KR20170099422A - 부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법 - Google Patents

부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법 Download PDF

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Abstract

부스트 컨버터는, 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드; 및 상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하고, 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 제어기를 포함하고, 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 상기 출력 전압을 생성할 수 있다.

Description

부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법{BOOST CONVERTOR, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME, AND METHOD OF CONTROLLING POWER}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전압을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터, 부스트 컨버터를 포함하는 표시 장치 및 부스트 컨버터를 제어하는 전원 제어 방법에 관한 것이다.
부스트 컨버터(boost convertor)는 입력 전원을 승압하여 출력 전원(또는, 직류 출력 전원)을 출력하고, 표시 장치는 부스트 컨버터를 이용하여 표시 패널에 출력 전원(예를 들어, 구동 전압)을 공급할 수 있다.
부스트 컨버터는 입력 전원이 특정 레벨보다 낮은 경우에는 입력 전원을 승압하고(즉, 동기 모드(synchronous mode)로 동작하고), 입력 전원이 특정 레벨보다 높은 경우에는 입력 전원을 감압할 수 있다(즉, 비동기 모드(asynchrounous mode)로 동작할 수 있다). 다만, 입력 전원에 노이즈가 포함되는 경우, 부스트 컨버터는 잦은 모드 전환(또는, 변환, transition)을 수행할 수 있다. 모드 전환시 출력 전압의 변화(예를 들어, 출력 전압의 오버 슈팅 또는 언더 슈팅)가 발생하므로, 출력 전압의 불안정에 따라 표시 장치에서 플리커 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 일 목적은 입력 전압이 노이즈를 포함하더라도, 안정적인 전압(또는, 일정한 전압)을 출력할 수 있는 부스트 컨버터를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 부스트 컨버터를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 부스트 컨버터를 제어하는 전원 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 부스트 컨버터는, 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드; 및 상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하고, 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 제어기를 포함하고, 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 상기 출력 전압을 생성 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 교번하여 턴온시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 트랜지스터를 턴오프시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 입력 전압을 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨 중 하나와 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 비교 결과 및 상기 기준 시간에 기초하여 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택하는 모드 결정부를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 선택된 상기 하나에 기초하여 상기 제1 트랜지스터를 제어하는 제1 제어신호 및 상기 제2 트랜지스터를 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1 기준 전압 레벨, 상기 제2 기준 전압 레벨 및 상기 기준 시간을 설정하는 설정부를 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 설정부는, 입력 문턱 레벨들 중에서 선택된 하나와 상기 제1 기준 전압 레벨에 기초하여 상기 제2 기준 전압 레벨을 설정 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 기준 전압 레벨은 상기 제1 기준 전압 레벨보다 상기 입력 문턱 레벨들 중에서 선택된 상기 하나만큼 낮을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 설정부는, 기준 시간들 중에서 상기 제1 기준 시간을 선택 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 외부 장치로부터 모드 선택 신호를 수신하고, 상기 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 다른 표시 장치는 표시 패널; 및 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 생성하고, 상기 출력 전압을 상기 표시 패널에 제공하는 부스트 컨버터를 포함하고, 상기 부스트 컨버터는, 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드; 및 상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하고, 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 제어기를 포함하고, 상기 부스트 컨버터는, 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 상기 출력 전압을 생성 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 표시 장치는 외부 전원을 제1 직류 전압으로 변환하고, 상기 제1 직류 전압 및 배터리 장치의 제2 직류 전압 중 선택된 하나를 상기 입력 전압으로서 상기 부스트 컨버터에 제공하며, 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압 중 상기 제1 직류 전압을 선택하는 경우 제1 모드 선택 신호를 생성하는 전원 제어부를 더 포함하고, 상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제1 모드를 선택 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전원 제어 방법은 부스트 컨버터를 제어할 수 있다. 여기서, 부스트 컨버터는 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및 상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드를 포함 할 수 있다. 전원 제어 방법은 상기 입력 전압을 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제1 기준 전압 레벨보다 입력 문턱 레벨만큼 낮은 제2 기준 전압 레벨과 각각 비교하는 단계; 및 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 단계를 포함하고, 상기 부스트 컨버터는 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 출력 전압을 생성 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 전원 제어 방법은, 상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 모드를 선택하는 단계는, 상기 입력 전압이 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드 선택 신호를 생성하는 단계; 및 상기 기준 시간 동안 상기 제2 모드 선택 신호의 출력을 지연시키는 단계를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 모드 선택 신호의 출력을 지연시키는 단계는, 상기 기준 시간 동안 제1 모드 선택 신호가 생성되는 경우, 상기 제2 모드 선택 신호를 소멸시키는 단계를 더 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 모드를 선택하는 단계는, 상기 기준 시간의 종료 시점에 상기 제2 모드 선택 신호가 출력되는 경우, 상기 제2 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제2 모드를 선택하는 단계를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 입력 문턱 레벨은 가변될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기준 시간은 가변될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 전원 제어 방법은, 외부 장치로부터 제1 모드 선택 신호를 수신하면, 제1 모드를 선택하는 단계; 및 상기 입력 전압을 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨과 각각 비교하는 단계 내지 상기 제2 모드를 선택하는 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 부스트 컨버터는 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드(예를 들어, 비동기 모드)로 모드 전환하고, 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드(예를 들어, 동기 모드)로 모드 전환하므로, 노이즈(예를 들어, 입력 전원의 순간적인 변동)에 의한 모드 전환을 방지할 수 있다. 또한, 부스트 컨버터는 제2 기준 전압 레벨(또는, 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨간의 레벨 간격)을 가변시킴으로써, 출력 전압에 대한 노이즈의 영향을 보다 완화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 상기 부스트 컨버터를 포함하므로, 구동 전원(또는, 출력 전압)의 변화에 의한 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전원 제어 방법은 부스트 컨버터가 외부 충전 장치로부터 입력 전압을 수신하는 경우, 부스트 컨버터를 제1 모드로 동작시킴으로써, 입력 전압의 변동에 의한 출력 전압의 변화를 원천적으로 차단하고, 부스트 컨버터의 출력 전압을 안정화 시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 전원 공급부에 포함된 부스트 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 부스트 컨버터의 동작을 설명하는 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 5는 도 3의 부스트 컨버터에 포함된 제어기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 제어기에서 사용되는 룩업 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7a는 도 3의 부스트 컨버터의 출력 전압의 비교예를 나타내는 파형도이다.
