KR102151934B1

KR102151934B1 - 디스플레이장치, 전원제어모듈 및 그 전원 제어방법

Info

Publication number: KR102151934B1
Application number: KR1020140094205A
Authority: KR
Inventors: 한제희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2020-09-04
Also published as: US20160027373A1; KR20160012584A; US9761165B2

Abstract

본 발명은 디스플레이장치, 전원제어모듈 및 그 전원 제어방법에 관한 것으로서, 디스플레이장치는, 전원을 공급하는 전원공급부와; 중앙처리장치(CPU)를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩이 실장되며, 영상신호를 처리하는 영상보드와; 영상신호에 대응하는 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하며, IC 칩은, 전원공급부로부터 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 전원제어부를 포함한다. 이에 의하여, IC 칩의 실제 전압에 따라 위상 마진이 조정됨으로써, 순간적으로 변화하는 리플에 의한 전압 변동을 보상할 수 있게 된다.

Description

디스플레이장치, 전원제어모듈 및 그 전원 제어방법{DISPLAY APPARATUS, POWER CONTROL MODULE AND METHOD OF CONTROLLING POWER THEREOF}

본 발명은 디스플레이장치, 전원제어모듈 및 그 전원 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 IC 칩의 실제 전압 값에 대응하여 전원을 제어하는 디스플레이장치, 전원제어모듈 및 그 전원 제어방법에 관한 것이다.

TV(스마트 TV)나, 휴대폰(스마트 폰)과 태블릿(tablet) 등의 모바일 기기를 포함하는 디스플레이장치에는 중앙처리장치 즉, CPU(central processing unit), AP(application processor) 등을 포함하는 메인 칩(main chip)으로서 IC(Integrated Circuit, 집적회로) 칩(chip)이 구비된다. IC 칩은 통상적으로 메인보드로서 마련되는 영상보드 즉, 인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)에 실장된다.

최근 기술 발전에 따라, 휴대장치에서 제공하는 서비스 및 기능들이 점차 다양하게 확장되고 있다. 따라서, IC 칩에 요구되는 부하 즉, 로드(load)가 커지고, 칩 내부의 코어(core)의 개수도 4개, 8개 등으로 증가하는 추세이다.

반면, 장치의 디자인적인 관점, 휴대의 편리함 등을 고려하여 칩의 크기는 점점 작아지고 있으며, 동시에 공급 전압의 레벨도 낮아지고 있다.

이렇게 IC 칩으로의 공급 전압이 낮아짐에 따라 전압의 허용 오차(tolerance)가 작아지고, 따라서 전압 파형에서 발생하는 리플(ripple)에 의한 영향력이 커지게 된다.

기본적으로 PCB 패턴(pattern) 사이에서는 노이즈(noise)가 발생하게 되므로, 동작 과정에서 어느 정도의 리플 발생은 피할 수 없지만, 예를 들어, 칩의 동작 시 로드가 큰 경우에는 리플에 의한 순간적인 전압 레벨의 변동으로 인해 래치 업(latch up) 등이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 순간적으로 발생하는 리플에 따른 전압 레벨의 변동을 보상하여 IC 칩이 안정적으로 구동되는 시스템이 구축될 필요가 있다.

본 발명 실시예에 따른 디스플레이장치는, 전원을 공급하는 전원공급부와; 중앙처리장치(CPU)를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩이 실장되며, 영상신호를 처리하는 영상보드와; 영상신호에 대응하는 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하며, IC 칩은, 전원공급부로부터 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 전원제어부를 포함할 수 있다. 이에 따라, IC 칩의 실제 전압에 따라 위상 마진이 조정됨으로써, 순간적으로 변화하는 리플에 의한 전압 변동을 보상하여 시스템이 안정적으로 구동될 수 있다.

IC 칩은 외부 메모리와의 데이터 통신을 수행하는 인터페이스부를 더 포함하며, 전원제어부는 인터페이스부의 데이터 통신을 위한 전압에 대해 조정된 위상 마진을 적용할 수 있다. 이에, MIU의 동작에 있어 안정적인 마진이 확보된다.

복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 저장되는 저장부를 더 포함하고, 전원제어부는 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 전압 구간 별로 최적의 마진이 적용 가능하다.

