KR100598124B1 - 디스플레이장치의 절전회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이장치의 절전회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원 제어수단(10)의 소프트 스타트 기능을 이용하여 오프 모드시 전원전압 생성을 차단하도록 하는 디스플레이장치의 절전회로에 관한 것이다.

본 발명은 오프 모드시 마이크로컴퓨터(20)로부터 출력된 오프신호(OFF)에 의해 절전수단(30)을 스위칭 온/오프하여 소프트 스타트용 충전수단(Cs)을 방전시키므로써, 전원 제어수단(10)의 PWM 제어신호 생성을 차단한다.

따라서, 스위칭전원회로(SMPS)가 회로 각부에 필요로 하는 모든 전원전압을 생성하지 않기 때문에, 디스플레이장치의 소비전력을 감소시킨다는 데 그 효과가 있다.

디스플레이장치, 모니터, 절전회로, 오프모드, 소프트스타트회로

Description

디스플레이장치의 절전회로{A power-saving circuit of a display system}

도 1 은 일반적인 모니터의 절전회로를 도시한 회로도,

도 2 는 본 발명에 따른 모니터의 절전회로를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭 *

10 : 전원 제어수단 20 : 마이크로프로세서

30 : 절전수단 31 : 스위칭수단

32 : 전달수단 Cs : 충전수단

Q11 : 스위칭 트랜지스터 PC1 : 발광 다이오드

PC2 : 수광 트랜지스터 COM : PWM 비교기

D11,D12,D13 : 다이오드 R11,R12,R13,R14,R15 : 저항

본 발명은 디스플레이장치의 절전회로에 관한 것이다.

보다 상세하게는 오프 모드시 전원전압 생성을 차단하여 소비 전력을 감소시키도록 하는 디스플레이장치의 절전회로에 관한 것이다.

일반적으로 사용자가 전원을 끄지 않은 채 PC(Personal Computer)를 사용하 지 않을 경우, PC에 내장되어 있는 마이크로컴퓨터가 이를 인식하여 소비 전력을 5W 이하로 감소시키도록 되어 있는 바, 기존의 전원을 오프하는 것과는 달리 사용자가 다시 PC를 사용하고자 할 경우 바로 전 사용 화면이 자동적으로 즉시 모니터에 나타난다.

도 1 은 일반적인 모니터의 절전회로를 도시한 회로도로서, 스위칭전원회로(1)는 수평/수직 편향부와, 비디오 앰프, 히터 등 모니터의 각부를 동작시키기 위해 필요한 전원전압을 공급한다.

일반적으로 절전 기능을 갖춘 모니터는 영상전자기기 표준협회(이하 VESA라 칭한다)의 표준안에 따른 DPMS(Display Power Management System)로 구현되는 바, 정상(Normal) 모드와 서스펜드(Suspend) 모드 및 오프(Off) 모드로 구분되어 동작하며, PC에 내장되어 있는 마이크로컴퓨터의 소프트웨어로 제어된다.

	PC 마이크로컴퓨터		모니터 마이크로컴퓨터
모드	수평동기신호 (H.SYNC)	수직동기신호 (V.SYNC)	서스펜드신호 (SUS)	오프신호 (OFF)
정상	출력(O)	출력(O)	하이레벨	하이레벨
서스펜드	출력(X) 출력(O)	출력(O) 출력(X)	로우레벨	하이레벨
오프	출력(X)	출력(X)	로우레벨	로우레벨

상기 표 1 과 도 1 을 참조하여 일반적인 모니터의 동작을 정상 모드시/ 서스펜드 모드시/오프 모드시로 나누어 살펴보면 다음과 같다.

1. 정상 모드시

상기 PC 마이크로컴퓨터는 수평 및 수직 동기신호(H.sync·V.sync)를 모두 모니터 마이크로컴퓨터(2)로 출력하고, 이에 따라 모니터 마이크로컴퓨터(2)는 하 이레벨의 서스펜드신호(SUS) 및 오프신호(OFF)를 절전수단(3)으로 출력한다.

상시 하이레벨의 서스펜드신호(SUS) 및 오프신호(OFF)를 입력받은 절전수단(3)은, 스위칭전원회로(1)로부터 출력된 정격의 전원전압을 그대로 모니터 회로 각부에 공급하여, 모니터 회로들를 정상 동작시킨다.

2. 서스펜드 모드시

상기 PC 마이크로컴퓨터는 정해진 시간(통상 1,2 분) 동안 키보드상에 아무런 입력이 없으면, 수평 동기신호·수직 동기신호(H.sync·V.sync)중 어느 하나만을 모니터 마이크로컴퓨터(2)로 출력한다.