도 7b는 도 3의 부스트 컨버터의 출력 전압의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전원 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 주사 구동부(120), 데이터 구동부(130), 타이밍 제어부(140) 및 전원 공급부(150)를 포함할 수 있다. 표시 장치(100)는 외부에서 제공되는 영상 데이터(예를 들어, 제1 데이터(DATA1))에 기초하여 영상을 출력할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(100)는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
표시 패널(110)은 주사선들(S1 내지 Sn), 데이터선들(D1 내지 Dm) 및 화소(PX)를 포함할 수 있다(단, n과 m은 각각 2이상의 정수). 화소(PX)는 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)의 교차 영역에 배치될 수 있다. 화소(PX)는 주사신호(즉, 주사선들(S1 내지 Sn)을 통해 제공되는 주사신호)에 응답하여 데이터 신호(즉, 데이터선들(D1 내지 Dm)을 통해 제공되는 데이터 신호)를 저장하고, 저장된 데이터 신호에 기초하여 발광할 수 있다.
주사 구동부(120)는 주사 구동제어신호(SCS)에 기초하여 주사신호를 생성할 수 있다. 주사 구동제어신호(SCS)는 타이밍 제어부(150)로부터 주사 구동부(120)에 제공될 수 있다. 주사 구동제어신호(SCS)는 스타트 펄스 및 클럭신호들을 포함하고, 주사 구동부(120)는 스타트 펄스 및 클럭신호들에 기초하여 순차적으로 주사신호를 생성하는 시프트 레지스터를 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 구동부(130)는 데이터 구동제어신호(DCS)에 응답하여 데이터 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 데이터 구동제어신호(DCS)는 타이밍 제어부(140)로부터 데이터 구동부(130)에 제공될 수 있다. 데이터 구동부(130)는 디지털 형태의 영상 데이터(예를 들어, 제2 데이터(DATA2))를 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환할 수 있다. 데이터 구동부(130)는 기 설정된 계조 전압(또는, 감마 전압)에 기초하여 디지털 신호를 생성하고, 계조 전압은 감마 회로(미도시)로부터 데이터 구동부(130)에 제공될 수 있다. 데이터 구동부(130)는 화소열들에 포함되는 화소들에 데이터 신호를 순차적으로 제공할 수 있다.
한편, 주사 구동부(120) 및 데이터 구동부(130)는 구동 집적회로에 포함되어 구현될 수 있다.
타이밍 제어부(140)는 외부 장치로부터 영상 데이터(예를 들어, 제1 데이터(DATA1)) 및 입력 제어신호들(예를 들어, 수평 동기신호, 수직 동기신호 및 클럭 신호들)을 수신하고, 표시 패널(110)의 영상 표시에 적합한 보정된 영상 데이터(예를 들어, 제2 데이터(DATA2))를 생성할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(140)는 주사 구동부(120), 데이터 구동부(130)를 제어할 수 있다. 타이밍 제어부(140)는 입력 제어신호들에 기초하여 주사 구동제어신호(SCS) 및 데이터 구동제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.
전원 공급부(150)는 구동 전압을 생성하고, 구동 전압을 표시 패널(110)(또는, 화소(111))에 공급할 수 있다. 여기서, 구동 전압은 화소(111)의 구동에 필요한 전원전압이고, 예를 들어, 구동 전압은 제1 전원전압(ELVDD) 및 제2 전원전압(ELVSS)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전원전압(ELVDD)은 제2 전원전압(ELVSS)보다 클 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 전원 공급부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전원 공급부(150)는 전원 제어부(210) 및 부스트 컨버터(220)를 포함할 수 있다.
전원 제어부(210)는 외부 전원을 제1 직류 전압(VSYS)으로 변환하고, 제1 직류 전압(VSYS) 및 제2 직류 전압(VBAT) 중 선택된 하나를 입력 전압(VIN)으로서 부스트 컨버터(220)에 제공할 수 있다. 여기서, 외부 전원은 외부 충전 장치(900)로부터 제공되는 전압으로, 예를 들어, 외부 전원은 5V 내지 9V일 수 있다. 제1 직류 전압(VSYS)은 전원 제어부(210)에 의해 생성된 전압으로, 예를 들어, 제1 직류 전압(VSYS)은 4.8V일 수 있다. 제2 직류 전압(VBAT)는 배티리 장치(1000)의 공급 전압으로, 예를 들어, 제2 직류 전압(VBAT)는 4.4V 보다 작을 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 입력 전압(VIN)에 기초하여 구동 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD) 및/또는 제2 전원전압(ELVSS))를 생성하고, 구동 전압을 표시 패널(110)에 제공할 수 있다.
전원 제어부(210)는 벅 컨버터(211) 및 배터리 스위치(212)를 포함할 수 있다. 벅 컨버터(211)는 외부 충전 장치(900)(예를 들어, 충전기)로부터 외부 전압을 수신하고, 외부 전압을 강압하여 제1 직류 전압(VSYS)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 벅 컨버터(211)는 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결되는 제1 스위치(SW1) 및 출력 단자와 기준 전압 사이에 연결되는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 여기서, 입력 단자는 외부 전압을 수신하고, 출력 단자는 제1 직류 전압(VSYS)을 출력하고, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2) 각각은 트랜지스터로 구현될 수 있다. 벅 컨버터(211)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 주기적으로 턴온 및 턴오프시킴으로써, 외부 전압을 강압하여 제1 직류 전압(VSYS)을 출력할 수 있다. 벅 컨버터(211)는 통상적인 벅 컨버터로 구현될 수 있다.
