KR101938248B1 - 커패시터에 충전된 전하를 방전시키는 제어 회로를 구비한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

커패시터에 충전된 전하를 방전시키는 제어 회로를 구비한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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류영환
안병현
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 커패시터에 충전된 전하를 방전시키기 위한 제어 회로를 구비한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 장치의 구동을 위한 교류 전원이 입력되는 교류 전원 입력단; 상기 교류 전원 입력단에 연결되고, 전하가 충전 및 방전되는 X-커패시터; 및 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단하는 비교기 회로와 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부에 따라 작동하는 방전 스위치로 구성되는 제어 회로를 포함한다.

Description

커패시터에 충전된 전하를 방전시키는 제어 회로를 구비한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법{DISPLAY DEVICE HAVING CONTROL CIRCUIT FOR DISCHARGING CHARGES CHARGED IN CAPACITOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 커패시터에 충전된 전하를 방전시키기 위한 제어 회로를 구비한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 디스플레이 장치에 구비되는 제어 회로(Integrated Circuit)를 통해서 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시키는 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 전력 공급부의 입력단에는 노이즈 제거를 위한 EMI 필터(Electromagnetic Interference filter)가 마련되는데, EMI 필터에 마련되는 X-커패시터에 충전된 전하로 인하여 감전이나 화재 등의 안전 문제가 있을 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래 기술은 X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 방전시키기 위해 X-커패시터와 병렬로 연결되는 방전 저항을 사용하고 있다. 이 때, 방전 저항의 용량에 따라 X-커패시터의 방전 시간이 결정된다.
그러나 방전 저항으로 인해 오히려 디스플레이 장치가 대기 모드에서 전력을 더 소모하기 때문에, 결과적으로 대기 전력을 줄이기 위한 노력에 역행하는 문제점이 발생한다. 따라서, X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 보다 효율적으로 방전시키기 위한 기술이 요구된다.
본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 방전 저항을 이용하지 않고 X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 보다 빠른 속도로 방전시키는 제어 회로 및 관련 디스플레이 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 방전 저항을 이용하지 않고 전력 손실을 최소화하면서 X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 방전시키는 제어 회로 및 관련 디스플레이 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 디스플레이 장치의 구동을 위한 교류 전원이 입력되는 교류 전원 입력단, 상기 교류 전원 입력단에 연결되고, 전하가 충전 및 방전되는 X-커패시터 및 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단하는 비교기 회로와 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부에 따라 작동하는 방전 스위치로 구성되는 제어 회로를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 제어 회로는, 상기 입력된 교류 전원의 전압 레벨을 낮추기 위한 적어도 하나의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 비교기 회로는, 상기 교류 전원의 하이(high) 레벨 전압을 감지하기 위한 제1 펄스 또는 상기 교류 전원의 로우(low) 레벨 전압을 감지하기 위한 제2 펄스를 발생시키고, 상기 교류 전원과 상기 제1 펄스 또는 상기 제2 펄스를 비교하여 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 제어 회로는, 상기 비교기 회로와 커플링 되고, 상기 교류 전원이 오프(OFF)되는 시간을 카운트 하는 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 제어 회로는, 상기 비교기 회로를 통하여 상기 교류 전원이 온(ON)된 것으로 판단하면 상기 방전 스위치를 오프(OFF) 하고, 상기 비교기 회로를 통하여 상기 교류 전원이 오프(OFF)된 것으로 판단하면 상기 방전 스위치를 온(ON) 하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 교류 전원의 입력이 차단되는 즉시 방전 스위치를 온(ON)하여 그라운드(GND)로 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시키므로 종래 기술에 따른 방전 회로부보다 방전 속도가 빠르다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 방전 저항을 구비하지 않기 때문에 방전 저항에서 소모되는 전력을 절감할 수 있어, 종래 기술에 따른 방전 회로부보다 높은 방전 효율을 갖는다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 적용 가능한 X-커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 방전 회로부의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로의 동작 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로의 내부 구성도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로의 비교기 회로 및 X-커패시터 타이머의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로와 종래 기술에 따른 방전 회로부를 비교하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로와 종래 기술에 따른 방전 회로부의 X-커패시터 방전 효율을 비교하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 적용 가능한 X-커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 X-커패시터는 디스플레이 장치의 전원 공급부(예를 들면, 교류 전원 입력단)에 적용될 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 예를 들면, 네트워크 TV, 스마트 TV, HBBTV(Hybrid Broadcast Broadband Television), 인터넷 TV, 웹 TV, IPTV(Internet Protocol Television) 등에 해당한다. 물론, 전원 공급을 수신하여 동작하는 다른 디바이스에도 적용 가능하다.
