KR0151490B1 - 모니터의 전원 안정화 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모니터에서 모드변환이 이루어진다하더라고 이에 영향을 받지 않고 마이크로 프로세서를 구동하는 전원은 항상 일정하게 공급될 수 있도록 하기 위하여, 전원 레귤레이터와, 전원 레귤레이터 안정화부와, 전원 전달부와, 전원 전달 제어부를 포함하는 전원 안정화 회로를 구현한 것에 관한 기술이다.

Description

모니터의 전원 안정화 회로

제1도는 종래의 전원 안정화 회로도.

제2도는 본 발명에 의한 전원 안정화 회로도.

제3a도 내지 제3b도는 본 발명에 사용된 아이씨칩을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 주전원부 20 : 전원 레귤레이터

30 : 마이크로 프로세서 40 : 비디오 보드

50 : 전원 전달부 60,60' : 전원 전달 제어부

70 : 서스펜드모드 인지부 80 : 전원 레귤레이터 안정화부

본 발명은 모니터의 자동 절전회로에 관한 것으로, 특히 모니터가 절전모드에서 정상모드, 또는 정상모드에서 절전모드로 변환되는 경우에도 영향을 받지 않고 메인 보드(main board) 상의 마이크로 프로세서(micro-precessor)를 구동하는 전원은 항상 일정하게 공급될 수 있도록 구현한 전원 안정화 회로에 관한 것이다.

컴퓨터가 대중화됨에 따라 많은 분야에서 컴퓨터의 필요성이 급증하고 있을 뿐만아니라, 업무를 효율적으로 처리하기 위해 경량의 노트북 피씨(notebook PC)나, 랩탑(laptop)의 사용도 증가하고 있다. 또한, 다양한 기능을 수행하는 경우에 소모되는 전력과 휴대용 컴퓨터에서의 전력 소모는 컴퓨터의 효율적인 사용에 미치는 영향으로 인해 그 비중이 높아지고 있다. 특히, 휴대용 전지나 충전형으로 설계되는 휴대용 컴퓨터에서의 전력손실은 사용에 직접적으로 영향을 미치므로 더욱 중요하게 고려되어야 하는 부분이다.

따라서, 사용자가 일정시간 동안 컴퓨터를 사용하지 않는 경우에도 불필요하게 화면상에 정보가 표시됨으로 인해 소모되는 전력과 본체와 모니터 간의 접속이 불안정하여 불완전한 합성 영상신호가 모니토로 들어오는 경우에서의 전력소모를 줄여주기 위한 자동 절전모드를 모니터의 새로운 기능으로 구현하는 것이 현 추세이다.

상기에서 새로 추가된 절전모드를 실현하기 위해, 모니터의 전원 공급회로를 적절히 동작시키는 것이 표시 전력 제어 시스템(DPMS : Display Power Management System)이며, 상기 절전모드는 본체로부터 전달되는 수평, 수직 동기신호의 유무에 따라 세가지 모드로 구분된다.(이하에서 예시되는 소모전력은 모니터가 15인치 이하인 경우를 예로든 것이다.)

첫 번째로 수평, 수직 동기신호가 정상적으로 전달되는 경우는 노멀(normal)모드로서, 정보를 화면상에 표시하기 위해 필요한 모든 내부회로들이 정상적으로 동작하며, 약 80∼100W정도의 전력소모가 생긴다.

두 번째로 수평, 수직 동기신호가 모두 전달되지 않는 경우는 오프(off)모드로서, 이때는 모니터에 최소한의 전력(약 5W)이 소모된다.

세 번째로 수평, 수직 동기신호 중의 하나만이 전달되는 경우는 서스펜드(suspend)모드로서, 꼭 필요한 회로들을 동작시키기 위해 상기 오프모드보다는 약간 높은 전력(약15W)이 사용된다.

상기에서 노멀모드 즉, 수평, 수직 동기신호가 모두 입력되는 경우는 화면상에 정보가 표시되지만, 오프모드나 서스펜드모드에서는 잘못된 정보를 화면상에 표시할 필요가 없으므로, 음극선관의 전자빔을 편향하거나 칼라신호를 증폭할 하 등의 이유가 없다. 따라서, 그러한 경우에는 마이크로 프로세서의 제어하에 전원 공급회로에서 수직, 수평 편향에 관여하는 내부회로로 전달되는 구동전원을 차단시키거나 그 전압을 강하시키게 되는데, 저전압의 구동전원을 사용하는 경우에서는 최고치의 약 10% 정도로 줄여서 공급함으로써 실제적으로 내부회로로는 전력공급이 제대로 이루어지지 않는다.