전원제어부는, 디스플레이장치의 실행 기능에 따른 CPU 로드를 분석하고, CPU 로드가 기설정된 기준값 이상인 경우 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링할 수 있다. 이에, 위상 마진 조정을 선택적으로 적용하여, 장치의 동작 효율을 향상할 수 있다.

디스플레이장치의 기능별 CPU 로드 량이 저장되는 저장부를 더 포함할 수 있다. 이에, 각 기능별 대응하는 최적의 마진값을 확보할 수 있다.

검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 비교기를 더 포함하며, 전원제어부는 비교기의 출력에 기초하여 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 간단한 구성으로 위상 마진 조정 기능을 수행할 수 있다.

비교기는 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교하며, 전원제어부는 비교기의 출력에 기초하여 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 각 구간별로 적정 위상 마진값을 용이하게 결정 가능하다.

한편, 본 발명 실시예에 따른 IC(Integrated Circuit) 칩이 실장된 영상보드를 포함하는 디스플레이장치의 전원 제어방법은, 전원공급부로부터 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하는 단계와; 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, IC 칩의 실제 전압에 따라 위상 마진이 조정됨으로써, 순간적으로 변화하는 리플에 의한 전압 변동을 보상하여 시스템이 안정적으로 구동될 수 있다.

조정된 위상 마진을 적용하여 외부 메모리와의 데이터 통신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, MIU의 동작에 있어 안정적인 마진이 확보된다.

복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 설정된 위상 마진 테이블을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, 전압 구간 별로 최적의 마진이 적용 가능하다.

디스플레이장치의 실행 기능에 따른 CPU 로드를 분석하는 단계를 더 포함하며, 분석 결과에 따라, CPU 로드가 기설정된 기준값 이상인 경우 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링할 수 있다. 이에, 위상 마진 조정을 선택적으로 적용하여, 장치의 동작 효율을 향상할 수 있다.

디스플레이장치의 기능별 CPU 로드 량이 설정된 로드 테이블을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, 각 기능별 대응하는 최적의 마진값을 확보할 수 있다.

검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 단계를 더 포함하며, 위상 마진을 조정하는 단계는, 비교 결과에 따라 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 간단한 구성으로 위상 마진 조정 기능을 수행할 수 있다.

기준전압과 비교하는 단계는, 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교하며, 위상 마진을 조정하는 단계는, 비교 결과에 따라 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 각 구간별로 적정 위상 마진값을 용이하게 결정 가능하다.

한편, 본 발명 실시예에 따른 중앙처리장치를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩에 마련되는 전원제어모듈은, 전원공급부로부터 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 전원제어부를 포함할 수 있다. 이에 따라, IC 칩의 실제 전압에 따라 위상 마진이 조정됨으로써, 순간적으로 변화하는 리플에 의한 전압 변동을 보상하여 시스템이 안정적으로 구동될 수 있다.

전원제어부는 IC 칩과 외부 메모리와의 데이터 통신을 위한 전압에 대해 조정된 위상 마진을 적용할 수 있다. 이에, MIU의 동작에 있어 안정적인 마진이 확보된다.

전원제어부는, 검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 비교기를 더 포함하며, 비교기의 출력에 기초하여 위상 마진을 조정할 수 있다. 이에, 간단한 구성으로 위상 마진 조정 기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이장치의 구성을 도시한 블록도이며,
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 IC 칩에 마련되는 전원제어모듈의 구성을 도시한 블록도이며,
도 4 내지 도 6은 본 발명 일실시예에 따른 공급 전압의 변동에 따른 위상 마진의 조정을 설명하기 위한 도면이며,
도 7은 본 발명 일실시예에 의한 디스플레이장치의 전원 제어방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이장치(1)의 구성을 도시한 블록도이다.

디스플레이장치(1)는 외부의 영상공급원(미도시)으로부터 제공되는 영상신호를 기 설정된 영상처리 프로세스에 따라서 처리하여 영상으로 표시한다.

본 실시예의 디스플레이장치(1)는 방송국의 송출장비로부터 수신되는 방송신호/방송정보/방송데이터에 기초한 방송 영상을 처리하는 TV로 구현되는 경우에 관해 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 디스플레이장치(1)의 구현 예시에 한정되지 않는 바, 디스플레이장치(1)는 TV 이외에도 영상을 처리 가능한 다양한 종류의 구현 예시 예컨대, 스마트 폰(smart phone)과 스마트 패드(smart pad) 즉, 태블릿(tablet) 등의 모바일 기기에도 적용될 수 있다.

