KR20140144885A - 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치 - Google Patents

전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

디스플레이부 등의 전원공급 대상에 동작전원으로 공급되는 출력 DC전압을 입력전원으로 입력되는 AC전압의 레벨에 따라 단계적으로 다른 레벨로 출력되도록 제어할 수 있는 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치가 개시된다. 디스플레이장치는, 영상신호를 수신하는 신호수신부와; 신호수신부에 의해 수신되는 영상신호를 처리하는 신호처리부와; 신호처리부에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부와; 입력전원으로 AC전원을 입력하여 디스플레이부에 동작전원을 공급하는 전원회로부를 포함하며, 전원회로부는, 입력되는 AC전원의 AC전압의 레벨에 따라, 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지는 DC전압을 출력하도록 제어하여 디스플레이부에 동작전원으로 공급하는 역률보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치{POWER CIRCUIT PART, POWER CONTROL METHOD THEREOF, AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디스플레이부 등의 전원공급 대상에 동작전원으로 공급되는 출력 DC전압을 입력 AC전원의 전압레벨에 따라 단계적으로 다른 레벨로 출력되도록 제어할 수 있는 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치에 관한 것이다.
일반적으로, TV 등의 디스플레이장치와 같이 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하는 콘덴서 입력형 전원회로장치는, 필연적으로 발생하는 역율과 고조파왜율을 개선하기 위해, 전류파형이 사인파가 아닌 펄스 형태로 될 때 역률을 개선하는 역률보상부를 구비한다. 이러한 역률보상부는 통상 전압제어 루프를 이용하여, 정류부를 통해 입력되는 DC전압을 소정 레벨의 출력 DC전압으로 변환하는 것에 의해 역률(Power Factor)을 개선하여 디스플레이부와 같은 전원공급 대상에 필요한 레벨의 동작전원으로 공급한다.
그러나, 종래의 전원회로장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 국가 또는 지역이나 전력상황에 따라 입력전원으로 상용전원인 약 65V 이상의 다양한 레벨의 AC전원이 입력되지만, 입력전원을 그 크기에 관계없이 단일 레벨인 약 395V의 고 DC전압으로 변환하여 동작전원으로 공급한다. 그 결과, 입력되는 AC전압이 약 110∼120V와 같이 약 65V 쪽에 가까운 저 전압일 경우나 약 220∼240V와 같이 약 395V쪽에 가까운 고 전압일 경우와 관계없이 약 395V의 단일 고 DC전압으로 변환해야하므로, 약 65V 쪽에 가까운 저 전압일 경우에는 전원회로장치의 AC-DC 변환효율이 떨어진다. 또한, 역률보상부에 사용되는 인덕터, FET, 다이오드 등의 부품은 약 395V의 고전압에서 고전류로 동작하는 고 사양의 부품을 필요로 한다. 그 결과, DC 바이어스가 증가할 뿐 아니라 전원공급장치의 크기와 제조비용이 증가한다.
또한, 종래의 역률보상부는 입력 AC전원으로 약 260V 이상의 높은 AC전압이 입력되는 경우에도 동작하도록 제어된다. 이 경우, 스너버(Snubber)와 역률보상부의 FET, 다이오드 등의 부품이 받는 전압 스트레스가 커진다. 그 결과, 고 사양의 부품을 사용하는 것이 요구되어 역시 제조비용이 증가하는 요인이 된다.
또한, 종래의 역률보상부는 출력전압으로 약 395 V의 단일 레벨의 고 DC전압만 출력하므로, 전압을 조절하여 전원공급 대상으로 일정한 레벨의 전류를 공급하는 DC-DC LLC(Local Link Converter)와 같은 전원스위칭부의 입력전원 설정이 제한되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스플레이부 등의 전원공급 대상에 동작전원으로 공급되는 출력 DC전압을 입력 AC전원의 전압레벨에 따라 단계적으로 다른 레벨로 출력되도록 제어하여, 출력 DC전압이 입력되는 AC전압의 레벨에 관계없이 단일 레벨의 고 DC전압으로 제어됨으로서 발생하는 저 AC전압 입력시 AC-DC변환 효율저하, 고 사양 부품 필요에 따른 장치크기 증가 및/또는 제조비용 증가 등의 문제를 방지할 수 있게 한 전원회로부, 그 전원공급방법, 및 그것을 구비한 디스플레이장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 일 실시양상에 따르면, 전자장치의 전원회로부는, 입력전원으로 입력되는 AC전원의 전류를 정류하여 DC로 변환하는 정류부와; 입력되는 AC전원의 AC전압의 레벨에 따라, 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지는 DC전압을 출력하도록 제어하여 전자장치에 동작전원으로 공급하는 역률보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
역률보상부는 AC전압의 레벨을 검출하는 AC전압 검출부와; 정류부에 의해 출력되는 DC전압의 레벨을 AC전압 검출부에 의해 검출되는 AC전압의 레벨에 따라, 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지도록 제어하는 PFC 컨트롤러를 포함할 수 있다.
