KR20210106212A - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어방법 - Google Patents

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KR20210106212A
KR20210106212A KR1020200021106A KR20200021106A KR20210106212A KR 20210106212 A KR20210106212 A KR 20210106212A KR 1020200021106 A KR1020200021106 A KR 1020200021106A KR 20200021106 A KR20200021106 A KR 20200021106A KR 20210106212 A KR20210106212 A KR 20210106212A
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pfc circuit
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김문영
강정일
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 디스플레이 장치는, 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지; 상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및 상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어방법{DISPLAY APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 실시예는 AC 전원을 입력받는 파워 보드가 DC 입력을 사용할 수 있도록 하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 가정에서 사용하는 디스플레이 장치는 50Hz에서 60Hz의 주파수를 가지는 AC 전원으로부터 전력을 공급받는다. 이러한 디스플레이 장치는 동작에 필요한 전력을 수신하기 위해서 입력 전원을 직류 전원으로 변환하고, 전자기기 내 필요한 구성으로 공급한다.
AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 과정에서 디스플레이 장치는 0,9 이상의 역률을 만족시켜야 하는 규제가 있으며, 75W 이상의 전자기기는 반드시 PFC 회로를 포함하여야 한다. 이러한 규제를 만족시키기 위해 PFC 회로를 포함하는 디스플레이 장치에 DC 전원이 인가되면, 전체 전력 변환 단계가 증가하게 되고, 시스템 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
개시된 일 측면에 따르면, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어함으로써, 소모되는 전력을 감소시키고, 전력 효율을 도모하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
개시된 디스플레이 장치는, 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지; 상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및 상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함한다.
상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하고, 상기 PFC 제어부에 의해서 제어되는 대기전력 저감부;를 더 포함할 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시킬 수 있다.
상기 입력 전원은, AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 PFC 제어부는, 상기 AC 전원 및 상기 AC/DC 전원 중 적어도 하나에 기초하여 상기 PFC 회로를 온 시킬 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 DC 전원에 기초하여 상기 PFC 회로를 오프시킬 수 있다.
AC 코드 또는 AC 코드 변환 어뎁터가 삽입될 수 있는 연결부; 영상 신호를 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 신호를 변환 커넥터를 통해 전송하는 소스 디바이스;를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 소스 디아비스로부터 전달되는 상기 입력 전원 및 상기 영상 신호를 상기 영상 처리부로 전달할 수 있는 변환 커넥터와 연결될 수 있다.
상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI(Electromagnetic Interference Filter) 필터;를 더 포함하고, 상기 EMI 필터에 마련되는 상기 NTC 센서를 포함하지 않을 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 입력 전원에 기초하여 클락 신호를 생성하고, 상기 생성된 클락 신호에 기초하여 상기 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 다이오드 브리지 및 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 입력 전원의 역률을 조정하는 PFC회로를 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법은, 상기 다이오드 브리지가 상기 입력 전원을 정류하고; 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류를 판단하고; 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키도록 상기 PFC 회로를 제어하는 것;을 포함한다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원이 AC 전원 및 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하면, 상기 PFC 회로를 온시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원이 상기 DC 전원이면, 상기 PFC 회로를 오프시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하는 대기전력 저감부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 판단하는 것은, 상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어함으로써, 소모되는 전력을 감소시키고, 전력 효율을 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 수신부를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 PFC 제어부의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 대기전력 저감부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전류 센싱을 통한 PFC 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 소스 디바이스를 포함하는 디스플레이 장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스의 서로 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 전파 정류된 AC 전원에 따른 PFC 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 변환 커넥터를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 변환 커넥터가 구현될 수 있는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 개시된 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 수신부를 도시한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신되는 컨텐츠 신호를 처리하여, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(1)가 소스 디바이스(2, 도 8참조)를 통해 영상 신호를 수신하고, 영상 신호를 표시하는 LFD(large format display)를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 디스플레이 장치(1)는 벽면형 디스플레이, 모듈형 디스플레이, 디지털 시네마, 디지털 사이니지(digital signage) 또는 DID(digital information display) 등 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(1)는 소스 디바이스(2)로부터 비디오 신호와 오디오 신호를 수신하고, 비디오 신호와 오디오 신호에 대응하는 비디오와 오디오를 출력할 수 있다. 이외에도 디스플레이 장치(1)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 텔레비전 방송 콘텐츠를 수신하거나, 콘텐츠 재생 장치로부터 콘텐츠를 수신하거나, 콘텐츠 제공자의 콘텐츠 제공 소스로부터 콘텐츠를 수신할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 입력 전원을 수신하고, 디스플레이 장치(1) 내에 마련된 각 구성에 필요한 DC 전원으로 변환하는 전원 수신부(10), 외부 또는 저장된 영상 데이터를 처리하는 영상 처리부(20) 및 영상 처리된 데이터를 표시하는 디스플레이부(30)를 포함할 수 있다.
