압은 제1 전압(B)을 통과하여 계속 하강할 수 있다. 따라서, 제1 전압(B)보다 낮은 제3 전압(C)을 설정하고, 측정 회로(300)의 측정부(310)가 제3 전압(C)에 해당하는 보조 전원 장치(200)의 전압을 검출하게 되면, 보조 전원 장치(200)의 커패시터(210)에 단락 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제3 전압(C)의 검출 메커니즘을 추가함으로써, 도 5c에서의 커패시터(210)의 오픈 불량과 도 5d에서의 커패시터(210)의 단락 불량을 구별할 수 있다.

결과적으로, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는, 제3 전압(C)의 검출 메커니즘을 추가하여, 커패시터(210)에서 발생하는 모든 불량 상태를 구별할 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생했을 때, 불량 종류에 대한 구체적인 정보를 제어 회로(400)에 전달함으로써, 제어 회로(400)를 통해 충전 회로(100)를 보다 효율적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 커패시터(210)에 오픈 불량이 발생했을 때에, FET의 스위칭 구간을 조절하거나 입력 전압을 조절함으로써, 보조 전원 장치(200)가 최대한 정상 상태로 유지하도록 제어할 수 있다. 또한, 커패시터(210)에 단락 불량이 발생했을 때에, 충전 회로(100)의 충전 동작을 중단하도록 함으로써, 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다. 더 나아가, 커패시터(210)의 불량 상태를 경고 메시지나 경호 신호를 통해 사용자에게 전달함으로써, 보조 전원 장치(200)에 대한 신속한 수리나 교체 작업 등이 이루어지도록 할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예들에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 장치를 개략적으로 보여주는 블록 구조도들이다. 도 1 내지 도 4b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 6a를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000)는 측정 회로(300)가 제어 회로(400)와 함께 메인 시스템 IC(2000) 또는 메인 시스템 블록에 함께 집적되어 배치될 수 있다. 한편, 구체적으로 도시하지 않았지만, 충전 회로(100)와 보조 전원 장치(200)는 메인 시스템 IC(2000)와는 다른 IC 또는 다른 블록에 배치될 수 있다.

측정 회로(300)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 측정부(310)와 판단부(330)를 포함할 수 있다. 측정 회로(300)가 메인 시스템 IC(2000)에 배치됨으로써, 보조 전원 장치(200)의 상태를 모니터링 하여, 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 바로 제어 회로(400)로 전달할 수 있다. 따라서, 제어 회로(400)를 통한 충전 회로(100)의 제어가 보다 신속하게 수행될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 장치(1000a)에서, 측정 회로(300)는 충전 회로(100)와 함께 PLP(Power Loss Protection) IC(1500) 또는 PLP 블록에 배치될 수 있다. 측정 회로(300)는 측정부(310)와 판단부(330)를 포함할 수 있다. 도 6b에서, 보조 전원 장치(200)가 PLC IC(1500)와 별개로 배치되어 있지만, 실제로는 보조 전원 장치(200)는 PLC IC(1500) 내에 배치되어 PLC IC(1500)의 일부로 포함될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 보조 전원 장치(200)는 PLC IC(1500)와 별개로 배치될 수도 있다.

한편, 측정 회로(300)가 PLC IC(1500)에 배치된 경우, PLC IC(1500)는 이벤트 발생 회로(500)를 더 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 측정 회로(300)가 PLC IC(1500)에 배치되어, 보조 전원 장치(200)의 상태를 모니터링하는 경우, 측정 회로(300)에서 획득한 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 메인 시스템 IC(2000a)에 배치된 제어 회로(400)로 전달해야 한다. 그에 따라, PLC IC(1500)에는 이벤트 발생 회로(500)가 배치될 수 있다. 이벤트 발생 회로(500)는 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 인터럽트와 같은 이벤트 신호로서 상기 메인 시스템 IC(2000a)의 제어 회로(400)로 전달할 수 있다. 예컨대, 이벤트 발생 회로(500)는 주기적으로 하이 신호를 제어 회로(400)로 보내다가 보조 전원 장치(200)에 불량이 발생한 경우에, 로우 신호를 제어 회로(400)로 보냄으로써, 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 제어 회로(400)로 전달할 수 있다.