복수의 AC전압레벨 영역은 제1, 제2 및 제3 AC전압레벨 영역을 포함할 수 있다. 이때, 제1, 제2 및 제3 AC전압레벨 영역은 각각 AC전압의 레벨이 65∼150V, 150∼240V, 및 240∼260V인 영역일 수 있다.
복수의 AC전압레벨 영역은 역률보상부가 동작을 중지하는 오프모드를 수행하는 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역을 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역은 각각 AC전압의 레벨이 65V 이하인 영역, 및 260V 이상인 영역일 수 있다.
복수의 AC전압레벨 영역은, AC전압의 레벨이 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역 및 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역들 사이의 경계에 위치하고, 복수의 AC전압레벨 영역 중에서 AC전압의 레벨이 속하는 영역이 히스테리시스 특성을 이용하여 결정되는 복수의 히스테리시스 영역을 더 포함할 수 있다. 이때, 복수의 히스테리시스 영역은 각각 AC전압의 레벨이 각 영역들 사이의 경계에 대응하는 AC전압값들의 ±a V(a는 자연수)인 영역, 예컨대, 60±5V(60∼70V), 140±5V(145∼155V), 240±5V(235∼245V), 및 260±5V(255∼265V)인 제1 내지 제4 히스테리시스 영역일 수 있다.
복수의 목표 DC전압레벨은 각각 제1, 제2 및 제3 DC전압레벨을 포함할 수 있다. 이때, 제1, 제2 및 제3 DC전압레벨은 각각 약 350V, 약 360V, 및 약 385V일 수 있다.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양상에 따르면, AC전원을 입력하여 전자장치에 동작전원을 공급하는 전원공급방법은, 입력전원으로 입력되는 AC전원의 전류를 정류하여 DC로 변환하는 단계와; AC전원의 AC전압의 레벨을 검출하는 단계와; DC로 변환된 입력전원의 DC전압의 레벨을 검출된 AC전압의 레벨에 따라 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지도록 제어하여 전자장치에 동작전원으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
공급 단계는 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 AC전압레벨 영역 중의 어느 영역에 있는 지를 판단하는 단계와; 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 판단 단계에서 판단된 AC전압레벨 영역에 대응하는 레벨을 선택하는 단계와; 입력전원의 DC전압의 레벨을 선택 단계에서 선택된 레벨을 가지도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
공급 단계는 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 이상 AC전압레벨 영역에 있는 지를 더 판단하는 단계와, 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 이상 AC전압레벨 영역 중의 어느 한 영역에 있는 것으로 판단될 경우 입력전원의 DC전압의 레벨을 선택 단계에서 선택된 레벨을 가지도록 제어하는 동작을 중지하는 오프모드를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
공급 단계는 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 AC전압레벨 영역 및 복수의 이상 AC전압레벨 영역들의 경계에 위치하는 복수의 히스테리시스 영역에 위치하는 지를 더 판단하는 단계와, 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 히스테리시스 영역 중의 어느 한 영역에 위치하는 것으로 판단될 경우, 히스테리시스 특성을 이용하여 AC전압의 레벨이 속하는 AC전압레벨 영역을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양상에 따르면, 디스플레이장치는, 영상신호를 수신하는 신호수신부와; 신호수신부에 의해 수신되는 영상신호를 처리하는 신호처리부와; 신호처리부에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부와; 입력전원으로 AC전원을 입력하여 디스플레이부에 동작전원을 공급하는 위에서 서술한 전원회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 입력되는 AC전압의 레벨에 따라 종래의 전원회로장치의 역률보상부에 의해 동작전원으로 출력되는 DC전압을 예시하는 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 구비한 디스플레이장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 도시하는 회로도,
도 4는 입력되는 AC전압의 레벨에 따라 도 2에 도시된 전원회로부의 역률보상부에 의해 단계적으로 다른 레벨로 출력되는 DC전압을 예시하는 그래프, 및
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부의 전원공급방법을 예시하는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 전원회로부, 그 전원공급방법, 및 그것을 구비한 디스플레이장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 구비한 디스플레이장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
디스플레이장치(100)는 TV 등으로 구현될 수 있으며, 영상신호를 수신 및 처리하여, 이에 기초한 영상을 표시한다.
도 2에 도시된 디스플레이장치(100)는 신호수신부(111), 신호처리부(112), 디스플레이부(113), 통신부(114), 사용자입력부(115), 저장부(116) 및 제어부(117)를 포함한다.
