KR100247393B1 - Pfc기능을 갖는 디스플레이 장치의 전원 제어장치 - Google Patents

Pfc기능을 갖는 디스플레이 장치의 전원 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DPMS 모드에서도 PFC 기능이 정상적으로 수행될 수 있도록 하는 디스플레이 장치의 전원 제어 장치에 관한 것이다.
상용 교류를 입력받아 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 출력되는 직류 전류를 입력받아 역률를 보정하는PFC(Power Factor Correction)부와, 컴퓨터로부터 제공되는 동기신호를 판별하여 DPMS 모드의 구현을 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과, 상기 마이컴의 DPMS 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 PFC부의 동작을 제어하는 PFC제어부를 포함하여 구성되는 디스플레이 장치의 전원 장치에 있어서, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 DPMS 모드를 구현할 때에도 PFC부가 동작할 수 있도록 상기 PFC제어부의 발진주파수를 조절할 수 있는 절연부를 구비하는 DPMS 모드에서도 PFC 기능을 유지할 수 있는 효과를 가진다.

Description

ＰＦＣ기능을 갖는 디스플레이 장치의 전원 제어장치
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DPMS 모드에서도 PFC 기능이 정상적으로 수행될 수 있도록 하는 디스플레이 장치의 전원 제어 장치에 관한 것이다.
모니터는 대표적인 컴퓨터 주변장치로서 그 구성은 도 1에서와 같이 나타낼 수 있다.
컴퓨터(100)는 키보드 신호를 인가 받아 처리하고 처리된 결과에 따라 데이터를 발생하는 CPU(110)와, 상기 CPU(110)로부터 출력되는 데이터를 인가 받아 영상 신호(R,G,B)로 처리하고 이를 동기시키기 위한 수평 동기 신호(H_Sync) 및 수직 동기 신호 (V_Sync)를 출력하는 비디오 카드(120)를 포함한다.
마이컴(210)은 제공되는 수평/수직 신호를 전달받아 후단에 상 조정 신호와 기준 발진 신호등의 조절 신호를 출력한다.
제어 버튼(Button)부(220)는 상기 마이컴(210)의 동작을 위한 각종 화면 제어 신호를 출력한다. 이 때 사용자의 의도에 따라 입력 신호의 선택이 변경될 때 그 신호를 마이컴(210)에 전달한다.
수평/수직 출력 회로부(230)는 상기 마이컴(210)으로부터 출력되는 화면 제어 신호와 기준 발진 신호를 인가 받아 라스터(Raster)를 동기시키게 된다.
비디오 회로부(240)에서는 상기 비디오 카드(120)로부터 출력되는 영상 신호를 인가 받아 증폭하게 된다.
상기 마이컴(210)과 상기 수평/수직 출력 회로부(230)와 상기 비디오 회로부(240)에는 전원 회로부(250)를 통해 구동에 필요한 전원이 공급된다.
이와 같은 구성을 가진 디스플레이 장치 내부의 각 블럭을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
수평 동기 신호(H-Sync) 및 수직 동기 신호(V-Sync)를 인가 받은 마이컴(210)은 제어 버튼(Button)부(220)에서 인가되는 화면 제어 신호에 따라 화면에 표시되는 상을 조정하는 신호를 출력하게 된다.
마이컴(210)으로부터 변형되어 출력되는 수평/수직 동기 신호를 인가 받은 수평/수직 발진 신호 처리기(231)는 전달된 수평/수직 동기 신호에 따라 톱니파 발생 회로의 온/오프 동작의 스위칭 속도를 제어하기 위한 수직 펄스를 수직 드라이브 회로(232)로 인가하게 된다.
수직 펄스를 인가 받은 수직 드라이브 회로(232)는 일반적으로 1단의 수직 증폭형이 많이 사용되며, 트랜지스터의 베이스 단자에 입력을 가하고 에미터 단자에서 출력 전압을 꺼내는 에미터 팔로우(Emitter Follower)형을 많이 사용된다. 따라서 이득보다는 직선성 개선의 동작을 한다.
이러한 수직 드라이브 회로(232)로부터 출력되는 전류 신호를 인가 받은 수직 출력 회로(233)는 수직 편향요크(V-DY)(234)를 통해 흐르는 수직 동기 펄스에 부합된 톱니파 전류를 만들게 되고, 그에 따라 수직 주사 주기가 결정된다.
수평/수직 발진신호 처리기(231)로부터 출력되는 수평 발진 신호는 수평 드라이브 회로(235)에 인가된다. 수평 발진 신호를 인가 받은 수평 드라이브 회로(235)는 수평 출력 회로(236)를 온/오프 시키기 위한 충분한 전류를 공급하게 된다.