배터리 스위치(212)는 벅 컨버터(211)의 출력 단자(또는, 부스트 컨버터(220)의 입력 단자) 및 배터리 장치(1000) 사이에 연결될 수 있다. 배터리 스위치(212)가 턴온되는 경우, 제1 직류 전압(VSYS)(즉, 벅 컨버터(211)의 출력 단자를 통해 출력 되는 제1 직류 전압(VSYS))은 배터리 장치(1000)에 인가될 수 있다. 이 경우, 배터리 장치(1000)는 제1 직류 전압(VSYS)에 기초하여 충전될 수 있다. 배터리 스위치(212)가 턴온되고, 제1 직류 전압(VSYS)이 특정 전압 레벨보다 낮은 경우(예를 들어, 제1 직류 전압((VSYS))이 공급되지 않는 경우), 배터리 장치(1000)의 제2 직류 전압(VBAT)은 부스트 컨버터(220)에 제공될 수 있다.
실시예들에서, 전원 제어부(210)는 외부 충전 장치(900)으로부터 제공되는 외부 전압에 기초하여 모드 선택 신호(TA_ENT)를 생성하고, 모드 선택 신호(TA_ENT)를 부스트 컨버터(220)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(210)는 외부 전압을 센싱하고, 외부 전압과 특정 전압(예를 들어, 기준 전압(Vref))을 비교하며, 외부 전압이 특정 전압보다 큰 경우(즉, 외부 전압이 전원 제어부(210)에 인가된 경우), 논리 하이 레벨을 가지는 모드 선택 신호(TA_ENT)(또는, 제1 모드 선택 신호)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(220)는 외부 전압이 특정 전압보다 작은 경우(즉, 외부 전압이 전원 제어부(210)에 인가되지 않는 경우), 논리 로우 레벨을 가지는 모드 선택 신호(TA_ENT)(또는, 제2 모드 선택 신호)를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(210)는 전압 비교기(COMP)를 이용하여 모드 선택 신호(TA_ENT)를 생성할 수 있다. 전압 비교기(COMP)는 외부 전압 및 특정 전압을 수신하고, 외부 전압이 특정 전압보다 큰 경우 제1 모드 선택 신호를 출력하고, 외부 전압이 특정 전압보다 작은 경우 제2 모드 선택 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 전압 비교기(COMP)는 증폭기 또는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 한편, 부스트 컨버터(220)는 모드 선택 신호(TA_ENT)에 기초하여 동작 모드를 결정할 수 있다. 동작 모드 및 부스트 컨버터(220)의 동작에 대해서는 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 전원 공급부에 포함된 부스트 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 부스트 컨버터의 동작을 설명하는 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 3을 참조하면, 부스트 컨버터(220)는 인덕터(L), 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 다이오드(D) 및 제어기(310)를 포함할 수 있다.
인덕터(L)는 입력 전압(VIN)을 수신하는 부스트 컨버터(210)의 입력 단자 및 제1 노드(N1)(또는, 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2)) 사이에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)은 입력 단자(또는, 제1 노드(N1)) 및 기준 전압(예를 들어, 그라운드 전압) 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 부스트 컨버터(210)의 입력 단자(또는, 제1 노드(N1)) 및 부스트 컨버터(220)의 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 다이오드(D)는 제2 트랜지스터(M2)에 병렬 연결될 수 있다. 즉, 다이오드(D)는 부스트 컨버터(210)의 입력 단자(또는, 제1 노드(N1)) 및 부스트 컨버터(220)의 출력 단자 사이에 연결될 수 있다.
제어기(310)는 입력 전압(VIN)에 기초하여 부스트 컨버터(220)의 동작 모드를 결정하고, 동작 모드에 기초하여 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 제어할 수 있다. 여기서, 동작 모드는 제1 모드(또는, 비동기 모드, asynchronous mode) 및 제2 모드(동기 모드, synchronous mode)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부스트 컨버터(220)는 제1 모드에서 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 이용하여 출력 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 부스트 컨버터(220)는 제2 모드에서 제1 트랜지스터(M1) 및 다이오드를 이용하여 출력 전압을 생성할 수 있다.
참고로, 제2 모드는 부스트 컨버터(220)의 승압 모드(또는, 정상 동작 모드)이고, 부스트 컨버터(220)는 상대적으로 낮은 전압 레벨을 가지는 입력 전압(VIN)을 승압하여 출력 전압(VOUT)을 출력할 수 있다. 다만, 입력 전압(VIN)이 상대적으로 높은 전압 레벨을 가지는 경우, 부스트 컨버터(220)는 요구되는 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 가지는 출력 전압(VOUT)만을 출력 할 수 있다. 예를 들어, 부스트 컨버터(220)는 표시 패널(110)에서 사용되는 제1 전원전압(ELVDD)보다 높은 전원전압만을 출력할 수 있다. 따라서, 부스트 컨버터(220)는 상대적으로 높은 전압 레벨을 가지는 입력 전압(VIN)을 다이오드(D)를 이용하여 강압하여 출력 전압(VOUT)(예를 들어, 표시 패널(110)에서 사용 가능한 전압 레벨을 가지는 제1 전원전압(ELVDD))을 출력할 수 있다. 즉, 제1 모드는 부스트 컨버터(210)의 강하 모드(또는, 비정상 동작 모드)일 수 있다.
실시예들에서, 제어기(310)는 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 (또는, 큰) 경우 제1 모드를 선택하고, 입력 전압(VIN)이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은(또는, 작은) 경우 제2 모드를 선택할 수 있다.
제2 모드에서, 제어기(310)는 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 교번하여 턴온시킬 수 있다. 또한, 제1 모드에서, 제어기(310)는 제1 트랜지스터(M1)를 주기적으로 턴온 및 턴오프시키고, 제2 트랜지스터(M2)를 턴오프시킬 수 있다(또는, 턴오프 상태로 유지시킬 수 있다).
도 4를 참조하면, 제2 모드에서, 제어기(310)는 제1 제어신호(LX1) 및 제2 제어신호(LX2)를 생성할 수 있다. 제1 제어신호(LX1)는 논리 하이 레벨(또는, 턴온 레벨, 고전압 레벨) 및 논리 로우 레벨(또는, 턴오프 레벨, 저전압 레벨)을 주기적으로 가지는 구형파일 수 있다. 제2 제어신호(LX2)는 구형파이고, 제1 제어신호(LX1)의 반전 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 제어신호(LX1)가 논리 하이 레벨을 가지는 경우, 제2 제어신호(LX2)는 논리 로우 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 제어신호(LX1)가 논리 로우 레벨을 가지는 경우, 제2 제어신호(LX2)는 논리 하이 레벨을 가질 수 있다.
