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KR20010070380A - 집적 스위칭 회로의 소비 전력을 조절하기 위한 회로 - Google Patents

집적 스위칭 회로의 소비 전력을 조절하기 위한 회로 Download PDF

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KR20010070380A
KR20010070380A KR1020000085719A KR20000085719A KR20010070380A KR 20010070380 A KR20010070380 A KR 20010070380A KR 1020000085719 A KR1020000085719 A KR 1020000085719A KR 20000085719 A KR20000085719 A KR 20000085719A KR 20010070380 A KR20010070380 A KR 20010070380A
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Abstract

본 발명은 기준 전위(3) 및 공급 전위(2)에 접속된 집적 회로(1)에 관한 것이다. 상기 집적 회로(1)의 상이한 활성은 상기 집적 회로(1)의 일정하지 않은 소비 전류를 야기하기 때문에, 상기 공급 전위(2)에서 서지 전류가 발생한다. 상기 공급 전위(2)에서 서지 전류를 방지하기 위해, 제어 가능한 전력 소비 장치(4)가 집적 회로와 함께 구현됨으로써, 집적 회로(1) 및 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 소비 전력은 거의 일정하게 된다.

Description

집적 스위칭 회로의 소비 전력을 조절하기 위한 회로 {CIRCUIT FOR REGULATION OF POWER CONSUMPTION OF INTEGRATED SWITCHING CIRCUIT}
본 발명은 집적 스위치 회로의 소비 전력을 조절하기 위한 회로에 관한 것이다.
공급 전압에 의해 집적 스위칭 회로에 에너지가 공급되고, 상기 집적 회로 내에 전류가 흐른다. 집적 스위칭 회로의 소비 전류, 소비 전력, 및 공급 전압이 종래에는 변동되었다. 예컨대, 프로세서의 동작 전압이 5 볼트에서 3.3 볼트로 감소되었다.
집적된 스위칭 회로의 미래 개발을 위해, International Technology Roadmap for Semiconductors(1999 Edition, Overall Roadmap Technology Characteristics & Glossary (SIA Roadmap))에 따른 개발이 예상된다.
회사의 신디케이트에 의해 제공된 바와 같이, SIA Roadmap (Semiconductor Industrie Association)에서는 마이크로일렉트로닉의 예측되고 기대된 미래 개발이 다루어진다.
오늘날(1999)과 2011 년도 사이의 비교는 다음의 도표에 도시된다.
이 결과로써, 2001 년에는 0.6 볼트의 공급 전압에서 290 암페어의 전류가예상된다. 이 경우 290 암페어는 매우 높은 전류 값으로 간주될 수 있다. 오늘날 전기 와이어링은 전기 이동에 의해 본딩 와이어 당 1 암페어만 가질 수 있기 때문에, 어떻게 290 암페어가 집적 스위칭 회로에 인가될 수 있는가라는 질문이 제기된다. 이러한 문제의 해결시 10,000 개의 부품에 위치한 다수의 전기 단자가 사용된다.
또 다른 문제는 시스템 잡음의 컨트롤이다. 예컨대 집적 스위칭 회로의 활성이 감소되고, 따라서 소비되는 전류도 작아지는 정지 상태의 집적 스위칭 회로가 높은 활성 상태로 변환되면, 이것은 컨트롤되어야만 하는 대략 290 암페어의 공급 라인에서 전류 점프를 야기한다. 겨우 0.01 mΩ의 전류 공급의 낮은 전력 저항에도 불구하고, 100 암페어의 전류 점프시 1 볼트의 전압 강하가 이루어진다. 집적 스위칭 회로가 단 0.6 볼트의 공급 전압으로만 작동되는 경우에는 이러한 크기의 전압 강하는 용인할 수 없으며, 불가능하다.
전형적인 방법으로 공급 전압의 변동은 공급 전압의 10 % 범위에서 허용된다.
본 발명의 목적은 전압원에서 감지된 회로의 소비 전력을 적어도 일시적으로 동일하게 형성하는데 있다.
도 1 은 조절기/제어기를 가진 전력 소비 장치를 포함하는 본 발명에 따른 장치이고,
도 2 는 전력 소비 장치 및 별도의 조절기/제어기를 포함하는 본 발명에 따른 추가 장치이고,
도 3 은 전력 소비 장치 및 별도의 조절기/제어기를 포함하는 본 발명에 따른 추가 장치이고,
도 4 는 주파수를 제어하는 본 발명에 따른 장치이고,