이하에서는 서스펜드모드를 중심으로 전원 공급회로의 동작을 설명하기로 한다.

즉, 수평, 수직 동기신호 중에서 어느 하나만 입력되는 경우는 모니터의 전체 동작을 제어하는 마이크로 프로세서에서 이를 감지하여 수평, 수직 편향이나 칼라신호 증폭에 필요한 전원의 크기를 조절하게 된다. 그러나, 모니터가 서스펜드모드에 있다하더라도 모드변화를 감지해야할 마이크로 프로세서는 정상적으로 동작해야 하므로, 모니터의 모드변화에 관계없이 일정한 전원이 공급되도록 전원 공급회로를 설계하여야 한다.

제1도는 상기의 목적을 실현하기 위해 구현한 종래의 마이크로 프로세서전원 안정화 회로로서, 노멀모드에서 서스펜드모드로 전환하는 모드변환시에도 마이크로 프로세서(30)를 구동하는 전원은 항상 일정하게 공급되도록 하기 위하여, 모니터의 비디오 보드(video board)(40)를 구동하는 전원 공급단의 전위를 마이크로 프로세서(30)의 구동전원을 출력하는데 사용하였다.

보통, 비디오 보드(40)를 구동하는 전원은 약 80V정도이고 마이크로 프로세서(30)의 전원은 약 5V 정도인데(상기 수치는 회로의 동작상태에 따라 다르게 결정될 수 있다.), 모니터가 노멀모드에서 서스펜드모드로 변하게 되면 주전원부(10)로부터 공급되는 전압이 최대치의 약 10%에 그치므로, 높은 전압을 인가받아 항상 일정한 크기의 전압을 출력하는 전원 레귤레이터(voltage regulator)(20)의 입력단(N1)의 전위가 5V보다 낮아지게 되어 출력단(Vmc)으로는 5V 보다 상당히 낮은 전위가 발생된다. 그러나, 10% 정도로 전압강하된다하더라도 비디오 보드(40)를 구동하는 전원 출력단(Vdb)은 8V이상을 유지하게 되므로, 이를 상기 전원 레귤레이터(20)의 입력단(N1)으로 유입하여 마이크로 프로세서 구동전원을 출력하도록 하면 그 출력단(Vmc)에는 안정된 5V전원이 출력된다.

상기의 동작을 실현하기 위해, 제1도는 모니터가 서스펜드모드로 전환되면 비디오 보드 구동전원(Vdb)을 마이크로 프로세서(30)의 전원 발생경로로 유입시키는 전원 전달부(50)와, 모니터의 모드전환을 감지한 서스펜드신호(SUSb)를 입력으로 하는 서스펜드모드 인지부(70)와, 상기 서스펜드모드 인지부(70)에 의해 제어되어 상기 전원 전달부(50)의 동작여부를 결정하는 전원 전달 제어부(60)를 포함하고 있다.

각 회로들의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 노멀모드에서는 마이크로 프로세서(30)로부터 전달되는 서스펜드신호(SUSb)가 하이상태를 유지하고 있으므로 서스펜드모드 인지부(70)의 트랜지스터(Q11)가 턴-온(turn-on)되고, 이에 따라 노드(N2)는 로우상태로 전이하여 전원 전달 제어부(60)의 트랜지스터(Q12)를 턴-오프(turn-off)시키고, 결과적으로 상기 전원 전달 제어부(60)에 연결된 전원 전달부(50)의 피엔피 트랜지스터(Q13)도 또한 턴-오프되어 출력단(Vdb)과 노드(N1)사이의 연결은 단절된다.