또한, 디스플레이장치(1)는 표시 가능한 영상의 종류가 방송 영상에 한정되지 않는 바, 예를 들면 디스플레이장치(1)는 다양한 형식의 영상공급원(미도시)으로부터 수신되는 신호/데이터에 기초한 동영상, 정지영상, 어플리케이션(application), OSD(on-screen display), 다양한 동작 제어를 위한 GUI(graphic user interface) 등의 영상을 표시하도록 처리할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이장치(1)는 스마트 TV로 구현될 수 있다. 스마트 TV는 실시간으로 방송신호를 수신하여 표시할 수 있고, 웹 브라우저 기능을 가지고 있어 실시간 방송신호의 표시와 동시에 인터넷을 통하여 다양한 컨텐츠 검색 및 소비가 가능하고 이를 위하여 편리한 사용자 환경을 제공할 수 있는 TV이다. 또한, 스마트 TV는 개방형 소프트웨어 플랫폼을 포함하고 있어 사용자에게 양방향 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 스마트TV는 개방형 소프트웨어 플랫폼을 통하여 다양한 컨텐츠, 예를 들어 소정의 서비스를 제공하는 어플리케이션을 사용자에게 제공할 수 있다. 이러한 어플리케이션은 다양한 종류의 서비스를 제공할 수 있는 응용 프로그램으로서, 예를 들어 SNS, 금융, 뉴스, 날씨, 지도, 음악, 영화, 게임, 전자 책 등의 서비스를 제공하는 어플리케이션을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1)는 영상신호를 수신하는 영상수신부(11)와, 영상수신부(11)에서 수신되는 영상신호를 처리하는 영상처리부(미도시)가 마련되는 영상보드(10)와, 영상처리부에 의해 처리되는 영상신호를 영상으로 표시하는 디스플레이부(30)와, 디스플레이장치(1)의 구성들에 전원을 공급하는 전원공급부(20)를 포함한다.

영상수신부(11)는 영상신호를 수신하여 영상처리부에 전달하며, 수신하는 영상신호의 규격 및 디스플레이장치(1)의 구현 형태에 대응하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 영상수신부(11)는 방송국(미도시)으로부터 송출되는 RF(radio frequency)신호를 무선으로 수신하거나, 컴포지트(composite) 비디오, 컴포넌트(component) 비디오, 슈퍼 비디오(super video), SCART, HDMI(high definition multimedia interface) 규격 등에 의한 영상신호를 유선으로 수신할 수 있다. 영상수신부(11)는 영상신호가 방송신호인 경우, 이 방송신호를 채널 별로 튜닝하는 튜너(tuner)를 포함한다.

도 1에 도시된 본 발명 실시예에서는 영상수신부(11)가 영상보드(10)와 분리된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 영상수신부(11) 예를 들어 튜너는 영상보드(10) 내에 마련될 수 있다.

또한, 영상신호는 외부기기로부터 입력될 수 있으며, 예컨대, 영상신호는 PC, AV기기, 스마트 폰, 태블릿과 같은 스마트 패드 등의 외부기기로부터 입력될 수 있다. 또한, 영상신호는 인터넷 등과 같은 네트워크를 통해 수신되는 데이터로부터 기인한 것일 수 있다. 이 경우, 디스플레이장치(1)는, 도시되지 않으나, 네트워크를 통해 외부와 통신을 수행하는 통신부를 더 포함할 수 있다. 또한, 영상신호는 플래시메모리, 하드디스크 등과 같은 비휘발성의 저장부(미도시)에 저장된 데이터로부터 기인한 것일 수 있다. 저장부는 디스플레이장치(1)의 내부 또는 외부에 마련될 수 있으며, 외부에 마련되는 경우 저장부가 연결되는 연결부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 통신부와 연결부는 영상보드(10)에 마련될 수 있다.

영상보드(10)에 구비되는 영상처리부는 영상신호에 대해 기 설정된 다양한 영상처리 프로세스를 수행한다. 영상처리부는 이러한 프로세스를 수행한 영상신호를 디스플레이부(30)에 출력함으로써, 디스플레이부(30)에 영상이 표시되게 한다.