도 5 는 전력 소비 장치를 포함하는 본 발명에 따른 추가 장치를 도시한다.
*도면의 주요 부호 설명*
1 : 집적 회로 2 : 공급 전위
3 : 기준 전위 4, 5 : 전력 소비 장치
6 : 조절기/제어기 7 : 제어 신호
8 : 주파수 제어기 9 : 주파수 제어 신호
10 : 칩 11, 12 : 접지 노드
본 발명에 따라 상기 목적은 집적 스위칭 회로의 소비 전력을 조절하기 위한 회로에 의해 달성되고, 상기 회로에서 집적 스위칭 회로는 공급 전압의 접속을 위한 전기 콘택을 포함하고, 소비 전력이 제어 가능한 전력 소비 장치가 제공되고, 상기 전력 소비 장치의 소비 전력은 집적 스위칭 회로의 소비 전력에 따라 제어 가능하다.
본 발명에 따른 해결책의 장점은 전압원에서 감지된 집적 스위칭 회로의 동일한 소비 전력에 있다. 바람직한 방법으로 상기 특성은 적은 전력의 집적 스위칭 회로가 사용될 경우, 집적 스위칭 회로와 동시에 전력을 소비하는 전력 소비 장치에 의해 가능함으로써, 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체는 거의 일정한 전력을 가지게 된다.
본 발명의 바람직한 특징에서 전력 소비 장치는 전기적 에너지를 열 에너지로 변환하는 것이 제공된다. 상기 장치에 의해 초과 전력이 소비된다.
추가 장점은 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 소비 전력이 일정하도록 전력 소비 장치가 제어되는 것이다. 이러한 규칙에 의해 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 소비 전력이 적어도 일시적으로 일정 해진다. 이로 인해, 공급 라인에서 서지 전류 및 첨두 부하가 방지된다.
또한 바람직하게 집적 스위칭 회로가 적은 전력을 소비하는 경우, 전력 소비 장치는 더 많은 전력을 소비한다. 이러한 조치에 의해, 집적 스위칭 회로에 의해 소비되지 않는 전력은 전력 소비 장치에 의해 소비되고, 마찬가지로 공급 라인에서 서지 전류 및 첨두 부하가 방지된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서 전력 소비 장치의 일정한 소비 전력이 지속되는 동안 전력 소비 장치의 소비 전력이 감소되는 것이 제공된다. 이로 인해, 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 소비 전력은 전력 소비 장치가 전력의 대부분을 소비하는 짧은 활성화 시간 동안에 감소되는 것이 가능하다. 이것은 바람직하게 시간 상수에 의해 실행되고, 상기 시간 상수는 집적 스위칭 회로의 동작 주파수의 역수치와 비교해 볼 때 더 크다. 이로 인해, 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 전체 소비 전력이 감소되고, 이것은 배터리로 작동되는 회로의 동작 지속 시간을 연장시킨다. 또한 전력 소비 장치의 소비 전력은 완전히 제로로 저하되지 않고, 따라서 집적 스위칭 회로의 많은 소비를 위한 유도 작용이 존재하고, 상기 유도 작용은 집적 스위칭 회로가 많은 전력을 소비할 경우 즉시 준비된다.
바람직한 추가 실시예에서 전력 소비 장치, 전력 소비 장치 제어기 및/또는 전력 소비 조절기가 집적 스위칭 회로에 배치되는 것이 제공된다. 이로 인해 집적 스위칭 회로 외에는 추가 비용을 필요로 하지 않는 콤팩트한 구조가 가능하게 된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서 전력 소비 장치가 제어 가능한 레지스터, 트랜지스터, 커패시터 및/또는 추가 집적 스위칭 회로를 포함하는 것이 제공된다. 트랜지스터는 예컨대 전계 효과 트랜지스터 또는 바이폴러 트랜지스터로 형성될 수 있고, 레지스터, 커패시터 및 코일과 같은 회로 엘리먼트에 접속될 수 있다. 또한 전력 소비 장치를 추가 집적 스위칭 회로로 구현하는 것이 바람직하다. 추가 집적 스위칭 회로의 부분 영역의 활성에 의해 소비 전력이 제어될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 집적 스위칭 회로와 전력 소비 장치로 이루어진 조합체의 소비 전력은 집적 스위칭 회로가 정지 상태로 변환될 경우 감소되는 것이 제공된다. 이로 인해 공급 전압의 전압 감소를 야기할 수 있는 공급 라인에서 서지 전류 및 스위칭 임펄스가 방지된다.
또한 집적 스위칭 회로의 동작 주파수는 집적 스위칭 회로가 정지 상태로 변환될 경우 감소되는 것이 바람직하다. 상기 조치에 의해, 집적 스위칭 회로의 소비 전력은 정지 상태로 변환될 경우 천천히 감소되고, 공급 라인에서 서지 전류가 방지된다.