신호수신부(111)는 외부로부터 영상신호를 수신한다. 신호수신부(111)에 의해 수신되는 영상신호는 DTV신호, 케이블방송신호 등과 같은 방송신호를 포함한다. 이 경우, 신호수신부(111)는 제어부(117)의 제어에 따라 사용자가 선택한 채널의 방송신호를 튜닝하여 수신할 수 있다.
또한, 신호수신부(111)에 의해 수신되는 영상신호는 DVD, BD등과 같은 영상기기로부터 출력되는 신호를 포함할 수 있다. 나아가, 도시되지는 않았으나, 신호수신부(111)는 음성 출력을 위한 음성신호, 데이터정보의 출력을 위한 데이터신호 등을 포함할 수 있다. 본 실시예의 영상신호, 음성신호 및 데이터신호는 하나의 신호를 통해 함께 수신될 수 있다.
신호처리부(112)는 신호수신부(111)에 의해 수신된 영상신호에 대하여 디스플레이부(113)에 영상이 표시될 수 있도록 소정의 신호처리를 수행한다. 신호처리부(112)에 의해 수행되는 영상처리는, 디코딩, 이미지 인핸싱, 스케일링 등을 포함한다. 또한, 신호처리부(112)는 신호수신부(111)를 통해 수신되는 음성신호 및 데이터신호에 대한 처리를 수행할 수도 있다.
디스플레이부(113)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 영상신호에 기초하여 영상을 표시한다. 디스플레이부(113)가 영상을 표시하는 방식은 LCD 방식일 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(113)는 도시되지 않았으나, LCD 패널, 패널구동부, 백라이트 등을 포함할 수 있다. 디스플레이부(113)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 데이터신호에 포함된 데이터정보를 표시할 수도 있다.
한편, 디스플레이장치(100)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 음성신호에 기초한 음성을 출력할 수 있는 스피커와 같은 음성출력부를 더 포함할 수 있다.
통신부(114)는 인터넷 등과 같은 네트워크를 통해 통신장치(도시하지 않음)와 통신을 수행한다. 혹은, 통신부(114)는 블루투스 등과 같은 근거리 통신방식을 이용하여 통신장치(도시하지 않음)와 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(114)는 제어부(117)의 제어에 따라 통신을 수행하며, 상대방 통신장치에 정보를 전달하거나, 상대방 통신장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 통신부(114)를 통해 상대방 통신장치로부터 수신된 정보는, 영상, 음성 및 데이터 중 적어도 하나를 포함하며, 해당 정보에 맞는 처리를 거쳐 디스플레이부(113) 등을 통해 출력될 수 있다.
사용자 입력부(115)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 것으로서, 예컨대 리모컨, 조작 패널 등으로 구현될 수 있다. 사용자 입력부(115)는 디스플레이장치(100)의 전원 온/오프를 선택할 수 있는 입력키를 포함할 수 있다. 사용자 입력부(115)에 의해 수신된 사용자의 입력은 제어부(117)에 전달된다.
저장부(116)는 디스플레이장치(100)에서의 데이터 내지는 정보를 저장하기 위한 구성으로서, 예컨대, 플래시메모리, 하드디스크 등의 비휘발성메모리로 구현될 수 있다.
제어부(117)는 디스플레이장치(100)의 다른 구성을 전반적으로 제어하며, 제어프로그램인 펌웨어와, 이를 실행하기 위한 CPU 및 RAM을 포함할 수 있다.
디스플레이장치(100)는 디스플레이부(113) 등과 같은 상기 구성에 동작전원을 공급하기 위한 전원회로부(118)를 더 포함할 수 있다. 전원회로부(118)는 상용 전원인 AC전원을 입력 받아, 이를 디스플레이부(113) 등의 각 구성의 동작에 필요한 레벨의 전원으로 변환하여 해당 구성에 공급한다. 도 2에서는, 도시의 편의상, 전원회로부(118)로부터 디스플레이부(113) 등의 각 구성으로의 전원 공급의 구체적인 경로에 대해서는 도시를 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부(118)는 정류부(123), 및 역률보상부(Power factor corrector)(125)를 포함한다.
정류부(123)는 입력되는 AC전원(121)으로부터 출력되는 전류를 정류함으로써, 교류를 직류로 변환한다. 정류부(123)는, 예컨대 브리지 다이오드(124)로 구현될 수 있다.
역률보상부(125)는 AC전압 검출부(127), 및 PFC(Power factor correction; PFC) 회로부(129)를 포함한다.