영상처리부가 수행하는 영상처리 프로세스의 종류는 한정되지 않으며, 예를 들면 다양한 영상 포맷에 대응하는 디코딩(decoding), 디인터레이싱(de-interlacing), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환, 스케일링(scaling), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement), 라인 스캐닝(line scanning) 등을 포함할 수 있다.

영상처리부는 이러한 각 프로세스를 독자적으로 수행할 수 있는 개별적 구성의 그룹으로 구현되거나, 또는 여러 기능을 통합시킨 SoC(system-on-chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 영상보드(10)는 영상처리부의 각 프로세스를 수행하기 위한 다양한 칩셋(미도시), 메모리(미도시), 전자부품(미도시), 배선(미도시) 등의 회로 구성이 인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)(미도시) 상에 실장된 형태로 구현될 수 있다.

여기서, 영상보드(10)에는 중앙처리장치 즉, CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor)를 포함하는 메인 칩으로서 IC 칩(100)이 실장될 수 있다. 본 실시예에서는 IC 칩(100)이 디스플레이장치(1)의 동작 예를 들어, 영상처리부의 영상처리 프로세스의 진행, 리모컨과 같은 사용자 입력부(미도시)를 통한 커맨드에 대한 대응 제어동작, 통신부를 통한 외부와의 네트워크 프로세스 등을 전반적으로 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 경우, 즉, IC 칩(100)이 CPU로 구현되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 영상보드(10)에는 후술하는 디스플레이부(30)의 패널(미도시) 전단에 결합되어 구동부를 제어하고 화질을 개선하는 타이밍 컨트롤러(timing controller, 이하, T-con 이라고도 함)(12)가 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명 실시예에서는 타이밍 컨트롤러(12)가 영상보드(10) 내에 마련된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 타이밍 컨트롤러(12)가 영상보드(10)와 분리되는 경우를 포함한다.

본 발명 디스플레이장치(1)에서는 영상수신부(11), 영상처리부 및 중앙처리장치가 단일의 영상보드(10)에 마련될 수 있다. 물론, 이는 일례에 불과하고 서로 통신 가능하게 연결된 복수의 인쇄회로기판에 배치될 수도 있다. 영상보드(10)는 케이싱에 수용될 수 있다.

전원공급부(20)는 디스플레이장치(1)에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치의 기능의 적어도 일부를 수행한다. 본 실시예의 전원공급부(20)는 영상보드(10)의 IC 칩(100)에 동작전원을 공급하는 전원공급장치(power supply)로 구현될 수 있다. IC 칩(100)은 전원공급부(20)로부터 코어 전압(Vcore)을 인가받아 동작한다.

디스플레이부(30)는 영상처리부에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시한다. 디스플레이부(30)의 구현 방식은 한정되지 않으며, 평판 디스플레이(FPD: Flat Pane Display)로서, 예컨대 액정(liquid crystal), 플라즈마(plasma), 발광 다이오드(LED: light-emitting diode), 유기발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode), 면전도 전자총(surface-conduction electron-emitter), 탄소 나노 튜브(carbon nano-tube), 나노 크리스탈(nano-crystal) 등의 다양한 디스플레이 방식으로 구현될 수 있다.

디스플레이부(30)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(30)는 영상을 표시하는 패널(미도시)을 포함할 수 있으며, 디스플레이부(30)가 액정 또는 발광 다이오드(LED) 방식으로 구현된 경우, 패널(131)에 광을 공급하는 광원부(백라이트 유닛)(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이부(30)는 패널을 구동하는 구동부(드라이버)(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 구동부는 적어도 하나의 회로 소자가 마련되는 독립된 PCB 또는 영상보드(10)에 포함되는 형태로 구현될 수 있다. 다른 실시예로서, 구동부는 디스플레이부(30)에 포함, 예를 들어, 광원부와, 구동부가 하나의 장치로 구현될 수도 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 IC 칩(100)에 마련되는 전원제어모듈의 구성을 도시한 블록도이다.