이에 따라 상기 모니터 마이크로컴퓨터(2)는 로우레벨의 서스펜드신호(SUS)와 하이레벨의 오프신호(OFF)를 절전수단(3)으로 출력하고, 이에 따라 절전수단(3)은 스위칭전원회로(1)로부터 모니터 회로 각부에 공급되는 전원전압을 차단한다.

이때 히터(Heater)는 쉽게 가열되지 않는 특성이 있기 때문에, 모니터에 절전 기능이 수행되더라도 상기 히터에는 정격 전압(6.3V)이 인가되어야만 정상 모드 전환시 빠른 전환이 가능하다.

즉, 서스펜드 모드시에는 모니터의 소비 전력을 절감시킬 수 있도록 모든 회로 동작을 중단시키고 최소 필요 전원(6.3V)만을 구동시킨다.

3. 오프 모드시

상기 PC 마이크로컴퓨터는 수평 동기신호·수직 동기신호(H.sync·V.sync)를 모두 모니터 마이크로컴퓨터(2)로 출력하지 않고, 이에 따라 상기 모니터 마이크로컴퓨터(2)는 로우레벨의 서스펜드신호(SUS)와 오프신호(OFF)를 절전수단(3)으로 출 력한다.

상기 절전수단(3)은 상기 로우레벨의 서스펜드신호(SUS)와 오프신호(OFF)를 입력받으면, 스위칭전원회로(1)로부터 모니터 회로 각부에 공급되는 전원전압을 차단시키는 한편, 서스펜드 모드시와는 달리 히터(Heater)에 공급되는 전원전압(6.3V)도 차단시킨다.

즉, 로우레벨의 서스펜드신호(SUS)가 저항(R24)을 통해 제 2 트랜지스터(Q22)의 베이스단에 인가되면 상기 제 2 트랜지스터(Q22)가 턴오프되고, 상기 제 2 트랜지스터(Q22)가 턴오프되면 제 1 트랜지스터(Q21)의 에미터 전위와 베이스 전위가 같아져 상기 제 1 트랜지스터(Q21)가 턴오프되고, 이에 따라 스위칭전원회로(1)로부터 출력된 소정의 전원전압(13V)이 수평편향회로에 공급되지 않는다.

한편 로우레벨의 오프신호(OFF)가 저항(R28)을 통해 제 4 트랜지스터(Q24)의 베이스단에 인가되면 상기 제 4 트랜지스터(Q24)가 턴오프되고, 제 3 트랜지스터(Q23)의 에미터 전위와 베이스 전위가 같아지면 상기 제 3 트랜지스터(Q23)가 턴오프되고, 이에 따라 스위칭전원회로(1)로부터 출력된 소정의 전원전압(6.3V)이 히터에 공급되지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이 PC와 모니터가 분리된 PC 분리형 모니터는 오프 모드시 스위칭전원회로(1)의 출력전압이 회로 각부에 공급되는 것을 차단하여 소비전력을 5W 이하로 떨어뜨려 VESA 규격을 만족시키도록 되어 있다.

상기한 바와 같은 PC 분리형 모니터와 비교하여 PC 일체형 모니터는 외부 와 이어가 적고 간결하게 보이며 이동이 쉬운 장점이 있어, 향후 PC 일체형 모니터의 개발 및 양상이 늘어날 전망이다.

그러나 PC 일체형 모니터는 오프 모드시 PC 자체에서 약 4W의 전력을 소비하고 모니터 자체에서 약 4W의 전력을 소비하여 전체 소비 전력이 약 8W에 도달하는 바, 오프 모드시 소비 전력을 5W 이하로 떨어뜨려야 한다는 VESA 규격을 위배한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오프 모드시 전원전압 생성을 차단하여 모니터의 소비 전력을 감소시키도록 하는 디스플레이장치의 절전회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이장치의 절전회로는,

소정 전압을 충전하기 위한 충전수단 ;

초기 동작시 상기 충전수단의 충전전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 워밍업 전압을 공급하도록 제어하고, 초기 동작 이후에는 피드백전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 정격 전압을 공급하도록 제어하고, 상기 충전수단이 방전되면 상기 PWM 제어신호의 생성을 중단하는 전원 제어수단 ;

오프 모드시 오프신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 ;

상기 마이크로컴퓨터로부터 오프신호가 입력되면 상기 충전수단을 방전시키는 절전수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모니터의 절전회로를 도 1 을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 모니터의 절전회로를 도시한 회로도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 모니터의 절전회로는, 소정 전압을 충전하기 위한 충전수단(Cs) ; 초기 동작시 상기 충전수단(Cs)의 충전전압(Vcs)에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 워밍업 전압을 공급하도록 제어하고, 초기 동작 이후에는 피드백전압(Vfb)에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 정격 전압을 공급하도록 제어하고, 상기 충전수단(Cs)이 방전되면 상기 PWM 제어신호의 생성을 중단하는 전원 제어수단(10) ; 오프 모드시 오프신호(OFF)를 출력하는 마이크로컴퓨터(20) ; 상기 마이크로컴퓨터(20)로부터 오프신호(OFF)가 입력되면 상기 충전수단(Cs)을 방전시키는 절전수단(30)으로 구성되어 있다.