AC전압 검출부(127)는 AC전원(121)의 양 출력단에 연결되고, AC전원(121)의 양 출력단으로터 출력되는 AC전압의 전압레벨을 검출하여 그에 대응되는 전압신호를 PFC 회로부(129)로 출력된다.
PFC 회로부(129)는 인덕터(138), 다이오드(140), 평활캐패시터(141), 제1 내지 제3 피드백저항(142, 143, 144), FET(139), 및 PFC 컨트롤러(145)를 포함한다.
인덕터(138)는 PFC 컨트롤러(145)의 제어에 의해 FET(139)가 '온'될 때 전압을 충전하고 FET(139)가 '오프'될 때 정류부(123)에 의해 출력되는 DC전압과 함께 충전된 전압을 다이오드(140)로 출력한다.
평활캐패시터(141)는 FET(139)가 '오프'될 때 인덕터(138)에서부터 다이오드(140)를 통해 의해 출력되는 DC전압을 평활시킨다.
PFC 컨트롤러(145)는 마이크로 프로세서와 같은 디지털 IC칩으로 구성되고, AC전압 검출부(127)에 의해 검출되어 출력되는 전압신호에 대응하는 AC전압의 레벨에 따라, 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압 레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지는 DC전압을 출력하도록 제어하여 디스플레이부(113) 등의 전원 공급대상에 동작전원(V0)으로 공급한다.
즉, PFC 컨트롤러(145)는 AC전압 검출부(127)로부터 출력되는 AC전압의 레벨에 대응하는 전압신호가 입력될 때, 상기 선택된 목표 DC전압 레벨을 가지는 DC전압을 출력하도록 피드백저항(142, 143, 144)에 의해 피드백되는 전압(Vf)을 토대로 소정 주파수로 FET(139)를 스위칭시킨다. 그 결과, 평활캐패시터(141)에 충전되는 출력 DC전압은 상기 선택된 목표 DC전압 레벨로 승압되고, 이에 의해 전원회로부(118)의 역률(power factor)이 향상된다. 이와 같이 승압되는 DC전압은 디스플레이부(113) 등의 전원 공급대상의 동작에 필요한 레벨의 동작전압(V0)으로 공급된다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 AC전압레벨 영역은 예컨대 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)을 포함하고, PFC 컨트롤러(145)에 미리 저장된다. 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)은 AC전압의 레벨이 예컨대 각각 65V ∼ 150V, 150V∼ 240V, 및 240V ∼ 260V인 영역으로 설정될 수 있다.
복수의 목표 DC전압 레벨은 예컨대 각각 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)에 대응하는 제1, 내지 제3 DC전압 레벨(LVDC, MVDC, HVDC)을 포함하고, PFC 컨트롤러(145)에 미리 저장된다. 제1 내지 제3 DC전압 레벨(LVDC, MVDC, HVDC)은 예컨대 각각 약 350V, 약 360V, 및 약 385V로 설정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각각 65V ∼ 150V 영역, 150V ∼ 240V 영역, 및 240V ∼ 260V 영역인 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)에 대응하는 AC전압 레벨에 대한 전압신호가 AC전압 검출부(127)로부터 PFC 컨트롤러(145)로 연속적으로 입력된다고 가정하면, PFC 회로부(129)는 평활캐패시터(141)에 충전되는 DC전압을 각각 약 350V, 약 360V, 및 약 385V의 제1 내지 제3 DC전압 레벨(LVDC, MVDC, HVDC)로 단계적으로 제어한다.
이와 같이 구성된 전원회로부(118)에 따르면, 입력되는 AC전압의 레벨이 각각 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)에 있는 경우, PFC 회로부(129)에 의해 변환되는 목표 DC전압 레벨은 각각 약 350V, 약 360V, 및 약 385V로 모두 종래의 역률보상부에 의해 변환되는 단일 DC전압 레벨인 약 395V 보다 낮다. 특히, 제1 및 제2 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC)의 경우는 각각 약 350V와 약 360V로 약 395V 보다 현저히 낮다. 따라서, 전원회로부(118)에 의한 목표 DC전압에 대한 AC-DC 변환효율은 종래 보다 개선될 수 있다.
또한, 역률보상부(125)의 PFC 회로부(129)에 사용되는 인덕터(138), FET(139), 다이오드(140) 등의 부품은 종래 보다 상대적으로 낮은 약 350V 내지 약 385V의 전압에서 동작하는 부품을 사용해도 된다. 그 결과, DC 바이어스가 감소될 아니라 전원회로부(118)의 크기와 제조비용이 감소될 수 있다.