IC 칩(100) 즉, CPU는 디스플레이장치(1)의 전반적인 동작 및 내부 구성요소들 간의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 본 실시예의 IC 칩(100)은 전원공급부(200)로부터 IC 칩(100)으로의 전원 공급을 제어하는 전원제어부(120)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, IC 칩(100)은 전원공급부(200)로부터 공급된 전원(Vcore)으로 외부 메모리(external memory)(400)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 외부 메모리(400)는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함할 수 있다. 외부 메모리(400)는 CPU의 제어에 따라 액세스되며, CPU에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행된다. 본 발명의 외부 메모리(400)는 영상보드(10)에 실장 또는 영상보드(10)의 외부에 위치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, IC 칩(100)은 하나 이상의 코어(core)(110)와, IC 칩(100)으로 공급되는 전원을 제어하는 전원제어부(120)와, 데이터가 저장되는 저장부(130)와, 외부 메모리(400)와의 데이터 송수신을 위한 인터페이스부(이하, MIU(memory interface unit) 이라고도 한다)(140)를 포함할 수 있다.

전원제어부(120)는 CPU 동작에 필요한 코어 전압(Vcore)이 IC 칩(100) 에 공급되도록 전원공급부(20)를 제어한다. 후술하는 본 실시예에서는 전원공급부(20)로부터 공급되는 코어 전압이 1.1V 인 경우를 예를 들어 설명하기로 하지만, 이는 일례에 불과하며 코어 전압은 2.2V, 3.3V 등으로 다양하게 구현 가능하다. 전원제어부(120)는 코어 전압의 실제 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 비교기(121)를 포함할 수 있다.

저장부(130)는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있으며, 전원제어부(120)에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행된다. 저장부(130)에는 디스플레이장치(1)의 기능별 CPU 로드 량이 설정된 로드 테이블(131)과, 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 설정된 위상 마진 테이블(132)이 저장될 수 있다.

본 실시예에서는 IC 칩(100) 내부의 전원제어부(120)와 저장부(130)를 포함하여 전원제어모듈 이라고 한다.

인터페이스부(140)는 외부 메모리(400)로부터 데이터를 독취(read)하고, 외부 메모리(400)에 데이터를 기록(write) 하기 위한 입출력 인터페이스가 된다.

인터페이스부(140)는 전원공급부(200)로부터 IC 칩(100)으로 공급되는 코어 전압(Vcore)에 의해 외부 메모리(400)와 데이터 통신을 수행한다. 여기서, 코어 전압에는 사용 가능한 위상 범위(available phase range)로서 기설정된 위상 마진(phase margin)이 적용될 수 있다. 본 실시예에서 인터페이스부(140)의 데이터 통신은 MIU 위상 마진 기능(phase margin function)에 포함된다.

본 실시예의 전원제어부(120)는 전원공급부(20)로부터 IC 칩(100)에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 모니터링에 응답하여 검출된 전압 즉, 실제 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명 일실시예에 따른 공급 전압의 변동에 따른 위상 마진의 조정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 공급 전원(Vcore)의 변경에 따라, 예를 들어 인터페이스부(140)를 통한 데이터 버스 스트로브(data bus strobe)를 DQS(data quality services)를 이용하여 측정한 실험치에 해당한다.

통상적인 IC 칩(100)은 초기 구동 시에 설정된 위상 값(setting phase value) 및 그에 대응하는 위상 마진 범위를 기준으로 동작을 시작한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 1.1V가 기준 (reference) 공급 전압일 때 위상 값은 10(41)으로 설정되고, 위상 마진 범위는 6 내지 14(42)로 설정될 수 있다. 여기서, 도 4를 참조하면, 위상 마진의 범위는 이에 대응하는 위상 윈도우 영역(phase window area)으로 확인할 수 있으며, 위상 값은 대응하는 위상 마진의 센터 값에 해당한다.

디스플레이장치(1)는 그 실행 기능에 따른 로드 즉, CPU 로드가 큰 경우, 도 5와 같이 전압에서 발생되는 리플이 커질 수 있으며, 이에 따라 IC 칩(100)에 공급되는 실제 전압(Vcore average)의 레벨이 낮아질 수 있다. 통상적으로, CPU 로드가 커지면 전압에서의 리플 발생이 증가하며, CPU 로드가 작은 경우 리플이 거의 없으므로 실제 전압(Vcore average)도 최초 설정값(1.1V)으로부터의 변화 폭이 작다.

