KR20210009564A - 전자 장치, 그 제어 방법 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치가 개시된다. 본 전자 장치는 디스플레이 장치와 연결된 전원 인터페이스, 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하는 제1 컨버터, 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅하는 제2 컨버터 및 일 단이 제1 컨버터의 출력단에 연결된 스위치를 포함하며, 스위치는 일 단 및 상기 타 단 중 하나가 전원 인터페이스에 연결되고, 디스플레이 장치의 동작 상태에 기초하여 제1 구동 전원 및 제2 구동 전원 중 하나가 전원 인터페이스를 통해 디스플레이 장치로 공급되도록 스위칭될 수 있다.

Description

전자 장치, 그 제어 방법 및 디스플레이 장치 { ELECTRONIC APPARATUS, CONTROL METHOD THEREOF AND DISPLAY APPARATUS }
본 개시는 전자 장치, 그 제어 방법 및 디스플레이 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 전원을 송수신하는 전자 장치, 그 제어 방법 및 디스플레이 장치에 대한 것이다.
어댑터는 케이블을 통해 연결된 전자 기기로 벽 전원을 전달할 수 있다. 전자 기기가 높은 소비 전력을 요구할 경우 전류가 커짐에 따라 케이블도 두꺼워 지게 된다. 이 경우, 어댑터의 출력을 고전압 출력으로 설계하면 전류 크기를 줄일 수 있어 케이블 길이 및 두께 선정에 매우 유리해진다.
다만, TV와 같은 전자 제품은 일정한 대기 전력을 필요로 하며, 어댑터 출력 전압이 높으면 부하가 작은 대기 모드에서 효율이 낮아 대기 전력 규제를 만족시키기 어렵다. 따라서, 종래에는 도 1의 좌측과 같이 고전압 컨버터 및 저전압 컨버터(대기 모드 컨버터)를 구비한 어댑터가 이용되었으며, 어댑터는 도 1 우측의 전자 기기가 요구하는 소비 전력에 따라 고전압 컨버터 및 저전압 컨버터 중 하나를 구동하여 전자 기기로 전원을 제공하였다.
구체적으로, 어댑터는 전자 기기가 대기 모드인 경우, 고전압 컨버터를 턴 오프시키고, 저전압 컨버터를 동작시켜 대기 전력을 전자 기기로 공급하게 되고, 전자 기기가 일반 모드로 구동되어 높은 소비 전력이 필요한 경우, 고전압 컨버터를 동작시켜, 고전압의 전력을 전자 기기로 공급하게 된다. 고전압을 전달받은 전자 기기 내 전원 보드는 전자 기기가 필요로 하는 형태의 전압으로 전력을 공급해준다. 일반적으로 저전압 컨버터와 고전압 컨버터는 서로 다른 GND를 가진다.
이러한 구조에서는 케이블 내 여러 가닥의 와이어(wire)가 필요하며 여러 가닥의 와이어는 서로 절연 되어 있어야 하기 때문에 와이어 피복을 포함한 여러 가닥의 와이어는 어댑터 케이블 전체 두께를 두껍게 하는 문제가 있다. 즉, 케이블은 고전압 용 와이어와 저전압 용 와이어를 별개로 구비하기 때문에 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 전자 장치 및 디스플레이 장치 간을 연결하는 전원 케이블을 가늘게 하기 위한 전자 장치, 그 제어 방법 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 장치와 연결된 전원 인터페이스, 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하는 제1 컨버터, 상기 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 상기 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅하는 제2 컨버터 및 일 단이 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고 타 단이 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 상기 일 단 및 상기 타 단 중 하나가 상기 전원 인터페이스에 연결되고, 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 기초하여 상기 제1 구동 전원 및 상기 제2 구동 전원 중 하나가 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 상기 제1 컨버터는 상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 상기 제1 구동 전원을 출력하고, 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 턴 오프되며, 상기 제2 컨버터는 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 턴 오프되고, 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 턴 온되어 상기 제2 구동 전원을 출력할 수 있다.
그리고, 상기 스위치는 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 상기 제1 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 개방되고, 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 상기 제2 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 단락될 수 있다.
또한, 상기 제1 동작 상태는 상기 디스플레이 장치가 일반 모드로 동작하는 상태이고, 상기 제2 동작 상태는 상기 디스플레이 장치가 대기 모드로 동작하는 상태일 수 있다.
그리고, 다이오드를 더 포함하며, 상기 제1 컨버터의 출력단은 상기 제1 접지에 연결된 제1 노드 및 상기 다이오드의 캐소드에 연결된 제2 노드를 포함하고, 상기 제2 컨버터의 출력단은 상기 제2 접지에 연결된 제3 노드 및 상기 다이오드의 애소드에 연결된 제4 노드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 접지는 대지 접지이며, 상기 제1 접지는 상기 대지 접지와 상이한 접지일 수 있다.
그리고, 상기 디스플레이 장치와 연결된 통신 인터페이스를 더 포함하며, 상기 전자 장치는 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 장치는 전자 장치와 연결된 전원 인터페이스, 메인 회로, 상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 상기 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제1 구동 전원을 상기 메인 회로에 공급하며, 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 턴 오프되는 전원 회로 및 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 턴 오프되고 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 상기 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제2 구동 전원을 상기 메인 회로에 공급하는 스위칭 회로를 포함한다.
또한, 상기 전자 장치와 연결된 통신 인터페이스를 더 포함하며, 상기 메인 회로는 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 상기 전자 장치로 전송할 수 있다.
그리고, 상기 스위칭 회로는 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 제1 구동 전원이 제공되면 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 개방시키고, 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 제2 구동 전원이 제공되면 상기 제2 구동 전원이 상기 메인 회로로 제공되도록 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 단락시킬 수 있다.
또한, 상기 스위칭 회로는 상기 메인 회로로부터 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 개방시키고, 상기 메인 회로로부터 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 상기 제2 구동 전원이 상기 메인 회로로 제공되도록 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 단락시킬 수 있다.
그리고, 상기 스위칭 회로는 상기 메인 회로로 제공되는 구동 전원이 임계 값을 초과하면, 상기 구동 전원의 제공을 차단하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 구동 전원은 대지 접지를 기준으로 하는 전원이며, 상기 제1 구동 전원은 상기 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하는 전원일 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 제어 방법은 디스플레이 장치의 동작 상태를 수신하는 단계, 상기 동작 상태에 기초하여, 제1 컨버터를 이용하여 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하거나, 제2 컨버터를 이용하여 상기 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 상기 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅하는 단계 및 일 단이 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고 타 단이 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 스위치를 상기 동작 상태에 기초하여 스위칭하여, 상기 컨버팅된 구동 전원을 상기 스위치의 상기 일 단 및 상기 타 단 중 하나에 연결된 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 컨버팅하는 단계는 상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 상기 제1 컨버터를 턴 온시켜 상기 제1 구동 전원을 출력하고, 상기 제2 컨버터를 턴 오프시키며, 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 상기 제1 컨버터를 턴 오프시키며, 상기 제2 컨버터를 턴 온시켜 상기 제2 구동 전원을 출력할 수 있다.