한편, 도 5d의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 보조 전원 장치(200)의 다양한 불량 상태가 구별되는 경우에, 이벤트 발생 회로(500)는 그에 대응하는 다양한 신호를 생성하여 제어 회로(400)로 보냄으로써, 보조 전원 장치(200)의 구체적인 불량 상태의 정보를 제어 회로(400)로 전달할 수도 있다.

도 6b에서, 보조 전원 장치(200)가 PLC IC(1500)와 별개로 배치되어 있지만, 실제로는 보조 전원 장치(200)는 PLC IC(1500) 내에 배치되어 PLC IC(1500)의 일부로 포함될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 보조 전원 장치(200)는 PLC IC(1500)와 별개로 배치될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 장치를 포함한 메모리 시스템을 개략적으로 보여주는 블록 구조도이다. 도 1 내지 도 6b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 메모리 시스템(10000)은 PLP 블록(1500), 파워 블록(2500) 및 메인 시스템 블록(2000)을 포함할 수 있다.

PLP 블록(1500)은 메인 시스템 블록(2000)으로 공급되는 전력의 손실을 방지하는 기능을 할 수 있다. PLP 블록(1500)은 예컨대, 내부에 충전 회로(100)와 보조 전원 장치(200)를 포함할 수 있다. 도 7에서, 보조 전원 장치(200)가 PLP 블록(1500)과 별개로 배치되고 있는데, 이는 도 8a 및 도 8b에서 PLP 블록(1500)의 동작을 용이하게 설명하기 위함일 수 있다. 전술한 바와 같이 보조 전원 장치(200)는 PLP 블록(1500)에 배치되어 PLP 블록(1500)의 일부로 취급될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 보조 전원 장치(200)가 PLP 블록(1500)과 별개로 배치될 수도 있다.

한편, PLP 블록(1500)에는 도 6b에서 도시된 바와 같이, 측정 회로(300)와 이벤트 발생 회로(500)가 배치될 수도 있다. PLP 블록(1500)에 측정 회로(300)와 이벤트 발생 회로(500)가 배치된 경우에, 메인 시스템 블록(2000)에는 측정 회로(300)가 배치되지 않을 수 있다.

파워 블록(2500)은 PLP 블록(1500)을 통해 공급된 전력을 메인 시스템 블록(2000)에 공급하는 기능을 할 수 있다. 파워 블록(2500)은 예컨대, 메인 시스템 블록(2000)의 전원 입출력 단자들에 해당할 수 있다.

메인 시스템 블록(2000)은 제어 회로(400), 제1 메모리 칩(2100), 및 제2 메모리 칩(2200)을 포함할 수 있다. 제1 메모리 칩(2100)과 제2 메모리 칩(2200) 중 어느 하나는 캐시 메모리이고 나머지 하나는 주메모리일 수 있다. 실시예에 따라, 주메모리에 해당하는 칩은 다중 적층 구조를 가질 수 있다. 한편, 주메모리의 종류에 따라, 메모리 시스템(10000)은 SSD(Solid State Drive) 모듈, DRAM 모듈, 및 플래시(flash) 모듈 중 어느 하나에 해당할 수 있다. 한편, SSD 모듈의 경우는 DRAM이 캐시 메모리로서 사용되고 NAND가 주메모리로 사용될 수 있다.

한편, 본 실시예의 메모리 시스템(10000)에서, 메인 시스템 블록(2000)은 백업 에너지(backup energy)로서 비교적 높은 에너지를 사용할 수 있다. 예컨대, 메인 시스템 블록(2000)은 10mJ 이상의 에너지를 백업 에너지로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 메모리 시스템(10000)은, 메인 시스템 블록(2000)이 10mJ 이상의 에너지를 백업 에너지로 사용하는 SSD 모듈일 수 있다. 물론, 본 실시예의 메모리 시스템(10000)의 종류가 SSD 모듈에 한정되는 것은 아니다.