그런데, 로드가 증가하여 실제 전압의 레벨이 급격히 낮아지는 경우, 예를 들어 도 4에서 전압이 1.01V까지 낮아지면 위상 값은 5로 변경되었음에도 불구하고, 위상 마진(42)이 6 내지 14으로 변경없이 그대로 유지되면, 위상 값(센터 값)(43)이 기존의 위상 마진 영역(42)을 벗어나게 된다. 따라서, IC 칩(100)의 특성 편차를 적절하게 보상하지 못하여, 메모리(400)와의 데이터 전송 처리 등에서 에러가 발생할 수 있게 되는 것이다.

이를 방지하기 위해, 본 실시예에서는 전원제어부(120)가 디스플레이장치(1)의 실행 기능에 따른 CPU 로드를 분석하고, CPU 로드가 기설정된 기준값 이상인 경우 IC 칩(100)에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링한다.

로드 테이블(131)에는 디스플레이장치(1)의 각 기능별 CPU 로드 량이 저장된다. 예를 들어, 로드 테이블(131)에는 표시 영상의 화질(해상도)가 UHD(ultra high definition), FHD(full high definition), HD(high definition)인 경우 각각의 영상신호 처리에 소요되는 CPU 로드량, 3D 영상의 처리 시 CPU 로드량, 카메라 활성화 시 로드량, 각 어플리케이션의 실행에 따른 로드량 등이 저장될 수 있다. 또한, 로드 테이블(131)에는 CPU 로드에 대한 기준값이 더 저장될 수 있다.

전원제어부(120)는 로드 테이블(131)을 참조하여 현재 디스플레이장치(1)에서 사용자 선택에 따라 실행되는 기능에 대한 CPU 로드를 분석하고, CPU 로드 량의 총 합이 기준값 이상인 경우, 코어 전압의 위상 마진을 조정하는 위상 보상 기능을 가동하여, IC 칩(100)에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하게 된다. 그리고, 전원제어부(120)는 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정한다.

이를 위해, 위상 마진 테이블(132)에는 복수의 기설정된 전압 구간별로 설정된 복수의 위상 마진 값이 저장된다.

도 4와 같이 코어 전압이 1.1V인 경우를 예를 들면, 복수의 전압 구간은 제1구간 1.075V 이상 1.1V 미만 (1.075V~1.1V), 제2구간 1.05V 이상 1.075V 미만 (1.05V~1.075V), 제3구간 1.03V 이상 1.05V 미만 (1.03V~1.05V), 제4구간 1.00V 이상 1.03V 미만(1.00V~1.03V)으로 설정될 수 있다.

아래 표 1은 코어 전압이 1.1V인 경우 복수의 구간 및 각 구간별 위상 값과 위상 마진이 설정된 일례에 해당한다.

	기준전압	검출전압	위상 값	위상 마진
제1구간	1.1V	1.075V~1.1V	10	6~14
제2구간	1.075V	1.05V~1.075V	9	5~13
제3구간	1.05V	1.03V~1.05V	7	3~11
제4구간	1.03V	1.00V~1.03V	5	1~9

구체적으로, 전원제어부(120)는 IC 칩(100)에 공급되는 실제 전압(Vcore average)을 지속적으로 체크하고, 비교기(121)를 통해 코어 전압의 실제 검출된 전압 값(순간전압)이 기준(reference) 전압 즉 1.1V 보다 작은지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 비교기(121)는 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간(예를 들어, 제1 내지 제4 구간)에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교한다.

전원제어부(120)는 비교기(121)의 출력에 기초하여 검출된 전압이 제1 내지 제4 구간 중 어느 구간에 포함되는지 여부를 결정하고, 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응되게 위상 마진 값이 조정되도록 코어 전압의 위상 마진을 조정하게 된다.

도 4 및 도 6에 도시된 실시예의 경우를 예로 들면, 검출된 전압이 1.076V 인 경우 위상 값(센터 값)은 10이 그대로 유지되고 위상 마진(위상 윈도우 영역)도 최초 설정된 6 내지 14이 유지된다(604). 반면, 검출된 전압이 1.053V 인 경우 위상 값은 9로 위상 마진은 5 내지 13으로 변경되고, 검출된 전압이 1.04V 인 경우 위상 값은 7로 위상 마진은 3 내지 11로 변경되며, 검출된 전압이 1.02V인 경우 위상 값은 5로 위상 마진은 1 내지 9로 변경된다(603).