그리고, 상기 공급하는 단계는 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 상기 제1 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 상기 스위치를 개방시키고, 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 상기 제2 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 상기 스위치를 단락시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 동작 상태는 상기 디스플레이 장치가 일반 모드로 동작하는 상태이고, 상기 제2 동작 상태는 상기 디스플레이 장치가 대기 모드로 동작하는 상태일 수 있다.
그리고, 상기 공급하는 단계는 캐소드가 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고, 애노드가 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 다이오드를 통해 상기 제1 구동 전원이 상기 제2 컨버터로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 제2 접지는 대지 접지이며, 상기 제1 접지는 상기 대지 접지와 상이한 접지일 수 있다.
그리고, 통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치는 하나의 전원 케이블 만을 이용하여 고전압 또는 저전압의 전원을 디스플레이 장치로 제공하여, 전자 장치 및 디스플레이 장치 간을 연결하는 전원 케이블이 좀더 얇게 구현될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 어댑터 및 케이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스위치의 세부 도면들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 스위치의 세부 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스위칭 회로의 세부 도면들이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 스위칭 회로의 세부 도면들이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 보호 회로를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 및 디스플레이 장치의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 개시의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 시스템(1000)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 시스템(1000)는 전자 장치(100) 및 디스플레이 장치(200)를 포함할 수 있다.
전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)로 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 어댑터 등과 같이, 외부 전원을 디스플레이 장치(200)를 구동하기 위한 전원으로 변환하고, 변환된 전원을 디스플레이 장치(200)로 공급할 수 있다. 특히, 전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 따라 상이한 전압 레벨의 전원을 공급할 수 있다.
또는, 전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)로 전원을 공급할 뿐만 아니라 컨텐츠를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 원커넥트 박스(One Connect Box) 등과 같이, 디스플레이 장치(200)로 전원을 공급할 뿐만 아니라 컨텐츠를 전송할 수도 있다. 여기서, 컨텐츠는 전자 장치(100)에 저장되어 있는 컨텐츠이거나, 외부로부터 수신된 컨텐츠일 수 있다.
전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)와 케이블로 연결되며, 케이블은 전원 공급을 위한 와이어(wire)를 포함할 수 있다. 특히, 전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 따라 상이한 전압 레벨의 전원을 동일한 와이어를 통해 공급할 수 있다. 종래에는 상이한 전압 레벨의 전원이 각각 복수의 와이어를 통해 제공됨에 따라 케이블의 두께가 두꺼웠으나, 본 개시에 따르면 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 따라 상이한 전압 레벨의 전원이 하나의 와이어를 통해 제공됨에 따라 종래보다 케이블의 두께를 줄일 수 있다.
그리고, 케이블은 통신을 위한 와이어를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이블은 통신을 위한 광 케이블을 더 포함할 수 있으며, 전자 장치(100)는 광 케이블을 통해 디스플레이 장치(200)로 컨텐츠를 제공하고, 디스플레이 장치(200)는 광 케이블을 통해 전자 장치(100)로 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 장치(100)는 무선 통신을 통해 디스플레이 장치(200)로 컨텐츠를 제공하고, 디스플레이 장치(200)는 무선 통신을 통해 전자 장치(100)로 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 제공할 수도 있다.
디스플레이 장치(200)는 전자 장치(100)로부터 전원을 공급받아 구동되는 장치일 수 있다. 특히, 디스플레이 장치(200)는 일반 모드, 대기 모드 및 앰비언트(ambient) 모드 중 하나로 동작하는 TV, 모니터 등과 같은 장치일 수 있다. 여기서, TV는 LED TV, QLED TV, OLED TV, 마이크로 LED TV 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 일반 모드 또는 대기 모드로 동작할 수 있는 장치라면 디스플레이를 구비하지 않은 장치라도 무방하다. 여기서, 일반 모드는 장치가 특별한 제한 없이 동작하는 상태를 의미하며, 대기 모드는 장치가 최소한의 기능만을 제공하며 동작하는 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, TV는 컨텐츠를 디스플레이하는 일반 모드로 동작하거나, 컨텐츠를 제공하지는 않으나 원격 제어 장치로부터의 신호를 수신할 수 있는 대기 모드로 동작할 수 있다.
디스플레이 장치(200)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태를 전자 장치(100)로 제공하고, 전자 장치(100)로부터 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대응되는 전원을 수신할 수 있다.
이상과 같이 전자 장치(100)는 종래보다 두께가 얇은 케이블을 이용하여 디스플레이 장치(200)로 전원을 공급할 수 있다. 이를 위한 구체적인 동작 방법과 관련하여 먼저 각각의 장치의 동작을 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3에 따르면, 전자 장치(100)는 전원 인터페이스(110), 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 스위치(140)를 포함한다.
전원 인터페이스(110)는 케이블을 통해 디스플레이 장치(200)와 연결될 수 있다. 전자 장치(100)는 전원 인터페이스(110) 및 케이블을 통해 디스플레이 장치(200)로 전원을 공급할 수 있다.
제1 컨버터(120)는 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨버터(120)는 외부 전원을 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하고, 제1 구동 전원을 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급할 수 있다.
제1 컨버터(120)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 제1 구동 전원을 출력하고, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 턴 오프되어 제1 구동 전원으로의 컨버팅 동작을 중지할 수 있다.
여기서, 외부 전원은 전자 장치(100)의 외부로부터 공급된 상용 전원(예를 들어, 90 내지 264Vac)이 EMI 필터 및 PFC(Power Factor Correction) 회로를 거쳐 변환된 전원일 수 있다. EMI 필터는 상용 전원을 정류 및 평활하여 일정 레벨의 직류 전원으로 출력한다. 정류를 위해 반파 또는 전파 정류 회로가 사용될 수 있고, 평활을 위해 커패시터가 정류회로의 출력단에 병렬로 연결될 수도 있다. PFC 회로는 무효 전력분을 상쇄시켜 전자 기기의 PF 규제를 만족시킬 수 있다.