전원 수신부(10)는 외부의 입력 전원으로부터 전력을 수신하며, 영상 처리부(20) 및 디스플레이부(30)으로 필요한 전력을 공급한다. 구체적으로 전원 수신부(10)는 AC 코드, AC 코드 변환 어뎁터 또는 변환 커넥터(200, 도 12 참조)가 삽입될 수 있는 연결부 (90, 도 2 참조), 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI(Electromagnetic Interference Filter) 필터(100), 입력 전원을 전파 정류를 수행하는 다이오드 브리지(110, 도 2참조), 전파 정류된 전압의 역률(Power factor, PF)을 맞추어 DC 전원으로 바꾸어주는 PFC(Power Factor Correction) 회로(120, 도 2참조) 및 영상 처리부(20) 및 디스플레이부(30)가 필요로 하는 형태의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터(130, 도 2참조)를 포함할 수 있다.
또한, 전원 수신부(10)는 다이오드 브리지(110)에 연결되고, 다이오드 브리지(110)로부터 정류된 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로(120)를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부(140, 도 2참조) 및 PFC 회로(120)에 포함된 임퍼던스를 제거하고, PFC 제어부(140)에 의해서 제어되는 대기전력 저감부(150)를 더 포함한다.
EMI 필터(100)는 상용전원으로부터의 노이즈를 제거하기 위해서 커패시터와 인덕터 및 리액터를 포함할 수 있다.
EMI 필터(100)에서 노이즈가 제거된 입력 전원은 다이오드 브리지(110)에서 전파 정류된다. 일 예로, 입력 전원이 AC 전원이 인가되는 경우, 다이오드 브리지(110)는 AC 전원을 DC 전원으로 변환한다. 다이오드 브리지(110)는 도 2와 같이 4 개의 다이오드로 구성될 수 있으므로, AC 전원의 전압 극성에 상관없이, 정상적인 전파 정류가 가능하다. 이하에서 후술하는 바와 같이, 개시된 전원 수신부(10)는 AC 전원에 한쪽 극성을 가지는 DC전원(이하 AC/DC 전원)을 수신하여도, +/- 방향과 무관하게 정상적으로 전압 극성을 맞추어 AC/DC 전원을 정류시킬 수 있다.
PFC 회로(120)는 0.9 이상의 역률을 만족시켜야 하는 규제를 만족시키기 위해 포함된다. 75W 이상의 입력 전원을 사용하는 디스플레이 장치(1)에는 반드시 PFC 회로가 포함된다. 개시된 실시예에서 PFC 회로(120)은 규제를 만족시키고, 역률을 조정하는 다양한 회로를 모두 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)는 AC 전원 이외에도 DC 전원 및 AC/DC 전원을 모두 수신할 수 있다. 만약 DC 전원이 입력되면, PFC 회로(120)의 동작은 불필요하며, DC 전원의 인가에서도 PFC 회로(120)가 동작하게 되면, 전체 전력 변환 단계가 증가하여 시스템 효율이 떨어진다. 따라서 개시된 디스플레이 장치(1)는 다이오드 브리지(110)에서 정류된 입력 전원의 종류를 판단하고, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로(120)의 온 또는 오프를 제어하는 PFC 제어부(140)를 더 포함한다.
