KR20040081015A - 마이크로프로세서, 소자 회로, 및 스위치 모드 전원장치를포함하는 장치와 각 장치를 포함하는 디스플레이 유닛 - Google Patents

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톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님
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Abstract

본 발명의 장치와 각 디스플레이 유닛은 마이크로프로세서(16), 소자(demagnetization) 회로(22), 및 정상 모드와 저전력 모드에서 동작하는 스위치 모드 전원장치를 포함한다. 상기 마이크로프로세서(16)는 동일한 출력(19)을 통해 저전력 모드를 제어하기 위해 스위치 모드 전원장치에 결합되고, 각각의 동작을 제어하기 위해 소자 회로에 결합된다. 마이크로프로세서의 출력은, 특히 단일 핀으로서 배치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 제어 신호(Uc)는 저전력 버스트 모드에 대한 제어를 제공하고, 소자 회로를 제어하기 위해 논리 AND 결합(23)을 통해, 전원 온 표시 신호(U4)와 추가로 결합된다.

Description

마이크로프로세서, 소자 회로, 및 스위치 모드 전원장치를 포함하는 장치와 각 장치를 포함하는 디스플레이 유닛{ARRANGEMENT COMPRISING A MICROPROCESSOR, A DEMAGNETIZATION CIRCUIT AND A SWITCHED MODE POWER SUPPLY, AND A DISPLAY UNIT COMPRISING A RESPECTIVE ARRANGEMENT}
본 발명은 마이크로프로세서, 소자 회로, 및 정상 모드와 저전력 모드, 예를 들어 스탠바이 모드에서 동작하는 스위치 모드 전원장치를 포함하는 장치에 관한 것이다. 저전력 모드는 특히 마이크로프로세서에 의해 제어되는 버스트 모드이다. 이러한 유형의 장치는, 예를 들어 텔레비전 세트와 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 유닛에 사용된다.
소비자 가전 기구에 사용된 스위치 모드 전원장치들은 흔히, 저전력 모드, 소위 스탠바이 모드를 가지고, 이 모드에서 상기 기구의 본질적인 회로들은 스위치 오프되며, 오직 몇개의 회로들, 예를 들어 마이크로프로세서와 원격 제어 수신기만이 동작한다. 스탠바이 모드에서 가능한 낮게 전력 소모를 유지하기 위해, 저전력 모드에서, 스위칭 트랜지스터가 정해진 시간 간격 동안에 규칙적으로 턴 오프되는, 소위 버스트 모드를 사용하는 것이 알려져 있다.
예를 들어, 스위치 모드 전원장치는 100㎐의 주파수로 스위치 오프(off) 및 온(on)되고, 여기서 짧은 온 상태 동안, 스위치 모드 전원장치의 1차측으로부터 2차측으로 에너지를 전달하기 위해, 스위칭 트랜지스터는 20㎑의 스위칭 주파수로 동작한다. 온 상태와 오프 상태 사이의 비를 통해, 전원장치의 출력 전력이 제어될 수 있다. 온 상태 동안, 스위칭 트랜지스터에 관한 스위칭 파라미터들은 안전한 범위 내로 유지될 수 있다. 버스트 모드를 가진 스위치 모드 전원장치는, 예를 들어 EP-A-0386989호와 DE-A-19518863호에 알려져 있다.
US6,434,030호는 저전력 버스트 모드가 마이크로프로세서에 의해 제어되는, 스위치 모드 전원장치를 가진 회로 장치를 기술하고 있다. 마이크로프로세서의 출력은 스위치 모드 전원장치의 제어 루프에 결합되고, 상기 장치가 스탠바이 모드로 스위칭될 때, 마이크로프로세서는 주어진 듀티 인자(duty factor)를 가진 구형파 신호를 제어 루프에 인가한다. 마이크로프로세서로부터의 오프 신호를 가지고, 제어 루프를 통해 전원장치가 디스에이블되고, 온 신호를 가지고 전원장치가 짧은 온 상태 동안에 인에이블되며, 여기서 스위치 모드 전원장치의 스위칭 트랜지스터는 정규의 스위칭 주파수로 동작한다.