제1 제어신호(LX1) 및 제2 제어신호(LX2)에 기초하여 제1 트랜지스터(M1)가 턴온되고 제2 트랜지스터(M2)가 턴오프되는 경우, 인덕터(L)를 통해 흐르는 인덕터 전류(IL)는 증가하고, 제1 트랜지스터(M1)가 턴오프되고 제2 트랜지스터(M2)가 턴온되는 경우, 인덕터 전류(IL)는 감소할 수 있다. 한편, 제어기(310)는 제1 트랜지스터(M1)의 온듀티(즉, 제1 트랜지스터(M1)가 턴온되는 시간)(또는, 제1 트랜지스터(M1)의 오프듀티(즉, 제1 트랜지스터(M2)가 턴오프되는 시간))을 조절함으로써, 인덕터(IL) 전류의 크기를 조절할 수 있다. 이를 통해, 부스트 컨버터(220)는 입력 전압(VIN)이 특정 범위 이내에서 변동하더라도, 표시 패널(110)에서 요구하는 특정 전압 레벨을 가지는 출력 전압(VOUT)(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))을 출력할 수 있다. 다만, 제1 트랜지스터(M1)의 온듀티(또는, 오프듀티)의 제어 범위는 제1 제어신호(LX1)의 주기에 한정되어 있으므로(즉, 제1 트랜지스터(M1)의 온듀티의 최대 값은 제어신호(LX1)의 주기를 초과할 수 없으므로), 입력 전압(VIN)이 특정 범위를 초과하는 경우(예를 들어, 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨보다 큰 경우)에는 부스트 컨버터(220)는 표시 패널(110)에서 요구하는 구동 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))을 출력하지 못할 수 있다.
제2 모드에서, 제1 제어신호(LX1)는 논리 하이 레벨(또는, 턴온 레벨, 고전압 레벨) 및 논리 로우 레벨(또는, 턴오프 레벨, 저전압 레벨)을 주기적으로 가지는 구형파일 수 있다. 즉, 제2 모드에서의 제1 제어신호(LX1)는 제1 모드에서의 제1 제어신호(LX1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 제2 제어신호(LX2)는 제2 모드에서 논리 로우 레벨을 가질 수 있다. 이 경우, 입력 전압(VIN)은 다이오드(D)에 의해 강하될 수 있다. 따라서, 입력 전압(VIN)이 특정 범위를 초과하더라도(예를 들어, 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨보다 크더라도), 부스트 컨버터(220)는 다이오드(D)를 이용하여 입력 전압(VIN)을 강하시키므로, 표시 패널(110)에서 요구하는 구동 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))을 출력할 수 있다.
도 5는 도 3의 부스트 컨버터에 포함된 제어기의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 6은 도 5의 제어기에서 사용되는 룩업 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 제어기(310)는 센싱부(510), 비교부(520), 설정부(530), 모드 결정부(540) 및 제어신호 생성부(550)를 포함할 수 있다.
센싱부(510)는 부스트 컨버터(220)에 제공되는 입력 전압(VIN)을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(510)는 부스트 컨버터(220)의 입력 단자에 연결되는 버퍼 증폭기로 구현될 수 있다. 도 5에서, 센싱부(510)는 제어기(310)에 포함되는 것으로 도시하였으나, 센싱부(510)는 이에 국한되는 것은 아니다.
비교부(520)는 입력 전압(VIN)을 제1 기준 전압 레벨(VL1) 및 제2 기준 전압 레벨(VL2)과 비교할 수 있다. 예를 들어, 비교부(520)는 입력 전압(VIN) 및 제1 기준 전압 레벨(VL1)(또는, 제1 기준 전압)을 차동 증폭하는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 예를 들어, 비교부(520)는 입력 전압(VIN) 및 제2 기준 전압 레벨(VL2)(또는, 제2 기준 전압)을 차동 증폭하는 차동 증폭기로 구현될 수 있다.
설정부(530)는 제1 기준 전압 레벨(VL1), 제2 기준 전압 레벨(VL2) 및 기준 시간(TDEB)을 각각 설정(또는, 결정)할 수 있다. 여기서, 제1 기준 전압 레벨(VL1)은 표시 패널(110)에서 요구하는 구동 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))에 기초하여 기 설정될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(110)에서 요구하는 제1 전원전압(ELVDD)이 4.6V 인 경우, 제1 기준 전압 레벨(VL1)은 4.5V일 수 있다.
실시예들에서, 설정부(530)는 제1 기준 전압 레벨(VL1) 및 입력 문턱 레벨(VTH)에 기초하여 제2 기준 전압 레벨(VL2)을 설정할 수 있다. 여기서, 입력 문턱 레벨(VTH)은 급격한 모든 전환을 방지하기 위해 설정된 값으로, 제1 기준 전압 레벨(VL1) 및 제2 기준 전압 레벨(VL2)간의 레벨 차이(또는, 간격) 일 수 있다. 입력 문턱 레벨(VTH)을 설정함으로써, 부스트 컨버터(220)는 특정 크기의 노이즈에 의한 급격한(또는, 잦은) 모든 전환을 방지할 수 있다. 한편, 설정부(530)는 제2 기준 전압 레벨(VL2)을 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 입력 문턱 레벨(VTH)만큼 낮게 설정할 수 있다.
이 경우, 부스트 컨버터(220)는, 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 작고 제2 기준 전압 레벨(VL1)보다 큰 경우(즉, 입력 전압(VIN)의 변화가 입력 문턱 레벨(VTH) 이내인 경우) 동작 모드를 전환하지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 룩업 테이블(610)은 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4)은 표시 장치(100)의 구동 환경에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 문턱 레벨(VTH1)은 표시 장치(100)가 영상만을 표시하는 미디어 플레이어에 포함된 경우를 고려하여 설정될 수 있고, 예를 들어, 제1 입력 문턱 레벨(VTH1)은 100mV일 수 있다. 예를 들어, 제3 입력 문턱 레벨(VTH3)은 표시 장치(100)가 모바일 기기에 포함된 경우를 고려하여 설정될 수 있고, 예를 들어, 모바일 기기의 데이터 통신(또는, GSM call, 다른 어플리케이션의 구동)에 의해 발생하는 입력 전압(VIN)의 전압 강하(예를 들어, 200mV)를 고려하여, 제3 입력 문턱 레벨(VTH3)은 300mV일 수 있다.