만약 AC 전원 및 AC/DC 전원이 입력되면, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 온시킨다. DC 전원이 입력되면, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 오프시킨다. PFC 제어부(140)는 프로세서를 포함한 MCU(Micro Controller Unit)으로 구성될 수 있다. 그러나 PFC 제어부(140)는 도 3에서 도시된 바와 같이 아날로그 회로로 구성되어, 입력 전원에 따라 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 신호를 생성할 수도 있다.
PFC 제어부(140)는 대기전력 저감부(150)를 제어한다. DC 전원이 인가되어 PFC 회로(120)가 오프되더라도, PFC 회로(120)는 PFC의 정상적인 동작을 위한 회로(센싱 회로 및 출력 커패시터 등)들이 추가적인 전력을 소모할 수 있다. 대기전력 저감부(150)는 PFC 회로(120)가 대기모드로 동작하더라도 추가적으로 소모되는 전력 소모를 줄이기 위해서 PFC 회로(120)에 포함되는 임피던스를 제거하는 역할을 한다. 대기전력 저감부(150)에 관한 구체적인 설명은 도 6을 통해서 후술한다.
DC/DC 컨버터(130)는 직류 전압을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. PFC 회로(120)가 오프 되면, DC/DC 컨버터(130)는 다이오드 브리지(110)으로부터 출력된 DC 전원을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. 만약 PFC 회로(120)가 온 되면, PFC 회로(120)로부터 역률이 보상된 DC 전압을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터(130)는 변환된 전압을 영상 처리부(20) 또는 디스플레이부(30)로 출력할 수 있다.
영상 처리부(20)는 디스플레이 장치(1)의 외부로부터 영상 신호를 수신한다. 구체적으로, 영상 처리부(20)는 변환 커넥터(200)를 통해 소스 디바이스(2)로부터 영상 신호를 수신할 수도 있다. 영상 처리부(20)는 영상 신호에 포함되는 전송 스트림을 영상 신호, 오디오 신호, 부가 데이터의 각 하위 스트림으로 구분하는 디멀티플렉싱(demultiplexing), 인터레이스(interlace) 방식의 영상신호를 프로그레시브(progressive) 방식으로 변환하는 디인터레이싱(de-interlacing), 영상신호의 해상도를 조정하는 스케일링(scaling), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환 등의 영상 처리를 수행할 수 있다.
영상 처리부(20)가 처리한 프레임은 디스플레이부(30)를 통해 표시된다. 디스플레이부(30)는 영상을 시각적으로 표시하는 디스플레이 패널(미도시)과, 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 드라이버(31, 도 8 참조)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널은 영상을 표시하는 단위가 되는 픽셀을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 디스플레이 드라이버로부터 영상을 나타내는 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호에 대응하는 광학 신호를 출력할 수 있다. 복수의 픽셀이 출력하는 광학 신호가 조합됨으로써 영상이 디스플레이 패널에 표시될 수 있다.
디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel, LCD Panel), 발광 다이오드 패널(Light Emitting Diode Panel, LED Panel) 또는 유기 발광 다이오드 패널(Organic Light Emitting Diode Panel, OLED Panel)을 등 다양한 타입의 패널에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)는 전술한 구성 이외에도 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)는 영상 신호와 함께 수신되는 음성 신호에 기초하여 음향을 증폭하는 오디오 앰프(미도시)와, 증폭된 음향을 청각적으로 출력하는 스피커(미도시)와, 주변의 음향을 수집하는 마이크(미도시)를 포함하는 음향부(152)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(1)는 전술한 디스플레이 장치(1)의 구성을 총괄적으로 제어하는 프로세서(미도시)와 프로세서의 동작에 필요한 데이터 또는 프로그램을 저장하는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 PFC 제어부의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
도 2에서 전술한 바와 같이, PFC 제어부(140)는 MCU와 같은 프로세서로 구성되어 PFC 회로(120)를 제어할 수도 있지만, 도 3에서 도시된 바와 같이 아날로그 회로로 구성되어 온 또는 오프 신호를 생성할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 복수 개의 저항(141)과 복수 개의 비교기(142, 143, 145) 및 플립플롭(Flip-flop,145)으로 구성된 논리회로를 포함하는 아날로그 회로로 마련될 수 있다.
PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)와 연결된다. PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압(VBD1, VBD2)에 기초하여 제1 비교기(142, 143)를 통해 V1 신호 및 V2 신호를 생성한다. OR 게이트(144)를 통해 생성된 V3 신호에 기초하여 PFC 제어부(140)는 제3 비교기(145) 및 플립플롭(146)에 의해서 클락 신호를 생성한다. PFC 제어부(140)는 생성된 클락 신호에 기초하여 PFC 회로(120)를 온 또는 오프시킬 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 예에 따라 입력 전원은 AC 전원일 수 있다. AC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)에 포함된 제1 다이오드의 제1 양단 전압(VBD1)과 제2 다이오드의 제2 양단 전압(VBD2)은 도 4와 같이 대략 반파 정류된 사인파 형태의 파형을 가지게 된다. 이때, 제1 양단 전압(VBD1)과 제2 양단 전압(VBD2)은 복수의 저항들(141)을 포함하는 전압 분배기에 의하여 스케일링 다운될 수 있다. 예를 들어, 제1 양단 전압(VBD1)과 제2 양단 전압(VBD2)은 그 최대 값이 5V 또는 3.3V가 되도록 스케일링 다운될 수 있다.
대략 반파 정류된 사인파 형태의 제1 양단 전압(VBD1)과 제2 양단 전압(VBD2)이 각각 가 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가된다. 제1 비교기(142)에서 제1 양단 전압(VBD1)은 제1 기준 전압(Ref)와 비교될 수 있다. 여기서, 제1 기준 전압(Ref)은 제1 양단 전압(VBD1) 및 제2 양단 전압(VBD2)이 High인지 또는 Low인지를 판단하는 기준일 수 있으며, 제1 양단 전압(VBD1) 및 제2 양단 전압(VBD2)의 최대값의 대략 절반 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 양단 전압(VBD1) 및 제2 양단 전압(VBD2)의 최대값이 5V인 경우, 제1 기준 전압(Ref)은 대략 2.5V일 수 있다. 또한, 제1 양단 전압(VBD1) 및 제2 양단 전압(VBD2)의 최대값이 3.3V인 경우, 제1 기준 전압(Ref)은 대략 1.65V일 수 있다.
이처럼 대략 반파 정류된 사인파 형태의 제1 양단 전압(VBD1)과 제2 양단 전압(VBD2)이 각각 가 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가되면, V1 신호 및 V2 신호와 같은 파형을 가진 구형파가 생성된다.
이러한 V1 신호 및 V2 신호가 OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호와 같은 구형파 파형을 가진다. V3 신호는 제3 비교기(145)에 인가된다. 제3 비교기(145)에서, V3 신호는 제2 기준 전압(Ref2)와 비교될 수 있다. 여기서, 제2 기준 전압(Ref)은 제V3 신호가 High인지 또는 Low인지를 판단하는 기준일 수 있으며, V3 신호의 최대값의 대략 절반 값일 수 있다. 특히, V3 신호는 제3 비교기(145)의 음의 입력 단자(-)에 입력되고, 제2 기준 전압(Ref2)은 양의 입력 단자(+)에 입력될 수 있다. 그 결과, 제3 비교기(145)은 V3신호와 반대의 논리 값을 가질 수 있다. 예를 들어, V3신호가 High이면, 제3 비교기(145)의 출력은 Low이며, V3신호가 Low이면, 제3 비교기(145)의 출력은 High일 수 있다.
V3신호는 플립플롭(146)의 D 입력 단자(D)에 인가되며, 제3 비교기(145)의 출력은 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)에 인가될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, V3신호가 High에서 Low로 전환되면, 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)의 입력 신호는 Low에서 High로 전환될 수 있다. 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)의 입력 신호의 상승 엣지(raising edge)에서 V3신호는 이미 Low이다. 그로 인하여, 플립플롭(146)의 출력(Q)은 Low가 된다.
이렇게 AC전원이 인가 될 경우, PFC 제어부(140)는 플립플롭(146)을 포함하며, AC 전원에 의하여 플립플롭(146)는 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 여부를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.