다음으로, 모니터가 노멀모드에서 서스펜드모드로 변하게 되면 마이크로 프로세서(30)로부터 전달되는 서스펜드신호(SUSb)가 정상 동작시의 하이상태에서 로우상태로 전이하게 되어 상기 서스펜드모드 인지부(70)의 트랜지스터(Q11)는 턴-오프되고, 정상동작시와는 반대로 트랜지스터(Q12)는 턴-온, 그리고 트랜지스터(Q13)도 턴-온 되어 출력단(Vdb)과 노드(N1)가 서로 연결된다. 그러므로, 모니터가 서스펜드모드로 동작할 때에도 비디오 보드(40)로 인가되는 전원 (Vdb)의 전위가 노드(N1)로 전달되어 마이크로 프로세서(30)의 구동전원은 5V를 유지할 수 있는 것이다.

그러나, 상기 제1도의 회로는 모니터가 서스펜드모드에서 다시 노멀모드로 전환하는 경우에는 로우에서 하이로 전이하는 서스펜드신호(SUSb)에 의해 순식간에 트랜지스터(Q11)가 턴-온, 트랜지스터(Q12)와 트랜지스터(Q13)가 턴-오프되어 주전원부(10)로부터 회복된 고전압이 전달되기 전에 노드(N1)의 전위가 적정치 이하로 낮아짐에 따라 출력단(VCM)이 5V 이하로 강하되어 마이크로 프로세서(30)를 리셋(reset)시키는 문제점이 있다.

상기와 같이 마이크로 프로세서(30)가 리셋되면 모니터의 전체동작이 또한 불안정해지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 모니터에 모드변환이 생긴다하더라도 마이크로 프로세서를 구동하는 전원은 영향을 받지 않고 항상 일정한 전위를 유지할 수 있도록 모니터 전원 안정화 회로를 구현하는데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 마이크로 프로세서에 고정전압을 인가하는 전원 레귤레이터의 양쪽단의 전위를 감지하여 상기 레귤레이터를 안정되게 동작시키는 전원 레귤레이터 안정화부를 사용하여 회로를 설계하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 전원 안정화 회로는 제2도에 도시된 바와 같이, 마이크로 프로세서 구동전압단(Vmc)에 일정전압을 출력하는 전원 레귤레이터(20)의 양쪽단에 걸쳐 구현된 전원 레귤레이터 안정화부(80)와, 상기 전원 레귤레이터(20)의 입력노드(N1) 와 비디오 보드 구동전압단(Vdb) 사이에 위치하여 스토퍼(31)시에 상기 전원단(Vdb)의 높은 전압을 노드(N1)로 전달하는 전원 전달부(50)와, 상기 전원 레귤레이터 안정화부(80)의 한쪽노드(N1)와 상기 전원 전달부(50)사이에 접속되어 노드(N11)의 전위에 따라 전원 전달부(50)의 동작을 제어하는 전원 전달 제어부(60')를 포함하고 있다.

제2도는 제1도와는 달리 서스펜드신호(SUSb)에 의해 제어되는 서스펜드모드 인지부(70)를 포함하고 있지 않으므로, 상기 전원 전달 제어부(60')는 전원 레귤레이터(20)의 출력단(Vmc)에 접속된 저항(R13)의 다른쪽 노드(N11)의 전압에 의해 그 동작이 제어되며, 특히 노드(N11)의 전압이 전원 전달 제어부(60')를 구성하는 트랜지스터(Q12)의 에미터단에 연결된 제너 다이오드(ZD2)를 턴-온시킬 수 있을만큼 높을 경우에만 상기 트랜지스터(Q12)를 턴-온시킨다. 따라서, 상기 노드(N11)가 높은 전압 즉, 최소한 상기 제너 다이오드(ZD2)의 턴-온전압에 트랜지스터(Q12)의 문턱전압을 더한 것 이상의 전압이 유기되었을 때에 상기 전원 전달 제어부(60')가 동작하여 노드(N10)의 전위를 낮추어줌으로써, 전원 전달부(50)의 트랜지스터(Q13)를 턴-온시키게 되어 비디오 보드 구동전압단(Vdb)의 전압이 노드(N1)에도 전달되는 것이다.

상기 전원 전달 제어부(60')와 전원 전달부(50)의 동작을 제어하는 노드(N11)의 전압상태는 전원 레귤레이터 안정화부(80)에 의해 조절되므로, 그 구성과 동작을 살펴보기로 한다.