실시예들에서, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4) 중에서 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 표시 장치(100)의 구동 환경에 기초하여 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4) 중에서 하나를 선택할 수 있다. 이 경우, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4) 중에서 선택된 하나와 제1 기준 전압 레벨(VL1)에 기초하여 제2 기준 전압 레벨(VL2)을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 전압 레벨(VL2)은 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4) 중에서 선택된 하나만큼 낮을 수 있다.
도 6에서, 제1 룩업 테이블(610)은 4개의 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 제1 룩업 테이블(610)은 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 룩업 테이블(610)은 2개, 3개 또는 5개 이상의 입력 문턱 레벨들을 포함할 수 있다.
한편, 제2 룩업 테이블(620)은 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4)을 포함할 수 있다. 여기서, 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4)은 모드 전환에 대한 유예 시간으로, 회피(또는, 무시, 배제)하고자 하는 입력 전압(VIN)의 강하 구간(또는, 시간 범위)를 나타낼 수 있다. 입력 문턱 레벨들(VTH1 내지 VTH4)과 유사하게, 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4)은 표시 장치(100)의 구동 환경에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 시간은 표시 장치(100)가 영상만을 표시하는 미디어 플레이어에 포함된 경우를 고려하여 설정될 수 있고, 예를 들어, 제1 기준 시간(TDEB1)은 1msec 일 수 있다. 예를 들어, 제4 기준 시간(TDEB4)은 표시 장치(100)가 모바일 기기에 포함되고, 모바일 기기의 GSM call 에 의한 입력 전압(VIN)의 반복적인 전압 강하(또는, 전압 강하 구간)를 고려하여 설정될 수 있고, 제1 기준 시간은 16msec일 수 있다.
실시예들에서, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4) 중에서 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 표시 장치(100)의 구동 환경에 기초하여 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4) 중에서 하나를 선택할 수 있다. 이 경우, 제어기(310)(또는, 설정부(530))는 기준 시간들(TDEB1 내지 TDEB4) 중에서 선택된 하나에 기초하여 부스트 컨버터(230)의 동작 모드를 제2 모드로 전환시킬 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 모드 결정부(540)는 비교부(520)의 비교 결과 및 기준 시간(TDEB)에 기초하여 제1 모드 및 제2 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 입력 전원(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 큰 경우, 모드 결정부(540)는 제1 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 입력 전원(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 지속적으로 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 작은 경우, 모드 결정부(540)는 제2 모드를 선택할 수 있다. 즉, 모드 결정부(540)는 입력 전원(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 작더라도 즉각적으로 제2 모드를 선택하는 대신, 입력 전원(VIN)이 기준 시간(TDEB)을 초과하여 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 작은 경우에만 제2 모드를 선택할 수 있다. 따라서, 모드 결정부(540)는 표시 장치(100)의 구동 환경에 따라 반복적으로 발생하는 입력 전압(VIN)의 강하 구간에서 모드 전환 및 모드 전환으로 인한 출력 전압(VOUT)(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))의 불안정을 방지할 수 있다.
실시예들에서, 모드 결정부(540)(또는, 제어기(310))는 외부 장치로부터 모드 선택 신호(TA_ENT)를 수신하고, 모드 선택 신호(TA_ENT)에 기초하여 제1 모드 및 제2 모드 중 하나를 선택할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 제3 룩업 테이블(630)은 모드 선택 신호들(TA_ENT1, TA_ENT2)을 포함할 수 있다. 여기서, 모드 선택 신호들(TA_ENT1, TA_ENT2)은 전원 제어부(210)(또는, 벅 컨버터(211), 전원 공급부(150), 표시 장치(100))와 외부 충전 장치(900)의 연결 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)는 부스트 컨버터(200)가 외부 충전 장치(900)와 연결되지 않은 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(210)는 외부 충전 장치(900)와의 연결이 차단된 경우, 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)를 생성하고, 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)를 부스트 컨버터(220)(또는, 제어기(310), 모드 결정부(540))에 제공할 수 있다. 이 경우, 모드 결정부(540)는 비교부(520)의 판단 결과와 무관하게 제1 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)는 부스트 컨버터(200)가 외부 충전 장치(900)와 연결된 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(210)는 외부 충전 장치(900)와의 연결되는 경우, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)를 생성하고, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)를 부스트 컨버터(220)(또는, 제어기(310), 모드 결정부(540))에 제공할 수 있다. 이 경우, 모드 결정부(540)는 비교부(520)의 판단 결과와 무관하게 제2 모드를 선택할 수 있다.
예를 들어, 표시 장치(100)가 외부 충전 장치(900)와 연결된 경우, 외부 충전 장치(900)를 통해 제공되는 제1 직류 전압(VSYS)(또는, 외부 충전 장치(900)의 외부 전원에 기초하여 생성된 제1 직류 전압(VSYS))은 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 높을 수 있다. 따라서, 모드 결정부(540)는 모드 전환(예를 들어, 제1 모드로부터 제2 모드로의 모드 전환)을 예측하고, 즉각적으로 전환될 모드(예를 들어, 제2 모드)를 선택할 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 입력 전압(VINT)의 변화에 따른 모드 전환을 강제적으로 금할 수 있으므로, 모드 전환에 따른 출력 전압(VOUT)의 변화를 원천적으로 차단할 수 있다.
또한, 실시예들에 따라, 부스트 컨버터(220)는, 표시 장치(100)가 외부 충전 장치(900)와 연결되는 즉시, 제2 모드로 전환하므로, 센싱부(510), 비교부(520) 등을 거쳐 부스트 컨버터(220)의 동작 모드를 결정하는 경우보다 빠르게 모드 전환을 수행할 수 있고, 센싱부(510), 비교부(520) 등을 거쳐 부스트 컨버터(220)의 동작 모드를 결정하는 발생하는 출력 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))의 불안정(예를 들어, 오버 슈팅의 발생)을 방지(또는, 완화)할 수 있다.