제2 컨버터(130)는 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨버터(130)는 외부 전원을 대지 접지를 기준으로 하는 제2 구동 전원으로 컨버팅하고, 제2 구동 전원을 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급할 수 있다.
제2 컨버터(130)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 턴 오프되고, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 턴 온되어 제2 구동 전원을 출력할 수 있다.
여기서, 외부 전원은 전자 장치(100)의 외부로부터 공급된 상용 전원이 EMI 필터를 거쳐 변환된 전원일 수 있다. 제2 컨버터(130)는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 턴 온되고, 이 경우 PFC 회로도 턴 오프될 수 있다. 그에 따라, PFC 회로에서 전력이 소모되지 않으나, 제2 컨버터(130)에 입력되는 전원이 제1 컨버터(120)에 입력되는 전원보다 변동성이 크게 된다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이더라도 PFC 회로가 턴 온 상태로 유지될 수도 있다. 다만, 이 경우 PFC 회로를 턴 오프한 경우보다 전력 소모가 증가할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 PFC 회로가 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 기초하여 턴 온되거나 턴 오프되는 것으로 설명한다.
스위치(140)는 일 단이 제1 컨버터(120)의 출력단에 연결되고 타 단이 제2 컨버터(130)의 출력단에 연결될 수 있다. 그리고, 스위치(140)는 일 단 및 타 단 중 하나가 전원 인터페이스(110)에 연결되고, 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 기초하여 제1 구동 전원 및 제2 구동 전원 중 하나가 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급되도록 스위칭될 수 있다. 여기서, 스위치(140)는 제1 컨버터(120) 및 제2 컨버터(130)의 접지를 분리시킬 수 있다.
구체적으로, 스위치(140)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 제1 구동 전원이 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급되도록 개방되고, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 제2 구동 전원이 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급되도록 단락될 수 있다.
여기서, 제1 동작 상태는 디스플레이 장치(200)가 일반 모드로 동작하는 상태이고, 제2 동작 상태는 디스플레이 장치(200)가 대기 모드로 동작하는 상태일 수 있다.
한편, 전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)와 연결된 통신 인터페이스를 더 포함하며, 전자 장치(100)는 통신 인터페이스를 통해 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다. 전자 장치(100)의 통신 인터페이스는 광 케이블로 디스플레이 장치(200)와 연결되어 디스플레이 장치(200)와 통신을 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 통신 인터페이스는 HDMI(High Definition Multimedia Interface), MHL (Mobile High-Definition Link), USB (Universal Serial Bus), DP(Display Port), 썬더볼트(Thunderbolt), VGA(Video Graphics Array)포트, RGB 포트, D-SUB(D-subminiature), DVI(Digital Visual Interface) 중 어느 하나의 인터페이스일 수도 있으며, 데이터 통신이 가능하다면 어떠한 규격이라도 가능하다.
디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보는 PFC 회로, 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 스위치(140)로 제공되며, PFC 회로, 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 스위치(140)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보에 기초하여 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다.
케이블은 전원 인터페이스(110)와 연결된 제1 와이어, 접지선 및 통신 인터페이스와 연결된 제2 와이어를 포함할 수 있다. 케이블 내에서 제1 와이어, 접지선 및 제2 와이어는 서로 절연된 상태일 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 장치(100)는 디스플레이 장치(200)와 무선으로 통신을 수행하여 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 와이파이 모듈, 블루투스 모듈 또는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함하고, 구비된 통신 모듈을 통해 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신할 수도 있다.
여기서, 와이파이 모듈, 블루투스 모듈은 각각 WiFi 방식, 블루투스 방식으로 통신을 수행한다. 와이파이 모듈이나 블루투스 모듈을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다.
무선 통신 모듈은 상술한 통신 방식 이외에 지그비(zigbee), 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced), 4G(4th Generation), 5G(5th Generation)등과 같은 다양한 무선 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 적어도 하나의 통신 칩을 포함할 수 있다.
여기서, 각 통신 모듈은 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 구현될 수 있다.
한편, 전자 장치(100)는 다이오드를 더 포함하며, 제1 컨버터(120)의 출력단은 제1 접지에 연결된 제1 노드 및 다이오드의 캐소드에 연결된 제2 노드를 포함하고, 제2 컨버터(130)의 출력단은 제2 접지에 연결된 제3 노드 및 다이오드의 애소드에 연결된 제4 노드를 포함할 수 있다. 다이오드는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태에서 제2 동작 상태로 변경되며, 제1 컨버터(120)에 의한 제1 구동 전원이 제2 컨버터(130)로 방전되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 전자 장치(100)는 스위치(140)를 이용하여 고전압의 제1 구동 전원 및 저전압의 제2 구동 전원 중 하나를 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 제공할 수 있다. 따라서, 전원 인터페이스(110)와 연결된 와이어의 개수를 줄여 케이블의 두께를 얇게 할 수 있다. 여기서, 고전압은 디스플레이 장치(200)가 일반 모드로 동작하기 위한 전압이며, 저전압은 디스플레이 장치(200)가 대기 모드로 동작하기 위한 전압일 수 있다. 또는, 고전압은 디스플레이 장치(200)가 많은 전력을 필요로 하는 모드로 동작하기 위한 전압이고, 저전압은 디스플레이 장치(200)가 일부 기능만을 사용하는 모드로 동작하기 위한 전압일 수 있다.
한편, 도 3에서는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태일 때, 제2 컨버터(130)가 턴 오프되는 것으로 설명하였으나, 이는 스위치(140)와 전원 인터페이스(110)의 연결 상태에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 스위치(140)의 일단에 제1 컨버터(120)의 출력단 및 전원 인터페이스(110)가 연결된 상태에서는, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이더라도 스위치(140)가 개방되기 때문에 제2 컨버터(130)가 턴 오프되지 않을 수도 있다. 즉, 스위치(140)의 일단에 제1 컨버터(120)의 출력단 및 전원 인터페이스(110)가 연결된 상태에서는 제2 컨버터(130)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태와 무관하게 항상 턴 온된 상태일 수 있다. 그리고, 스위치(140)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 턴 오프되고, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 턴 온될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(200)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4에 따르면, 디스플레이 장치(200)는 전원 인터페이스(210), 메인 회로(220), 전원 회로(230) 및 스위칭 회로(240)를 포함한다.
전원 인터페이스(210)는 케이블을 통해 전자 장치(100)와 연결될 수 있다. 디스플레이 장치(200)는 전원 인터페이스(210) 및 케이블을 통해 전자 장치(100)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
메인 회로(220)는 디스플레이 장치(200)를 전반적으로 제어하기 위한 회로로서, 전원 회로(230) 또는 스위칭 회로(240)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
전원 회로(230)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 전원 인터페이스(210)를 통해 제공되는 제1 구동 전원을 메인 회로(220)에 공급하며, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 턴 오프될 수 있다. 여기서, 제1 구동 전원은 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하는 전원일 수 있다.