수평 드라이브 회로(235)로부터 출력되는 전류를 인가 받은 수평 출력 회로(236)는 수평 편향요크(H-DY)(237)에 톱니파 전류를 발생하게 된다. 이러한 톱니파 전류에 의해 수평 주사 주기가 결정된다.
또한 안정된 직류(DC) 전압을 CRT(244)의 애노드(Anode)에 공급하기 위해 플라이백 트랜스포머(Flyback Transformer; 이하 FBT라 칭함)(239)가 사용된다.
FBT는 누설 인덕턴스와 고압 회로(238)의 분포 용량에 의한 고조파를 이용하여, 콜렉터 펄스가 작아도 큰 고압을 발생시켜 CRT(244)의 애노드(Anode)단자에 인가하게 된다.
고압을 인가 받은 애노드(Anode)단자는 비디오 회로부(240)에서 증폭되어 출력되는 영상 신호(R,G,B)의 휘도를 조정하게 된다. OSD부(243)는 마이컴(210)에서 출력되는 화면 제어 신호에 따른 OSD데이터를 인가 받아 OSD 이득 신호를 출력하게 된다.
비디오 프리 앰프(241)는 OSD부(243)로부터 출력되는 OSD 이득 신호와 비디오 카드(120)로부터 인가되는 영상 신호(R,G,B)를 인가 받는다. 비디오 프리 앰프(241)는 저전압 증폭기로 낮은 영상 신호(R,G,B)를 증폭시켜 일정한 전압 수준을 유지하게 된다.
가령 예를 들어, 1VPP미만의 신호를 4 ∼ 6VPP의 신호로 증폭시킨다. 이와 같이 4 ∼ 6VPP의 신호로 증폭 된 것을 비디오 출력 앰프(242)는 40 ∼ 60VPP의 신호로 증폭하여 각 화소에 에너지를 공급하게 된다. 비디오 출력 앰프(242)에서 증폭된 영상 신호는 CRT(244)의 캐소드(Cathode)에 인가되어 화면을 통해 영상을 표시된다.
또한, OSD가 선택되는 경우에는 비디오 프리 앰프(241)에서 OSD가 선택되어 일정 레벨로 증폭된 후, 비디오 출력 앰프(242)에서 최종 증폭되어 CRT(244)의 화면에 OSD 데이터를 표시하게 된다.
이러한 모니터의 구동 전압을 공급하는 전원 회로부(250)는, 상용 교류를 입력받는 교류(Alternative Current; 이하 AC라 칭함)입력단(251)을 통해 교류를 입력받는다. AC 입력단(251)을 통해 출력되는 교류를 입력받은 디가우징 코일(252)은 화면의 색 순도가 지자계 또는 외부 조건에 의해 발생되는 색상의 번짐 상태를 원래의 색상으로 회복시키는 동작을 한다.
이 동작은 디가우징 코일(252)에 순간적으로 2-8초 동안 교류를 가하면, 모니터(200) 내에 있는 새도우 마스크(Shadow Mask)에 형성된 자계를 흩트려 색상의 번짐 상태를 회복시키게 된다.
또한 정류기(253)를 통해 정류되어 출력되는 직류는 스위칭 트랜스포머(254)로 인가된다. 직류를 인가 받는 스위칭 트랜스포머(254)는 스위칭 동작을 하여 전압 출력단(255)을 통해 모니터(200) 내에 필요로 하는 각종 구동 전압을 공급하게 된다.
이 때, 만일 수직 동기 신호(V-SYNC)가 인가되지 않으면 마이컴(210)은 서스펜드 모드 신호를 전압 레귤레이터(256)로 인가하여 편향 전압을 차단하게 된다.
펄스 폭 변조회로(Pulse Width Modulation; 이하 PWM)부(257)의 구형파 펄스는 스위칭 장치의 온/오프 드라이브 동작을 시키며, 펄스 폭의 변화는 도전 시간(Conduction Time)을 증가 감소시켜 출력 전압의 안정화를 시키게 된다.
그리고 마이컴(210)은 모니터(200)내에서 소비되는 소비전력을 절감하기 위해 수평/수직 동기 신호의 감지 여부에 따라 DPMS 모드를 실행하여 모니터(200) 내부에서 소비되는 전력을 절감하게 된다.
여기에서 DPMS(Display Power Management Signaling)이란 컴퓨터에서 모니터를 정상동작모드(Normal), 대기모드(Stand-By), 일시중단(Suspend)모드, 전원차단모드(Off) 중 어느 하나의 제어모드로 동작시키기 위하여 수평 동기신호(H-Sync)와 수직 동기신호 (V-Sync)를 선택적으로 모니터에 인가하는 것을 말한다.
정상동작모드(Normal)라 함은 모니터의 전원공급이 정상적으로 이루어지도록 하기 위한 제어모드를 말한다.