예를 들어, 표시 장치(100)가 외부 충전 장치(900)와의 연결이 차단되는 경우, 부스트 컨버터(220)는 배터리 장치(1000)의 제2 직류 전압(VBAT)을 입력 전압(VIN)으로서 제공받을 수 있다. 여기서, 제2 직류 전압(VBAT)은 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 낮을 수 있다. 따라서, 모드 결정부(540)는 모드 전환(예를 들어, 제2 모드로부터 제1 모드로의 모드 전환)을 예측하고, 즉각적으로 전환될 모드(예를 들어, 제1 모드)를 선택할 수 있다. 실시예들에 따라, 부스트 컨버터(220)는, 표시 장치(100)가 외부 충전 장치(900)와의 연결이 차단되는 즉시, 제1 모드로 전환하므로, 센싱부(510), 비교부(520) 등을 거쳐 부스트 컨버터(220)의 동작 모드를 결정하는 경우보다 빠르게 모드 전환을 수행할 수 있고, 센싱부(510), 비교부(520) 등을 거쳐 부스트 컨버터(220)의 동작 모드를 결정하는 발생하는 출력 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))의 불안정(예를 들어, 언더 슈팅의 발생)을 방지(또는, 완화)할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제어신호 생성부(550)는 제1 모드 및 제2 모드 중 선택된 하나에 기초하여 제1 트랜지스터(M1)를 제어하는 제1 제어신호(LX1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 제어하는 제2 제어신호(LX2)를 생성할 수 있다. 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 제어신호 생성부(550)는 제2 모드에서 구형파인 제1 및 제2 제어신호들(LX1, LX2)을 생성할 수 있다. 또한, 제어신호 생성부(550)는 제1 모드에서 구형파인 제1 제어신호(LX1) 및 논리 로우 레벨을 가지는 제2 제어신호(LX2)를 생성할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 제어기(310)는 입력 전압(VIN)을 센싱하고, 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 높은 경우에는 부스트 컨버터(220)가 제1 모드(예를 들어, 비동기 모드)에서 동작하도록 제어하고(또는, 모드 전환하고), 입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 낮은 경우에는 부스트 컨버터(220)가 제2 모드(예를 들어, 동기 모드)에서 동작하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어기(310)는 제2 기준 전압 레벨(VL2)(또는, 입력 문턱 레벨(VTH)) 및/또는 기준 시간(TDEB)을 가변시킬 수 있다. 따라서, 제어기(310)는 표시 장치(100)의 구동 환경에 따라 다양하게 발생하는 입력 전압(VIN)의 변동(또는, 노이즈)에 의한 출력 전압의 변동(예를 들어, 오버 슈팅 또는 언더 슈팅)을 완화시킬 수 있다. 나아가, 제어기(310)는 외부 장치(또는, 전원 제어부(210))에서 부스트 컨버터(220)의 모드 전환을 예측하여 생성한 모드 선택 신호에 기초하여 모드 전환을 수행할 수 있다. 따라서, 제어기(310)는 부스트 컨버터(220)의 모드 전환에 따른 출력 전압(VOUT)의 변화를 원천적으로 차단할 수 있다.
도 7a는 도 3의 부스트 컨버터의 출력 전압의 비교예를 나타내는 파형도이고, 도 7b는 도 3의 부스트 컨버터의 출력 전압의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 3 및 도 7a를 참조하면, 종래의 부스트 컨버터는 입력 전압(VIN)에만 기초하여 제1 모드 및 제2 모드 중 하나로 동작할 수 있다. 예를 들어, 종래의 부스트 컨버터는 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 큰 경우 제1 모드로 동작하고, 입력 전압(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 작은 경우 제2 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 제1 기준 전압 레벨(VL1)은 4.5V이고, 제2 기준 전압 레벨(VL2)은 4.4V일 수 있다. 즉, 입력 문턱 레벨(VTH)은 100mV일 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 시점(T1)에서, 입력 전압(VIN)은 4.8V 이고, 종래의 부스트 컨버터는 제1 모드로 동작할 수 있다.
제2 시점(T2)에서, 입력 전압(VIN)이 강하될 수 있고, 제3 시점(T3)에서, 입력 전압(VIN)은 4.5V일 수 있다. 다만, 종래의 부스트 컨버터는 입력 전압(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(VL2)(예를 들어, 4.4V) 보다 작은 경우, 제2 모드로 전환하여 동작하므로, 종래의 부스트 컨버터는 제1 모드를 유지할 수 있다.
제4 시점(T4)에서, 입력 전압(VIN)은 제2 기준 전압 레벨(VL2)인 4.4V 이하로 강하되므로, 종래의 부스트 컨버터는 모드 전환(예를 들어, 제1 모드에서 제2 모드로 전환)하여 동작할 수 있다. 제1 모드에서 제2 모드로 전환됨에 따라, 출력 전압(ELVDD)의 변화(예를 들어, 언더 슈팅)가 발생할 수 있다.
이후, 종래의 부스트 컨버터는 입력 전압(VIN)이 변화(예를 들어, 상승)하기 전까지, 제2 모드로 동작할 수 있다.
제5 시점(T6)에서, 입력 전압(VIN)은 상승하고, 제6 시점(T6)에서, 입력 전압(VIN)은 제1 기준 전압 레벨(LV1)인 4.5V 보다 클 수 있다. 이 경우, 종래의 부스트 컨버터는 모드 전환(예를 들어, 제2 모드에서 제1 모드로 전환)하여 동작할 수 있다. 제2 모드에서 제1 모드로 전환됨에 따라, 출력 전압(ELVDD)의 변화(예를 들어, 오버 슈팅)가 발생할 수 있다.