제어 회로(400)는 메인 시스템 블록(2000)의 데이터 읽기, 쓰기, 소거 등의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(400)는 측정 회로(300)로부터 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 받아 PLP 블록(1500)의 충전 회로(100)를 제어할 수도 있다.

한편, 메인 시스템 블록(2000)에는 도 6a에 도시된 바와 같이, 측정 회로(300)가 배치될 수 있다. 측정 회로(300)가 메인 시스템 블록(2000)에 배치된 경우에는, 제어 회로(400)는 측정 회로(300)로부터 바로 보조 전원 장치(200)의 상태에 대한 정보를 전달받을 수 있다. 메인 시스템 블록(2000)에 측정 회로(300)가 배치된 경우에, PLP 블록(1500)에는 측정 회로(300)가 배치되지 않고, 또한, 이벤트 발생 회로(500)도 배치되지 않을 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 도 7의 메모리 시스템에서 전력 공급의 과정을 보여주는 개념도들이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 외부 전원(Ext)에 이상이 없는 경우에, 도 8a의 굵은 화살표로 도시된 바와 같이, 외부 전원(Ext)으로부터 전력이 PLP 블록(1500)과 파워 블록(2500)을 거쳐 메인 시스템 블록(2000)으로 공급될 수 있다. 또한, 외부 전원(Ext)으로부터 전력은 PLP 블록(1500) 내의 충전 회로(100)로 공급되어, 충전 회로(100)에 의한 보조 전원 장치(200)로의 주기적이고 반복적인 충전 동작이 수행될 수 있다.

한편, 외부 전원(Ext)의 이상으로 인해, SPO 상황이 발생하면, 도 8b의 굵은 화살표로 도시된 바와 같이, 보조 전원 장치(200)로부터 전력이 PLP 블록(1500)과 파워 블록(2500)을 거쳐 메인 시스템 블록(2000)으로 공급될 수 있다. 그에 따라, SPO 상황에서 메인 시스템 블록(2000)이 보조 전원 장치(200)의 전력을 이용하여 동작을 계속 수행함으로써, 데이터 손실이 방지될 수 있다. 만약, 보조 전원 장치(200)에 불량이 존재하는 경우에는, SPO 상황에서 메인 시스템 블록(2000)이 보조 전원 장치(200)의 전력을 이용할 수 없고, 따라서 데이터 손실을 피할 수 없게 된다.

본 실시예의 메모리 시스템(10000)은 내부에 보조 전원 장치의 모니터링 장치(도 6a의 1000 or 도 6b의 1000a)를 포함할 수 있다. 그에 따라, 보조 전원 장치(200)를 실시간으로 모니터링 하여 불량이 발생한 경우에 수리나 교체와 같은 작업을 수행할 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 메모리 시스템(10000)은 SPO 상황에서 보조 전원 장치(200)의 불량으로 인해 메인 시스템 블록(2000)의 동작이 중단됨으로써 발생할 수 있는 데이터 손실의 문제를 미연에 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치의 모니터링 방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 8b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다. 이해의 편의를 위해, 도 1 내지 도 4b를 함께 참조하여 설명한다.

도 9를 참조하면, 먼저, 충전 회로(100)를 통해 보조 전원 장치(200)를 충전한다(S110). 보조 전원 장치(200)는 적어도 2개의 커패시터(210)가 직렬, 직렬과 병렬, 및 병렬 중 적어도 어느 하나로 연결되어 구성될 수 있다. 충전 회로(100)는 DC-DC 컨버터(100a 또는 100b)로 구성될 수 있다. 여기서, 충전은 보조 전원 장치(200) 내의 커패시터(210)를 충전하는 것을 의미일 수 있다. 또한, 충전은 주기적으로 반복하여 보조 전원 장치(200)를 충전하는 것을 의미할 수 있다.