다른 예에 따라 입력 전원은 DC 전원일 수 있다. DC 전원이 인가되면, 도 5와 같이, AC 코드(AC inlet)에 임의의 방향으로 DC 전원이 인가되더라도 AC 전원과 다르게 한쪽 다이오드 브리지(110)로만 계속 DC 전원이 도통한다. 이를 통해서 PFC 제어부(140)는 클락 신호를 생성하지 않는다.
일 예로, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(VBD1)은 High로 제2 전압(VBD2)은 Low일 수 있다. 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)를 통과하더라도 V1 신호 및 V2 신호는 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(VBD1) 및 다이오드 브리지(110)의 제2 전압(VBD2)과 동일한 논리 값을 가질 수 있다 다시 말해, V1 신호 및 V2 신호는 High일 수 있다. OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호는 High로 생성된다. V3신호가 플립플롭(146)에 인가되면, 클락 신호는 발생하지 않는다. 플립플롭(146)는 클락 신호에 기초하여 PFC 오프 신호를 생성한다.
다른 예로, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(VBD1)은 Low로 제2 전압(VBD2)은 High일 수 있다. 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)를 통과하더라도 V1 신호 및 V2 신호는 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(VBD1) 및 다이오드 브리지(110)의 제2 전압(VBD2)과 동일하다. OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호는 High로 생성된다. V3신호가 플립플롭(146)에 인가되면, 클락 신호는 발생하지 않는다. 플립플롭(146)는 클락 신호에 기초하여 PFC 오프 신호를 생성한다.
도 6은 대기전력 저감부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 대기전력 저감부(150)는 스위치(151), 적어도 두 개의 저항(152, 153) 및 NOT 게이트(154)을 포함할 수 있다.
만약 PFC 제어부(140)가 PFC 회로(120)를 오프시키는 PFC 오프 신호를 생성하면, 대기전력 저감부(150)는 PFC 회로(120)의 저항(121)에 포함된 임피던스를 제거한다. 이를 위해서 대기전력 저감부(150)는 스위치(151)를 포함하고, 일 예에 따른 스위치(151)는 반도체 소자로 마련될 수 있다. 다른 예로 스위치(151)는 릴레이(relay)로 마련될 수도 있다.
NOT 게이트(154)는 PFC 제어부(140)가 아날로그 신호로 마련되고, PFC 오프 신호를 전송할 때, 버퍼(buffer)로 동작하기 위해서 마련될 수 있다. 만약 PFC 제어부(140)가 MCU로 마련되는 경우, NOT 게이트(154)는 마련되지 않을 수 있다.
한편, PFC 회로(120)에는 출력전압 센싱 저항, OVP(Over Voltage Protection)회로, Link capacitor 등 다양한 구성을 포함할 수 있다. 도 6에서는 전술한 구성이 가지는 임피던스를 다수의 저항(121)으로 도시하였다. 따라서 반드시 대기전력 저감부(150)가 도 6과 같은 회로를 가지는 것에 한정되는 것은 아니며, 스위치(151)를 포함한 다양한 회로로 마련될 수 있으며, PFC 오프 신호에 기초하여 임피던스를 제거하면 충분하다.
도 7은 전류 센싱을 통한 PFC 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7이전의 도면과 마찬가지로 전원 수신부(10)에 DC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)의 두 브리지 중 한쪽 브리지에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서 다이오드 브리지(110)에 연결되는 PFC 제어부(140)는 전류 센싱을 통해서도 입력 전원이 AC 전원인지 또는 DC 전원인지 여부를 판단할 수 있다.
전류 센싱은 간단하게 센서 저항을 통해서 구현될 수 있다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 적어도 두 개의 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서(147, 148)을 포함할 수 있다. PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)와 PFC 제어부(140)의 사이에 마련될 수 있으며, PFC 제어부(140)는 적어도 두 개의 NTC센서(147, 148)의 검출결과를 비교함으로써, 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다.