음극선관(CRT)을 디스플레이 수단으로서 가지는 텔레비전 세트와 컴퓨터 모니터는 흔히 규칙적인 간격으로, 예를 들어 기구가 스위치 온 될 때, 수상관을 소자(demagnetizing)하기 위한 소자 회로를 포함한다. 디가우싱(degaussing)으로도 알려진 소자를 위해, 약 1.5초의 시간 주기가 사용되고, 이 주기 동안에 자계가 알려진 방식으로 수상관에 인가된다. 일반적으로, 텔레비전 세트에서의 소자 회로는 마이크로프로세서와 독립적으로 동작하지만, 마이크로프로세서 제어된 소자 회로들도 또한 알려져 있다.
본 발명은 신뢰할 만한 저전력 모드, 특히 저전력 버스트 모드를 가지고, 회로 복잡성이 줄어든, 전술한 바와 같은 장치와 각 디스플레이 유닛을 기재하는 목적에 기초하고 있다.
이 목적은 청구항 1, 9, 및 청구항 10에 정의된 바와 같은, 본 발명에 의해 이루어진다. 본 발명의 유익한 개선 사항은 종속항에 기재되어 있다.
본 발명에 의하면, 상기 장치는 마이크로프로세서, 소자 회로, 및 정상 모드와 저전력 모드에서 동작하는 스위치 모드 전원장치를 포함한다. 상기 마이크로프로세서는 1개의 출력을 통해, 저전력 모드를 제어하기 위해 스위치 모드 전원장치에 결합되고, 각 동작을 제어하기 위해 소자 회로에 결합된다. 마이크로프로세서의 출력은 신호들을 스위치 모드 전원장치에 제공하고 동일한 라인을 통해 소자 회로에 제공하기 위해, 특히 단일 핀으로서 배열된다.
본 발명자는 각각의 제어 신호들이 동시에 발생하지 않기 때문에, 소자 회로에 대해서뿐만 아니라, 저전력 모드, 특히 저전력 버스트 모드를 제어하는데 마이크로프로세서의 1개의 출력 핀으로도 충분하다는 것을 알아내었다. 고려해야할 오직 하나의 요구사항이 있는데, 이는 저전력 모드용 신호는 저전력 모드 동안에 소자 회로에 결합되어서는 안된다는 것이다. 이는 전원 온 표시 신호에 의해 소자 회로에 결합된 신호를 제어함으로써 바람직한 실시예에서 구현될 수 있고, 이를 통해저전력 모드 동안에 마이크로프로세서로부터 소자 회로로의 신호를 차단하고, 마이크로프로세서로부터의 신호가 정상 모드 동안에 통과하도록 허용된다. 이는 예를 들어 마이크로프로세서로부터의 신호와 전원 온 표시 신호가 그 입력에 결합되는 AND 게이트를 통해 조정될 수 있다. 전원 온 표시 신호는, 예를 들어 공급 전압일 수 있고, 이 공급 전압은 온 모드 동안에 스위치 모드 전원장치에 의해 제공되며,저전력 모드 동안에는 스위치 오프된다.
이제, 본 발명은 개략 도면에 관해서 좀더 상세히 설명한다.
도 1은 마이크로프로세서의 출력이 결합되는 스위치 모드 전원장치를 도시하는 도면.
도 2는 스위치 모드 전원장치와 소자 회로를 제어하기 위한 장치를 도시하는 도면.
도 3은 디스플레이 유닛의 동작 모드를 도시하는 타이밍도.