또한, 역률보상부(125)는 출력 DC전압으로 약 395V의 단일 고 DC전압만 출력하는 종래의 역률보상부와 비교하여, 약 350V, 약 360V, 및 약 385V 등으로 다양하게 출력할 수 있다. 그 결과, 전압을 조절하여 디스플레이부(113) 등의 전원공급 대상으로 일정한 레벨의 전류를 공급하는 DC-DC LLC(Local Link Converter)와 같은 전원스위칭부의 입력전원 설정이 용이하게 될 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면, PFC 컨트롤러(145)는 AC전압 검출부(127)에 의해 검출되는 AC전압의 레벨이 비정상적일 경우 FET(139)의 스위칭 동작을 중지하는 오프모드로 동작하여 저 AC전압(예컨대, 약 65V 이하) 시는 브로운아웃(Brown-out) 기능을 제공하고 고 AC전압(예컨대, 약 260V 이상) 시는 역률보상부(125)의 불필요한 동작을 방지하도록 할 수 있다.
이를 위해, 도 4 에 도시된 바와 같이, 상술한 복수의 AC전압레벨 영역은 AC전압의 레벨이 해당 영역 범위에 있을 때 PFC 컨트롤러(145)가 FET(139)의 스위칭 동작을 중지하는 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, UHVAC)을 더 포함하여, PFC 컨트롤러(145)에 미리 저장된다. 여기서, 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, UHVAC)은 AC전압의 레벨이 각각 일정한 레벨 이하, 예컨대, 약 65V 이하인 영역과 일정한 레벨 이상, 예컨대, 약 260V 이상인 영역으로 설정될 수 있다.
이에 따르면, 입력전원으로 약 260V 이상의 높은 AC전압이 입력되는 경우에도 동작하도록 제어되는 종래의 역률보상부와 비교하여, 스너버(도시하지 않음)와 역률보상부(250)의 FET(139), 다이오드(140) 등의 부품이 받는 전압 스트레스가 작아진다. 그 결과, 종래의 역률보상부와 비교하여 저 사양의 부품을 사용하는 것이 가능하여 제조비용이 증가하는 요인이 더 제거될 수 있다.
또한, PFC 컨트롤러(145)는 전력계통의 이상, 고전압 기기의 사용 등의 환경 조건에 의해 전압변동이 발생함에 따라 AC전압의 레벨이 인접한 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)/제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, UHVAC)들 사이로 왕복적으로 변화될 때 출력 DC전압도 함께 급격하게 변동하는 것을 방지하도록 할 수 있다.
이를 위해, PFC 컨트롤러(145)는 AC전압의 레벨이 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)/제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, UHVAC)들 사이의 경계에 위치한 히스테리시스 영역(HYST1∼HYST4; 도 4 참조)에 있을 때 히스테리시스 특성을 이용하여 AC전압의 레벨이 속하는 AC전압레벨 영역(LLVAC, LVAC, MVAC, HVAC, 또는 VAC)을 결정하고, 결정된 AC전압레벨 영역(LLVAC, LVAC, MVAC, HVAC, 또는 UHVAC)에 대응하여 평활캐패시터(141)에 충전되는 DC전압을 해당 DC전압 레벨로 제어하거나 FET(139)의 스위칭 동작을 중지하는 오프모드를 수행한다.
보다 상세히 설명하면, PFC 컨트롤러(145)는 AC전압의 레벨이 현재 위치한 히스테리시스 영역(HYST1, HYST2, HYST3 또는 HYST4)을 벗어나기 전에는 해당 레벨에 대한 AC전압레벨 영역을 현재 판단된 AC전압레벨 영역, 즉, 현재 히스테리시스 영역(HYST1, HYST2, HYST3 또는 HYST4)에 진입하기 전의 AC전압레벨 영역으로 유지하고, 벗어난 후에는 AC전압레벨 영역을 새로 진입한 AC전압레벨 영역으로 변경한다. 이후, PFC 컨트롤러(145)는 변경된 AC전압레벨 영역에 대응하여 평활캐패시터(141)에 충전되는 DC전압을 해당 DC전압레벨로 승압시키거나 FET(139)을 스위칭하는 동작을 중지하는 오프모드를 수행한다.
여기서, 히스테리시스 영역은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC)과 제1 AC전압레벨 영역(LVAC) 사이의 경계에 위치한 제1 히스테리시스 영역(HYST1), 제1 및 제2 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC) 사이의 경계에 위치한 제2 히스테리시스 영역(HYST2), 제2 및 제3 AC전압레벨 영역(MVAC, HVAC) 사이의 경계에 위치한 제3 히스테리시스 영역(HYST3), 및 제3 AC전압레벨 영역(HVAC)과 제2 이상 AC전압레벨 영역(UHVAC) 사이의 경계에 위치한 제4 히스테리시스 영역(HYST4)을 포함하고, PFC 컨트롤러(145)에 미리 저장된다. 제1 내지 제4 히스테리시스 영역(HYST1∼HYST4)은 각각 AC전압의 레벨이 각 영역들(LLVAC, LVAC, MVAC, HVAC, UHVAC) 사이의 경계에 대응하는 AC전압값들의 ±a V(a는 자연수), 예컨대, AC전압값들의 ±5V인 영역(즉, 60±5V(60∼70V), 140±5V(145∼155V), 240±5V(235∼245V), 및 260±5V(255∼265V))인 영역으로 설정될 수 있다.