이에 따라, 본 실시예에서는 실제로 검출되는 전압 레벨의 변경에 따라 위상 마진도 조정되므로, 실제 전압이 낮아지면 위상 마진에 대응하는 위상 윈도우 영역(phase window area)(43)이 도 4와 같이 아래로 이동하게 됨을 확인할 수 있다.

그러므로, 본 발명 실시예에서는 IC 칩(100)에 공급되는 실제 전압에 따라 위상 설정 값이 자동으로 이동하여, MIU(140)의 동작에 있어 안정적인 위상 마진을 확보할 수 있게 된다.

이는 칩 공정 과정에서의 FF(fast-fast), SS(slow-slow)와 같은 프로세스 코너(process corner)에 대해서도 동일하게 작용하여, 공정 분포 내의 양품 범위를 확대할 수 있는 효과도 있다. 예를 들어, SS 특성을 가지는 칩의 경우, 낮은 전압에서 데이터 독취(read)가 불가능한 경우도 발생할 수 있지만, 본 실시예와 같은 특성에 맞는 위상 변경(phase shift)에 의해 안정된 기동이 가능할 수 있다.

이하, 본 발명 일실시예에 따른 디스플레이장치(1)의 전원 제어과정에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 하기 본 실시예에 따른 전원 제어는 전압 리플에 대한 자동 MIU 위상 마진 조정 기능(Auto MIU phase margin adjust function for power ripple)을 제공하는 것이다.

도 7은 본 발명 일실시예에 의한 디스플레이장치(1)의 전원 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, IC 칩(100)의 저장부(130)에는 디스플레이장치(1)의 기능별 CPU 로드를 분석한 로드 테이블(131) 및 전압 별로 설정된 위상 마진 테이블(132)이 저장된다(S701). 여기서, 위상 마진 테이블은 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하여 설정된 복수의 위상 마진 값을 포함할 수 있다.

전원제어부(120)는 디스플레이장치(1)의 실행 기능에 따른 CPU 로드량을 기설정된 기준 로드량과 비교할 수 있다(S702).

단계 S702의 비교 결과, CPU 로드량이 기준 로드량보다 큰 경우, 전원제어부(120)는 IC 칩(100)에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링 한다(S703).

단계 S703의 모니터링에 따라, 전원제어부(120)는 코어 전압(Vcore)의 실제 전압을 검출하여, 기설정된 기준 전압과 비교한다(S704). 여기서, 전원제어부(120)는 비교기(121)를 이용하여 실제 전압을 기준전압과 비교할 수 있으며, 비교기(121)는 복수의 기준전압을 가지고, 검출된 실제 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교할 수 있다.

단계 S704의 비교 결과, 실제 전압이 기준 전압 보다 작은 경우, 전원제어부(120)는 단계 S704에서 검출된 실제 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정 즉, 변경한다(S705). 여기서, 전원제어부(120)는 비교기(121)의 출력에 기초하여 복수의 전압 구간 중 단계 S704에서 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 위상 마진을 조정할 수 있다.

단계 S704의 비교 결과, 실제 전압이 기준 전압과 일치하는 경우, 전원제어부(120)는 현재의 위상 마진을 그대로 유지한다(S706).

그리고, 인터페이스부(140)는 단계 S705에서 조정 또는 단계 S706에서 유지된 위상 마진이 적용된 전압으로 외부 메모리(400)와의 데이터 통신을 수행하게 된다.

한편, 도 7에 도시된 실시예에서는 단계 S702에서 디스플레이장치(1)의 실행된 기능에 따른 CPU 로드량이 기준 로드량보다 큰 경우에만, 전원제어부(120)가 실제 전압값 모니터링을 수행하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 단계 S702의 판단과정 없이 즉, CPU 로드량과 관계없이 전원제어부(120)가 실제 전압값을 지속적으로 모니터링하여, 검출된 실제 전압에 대응하여 위상 마진을 조정하도록 구현될 수도 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, IC 칩(100)에 공급되는 실제 전압에 따라 위상 마진이 조정됨으로써, 순간적으로 변화하는 리플에 의한 전압 변동을 보상하여 시스템이 안정적으로 구동할 수 있게 된다.