스위칭 회로(240)는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면 턴 오프되고 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면 전원 인터페이스(210)를 통해 제공되는 제2 구동 전원을 메인 회로(220)에 공급할 수 있다. 여기서, 제2 구동 전원은 대지 접지를 기준으로 하는 전원일 수 있다.
스위칭 회로(240)는 전원 인터페이스(210)를 통해 제1 구동 전원이 제공되면 전원 인터페이스(210) 및 메인 회로(220) 사이를 개방시키고, 전원 인터페이스(210)를 통해 제2 구동 전원이 제공되면 제2 구동 전원이 메인 회로(220)로 제공되도록 전원 인터페이스(210) 및 메인 회로(220) 사이를 단락시킬 수 있다.
또는, 스위칭 회로(240)는 메인 회로(220)로부터 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 전원 인터페이스(210) 및 메인 회로(220) 사이를 개방시키고, 메인 회로(220)로부터 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 제2 구동 전원이 메인 회로(220)로 제공되도록 전원 인터페이스(210) 및 메인 회로(220) 사이를 단락시킬 수 있다.
그리고, 스위칭 회로(240)는 메인 회로(220)로 제공되는 구동 전원이 임계 값을 초과하면, 구동 전원의 제공을 차단하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(200)는 전자 장치(100)와 연결된 통신 인터페이스를 더 포함하며, 메인 회로(220)는 통신 인터페이스를 통해 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다. 또한, 메인 회로(220)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 전원 회로(230) 및 스위칭 회로(240)로 전송할 수도 있다.
디스플레이 장치(200)의 통신 인터페이스는 전자 장치(100)의 통신 인터페이스와 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
이상과 같이 디스플레이 장치(200)는 제1 구동 전원 또는 제2 구동 전원이 동일한 와이어를 통해 제공되더라도, 제공된 구동 전원에 대응되도록 동작할 수 있다.
이하에서는 전자 장치(100) 및 디스플레이 장치(200)의 동작을 구체적인 회로를 통해서 설명하도록 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 시스템(1000)의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a는 전자 시스템(1000) 내의 각 구성의 연결 관계를 나타내고, 도 5b는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우 각 구성의 동작을 나타내며, 도 5c는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우 각 구성의 동작을 나타낸다. 도 5b 및 도 5c에서 턴 온 상태인 구성과 전류가 흐르는 부분은 실선으로 도시하였고, 턴 오프 상태인 구성과 전류가 흐르지 않는 부분은 점선으로 도시하였다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 전자 장치(100)는 EMI 필터, PFC 회로, 제1 컨버터(고전압 DC-DC 컨버터, 120), 제2 컨버터(대기 모드 컨버터(저전압), 130), 스위치(140) 및 전원 인터페이스(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 컨버터(120)는 대지 접지와 상이한 접지에 연결되어 있고, 제2 컨버터(130)는 대지 접지에 연결될 수 있다.
도 5a에서 스위치(140)는 제1 컨버터(120)의 출력단의 접지 노드 및 제2 컨버터(130)의 출력단의 접지 노드에 연결된 것으로 도시하였으나, 이는 다이오드를 부각시키기 위한 것으로, 스위치(140)는 제1 컨버터(120)의 출력단의 두 노드 및 제2 컨버터(130)의 출력단의 두 노드에 연결될 수 있다.
디스플레이 장치(200)는 전원 인터페이스(210), 메인 회로(TV main 회로부, 220), 전원 회로(TV 전원보드, 230), 스위칭 회로(전압 선택부, 240) 및 디스플레이 구동부를 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치(200)는 대지 접지와 상이한 접지에 연결되어 있을 수 있다. 다만, 디스플레이 장치(200)는 전자 장치(100)로부터 제2 구동 전원이 공급되면, 대지 접지에 연결될 수 있다.
먼저, 도 5b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태, 즉 일반 모드로 동작하는 상태를 설명한다. 이 경우, 스위치(140)는 개방되어 제1 컨버터(120)의 제1 구동 전원이 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급될 수 있다. 그리고, 제1 구동 전원은 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하므로, 안전성이 확보될 수 있다.
디스플레이 장치(200)의 전원 회로(230) 및 스위칭 회로(240)는 전원 인터페이스(210)를 통해 제1 구동 전원을 제공받을 수 있다. 전원 회로(230)는 제1 구동 전원을 메인 회로(220) 및 디스플레이 구동부에서 필요로 하는 전원으로 변환하여 제공할 수 있다. 제1 구동 전원이 인가되면 스위칭 회로(240) 및 메인 회로(220) 사이가 개방될 수 있다. 즉, 스위칭 회로(240)는 제1 구동 전원이 인가되면 아무런 동작을 수행하지 않게 된다.
한편, 도 5b에서는 제2 컨버터(130)가 턴 오프되지 않은 것으로 도시되었으며, 이 경우 제2 컨버터(130)는 USB 전원과 같이 별도의 전원을 공급하는 상태일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우, 제2 컨버터(130)는 턴 오프될 수도 있다.
한편, 도 5c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태, 즉 대기 모드로 동작하는 상태인 경우, 스위치(140)는 단락되어 제2 컨버터(130)의 제2 구동 전원이 전원 인터페이스(110)를 통해 디스플레이 장치(200)로 공급될 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우, 제1 컨버터(120) 및 PFC 회로는 턴 오프될 수 있다. 그리고, 제2 구동 전원은 대지 접지를 기준으로 하나, 저전압이므로 안전성이 확보될 수 있다.
제1 컨버터(120)가 턴 오프되며 제1 컨버터(120)의 제1 구동 전원이 제2 컨버터(130)로 방전되는 것을 방지하기 위해, 제1 컨터버(120)의 출력단과 제2 컨버터(130)의 출력단은 다이오드로 연결될 수 있다. 그에 따라, 제2 컨버터(130)의 손상을 방지할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 스위치(140)가 제1 컨버터(120)의 제1 구동 전원이 일정 전압 이하로 방전된 후에 단락되는 경우, 다이오드가 생략될 수도 있다.
디스플레이 장치(200)의 스위칭 회로(240)는 전원 인터페이스(210)를 통해 제2 구동 전원을 제공받을 수 있다. 제2 구동 전원이 인가되면 스위칭 회로(240) 및 메인 회로(220) 사이가 단락되고, 스위칭 회로(240)를 통해 제2 구동 전원이 메인 회로(220)로 제공될 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치(200)는 제2 동작 상태에서 동작하므로, 전원 회로(230) 및 디스플레이 구동부는 턴 오프될 수 있다.