여기서 상기 절전수단(30)는 상기 오프신호(OFF)에 의해 스위칭 온/오프되어 상기 충전수단(Cs)을 방전시키는 스위칭수단(31)으로 구성되어 있으며, 상기 스위칭수단(31)은 전달수단(32)을 매개로 상기 오프신호(OFF)를 입력받아 동작한다.

또한 상기 충전수단(Cs)은 한쪽단이 상기 전원 제어수단(10)에 연결되고 다른 한쪽단이 접지되는 커패시터로 구성되어 있고, 상기 스위칭수단(31)은 베이스단이 저항(R11)을 통해 상기 오프신호(OFF)를 입력받고 콜렉터단이 상기 전원 제어수단(10)와 커패시터(Cs) 사이에 병렬로 연결되고 에미터단이 접지되는 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)로 구성되어 있으며, 상기 전달수단(32)은 애노드단이 저항(R11)을 통해 상기 오프신호(OFF)를 입력받고 캐소드단이 접지되는 발광 다이오드(PC1) ; 콜렉터단이 저항(R12)을 통해 전압원에 연결되고 에미터단이 상기 발광 다이오드(PC1)와 다르게 접지되고 상기 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)의 베이스단이 상기 전압원과 콜렉터단 사이에 병렬로 연결되는 수광 트랜지스터(PC2)로 구성되어 있다.

일반적으로 전원회로는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압를 적절히 공급해주는 역할을 하는데, 선형 전원회로(Linear Power Supply)보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭전원회로(SMPS:Switched Mode Power Supply)에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.

도 1 을 참조하여 모니터에 통상적으로 적용되는 스위칭전원회로(SMPS)의 동작 원리를 간단히 살펴보면, 외부로부터 입력된 상용교류전압을 직류전압(Vi)으로 변환한 후 변압기(T)의 1차측 코일의 일단에 공급하고, 상기 변압기(T)의 2차측 코일의 타단에 파워 트랜지스터(Q)를 연결하여, 상기 파워 트랜지스터(Q)를 온/오프시킴으로써, 상기 변압기(T)의 2차측 코일에 유도 기전력(Vs,Vsm)을 발생시킨 후 상기 유도 기전력(Vs,Vsm)을 직류전압(Vo,Vom)으로 변환하여 회로 각부에 공급한다.

이때 상기 전원 제어수단(10)는 피드백전압(Vfb)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 PWM 제어신호를 생성한 후 상기 PWM 제어신호를 상기 파워 트랜지스터(Q)에 공급하므로써 상기 파워 트랜지스터(Q)를 온/오프시키도록 제어한다.

이때 모니터의 초기 동작시 스위칭전원회로(SMPS)로부터 출력되는 최대(정 격) 전류를 모니터 회로에 그대로 공급하면 회로가 심한 스트레스를 받게 되므로, 초기 동작시 회로가 워밍업을 한 후 정상 동작을 할 수 있도록 회로에 정격 전압보다 낮은 워밍업 전압을 공급할 필요가 있는데, 이를 소프트 스타트(Soft Start) 기능이라 하며, 본 발명에 따른 전원 제어수단(10)는 이러한 기능을 수행하는 소프트 스타트 회로를 내장하고 있다.

즉, 초기 동작시 커패시터(Cs)가 1mA 전류원과 5V 전압원 및 저항(R13)에 의해 충전되기 시작한다.

상기 커패시터(Cs)의 충전 전압(Vcs)이 3V 이상이 되면 다이오드(D11)가 턴오프되므로, 상기 커패시터(Cs)에 1mA 전류원으로부터 더 이상 전류가 흘러들어오지 않게 되고 이때 상기 커패시터(Cs)는 저항(R13)을 통해 5V까지 충전된다.

결국 상기 다이오드(D11)가 오프되기까지 PWM 비교기(COM)의 인버팅 단자 전압은 상기 커패시터(Cs) 충전전압(Vcs)의 1/3 만큼 되면서 천천히 상승한다.

이에 따라 파워 트랜지스터(Q)를 흐르는 전류도 상기 PWM 비교기(COM)의 인버팅 단자 전압을 따라 천천히 상승한다.

상기 커패시터(Cs)의 충전 전압(Vcs)이 3V 이상이 되면 상기 다이오드(D11)가 오프되므로, 상기 PWM 비교기(COM)의 인버팅 단자 전압은 더 이상 상기 커패시터(Cs)의 충전 전압(Vcs)을 따라가지 않고 피드백 전압(Vfb)을 따라간다.