다음, 측정 회로(300)의 측정부(310)를 이용하여, DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정한다(S120). DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일은 예컨대, FET(도 2b의 110a 참조)의 온-오프 프로파일, 및 보조 전원 장치(200)의 전압 프로파일을 포함할 수 있다. 보조 전원 장치(200)의 전압 프로파일은 DC-DC 컨버터의 출력 전압 프로파일에 해당할 수 있다. 예컨대, 측정부(310)의 전압 검출기(312)를 이용하여 커패시터의 전압들을 검출하고, 타이머(314) 또는 틱 카운터(314a)를 이용하여 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간을 측정할 수 있다. 전압 검출과 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간 측정에 대해서는 도 10의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

이후, 측정된 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일에 기초하여 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단한다(S130). 예컨대, 측정된 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간을 기준 시간과 비교하고, 설정 범위 내에서 기준 시간과 차이가 있는 경우, 보조 전원 장치(200)의 상태를 정상이라고 판단하고, 설정 범위를 벗어나 기준 시간과 차이가 있는 경우, 보조 전원 장치(200)의 상태를 비정상이라고 판단할 수 있다. 보조 전원 장치(200)의 상태 판단에 대해서는 도 10의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

도 10 및 도 11은 도 9의 모니터링 방법에서, 스위칭 프로파일 측정 단계와 보조 전원 장치의 상태 판단 단계를 보다 상세하게 보여주는 흐름도들이다.

도 10을 참조하면, 먼저, 측정부(310)의 전압 검출기(312)를 이용하여 커패시터(210)의 제1 전압(도 5a 등의 B 참조)을 검출한다(S122). 또한, 전압 검출기(312)를 이용하여 커패시터(210)의 제2 전압(도 5a 등의 A 참조)을 검출한다(S124). 도 10에서, 제1 전압(B)을 먼저 검출하고 그 후에 제2 전압(A)을 검출하는 순서로 도시되고 있지만, 그에 한하지 않고, 제2 전압(A)을 먼저 검출하고 제1 전압(B)을 다음에 검출할 수도 있다. 또한, 제1 전압(B)과 제2 전압(A)을 거의 동시에 검출할 수도 있다.

다음, 측정부(310, 310a)의 타이머(314) 또는 틱 카운터(314a)를 이용하여 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)을 측정한다(S126). FET의 온 구간은 커패시터(210)의 충전 구간으로 커패시터(210)의 전압이 제1 전압(B)에서 제2 전압(A)으로 상승하는 구간이고, FET의 오프 구간은 커패시터(210)의 방전 구간으로 커패시터(210)의 전압이 제2 전압(A)에서 제1 전압(B)으로 하강하는 구간에 해당할 수 있다.

제1 전압 검출 단계(S122)부터 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)을 측정하는 단계(S126)는, DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정하는 단계(S120)에 포함될 수 있다.

이후, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)이 기준 시간(△T-R)과 설정 범위 내에서 동일한지 판단한다(S131). 여기서, '≒' 표시는 설정 범위 내에서 동일함을 의미할 수 있다. 예컨대, 설정 범위가 ±5%인 경우, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)과 기준 시간(△T-R)의 차이가 ±5% 이내에 있는 경우, 동일한 것으로 판단하고, ±5%를 초과하는 경우, 동일하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 물론, 설정 범위가 ±5%에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 정밀한 판단이 요구되는 경우에, 설정 범위는 ±5%보다 작게 설정될 수도 있다.

한편, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)은 FET의 온 구간의 시간(△Ton)과 FET의 오프 구간의 시간(△Toff)을 포함할 수 있다. 또한, 기준 시간(△T-R) 역시 FET의 온 구간에 대한 기준 시간(도 5a의 △Ton-R 참조)과 FET의 오프 구간에 대한 기준 시간(도 5a의 △Toff-R 참조)을 포함할 수 있다. 따라서, FET의 온 구간의 시간(△Ton)은 FET의 온 구간에 대한 기준 시간(△Ton-R)과 비교하고, FET의 오프 구간의 시간(△Toff)은 FET의 오프 구간에 대한 기준 시간(△Toff-R)과 비교할 수 있다. 또한, 정상 여부 판단은 둘 중 어느 하나의 비교에 기초하여 수행될 수도 있고, 둘 모두의 비교에 기초하여 수행될 수도 있다.

FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)이 기준 시간(△T-R)과 설정 범위 내에서 동일한 경우(Yes), 보조 전원 장치(200)의 상태를 정상인 것으로 판단한다(S132).

FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)이 기준 시간(△T-R)과 설정 범위 내에서 동일하지 않는 경우(No), 즉, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)과 기준 시간(△T-R)의 차이가 설정 범위를 벗어나 경우, 커패시터(210)의 전압(Vc)이 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에 있는지 판단한다(S133). 커패시터(210)의 전압(Vc)은 측정부(310)의 전압 검출기(312)를 이용하여 검출할 수 있다.

커패시터(210)의 전압(Vc)이 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에 있는 경우(Yes), 보조 전원 장치(200)의 상태는 불량이고, 보조 전원 장치(200)의 적어도 일부 커패시터(210)에 오픈 불량이 발생한 것으로 판단한다(S136).

커패시터(210)의 전압(Vc)이 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에 있지 않는 경우(No), 예컨대, 커패시터(210)의 전압(Vc)에서 제1 전압(B)보다 낮은 제3 전압(도 5d의 C 참조)이 검출된 경우, 보조 전원 장치(200)의 상태는 불량이고, 보조 전원 장치(200)의 적어도 일부 커패시터(210)에 단락 불량이 발생한 것으로 판단한다(S134).

FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)이 기준 시간(△T-R)과 설정 범위 내에서 동일한지 판단하는 단계(S131)부터 커패시터(210)에 오픈 불량이 있는 것으로 판단하는 단계(S136)는, 보조 전원 장치(200)의 상태를 판단하는 단계(S130)에 포함될 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 커패시터(210)의 전압(Vc)이 제1 전압(B)과 제2 전압(A) 사이에 있는지 판단하는 단계(S133)는 생략될 수 있다. 그러한 경우, FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간(△T)이 기준 시간(△T-R)과 설정 범위 내에서 동일하지 않는 경우(No), 단순히 보조 전원 장치(200)의 상태가 불량인 것으로만 판단할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 보조 전원 장치(200)의 상태가 불량으로 판단된 경우, 충전 회로(100)를 조절하여 보조 전원 장치(200)를 최대한 정상 상태에 가깝도록 유지시키거나, 또는 보조 전원 장치(200)를 수리 또는 교체하는 단계가 포함될 수도 있다.

도 11을 참조하면, 본 실시예의 보조 전원 장치의 모니터링 방법은, 측정 회로(130a)의 틱 카운터(314a)를 이용하여 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간의 시간을 측정한다는 점에서, 도 10의 보조 전원 장치의 모니터링 방법과 다를 수 있다.

좀더 구체적으로 설명하면, 제1 전압 측정 단계(S122)와 제2 전압 측정 단계(S124)의 수행 후, 측정 회로(130a)의 틱 카운터(314a)를 이용하여 FET의 온 구간 및/또는 오프 구간 내의 틱의 개수(Tn)를 카운트 한다(S137). FET의 온 구간 및/또는 오프 구간 내의 틱의 개수(Tn)는 FET의 온 구간의 틱의 개수(Tn_on)와 FET의 오프 구간의 틱의 개수(Tn_off)를 포함할 수 있다.

다음, 틱의 개수(Tn)가 기준 개수(Rn)와 설정 범위 내에서 동일한지 판단한다(S135). 예컨대, 설정 범위가 ±5%이고 기준 개수(Rn)가 50개인 경우, 측정한 틱의 개수(Tn)가 51개면, 동일한 것으로 판단하고, 측정한 틱의 개수(Tn)가 55개면 동일하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 한편, 기준 개수(Rn)는 FET의 온 구간에 대한 기준 개수(Rn_on)와 FET의 오프 구간에 대한 기준 개수(Rn_off)를 포함할 수 있다. 따라서, FET의 온 구간의 틱의 개수(Tn_on)는 FET의 온 구간에 대한 기준 개수(Rn_on)와 비교하고, FET의 오프 구간의 틱의 개수(Tn_off)는 FET의 오프 구간에 대한 기준 개수(Rn_off)와 비교할 수 있다. 또한, 정상 여부 판단은 둘 중 어느 하나의 비교에 기초하여 수행될 수도 있고, 둘 모두의 비교에 기초하여 수행될 수도 있다.