본 발명의 추가 실시예는 종속항에서 제공된다.
이어서 본 발명은 도면에 의해 더 자세히 설명된다.
도 1 에 도시된 집적 스위칭 회로(1)는 공급 전위(2)와 기준 전위(3)사이의 소비 전력을 적어도 일시적으로 동일하게 형성하는데 적합하다. 이것은 집적 조절기/제어기를 포함한 전력 소비 장치(4)가 상기 공급 전위(2)를 통해 일정한 전력을 소비하고, 필요에 따라 상기 집적 스위칭 회로(1)에 계속 전달하거나 또는 직접 소비함으로써 달성된다.
이 경우 상기 조절기/제어기를 포함한 전력 소비 장치(4)는 별도의 부품으로서 집적 스위칭 회로(1)의 외부에 배치될 수 있고, 또는 직접 집적 스위칭 회로에 구현될 수 있다.
도 2 와 관련하여 본 발명에 따른 추가 장치가 도시된다. 상기 장치가 기준 전위(3), 공급 전위(2), 및 전력 소비 장치(5)용 조절기/제어기(6)로 이루어지고, 상기 전력 소비 장치(5)는 제어 신호(7)를 통해 제어됨으로써, 상기 집적 스위칭회로(1) 및 상기 전력 소비 장치(5)에 의해 소비된 전력은 적어도 일시적으로 동일하게 형성된다.
상기 조절기/제어기(6)에 의해 집적 스위칭 회로(1) 및 상기 전력 소비 장치(5)에 의해 소비된 전력이 거의 일정해짐으로써, 공급 전위(2) 및 기준 전위(3)를 통해 인가된 전력은 적어도 일시적으로 동일하게 된다. 이를 위해 상기 조절기/제어기(6)는 기준 전위(3)를 통해 인가된 전류를 측정하고, 상기 전류가 거의 일정하게 되도록 한다. 이것은 제어 신호(7)를 통해 상기 전력 소비 장치(5)가 제어되는 동안 이루어진다.
도 3 에 도 2 에 도시된 장치의 변형예가 도시되고, 상기 변형예는 상기 조절기/제어기(6)가 집적 스위칭 회로(1)에 의해 소비된 전류만을 측정하고, 도 2 에서와는 다르게 집적 스위칭 회로뿐만 아니라 전력 소비 장치에 의해 소비된 전류도 측정한다는 점에서 도 2 와 상이하다. 재차 상기 조절기/제어기 유닛(6)은 상기 전력 소비 장치(5)의 소비 전력을 제어한다.
도 4 와 관련하여, 본 발명에 따른 장치의 변형예가 도시된다. 집적 스위칭 회로(1)는 기준 전위(3) 및 공급 전위(2)에 접속된다. 또한 주파수 제어 신호(9)를 통해 집적 스위칭 회로(1)의 동작 주파수를 제어하는 주파수 제어기(8)가 제공된다. 상기 장치에 의해 집적 스위칭 회로(1)의 동작 주파수가 순간적인 동작 상태에 매칭되는 것이 가능하다. 따라서 이로 인한 공급 전위(2)에서의 서지 전류를 방지하기 위해, 예컨대 집적 스위칭 회로(1)의 오랜 정지 국면동안, 집적 스위칭 회로(1)의 동작 주파수가 천천히 저하될 수 있다.
도 5 에 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예가 도시된다. 칩(10)이 기준 전위(3) 및 공급 전위(2)에 접속된다. 이 경우 상기 칩(10)의 외부에 커패시터가 제공된다. 상기 실시예에서 상기 칩(10)에는 공급 전위(2)에 접속된 8 개의 단자, 및 기준 전위(3)에 접속된 8 개의 단자가 제공된다. 상기 칩(10)내에서 각 하나의 코일 및 각 하나의 레지스터로 이루어진 기준 전위용 8 개의 라인이 등가 회로도에 의해 도시된다. 또한 각 하나의 코일 및 각 하나의 레지스터를 포함한 공급 전위용 8 개의 라인이 등가 회로도로서 도시된다. 상기 기준 전위(3)의 8 개의 라인은 접지 노드(11)에, 공급 전위의 8 개의 라인은 전압 노드(12)에 상호 접속된다. 상기 접지 노드(11)와 전압 노드(12) 사이에 전력 소비 장치(5) 및 커패시터가 배치된다. 또한 상기 접지 노드(11)에 집적 회로(1)가 접속된다. 상기 집적 회로(1)가 전압 조절기(6)에 접속되고, 상기 전압 조절기(6)는 그 편에서 전압 노드(12)에 접속되고, 제어 신호(7)를 통해 전력 소비 장치(5)의 제어 메카니즘에 접속된다.
모든 상기 실시예에서 전력 소비 장치는 제어 가능한 레지스터, 트랜지스터 또는 집적 스위칭 회로로 구현될 수 있다. 상기 전력 소비 장치가 집적 스위칭 회로로서 구현된다면, 상기 전력 소비 장치는 집적 스위치 회로의 소비 전력에 따라 활성화되거나 또는 비활성화되는 회로가 집적 스위칭 회로의 장치와 대등하게 형성되도록 설계될 수 있다. 이를 위해 예컨대 상기 집적 스위칭 회로(1)의 소비 전력에 따라 확장되거나 축소될 수 있는 링 오실레이터가 적합하며, 또는 병렬 오실레이터가 활성화될 수 있다.
본 발명의 목적에 따라 전압원에서 감지된 회로의 소비 전력이 적어도 일시적으로 동일하게 형성된다.