즉, 종래의 부스트 컨버터는 입력 전원(VIN)의 변환에 즉각적으로 반응하여 모드 전환을 수행하고, 특히, 입력 전원(VIN)이 노이즈를 포함하는 경우, 잦은 모드 전환을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 부스트 컨버터(220)는 입력 전압(VIN) 및 기준 시간(TDEB)에 기초하여 제1 모드 및 제2 모드 중 하나로 동작할 수 있다. 예를 들어, 부스트 컨버터(220)는 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(VL1)보다 높은 경우 제1 모드로 동작하고, 입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 낮은 경우 제2 모드로 전환하여 동작할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제11 시점(T11) 내지 제13 시점(T3)에서의 부스트 컨버터(220)의 동작은 도 7a에 도시된 제1 시점(T1) 내지 제3 시점(T3)에서의 종래의 부스트 컨버터(220)의 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
제14 시점(T14)에서, 입력 전압(VIN)은 제2 기준 전압 레벨(VL2)(예를 들어, 4.4V)보다 작을 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 즉각적으로 모드 전환을 수행하지 않고, 입력 전압(VIN)이 지속적으로 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 작은지 여부를 판단할 수 있다.
이후, 제15 시점(T15)에서, 즉, 제14 시점(T14)을 기준으로 기준 시간(TDEB)이 경과된 시점에서, 부스트 컨버터(220)는 모드 전환을 수행할 수 있다. 여기서, 기준 시간(TDEB)은 16msec일 수 있다.
즉, 제14 시점(T14) 및 제 15 시점(T15) 사이에서, 입력 전압(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 낮게 유지됨에 따라, 부스트 컨버터(220)는 모드 전환(예를 들어, 제1 모드에서 제2 모드로 전환)하여 동작할 수 있다. 제1 모드에서 제2 모드로 전환됨에 따라, 출력 전압(ELVDD)의 변화(예를 들어, 언더 슈팅)가 발생할 수 있다.
한편, 기준 시간 동안(예를 들어, 제14 시점(T14) 및 제 15 시점(T15) 사이에서), 입력 전압(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(VL2)보다 크게 상승하는 경우, 부스트 컨버터(220)는 모드를 전환하지 않을 수 있다.
예를 들어, 제16 시점(T16)에서, 부스트 컨버터(220)의 동작은 제14 시점(T14)에서의 부스트 컨버터(220)의 동작과 실질적으로 동일할 수 있다. 제17 시점(T17)에서, 입력 전압(VIN)은 상승하고, 제18 시점(T18)(즉, 제16 시점(T16)을 기준으로 기준 시간(TDEB)이 경과된 시점) 이전에, 입력 전압(VIN)은 제2 기준 전압 레벨(VL2) 이상으로 상승될 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 모드를 전환하지 않을 수 있다.
즉, 부스트 컨버터(220)는 제16 시점(T16)에서의 입력 전압(VIN)의 변동은 일시적인 현상으로 판단하고(또는, 입력 전압(VIN)의 변동은 노이즈에 의한 것으로 판단하고), 모드 전환을 수행하지 않을 수 있다. 따라서, 출력 전압(ELVDD)의 변화(예를 들어, 언더 슈팅)가 발생하지 않을 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전원 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 8을 참조하면, 도 8의 전원 제어 방법은 도 1의 표시 장치(100)에서 수행되고, 도 3의 부스트 컨버터(220)를 제어할 수 있다.
도 8의 전원 제어 방법은 부스트 컨버터(220)의 입력 전압(VIN)을 센싱하고(S810), 입력 전압(VIN)을 제1 기준 전압 레벨(VL1) 및 제2 기준 전압 레벨(VL2)과 각각 비교할 수 있다(S820).
입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(LV1)보다 높은 경우, 도 8의 전원 제어 방법은 제1 모드를 선택하고(S830), 부스트 컨버터(220)는 제1 모드로 동작할 수 있다. 따라서, 부스트 컨버터(220)는 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 이용하여 출력 전압(예를 들어, 제1 전원전압(ELVDD))를 생성할 수 있다.
한편, 입력 전압(VIN)이 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮은 경우, 도 8의 전원 제어 방법은 입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮게 유지되는지 여부를 판단할 수 있다(S840).
예를 들어, 도 8의 전원 제어 방법은, 입력 전압(VIN)이 제2 기준 레벨보다 낮은 경우, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)를 생성하되, 기준 시간(TDEB) 동안 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)의 출력을 지연(또는, 유보)시킬 수 있다(예를 들어, 부스트 컨버터(220)의 모드 전환을 유보시킬 수 있다).
입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮게 유지되지 않은 경우, 도 8의 전원 제어 방법은 지연된 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)를 소멸 시킬 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 제1 모드로 동작할 수 있다(또는, 제1 모드를 유지할 수 있다).
앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2) 및 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)는 하나의 모드 신호(예를 들어, 모드 선택 신호(TA_ENT))로 구현되는 경우, 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)는 논리 하이 레벨을 가지고, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)는 논리 로우 레벨을 가질 수 있다. 입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮게 유지되지 않은 경우, 도 8의 전원 제어 방법은 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)(예를 들어, 모드 신호가 가지는 논리 로우 레벨)을 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)(예를 들어, 논리 하이 레벨)로 천이 시킬 수 있다. 즉, 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)(예를 들어, 논리 하이 레벨을 가지는 모드 신호)에 따라, 부스트 컨버터(220)는 제1 모드로 동작할 수 있다(또는, 제1 모드를 유지할 수 있다).
입력 전압(VIN)이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮게 유지되는 경우, 도 8의 전원 제어 방법은 기준 시간(TDEB)의 종료 시점에 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)를 출력할 수 있고, 제2 모드 선택 신호(TA_ENT2)에 기초하여 제2 모드를 선택할 수 있다(S850). 즉, 도 8의 전원 제어 방법은 기준 시간(TDEB)의 종료 시점에 제2 모드를 선택할 수 있다. 이 경우, 부스트 컨버터(220)는 제2 모드로 동작할 수 있다(또는, 제1 모드에서 제2 모드로 모드 전환하여 동작할 수 있다).
앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 기준 전압 레벨(LV2) 및 기준 시간(TDEB)은 가변될 수 있다. 제2 기준 전압 레벨(LV2)은 기 설정된 제1 기준 전압 레벨(LV1) 및 입력 문턱 레벨(VTH)에 기초하여 설정될 수 있고, 입력 문턱 레벨(VTH)은 표시 장치(100)의 구동 환경에 따라 달리 설정될 수 있다. 따라서, 제2 기준 전압 레벨(LV2)은 가변될 수 있다. 유사하게, 기준 시간(TDEB)은 표시 장치(100)의 구동 환경에 따라 달리 설정될 수 있다.