이후의 과정은 도 10의 보조 전원 장치의 모니터링 방법에서 설명한 바와 같다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100, 100a, 100b: 충전 회로, 또는 DC-DC 컨버터, 101: 전원, 110, 110a, 100b: 스위치, 120: 인덕터, 130: 다이오드, 140, 210: 커패시터, 200, 200a, 200b: 보조 전원 장치, 210: 커패시터, 300: 측정 회로, 310, 310a: 측정부, 312: 전압 검출기, 314: 타이머, 314a: 틱 카운터, 330: 판단부, 400, 400a: 제어 회로, 500: 이벤트 발생 회로, 1000, 1000a: 보조 전원 장치의 모니터링 장치, 1500: PLP IC 또는 PLP 블록, 2000: 메인 시스템 IC 또는 메인 시스템 블록, 2100: 제1 메모리 칩, 2200: 제2 메모리 칩, 2500: 파워 블록, 10000: 메모리 시스템

Claims

적어도 하나의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치;
DC-DC 컨버터를 구비하고 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 충전 회로; 및
상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일(profile)을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 구비한 측정 회로;를 포함하고,
상기 측정부는 상기 커패시터의 전압을 측정하는 전압 검출기, 및 상기 스위칭 프로파일의 구간별 시간을 측정하는 타이머 또는 틱(tick) 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 전원 장치의 모니터링 장치.
제1 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 FET(Field Effect Transistor), 및 인덕터를 포함하고,
상기 스위칭 프로파일은 상기 FET의 온(On) 구간 및 오프(Off) 구간을 포함하며,
상기 판단부는 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간을 상기 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제2 항에 있어서,
상기 판단부는, 상기 커패시터의 전압이 제1 전압과 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압 사이에서 주기적으로 상승과 하강을 반복할 때, 상기 보조 전원 장치를 정상이라고 판단하고,
상기 커패시터의 전압이 제1 전압과 상기 제2 전압 사이를 벗어나거나, 또는 비주기적으로 상승과 하강을 할 때, 상기 보조 전원 장치를 비정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제3 항에 있어서,
상기 커패시터의 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압 이하로 떨어질 때, 상기 판단부는 상기 보조 전원 장치에 단락(short)의 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제3 항에 있어서,
상기 커패시터의 전압이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 유지되되, 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간이 설정된 범위 이상으로 상기 기준 시간과 차이를 가질 때, 상기 판단부는 상기 보조 전원 장치에 오픈(open)의 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 충전 회로를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고,
상기 측정 회로는, 상기 제어 회로와 함께 상기 보조 전원 장치의 전력 공급 대상인 메인 시스템 블록에 포함되거나 또는 상기 충전 회로와 함께 PLP(Power Loss Protection) 블록에 포함된 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제7 항에 있어서,
상기 측정 회로가 상기 PLP 블록에 포함된 경우에, 상기 PLP 블록은 이벤트 발생 회로를 더 포함하고,
상기 이벤트 발생 회로는 상기 보조 전원 장치의 상태에 대한 정보를 이벤트 신호로서 상기 메인 시스템 블록의 상기 제어 회로로 전달하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
병렬로 연결된 복수의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치;
FET를 스위칭 소자로서 구비하고, 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 구비한 측정 회로; 및
상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로;를 포함하고,
상기 측정부는 상기 커패시터의 전압을 측정하는 전압 검출기, 및 상기 스위칭 프로파일의 구간별 시간을 측정하는 타이머 또는 틱 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 전원 장치의 모니터링 장치.
제9 항에 있어서,
상기 스위칭 프로파일은 상기 FET의 온-오프 프로파일, 및 상기 커패시터의 전압 프로파일을 포함하고,
상기 타이머 또는 틱 카운터는 상기 FET의 온 구간과 오프 구간의 시간을 측정하며,
상기 판단부는 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간을 상기 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 보조 전원 장치의 모니터링 장치.
제10 항에 있어서,