도 4는 소자 회로를 동작시키는 회로를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 제어 입력 3, 9 : 커패시터
6 : 구형파 신호 7 : 집적 회로
8, 10, 14, 15 : 저항기 12 : 다이오드
13 : 광결합기 16 : 마이크로프로세서
19 : 출력 21 : 버스트 회로
22 : 소자 회로 23 : 논리 게이트
24 : AND 게이트 25 : 계전기
도 1에 도시된 스위치 모드 전원장치는 플라이백(flyback) 컨버터 원리에 따라 동작하고, 정류기(G1)와 커패시터(3)에 의해 평활 DC 전압(U1)으로 변환되는 주 전압(UN)에 연결된 입력을 포함한다. 스위치 모드 전원장치는 전압(U1)에 결합되고, 스위칭 트랜지스터(T1)와 직렬로 연결된, 1차 권선(W1)을 가진 변압기(Tr)를 포함한다. 이 실시예에서는, 개별 트랜지스터 단계들이 프리러닝(free-running)과 동기화된 방식 모두에서 동작하는 다른 솔루션 또한 가능하지만, 스위칭 트랜지스터(T1)에 대한 구동기 스테이지로서, 집적 회로(7)가 사용된다.
전압(U1)에 연결된 저항기(8)는 스위치 모드 전원장치가 시작(start up)할 수 있도록 하는데 사용된다. 동작하는 동안, 스위치 모드 전원장치에는 자체적으로 보조 권선(W4), 다이오드(12), 커패시터(9), 및 저항기(10)에 의해 전압이 공급된다. 스위칭 트랜지스터(T1)는, 예를 들어 보통 16㎑보다 높은 주파수에서 구형파 신호(6)를 사용하는 집적 회로(7)에 의해 동작한다.
스위치 모드 전원장치는, 정류기(G2, G3)와 커패시터(17, 18)에 의해 평활화되는 출력 전압들(U2, U3)을 생성하기 위해 변압기(Tr)의 2차 권선들(W2, W3)을 사용한다. 출력 전압들(U2, U3)은 제어 루프에 의해 안정화되고, 이 제어 루프는 본 실시예에서는 출력 전압(U3)에 연결된다. 제어 루프는 본 실시예에서, 집적 회로(7)의 제어 입력(1)에 피드백 신호를 전송하기 위한, 저항기(14)와광결합기(optocoupler)(13)에 의해 단순화된 형태로 표시된다.
제어 루프로 마이크로프로세서(16)의 출력(19)이 단순화된 형태로, 저항기(15)를 통해 결합된다. 마이크로프로세서(16)는 특히 디지털 신호, 예를 들어 CMOS 신호를 사용하여, 출력(19)을 통해 스위치 모드 전원장치의 버스트 모드와 정상 모드를 개시한다. 예를 들어, 출력(19)이 "하이(high)"이면, 제어 루프가 인에블되며, 스위치 모드 전원장치는 출력 전압들(U2, U3)이 제어 루프를 통해 조절되는 정상 모드에 있게 된다. 출력(19)이 "로우(low)" 신호를 제공하면, 제어 루프가 낮은 전위에 결합되어, 스위치 모드 전원장치가 디스에이블된다.
마이크로프로세서의 출력을 스위치 모드 전원장치의 제어 루프에 결합시키기 위한 회로가 US6,434,030호에 좀더 상세히 도시되고 설명되어 있다. 이 참조문에서, 마이크로프로세서는 특히 스위치 모드 전원장치의 스탠바이 모드에서 버스트 모드 동작을 생성한다. 이 동작 모드에서, 스위치 모드 전원장치의 스탠바이 손실은 매우 낮게 유지될 수 있다.
본 발명에 의하면, 출력(19) 또한 수상관, 예를 들어 텔레비전 세트 또는 컴퓨터 모니터의 수상관의 소자(demagnetization)를 제공하기 위해 소자 회로에 결합된다. 그러므로, 장치는 그 입력에 동작 전압(U4)과 마이크로프로세서(16)의 출력이 결합되는, 예를 들어 AND 게이트와 같은 논리 게이트(23)를 포함한다. 마이크로프로세서(16)의 출력(19)은, 특히 신호(Uc)를 제공하기 위한 단일 핀인데, 상기 신호(Uc)는 소자 회로를 제어할 뿐 아니라 낮은 전력 모드를 제어하는 정보를 포함한다.