디스플레이 장치의 전원공급부는 상기 디스플레이 장치 전반에 걸쳐 필요한 전원을 공급한다. 예를 들면, 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)의 형태로 구현될 수 있는 제어부(미도시)와, 영상 표시를 위한 디스플레이부(미도시), 및 오디오 출력을 위한 오디오출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, X-커패시터는 전술한 전원공급부의 교류 전원 입력단에 연결되는 커패시터로서, 교류 전원 입력단으로 공급되는 교류 전원의 전자파 노이즈를 감쇠시키는 역할을 한다. 보다 구체적으로, X-커패시터는 교류 전원 입력단의 Live(110)극과 Neutral(120)극 사이에 연결되어 낮은 주파수 성분은 통과시키고, 높은 주파수 성분은 차단하도록 설계된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 X-커패시터는 예를 들어, 1uF 내지 10uF 범위의 용량을 갖도록 설계할 수 있으나, 상기 수치로 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
한편, 교류 전원이 더 이상 공급되지 않을 때, X-커패시터에 충전된 전하로 인하여 사용자가 감전될 위험이 있다. 따라서, 플러그-오프 시에는 짧은 시간 내에(예를 들면, 1초 이내에) X-커패시터에 충전되어 있던 전하가 인체에 해롭지 않은 수준으로 떨어져야 하며, 이를 위해 X-커패시터가 빠르게 방전될 수 있어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 교류 전원이 더 이상 공급되지 않는 것을 감지하고, X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 보다 효율적으로 방전시키는 방법을 제공한다.
한편, X-커패시터의 오작동은 개방(open circuit) 또는 단락(short circuit) 으로 설명될 수 있다. X-커패시터가 단락되는 경우에는 화재의 위험이 있을 수 있다. 반면, X-커패시터는 개방 시에 X-커패시터의 역할을 전혀 수행하지 못하므로 전자파 노이즈를 감쇄시키지 못한다.
도 2는 종래 기술에 따른 방전 회로부의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 따른 X-커패시터를 방전시키기 위한 방전 회로부(202)는 교류 전력의 (+) 반주기에서의 전력 검출을 위해 통전되는 방전 회로부(212)와 교류 전력의 (-) 반주기에서의 전력 검출을 위해 통전되는 방전 회로부(222)로 이루어진다.
두 개의 MOSFET(Q11, Q21) 각각의 소스(Source)는 모두 노드(N1)에 연결된다. 여기서 두 개의 방전 저항(R11, R21)은 플러그-오프 시 X-커패시터(X-Cap)의 방전을 위한 것이다. 이와 병렬로, 교류 전력 입력 라인의 양단(Live, Neutral) 사이에는 또 다른 전류 제한 저항(R12) 및 pnp형 바이폴라 트랜지스터(PNP Type Bipolar Transistor, Q11), 또 다른 pnp형 바이폴라 트랜지스터(Q22), 또 다른 전류 제한 저항(R22)이 직렬 연결된다. PNP 타입의 바이폴라 트랜지스터(Q12)의 에미터는 앞서 설명한 MOSFET(Q11)의 게이트에 연결되고, 또 다른 PNP 타입의 바이폴라 트랜지스터(Q22)의 에미터는 앞서 설명한 또 다른 MOSFET(Q21)의 게이트에 연결된다.
두 개의 바이폴라 트랜지스터(Q12, Q22) 각각의 콜렉터(Collector)는 노드(N1)에 연결된다. 바이폴라 트랜지스터(Q12)에서, 에미터(Emitter)와 베이스(Base) 사이에는 저항(R13)이 연결되고, 베이스와 콜렉터 사이에는 저항(R14)가 연결된다. 또 다른 바이폴라 트랜지스터(Q22)에서, 에미터와 베이스 사이에는 저항(R23)이 연결되고, 베이스와 콜렉터 사이에는 저항(R24)이 연결된다. 또한, 저항(R14)의 양단에는 AC 커플링 커패시터(C11)가 연결된다. 또한, 저항(R24)의 양단에는 AC 커플링 커패시터(C21)가 연결된다.