Claims (9)

  1. 공급 전압의 접속을 위한 전기 콘택을 포함하는 집적 스위칭 회로(1)의 소비 전력을 조절하기 위한 회로에 있어서,
    소비 전력이 제어 가능한 전력 소비 장치(4)가 제공되고,
    상기 전력 소비 장치의 소비 전력은 상기 집적 스위칭 회로의 소비 전력에 따라 제어 가능한 것을 특징으로 하는 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 소비 장치(4)가 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 것을 특징으로 하는 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 소비 장치(4)는 상기 집적 스위칭 회로(1)와 상기 전력 소비 장치(4)로 이루어진 조합체의 소비 전력이 실제로 일정하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 회로.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집적 스위칭 회로(1)가 적은 전력을 소비하는 경우에 상기 전력 소비 장치(4)는 많은 전력을 소비하는 것을 특징으로 하는 회로.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 소비 장치(4)의 일정한 소비 전력이 지속되는 동안, 상기 전력 소비 장치(4)의 소비 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 회로.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전력 소비 장치 제어기 및/또는 전력 소비 장치 조절기를 포함한 상기 전력 소비 장치(4)가 집적 스위칭 회로에 구현되는 것을 특징으로 하는 회로.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 소비 장치(4)가 제어 가능한 레지스터, 트랜지스터, 커패시터 및/또는 추가 집적 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집적 스위칭 회로(1)와 상기 전력 소비 장치(4)로 이루어진 조합체의 소비 전력은 상기 집적 스위칭 회로(1)가 정지 상태로 변환될 경우 감소되는 것을 특징으로 하는 회로.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집적 스위칭 회로의 동작 주파수는 상기 집적 스위칭 회로(1)가 정지상태로 변환될 경우 감소되는 것을 특징으로 하는 회로.
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