이상과 같은 동작을 통해 케이블은 도 5d와 같이 구현될 수 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 케이블은 접지선(510), 구동 전원을 전달하는 전압선(520) 및 광 케이블(530)을 포함할 수 있다.
종래에는 상대적으로 고전압인 제1 구동 전원을 공급하기 위한 전압선과 상대적으로 저전압인 제2 구동 전원을 공급하기 위한 전압선이 필요하였으나, 본원에 따르면 하나의 전압선(520)만으로 제1 구동 전원 및 제2 구동 전원을 공급할 수 있어 종래보다 케이블을 얇게 구현할 수 있다.
한편, 접지선(510)은 제1 구동 전원 및 제2 구동 전원 중 인가되는 구동 전원에 따라 대지 접지가 될 수도 있고, 대지 접지와 상이한 접지가 될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c에서는 스위칭 회로(240) 및 전원 회로(230)가 별개인 것처럼 도시되었으나, 실제 구현 시에는 전원 회로(230)가 스위칭 회로(240)를 포함할 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 회로(220)가 스위칭 회로(240)를 포함할 수도 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스위치(140)의 세부 도면들이다.
도 6a는 스위치(140) 내의 각 구성의 연결 관계를 나타내고, 도 6b는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우 스위치(140) 내의 각 구성의 동작을 나타내며, 도 6c는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우 스위치(140) 내의 각 구성의 동작을 나타낸다. 도 6b 및 도 6c에서 전류가 흐르는 부분은 실선으로 도시하였고, 전류가 흐르지 않는 부분은 점선으로 도시하였다.
스위치(140)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 트랜지스터(610), 포토 커플러(620), 다이오드(630), 저항 및 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면, 트랜지스터(610)에 PS_ON 신호가 인가되어 트랜지스터(610)가 도통될 수 있다. 그리고, 트랜지스터(610)와 직렬 연결된 포토 커플러(620)의 발광 다이오드에 전류가 흘러 광이 방출되면 포토 커플러(620)의 포토 트랜지스터가 도통될 수 있다. 이 경우, R1 저항 및 NMOS 트랜지스터의 게이트로는 전류가 흐르지 않게 되며, NMOS 트랜지스터의 게이트는 Low 상태가 된다. 즉, NMOS 트랜지스터가 차단되어 스위치(140)가 개방될 수 있다. 그에 따라, 제1 구동 전원이 디스플레이 장치(200)로 제공될 수 있다.
또는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면, 트랜지스터(610)에 PS_OFF 신호가 인가되어 트랜지스터(610)가 차단될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(610)와 직렬 연결된 포토 커플러(620)의 발광 다이오드에 전류가 흐르지 않으며, 포토 커플러(620)의 포토 트랜지스터도 차단되어 R1 저항으로 전류가 흐르게 된다. NMOS 트랜지스터의 게이트는 High 상태가 되어 도통되며, 스위치(140)가 단락될 수 있다. 그에 따라, 제2 구동 전원이 디스플레이 장치(200)로 제공될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c와 같이 스위치(140)는 반도체 소자로 구현될 수 있다. 이 경우, 작은 부피로 구현이 가능하고, 소음이 없는 대신, 대기 모드 시에 반도체 소자를 ON시키기 위한 소량의 대기 전력이 소모되며, 완벽한 절연이 아니기 때문에 수 MΩ의 임피던스를 가지게 되어 안정성 측면에서 다소 불리할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 스위치(140)의 세부 도면들이다.
도 7a는 스위치(140) 내의 각 구성의 연결 관계를 나타내고, 도 7b는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우 스위치(140) 내의 각 구성의 동작을 나타내며, 도 7c는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우 스위치(140) 내의 각 구성의 동작을 나타낸다. 도 7b 및 도 7c에서 전류가 흐르는 부분은 실선으로 도시하였고, 전류가 흐르지 않는 부분은 점선으로 도시하였다.
스위치(140)는 도 7a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 트랜지스터(710), 릴레이 스위치(720), 다이오드(730) 및 저항을 포함할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태이면, 트랜지스터(710)에 PS_ON 신호가 인가되어 트랜지스터(710)가 도통될 수 있다. 그리고, 트랜지스터(610)에 전류가 흐르면 릴레이 스위치(720)가 개방되어 스위치(140)가 개방될 수 있다. 그에 따라, 제1 구동 전원이 디스플레이 장치(200)로 제공될 수 있다.
또는, 도 7c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태이면, 트랜지스터(710)에 PS_OFF 신호가 인가되어 트랜지스터(710)가 차단될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터(610)에 전류가 흐르지 않아 릴레이 스위치(720)가 단락된 상태를 유지하며, 스위치(140)도 단락된 상태를 유지하게 된다. 그에 따라, 제2 구동 전원이 디스플레이 장치(200)로 제공될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c와 같이 스위치(140)는 릴레이 소자로 구현될 수 있다. 이 경우, 완벽한 절연이 가능하여 안정성 측면에서 유리하나, ON/OFF 시 소음이 발생할 수 있다. 한편, 릴레이 스위치는 대기 모드 시에 스위치를 구동시키는 불필요한 전력을 없애기 위해서 대기 모드 시에는 붙어 있고 일반 모드 시에는 전력을 소모하여 스위치를 OFF 시킬 수 있는 구조일 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스위칭 회로(240)의 세부 도면들이다.
도 8a는 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 연결 관계를 나타내고, 도 8b는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 동작을 나타내며, 도 8c는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 동작을 나타낸다. 도 8b 및 도 8c에서 전류가 흐르는 부분은 실선으로 도시하였고, 전류가 흐르지 않는 부분은 점선으로 도시하였다.
스위칭 회로(240)는 도 8a에 도시된 바와 같이, 전자 장치(100)로부터 구동 전원(Vin)을 제공받을 수 있다. 그리고, 스위칭 회로(240)는 구동 전압(Vcc)을 생성하기 위한 제너 다이오드, 전해 커패시터, R5 저항을 포함할 수 있다. 그리고, 스위칭 회로(240)는 비교기 역할을 수행하는 제너 다이오드(Q1), R3 저항 및 R4 저항을 포함할 수 있다. 그리고, 스위칭 회로(240)는 스위칭 역할을 수행하는 포토 커플러(Q2), R1 저항, R2 저항 및 PMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(200)에 케이블이 연결되면, 디스플레이 장치(200)가 전자 장치(100)로 PS_ON 신호를 전송하기 전까지 스위칭 회로(240)는 낮은 전압으로 유지될 수 있다.