예컨대, AC전압의 전압레벨이 제2 히스테리시스 영역(HYST2) 내에서 하한 전압값인 145V에서 상한 전압값인 155V로 상향 변동되거나 제3 히스테리시스 영역(HYST3) 내에서 상한 전압값인 245V에서 하한 전압값인 235V로 하향 변동될 때, PFC 컨트롤러(145)는 상향 또는 하향 변동되는 AC전압의 전압레벨이 제2 히스테리시스 영역(HYST2)의 상한 전압값인 155V 또는 제3 히스테리시스 영역(HYST3)의 하한 전압값인 235V를 벗어나기 전까지는 DC전압레벨을 제2 또는 제3 히스테리시스 영역(HYST2 또는 HYST3)에 진입하기 이전의 제1 AC전압레벨 영역(LVAC) 또는 제3 AC전압레벨 영역(HVAC)에 대응하는 제1 또는 제3 DC전압레벨(LVDC 또는 HVDC)인 350V 또는 385V로 제어하고, 벗어난 후에는 새로 변동된 제2 AC전압레벨 영역(MVAC)에 대응하는 제2 DC전압레벨(MVDC)인 360V로 제어한다.
또한, AC전압의 전압레벨이 제1 히스테리시스 영역(HYST1) 내에서 상한 전압값인 70V에서 하한 전압값인 60V로 하향 변동되거나 제4 히스테리시스 영역(HYST4) 내에서 하한 전압값인 255V에서 상한 전압값인 265V로 상향 변동될 때, PFC 컨트롤러(145)는 하향 또는 상향 AC전압의 전압레벨이 제1 히스테리시스 영역(HYST1)의 하한 전압값인 60V 또는 제4 히스테리시스 영역(HYST4)의 상한 전압값인 265V를 벗어나기 전까지는 DC전압레벨을 이전의 제1 AC전압레벨 영역(LVAC) 또는 제3 AC전압레벨 영역(HVAC)에 대응하는 제1 또는 제3 DC전압레벨(LVDC 또는 HVDC)인 350V 또는 385V로 제어하고, 벗어난 후에는 제1 또는 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC 또는 UHVAC)에 대응하여 FET(139)의 스위칭 동작을 오프한다. 그 결과, AC전원(121)을 통해 출력되는 60V 이하 또는 265V 이상의 AC전압은 정류부(123)를 통해 상응하는 DC전압으로만 변환되고 PFC 회로부(129)에 의해 승압되지는 않는다.
이상에서, PFC 컨트롤러(145)는 마이크로 프로세서와 같은 디지털 IC칩으로 구성되는 것으로 예시 및 설명하였지만, 동일한 구성과 원리로 입력되는 AC전압의 레벨에 따라 평활캐패시터(141)에 충전되는 DC전압을 약 350V, 약 360V, 및 약 385V의 제1 내지 제3 DC전압 레벨(LVDC, MVDC, HVDC)로 단계적으로 제어하는 아날로그 IC칩으로 구성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 복수의 AC전압레벨 영역은 3 개의 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)과 4 개의 히스테리시스 영역(HYST1∼HYST4)을 포함하고 복수의 목표 DC전압레벨은 3 개의 DC전압레벨(LVDC, MVDC, HVDC)을 포함하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수의 AC전압레벨 영역은 2 개(또는 4 개 이상)의 AC전압레벨 영역과 3 개(또는 5 개 이상)의 히스테리시스 영역을 포함하고 복수의 목표 DC전압레벨은 2 개(또는 4 개 이상)의 DC전압레벨을 포함하는 것으로 구성될 수 있음은 물론이다.
이하, AC전원을 입력하여 디스플레이장치(100)와 같은 전자장치에 동작전원을 공급하는 전원회로부(118)의 전원공급방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5를 참조하면, 정류부(123)는 AC전원(121)으로부터 출력되는 입력전원의 전류를 정류하여 DC로 변환한다(S1).
이와 동시에, AC전압 검출부(127)는 AC전원(121)으로부터 출력되는 입력전원의 AC전압의 레벨을 검출하고, 해당하는 전압신호를 PFC 컨트롤러(145)로 전송한다(S2).