방전 회로부(112) 및 방전 회로부(122)는 노드(N1)를 중심으로 교류 전력 입력 라인의 양단(Live, Neutral) 사이에서 대칭적 직렬 연결 구조를 가지므로, 플러그-온 상태일 때 교류 전력의 (+) 반주기 및 (-) 반주기 동안에는 MOSFET(Q11, Q21)나 바이폴라 트랜지스터(Q12, Q2)를 통한 전류의 흐름은 발생하지 않고, 저항 값이 상대적으로 작은 저항(R12, R22)을 통해서 대기 전류가 흐른다.
한편, 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 방전 회로부(202)는, 방전 회로부(202) 내의 X-커패시터에 병렬 연결되는 방전 저항(R11, R12)으로 인하여 오히려 디스플레이 장치가 대기 모드에서 전력을 더 소모하는 결과를 초래한다. 그에 따라, 종래 기술에 따른 방전 회로부는 결과적으로 대기 전력을 줄이기 위한 노력에 역행하는 것이 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 회로는 X-커패시터에 충전되어 있는 전하를 보다 효율적으로 방전시키는 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로의 동작 순서를 나타낸 순서도이다. 보다 구체적으로 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로가 교류 전원의 오프(OFF) 여부를 판단하고 방전 스위치를 온(ON)하여 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시키는 과정을 나타낸 순서도이다. X-커패시터는 도 1에서 전술한 바와 같이 교류 전원 입력단에 연결되고, 전하가 충전 및 방전되는 커패시터이다.
도 3의 S310을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 교류 전원 입력단을 통해 교류 전원(예를 들면, 220V)이 정상적으로 입력되는지 판단한다.
도 3의 S320을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 교류 전원이 정상적으로 입력되는 경우 제어 회로 내부의 방전 스위치를 오프(OFF)한다. 교류 전원이 정상적으로 입력되는 경우, X-커패시터에 충전된 전하를 방전시킬 필요가 없으므로, 방전 스위치는 오프(OFF)된 상태로 유지된다.
도 3의 S330을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 비교기 회로 및 X-커패시터 타이머를 이용하여 교류 전원이 오프(OFF) 되는지 여부를 판단한다. X-커패시터 타이머는 비교기 회로와 커플링 되고, 상기 교류 전원이 오프(OFF)되는 시간을 카운트 하는 구성 요소이다. 비교기 회로 및 X-커패시터 타이머의 동작 원리는 이하 도 5에서 상세히 설명하도록 한다.
도 3의 S340을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 교류 전원이 오프(OFF)되지 않은 것으로 판단하면, 방전 스위치를 오프(OFF)한 상태로 유지시켜 제어 회로가 기본 동작을 정상적으로 수행하도록 한다.
도 3의 S350을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 교류 전원이 오프(OFF)된 것으로 판단하면, X-커패시터 타이머를 이용하여 지연 시간(Delay time)이 소정 시간 유지되는지 판단한다. X-커패시터 타이머의 동작 원리는 이하 도 5에서 상세히 설명하도록 한다.
도 3의 S360을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 상기 지연 시간이 소정 시간(예를 들면, 40ms) 유지되는 것으로 판단하면, 제어 회로 내부의 방전 스위치를 온(ON)한다.
도 3의 S370을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로는 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시킨다. X-커패시터에 충전된 전하가 방전되는 과정은 이하 도 4에서 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로의 내부 구성도를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4를 통하여 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시키기 위한 제어 회로의 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.
우선, 교류 전원 입력단(410)으로 디스플레이 장치의 구동을 위한 교류 전원이 입력된다. 입력된 교류 전원에 의하여 X-커패시터(Cx)에는 전하가 충전되기 시작한다. 교류 전원이 정상적으로 입력되는 동안에 방전 스위치(460)는 오프(OFF) 상태로 유지되므로, X-커패시터(Cx)에 충전된 전하는 방전되지 않는다. 방전 스위치(460)가 오프(OFF) 상태에서는, 단자(P1)를 통해 입력된 전원을 통해 디스플레이 장치가 정상적으로 작동한다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치의 제어 회로에는 입력된 교류 전원을 검출을 위한 다이오드(D1, D2)가 구비된다. 다이오드(D1, D2)는 전류를 한 방향으로만 흐르게 하고, 그 역방향으로 흐르지 못하게 하는 성질을 가진 반도체 소자로 구비될 수 있다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치의 제어 회로는 입력된 교류 전원의 전압 레벨을 낮추기 위한 적어도 하나의 저항(R1, R2, R3)을 더 포함할 수 있다. 높은 교류 전압(예를 들면, 264V)은 적어도 하나의 저항(R1, R2, R3)에 대한 전압 분배를 통해 충분한 레벨(예를 들면, 0V 내지 5V)로 낮아진다. 디스플레이 장치의 제어 회로는 저항(R1, R2, R3)으로 인해 낮아진 교류 전압 레벨(예를 들면, 4-5V)을 단자(P2)에서 감지한다. 한편, 저항(R1, R2, R3)은 매우 높은 저항 값(예를 들면, 10MΩ)을 갖기 때문에 방전 저항의 역할을 수행하는 것은 아니다.