그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태가 되어 PS_ON 신호가 인가되면 전자 장치(100)의 제1 컨버터(120)가 턴 온되어 스위칭 회로(240)의 구동 전원(Vin)이 상승하게 된다. 구동 전원(Vin)은 R3 저항 및 R4 저항에 의해 전압 분배되고, 전압 분배된 전압이 임계 전압(Vref)보다 커지면 제너 다이오드(Q1)가 도통되며, 포토 커플러(Q2)가 동작하여 PMOS 트랜지스터가 차단될 수 있다. 출력 전원(Vout)은 PMOS 트랜지스터가 차단될 때까지 구동 전원(Vin)을 따라 같이 상승한다. PMOS 트랜지스터가 차단되면, 스위칭 회로(240)와 메인 회로(220) 사이가 개방될 수 있고, 이 경우 메인 회로(220)는 전원 회로(230)를 통해 제1 구동 전원을 공급받게 된다.
여기서, R1 저항에는 전류가 흐르지 않기 때문에 0V가 걸리고, R2 저항에 제1 구동 전원이 인가된다. R2 저항은 고전압이 인가되므로 손실을 고려하여 충분히 큰 값을 가질 필요가 있다.
또는, 도 8c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태가 되어 PS_OFF 신호가 인가되면 전자 장치(100)의 제2 컨버터(130)가 턴 온되어 스위칭 회로(240)의 구동 전원(Vin)이 하강하게 된다. 구동 전원(Vin)은 R3 저항 및 R4 저항에 의해 전압 분배되고, 전압 분배된 전압이 임계 전압(Vref)보다 작아지면 제너 다이오드(Q1)가 차단되며, 포토 커플러(Q2)가 동작하지 않아 PMOS 트랜지스터가 도통될 수 있다. PMOS 트랜지스터가 도통되면, 스위칭 회로(240)와 메인 회로(220) 사이가 단락될 수 있고, 이 경우 메인 회로(220)는 스위칭 회로(240)를 통해 제2 구동 전원을 공급받게 된다.
R2 저항이 충분히 큰 값을 가지기 때문에 PMOS 트랜지스터의 Vth를 고려하여 R1 저항도 충분히 큰 값을 가져야 한다. PMOS 트랜지스터가 도통되면서 출력 전원(Vout)은 구동 전원(Vin)을 따라 상승한다. 이때, 전압 상승폭은 threshold 전압 레벨 크기에 비례하며, 이를 줄이게 되면 모드 변환 민감도에 영향을 주기 때문에 적절한 값을 선정할 필요가 있다.
한편, 도 8a에서는 대지 접지가 아닌 접지를 도시하였다. 다만, 도 8c와 같이 PMOS 트랜지스터가 도통되어 제2 구동 전원이 인가되면 제2 구동 전원의 접지인 대지 접지로 변경될 수 있다.
도 8d는 도 8b 또는 도 8c의 동작 상태에 따른 구동 전원(Vin), 디스플레이 장치(200)의 동작 상태(PS_ON), PMOS 트랜지스터의 동작 상태 및 출력 전원(Vout)을 도시하였다.
도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 스위칭 회로(240)의 세부 도면들이다.
도 9a는 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 연결 관계를 나타내고, 도 9b는 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태인 경우 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 동작을 나타내며, 도 9c는 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태인 경우 스위칭 회로(240) 내의 각 구성의 동작을 나타낸다. 도 9b 및 도 9c에서 전류가 흐르는 부분은 실선으로 도시하였고, 전류가 흐르지 않는 부분은 점선으로 도시하였다.
스위칭 회로(240)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 전자 장치(100)로부터 구동 전원(Vin)을 제공받을 수 있다. 그리고, 스위칭 회로(240)는 디스플레이 장치(200)의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 트랜지스터, 포토 커플러, C1 커패시터, R1 저항, R2 저항 및 PMOS 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(200)에 케이블이 연결되면, 디스플레이 장치(200)가 전자 장치(100)로 PS_ON 신호를 전송하기 전까지 스위칭 회로(240)는 낮은 전압으로 유지될 수 있다.
그리고, 도 9b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제1 동작 상태가 되어 PS_ON 신호가 인가되면, 포토 커플러가 동작하여 PMOS 트랜지스터는 차단될 수 있다. PMOS 트랜지스터가 차단됨에 따라 메인 회로(220)는 전원 회로(230)를 통해 제1 구동 전원을 공급받게 된다. 이때, 전원 회로(230)가 정상적으로 동작하여 메인 회로(220)에 전원을 주기 전까지 출력 전원(Vout)은 소폭 하강할 수 있다.
여기서, R1 저항에는 전류가 흐르지 않기 때문에 0V가 걸리고, R2 저항에 제1 구동 전원이 인가된다. R2 저항은 고전압이 인가되므로 손실을 고려하여 충분히 큰 값을 가질 필요가 있다.
또는, 도 9c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)가 제2 동작 상태가 되어 PS_OFF 신호가 인가되면 구동 전원(Vin)이 하락하게 된다. 이때, PS_OFF 신호에 따라 PMOS 트랜지스터가 도통되면 아직 감소 중인 구동 전원(Vin)이 출력 전원(Vout)에 인가되기 때문에 임계 지연 시간이 필요하다. 임계 지연 시간은 R2 저항과 C1 커패시터의 시정수에 의해서 결정될 수 있다.
임계 지연 시간이 너무 빠를 경우 출력 전원(Vout)에 보다 높은 전압이 인가되며, 임계 지연 시간이 너무 느릴 경우 메인 회로(220)가 소모하는 전력 때문에 PMOS 트랜지스터가 도통되기 전까지 출력 전원(Vout)은 하강하게 된다. 따라서, 하강되는 출력 전원(Vout)이 메인 회로(220)의 동작 가능 최저 전압까지 도달하지 않기 위한 적절한 임계 지연 시간이 필요하다. 이를 위해, 시정수를 이용할 수도 있으나, 메인 회로(220)가 PS_OFF 신호를 스위칭 회로(240)에 제공하는 시점을 지연시킬 수도 있다.
도 9d는 도 9b 또는 도 9c의 동작 상태에 따른 구동 전원(Vin), 디스플레이 장치(200)의 동작 상태(PS_ON), PMOS 트랜지스터의 동작 상태 및 출력 전원(Vout)을 도시하였다.