이에 따라, TV와 같은 디스플레이장치의 IC 칩의 래치 업 등을 개선하여 불안정 요소를 제거함으로써 장치의 성능 안정화를 도모할 수 있으며, 장치 내에 전원단 리플 제거를 위한 별도의 LC 필터 등을 구비할 필요가 없으므로 과설계를 방지하여 재료비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 칩 공정상 양품 범위 확대에 따른 원가 절감으로 반도체 수율 개선 효과가 있으며, PCB 설계의 편의를 제공하고 성능 테스트 기간을 단축시킴으로써, 개발 기간이 단축되는 이점이 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

1 : 디스플레이장치 10 : 영상보드
11 : 영상수신부 12 : 타이밍 컨트롤러
20 : 전원공급부 30 : 디스플레이부
100 : IC 칩 110 : 코어
120 : 전원제어부 121 : 비교기
130 : 저장부 131 : 로드 테이블
133 : 위상 마진 테이블 140 : 인터페이스부
400 : 외부 메모리

Claims

디스플레이장치에 있어서,
전원을 공급하는 전원공급부와;
중앙처리장치(CPU)를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩이 실장되며, 영상신호를 처리하는 영상보드와;
상기 영상신호에 대응하는 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하며,
상기 IC 칩은, 상기 전원공급부로부터 상기 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 상기 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 전원제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 IC 칩은 외부 메모리와의 데이터 통신을 수행하는 인터페이스부를 더 포함하며,
상기 전원제어부는 상기 인터페이스부의 데이터 통신을 위한 전압에 대해 상기 조정된 위상 마진을 적용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 저장되는 저장부를 더 포함하고,
상기 전원제어부는 상기 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 전원제어부는, 상기 디스플레이장치의 실행 기능에 따른 CPU 로드를 분석하고, 상기 CPU 로드가 기설정된 기준값 이상인 경우 상기 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제4항에 있어서,
상기 디스플레이장치의 기능별 CPU 로드 량이 저장되는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 비교기를 더 포함하며,
상기 전원제어부는 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
제6항에 있어서,
상기 비교기는 상기 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교하며,
상기 전원제어부는 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
IC(Integrated Circuit) 칩이 실장된 영상보드를 포함하는 디스플레이장치의 전원 제어방법에 있어서,
전원공급부로부터 상기 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하는 단계와;
상기 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 조정된 위상 마진을 적용하여 외부 메모리와의 데이터 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제8항에 있어서,
복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 설정된 위상 마진 테이블을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 디스플레이장치의 실행 기능에 따른 CPU 로드를 분석하는 단계를 더 포함하며,
상기 분석 결과에 따라, CPU 로드가 기설정된 기준값 이상인 경우 상기 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 디스플레이장치의 기능별 CPU 로드 량이 설정된 로드 테이블을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 단계를 더 포함하며,
상기 위상 마진을 조정하는 단계는, 상기 비교 결과에 따라 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 디스플레이장치의 전원 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 기준전압과 비교하는 단계는, 상기 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교하며,
상기 위상 마진을 조정하는 단계는, 상기 비교 결과에 따라 상기 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 전원 제어방법.
중앙처리장치를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩에 마련되는 전원제어모듈에 있어서,
전원공급부로부터 상기 IC 칩에 공급되는 코어 전압의 실제 전압 값을 모니터링하고, 상기 모니터링에 응답하여 검출된 전압에 대응하도록 전압의 위상 마진을 조정하는 전원제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원제어모듈.
제15항에 있어서,
상기 전원제어부는 IC 칩과 외부 메모리와의 데이터 통신을 위한 전압에 대해 상기 조정된 위상 마진을 적용하는 것을 특징으로 하는 전원제어모듈.
제15항에 있어서,
복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 위상 마진 값이 저장되는 저장부를 더 포함하고,
상기 전원제어부는 상기 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 전원제어모듈.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원제어부는, 상기 검출된 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 비교기를 더 포함하며, 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 전원제어모듈.
제18항에 있어서,
상기 비교기는 상기 검출된 전압을 복수의 기설정된 전압 구간에 각각 대응하는 복수의 기준전압과 비교하며,
상기 전원제어부는 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 검출된 전압이 포함되는 전압 구간에 대응하는 위상 마진 값이 적용되도록 상기 위상 마진을 조정하는 것을 특징으로 하는 전원제어모듈.