다음으로, 디스플레이 장치의 제어 회로는 감지된 교류 전압 레벨을 통하여 교류 전원의 상태(ON/OFF)를 판단한다. 보다 구체적으로, 디스플레이 장치의 제어 회로는 비교기 회로(440) 및 X-커패시터 타이머(450)를 이용하여 교류 전원의 상태(ON/OFF)를 판단한다. 이와 관련하여 이하 도 5에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
다음으로, 디스플레이 장치의 제어 회로는 교류 전원이 오프(OFF)된 것으로 판단하면, 방전 스위치(460)를 온(ON) 한다. 방전 스위치(460)가 온(ON) 됨에 따라, X-커패시터(Cx)에 충전된 전하가 단자(P1) 및 단자(P3)를 통하여 그라운드(GND)로 방전된다. 한편, 도 4에 도시된 오피 엠프(430)는 비교기 회로(440)를 동작 시키기는 역할을 한다.
한편, 제어 회로에 포함되는 소자들을 구동시키기 위한 전원은 VCC 전원부(420)를 통하여 공급된다. VCC 전원부(420)는 제어 회로와 독립되어 별도로 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로의 비교기 회로 및 X-커패시터 타이머의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 5는 도 4의 비교기 회로(440)의 내부 연산 과정을 나타낸 것이다.
도 5에서, VSEN은 교류 전원 입력단(410)을 통해 입력된 교류 전원이 저항(R1, R2, R3)을 통해 분배되고, 분배된 전원이 단자(P2)에서 감지되는 것을 나타낸다. 또한, CMP1_OUT 및 CMP2_OUT는 각각 VSEN의 하이(high) 레벨 전압(예를 들면, 2.7V)및 로우(low) 레벨 전압(예를 들면, 1.0V)을 감지하기 위해 제어 회로 내부에서 발생되는 펄스를 나타낸다. 이하에서는 편의상 CMP1_OUT을 제1 펄스, CMP2_OUT을 제2 펄스로 명명한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 회로의 비교기 회로는, 교류 전원의 하이(high) 레벨 전압을 감지하기 위한 제1 펄스 또는 교류 전원의 로우(low) 레벨 전압을 감지하기 위한 제2 펄스를 발생시키고, 교류 전원과 제1 펄스 또는 상기 제2 펄스를 비교하여 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단한다.
예를 들면, 110V와 같이 낮은 전압을 이용하는 디스플레이 장치에서는 제어 회로는 제2 펄스를 이용하여 교류 전원의 입력을 감지하고, 220V와 같이 높은 전압을 이용하는 디스플레이 장치에서는 제어 회로는 제1 펄스를 이용하여 교류 전원의 입력을 감지한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 회로는 상기 제1 펄스 및 제2 펄스를 발생시키기 위한 펄스 발생기를 더 포함할 수 있다.
도 5에서, FF1_S는 플립-플롭(Flip-Flop)으로서, 제1 펄스 또는 제2 펄스에 의해 하이(high) 레벨 전압 또는 로우(low) 레벨 전압이 감지되면, 소정의 값을 출력한 이후에 리셋된다. 도 5에 도시된 것과 같이, 일정한 주기의 교류 전원이 입력되는 시간(T1 내지 T2) 동안 FF1_S의 동작으로 인하여 VCD는 일정한 주기를 갖게 된다.