대기모드(Stand-By)와, 일시중단모드(Suspend)는 비디오 처리부에서 처리되는 비디오신호중 선택적으로 뮤팅시킴으로써 디스플레이를 시키지 않도록 하는 제어모드를 말한다.
전원차단모드(Off)라 함은 모니터의 전원공급을 차단하기 위한 제어모드를 말한다.
상기한 바와같이 컴퓨터에서 모니터를 제어하고자 하는 제어모드에 대응하여 수평/수직 동기신호의 형태로서 동작제어신호를 발생하는 것은 미합중국에서 1993년 1월 26일자로 발행 및 배포하고 있는 "DPMS PROPOSAL"에 제안되어 있다.
"DPMS PROPOSAL"에 따르면 정상동작모드는 전원온(On)상태로서 수평/수직 동기신호의 펄스 출력이 모두 나타난다. 대기모드는 대기상태로서 수직 동기신호 (V-Sync)의 펄스 출력만이 나타난다. 서스펜드모드는 일시중단상태로서 수평 동기신호(H-Sync)의 펄스 출력만이 나타난다.
전원차단모드는 전원오프상태로서 수평/수직 동기신호의 펄스 출력이 모두 나타나지 않도록 함으로써 제어모드를 구별하도록 하고 있다. 제어모드는 컴퓨터 시스템이 사용되지 않는 시간에 대응하여 순차적으로 정상동작모드→대기모드→일시중단→전원차단모드로 전환한다.
한편 도 1에 도시된 디스플레이 장치에서의 DPMS 제어회로는 단지 비디오 카드로부터 발생하는 수평/수직 동기신호(H/V Sync)의 발생 여부에 따라 디스플레이 장치내에서 소비되는 전력을 절감하기 위한 것이다. 상용 교류를 정류하여 원하는 출력 전압을 얻는 과정을 통해서 전압과 전류의 위상 차이인 역률(Power Factor)로 인한 전력 손실을 보정하진 못했다.
이러한 역률로 인한 전력의 손실을 보정하기 위한 역률 보정(Power Factor Correction : 이하 PFC라 칭함 ) 회로를 채용한 디스플레이 장치의 전원 회로를 도 2 의 블록도에서 개략적으로 나타내고 있다.
상용 교류를 입력받아 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)로부터 출력되는 직류전류를 입력받아 역률를 보정하는 PFC부(20)와, 상기 PFC부(20)로부터 출력되는 직류전압을 인가받아 DPMS 회로의 전원을 공급하는 DPMS 전원부(30)와, 상기 DPMS전원부(30)로부터 출력되는 직류를 인가받고, 컴퓨터로부터 제공되는 수평/수직 동기신호(H/V_Sync)를 입력받아 DPMS모드 실행을 위한 제어신호를 출력하는 마이컴(40)과, 상기 마이컴(40)의 DPMS 모드 제어신호를 인가받아 스위칭 동작을 하는 스위칭부(50)와, 상기 스위칭부(50)의 동작에 따라 제어되는 PFC 제어부(60)와, 상기 PFC 제어부(60)의 온/오프 동작에 의해 직류전압(B+)의 출력을 제한하는 트랜스포머(Transformer : T로 약칭함)로 구성된다.
도 3은 도 2의 구성을 상세히 나타낸 회로도이다. 정류부(10)에서는 상용교류를 전파 정류하여 출력하고 출력된 전류는 캐패시터(C2)에 충전된다.
트랜스포머(T)의 2 차측에 형성된 DPMS 전원부(30)으로 유도된 전압은 다이오드(D1)를 거쳐 정류되어 캐패시터(C1)에 저장된다.
PFC 제어부(60)의 출력신호는 저항(R6)을 거쳐 FET의 게이트단에 전달되어 FET를 스위칭한다. 상기 FET의 드레인단에 접속된 다이오드(D2)를 거쳐 저항(R3,R4)에 의해 분압된 전압이 PFC 제어부(60)에 피드백된다.
FET의 소오스단과 저항(R5)의 사이에 흐르는 전류가 PFC 제어부(60)의 전류감지단에 제공된다.
마이컴(40)은 제공되는 수평/수직 동기신호를 판별하여 제어신호를 나타낸다. DPMS 모드가 수행될 때 마이컴(40)으로부터 스위칭부(50)에 제공되는 신호는 하이(High)를 나타낸다. 이에 따라 저항(R8)에 전원이 인가되고 스위칭 트랜지스터(Q1)가 도통되어 PFC 제어부(60)의 동작이 제어된다. 따라서 DPMS 모드시에 상기 PFC부(20)의 기능이 작동되지 못한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 DPMS 모드의 구현중에서도 PFC 기능이 가능하도록 하는데 목적을 둔다.