우선, 상기 전원 레귤레이터 안정화부(80)는 노드(N1)와 접지전압 사이에 직렬로 연결되어 전압 분배기로 동작하는 저항 (R11,R12)과, 상기 노드(N1)와 노드(N11) 사이에 접속된 캐패시터(C3)와, 상기 노드(N11)를 캐소드단으로 하고 상기 저항(R11,R12)의 접속노드인 노드(N12)를 레퍼런스단으로 하며, 에노드가 접지전압에 연결된 아이씨칩(IC Chip)(IC11)과, 상기 노드(N11)와 마이크로 프로세서 구동전압단(Vmc) 사이에 접속된 저항(R13)으로 구성되어 있으며, 그 동작은 상기 아이씨칩(IC11)에 의해 제어된다.

제3a도 및 제3b도에 도시된 회로를 참조하여 상기 아이씨칩(IC11)의 구성과 동작을 간단히 설명하면, 아이씨칩(IC11)은 레퍼런스단(R)에 유기되는 전압에 의해 연산 증폭기의 출력이 달라지는 구조로서, 일정한 기준전압(Vref)을 출력하는 기준전압 발생부과, 상기 기준전압 발생부의 출력노드와 레퍼런스단(R)의 전압을 비교하여 그 결과를 출력하는 연산 증폭기와, 케소드단(K)과 에노드단(A) 사이에 접속되며 상기 연산 증폭기의 출력에 의해 그 동작이 제어되는 스위칭 트랜지스터(Q1)로 이루어져 있으며, 예를 들어, 레퍼런스단(R)의 전압이 고정전원의 기준전압(Vref) 보다 높은 경우는 연산 증폭기의 비교 기능에 의해 노드(ND)에 하이상태가 출력되어 접속된 트랜지스터(Q1)를 턴-온시키므로 케소드단(K)의 전위는 접지전압에 연결된 에노드단(A)을 따라 낮아지게 되고, 반대로 상기 레퍼런스단(R)이 기준전압(Vref) 보다 낮은 전압상태를 유지하게 되면 노드(ND)에도 로우상태가 출력되어 트랜지스터(Q1)가 턴-오프되므로 케소드단(K)은 그 단이 접속된 다른 높은 전압의 영향으로 하이상태로 전이하게 된다.

따라서, 상기 아이씨칩(IC11)의 동작과 관련된 상기 전원 레귤레이터 안정화부(80)는 전원 레귤레이터(20)의 확실한 동작을 위해 입력단(N1)에 적어도 V 이상의 전압이 유기되어야만 하므로, 만약에 노멀모드에서 서스펜드모드로의 전환으로 인해 노드(N1) 의 전위가 7V보다 낮아진다면 전압 분배기의 출력노드(N12)의 전위가 아이씨칩(IC11) 내부의 기준전압(Vref) 보다 낮아져서 아이씨칩(IC11)의 캐소드단(N11)의 전위는 5V로 유지되는 마이크로 프로세서 구동전압단(Vmc)이나 다른 높은 전압 출력단에 의해 하이상태로 전이하게 되고, 다시 노드(N1)의 전위가 높아져서 전압분배기의 출력노드(N12)에 기준전압(Vref) 보다 높은 전압이 인가된다면 아이씨칩(IC11)의 내부 트랜지스터(Q1) 가 동작하여 케소드단(N11)의 전위는 로우상태로 전이하게 된다.

상기에서 전압 분배기는 전원 레귤레이터(20)의 구동에 관련된 임계전위와 아이씨칩(IC11)의 내부 기준전압(Vref)의 크기를 고려하여 적절히 설계된다.