한편, 시간(T2) 이후의 VSEN을 참조하면, 교류 전원이 더 이상 정상적으로 입력되지 않음에 따라 VSEN도 일정한 주기의 값을 갖지 않음을 알 수 있다. 이 경우, 제1 펄스는 VSEN의 하이(high) 레벨 전압을 감지하지 못하고, 그에 따라 FF1_S는 소정의 값을 더 이상 출력하지 않는다. 결과적으로 VCD는 예를 들면, 3.0V까지 지속적으로 증가한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 시간(T2) 이후 소정 시간(예를 들면, 40ms) VCD가 증가하는 것을 감지하면 교류 전원이 더 이상 입력되지 않는 것으로 판단하고, 방전 스위치를 온(ON) 한다. X-커패시터 타이머는 비교기 회로와 커플링 되고, 교류 전원이 오프(OFF)되는 상기 소정 시간(예를 들면, 약 40ms)을 카운트하기 위한 구성 요소로서, 비교기 회로와 일체로 구비되거나 비교기 회로로부터 독립되어 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로와 종래 기술에 따른 방전 회로부를 비교하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 종래 기술에 따른 방전 회로부는 X-커패시터에 병렬 연결되는 방전 저항(Rx1, Rx2, Rx3)을 구비한다. 따라서, 종래 기술에 따른 방전 회로부는 X-커패시터의 용량 및 방전 저항(Rx1, Rx2, Rx3)의 저항 값에 의존하는 전력 손실이 발생한다. 이러한 전력 손실은 리모컨 오프(OFF) 상태인 대기모드 동작 시 지속적으로 발생한다.
예를 들면, 도 6의 (a)에서 방전 저항(Rx1, Rx2, Rx3)의 합성 저항을 1.17MΩ, 교류 입력 전압을 240V라고 가정하면, 결과적으로 0.049W의 전력 손실이 대기모드 동작 시 지속적으로 발생한다.
반면, 도 6의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로(600)는 방전 저항(Rx1, Rx2, Rx3)을 구비하지 않고, 제어 회로(600)의 동작에 의해 X-커패시터에 충전된 전하를 빠르게 방전시킬 수 있으므로 전력 손실을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 방전 저항을 구비하지 않기 때문에 종래 기술에 따른 방전 회로부 대비 디바이스 설계가 간단해 지고, 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로, 종래 기술에 따른 방전 회로부와 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로의 대기 전력에 대한 실험 데이터를 아래 [표 1] 및 [표 2]를 참조하여 설명하도록 한다.
종래 기술에 따른 방전 회로부 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로
모델A (0.34W) 모델D (0.13W)
모델B (0.29W) 모델E (0.2W)
모델C (0.41W) 모델E (0.2W)
종래 기술에 따른 방전 회로부 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로
모델F (0.21W) 모델H (0.18W)
모델G (0.22W) 모델I (0.13W)
[표 1]은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로 및 종래 기술에 따른 방전 회로부를 FHD(Full HD, 1920*1080) 해상도의 디스플레이 장치에 적용했을 때의 대기 전력(Standby Power)을 비교한 것이다.
[표 1]에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 방전 회로부가 적용된 FHD 해상도의 디스플레이 장치(모델 A, 모델 B, 모델 C)는 0.29W 내지 0.41W의 대기 전력이 소모된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 FHD 해상도의 디스플레이 장치(모델 D, 모델 E)는 0.13W 내지 0.2W의 대기 전력이 소모된다.
[표 2]는 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로 및 종래 기술에 따른 방전 회로부를 UHD(Ultra HD, 3840*2160) 해상도의 디스플레이 장치에 적용했을 때의 대기 전력(Standby Power)을 비교한 것이다.
[표 2]에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 방전 회로부가 적용된 UHD 해상도의 디스플레이 장치(모델 F, 모델 G)는 0.21W 내지 0.22W의 대기 전력이 소모된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 UHD 해상도의 디스플레이 장치(모델 H, 모델 I)는 0.13W 내지 0.18W의 대기 전력이 소모된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로와 종래 기술에 따른 방전 회로부의 X-커패시터 방전 효율을 비교하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 7의 (a)는 종래 기술에 따른 디스플레이 장치의 방전 회로부의 X-커패시터 방전 효율을 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 회로의 X-커패시터 방전 효율을 나타낸 것이다.
종래 기술에 따른 방전 회로부는 X-커패시터 방전을 위하여 방전 저항을 구비하고, 방전 저항을 이용하여 X-커패시터에 충전된 전하를 방전시킨다. 따라서, 종래 기술에 따른 방전 회로부는 도 7의 (a)에 도시된 것과 같이, X-커패시터에 충전된 전류가 방전 저항을 통과하는 데 걸리는 시간 만큼의 시간 지연이 발생한다.