한편, 전류 센싱을 통한 입력 전원의 판단은 전류의 흐름의 여부만을 검출하면 충분하다. 즉, PFC 제어부(140)는 정확한 전류값을 검출할 필요가 없으므로, 센싱 저항(147, 148)을 입력부(90)와 EMI 필터(100) 사이에 마련될 수 있는 기존 NTC 저항을 제거할 수 있다. 이를 통해서 도 7의 실시예에 따른 전원 수신부(10)는 제조 비용의 저렴하게 가져갈 수 있다.
도 8은 소스 디바이스를 포함하는 디스플레이 장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 예에 따른 디스플레이 장치(1)는 입력 전원과 영상 신호를 전송하는 소스 디바이스(2) 및 수신된 영상을 표시하는 본체(5)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 파워 보드에 전원 수신부(10)와 디스플레이부(30)를 동작시키기 위한 디스플레이 드라이버(31)를 포함할 수 있다. 파워 보드에 마련된 DC/DC 컨버터(130)는 크기를 변환시킨 DC 전원을 디스플레이 드라이버(31) 또는 영상 처리부(20)에 공급한다. 영상 처리부(20)는 소스 디바이스(2)로부터 수신한 영상 신호를 처리하고, 디스플레이 드라이버(31)는 공급된 전원으로 처리된 영상 신호를 표시하는 디스플레이 패널을 구동시킬 수 있다.
소스 디바이스(2)는 영상 신호를 외부로부터 수집하거나, 영상 신호를 저장하고, 이를 디스플레이 장치(1)로 전달하는 셋톱 박스(set-top box) 또는 게임 본체일 수 있다. 또한, 소스 디바이스(2)는 벽 전원, 배터리 태양광 패널 등과 같은 다양한 외부 전력을 효율적으로 변환시키는 스위칭 레귤레이터가 포함된 전자식 전원 공급 장치(Switched-Mode Power Supply, SMPS)일 수 있다.
구체적으로 셋톱 박스는, 디지털 위성방송용 수신장비를 의미하고, 디스플레이 장치(1)가 방송 사업자가 제공하는 디지털 TV방송을 아날로그 TV로도 수신할 수 있도록 한다. 또한, 셋톱 박스는 쌍방향 TV나 주문형 영상물(VOD : video on demand)을 실현하는데 필수적 장비를 모두 포함할 수 있다.
게임 콘솔은 디스플레이 장치(1)에서 사용하는 컴포지트 비디오(Composite Video) 또는 고선명 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI) 등의 디스플레이 신호를 이용하는 상호 작용 엔터테인먼트 전자 장치를 의미한다. 일 예로, 게임 콘솔은 XboxTM, PlayStationTM 을 포함할 수 있다.
도 8에서 도시된 소스 디바이스는 전원 공급 장치를 도시한 것이다. 전원 공급 장치는, 외부 전원을 DC 전원으로 변환시켜 본체(5)에 공급하는 일 실시예와 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 다른 실시예로 구분될 수 있다.
전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스(2)는 영상 신호를 영상 처리부(20)로 전송하고, 입력 전원을 입력부(90)로 전달할 수 있다. 영상 신호 및 입력 전원을 본체(5)로 전달할 수 있도록 소스 디바이스(2)는 변환 커넥터(200)를 포함한 케이블로 본체(5)와 연결될 수 있다.
도 9 및 도 10은 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스의 서로 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 전술한 바와 같이, 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스(2)는 DC 전원을 입력 전원으로 전원 수신부(10)에 전송할 수 있다.
도 9를 참조하면, DC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2a)는 EMI 필터(21), 다이오드 브리지(22), PFC 회로(23) 및 DC/DC 컨버터(24)를 포함할 수 있다. 즉, DC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2a)는 이미 PFC 회로(23)가 마련되어 있을 수 있다. 따라서 파워 보드에 마련된 PFC 회로(120)를 중복으로 동작하는 것은 전력 낭비이므로, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 오프시키는 신호를 생성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2b)는 EMI 필터(21), 다이오드 브리지(22) 및 AC/AC 컨버터(25)를 포함할 수 있다. 구체적으로 다이오드 브리지(22) 및 AC/AC 컨버터(25)를 통과한 AC 전원의 전파는 정류된다.