소자 회로의 동작은 도 2에 좀더 상세히 도시되어 있다. 출력(19)으로부터의 신호(Uc)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 스위치 모드 전원장치의 제어 루프의 광결합기(13)와 같은 버스트 회로(21)에 결합되고, 표시 신호 상의 전력을 가지고 출력(19)으로부터 신호를 필터링하기 위해, 논리 게이트(23)를 통하여 소자 회로(22)에 결합된다. 논리 게이트(23)는 AND 동작을 제공하고, 표시 신호 상의 전력은, 예를 들어 출력(19)으로부터의 신호가 정상 모드에서만 소자 회로(22)로 통과하도록 허용하기 위해, 스위치 모드 전원장치의 정상 모드에서만 존재하는 전원 전압(U4)이다. 논리 게이트(23)는, 특히 도 4에 도시된 바와 같이, AND 게이트이다.
도 3은 버스트 회로(21)와 소자 회로(22)를 제어하기 위한, 출력(19)으로부터의 신호(Uc)를 좀더 상세히 도시한다. 제 1 시간 간격(T1-T2)에서, 전원장치는 저전력 스탠바이 버스트 모드에 있고, 이 전원장치는 제어 신호(Uc)에 의해 제어된다. 본 실시예에서는, 제어 신호(Uc)가 "하이"일 때, 스위치 모드 전원장치는 오프이고, 제어 신호(Uc)가 "로우"일 때, 스위치 모드 전원장치는 동작하고 출력 전압(U3)으로 조절된다. 시간 간격(T1-T2) 동안에 버스트 모드를 생성하기 위해서, 제어 신호(Uc)는 짧은 시간 주기를 가진 주기적인 구형파 신호이고, 이 때 전압(Uc)은 "로우"이다. 펄스폭 비율은 스위치 모드 전원장치의 저전력 소모로 인해, 1에 가깝다. 예를 들어, 펄스폭 비율에 관한 바람직한 값으로는 "하이"=95%이고, "로우"=5%이다.
전술한 회로 장치는, 예를 들어 텔레비전 세트 내에 배치된다. 시각(T2)에서, 사용자는 텔레비전 세트를 스위치 온(on)하고, 스위치 모드 전원장치는 텔레비전 세트의 모든 회로들에 동작 전압을 공급하기 위해 정상 모드로 스위칭된다. 텔레비전 세트의 수상관의 소자(demagnetization)를 제공하기 위해, 출력(19)으로부터의 신호(Uc)는 시간 간격(T2-T3) 동안에, "하이"로 유지된다. 시간 간격(T2-T3)은 특히 약 0.5초 내지 3초, 예를 들어 1.5초의 지속 시간을 가진다. 시각(T2) 후에는, 논리 게이트(23)의 제 2 입력에서 표시 신호 상의 전력이 이미 존재하기 때문에, 논리 게이트(23)의 출력은 소자 회로(22)를 인에이블시키기 위해 "하이"이다. 수상관용 소자 회로는, 예를 들어 DE-A-3830931호에 알려져 있다.
시각(T3) 후에는, 소자 회로(22)를 디스에이블시키기 위해 신호(Uc)가 "로우"로 스위칭된다. 이는 소자 회로(22)의 전력 소모가 0이기 때문에, 텔레비전 세트의 정상 동작 동안에서 바람직한 모드이다. 시각(T3) 후에는, 텔레비전 세트의 편향이 시작되고, 수상관 상에 화면이 나타난다.
소자 회로(22)로 마이크로프로세서의 출력(19)을 결합시키는 바람직한 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 소자 회로(22)는 계전기(relay)(25)를 포함하는데, 이 계전기를 통해, 소자 회로(22)의 소자 코일(미도시)이 동작한다. 제어 신호(Uc)와 전원 온(power on)표시 신호(U4)가 AND 게이트(24)에 인가된다. AND 게이트(24)와 계전기(25)에는 동작 전압(U5)이 공급되고, 이는 스탠바이 모드에서 뿐만 아니라 정상 모드 동안에도 존재한다. 전술한 바와 같이, 시간 간격(T2-T3) 동안, AND 게이트(24)의 양 입력들은 "하이"이고, AND 게이트(24)의 출력 또한 "하이"이며, 따라서 계전기(25)의 동작을 제어하는 트랜지스터(T2)를 통해 스위칭한다.