도 10a 내지 도 10c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 보호 회로를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(240')는 메인 회로(220)로 제공되는 구동 전원이 임계 값을 초과하면, 구동 전원의 제공을 차단하는 보호 회로(Over Voltage Protection, OVP)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로(240')는 도 10a에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(240')의 출력단에 직렬로 연결된 보호 회로를 포함할 수 있다.
보호 회로는 스위칭 회로(240')의 PMOS 트랜지스터가 손상되어 더 이상 전압 선택 동작을 못하게 되는 경우, 고전압의 제1 구동 전원에 의해 메인 회로(220)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 보호 회로는 제너 다이오드에 고전압이 인가되면, 포토 커플러가 동작하여 PMOS 트랜지스터를 차단시키는 방식으로 동작할 수 있다.
또는, 도 10c에 도시된 바와 같이, 보호 회로는 제너 다이오드에 고전압이 인가되면, SCR(Silicon Controlled Rectifier)의 게이트 단자에 신호가 인가되어 SCR을 도통시킬 수 있다. SCR이 도통됨에 따라 메인 회로(220)의 전위가 영전위로 유지되어 메인 회로(220)의 손상을 방지할 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 구성 및 디스플레이 장치(200)의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 전자 장치(100)는 도 5a의 제2 컨버터(130) 대신 다중 출력의 대기 모드 컨버터(130-1)를 포함할 수 있다. 다중 출력 대기 모드 컨버터(130-1)는 다중 권선을 가지는 트랜스포머를 포함하며, 트랜스포머가 항상 접지를 분리시킬 수 있기 때문에 도 5a의 스위치(140)를 대신할 수 있다. 다만, 제1 컨버터(120)의 전압이 일반 모드 동작 중에 대기 모드 컨버터(130-1)의 전압보다 낮아지는 모드가 있을 경우에는 대기 모드 컨버터(130-1)의 출력을 통해서 전력이 전달되는 것을 방지 하기 위해서 스위치가 필요할 수도 있다.
대기 모드 컨버터(130-1)는 전자 장치(100) 내부에서 필요로 하는 저전압 1과 다른 접지를 가지는 저전압 2를 생성할 수 있다. 여기서, 저전압 2의 접지는 제1 컨버터(120)의 접지와 동일할 수 있다.
이때, 저전압 1을 regulation하기 위해 피드백 제어를 할 경우, 저전압 2의 regulation 특성이 악화될 수 있다. 따라서, 메인 회로(220)에 regulation된 전압을 인가해 주기 위해서 스위칭 회로(240)는 ON/OFF 회로가 아닌 도 11b 내지 도 11d와 같이 DC-DC 컨버터 또는 Linear regulator로 대체될 수 있다.
DC-DC 컨버터는 buck 컨버터와 같은 간단한 비절연형 컨버터로 구현될 수 있으며, flyback등의 트랜스포머를 사용하는 절연형 컨버터로로 구현될 수 있다. 특히, 절연형 컨버터로 구현될 경우 트랜스포머에 의해 입력 전압이 그대로 출력 전압으로 인가되지 않기 때문에 보호 회로를 제거할 수 있다. 이때, 스위칭 회로(240)를 대시하는 컨버터는 대기 모드의 저전압 2부터 일반 모드의 고전압까지의 넓은 범위의 입력을 받아도 정상적으로 동작할 수 있어야 한다.
메인 회로(220)의 경부하 효율이 충분히 좋을 경우, 스위칭 회로(240)는 전원 회로(230) 내부의 컨버터로 대체될 수도 있다. 다만, 전원 회로(230)도 저전압 2부터 고전압까지 넓은 범위로 동작이 가능해야 한다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 디스플레이 장치의 동작 상태를 수신한다(S1210). 그리고, 동작 상태에 기초하여, 제1 컨버터를 이용하여 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하거나, 제2 컨버터를 이용하여 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅한다(S1220). 그리고, 일 단이 제1 컨버터의 출력단에 연결되고 타 단이 제2 컨버터의 출력단에 연결된 스위치를 동작 상태에 기초하여 스위칭하여, 컨버팅된 구동 전원을 스위치의 일 단 및 타 단 중 하나에 연결된 전원 인터페이스를 통해 디스플레이 장치로 공급한다(S1230).
여기서, 컨버팅하는 단계(S1220)는 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 제1 컨버터를 턴 온시켜 제1 구동 전원을 출력하고, 제2 컨버터를 턴 오프시키며, 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 제1 컨버터를 턴 오프시키며, 제2 컨버터를 턴 온시켜 제2 구동 전원을 출력할 수 있다.
그리고, 공급하는 단계(S1230)는 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 제1 구동 전원이 전원 인터페이스를 통해 디스플레이 장치로 공급되도록 스위치를 개방시키고, 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 제2 구동 전원이 전원 인터페이스를 통해 디스플레이 장치로 공급되도록 스위치를 단락시킬 수 있다.
한편, 제1 동작 상태는 디스플레이 장치가 일반 모드로 동작하는 상태이고, 제2 동작 상태는 디스플레이 장치가 대기 모드로 동작하는 상태일 수 있다.
그리고, 공급하는 단계(S1230)는 캐소드가 제1 컨버터의 출력단에 연결되고, 애노드가 제2 컨버터의 출력단에 연결된 다이오드를 통해 제1 구동 전원이 제2 컨버터로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
여기서, 제2 접지는 대지 접지이며, 제1 접지는 대지 접지와 상이한 접지일 수 있다.
한편, 통신 인터페이스를 통해 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 디스플레이 장치의 동작 상태를 식별한다(S1310). 그리고, 동작 상태가 제1 동작 상태이면 전자 장치와 연결된 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제1 구동 전원을 전원 회로에 의해 메인 회로에 공급하고, 동작 상태가 제2 동작 상태이면 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제2 구동 전원을 스위칭 회로에 의해 메인 회로에 공급한다(S1320).
그리고, 전자 장치와 연결된 통신 인터페이스를 통해 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 전자 장치로 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 공급하는 단계(S1320)는 전원 인터페이스를 통해 제1 구동 전원이 제공되면 전원 인터페이스 및 메인 회로 사이를 개방시키고, 전원 인터페이스를 통해 제2 구동 전원이 제공되면 제2 구동 전원이 메인 회로로 제공되도록 전원 인터페이스 및 메인 회로 사이를 단락시킬 수 있다.
또는, 공급하는 단계(S1320)는 메인 회로로부터 디스플레이 장치가 제1 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 전원 인터페이스 및 메인 회로 사이를 개방시키고, 메인 회로로부터 디스플레이 장치가 제2 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 제2 구동 전원이 메인 회로로 제공되도록 전원 인터페이스 및 메인 회로 사이를 단락시킬 수 있다.