소스 디바이스(2b)는 PFC 회로(23)를 포함하지 않기 때문에 본체에 마련된 PFC 회로(120)의 동작이 필요하다. PFC 제어부(140)는 소스 디바이스(2b)가 전송하는 전파 정류된 AC 전원도 AC 전원으로 인식함으로써, PFC 온 신호를 생성할 수 있다.
도 11은 전파 정류된 AC 전원에 따른 PFC 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서 전술한 바와 같이, 입력 전원은 전파 정류된 AC 전원일 수 있다. 전파 정류된 AC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(VBD1)은 도 11과 같은 정류된 형태의 파형을 가지게 된다. 그러나 제2 VBD2은 도 11과 같이 Low 일 수 있다. 즉, PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)를 통해 AC/DC 전원을 수신한다.
한편, 전파 정류된 AC 전원은 다이오드 브리지(110)를 통해 제1 전압(VBD1)이 Low일 수 있으며, 제2 VBD2가 정류된 형태의 파형을 가질 수도 있다.
이러한 AC/DC 전원이 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가되면, V1 신호 및 V2 신호는 도 11과 같은 형태로 생성될 수 있다. 이러한 V1 신호 및 V2 신호가 OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호와 같은 구형파 파형을 가진다. 이러한 구형파를 통해서 PFC 제어부(140)는 클락 신호를 생성하고, 클락 신호에 기초하여 D flip-flop 신호를 제어함으로써, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다. 즉, 개시된 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 AC/DC 전원에서도 PFC 회로(120)를 동작시킨다.
도 12는 일 실시예에 따른 변환 커넥터를 설명하기 위한 도면이고, 도 13 내지 도 15는 변환 커넥터가 구현될 수 있는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
앞선 도면을 통해 설명한 바와 같이, 개시된 전원 수신부(10)는 DC 전원 뿐만 아니라 AC 전원 또는 AC/DC 전원까지도 구별할 수 있다. 따라서 AC 전원 또는 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2)와 연결될 수 있도록, 기존 소스 디바이스 커넥터가 입력부(90)의 AC 코드에 체결되기 위한 변환 커넥터(200)가 필요할 수 있다.
구체적으로 변환 커넥터(200)는 입력부(90)에 삽입될 수 있도록 AC 코드 형태로 마련된 제1 체결부(210)와 영상 처리부(20)로 영상 데이터를 전달할 수 있도록 마련된 제2 체결부(220) 및 제1 체결부(210)와 제2 체결부(220)를 연결하는 접속부(230)를 포함할 수 있다.
제1 체결부(210)를 통해 입력 전원이 본체(5)로 전달되고, 제2 체결부(220)를 통해 영상 신호가 본체(5)로 전달된다. 또한, 제2 체결부(220)는 기존 소스 디바이스 커넥터가 삽입될 수 있도록 마련될 수 있다.
이를 통해서 개시된 전원 수신부(10)는 소스 디바이스(2)로부터 입력 전원을 공급받을 수 있으며, 동시에 영상 신호를 공급받을 수 있다.
개시된 변환 커넥터(200)는 다양한 형태로 마련될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 예로 변환 커넥터(200)는 접속부(230)가 제1 체결부(210) 안으로 삽입될 수 있는 구조로 마련될 수 있으며, 이를 통해 제1 체결부(210)가 제2 체결부(220)와 맞닿을 수 있다. 제1 체결부(210)는 외력에 의해서 제2 체결부(220)로부터 분리될 수 있으며, 접속부(230)를 제1 체결부(210)가 회전될 수도 있다.
도 14를 참조하면, 다른 예로 변환 커넥터(200)는 적어도 두 개 이상의 접속부(231, 232)가 마련될 수 있으며, 도 13과 같이 외력에 의해서 제1 체결부(210) 및 제2 체결부(220)가 떨어질 수 있다.
도 15를 참조하면, 접속부(230)는 도 13 및 도 14의 접속부보다 긴 길이를 갖도록 마련될 수 있다. 도 15에서 제1 체결부(210)는 제2 체결부(220)와 멀리 떨어진 형태로 마련될 수 있으며, 접속부(230)에 의해서 떨어지는 길이가 더욱 연장될 수 있다.
도 13 내지 도 15에서 도시된 형태 이외에도 변환 커넥터(200)는 다양한 형태를 더 포함할 수 있다.