상기 판단부는, 상기 전압 프로파일이 제1 전압과 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압 사이에서 주기적으로 상승과 하강을 반복할 때, 상기 보조 전원 장치를 정상이라고 판단하고,
상기 전압 프로파일이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이를 벗어나거나, 또는 비주기적으로 상승과 하강할 때, 상기 보조 전원 장치를 비정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
병렬로 연결된 복수의 커패시터로 구성된 보조 전원 장치, 및 상기 보조 전원 장치로 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터를 구비한 PLP 블록;
제어 회로, 및 적어도 하나의 메모리 칩을 구비한 메인 시스템 블록; 및
상기 PLP 블록과 메인 시스템 블록 사이에 배치되어, 상기 메인 시스템 블록으로 전력을 공급하는 파워 블록;을 포함하고,
상기 PLP 블록 또는 상기 메인 시스템 블록이 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일에 기초하여 상기 보조 전원 장치를 모니터링 하는 측정 회로를 포함하고,
상기 측정 회로는 상기 스위칭 프로파일을 측정하는 측정부, 및 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 판단부를 포함하며,
상기 측정부는 상기 커패시터의 전압을 측정하는 전압 검출기, 및 상기 스위칭 프로파일의 구간별 시간을 측정하는 타이머 또는 틱 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제12 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 FET, 및 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제13 항에 있어서,
상기 스위칭 프로파일은 상기 FET의 온 구간 및 오프 구간을 포함하고,
상기 판단부는 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간을 상기 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
제12 항에 있어서,
상기 PLP 블록이 상기 측정 회로를 포함한 경우에, 상기 PLP 블록은 이벤트 발생 회로를 더 포함하고,
상기 이벤트 발생 회로는 상기 보조 전원 장치의 상태에 대한 정보를 이벤트 신호로서 상기 메인 시스템 블록의 상기 제어 회로로 전달하는 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
병렬로 연결된 복수의 커패시터를 구비한 보조 전원 장치에 DC-DC 컨버터를 통해 전력을 공급하여 충전시키는 단계;
측정 회로의 측정부에서, 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 프로파일을 측정하는 단계; 및
상기 측정 회로의 판단부에서, 상기 스위칭 프로파일의 일부 구간을 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 커패시터의 방전이나, 상기 보조 전원 장치의 전력 공급 대상인 메인 시스템 블록에서의 동작 모드의 변경 없이 실시간으로 상기 보조 전원 장치의 상태를 모니터링 하며,
상기 DC-DC 컨버터는 FET를 스위칭 소자로서 포함하고,
상기 스위칭 프로파일은 상기 FET의 온 구간 및 오프 구간을 포함하며,
상기 판단하는 단계에서, 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간을 상기 기준 시간과 비교하여 상기 보조 전원 장치의 상태를 판단하며,
상기 충전시키는 단계에서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 온 구간에서 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 상기 커패시터를 충전시키고, 상기 오프 구간에서 충전을 중단하며,
상기 스위칭 프로파일을 측정하는 단계에서, 상기 측정부의 전압 검출기가 상기 제1 전압 및 제2 전압을 검출하고, 상기 측정부의 타이머 또는 틱 카운터가 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간을 측정하는 것을 특징으로 하는, 보조 전원 장치의 모니터링 방법.
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제16 항에 있어서,
상기 커패시터의 전압은 상기 오프 구간에서 자연 방전에 의해 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압으로 하강하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
제18 항에 있어서,
상기 판단하는 단계에서, 상기 커패시터의 전압이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 주기적으로 상승과 하강을 반복할 때, 상기 보조 전원 장치를 정상이라고 판단하고,
상기 커패시터의 전압이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이를 벗어나거나, 또는 비주기적으로 상승과 하강을 할 때, 상기 보조 전원 장치를 비정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
제19 항에 있어서,
상기 커패시터의 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압 이하로 떨어질 때, 상기 보조 전원 장치에 단락의 불량이 발생한 것으로 판단하고,
상기 커패시터의 전압이 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 유지되되, 상기 온 구간 또는 상기 오프 구간의 시간이 설정된 범위 이상으로 상기 기준 시간과 차이를 가질 때, 상기 보조 전원 장치에 오픈의 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.