또한, 종래 기술에 따른 방전 회로부는 도 7의 (a)에 도시된 것과 같이, X-커패시터에 충전된 전류가 방전 저항을 통과함으로 인하여, 면적(700) 만큼의 전력을 더 소모하게 되므로, 방전 효율 측면에서 전력 손실이 발생한다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 방전 저항을 구비하지 않고, 제어 회로의 방전 스위치가 온(ON)됨에 따라 X-커패시터에 충전된 전류가 단자(P3)를 통해 바로 그라운드(GND)로 흐르기 때문에 도 7의 (b)에 도시된 것과 같이, 시간 지연 및 전력 손실이 발생하지 않는다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 디스플레이 장치를 도시한 도면이다. 보다 구체적으로 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 디스플레이 장치의 후면을 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치는 파워 보드(810), 메인 보드(830) 및 IR 수신부(840)를 포함한다. 특히, 파워 보드(810)는 앞서 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로(820)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 회로(820)가 적용된 디스플레이 장치는 메인 보드(830) 및 IR 수신부(840)의 전류 소비량을 줄이는 동시에 파워보드(810)에서 고정적으로 소비되는 전류 소모를 줄임으로써 대기 전력을 절감하는 기술적 효과를 갖는다.
앞서 도 6 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로는 종래 기술에 따른 방전 회로부에 비하여 향상된 대기 전력 절감 효과를 갖는다. 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 디스플레이 장치는 0.17W 내지 0.19W의 대기 전력을 소모하는데, 이는 에너지 효율 등급 기준인 0.5W를 만족하는 수치이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로가 적용된 디스플레이 장치는 한국 환경 산업 기술원에서 규정하는 탄소 배출량 산정 기준인 1.19 kg CO2/년을 만족한다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
410: 교류 전원 입력단
440: 비교기 회로
450: X-커패시터 타이머
460: 방전 스위치

Claims (10)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 디스플레이 장치의 구동을 위한 교류 전원이 입력되는 교류 전원 입력단;
    상기 교류 전원 입력단에 연결되고, 전하가 충전 및 방전되는 X-커패시터; 및
    상기 교류 전원의 하이(high) 레벨 전압을 감지하기 위한 제1 펄스 또는 상기 교류 전원의 로우(low) 레벨 전압을 감지하기 위한 제2 펄스를 발생시키고, 상기 교류 전원과 상기 제1 펄스 또는 상기 제2 펄스를 비교하여 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단하는 비교기 회로와 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부에 따라 작동하는 방전 스위치로 구성되는 제어 회로;
    를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 비교기 회로를 통하여 상기 교류 전원이 온(ON)된 것으로 판단하면 상기 방전 스위치를 오프(OFF) 하고, 상기 비교기 회로를 통하여 상기 교류 전원이 오프(OFF)된 것으로 판단하면 상기 방전 스위치를 온(ON) 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 입력된 교류 전원의 전압 레벨을 낮추기 위한 적어도 하나의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 비교기 회로와 커플링 되고, 상기 교류 전원이 오프(OFF)되는 시간을 카운트하는 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서,
    교류 전원 입력단을 통하여, 상기 디스플레이 장치의 구동을 위한 교류 전원이 입력되는 단계;
    비교기 회로를 통하여, 상기 교류 전원의 하이(high) 레벨 전압을 감지하기 위한 제1 펄스 또는 상기 교류 전원의 로우(low) 레벨 전압을 감지하기 위한 제2 펄스를 발생시키고, 상기 교류 전원과 상기 제1 펄스 또는 상기 제2 펄스를 비교하여 상기 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부에 따라 방전 스위치를 작동시키는 단계를 포함하고,
    상기 판단된 교류 전원의 온/오프(ON/OFF) 여부에 따라 방전 스위치를 작동시키는 단계는,
    상기 비교기 회로를 통하여, 상기 교류 전원이 온(ON)된 것으로 판단되면 상기 방전 스위치를 오프(OFF) 하는 단계; 및
    상기 비교기 회로를 통하여, 상기 교류 전원이 오프(OFF)된 것으로 판단되면 상기 방전 스위치를 온(ON) 하는 단계;
    를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 저항을 통하여, 상기 입력된 교류 전원의 전압 레벨을 낮추는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 비교기 회로와 커플링되는 타이머를 통하여, 상기 교류 전원이 오프(OFF)되는 시간을 카운트 하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  10. 삭제
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