전원 표시 신호(U4)는 저전력 스탠바이 모드 동안에는 "로우"이고, 정상 모드 동안에는 "하이"인 임의의 신호가 될 수 있다. 그러므로, 전원 표시 신호(U4)를 가지고 저전력 모드 동안에 소자 회로(22)를 디스에이블하는 것이 가능한데, 이는 시간 간격(T1-T2) 동안에 소자 회로가 구형파 신호(Uc)에 의해 동작하게 되므로, 저전력 버스트 모드가 사용될 때 특히 중요하다. 그 다음, 계전기(25)는 비교적 높은 주파수로 스위치 온 및 오프되고, 이는 계전기(25)를 열화시켜 스탠바이 모드에서 추가적인 전력 손실이 발생하게 한다.
본 발명은 도면에 관해 도시되고 기술된 실시예에 한정되지 않고, 당업자들에게 있어서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 소자 회로를 포함하는 모든 기구들에 사용 가능하다. 또한, "하이" 신호들로서, 임의의 다른 논리 "인에이블" 신호들이 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는, 변압기(Tr)와 광결합기(13)에 의해 주 전원 격리(mains isolation)가 이루어진다. 주 전원 격리가 없는 기타 실시예들, 예를 들어 배터리 전원 공급 디바이스들도 또한 가능하다.
본 발명은 신뢰할 만한 저전력 버스트 모드에서의 동작을 필요로 하고 복잡하지 않은 회로 구성을 필요로 하는 텔레비전 세트와 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 유닛에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 마이크로프로세서(16), 소자(demagnetization) 회로(22), 및 정상 모드와 저전력 모드를 가지는 스위치 모드 전원장치를 포함하는 장치로서, 상기 마이크로프로세서(16)는 스위치 모드 전원장치에 결합되는 장치에 있어서,
    저전력 모드와 소자 회로(22)를 제어하기 위해, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 신호(Uc)는 동일한 출력(19)을 통해 상기 소자 회로(22)와 상기 스위치 모드 전원장치에 결합되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(16)는 저전력 모드와 소자 회로(22)를 제어하기 위한 단일 핀(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 스위치 모드 전원장치의 정상 모드에서만 존재하는 전원 온(on)-표시 신호(U4)를 제공하고, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 제어 신호(Uc)는 상기 전원 온 표시 신호에 따라 상기 소자 회로(22)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 제어 신호(Uc)와 상기 전원 온 표시 신호(U4)는, 상기 소자 회로(22)를 제어하기 위해, 논리 AND 조합, 예를 들어 AND 게이트를 통해 결합되는 것을 특징으로하는, 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 전원 온 표시 신호(U4)는 정상 모드 동안에만 스위치 모드 전원장치에 의해 제공되는 공급 전압인 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 제어 신호(Uc)는 저전력 모드에서 버스트 모드를 제공하기 위한 구형파 신호이고, 상기 구형파 신호의 듀티 사이클은 상기 스위치 모드 전원장치의 스위칭 사이클을 한정하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 회로(22)를 제어하기 위해, 상기 마이크로프로세서(16)로부터의 제어 신호(Uc)는 스위치 모드 전원장치가 정상 모드로 스위칭될 때 수상관의 소자(demagnetization)를 제공하기에 충분한 시간 동안 "인에이블"되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 소자 회로(22)용 "인에이블" 신호는 0.5 내지 3초의 지속 시간을 가지고, 소자 상태(demagnetization phase) 후에 "낮은 상태(low)"로 스위칭되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  9. 마이크로프로세서(16), 소자 회로(22), 및 정상 모드와 저전력 모드를 가지는 스위치 모드 전원장치를 포함하는 장치로서, 상기 마이크로프로세서(16)는 스위치 모드 전원장치에 결합되는 장치에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(16)는 저전력 모드와 소자 회로(22)를 제어하기 위해 하나의 단일 핀(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 의한 장치를 포함하는, 디스플레이 유닛.
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