본 발명의 다른 목적은 마이컴의 DPMS 모드 제어신호에 따라 PFC 제어부의 OSC 발진 콘덴서를 변경하여 발진 주파수를 제어하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용 교류를 입력받아 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 출력되는 직류 전류를 입력받아 역률를 보정하는PFC(Power Factor Correction)부와, 컴퓨터로부터 제공되는 동기신호를 판별하여 DPMS 모드의 구현을 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과, 상기 마이컴의 DPMS 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 PFC부의 동작을 제어하는 PFC제어부를 포함하여 구성되는 디스플레이 장치의 전원 장치에 있어서, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 DPMS 모드를 구현할 때에도 PFC부가 동작할 수 있도록 상기 PFC제어부의 발진주파수를 조절할 수 있는 절연부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 디스플레이 장치의 내부 구성을 나타내는 블록구성도,
도 2는 PFC 기능이 추가된 디스플레이 장치 전원부의 블록구성도,
도 3은 도 2의 상세회로도,
도 4는 본 발명에 따른 전원 제어 장치의 상세회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 구성과 그에 따른 동작을 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 3의 종래기술과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저 가장 두드러지게 나타나는 것은 마이컴(40)과 PFC 제어부(60)의 사이에
스위칭부가 사용되지 않고 절연부가 구성된 점이다.
이 절연부(70)는 마이컴의 DPMS 제어신호를 검출하는 신호 전달용 저항(R8)과, 상기 신호 전달용 저항(R8)을 통해 제공되는 DPMS신호에 따라 PFC 제어부의 발진 콘덴서의 접속을 스위칭하는 옵토커플러(OPT)로 구성된다.
옵토커플러(OPT)는 아이솔레이션(Isolation)소자의 하나로써 절연동작과 스위칭동작을 수행한다. 따라서 본 예에서는 옵토커플러를 사용하였으나 동일 성격을 갖는 다른 소자를 사용하여도 동일한 효과를 기대할 수 있다.
AC 입력으로부터 교류 전압을 인가받아 정류부(10)에서 정류하고 캐패시터(C2)로 평활한 다음 트랜스포머(T)에 인가한다. 그리고 저항(R1)을 통하여 PFC 제어부(60)에 전압이 인가되어 초기 동작이 이루어진다.
PFC 제어부(60)의 출력신호는 저항(R6)을 거쳐 FET의 게이트단에 전달되어 FET의 스위칭 동작이 시작된다. FET가 스위칭을 시작하면 스위칭 펄스는 다이오드(D2)와 캐패시터(C3)에 정류 평활된다.
또한 트랜스포머(T)의 2 차측에 유도된 펄스는 다이오드(D1)와 캐패시터(C1)에 의해 정류 평활되어 마이컴(40)의 전원으로 인가된다.
이와 같이 트랜스포머(T)의 2차측으로부터 마이컴의 전원을 인가받기 때문에 DPMS 메인 전원을 차단하였을 때 PFC가 정상적으로 동작하도록 해야한다.
DPMS 모드상에서도 PFC가 정상적으로 동작하도록 OSC 발진 캐패시터를 변경하여 발진주파수를 제어한다.
DPMS 모드가 구현될 때 마이컴(40)으로부터 저항(R8)에 제공되는 신호가 하이(High)를 나타낸다. 이에 따라 옵토 커플러(OPT)가 턴온되고 발진 캐패시터(C3)가 접속됨에 따라 발진주파수가 변경된다. 따라서 저 주파수 영역에서 PFC 동작이 구현될 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 DPMS 모드에서도 PFC 기능을 유지할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 상용 교류를 입력받아 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류부와,
    상기 정류부로부터 출력되는 직류 전류를 입력받아 역률를 보정하는PFC(Power Factor Correction)부와,
    컴퓨터로부터 제공되는 동기신호를 판별하여 DPMS 모드의 구현을 위한 제어신호를 출력하는 마이컴과,
    상기 마이컴의 DPMS 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 PFC부의 동작을 제어하는 PFC제어부를 포함하여 구성되는 디스플레이 장치의 전원 장치에 있어서,
    상기 마이컴의 제어신호에 따라 DPMS 모드를 구현할 때에도 PFC부가 동작할 수 있도록 상기 PFC제어부의 발진주파수를 조절할 수 있는 절연부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 전원 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연부는
    마이컴의 DPMS 제어신호를 검출하는 신호 전달용 저항과,
    상기 신호 전달용 저항을 통해 제공되는 DPMS신호에 따라 PFC 제어부의 발진 콘덴서의 접속을 스위칭하는 아이솔레이션(Isolation) 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 전원 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 아이솔레이션(Isolation)소자는
    옵토 커플러(Opto coupler)로 구성됨을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 전원 제어 장치.
KR1019970045465A 1997-09-02 1997-09-02 Pfc기능을 갖는 디스플레이 장치의 전원 제어장치 KR100247393B1 (ko)

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