실시예들에서, 도 8의 전원 제어 방법은 외부 장치(또는, 전원 제어부(210))으로부터 제1 모드 선택 신호(TA_ENT1)를 수신하면, 제1 모드를 선택할 수 있다. 즉, 입력 전압(VIN)을 제1 및 제2 기준 전압 레벨(LV1, LV2)들과 비교하는 단계(S820) 등과 무관하게, 부스트 컨버터(220)를 제1 모드에서 동작하도록 제어할 수 있다.
도 8의 전원 제어 방법은 입력 전압(VIN)을 센싱하고(S810), 입력 전압(VIN)을 제1 및 제2 기준 전압 레벨(LV1, LV2)들과 각각 비교하며(S820), 비교 결과에 기초하여 제1 모드를 선택하거나 제2 모드를 선택하는 단계(S830 내 S850)을 반복적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 8의 전원 제어 방법은 입력 전압(VIN)이 제1 기준 전압 레벨(LV1)보다 높은 경우 부스트 컨버터(220)가 제1 모드(예를 들어, 비동기 모드)로 동작하도록 제어하고, 입력 전압(VIN이 기준 시간(TDEB) 동안 제2 기준 전압 레벨(LV2)보다 낮은 경우 부스트 컨버터(220)가 제2 모드(예를 들어, 동기 모드)로 동작하도록 제어하므로, 입력 전원(VIN)의 노이즈(예를 들어, 입력 전원의 순간적인 변동)에 의한 모드 전환을 방지할 수 있다. 또한, 도 8의 전원 제어 방법은 제2 기준 전압 레벨(LV2)(또는, 입력 문턱 레벨(VTH)) 및/또는 기준 시간(TDEB)을 가변시킴으로써, 입력 전압(VIN)의 노이즈의 출력 전압에 대한 영향성을 보다 완화시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법은 다양한 디스플레이 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 디지털 아날로그 변환기, 이를 포함하는 구동 집적회로 및 표시 장치는 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 랩탑, 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 스마트 폰, PDA, PMP, MP3 플레이어, 네비게이션 시스템, 비디오 폰 등에 적용될 수 있다.
100: 표시 장치 110: 표시 패널
120: 주사 구동부 130: 데이터 구동부
140: 타이밍 제어부 150: 전원 공급부
210: 전원 제어부 211: 벅 컨버터
212: 배터리 스위치 220: 부스트 컨버터
310: 제어기 510: 센싱부
520: 비교부 530: 설정부
540: 모드 결정부 540: 제어신호 생성부
610: 제1 룩업 테이블 620: 제2 룩업 테이블
630: 제3 룩업 테이블 900: 외부 충전 장치
1000: 배터리 장치

Claims (20)

  1. 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터;
    상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터;
    상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드; 및
    상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하고, 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 제어기를 포함하고,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 교번하여 턴온시키는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 트랜지스터를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 입력 전압을 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨 중 하나와 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 비교 결과 및 상기 기준 시간에 기초하여 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택하는 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 선택된 상기 하나에 기초하여 상기 제1 트랜지스터를 제어하는 제1 제어신호 및 상기 제2 트랜지스터를 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 제1 기준 전압 레벨, 상기 제2 기준 전압 레벨 및 상기 기준 시간을 설정하는 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 설정부는,
    입력 문턱 레벨들 중에서 선택된 하나와 상기 제1 기준 전압 레벨에 기초하여 상기 제2 기준 전압 레벨을 설정하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 기준 전압 레벨은 상기 제1 기준 전압 레벨보다 상기 입력 문턱 레벨들 중에서 선택된 상기 하나만큼 낮은 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 설정부는,
    기준 시간들 중에서 상기 제1 기준 시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는, 외부 장치로부터 모드 선택 신호를 수신하고, 상기 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 부스트 컨버터.
  11. 표시 패널; 및
    입력 전압을 승압하여 출력 전압을 생성하고, 상기 출력 전압을 상기 표시 패널에 제공하는 부스트 컨버터를 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는,
    입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터;
    상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터;
    상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드; 및
    상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하고, 상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 제어기를 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는, 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    외부 전원을 제1 직류 전압으로 변환하고, 상기 제1 직류 전압 및 배터리 장치의 제2 직류 전압 중 선택된 하나를 상기 입력 전압으로서 상기 부스트 컨버터에 제공하며, 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압 중 상기 제1 직류 전압을 선택하는 경우 제1 모드 선택 신호를 생성하는 전원 제어부를 더 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제1 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 입력 전압을 수신하는 입력 단자 및 기준 전압 사이에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및 상기 제2 트랜지스터에 병렬 연결되는 다이오드를 포함하는 부스트 컨버터에서,
    상기 입력 전압을 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제1 기준 전압 레벨보다 입력 문턱 레벨만큼 낮은 제2 기준 전압 레벨과 각각 비교하는 단계; 및
    상기 입력 전압이 기준 시간 동안 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드를 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는 상기 제2 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 다이오드를 이용하여 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 입력 전압이 제1 기준 전압 레벨보다 높은 경우 제1 모드를 선택하는 단계를 더 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제2 모드를 선택하는 단계는,
    상기 입력 전압이 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우 제2 모드 선택 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 기준 시간 동안 상기 제2 모드 선택 신호의 출력을 지연시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 모드 선택 신호의 출력을 지연시키는 단계는,
    상기 기준 시간 동안 제1 모드 선택 신호가 생성되는 경우, 상기 제2 모드 선택 신호를 소멸시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 모드를 선택하는 단계는,
    상기 기준 시간의 종료 시점에 상기 제2 모드 선택 신호가 출력되는 경우, 상기 제2 모드 선택 신호에 기초하여 상기 제2 모드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 입력 문턱 레벨은 가변되는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 기준 시간은 가변되는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    외부 장치로부터 제1 모드 선택 신호를 수신하면, 제1 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 입력 전압을 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨과 각각 비교하는 단계 내지 상기 제2 모드를 선택하는 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 부스트 컨버터는 상기 제1 모드에서 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터를 이용하여 상기 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 방법.
KR1020160020942A 2016-02-23 2016-02-23 부스트 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 전원 제어 방법 KR102504645B1 (ko)

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