도 16은 개시된 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 입력 전원의 노이즈를 제거한다(300).
구체적으로 전원 수신부(10)의 EMI필터(100)가 입력 전원의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 입력 전원은 다이오드 브리지(110)로 전달된다.
디스플레이 장치(1)는 입력 전원을 정류한다(310).
구체적으로 전원 수신부(10)의 다이오드 브리지(110)는 입력 전원을 정류한다. 입력 전원의 종류에 따라 다이오드 브리지(110)는 AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원을 정류할 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 정류된 입력 전원의 종류를 판단한다(320).
구체적으로 전원 수신부(10)의 PFC 제어부(140)가 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다. PFC 제어부(140)는 MCU로 마련되거나 또는 아날로그 회로로 마련되어 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 신호를 생성한다. . PFC 제어부(140)는 입력 전원의 종류에 따라 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
만약 입력 전원이 AC 전원이면(330의 예), 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다(331). PFC 회로(120)는 정류된 AC 전원의 역률을 조정하고(332), 이를 DC/DC 컨버터(130)로 전달한다.
만약 입력 전원이 AC 전원이 아니라면(330의 아니오), 디스플레이 장치(1)는 입력 전원이 AC/DC 전원인지 또는 DC 전원인지 여부를 판단한다. 만약 입력 전원이 AC/DC 전원이면(340의 예), 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다(341). PFC 회로(120)는 정류된 AC 전원의 역률을 조정하고(342), 이를 DC/DC 컨버터(130)로 전달한다.
만약 입력 전원이 AC/DC 전원이 아니라면(340의 아니오), 디스플레이 장치(1)는 입력 전원이 DC 전원으로 판단한다(350). 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 오프시키고(351), PFC 회로(120)가 대기모드에서 추가적으로 소모하는 전력을 저감시키기 위해 대기전력 저감부(150)를 동작시킨다(352).
이를 통해서 디시플레이 장치(1)는 입력부(90)를 통해서 DC 전원이 공급되는 경우, PFC 회로(120)를 오프시켜, 전력 소모를 줄이고, 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다.
1: 디스플레이 장치 10: 전원 수신부
20: 영상 처리부 30: 디스플레이부
90: 입력부 100: EMI 필터
110: 다이오드 브리지 120: PFC 회로
130: DC/DC컨버터 140: PFC 제어부
150: 대기전력 저감부 200: 변환 커넥터

Claims (18)

  1. 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지;
    상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및
    상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압의 변화에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 식별하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압이 변화하는 것에 기초하여 상기 입력 전원이 교류 전원인 것을 식별하고, 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압이 변화하지 않는 것에 응답하여 상기 입력 전원이 직류 전원인 것을 식별하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압을 각각 제1 기준 전압과 비교하는 비교기들;
    상기 비교기들의 출력의 논리합을 출력하는 OR 게이트;
    OR 게이트의 출력의 변화에 기초하여, 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 신호를 출력하는 플립플롭을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    OR 게이트의 출력의 변화에 기초하여 상기 입력 전원에 기초하여 클락 신호를 생성하는 제3 비교기를 더 포함하고,
    상기 플립플롭은 상기 클락 신호에 기초하여 상기 PFC 회로의 온 또는 오프시키는 신호를 출력하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 전원은,
    AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 AC 전원 및 상기 AC/DC 전원 중 적어도 하나에 기초하여 상기 PFC 회로를 온시키는 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 DC 전원에 기초하여 상기 PFC 회로를 오프시키는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하고, 상기 PFC 제어부에 의해서 제어되는 대기전력 저감부;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 디스플레이 장치.
  12. 다이오드 브리지 및 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 입력 전원의 역률을 조정하는 PFC회로를 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 다이오드 브리지가 상기 입력 전원을 정류하고;
    상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류를 판단하고;
    상기 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키도록 상기 PFC 회로를 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원이 AC 전원 및 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하면, 상기 PFC 회로를 온시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원이 상기 DC 전원이면, 상기 PFC 회로를 오프시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하는 대기전력 저감부;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 판단하는 것은,
    상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
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