셧다운시나 보호동작시에는 상기 커패시터(Cs)를 방전시키므로써 재동작시에 0V부터 충전될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 회로의 동작을 정상 모드시와 오프 모드시로 나누어 살펴보 면 다음과 같다.

이때 상기 마이크로컴퓨터(20)는 정상 모드시 하이레벨(5V)의 오프신호(OFF)를 출력하고 오프 모드시 로우레벨(0V)의 오프신호(OFF)를 출력한다.

1.정상 모드시

상기 하이레벨의 오프신호(OFF)가 저항(R11)을 통해 상기 포토 커플러(32)의 발광 다이오드(PC1)에 입력되면, 상기 발광 다이오드(PC1)가 발광하고 이에 따라 상기 수광 트랜지스터(PC2)가 동작하게 되므로, 소정 전압이 저항(R12) 및 수광 트랜지스터(PC2)를 통해 접지로 흐른다.

이에 따라 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)의 베이스단에는 거의 0V에 가까운 전압이 걸려 상기 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)가 스위칭 오프되므로, 상기 전원 제어수단(10)는 정상 동작을 한다.

즉, 상기 커패시터(Cs)에 5V 전압이 충전된 상태를 그대로 유지한다.

2. 오프 모드시

상기 로우레벨의 오프신호(OFF)가 저항(R11)을 통해 상기 포토 커플러(32)의 발광 다이오드(PC1)에 입력되면, 상기 발광 다이오드(PC1)가 발광하지 않고 이에 따라 상기 수광 트랜지스터(PC2)가 동작하지 않게 되므로, 소정 전압이 저항(R12)을 통해 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)의 베이스단에 인가된다.

이에 따라 상기 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)가 스위칭 온되므로, 상기 커패시터(Cs)에 충전된 5V 전압이 상기 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)를 통해 방전되는 동시에 상기 피드백 전압(Vfb)도 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q11)를 통해 방전된 다.

이에 따라 상기 PWM 비교기(COM)의 인버팅 단자에 전압이 가해지지 않아 PWM 제어신호가 생성되지 않고, 상기 PWM 제어신호가 상기 파워 트랜지스터(Q)에 공급되지 않아 상기 변압기(T)의 2차측에 전압이 유도되지 않으므로, 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압이 모두 0V가 된다.

즉, 전원 제어수단(10)에 내장된 소프트 스타트 회로를 이용하여 오프 모드시 스위칭전원회로(SMPS)의 전원전압 생성을 차단하므로써 모니터의 소비전력을 1W 이하로 감소시킨다.

이에 따라 PC 일체형 모니터의 경우, 오프 모드시 PC 자체에서 약 4W의 전력을 소비하고 모니터 자체에서 1W 이하의 전력을 소비하게 되어 전체적으로 5W 이하의 전력을 소비하게 되므로 VESA 규격을 만족시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 회로는 오프 모드시 스위칭전원회로(SMPS)가 디스플레이장치 각부에 필요로 하는 모든 전원전압을 생성하지 않기 때문에, 디스플레이장치의 소비전력을 감소시킨다는 데 그 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소정 전압을 충전하기 위한 충전수단 ;

   초기 동작시 상기 충전수단의 충전전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 워밍업 전압을 공급하도록 제어하고, 초기 동작 이후에는 피드백전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 정격 전압을 공급하도록 제어하고, 상기 충전수단이 방전되면 상기 PWM 제어신호의 생성을 중단하는 전원 제어수단 ;

   오프 모드시 오프신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 ;

   상기 마이크로컴퓨터로부터 오프신호가 입력되면 상기 충전수단을 방전시키는 절전수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 절전회로.
2. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 디스플레이장치의 절전수단은 전달수단을 더 포함하고,

   상기 절전수단이 상기 오프신호를 수신하면, 발광 다이오드와 수광 트랜지스터를 포함하는 상기 전달수단을 통해 상기 스위칭 수단이 온되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 절전회로
3. 제 2 항에 있어서 상기 스위칭수단이

   전달수단을 매개로 상기 오프신호를 입력받아 동작하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 절전회로.
4. 소정 전압을 충전하기 위한 충전수단 ;

   초기 동작시 상기 충전수단의 충전전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 워밍업 전압을 공급하도록 제어하고, 초기 동작 이후에는 피드백전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 회로 각부에 정격 전압을 공급하도록 제어하고, 상기 충전수단이 방전되면 상기 PWM 제어신호의 생성을 중단하는 전원 제어수단;

   오프 모드시 오프신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 ;

   상기 마이크로컴퓨터로부터 오프신호가 입력되면 상기 충전수단을 방전시키는 절전수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 PC 일체형 디스플레이장치.

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