그러므로, 전체적인 동작을 부연 설명하면, 첫 번째로, 주전원부(10)의 정상동작으로 인해 전원 레귤레이터(20)의 입력단(N1)의 전위가 항상 7V 이상을 유지하고 있으면 전원 레귤레이터 안정화부(80)의 전압 분배기의 출력노드(N12)의 전위가 아이씨칩(IC11) 내부의 기준전압(Vref) 보다 높으므로 노드(N11)는 로우상태를 갖게 되고 이에 따라 전원 전달 제어부(60')의 트랜지스터(Q12)는 턴-오프 되어 전원 전달부(50)는 동작하지 않게 되므로 비디오 보드 입력단 (Vdb)의 전위는 노드(N1)로 전달되지 않는다. 두 번째로, 서스펜드모드로의 전환 등으로 인해 노드(N1)의 전위가 7V 이하로 낮아지게 되면 전원 레귤레이터 안정화부(80)의 전압 분배기의 출력노드(N12)는 아이씨칩(IC11)의 기준전압(Vref) 보다 낮아지게 되어 아이씨칩(IC11)의 케소드단인 노드(N11)의 전위가 높아지므로 전원 전달 제어부(60')의 트랜지스터(Q12)는 턴-온 되고, 이에 따라 전원 전달부(50)가 동작하게 되므로 노드(N1) 로는 항상 7V이상을 유지하는 비디오 보드 구동전압단 (Vdb)의 전위가 전달되어 전원 레귤레이터(20)의 출력단 즉, 마이크로 프로세서 구동전압단(Vmc)은 안정된 5V 전위를 항상 유지하게 된다.

따라서, 상기 제2도와 같이 구현된 본 발명에 의한 전원 안정화 회로를 마이크로 프로세서를 구동하는 전원을 출력하는데에 적용하게 되면, 전원 레귤레이터 안정화부를 통해 감지된 전원 레귤레이터 입력단의 전압변화를 이용하여 서스펜드모드에서 노멀모드로 전환할 때에 전원 레귤레이터 입력단에서 발생하는 전압강하를 방지할 수 있게 됨으로써, 마이크로 프로세서를 항상 안정되게 동작시키고 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 모든 내부회로들의 동작 또한 안정화시키는 효과를 얻는다.

Claims (7)

1. 모니터의 주전원부와 마이크로 프로세서 사이에 접속되어 마이크로 프로세서 구동전압을 출력하는 전원 레귤레이터와, 상기 전원 레귤레이터의 입력단과 출력단 사이에 접속되어, 전원 레귤레이터의 동작을 안정화시키는 전원 레귤레이터 안정화부와, 절전모드시에 비디오 보드 구동전압단의 전위를 상기 입력단에 전달하는 전원 전달부와, 상기 전원 레귤레이터 안정화부의 출력노드의 전위에 의해 동작이 제어되며, 상기 전원 전달부의 동작을 제어하는 전원 전달 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원 레귤레이터 안정화부는, 전원 레귤레이터의 입력단에 연결된 전압 분배기와, 상기 입력단과 안정화부의 출력노드 사이에 접속된 캐패시터와, 안정화부의 출력노드를 캐소드단으로 하고 상기 전압 분배기의 출력노드를 레퍼런스단으로 하며, 에노드가 접지전압에 연결된 아이씨칩과, 상기 캐소드단과 마이크로 프로세서 구동전압단 사이에 접속된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 아이씨칩은, 일정한 기준전압을 출력하는 기준전압 발생부와, 상기 기준전압 발생부의 출력노드와 레퍼런스단의 전압을 비교하여 그 결과를 출력하는 연산증폭기와, 케소드단과 에노드단 사이에 접속되며 상기 연산 증폭기의 출력에 의해 그 동작이 제어되는 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 아이씨칩은 레퍼런스단의 전위가 기준전압 보다 높을 경우에는 출력노드인 케소드단에 로우상태가 출력되고, 반대로 레퍼런스단의 전위가 기준전압 보다 낮을 경우에는 케소드단에 하이상태가 출력되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
5. 제2항에 있어서, 상기 전원 레귤레이터 안정화부를 구성하는 저항은 마이크로 프로세서 구동전압단 대신에 그에 상당하는 높은 전압을 출력하는 다른 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
6. 제1항에 있어서, 상기 전원 전달 제어부는, 전원 레귤레이터 안정화부의 출력노드에 베이스단이 접속된 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터의 에미터단과 접지전압사이에 접속된 제너 다이오드와, 상기 스위칭 트랜지스터의 콜렉터단과 전원 전달부 사이에 접속된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.
7. 제6항에 있어서, 상기 전원 전달 제어부의 스위칭 트랜지스터는 전원 레귤레이터 안정화부의 출력노드에 제너 다이오드를 턴-온시킬 수 있을 정도의 높은 전압이 유기되었을 때에만 동작하는 것을 특징으로 하는 모니터의 전원 안정화 회로.