PFC 컨트롤러(145)는 AC전압 검출부(127)로부터 전송되는 전압신호로부터 AC전압의 레벨을 판단하고, 판단된 AC전압의 레벨이 미리 설정된 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC) 중에서 어느 AC전압레벨 영역에 속하는 지를 판단한다(S3). 예컨대, AC전압 검출부(127)에 의해 검출된 AC전압의 레벨이 220V일 경우, PFC 컨트롤러(145)는 AC전압레벨 영역이 150V∼240V의 제2 AC전압레벨 영역(MVAC)인 것으로 판단한다.
이어서, PFC 컨트롤러(145)는 미리 설정된 제1 내지 제3 DC전압레벨(LVDC, MVDC, HVDC) 중에서 상기 판단 단계(S3)에서 판단된 제2 AC전압레벨 영역(MVAC)에 대응하는 제2 DC전압레벨(MVDC), 즉, 360V를 선택한다(S4).
그 다음, PFC 컨트롤러(145)는 피드백저항(142, 143, 144)에 의해 피드백되는 전압(Vf)을 토대로 소정 주파수로 FET(139)를 스위칭시키는 것에 의해 평활캐패시터(141)에 충전되는 출력 DC전압을 상기 선택 단계(S4)에서 선택된 360V의 제 DC전압레벨(MVDC)로 승압시킨다(S5). 이와 같이 승압되는 DC전압은 디스플레이부(113) 등의 각 전원공급대상의 동작에 필요한 레벨의 동작전압(V0)으로 공급된다.
상기 판단 단계(S3)에서, PFC 컨트롤러(145)는, 판단된 AC전압의 레벨이 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC) 중에서 어느 AC전압레벨 영역에 속하는 지를 판단하기 전 또는 후에 비정상적인 지, 예컨테, 제1 또는 제2이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, 또는 UHVAC)에 해당하는 지를 더 판단할 수 있다. 제1 또는 제2이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, 또는 UHVAC)에 해당하는 것으로 판단될 경우, PFC 컨트롤러(145)는 FET(139)의 스위칭 동작을 중지하는 오프모드를 수행한다.
또한, 상기 판단 단계(S3)에서, PFC 컨트롤러(145)는 판단된 AC전압의 레벨이 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC) 중에서 어느 AC전압레벨 영역에 속하는 지를 판단한 후 및/또는 제1 또는 제2이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, 또는 UHVAC)에 해당하는 지를 판단한 후에 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역(LVAC, MVAC, HVAC)/제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역(LLVAC, UHVAC)들 사이의 경계에 위치하는 제1 내지 제4 히스테리시스 범위(HYST1, HYST2, HYST3, HYST4)에 위치하는 지를 더 판단할 수 있다. AC전압의 전압레벨이 제1 내지 제4 히스테리시스 영역(HYST1, HYST2, HYST3, HYST4) 중의 어느 한 영역에 위치하는 것으로 판단될 경우, PFC 컨트롤러(145)는 위에서 도 4와 관련하여 설명한 바와 같이 히스테리시스 특성을 이용하여 AC전압의 레벨이 속하는 AC전압레벨 영역(LLVAC, LVAC, MVAC, HVAC, 또는 UHVAC)을 결정할 수 있다. 이후, PFC 컨트롤러(145)는 결정된 AC전압레벨 영역(LLVAC, LVAC, MVAC, HVAC, 또는 UHVAC)에 따라 상기 선택 단계(S4) 이후의 동작을 수행하거나 FET(139)의 스위칭 동작을 중지하는 오프모드를 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원회로부(118), 그 전원공급방법, 및 그것을 구비한 디스플레이장치(100)에 따르면, 디스플레이부(113) 등의 전원공급 대상에 동작전원(V0)으로 공급되는 출력 DC전압을, 입력전원으로 입력되는 AC전압의 레벨에 따라 단계적으로 다른 레벨로 출력되도록 제어한다. 그 결과, 출력 DC전압이 입력되는 AC전압의 레벨에 관계없이 단일 레벨의 고 DC전압으로 제어됨으로서 발생하는 저 AC전압 입력시 AC-DC변환 효율저하, 고 사양 부품 필요에 따른 장치크기 증가 및/또는 제조비용 증가 등의 문제를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 디스플레이장치 111: 신호수신부
112: 신호처리부 113: 디스플레이부
118: 전원회로부 121: AC전원
123: 정류부 125: 역률보상부
127: AC전압 검출부 145: PFC 컨트롤러
HYST1, HYST2, HYST3, HYST4: 제1 내지 제4 히스테리시스 영역
LVAC, MVAC, HVAC: 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역
LLVAC, UHVAC: 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역
LVDC, MVDC, HVDC: 제1 내지 제3 DC전압 레벨

Claims (16)

  1. 전자장치의 전원회로부에 있어서,
    입력전원으로 입력되는 AC전원의 전류를 정류하여 DC로 변환하는 정류부와;
    상기 입력되는 AC전원의 AC전압의 레벨에 따라, 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지는 DC전압을 출력하도록 제어하여 상기 전자장치에 동작전원으로 공급하는 역률보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역률보상부는,