한편, 메인 회로로 제공되는 구동 전원이 임계 값을 초과하면, 보호 회로를 이용하여 구동 전원의 제공을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제2 구동 전원은 대지 접지를 기준으로 하는 전원이며, 제1 구동 전원은 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하는 전원일 수 있다.
이상과 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치는 하나의 전원 케이블 만을 이용하여 고전압 또는 저전압의 전원을 디스플레이 장치로 제공하여, 전자 장치 및 디스플레이 장치 간을 연결하는 전원 케이블이 좀더 얇게 구현될 수 있다.
또한, 상술한 다양한 실시 예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시 예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
1000 : 전자 시스템 100 : 전자 장치
110 : 전원 인터페이스 120 : 제1 컨버터
130 : 제2 컨버터 140 : 스위치
200 : 디스플레이 장치 210 : 전원 인터페이스
220 : 메인 회로 230 : 전원 회로
240 : 스위칭 회로

Claims (20)

  1. 디스플레이 장치와 연결된 전원 인터페이스;
    외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하는 제1 컨버터;
    상기 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 상기 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅하는 제2 컨버터; 및
    일 단이 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고 타 단이 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 스위치;를 포함하며,
    상기 스위치는,
    상기 일 단 및 상기 타 단 중 하나가 상기 전원 인터페이스에 연결되고, 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 기초하여 상기 제1 구동 전원 및 상기 제2 구동 전원 중 하나가 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 스위칭되는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨버터는,
    상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 상기 제1 구동 전원을 출력하고, 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 턴 오프되며,
    상기 제2 컨버터는,
    상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 턴 오프되고, 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 턴 온되어 상기 제2 구동 전원을 출력하는, 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 상기 제1 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 개방되고,
    상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 상기 제2 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 단락되는, 전자 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 동작 상태는, 상기 디스플레이 장치가 일반 모드로 동작하는 상태이고,
    상기 제2 동작 상태는, 상기 디스플레이 장치가 대기 모드로 동작하는 상태인, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    다이오드;를 더 포함하며,
    상기 제1 컨버터의 출력단은, 상기 제1 접지에 연결된 제1 노드 및 상기 다이오드의 캐소드에 연결된 제2 노드를 포함하고,
    상기 제2 컨버터의 출력단은, 상기 제2 접지에 연결된 제3 노드 및 상기 다이오드의 애소드에 연결된 제4 노드를 포함하는, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접지는, 대지 접지이며,
    상기 제1 접지는, 상기 대지 접지와 상이한 접지인, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치와 연결된 통신 인터페이스;를 더 포함하며,
    상기 전자 장치는,
    상기 통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는, 전자 장치.
  8. 디스플레이 장치에 있어서,
    전자 장치와 연결된 전원 인터페이스;
    메인 회로;
    상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 턴 온되어 상기 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제1 구동 전원을 상기 메인 회로에 공급하며, 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 턴 오프되는 전원 회로; 및
    상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 턴 오프되고 상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 상기 전원 인터페이스를 통해 제공되는 제2 구동 전원을 상기 메인 회로에 공급하는 스위칭 회로;를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자 장치와 연결된 통신 인터페이스;를 더 포함하며,
    상기 메인 회로는,
    상기 통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 상기 전자 장치로 전송하는, 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 전원 인터페이스를 통해 상기 제1 구동 전원이 제공되면 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 개방시키고,
    상기 전원 인터페이스를 통해 상기 제2 구동 전원이 제공되면 상기 제2 구동 전원이 상기 메인 회로로 제공되도록 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 단락시키는, 디스플레이 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 메인 회로로부터 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 개방시키고,
    상기 메인 회로로부터 상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태임을 나타내는 신호가 수신되면 상기 제2 구동 전원이 상기 메인 회로로 제공되도록 상기 전원 인터페이스 및 상기 메인 회로 사이를 단락시키는, 디스플레이 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 메인 회로로 제공되는 구동 전원이 임계 값을 초과하면, 상기 구동 전원의 제공을 차단하는 보호 회로;를 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구동 전원은, 대지 접지를 기준으로 하는 전원이며,
    상기 제1 구동 전원은, 상기 대지 접지와 상이한 접지를 기준으로 하는 전원인, 디스플레이 장치.
  14. 전자 장치의 제어 방법에 있어서,
    디스플레이 장치의 동작 상태를 수신하는 단계;
    상기 동작 상태에 기초하여, 제1 컨버터를 이용하여 외부 전원을 제1 접지를 기준으로 하는 제1 구동 전원으로 컨버팅하거나, 제2 컨버터를 이용하여 상기 외부 전원을 제2 접지를 기준으로 하고, 상기 제1 구동 전원보다 낮은 전압 레벨의 제2 구동 전원으로 컨버팅하는 단계; 및
    일 단이 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고 타 단이 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 스위치를 상기 동작 상태에 기초하여 스위칭하여, 상기 컨버팅된 구동 전원을 상기 스위치의 상기 일 단 및 상기 타 단 중 하나에 연결된 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨버팅하는 단계는,
    상기 디스플레이 장치가 제1 동작 상태이면 상기 제1 컨버터를 턴 온시켜 상기 제1 구동 전원을 출력하고, 상기 제2 컨버터를 턴 오프시키며,
    상기 디스플레이 장치가 제2 동작 상태이면 상기 제1 컨버터를 턴 오프시키며, 상기 제2 컨버터를 턴 온시켜 상기 제2 구동 전원을 출력하는, 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는,
    상기 디스플레이 장치가 상기 제1 동작 상태이면 상기 제1 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 상기 스위치를 개방시키고,
    상기 디스플레이 장치가 상기 제2 동작 상태이면 상기 제2 구동 전원이 상기 전원 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치로 공급되도록 상기 스위치를 단락시키는, 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 동작 상태는, 상기 디스플레이 장치가 일반 모드로 동작하는 상태이고,
    상기 제2 동작 상태는, 상기 디스플레이 장치가 대기 모드로 동작하는 상태인, 제어 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는,
    캐소드가 상기 제1 컨버터의 출력단에 연결되고, 애노드가 상기 제2 컨버터의 출력단에 연결된 다이오드를 통해 상기 제1 구동 전원이 상기 제2 컨버터로 공급되는 것을 차단하는, 제어 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제2 접지는, 대지 접지이며,
    상기 제1 접지는, 상기 대지 접지와 상이한 접지인, 제어 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    통신 인터페이스를 통해 상기 디스플레이 장치의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계;를 더 포함하는, 제어 방법.
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