    상기 AC전압의 레벨을 검출하는 AC전압 검출부와;
    상기 정류부에 의해 출력되는 DC전압의 레벨을 상기 AC전압 검출부에 의해 검출되는 상기 AC전압의 레벨에 따라 상기 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 상기 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 상기 하나의 레벨을 가지도록 제어하는 PFC 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 AC전압레벨 영역은 제1, 제2 및 제3 AC전압레벨 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 AC전압레벨 영역은 각각 상기 AC전압의 레벨이 65∼150V, 150∼240V, 및 240∼260V인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 AC전압레벨 영역은 상기 역률보상부가 동작을 중지하는 오프모드를 수행하는 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역은 각각 상기 AC전압의 레벨이 65V 이하인 영역, 및 260V 이상인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 AC전압레벨 영역은,
    상기 제1 내지 제3 AC전압레벨 영역 및 상기 제1 및 제2 이상 AC전압레벨 영역들 사이의 경계에 위치하고, 상기 복수의 AC전압레벨 영역 중에서 상기 AC전압의 레벨이 속하는 영역이 히스테리시스 특성을 이용하여 결정되는 복수의 히스테리시스 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 히스테리시스 영역은 각각 상기 AC전압의 레벨이 상기 각 영역들 사이의 경계에 대응하는 AC전압값들의 ±a V(a는 자연수)인 제1 내지 제4 히스테리시스 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 히스테리시스 영역은 각각 상기 AC전압의 레벨이 60±5V(60∼70V), 140±5V(145∼155V), 240±5V(235∼245V), 및 260±5V(255∼265V)인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 목표 DC전압레벨은 각각 제1, 제2 및 제3 DC전압레벨을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 DC전압레벨은 각각 350V, 360V, 및 385V를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원회로부.
  12. AC전원을 입력하여 전자장치에 동작전원을 공급하는 전원공급방법에 있어서,
    입력전원으로 입력되는 AC전원의 전류를 정류하여 DC로 변환하는 단계와;
    상기 AC전원의 AC전압의 레벨을 검출하는 단계와;
    상기 DC로 변환된 상기 입력전원의 DC전압의 레벨을 상기 검출된 AC전압의 레벨에 따라 미리 설정된 복수의 AC전압레벨 영역에 대응하게 미리 설정된 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 선택된 하나의 레벨을 가지도록 제어하여 상기 전자장치에 동작전원으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공급 단계는,
    상기 검출된 AC전압의 레벨이 상기 복수의 AC전압레벨 영역 중의 어느 영역에 있는 지를 판단하는 단계와;
    상기 복수의 목표 DC전압레벨 중에서 상기 판단 단계에서 판단된 AC전압레벨 영역에 대응하는 레벨을 선택하는 단계와;
    상기 입력전원의 상기 DC전압의 레벨을 상기 선택 단계에서 선택된 레벨을 가지도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공급 단계는,
    상기 검출된 AC전압의 레벨이 복수의 이상 AC전압레벨 영역에 있는 지를 더 판단하는 단계와;
    상기 검출된 AC전압의 레벨이 상기 복수의 이상 AC전압레벨 영역 중의 어느 한 영역에 있는 것으로 판단될 경우 상기 입력전원의 상기 DC전압의 레벨을 상기 선택 단계에서 선택된 레벨을 가지도록 제어하는 동작을 중지하는 오프모드를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공급 단계는,
    상기 검출된 AC전압의 레벨이 상기 복수의 AC전압레벨 영역 및 상기 복수의 이상 AC전압레벨 영역들의 경계에 위치하는 복수의 히스테리시스 영역에 위치하는 지를 더 판단하는 단계와,
    상기 검출된 AC전압의 레벨이 상기 복수의 히스테리시스 영역 중의 어느 한 영역에 위치하는 것으로 판단될 경우, 히스테리시스 특성을 이용하여 상기 AC전압의 레벨이 속하는 AC전압레벨 영역을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
  16. 영상신호를 수신하는 신호수신부와;
    상기 신호수신부에 의해 수신되는 상기 영상신호를 처리하는 신호처리부와;
    상기 신호처리부에 의해 처리되는 상기 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부와;
    입력전원으로 AC전원을 입력하여 상기 디스플레이부에 동작전원을 공급하는 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 기재된 전원회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
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